JP7364342B2 - 煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、煙を光学的に感知する光電式煙感知器に関するものである。

従来、浴室をそなえたホテルの客室や居室の浴室ドアに近い場所等、湯気の発生源に近い場所に煙感知器を設置すると、内部に侵入した湯気が検煙部に達し、非火災報が生じる可能性があった。また、埃の多い倉庫等に煙感知器を設置すると、内部に侵入した埃が検煙部に達し、非火災報が生じる可能性があった。

特開２０１８－６７０６７号公報

特許文献１には、検煙部と煙導入部が上下に分かれた二段式遮光構造の煙感知器が記載されている。特許文献１の煙感知器では、導煙経路を上下方向に長くすることで湯気や埃による誤感知を防ぎ、非火災報を低減している。一方、煙感知器を、特にスペースが限られたホテルの客室や居室のような空間や、天井の低い倉庫等に設置する場合には、室内や倉庫内等への突出が小さい薄型にすることが望ましい。しかし、特許文献１の煙感知器は上記のように導煙経路を上下方向に長くして誤感知を防ぐ構造のため、薄型化することが難しい。

そこで本発明は、薄型でありながら湯気や埃による非火災報が発生しにくい、二段式遮光構造の検煙装置を有した煙感知器を提供することを課題とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、以下の構成を有する。

（１）本発明は、検煙部と煙導入部とを備え、前記煙導入部はラビリンスを有し、前記煙導入部は、下方から前記検煙部へ向かって突出し、曲面の丘状部斜面を有した丘状部を前記煙導入部の中に有し、前記ラビリンスは、取り込まれた外気をラビリンス板により前記丘状部の中心からずれた位置に導き、前記煙導入部の内部に取り込まれた外気を前記丘状部斜面の曲面に沿って一方向に回転させつつ上昇させて、前記検煙部の内部に設けた検煙室へ導入することを特徴とする煙感知器である。

（２）本発明は、前記丘状部の立ち上がり角度は２５～３５°であり、前記煙導入部の外周全体を覆うように、外周側のラビリンス外板と、それに連続した内周側のラビリンス内壁とがＬ字状に接合してなるラビリンス板が設けられていることを特徴とする（１）に記載の煙感知器である。

（３）本発明は、前記丘状部の頂部の半径は、前記丘状部の半径の５０～７０％であることを特徴とする（１）または（２）に記載の煙感知器である。

（４）本発明は、前記丘状部の水平断面は円形であり、前記丘状部の高さが前記煙導入部の高さの１／４～２／３であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の煙感知器である。
（５）本発明は、前記煙導入部において、前記丘状部の底部外周と前記ラビリンスの底部内側は、離間していることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の煙感知器である。

本発明によれば、ホテルの客室や居室の浴室ドアに近い場所等、湯気の発生源に近い場所、または、倉庫等のように湯気や埃が多く狭い空間に設置する煙感知器において、湯気や埃による非火災報が生じにくい、薄型の煙感知器を実現することができる。

従来における二段式遮光構造の煙流入部材１の断面図である。 本発明の実施例における二段式遮光構造による検煙装置２の（ａ）一部断面の斜投影図と（ｂ）断面図である。 本発明の実施例における検煙装置２の分解図である。 本発明の実施例における検煙室２１３に外気４が到達する様子を表す図である。 本発明の実施例における検煙装置２への外気４の流入と回転を表す図である。

本願において、上下方向は煙感知器の水平な天井への設置状態での上下で示す。水平方向も同様である。
本願の実施例の説明に先立ち、従来の煙感知器を説明する。図１は、従来における二段式遮光構造の煙流入部材１の断面図である。煙流入部材１は、光を吸収して透過させにくい黒色の樹脂によって成型され、上方に組み合わされる検煙部材（図示せず）等とともに検煙装置として煙感知器の内部に設けられる。

従来の二段式遮光構造の煙流入部材１は、上部の検煙部１１と下部の煙導入部１２からなり、円形の中央開口１１２によって上下の空間が繋がっている。検煙部１１の水平方向の中央には、火災による煙を検出するための検煙室１１１が上方に寄せて設けられており、検煙室１１１と中央開口１１２の間には距離が確保されている。煙導入部１２には、外気が入る側方に円周状のラビリンスが設けられていない。中心には底面の板状部１２２から突出した突出部１２１が設けられ、突出部１２１は中央開口１１２を突き抜けて、上方の検煙室１１１の下端に達している。

従来の煙流入部材１では煙導入部１２の側方に円周状のラビリンスを設けていない。しかし、下方の板状部１２２が円盤状に大きく広がり、突出部１２１が上方に延びて検煙室１１１の下部まで達し、さらに検煙室１１１が中央開口１１２から上方に離れている。また、中央開口１１２の周辺が下方に下がっている。そのため、煙導入部１２からの外光は検煙室１１１に達しない。一方、煙導入部１２に進入した外気は突出部１２１に当たり、上昇して検煙部１１に至る。外気に火災による煙が含まれている場合、煙は外気とともに検煙部１１に達し、感知される。

外気に煙ではなく、湯気や埃が含まれている場合は、湯気及び埃は検煙部１１に到達しにくいため非火災報が抑制される。これは、湯気の粒子が検煙部１１へ向けてある程度の距離を上昇するまでに気化して低減や消滅することと、質量の大きい湯気の粒子や、埃または繊維等の微粉末は上昇にくく、突出部１２１を側方に迂回して分流され、突出部１２１側面を抜け煙感知器の外部へ排出されやすいためである。また、煙導入部１２の側方に円周状のラビリンスがないため、湯気や埃がラビリンス内に停滞して蓄積され、検煙室１１１に達してしまうこともない。

従来の二段式遮光構造による煙流入部材１では、上記のような外光の遮断、煙の確実な感知、湯気や埃等が原因となる非火災報の防止を実現するために、高さのある突出部１２１を具え、検煙室１１１の下方にスペースを有した検煙部１１を具える必要がある。しかしそのために、従来の煙流入部材１を具えた煙感知器を薄型化することは困難である。

図２は、本発明の一実施形態における二段式遮光構造による検煙装置２の（ａ）一部断面の斜投影図と（ｂ）断面図である。本実施例の検煙装置２は、光を吸収して透過させない黒色の樹脂によって成型され、煙感知器の内部に設けられている。
本実施例の検煙装置２は従来の煙流入部材１を備えた検煙装置と同様に、上部の検煙部２１と下部の煙導入部２２から構成されている。図２（ａ）には、説明の為に切断して記載した検煙部２１と、その下の煙導入部２２における煙導入カバー２２１とが示されている。検煙部２１が切断されて記載されていることにより、検煙部２１の内部の検煙室２１３が表示されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）と同じ切断位置で煙導入部２２も含めて切断した検煙装置２の断面を示す。

検煙部２１は上部側の光学台２１１と下部側の光学台カバー２１２から構成され、外側からみて上下方向に短い円柱状になっている。検煙室２１３は水平方向において検煙部２１の中央に設けられている。検煙室２１３の側面の一部には発光素子室２１５ａと受光素子室２１６ａが設けられており、それぞれ発光素子２１５と受光素子２１６が収容される。検煙室２１３内の遮光壁２１４は、発光素子２１５の光が直接に受光素子２１６に届かないように遮る。光学台カバー２１２の下面の中央には、検煙室２１３と煙導入部２２内の空間を繋ぐ円形の中央開口２１７が設けられている。

煙導入部２２は、光学台カバー２１２の下面に円盤状の煙導入カバー２２１が位置することで構成される。煙導入カバー２２１の底面の中心には丘状部２２２が位置し、丘状部２２２では水平断面が円形となる円錐台形状に隆起している。丘状部２２２の上端部分である丘状部頂部２２２ａは検煙部２１の下端には達していない。本実施例においては丘状部２２２の高さは、煙導入部２２における丘状部２２２の周囲空間の高さのおよそ１／２となっている。また、丘状部頂部２２２ａの半径は丘状部２２２の半径のおよそ６０％、丘状部２２２の立ち上がり角度はおよそ３０°である。周囲空間の高さは、煙導入カバー２２１の下部における丘状部２２２の周囲の上面から、光学台カバー２１２の下面までの高さである。丘状部２２２の高さは、検煙部２１の下端に達しなければ良いが、上昇した煙が検煙室２１３の中心に達しやすくするために、煙導入部２２における周囲空間の高さの１／４～２／３とすることが望ましい。また、丘状部頂部２２２ａの半径は丘状部２２２の半径の５０～７０％、丘状部２２２の立ち上がり角度は２５～３５°が望ましい。このような丘状部２２２があることで、進入した外気が螺旋状に移動して上昇し、検煙室２１３に到達することができる。

ラビリンス２２３は、煙導入カバー２２１の下部における外周上面に立設された複数枚のラビリンス板から構成される。ラビリンス２２３における複数枚のラビリンス板は、煙導入カバー２２１の下部上面から光学台カバー２１２の下面までを、煙導入部２２の外周全体を覆うように立設されている。個々のラビリンス板は、外周側のラビリンス外板と、それに連続した内周側のラビリンス内板とがＬ字状に接合している形状をしており、外光の煙導入部２２内側への侵入を遮る。それにより、外光が検煙部２１にとどかないようにしている。ラビリンス外板とラビリンス内板は、双方とも表面が煙導入カバー２２１の中心方向に対して一定の角度をなし、等間隔に並びながら中心を囲んでいる。本実施例においては、ラビリンス外板は、外から内に向けて中心方向に右側面を向けて立設している。また、ラビリンス内板は外から内に向けて中心方向に左側面を向けて立設している。そのため、隣り合うラビリンス内板に挟まれた開口部分は、煙導入部２２の中心方向に対して内側が右方を向いている。本実施例ではラビリンス板は２２枚設けられているが、遮光性が保てればラビリンス板の枚数は２２枚よりも多くても少なくてもよいし、隣り合うラビリンス板との間隔も等間隔でなくてもよい。またラビリンス２２３の向きは左右が反転していてもよい。

図３は、本発明の実施例における検煙装置２の分解図である。図の上方から、分解した状態で光学台２１１、光学台カバー２１２、煙導入カバー２２１が示されている。
光学台２１１は検煙部２１の上部に位置し、上面から検煙室２１３への外光の進入を防いでいる。そして、光学台２１１には検煙室２１３で煙を感知するための発光素子２１５、受光素子２１６が収容される。図２，３に示すように、検煙室２１３は、光学台２１１の円筒状の壁面と、その外側に組み合わされた光学台カバー２１２の円筒状の壁面に囲まれている。そして、円筒状の壁面に設けられた発光素子室２１５ａに発光素子２１５が、受光素子室２１６ａに受光素子２１６が収容される。中央開口２１７は円形の開口であり、検煙室２１３の下面を覆う光学台カバー２１２における水平方向の中央にあって、検煙室２１３と煙導入部２２の内部空間を繋いでいる。中央開口２１７の直径は丘状部頂部２２２ａの直径よりも大きく、またラビリンス２２３の内側による円周の直径よりも小さい。煙導入カバー２２１の上面に設けられた丘状部２２２とラビリンス２２３との間には間隔があり、丘状部２２２の底部外周である丘状部底部２２２ｂとラビリンス２２３の底部内側は離間している。

このように、図１に示した従来の二段式遮光構造による煙流入部材１とは異なり、図２以降に示した本実施例の検煙装置２では検煙部２１内の検煙室２１３が中央開口２１７のすぐ上に位置する。また、煙導入部２２では外周にラビリンス２２３を有し、中心部分の丘状部２２２の高さは検煙部２１の下端よりも低い。

図４は、本発明の実施例における検煙室２１３に外気４が到達する様子を表す図である。煙感知器において下方から覆うカバー本体３は、検煙装置２の下面を覆う。カバー本体３の下部の側方には外気４を取り入れるための開口が設けられ、その内部に位置する検煙装置２の煙導入部２２に続いている。図４では検煙部２１内の発光素子２１５、受光素子２１６を模式的に表しており、白色の矢印は発光素子２１５による光５を表す。発光素子２１５、受光素子２１６は下方から見て光軸が１２０°で交わっている。実施例の煙感知器では発光素子２１５が断続的に光り、前方散乱光が受光素子２１６に達することで煙を感知するが、遮光壁２１４があることで発光素子２１５の光５が直接に受光素子２１６へ達しない。

図５は、本発明の実施例における検煙装置２への外気４の流入と回転を表す図である。図５には、ラビリンス２２３の間を通過した外気４が丘状部２２２で旋回しながら螺旋状に上昇し、中央開口２１７を通って検煙室２１３に達する様子が示されている。

図４，５を用いて、外気４が検煙装置２の内部に進入し、煙が感知されるまでの経路を説明する。黒色の矢印は外気４の流れを表している。まず、図４の左端の矢印のように煙感知器に達した外気４は、カバー本体３下部の開口を抜け、検煙装置２下部の煙導入部２２の側部に至る。煙導入部２２の外周部分にはラビリンス２２３があるため、外気４はラビリンス２２３の隙間に進入する。そして外気４は、Ｌ字状に曲がったラビリンス２２３の隙間を抜けて丘状部２２２がある煙導入部２２の内側の空間に達する。ラビリンス２２３の隙間を抜けた外気４は、煙導入部２２の中心方向に対して右方に向けて放出される。外気４は、Ｌ字状のラビリンス２２３によって丘状部２２２の周囲を旋回するように流れ、丘状部斜面２２２ｃの曲面に沿って流れて、進行方向の左方へ曲がる。そして、外気４は反時計回りの一方向に回転しながら丘状部２２２の斜面を進む。その結果、外気４は、丘状部２２２を螺旋状に旋回して上昇し、丘状部頂部２２２ａの近傍で中央開口２１７を抜け、検煙室２１３に達する。外気４に火災による煙が含まれていた場合、発光素子２１５の断続的な光５が煙により散乱し、受光素子２１６が散乱光を感知する。

外気４は、煙導入部２２へ進入し、検煙装置２の内部でラビリンス２２３により曲折した後に丘状部２２２の上で旋回しながら上昇し、ある程度の距離を移動してから検煙室２１３に到達する。そのため、煙のような微小な粒子は外気４と共に検煙室２１３に到達することができるが、湯気の粒子は螺旋状の移動の間に気化して減少、消滅する。また、埃もその間に落下する。

また、湯気や埃は次のような事情によっても検煙室２１３に到達しにくい。火災による煙は、粒子の径が１０μｍ以下であり、感知に十分な濃度で検煙室２１３に達することができる。これに対し、湯気の粒子の径は１０～１００μｍ程度あり、相対的に湯気の粒子の径が大きく質量が大きいため、遠心力の影響を受けて中心方向に向かいにくい。そのため、検煙室２１３に到達するまでの経路の距離はさらに長くなる。埃も煙より質量が大きいため、同様である。さらに、湯気や埃のように比較的質量の大きな粒子は、慣性によりラビリンス２２３や丘状部２２２に衝突して付着する事によっても減少する。

本実施例の検煙装置２では、ラビリンス２２３が外光を遮断する本来の機能を有するだけでなく、外気４の進行方向を丘状部２２２の中心からずらす機能も担っている。外気４は、進行方向が丘状部２２２の中心からずれることにより、丘状部斜面２２２ｃの曲面に沿って螺旋状に丘状部２２２の中心へ上昇することができる。そして、火災による煙を含む外気４は検煙部２１に導かれ、煙が感知される。

図１に示した従来の二段式遮光構造による煙流入部材１では、外光と湯気、埃を遮断するために検煙室１１１と中央開口１１２との間に空間を設け、検煙室１１１と中央開口１１２は上下方向に離間している。さらに、高さのある突出部１２１を用いて湯気や埃による非火災報を抑制するため、検煙部１１と煙導入部１２が積層された二段式遮光構造は上下方向に厚みを有するものとなり、煙感知器を薄型にすることが難しい。しかし、本発明の実施例では、図５のように、外気４が回転しながら丘状部２２２の斜面である丘状部斜面２２２ｃを上昇し、中央開口２１７を通過して検煙室２１３に達する。従来における突出部１２１に突き当たった外気４の上方向への移動に替えて、外気４が丘状部２２２により螺旋状に上昇移動することにより、上下方向を薄くしつつ外気４の移動距離を長くする事ができる。そのため、実施例では二段式遮光構造の厚みを抑えて、薄型の煙感知器を実現することができる。

また本実施例の検煙装置２では、ラビリンス２２３の中や内側に停滞した湯気や埃が検煙室２１３に入り込んで非火災報が発生してしまうことを、丘状部２２２が防いでいる。前述のように、煙導入部２２の中心部分では外気４は回転しながら上昇して検煙室２１３に至るため、重い湯気の粒子や埃は遠心力で内方へ向かいにくく、上昇できない。また、ラビリンス２２３の内側は丘状部底部２２２ｂの外周よりもさらに外周方向にあり、中央開口２１７は丘状部２２２の外周よりも内周方向にある。そのため、ラビリンス２２３と中央開口２１７は離間し外気４の旋回空間を確保している。湯気や埃が上昇できずに、ラビリンス２２３の内側にあるこの空間の下部やその外側に停滞しても、丘状部斜面２２２ｃがあるため湯気や埃は中央開口２１７の下方に到達しにくく、検煙室２１３へは到達しにくい。

＜変形例＞
煙導入部２２の中心にある丘状部２２２は上記実施例のような円錐台形ではなく、円錐形でもよい。円錐形の丘状部は、検煙部２１の下端に達しなければよい。また、丘状部頂部２２２ａ、丘状部斜面２２２ｃの一方又は両方が上側に膨らんだ形状をしていてもよい。この場合でも、丘状部の高さは検煙部２１の下端に達しなければよく、周囲空間の高さの１／４～２／３とすることが望ましい。丘状部頂部２２２ａ、丘状部斜面２２２ｃの両方が上側に膨らんだ形状の一例としては、半球面より小さく球体の一部を切り取った球面形状がある。この構成では、膨らんだ丘状部頂部２２２ａと丘状部斜面２２２ｃの間に境目が現れないものとなる。
丘状部２２２は、円錐台形や円錐形のように水平断面が円形であるものが好ましいが、多少の凹凸や直線部があるものでもよい。また、実施例では丘状部頂部２２２ａや中央開口２１７は検煙部２１の水平方向の中心に合わせて設けられており、対称性が高いためにどの方向からの煙も同様に検出する事ができるが、頂部や開口の位置は中心からずれていても良い。中央開口２１７は円形でない開口でもよく、多角形でもよい。
ラビリンス２２３における個々のラビリンス板の形状はＬ字状でなくても良い。ラビリンス板は曲線的なものや複数回曲折したものでも良く、ラビリンスを形成した際に遮光性を備え、外気を丘状部の中心から外れた方向へ誘導するものであればよい。ラビリンスが外気を丘状部の中心からずれた方向に誘導する構造であれば、図４，５に示した様に外気４が丘状部２２２を螺旋状に回転して検煙室２１３に至る。

一方、丘状部２２２を、その表面に螺旋状の凹凸を有したものとすれば、外気４は螺旋状に回転して検煙室に至る。この構成では、ラビリンスにより外気を丘状部の中心からずれた方向に誘導する必要はない。そして、図１に示した従来例のように、煙導入部の周囲部にラビリンスがなくてもよい。

１ 煙流入部材、１１ 検煙部、１１１ 検煙室、１１２ 中央開口、１２ 煙導入部、
１２１ 突出部、１２２ 板状部、
２ 検煙装置、２１ 検煙部、２１１ 光学台、２１２ 光学台カバー、２１３ 検煙室、２１４ 遮光壁、２１５ 発光素子、２１５ａ 発光素子室、２１６ 受光素子、２１６ａ 受光素子室、２１７ 中央開口、２２ 煙導入部、２２１ 煙導入カバー、２２２ 丘状部、２２２ａ 丘状部頂部、２２２ｂ 丘状部底部、２２２ｃ 丘状部斜面、２２３ ラビリンス、３ カバー本体、４ 外気、５ 光

Claims (5)

1. 検煙部と煙導入部とを備え、
   前記煙導入部はラビリンスを有し、
   前記煙導入部は、下方から前記検煙部へ向かって突出し、曲面の丘状部斜面を有した丘状部を前記煙導入部の中に有し、前記ラビリンスは、取り込まれた外気をラビリンス板により前記丘状部の中心からずれた位置に導き、前記煙導入部の内部に取り込まれた外気を前記丘状部斜面の曲面に沿って一方向に回転させつつ上昇させて、前記検煙部の内部に設けた検煙室へ導入することを特徴とする煙感知器。
2. 前記丘状部の立ち上がり角度は２５～３５°であり、
   前記煙導入部の外周全体を覆うように、外周側のラビリンス外板と、それに連続した内周側のラビリンス内壁とがＬ字状に接合してなるラビリンス板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の煙感知器。
3. 前記丘状部の頂部の半径は、前記丘状部の半径の５０～７０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の煙感知器。
4. 前記丘状部の水平断面は円形であり、前記丘状部の高さが前記煙導入部の高さの１／４～２／３であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の煙感知器。
5. 前記煙導入部において、前記丘状部の底部外周と前記ラビリンスの底部内側は、離間していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の煙感知器。

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