WO2024034491A1 - 煙検知装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、従来技術と比較し小型化が容易な２受光式の煙検知装置を提供する。本発明の一実施形態に係る２受光式の煙検知装置１は、偏光を発光する発光部９４と、発光部９４の発光軸Ｂと交差する第１受光軸Ｃを有する第１受光部９５と、発光軸Ｂと交差する第１受光軸Ｃと異なる第２受光軸Ｄを有する第２受光部９６と、発光部９４が発光した際に第１受光部９５が出力する信号と第２受光部９６が出力する信号とに基づき空気中の煙の種類を判定するプロセッサ９７と、第１受光部９５を収容し第１受光軸Ｃに交差する方向で第１受光部９５に向かう光を遮光する遮光部材１３を備える。第１受光軸Ｃは、第１受光部用電子回路基板１１の垂直方向に対し傾斜している。遮光部材１３は、第１受光部用電子回路基板１１に対し第１受光部９５を傾斜した状態で取り付け可能とする取付部材の役割も果たす。

Description

煙検知装置

　本発明は、煙を検知する装置に関する。

　監視対象の空間に含まれる煙を検知することで、監視対象の空間における煙の発生を検知する煙検知装置がある。煙検知装置の一方式として、光電式と呼ばれる方式がある。光電式の煙検知装置は、発光部及び受光部を収容する容器内に外部から流れ込む空気中の煙の粒子により発光部から発光された光が反射した反射光を受光部が受光した際に生成する信号に基づき煙の検知を行う。

　光電式の煙検知装置のさらに一方式として、２受光式と呼ばれる方式がある。２受光式の煙検知装置の一方式として、発光部から発光軸方向に偏光を発光し、発光軸に対し異なる方向から交差する受光軸を有する２つの受光部が生成する信号に基づき、空気中の煙の種類を判定するものがある。

　２受光式の煙検知装置を開示している特許文献として、例えば特許文献１がある。

特開２０２０－１８１５０７号公報

　図１１は、従来技術にかかる２受光式の煙検知装置９の構成を模式的に示した図である。図１１においては、本発明の特徴に関係しない構成部については図示が省略されている。図１１（Ａ）は煙検知装置９の容器の蓋を取り外した状態を平面視した図である。図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に破線で示す煙検知装置９の断面を矢印Ａの方向に見た図である。ただし、図１１（Ｂ）は、容器の蓋が取り付けられた状態の煙検知装置９の断面を示している。

　以下の説明において、便宜的に、図１１（Ａ）が描かれている紙面が拡がる方向を水平面とする。

　煙検知装置９は、発光部用電子回路基板９１、第１受光部用電子回路基板９２、第２受光部用電子回路基板９３、発光部９４、第１受光部９５、第２受光部９６、プロセッサ９７、容器９８を備える。

　発光部用電子回路基板９１は、水平面に対し垂直に起立するように配置されている電子回路基板である。発光部用電子回路基板９１には、発光部９４が配置されている。

　第１受光部用電子回路基板９２は、水平面に対し傾斜した平面上に配置されている電子回路基板である。第１受光部用電子回路基板９２には、第１受光部９５、プロセッサ９７が配置されている。

　第２受光部用電子回路基板９３は、水平面に対し垂直に起立するように配置されている電子回路基板である。第２受光部用電子回路基板９３には、第２受光部９６が配置されている。

　なお、プロセッサ９７は第１受光部用電子回路基板９２以外の電子回路基板（例えば、発光部用電子回路基板９１又は第２受光部用電子回路基板９３）に配置されてもよい。

　発光部９４は、図１１において矢印Ｂで示される発光軸（以下、「発光軸Ｂ」という）の方向に偏光を発光する。例えば、発光部９４が発光する偏光が直線偏光の場合、その直線の方向は水平面に対して垂直であり、発光部９４が発光する偏光が楕円偏光の場合、その楕円の長軸の方向は水平面に対して垂直である。

　第１受光部９５は、図１１（Ｂ）において矢印Ｃで示される第１受光軸（以下、「第１受光軸Ｃ」という）の方向に向かう光を受光し、受光した光の強度を示す信号を生成する。第１受光軸Ｃは、発光軸Ｂを含む垂直面（水平面と直交する面）内において発光軸Ｂと所定の角度で交差する。第１受光部用電子回路基板９２は、第１受光軸Ｃに対し垂直となる位置に配置されている。

　第２受光部９６は、図１１（Ａ）において矢印Ｄで示される第２受光軸（以下、「第２受光軸Ｄ」という）の方向に向かう光を受光し、受光した光の強度を示す信号を生成する。第２受光軸Ｄは、第１受光軸Ｃとは異なる方向の軸であり、発光軸Ｂを含む水平面内において発光軸Ｂと所定の角度で交差する。

　なお、発光軸Ｂと第１受光軸Ｃの間の角度と、発光軸Ｂと第２受光軸Ｄの間の角度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　プロセッサ９７はデータを処理する演算装置であり、発光部９４が発光した際に第１受光部９５が生成する信号と、発光部９４が発光した際に第２受光部９６が生成する信号とに基づき、空気中の煙の種類を判定する煙判定部の役割を果たす。例えば、プロセッサ９７は、発光部９４が発光した際に第１受光部９５が生成する信号の振幅値に対する、発光部９４が発光した際に第２受光部９６が生成する信号の振幅値の比率と、所定の閾値との比較結果に基づき、容器９８の外部から容器９８内に流入する空気の中の煙の種類を判定する。

　容器９８は、発光部９４、第１受光部９５、第２受光部９６を含む煙検知装置９の構成部を収容する。容器９８は、外部から流入する空気の流入口Ｈ１と、外部に流出する空気の流出口Ｈ２を有する。

　上述した従来技術にかかる煙検知装置９においては、第１受光部用電子回路基板９２が水平面に対し傾斜するように配置され、第２受光部用電子回路基板９３が水平面に対し起立するように配置されるため、鉛直方向（図１１（Ｂ）における縦方向）の長さが長くなり、煙検知装置９のサイズが大きくなる。

　上記の事情に鑑み、本発明は、従来技術と比較し小型化が容易な２受光式の煙検知装置を提供する。

　上記の課題を解決するため、本発明は、光を発光する発光部と、前記発光部の発光軸と交差する第１受光軸を有する第１受光部と、前記第１受光部が配置された第１電子回路基板と、前記発光部の発光軸と交差し前記第１受光軸と異なる方向の第２受光軸を有する第２受光部と、前記第２受光部が配置された第２電子回路基板と、前記発光部が発光した際に前記第１受光部が生成する信号と、前記発光部が発光した際に前記第２受光部が生成する信号とに基づき空気中の煙の種類を判定する煙判定部とを備え、前記第１電子回路基板の垂直方向に対し前記第１受光軸が傾斜している煙検知装置を提案する。

　本発明に係る２受光式の煙検知装置は、従来技術にかかる２受光式の煙検知装置と比較し、小型化が容易である。

一実施形態にかかる煙検知装置の構成を模式的に示した図。 一実施形態にかかる遮光部材の外観図。 一実施形態にかかる遮光部材の断面図。 一変形例にかかる遮光部材の外観図。 一変形例にかかる遮光部材の外観図。 一変形例にかかる遮光部材の外観図。 一変形例にかかる遮光部材の外観図。 一変形例にかかる煙検知装置と対比される煙検知装置の構成を模式的に示した図。 一変形例にかかる煙検知装置の構成を模式的に示した図。 一変形例にかかる煙検知装置の構成を模式的に示した図。 従来技術にかかる煙検知装置の構成を模式的に示した図。

［実施形態］
　以下に、本発明の一実施形態に係る煙検知装置１を説明する。煙検知装置１は、従来技術にかかる煙検知装置９と共通する構成部を備える。従って、以下に煙検知装置１が煙検知装置９と異なる点を説明し、共通する点に関する説明は省略する。また、以下の説明において、煙検知装置１が備える構成部のうち、煙検知装置９が備える構成部と共通するものには、煙検知装置９において用いた符号と同じ符号を用いる。

　図１は、煙検知装置１の構成を模式的に示した図である。ただし、図１においては、本発明の特徴に関係しない構成部については図示が省略されている。図１（Ａ）は煙検知装置１の容器の蓋を取り外した状態を平面視した図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）に破線で示す断面を矢印Ａの方向に見た図である。ただし、図１（Ｂ）は、容器の蓋が取り付けられた状態の煙検知装置１の断面を示している。

　以下の説明において、便宜的に、図１（Ａ）が描かれている紙面が拡がる方向を水平面とする。

　煙検知装置１は、煙検知装置９と共通して備える構成部として、発光部用電子回路基板９１、第２受光部用電子回路基板９３（第２電子回路基板の一例）、発光部９４、第１受光部９５、第２受光部９６、プロセッサ９７を備える。

　煙検知装置１は、煙検知装置９が備える第１受光部用電子回路基板９２に代えて、第１受光部用電子回路基板１１（第１電子回路基板の一例）を備える。第１受光部用電子回路基板１１は水平面に対し実質的に平行に配置されている。すなわち、第１受光部用電子回路基板１１と発光部９４の発光軸Ｂは実質的に平行である。なお、本願において「実質的に」とは、「製造者の意図せぬ誤差を考慮しない場合に」という意味である。

　また、煙検知装置１は、煙検知装置９が備える容器９８に代えて、容器１２を備える。容器１２は、容器９８と比較し、鉛直方向の長さが短い。容器１２が容器９８よりも鉛直方向の長さを短くできるのは、第１受光部用電子回路基板１１が水平面に対し傾斜していないためである。なお、容器１２は、容器９８と同様に、流入口Ｈ１と流出口Ｈ２を有する。

　また、煙検知装置１は、煙検知装置９が備えない遮光部材１３を備える。遮光部材１３は、第１受光部９５を囲むように配置された遮光性の部材である。遮光部材１３は、第１受光軸Ｃに交差する方向で第１受光部９５に向かう光を遮光する。遮光部材１３により遮光される光には、発光部９４から発光され、発光軸Ｂから外れて第１受光部９５に向かう光や、発光部９４から発光され、容器１２内で反射して第１受光部９５に向かう光が含まれる。遮光部材１３は、それらの光が煙の有無の判定や煙の種類の判定に与える影響を低減する役割を果たす。また、遮光部材１３は、第１受光部用電子回路基板１１に対し第１受光部９５を所定の角度で配置するための取付部材の役割も果たす。

　図２は遮光部材１３の外観図である。図２（Ａ）は遮光部材１３を上から見た図、図２（Ｂ）は遮光部材１３を図１（Ｂ）の右側から左方向に見た図、図２（Ｃ）は遮光部材１３を図１（Ｂ）の左側から右方向に見た図である。また、図３は、遮光部材１３の断面図である。

　遮光部材１３は、外部から見える構成部である遮光箱１３１と、遮光箱１３１の内側に配置される絞り板１３２と、遮光箱１３１の内側に配置される受光部配置板１３３を備える。遮光箱１３１は、角筒を斜めにカットし、上面を塞ぎ、その上面に開口Ｈ３を設けた構造をしている。開口Ｈ３は、第１受光軸Ｃ上に位置している。

　なお、遮光箱１３１は、第１受光部９５を収容し、第１受光軸Ｃ上に開口Ｈ３を有する中空の遮光部材であれば、その形状は図２に記載のものに限られない。例えば、遮光箱１３１が、円筒を斜めにカットし、上面を塞ぎ、その上面に開口Ｈ３を設けた構造であってもよい。

　絞り板１３２は、遮光箱１３１に収容され、第１受光軸Ｃと実質的に垂直で、第１受光軸Ｃ上に孔Ｈ４を有する板状の遮光部材である。絞り板１３２は、第１受光軸Ｃに交差する方向で開口Ｈ３を通って遮光箱１３１内に入ってきた光が第１受光部９５に到達しないように、その光を遮光する。図１～図３において、絞り板１３２の数は１枚であるが、遮光部材１３が平行に配置された複数枚の絞り板１３２を有してもよい。また、遮光箱１３１のみで十分な遮光が行われる場合は、遮光部材１３が絞り板１３２を有さなくてもよい。

　受光部配置板１３３は、遮光箱１３１に収容され、第１受光軸Ｃと実質的に垂直で、絞り板１３２よりも奥側（第１受光部用電子回路基板１１に近い側）に配置され、その上に第１受光部９５を取り付けるための板状の部材である。受光部配置板１３３には、第１受光部９５の接続端子（リード）を通す孔Ｈ５が設けられている。なお、孔Ｈ５の形状は円柱形状、角柱形状等のいずれであってもよい。また、孔Ｈ５の数は、第１受光部９５の接続端子の数や位置に応じて１又は２以上のいずれであってもよい。

　煙検知装置１において、第１受光部９５は受光部配置板１３３の上側に配置され、その接続端子が受光部配置板１３３の孔Ｈ５を通って下側にある第１受光部用電子回路基板１１に接続されている。すなわち、第１受光部９５は、遮光部材１３を介して第１受光部用電子回路基板１１に配置されている。

　上記のように、煙検知装置１においては、第１受光部用電子回路基板１１の垂直方向（鉛直方向）に対し、第１受光軸Ｃが傾斜している。そのため、煙検知装置１の容器１２は、煙検知装置９の容器９８と比較し、鉛直方向の長さを短くできる。その結果、煙検知装置１は、煙検知装置９と比較し、小型化が容易である。

［変形例］
　上述の実施形態は本発明の一具体例であって、本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下に示す２以上の変形例が適宜組み合わされてもよい。

（変形例１）
　第１受光軸Ｃに交差する方向で第１受光部９５に向かう光の量が無視できる程度に少ない場合は、煙検知装置１が遮光部材１３を備えなくてもよい。

（変形例２）
　煙検知装置１の鉛直方向の長さを短くする程、遮光部材１３が発光軸Ｂに近づき、発光部９４から発光された光が遮光部材１３で反射する確率が高くなる。遮光部材１３で反射した光の一部は第２受光部９６に向かい、第２受光部９６が生成する信号に悪影響を与える。その結果、煙検知装置１による煙の検知及び検知した煙の種類の判定の精度が低下する。従って、発光部９４から発光された光が遮光部材１３で反射する確率は低い方が望ましい。

　煙検知装置１の鉛直方向の長さを短くし、かつ、発光部９４から発光された光が遮光部材１３で反射する確率を下げるために、遮光箱１３１の発光軸Ｂに最も近い縁部分が面取りされた形状であってもよい。なお、遮光箱１３１の面取りされた形状は、面取り加工により形成されたものに限られず、例えば遮光箱１３１の成型時に面取りされた形状に成型されてもよい。また、遮光箱１３１の面取りの種類は、Ｃ面取り、Ｒ面取り（フィレット）のいずれであってもよい。

　図４は、この変形例にかかる遮光部材１３を図１（Ｂ）の手前方向から見た図である。遮光部材１３のうち、図４に破線の円で示した部分が、面取りされた形状となっている。

（変形例３）
　煙検知装置１の鉛直方向の長さを短くし、かつ、発光部９４から発光された光が遮光部材１３で反射する確率を下げるために、遮光箱１３１の発光軸Ｂに最も近い縁部分に凹部が設けられてもよい。

　図５は、この変形例にかかる遮光部材１３を、上から見た図（図５（Ａ））、図１（Ｂ）の右側から左方向に見た図（図５（Ｂ））、及び、図１（Ｂ）の左側から右方向に見た図（図５（Ｃ））である。図５に示されるように、この変形例にかかる遮光部材１３の遮光箱１３１には、凹部Ｒ１が設けられている。なお、凹部Ｒ１により、遮光箱１３１に孔が開いてもよい。

（変形例４）
　湿度の高い状態で気温が急上昇すると、遮光部材１３の温度が周囲の空気の温度より低くなり、遮光部材１３に接した空気が遮光部材１３によって冷却されて結露を生じる場合がある。遮光部材１３の表面に結露により水滴が付着すると、発光部９４から発光された光がそれらの水滴で反射する確率が高くなる。水滴で反射した光の一部は第２受光部９６に向かい、第２受光部９６が生成する信号に悪影響を与える。従って、発光部９４から発光された光が水滴で反射する確率は低い方が望ましい。

　そこで、遮光箱１３１の発光軸Ｂに最も近い縁が第１受光部用電子回路基板１１と実質的に平行でないように構成されてもよい。図６は、この変形例にかかる遮光部材１３の一例を、図１（Ｂ）の右側から左方向に見た図（図６（Ａ））、及び、図１（Ｂ）の左側から右方向に見た図（図６（Ｂ））である。また、図７は、この変形例にかかる遮光部材１３の他の例を、図１（Ｂ）の右側から左方向に見た図（図７（Ａ））、及び、図１（Ｂ）の左側から右方向に見た図（図７（Ｂ））である。

　この変形例にかかる煙検知装置１においては、遮光部材１３の表面に結露により水滴が付着した場合、遮光箱１３１のうち発光軸Ｂに最も近い遮光箱１３１の稜線Ｌ１に付着した水滴が、稜線Ｌ１の傾きにより自重により流れ落ちやすい。従って、発光部９４から発光された光が水滴で反射する確率が低減される。

（変形例５）
　遮光部材１３の遮光箱１３１が第２受光部９６の受光領域に入ると、発光部９４から発光され、遮光箱１３１で反射した光の一部が第２受光部９６に受光され、第２受光部９６が生成する信号に悪影響を与える。その結果、煙検知装置１による煙の検知及び検知した煙の種類の判定の精度が低下する。従って、遮光箱１３１は、第２受光部９６の受光領域外に配置されていることが望ましい。

　図８は、遮光箱１３１の一部が、第２受光部９６の受光領域Ａ１内に配置されている場合の煙検知装置１（この変形例にかかる煙検知装置と対比される煙検知装置）の構成を模式的に示した図である。一方、図９は、遮光箱１３１が、第２受光部９６の受光領域Ａ２外に配置されている場合の煙検知装置１の構成を模式的に示した図である。図９の構成の煙検知装置１の方が、図８の構成の煙検知装置１よりも、煙の検知及び検知した煙の種類の判定の精度が高い確率が高く、望ましい。

　図９の例では、図８の例よりも、第２受光部９６が発光部９４に近い位置に配置されている。その結果、発光軸Ｂと第１受光軸Ｃの交点Ｐ１と、発光軸Ｂと第２受光軸Ｄの交点Ｐ２とが実質的に異なっている。このように、交点Ｐ１と交点Ｐ２をずらすことで、煙検知装置１の鉛直方向の長さを短く維持しつつ、煙の検知及び検知した煙の種類の判定の精度を高めることができる。

　なお、図９の例では、図８の例と比較し、第２受光部９６が発光部９４に近い位置に配置されているが、これに代えて、図８の例と比較し、第１受光部９５が発光部９４から離れた位置に配置されてもよい。

（変形例６）
　第１受光部用電子回路基板１１が容器１２の外部に配置されてもよい。図１０は、この変形例にかかる煙検知装置１の断面を模式的に示した図である。この変形例にかかる煙検知装置１においては、容器１２に収容され、第１受光部用電子回路基板１１に接続される電子部品の接続端子を通す孔が、容器１２に設けられている。図１０においては、それらの孔のうち、第１受光部９５の接続端子を通す孔Ｈ６が示されている。なお、この場合、第１受光部９５は、遮光部材１３、容器１２を介して第１受光部用電子回路基板１１に配置されることになる。

　この変形例において、第１受光部用電子回路基板１１に、容器１２に収容されない電子部品を配置することができる。図１０に示される電子部品１４、電子部品１５は、それらの電子部品を例示したものである。

　この変形例においては、第１受光部用電子回路基板１１が容器１２に収容される場合と比較し、第１受光部用電子回路基板１１に配置される電子部品の位置や大きさの自由度が高まるとともに、容器１２に収容されない電子部品を第１受光部用電子回路基板１１に容易に取り付けることができる。

（変形例７）
　煙検知装置１が、遮光部材１３に加えて、もしくは代えて、第２受光部９６を囲むように配置され、第２受光軸Ｄに交差する方向で第２受光部９６に向かう光を遮光する遮光部材を備えてもよい。

（変形例８）
　上述した実施形態においては、発光部９４は偏光を発光するものとしたが、発光部９４が偏光でない光を発光してもよい。例えば、発光軸Ｂと第１受光軸Ｃの間の角度と、発光軸Ｂと第２受光軸Ｄの間の角度とが異なっている場合、発光軸Ｂと第１受光軸Ｃの交点Ｐ１と、発光軸Ｂと第２受光軸Ｄの交点Ｐ２とが異なっている場合、第１受光部９５と第２受光部９６の一方のみが遮光部材で囲まれている場合、のように、第１受光部９５の受光の条件と第２受光部９６の受光の条件が異なれば、第１受光部９５の生成する信号が示す光の強度と、第２受光部９６の生成する信号が示す光の強度との比率が煙の種類によって変化する場合がある。従って、発光部９４が発光する光は必ずしも偏光でなくてもよい。

　１…煙検知装置、９…煙検知装置、１１…第１受光部用電子回路基板、１２…容器、１３…遮光部材、１４…電子部品、１５…電子部品、９１…発光部用電子回路基板、９２…第１受光部用電子回路基板、９３…第２受光部用電子回路基板、９４…発光部、９５…第１受光部、９６…第２受光部、９７…プロセッサ、９８…容器、１３１…遮光箱、１３２…絞り板、１３３…受光部配置板。

Claims (7)

1. 　光を発光する発光部と、
   　前記発光部の発光軸と交差する第１受光軸を有する第１受光部と、
   　前記第１受光部が配置された第１電子回路基板と、
   　前記発光部の発光軸と交差し前記第１受光軸と異なる方向の第２受光軸を有する第２受光部と、
   　前記第２受光部が配置された第２電子回路基板と、
   　前記発光部が発光した際に前記第１受光部が生成する信号と、前記発光部が発光した際に前記第２受光部が生成する信号とに基づき空気中の煙の種類を判定する煙判定部と
   　を備え、
   　前記第１電子回路基板の垂直方向に対し前記第１受光軸が傾斜している
   　煙検知装置。
2. 　前記第１受光部を収容し、前記第１受光軸上に開口を有する中空の遮光部材である遮光箱を備える
   　請求項１に記載の煙検知装置。
3. 　前記遮光箱の前記発光部の発光軸に最も近い縁部分が、面取りされた形状、凹部を有する形状、及び、前記第１電子回路基板と実質的に平行でない形状、の少なくとも１つである
   　請求項２に記載の煙検知装置。
4. 　前記遮光箱に収容され、前記第１受光軸と実質的に垂直で、前記第１受光軸上に孔を有する板状の遮光部材である絞り板を備える
   　請求項２に記載の煙検知装置。
5. 　前記遮光箱が前記第２受光部の受光領域外に配置されている
   　請求項２に記載の煙検知装置。
6. 　前記発光部の発光軸と前記第１受光軸の交点と、前記発光部の発光軸と前記第２受光軸の交点とが実質的に異なる
   　請求項１に記載の煙検知装置。
7. 　前記発光部、前記第１受光部、及び、前記第２受光部を収容し、外部から流入する空気の流入口と外部に流出する空気の流出口を有する容器を備え、
   　前記第１電子回路基板は前記容器の外部に配置されている
   　請求項１に記載の煙検知装置。

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