JP7442064B2 - 熱感知器 - Google Patents

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Description

本発明は、火災等によって発生する熱を感知する熱感知器に関する。
従来、火災等によって発生する熱を感知する熱感知器が知られている。この種の熱感知器の一例として、特許文献1には、筐体と、筐体の外に配置されたサーミスタと、サーミスタの外側を覆うように設けられた保護枠とを備える熱感知器が記載されている。この熱感知器では、筐体の外に配置されたサーミスタを用いることで、火災時に熱感知器に向かって流れる気体の熱を検知している。
特開平10-334360号公報
近年、熱感知器を設置する建物内の美観を向上させるために、熱感知器を薄型化することが求められている。しかしながら特許文献1に記載されている熱感知器では、熱感知器の厚みが厚くなるという問題がある。
そこで、本発明は、熱感知器を薄型化することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る熱感知器は、基板と、前記基板の実装面に対して垂直方向から見た場合に矩形状の底面を有するチップサーミスタであり、前記底面が前記基板と対面した状態で実装されている複数の熱検知素子と、前記複数の熱検知素子においてそれぞれ検出される検出値を、所定の判定条件に照らし合わせて、火災の発生を判定する判定部と、を備える。
本発明によれば、熱感知器を薄型化することができる。
比較例の熱感知器を示す図である。 実施の形態に係る熱感知器の斜視図である。 実施の形態に係る熱感知器の内部に配置されている部品実装基板を示す透視図である。 実施の形態に係る熱感知器の概略構成を示す図である。 実施の形態の熱感知器に向かって流れる垂直気流を示す図である。 実施の形態の熱感知器に向かって流れる水平気流を示す図である。 実施の形態に係る熱感知器を示す図であり、(a)は正面図、(b)は下面図である。 図6の(a)に示す熱感知器の一部を拡大した断面図である。 実施の形態に係る熱感知器において、第1孔および第2孔が設けられている領域を示す図である。 実施の形態の変形例に係る熱感知器の一部を拡大した断面図である。
(発明に至る経緯)
まず、本発明に至る経緯について、図1の比較例を参照しながら説明する。図1は、比較例の熱感知器101を示す図である。
比較例の熱感知器101は、底部111を有する筒状の筐体110と、気体の熱を検知する熱検知部130とを備えている。熱検知部130は、例えばリード線付のサーミスタであり、底部111の鉛直下方に配置され、かつ、鉛直下方から見て筐体110の中央に配置されている。また、筐体110には、熱検知部130を覆う保護枠116が設けられている。
図1に示すように、熱感知器101の鉛直下方に炎等の熱源がある場合、熱感知器101に向かって流れる垂直気流(上昇気流)が発生する。この垂直気流は、熱感知器101付近において、熱感知器101の外形形状の影響を受けて流れの方向が変わり、筐体110の中央から外周に向かう流れ成分を含む斜め方向の流れに変化する。そのため、比較例の熱感知器101では、熱検知部130を垂直気流に接触させるために、熱検知部130を鉛直下方に大きく突出させて配置する必要がある。これにより、熱検知部130を覆う保護枠116の突出寸法が大きくなり、熱感知器101の厚みが厚くなるという問題がある。
それに対し本実施の形態の熱感知器では、熱感知器を鉛直下方から見た場合に、熱検知部が、筐体の中央と異なる周辺領域に配置されている。この周辺領域では、垂直気流が筐体に接近して流れるため、垂直気流に接触させるために必要な熱検知部の突出寸法を小さくすることができる。これにより、熱感知器を薄型化することができる。また、本実施の形態の熱感知器では、筐体内に気流を流入させるための孔が、上記周辺領域に設けられているので、筐体内に流入した気流を熱検知部に確実に接触させ、気体の熱を検知することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る熱感知器について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
また、本明細書および図面において、x軸、y軸およびz軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。本実施の形態では、z軸方向を鉛直方向とし、z軸に垂直な方向(xy平面に平行な方向)を水平方向としている。なお、z軸の負方向を鉛直下方としている。
(実施の形態)
[1-1.熱感知器の構成]
実施の形態に係る熱感知器の構成について、図2~図8を参照しながら説明する。本実施の形態に係る熱感知器は、建物の火災等を検知し、火災が発生したことを外部に報知する火災報知器である。
図2は、実施の形態に係る熱感知器1の斜視図である。図3は、熱感知器1の内部に配置されている部品実装基板40を示す透視図である。図4は、熱感知器1の概略構成を示す図である。
図2および図3に示すように、熱感知器1は、熱感知器1の外郭を構成する筒状の筐体10と、筐体10内に設けられた部品実装基板40とを備えている。図4に示すように、部品実装基板40は、気体の熱を検知する熱検知部30と、熱検知部30にて得られた結果に基づいて、火災有無を判定する制御部50とを備えている。
熱検知部30は、チップサーミスタ等の熱検知素子を有している。この熱検知素子は、部品実装基板40に形成された配線を介して制御部50に接続される。なお、図4では、一例として1つの熱検知部30が図示されているが、実際は、複数の熱検知部30が制御部50に接続される。熱検知部30の構成については後で詳しく説明する。
制御部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などのICチップによって構成されている。制御部50は、例えば、複数の熱検知素子から出力された電圧の平均値が、予め決められた閾値よりも高いか否かによって火災有無を判定する。なお、制御部50は、複数の熱検知素子から出力された電圧の最大値または最小値と予め決められた閾値とを比較して火災有無を判定してもよい。
また、制御部50は、火災有無の判定結果を報知するための報知回路を備えている(図示省略)。報知回路は、例えば外部の管理装置であるサーバに回線接続される。制御部50は、この報知回路を介して火災有無をサーバに通知する。報知回路には、火災が発生したことを周りに知らせるためのスピーカまたはLED(Light Emitting Diode)などが接続されていてもよい。
上記構成を有する熱感知器1は、例えば、ビル、工場、住宅等の建物の天井または壁に配設される。以下、熱感知器1が建物の天井に配設されている場合を例に挙げて説明する。
図5Aは、熱感知器1に向かって流れる垂直気流を示す図である。図5Bは、熱感知器1に向かって流れる水平気流を示す図である。
図5Aに示すように、熱感知器1の鉛直下方に熱源がある場合は、熱源によって発生した垂直気流が熱感知器1に向かって流れる。また、図5Bに示すように、熱感知器1の鉛直下方とは異なる位置に熱源がある場合は、天井に沿って流れる水平気流が熱感知器1に向かって流れる。
本実施の形態に係る熱感知器1は、従来よりも薄型化された構造を有し、かつ、垂直気流および水平気流の少なくとも一方によって流れる気体の熱を感知することができる構造を有している。以下、熱感知器1の構造について詳しく説明する。
図6は、熱感知器1を示す図であり、(a)は正面図、(b)は下面図である。図7は、図6の(a)に示す熱感知器1の一部を拡大した断面図である。図8は、熱感知器1において、第1孔21および第2孔22が設けられている領域を示す図である。なお、図7では、切断面のみを図示しており、奥行き方向に存在する構成については図示していない。
図6および図7に示すように、熱感知器1は、筐体10と部品実装基板40とを備えている。
筐体10は、円筒状であり、底部11および側部12を有している。側部12は、第1側部12aと第2側部12bとを有している。第1側部12aは、90°のコーナを介して底部11と繋がっている。第2側部12bは、第1側部12aから見て底部11とは反対側(天井側)に設けられている。第2側部12bの外周は第1側部12aの外周よりも大きく、第2側部12bの直径は、第1側部12aの直径よりも大きい。
また、筐体10は、底部11の反対側に位置する開口部13を有している。開口部13は、熱感知器1が建物の天井に設置された場合に、天井に接する部分である。筐体10は、例えば耐熱性樹脂によって形成されている。
筐体10は、一方から流入した気体を他方から流出するための出入口である第1孔21および第2孔22を有している。第2孔22は、後述する内部経路25を介して第1孔21に接続されている。
第1孔21および第2孔22のそれぞれは、熱感知器1を筐体10の中心軸J1方向から見た場合に、筐体10の中心10aに設けられておらず、中心10aとは異なる周辺領域10bに設けられている。本実施の形態では、周辺領域(図8のハッチングドッドで示す領域)10bは、中心10aよりも外周の近くに位置している。具体的には、第1孔21および第2孔22は、筐体本体の直径の0.5倍より大きく1倍よりも小さい範囲の領域に設けられている。
図2および図6の(b)に示すように、第1孔21は、円状の形状を有する底部11に複数設けられている。第1孔21のそれぞれは、底部11の外周に沿って形成され、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合に、円弧状の形状を有している。
図7に示すように、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第1孔21は、第1孔21の孔軸h1が中心軸J1に対して傾斜するように底部11に設けられている。例えば、中心軸J1に対する第1孔21の孔軸h1の傾斜角は、30°以上60°以下である。この第1孔21の孔軸h1方向は、熱感知器1が天井に設置された場合に、周辺領域10bにて垂直気流が流れる方向と同じ方向である。
図2に示すように、第2孔22は、側部12に複数設けられている。図7に示すように、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第2孔22のそれぞれは、第2孔22の孔軸h2が中心軸J1に対して傾斜するように、第1側部12aと第2側部12bとの間に設けられている。例えば、中心軸J1に対する第2孔22の孔軸h2の傾斜角は、30°以上60°以下である。この第2孔22の孔軸h2方向は、熱感知器1が天井に設置された場合に、周辺領域10bにて水平気流が流れる方向と同じ方向である。
また、第2孔22のそれぞれは、円筒状の形状を有する側部12の外周に沿って形成されている。周方向に隣り合う第2孔22の間には、複数の支柱23が設けられている。複数の支柱23は、側部12のうちの第1側部12aと第2側部12bとを接続している。なお、第1側部12aは、底部11に対して垂直となるように設けられている。また、第1側部12aは、中心軸J1方向から見た場合、第1孔21よりも外周寄りに位置している。また、第1側部12aは、中心軸J1と直交する方向から見た場合、第2孔22よりも底部11寄りに位置している。なお、第1側部12aは、底部11に対して必ずしも垂直である必要はない。第1側部12aは、第1側部12aと底部11とで形成される角度
が鋭角となるように設けられていてもよいし、鈍角となるように設けられていてもよい。
図7に示すように、筐体10は、第1孔21と第2孔22とを繋ぐ内部経路25を有している。垂直気流によって熱感知器1に向かう気体は、第1孔21から流入し内部経路25を通って第2孔22から流出する。一方、水平気流によって熱感知器1に向かう気体は、第2孔22から流入し内部経路25を通って第1孔21から流出する。または、水平気流によって熱感知器1に向かう気体は、第2孔22から流入し、流入した第2孔22の反対側に位置する他の第2孔22から流出する。前述した熱検知部30は、内部経路25を流れる気体に接する位置に配置されている。この熱検知部30は、部品実装基板40の一部として構成されている。
部品実装基板40は、筐体10の内部に配置され、筐体10の底部11の内底に締結部材等によって固定されている。部品実装基板40は、部品実装基板40の主面が中心軸J1に対して直交するように、すなわち水平方向に沿って配置されている。筐体10の内部には、部品実装基板40を覆うようにカバー18が設けられている。
部品実装基板40は、基板本体41と、基板本体41に実装された制御部50と、基板本体41に実装された複数の熱検知素子32とを含む。
図3に示すように、基板本体41は、板状の中央部41cと、中央部41cの外周から四方に延びる棒状の支持部31とを有している。制御部50は、基板本体41の中央部41cに実装され、複数の熱検知素子32のそれぞれは、各支持部31の端部に実装されている。すなわち、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合、制御部50は、筐体10の中央に配置され、熱検知素子32は、制御部50よりも外周寄りに配置されている。また、熱検知部30は、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合、第1孔21の位置に対応して配置されている。
熱検知部30は、熱検知素子32と、熱検知素子32のそれぞれを支持する支持部31とを有している。なお、支持部31は、基板本体41の一部によって構成されている。熱検知素子32および支持部31は、筐体10の内部に配置されている。具体的には、支持部31の端部は、内部経路25を通過する気体に接するように配置されている。これにより熱検知部30は、内部経路25を通過する気体の熱を検知することができる。
また図8に示すように、熱検知部30は、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合に、筐体10の中心10aと異なる周辺領域10bに配置されている。なお本実施の形態の周辺領域10bは、中心10aよりも外周の近くに位置している。
この周辺領域10bでは、垂直気流が筐体10に接近して流れるため、垂直気流に接触させるために必要な熱検知部30の突出寸法を小さくすることができる。すなわち、本実施の形態のように熱検知部30を周辺領域10bに配置することで、例えば熱検知部30を筐体10の中心10aに配置した場合に比べて、中心軸J1方向における熱検知部30の突出寸法を小さくすることができる。これにより、熱感知器1を薄型化することができる。また、本実施の形態の熱感知器1では、筐体10内に気流を流入させるための第1孔21または第2孔22が、周辺領域10bに設けられている。これにより、筐体10内に流入した気流を熱検知部30に確実に接触させ、気体の熱を検知することができる。また、部品実装基板40は、部品実装基板40の主面が中心軸J1に対して直交するように配置されているので、熱感知器1を薄型化することができる。
[1-2.効果等]
本実施の形態に係る熱感知器1は、底部11および側部12を有する筒状の筐体10と、筐体10内に設けられ、熱を検知する熱検知部30とを備える。筐体10は、一方から流入した気体を他方から流出する第1孔21および第2孔22を有し、第1孔21は、底部11および側部12のうち少なくとも一方に設けられ、第2孔22は、底部11および側部12のうち少なくとも一方に設けられている。第1孔21および第2孔22のそれぞれは、熱感知器1を筐体10の中心軸J1方向から見た場合に、筐体10の中心10aと異なる周辺領域10bに設けられている。熱検知部30は、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合に、周辺領域10bに設けられている。
このように、熱検知部30を周辺領域10bに配置することで、中心軸J1方向における熱検知部30の突出寸法を小さくすることができる。これにより、熱感知器1を薄型化することができる。また、第1孔21または第2孔22が、周辺領域10bに設けられているので、筐体10内に流入した気流を熱検知部30に確実に接触させ、気体の熱を検知することができる。
また、第1孔21は、底部11に設けられ、第2孔22は、側部12に設けられていてもよい。
このように、第1孔21を底部11に設け、第2孔22を側部12に設けることで、垂直気流および水平気流のどちらにも対応することができる熱感知器1を提供することができる。
また、筐体10は、第1孔21と第2孔22とを繋ぐ内部経路25を有し、熱検知部30は、内部経路25を流れる気体に接する位置に配置されていてもよい。
これによれば、熱検知部30を用いて内部経路25に流れる気体の熱を検知することができる。
また、第1孔21は、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合に、底部11の中心10aよりも外周に近い位置に設けられていてもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる垂直気流に接触させる熱検知部30の突出寸法を小さくすることができる。これにより、中心軸J1方向における熱検知部30の突出寸法を小さくすることができ、熱感知器1を薄型化することができる。
また、底部11は、円状の形状を有し、第1孔21は、底部11の外周に沿って設けられていてもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる垂直気流をスムーズに第1孔21に流入させることができる。
また、側部12は、円筒状の形状を有し、第2孔22は、側部12の外周に沿って設けられていてもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる水平気流をスムーズに第2孔22に流入させることができる。
また、第1孔21の孔軸h1方向は、熱感知器1が天井に設置された場合に、周辺領域10bにて垂直気流が流れる方向と同じ方向であってもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる垂直気流をスムーズに第1孔21に流入させることができる。
また、第2孔22の孔軸h2方向は、熱感知器1が天井に設置された場合に、周辺領域10bにて水平気流が流れる方向と同じ方向であってもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる水平気流をスムーズに第2孔22に流入させることができる。
また、側部12は、底部11に接続される第1側部12aと、第1側部12aの外周形状よりも大きな外周形状を有し、かつ、第1側部12aから見て底部11の反対側に設けられている第2側部12bとを備え、第2孔22は、第1側部12aと第2側部12bとの間に設けられていてもよい。
これによれば、筐体10の側部12に向かって流れる水平気流をスムーズに第2孔22に流入させることができる。
また、第1側部12aは、第1孔21よりも外周寄りに位置し、かつ、第2孔22よりも底部11の近くに位置していてもよい。
これによれば、筐体10の外周近くに流れる垂直気流をスムーズに第1孔21に流入させることができる。
[1-3.実施の形態の変形例]
次に、実施の形態の変形例に係る熱感知器1Aについて説明する。この変形例では、第1孔21の孔軸h1と第2孔22の孔軸h2とが互いに平行になっている例について説明する。
図9は、実施の形態の変形例に係る熱感知器1Aの一部を拡大した断面図である。なお、図9は、熱感知器1Aを上記実施の形態の図7と同じ方向から見た図である。
変形例の熱感知器1Aでは、第1孔21は、筐体10の外面に位置する第1外孔21aと、第1外孔21aよりも筐体10の内側に位置する第1内孔21bとを有している。第1内孔は、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第1内孔21bの孔軸h1bが第2孔22に向くように設けられている。
また、第2孔22は、筐体10の外面に位置する第2外孔22aと、第2外孔22aよりも筐体10の内側に位置する第2内孔22bとを有している。第2内孔22bは、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第2内孔22bの孔軸h2bが第1孔21に向くように設けられている。
また、本変形例では、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第1孔21の孔軸h1および第2孔22の孔軸h2は、互いに平行である。また、本変形例では、第1孔21の孔軸h1および第1内孔21bの孔軸h1bは、同じ軸線上にあり、第2孔22の孔軸h2および第2内孔22bの孔軸h2bは、同じ軸線上にある。
変形例の熱感知器1Aにおいても、第1孔21および第2孔22のそれぞれは、熱感知器1を筐体10の中心軸J1方向から見た場合に、筐体10の中心10aと異なる周辺領域10bに設けられている。また、熱検知部30は、熱感知器1を中心軸J1方向から見た場合に、周辺領域10bに設けられている。
このように、熱検知部30を周辺領域10bに配置することで、中心軸J1方向における熱検知部30の突出寸法を小さくすることができる。これにより、熱感知器1Aを薄型化することができる。また、第1孔21または第2孔22が、周辺領域10bに設けられているので、筐体10内に流入した気流を熱検知部30に確実に接触させ、気体の熱を検知することができる。
また、第1孔21は、筐体10の外面に位置する第1外孔21aと、第1外孔21aよりも筐体10の内側に位置する第1内孔21bと、を有し、第1内孔21bは、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第1内孔21bの孔軸h1bが第2孔22に向くように設けられていてもよい。
これによれば、第1孔21を通過した気体をスムーズに第2孔22に流入させることができる。
また、第2孔22は、筐体10の外面に位置する第2外孔22aと、第2外孔22aよりも筐体10の内側に位置する第2内孔22bと、を有し、第2内孔22bは、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第2内孔22bの孔軸h2bが第1孔21に向くように設けられていてもよい。
これによれば、第2孔22を通過した気体をスムーズに第1孔21に流入させることができる。
また、筐体10を中心軸J1に沿う切断面で見た場合に、第1孔21の孔軸h1および第2孔22の孔軸h2は、互いに平行であってもよい。
これによれば、第1孔21を通過した気体をスムーズに第2孔22に流入させることができ、また、第2孔22を通過した気体をスムーズに第1孔21に流入させることができる。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の熱感知器1について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、熱感知器1、1Aは、煙を検知する煙検知部を兼ね備えていてもよい。また、熱感知器1、1Aは、天井に限られず、壁に配設されてもよい。熱感知器1、1Aは、商用電源によって電力が供給されてもよいし、筐体10の内部に設けられた電池によって電力が供給されてもよい。
例えば、熱感知器1、1Aの筐体10の形状は、円筒状に限られず、角筒状であってもよい。また、筐体10に設けられる熱検知部30の数は、複数に限られず、1つであってもよい。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、1A 熱感知器
10 筐体
10a 中心
10b 周辺領域
11 底部
12 側部
12a 第1側部
12b 第2側部
13 開口部
21 第1孔
21a 第1外孔
21b 第1内孔
22 第2孔
22a 第2外孔
22b 第2内孔
25 内部経路
30 熱検知部
32 熱検知素子
J1 中心軸
h1、h1b、h2、h2b 孔軸

Claims (6)

  1. 基板と、
    前記基板の実装面に対して垂直方向から見た場合に矩形状の底面を有するチップサーミスタであり、前記底面が前記基板と対面した状態で実装されている複数の熱検知素子と、
    前記複数の熱検知素子においてそれぞれ検出される検出値を、所定の判定条件に照らし合わせて、火災の発生を判定する判定部と、
    を備える、熱感知器。
  2. 前記所定の判定条件は、複数の前記検出値の中から最大値を選出することを含み、
    前記判定部は、少なくとも前記最大値に基づいて、火災が発生したか否かを判定する、
    請求項1に記載の熱感知器。
  3. 前記所定の判定条件は、複数の前記検出値の中から最小値を選出することを含み、
    前記判定部は、少なくとも前記最小値に基づいて、火災が発生したか否かを判定する、
    請求項1又は2に記載の熱感知器。
  4. 前記所定の判定条件は、複数の前記検出値の平均値を求めることを含み、
    前記判定部は、少なくとも前記平均値に基づいて、火災が発生したか否かを判定する、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の熱感知器。
  5. 底部および側部を有する筐体を更に備え、
    前記複数の熱検知素子は、前記筐体の中心軸方向から見た場合に、前記筐体の中心を囲む周辺領域に設けられている、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の熱感知器。
  6. 前記筐体は、前記筐体の内部に気体を流入させる孔を有し、
    前記孔は、前記側部に設けられている、
    請求項5に記載の熱感知器。
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