JP7463230B2

JP7463230B2 - 煙感知器

Info

Publication number: JP7463230B2
Application number: JP2020140549A
Authority: JP
Inventors: 真道内田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2040-08-24
Also published as: JP2022036380A

Description

本発明は、建物の天井等に取り付ける煙感知器に関し、建物内の空気を殺菌する機能を有するものである。

光電式スポット型の煙感知器は、火災により発生した煙を、外光を遮断した内部空間で感知する。このような煙感知器のなかには、積極的に外気を内部空間に取り入れるものがある。特許文献１には、吸込扇を備えた煙感知器が記載されている。そして、吸込扇によって煙を吸い込むことによって、火災により発生した煙が少量であっても煙室の空間内を確実に通過させることになり、光検知部を動作させるものである。

特開昭５３－４５１９８号公報

昨今、ウィルス等による感染症が問題となっている。ウィルスや細菌を含む飛沫や、飛沫の水分が蒸発した飛沫核により感染する感染症は、接触感染よりも感染しやすい。ウィルス等を含んだ飛沫は落下しやすいが、飛沫から水分が蒸発した飛沫核は小さく軽いために長時間にわたり空気中を浮遊して、空気感染の原因となる。空気中を飛沫核の形態で浮遊するウィルスや細菌を不活性化や殺菌するためには、紫外線ＬＥＤを用いた紫外線照射が有効である。しかし、紫外線は人体にも悪影響を及ぼすことから、室内に紫外線を照射することはできない。

本発明は、紫外線を用いて、人体に悪影響を及ぼさずに空気中に浮遊するウィルスや細菌を不活性化や殺菌することを課題とする。

本発明は、発光素子と、受光素子と、前記発光素子と前記受光素子が設けられ、外光を遮断しつつ、外気を内部へ通気させる内部空間と、基板に設けられた制御部と、を有する煙感知器において、前記制御部の出力信号で駆動し、前記内部空間に外気を取り入れる送気装置と、前記内部空間に紫外線を照射する、紫外線発光素子と、を備えたことを特徴とする煙感知器である。

煙感知器の内部空間である煙感知室は外部との通気性を有しつつ外光が入らない構造となっている。

本発明によると、煙感知室の上記構造を利用して煙感知室内に紫外線を照射することにより紫外線が外部に漏れず、人体に悪影響を及ぼさずに空気中のウィルスを不活性化し、細菌を殺菌することができる。

実施例１における煙感知器１。実施例１における煙未検出時の動作タイミング。実施例１における煙検出時の動作タイミング。実施例２における昼間モードの動作タイミング。実施例３における煙感知器３の垂直断面図。実施例４における煙感知器４の水平断面図。

図１は、実施例１における煙感知器１を示す。図１（ａ）は、天井板５に設けた穴に取り付けた煙感知器１の垂直断面図、図１（ｂ）は、水平断面図である。図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ－Ａ点線での断面を下から上に見たところを、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ－Ｂ点線での断面を示す。尚、本願でいう上下、側方は、煙感知器１等を水平な天井に設置した状態を基準として示すものである。煙感知器１等は垂直な壁や斜めの天井に設置することも可能であり、その場合の上下等と本願でいう上下等とは異なることとなる。

煙感知器１の内部空間である煙感知室１１には、側方に発光素子である赤外線ＬＥＤ１２１と受光素子である赤外線受光器１２２が設けられ、上面に紫外線発光素子である紫外線ＬＥＤ１２３が設けられている。本実施例では、発光素子を赤外線ＬＥＤ１２１、受光素子を赤外線受光器１２２として説明するが、これらに限られるものではない。煙感知室１１は外光が入光しない暗室となっており、上面板１１１、側面板１１２、下面板１１３を含めて内部は赤外線を反射しない部材を用いている。上面板１１１の上方には基板１２が設けられ、赤外線ＬＥＤ１２１、赤外線受光器１２２、紫外線ＬＥＤ１２３とともに制御部である制御素子１２４が搭載されている。制御素子１２４は、主にマイコン等で構成され、煙濃度を検知し火災判定をする手段としての機能に加え、赤外線ＬＥＤ１２１と紫外線ＬＥＤ１２３を間欠的に発光させる発光制御手段としての機能を有している。また、制御素子１２４は、送気ファン１４１を駆動させる駆動手段としての機能を有している。

図１（ｂ）に示すように、煙感知室１１の下部は、下面板１１３の隙間から吸入口１３に通じている。吸入口１３の下方には、遮光板１５が設けられ、外光が吸入口１３から煙感知室１１に入らないように、一種のラビリンス構造となっている。また、煙感知室１１の下部には、送気ファン１４１が設けられ、送出口１４につづいている。送気ファン１４１も外光が煙感知室１１に入らない遮光性を有する構造である。

赤外線受光器１２２は、赤外線ＬＥＤ１２１の発光方向から１２０°の角度の位置に設けられている。なお、本実施例では１２０°であるが、一般的には概ね５０～１３０°の範囲内の角度の位置に赤外線受光器が設けられる。赤外線ＬＥＤ１２１から送出する赤外線は比較的に指向性が高い。さらに別途、レンズ（図示なし）を設けることで指向性をより高めることもできる。このような赤外線が送出されている内部空間に、煙がない場合には赤外線受光器１２２に赤外線が直接入光しない。側面板１１２等の煙感知室１１の内面は、光の反射が少ない様に光を吸収しやすい色で形成されているが、側面板１１２等で弱く反射して迷光が生じうる。赤外線ＬＥＤ１２１と赤外線受光器１２２は遮光壁１１５で囲われており、側面板１１２等での反射等による赤外線の迷光が赤外線受光器１２２に入光しにくいようになっている。赤外線は、図１（ａ）の点線Ｃの内側に照射される。そして、内部空間に煙があると、散乱により点線Ｃの領域から外れ、赤外線が赤外線受光器１２２に入光する。

一方、紫外線ＬＥＤ１２３から放射される紫外線は指向性が低く、拡がるようになっている。図１（ｂ）において、紫外線は、点線Ｄの内角側の領域に照射される。図１（ａ）の点線Ｄは、煙感知室１１の下端における紫外線の照射領域である。赤外線ＬＥＤ１２１の赤外線と異なり、紫外線は、煙感知室１１内の広い範囲に照射される。しかし、紫外線ＬＥＤ１２３の周囲には、上面板１１１に遮光カバー１１４が設けられ、送出されて拡がった紫外線が赤外線受光器１２２と赤外線ＬＥＤ１２１に直接当たらないようになっている。このように構成することにより、赤外線受光器１２２と赤外線ＬＥＤ１２１の紫外線による劣化を防止する。なお、遮光カバー１１４と紫外線ＬＥＤ１２３は、煙感知室１１の下方への突出量は、赤外線ＬＥＤ１２１から発する赤外線には当たらないように小さくなっている。

送気ファン１４１は、制御素子１２４からの出力信号で駆動し、煙感知室１１に外気を取り入れる。送気装置である送気ファン１４１が回転することにより、外気は矢印Ｅのように遮光板１５の上部を通過して吸入口１３から煙感知室１１に入る。そして、送気ファン１４１を通過して送出口１４から外部へ送出される。内部空間である煙感知室１１は、遮光板１５やシロッコファンである送気ファン１４１等により外光を遮断しつつ、外気を内部へ通気させる。

以上のような構成からなる煙感知器１について、煙検出および火災判定までの流れを説明する。煙感知室１１に煙が流入すると、赤外線ＬＥＤ１２１から内部空間である煙感知室１１に向かって発された赤外線が煙によって散乱する。さらに、その散乱光が赤外線受光器１２２に入射することで、制御素子１２４は煙感知室１１内にある煙を検出する。そして、所定の煙濃度に達すると、制御素子１２４は火災と判定する。また、煙の有無にかかわらず、外気は煙感知室１１に取り入れられて紫外線ＬＥＤ１２３による紫外線の照射によってウィルスを不活性化し、細菌を殺菌する。煙感知室１１は、外部と通気性を有しつつも外部と遮光された構造であるため、紫外線は外部にもれることがない。

図２は、実施例１における煙未検出時の動作タイミングである。図２（ａ）は送気ファン１４１の送風タイミングを、図２（ｂ）は赤外線ＬＥＤ１２１の発光タイミングと赤外線受光器１２２の受光タイミングを、図２（ｃ）は紫外線ＬＥＤ１２３の発光タイミングを示す。線が上側にあるときが送風及び発光のタイミングである。送気ファン１４１、赤外線ＬＥＤ１２１、紫外線ＬＥＤ１２３は、制御素子１２４の出力信号により、同じ間隔でタイミングをずらして動作する。本実施例では、送気ファン１４１の駆動開始から次の駆動開始までの間隔は２秒である。赤外線ＬＥＤ１２１と紫外線ＬＥＤ１２３の個々についての発光開始の間隔についても同じである。図２に示すように、（ｃ）のように紫外線ＬＥＤ１２３が点灯して煙感知室１１の中に紫外線を照射し、消灯した直後に（ａ）のように送気ファン１４１がＯＮとなり、外気を内部へ通気する。その後、（ｂ）のように赤外線ＬＥＤ１２１と赤外線受光器１２２をＯＮとして煙の検出を行う。（ｃ）（ａ）の動作により、紫外線によって清浄化された空気が煙感知器１の外へ放出される。また、（ａ）（ｂ）のように送気ファン１４１の動作が終了してから一定時間後に赤外線ＬＥＤ１２１を発光させて煙の検出を行う。その後は一時休止期間となる。

図３は、実施例１における煙検出時の動作タイミングである。図３（ａ）は送気ファン１４１の送風タイミングを、図３（ｂ）は赤外線ＬＥＤ１２１の発光タイミングと赤外線受光器１２２を、図３（ｃ）は紫外線ＬＥＤ１２３の発光タイミングを示す。実施例１では、各種の動作タイミングを煙感知器１内の制御素子１２４が制御する。また、図３（ｄ）は煙感知室１１の中における煙の濃度を示す。図３（ｄ）のように、煙の濃度が徐々に高くなると、図３（ｂ）のｂ２のタイミングで赤外線受光器１２２に赤外線の散乱光が入光する。これにより、煙が検出される。煙が検出されると、感知優先モードとなる。感知優先モードでは、図３（ｃ）に示すように紫外線ＬＥＤ１２３の発光が止まる。煙が検出されない期間が所定時間続くと通常モードに戻る。そして、図２（ｃ）のように紫外線ＬＥＤ１２３が間欠的に発光するようになる。

煙の検出量は、赤外線受光器１２２の出力値としてあらわれるが、感知優先モードに移行するための検出量は火災感知のための検出量と同じであっても良く、火災感知のための検出量よりも小さくてもよい。

実施例１では、送気ファン１４１、赤外線ＬＥＤ１２１、紫外線ＬＥＤ１２３が異なったタイミングで動作するため、小さい瞬時電力で動作することができる。また、赤外線受光器１２２は、赤外線ＬＥＤ１２１の発光タイミングに合わせて、受光機能をＯＮにするため、紫外線ＬＥＤ１２３が入射することによる、煙感知器１の誤作動の心配はない。さらに、紫外線ＬＥＤ１２３の発光時間が短く、さらに紫外線ＬＥＤ１２３が発光した直後に送気ファン１４１を動作するため、紫外線ＬＥＤ１２３の発光による発熱が煙の検出に影響しにくい効果がある。なお、実施例１の送気ファン１４１はシロッコファンを用いたが、遮光性のある構造とすれば、プロペラファン等の他の送風機でもよい。

＜実施例１の変形例＞
実施例１は１光源式の煙検出を行っているが、２つのセンサ出力差や出力比を用いて煙判別を行う２光源式の煙感知器１を用いることもできる。２光源式の煙感知器１では、光源が順次点灯するため、空気の動きがあると異なった煙を検出することになる。図２，３のように送気ファン１４１が停止してから一定時間後に順次光源を発光させて同じ煙を検出することによって、正確な判定を行うことができる。

煙感知器が接続されるアナログ型受信機には、昼間と夜間で火災検出感度を変える機能を有するものがある。この受信機では、たとえば、オフィスに人がいる平日の昼間は、火災の発見と対応を行い易いため感度を下げ、人がいない週末や夜間は、感度を上げるということが行われる。実施例２では、上記の機能を用いて、平日昼間は煙検出頻度を少なくし、紫外線発光頻度を上げる。これにより、人がいて空気の汚染率が高い時間帯に殺菌等の性能を上げて、効果的に空気汚染の解消を行う。

実施例２の煙感知器２（図示せず）は、図示しない赤外線ＬＥＤ２２１（発光素子）、赤外線受光器２２２（受光素子）、紫外線ＬＥＤ２２３（紫外線発光素子）、送気ファン２４１（送気装置）を備えている。煙感知器２は、実施例１の煙感知器１において、昼間モードと夜間モードを実行するための機能を有している点で異なり、構造等の他の点は同じである。

実施例２では、夜間など人がいないときには、煙感知器２は夜間モードで動作する。夜間モードの動作タイミングは実施例１の図２と同様である。一方、昼間など人がいるときには、昼間モードで動作する。昼間モードと夜間モードのどちらで動作するかは、接続している受信機からの信号で切り替える。

図４は、実施例２における昼間モードの動作タイミングを示す。図４（ａ）は送気ファン２４１の送風タイミングを、図４（ｂ）は赤外線ＬＥＤ２２１の発光タイミングを、図４（ｃ）は紫外線ＬＥＤ２２３の発光タイミングを示す。図２の夜間モードと比べて煙検出頻度が少なく、図４（ｂ）の赤外線ＬＥＤ２２１の発光タイミングの間隔が長くなっている。また、図４（ｃ）の紫外線ＬＥＤ２２３は、送気ファン２４１が駆動する前だけでなく後でも発光して、発光頻度が高くなっている。煙を感知する赤外線ＬＥＤ２２１の発光と紫外線ＬＥＤ２２３の発光の間では、送気ファン２４１が動作する点は、図２の夜間モードと同じである。実施例２では、送気ファン２４１の動作後に赤外線ＬＥＤ２２１が発光しないときに、赤外線ＬＥＤ２２１の発光タイミングに替わって紫外線ＬＥＤ２２３が発光して、紫外線の発光頻度を上げている。

＜実施例２の変形例＞
実施例２は、受信機に接続された煙感知器２であるため、時計機能を有した受信機からの信号により、昼間モードと夜間モードの切り替えを行うことができる。一方、受信機と接続されない住宅用警報器の煙感知器の場合、気温の変化により電池切れ警報を夜間に出さないようにしているものがある。変形例では、この機能を利用して、図４に示すように昼間モードと夜間モードを切り替える。

図５は、実施例３における煙感知器３の垂直断面図を示す。煙感知器３の内部空間である煙感知室３１には、側方に発光素子の赤外線ＬＥＤ３２１と受光素子である赤外線受光器３２２が設けられ、上面に紫外線発光素子である紫外線ＬＥＤ３２３が設けられている。図５に示す煙感知器３の断面では、赤外線受光器３２２は図示されていないが、実施例１と同様に設置されている。煙感知室の下方には、ラビリンス３１４が設けられ、外光が入らないようになっている。煙感知室３１は暗室となっており、上面板３１１、側面板３１２、ラビリンス３１４を含めて内部は赤外線を反射しない部材を用いている。上面板３１１の上部には基板３２が設けられ、赤外線ＬＥＤ３２１、赤外線受光器３２２、紫外線発光素子である紫外線ＬＥＤ３２３とともに、制御部である制御素子３２４が搭載されている。

制御素子３２４は、赤外線ＬＥＤ３２１と紫外線ＬＥＤ３２３を間欠的に発光させ、赤外線ＬＥＤ３２１の発光時に紫外線ＬＥＤ３２３の発光を停止させる発光制御手段としての機能を有している。また、制御素子３２４は、紫外線ＬＥＤ３２３の発光時に送気ファン３４１を駆動させる駆動手段としての機能を有している。実施例３の煙感知器３は、実施例１、２やその変形例のように動作させることができる。

煙感知室３１の下部は、ラビリンス３１４の隙間から吸入口３３に通じている。ラビリンス３１４は、通気性はあるが遮光性があり、外光が煙感知室３１に入光せず、煙感知室３１の中の光も外に漏れない。吸入口３３は天井板５の下面から斜め上方に延在している。また、煙感知室３１の下部は、送出管３５を介して送気ファン３４１に接続され、送出口３４につづいている。送気ファン３４１も外光が煙感知室３１に入らない構造である。

図示していないが、実施例１と同様に、赤外線受光器３２２は、赤外線ＬＥＤ３２１の発光方向から１２０°の角度の位置で設けられている。また、紫外線ＬＥＤ３２３から放射される紫外線は、指向性が低く拡がるようになっており、点線Ｄの内角側の領域に照射される。紫外線ＬＥＤ１２３の周囲には、上面板３１１に遮光カバー３１３が設けられ、拡がった紫外線が赤外線受光器３２２と赤外線ＬＥＤ３２１に当たらないようになっている。また、遮光カバー３１３と紫外線ＬＥＤ３２３は、煙感知室３１の下方への突出量が、赤外線ＬＥＤ３２１から発する赤外線に当たらないように小さくなっている。

実施例３の煙感知器３は、吸入口３３の最外部が天井板５の下面とほぼ同じであり、扉等との干渉防止に有効であるとともに高いデザイン性等を有する。しかし、天井の上部には、斜線で示すように暖かい空気の層であるホットゾーン６が存在することがある。火災等により生じる煙７は、室内の空気よりも温度が高いため上昇するが、ホットゾーン６の下に留まり、天井板５の下面まで達しにくい。煙７は、ホットゾーン６を抜ける高温にならなければ、通常は煙感知器３に入らない。実施例３では、送気ファン３４１の働きにより送出口３４から空気を下方に送出し、吸入口３３から空気を吸い上げる。このようにして矢印Ｆのように空気を循環的に移動させることにより、ホットゾーン６に乱れを生じさせる。そして、ホットゾーン６の下部に煙７が滞留している場合にも煙感知室３１に煙７を取り込んで感知することができる。

図６は、実施例４における煙感知器４の水平断面図を示す。実施例１とは紫外線ＬＥＤ４２３の位置が異なる。そのため、実施例１の遮光カバー１１４もない。その他の点は同じである。実施例４では、紫外線ＬＥＤ４２３が赤外線ＬＥＤ４２１に隣接して設けられている。紫外線ＬＥＤ４２３は、赤外線ＬＥＤ４２１と赤外線受光器４２２が近接している円弧の中に設けられる。図６では煙感知室４１の左下の位置に紫外線ＬＥＤ４２３が設けられる。赤外線ＬＥＤ４２１の赤外線は点線Ｃの内側に照射され、紫外線ＬＥＤ４２３の紫外線は点線Ｇの内側に照射される。紫外線ＬＥＤ４２３と赤外線ＬＥＤ４２１は、発光の中心軸が煙感知室４１の中心を向いており、紫外線ＬＥＤ４２３から発した紫外線は赤外線ＬＥＤ４２１に到達しにくい。また、赤外線ＬＥＤ４２１と赤外線受光器４２２は遮光壁４１５で囲われており、赤外線の迷光が赤外線受光器４２２に入光しないようになっている。そのため、遮光壁４１５により紫外線も赤外線ＬＥＤ４２１と赤外線受光器４２２に入光しにくく、赤外線ＬＥＤ４２１と赤外線受光器４２２の劣化が抑制される。

赤外線の迷光を削減するために、赤外線ＬＥＤ４２１に対向する位置の側面板４１２に波形等の光吸収構造が設けられることがある。このような場合では赤外線ＬＥＤ４２１に隣接して紫外線ＬＥＤ４２３を設けることにより、紫外線の迷光も抑制できる。

なお、紫外線ＬＥＤ４２３は、赤外線ＬＥＤ４２１と赤外線受光器４２２が近接している円弧の中に設けられればよく、赤外線受光器４２２に隣接して設けてもよい。

１煙感知器、１１煙感知室、１１１上面板、１１２側面板、１１３下面板、１１４遮光カバー、１１５遮光壁、１２基板、１２１赤外線ＬＥＤ、１２２赤外線受光器、１２３紫外線ＬＥＤ、１２４制御素子、１３吸入口、１４送出口、１４１送気ファン、１５遮光板、
２煙感知器、２２１赤外線ＬＥＤ、２２２赤外線受光器、２２３紫外線ＬＥＤ、
２４１送気ファン、
３煙感知器、３１煙感知室、３１１上面板、３１２側面板、
３１３遮光カバー、３１４ラビリンス、３２基板、３２１赤外線ＬＥＤ、３２２赤外線受光器、３２３紫外線ＬＥＤ、３２４制御素子、３３吸入口、３４送出口、３４１送気ファン、３５送出管、
４煙感知器、４１煙感知室、４１２側面板、４１５遮光壁、４２１赤外線ＬＥＤ、４２２赤外線受光器、４２３紫外線ＬＥＤ、
５天井板、６ホットゾーン、７煙

Claims

発光素子と、
前記発光素子の散乱光を受光する受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子が設けられ、外光を遮断しつつ、外気を内部へ通気させる内部空間と、
基板に設けられた制御部と、
を有する煙感知器において、
前記制御部の出力信号で駆動し、前記内部空間に外気を取り入れる送気装置と、前記内部空間に紫外線を照射する、紫外線発光素子と、を備え、
前記制御部は、
前記発光素子と前記紫外線発光素子を間欠的に発光させ、前記発光素子の発光時に前記紫外線発光素子の発光を停止させる、発光制御手段と、
前記紫外線発光素子の発光時に前記送気装置を駆動させる駆動手段と、して機能することを特徴とする煙感知器。
前記制御部は、前記受光素子が前記発光素子の散乱光を検出したとき、所定時間は前記紫外線発光素子を発光させず、前記送気装置も駆動させないことを特徴とする
請求項１に記載された煙感知器。
発光素子と、
前記発光素子の散乱光を受光する受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子が設けられ、外光を遮断しつつ、外気を内部へ通気させる内部空間と、
基板に設けられた制御部と、
を有する煙感知器において、
前記制御部の出力信号で駆動し、前記内部空間に外気を取り入れる送気装置と、前記内部空間に紫外線を照射する、紫外線発光素子と、を備え、
前記制御部は、前記受光素子が前記発光素子の散乱光を検出したとき、所定時間は前記紫外線発光素子を発光させず、前記送気装置も駆動させないことを特徴とする煙感知器。