JP2004078807A - サンプリング管式煙検知器 - Google Patents
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Abstract
【課題】検煙装置から吸引装置に至る流路における空気の流れの圧力損失を低減し、小型のファンで駆動することのできるコンパクトな検煙装置を有するサンプリング管式煙検知器を提供する。
【解決手段】監視区域からサンプリング管を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１と、その下流部に設けられる吸引装置２とを備えたサンプリング管式煙検知器において、検煙装置１はサンプリング管を介して吸引した空気を引込む引込管１０を略直線形状に形成すると共に、引込管１０に空気中に含まれる煙粒子を検出する煙センサユニット４を設けて構成され、吸引装置２は空気を排出する回転部と該回転部の駆動部を設けて構成され、引込管１０の中心軸と吸引装置２の駆動部の回転軸が略同軸となるように引込管１０と吸引装置２が配置されてなる。
【選択図】 図１
【解決手段】監視区域からサンプリング管を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１と、その下流部に設けられる吸引装置２とを備えたサンプリング管式煙検知器において、検煙装置１はサンプリング管を介して吸引した空気を引込む引込管１０を略直線形状に形成すると共に、引込管１０に空気中に含まれる煙粒子を検出する煙センサユニット４を設けて構成され、吸引装置２は空気を排出する回転部と該回転部の駆動部を設けて構成され、引込管１０の中心軸と吸引装置２の駆動部の回転軸が略同軸となるように引込管１０と吸引装置２が配置されてなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、監視区域からサンプリング管に空気を吸引しその空気中に浮遊する煙粒子をレーザ光を用いて光学的に検出するサンプリング管式煙検知器であって、特に検煙装置と吸引装置を直線的に配置してコンパクトに形成したサンプリング管式煙検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータルームや半導体製造設備等におけるクリーンルームには、微少な煙を検知する高感度の煙検知器が用いられている。ここで用いられる高感度の煙検知器は、監視区域に設置したサンプリング管から空気を吸引し、その空気中に浮遊する粒子の数を、レーザ光を用いて光学的に検出する。このようにサンプリング管を用いた高感度の煙検知器をサンプリング管式煙検知器という。このサンプリング管式煙検知器は、図１１に示すように、監視区域から空気を取込む吸入孔１０２を有したサンプリング管１０１と、サンプリング管１０１に接続されて、吸引された空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１０３と、検煙装置１０３の下流に設けられて、空気を吸引する吸引装置１０８とからなっている。
【０００３】
サンプリング管１０１は監視区域に設けられ、１〜２ｍの所定の間隔毎に吸入孔１０２を複数有した検知配管１０１ａと、検知配管１０１ａから検煙装置１０３に空気を導く接続配管１０１ｂとからなっている。また、サンプリング管１０１と接続された検煙装置１０３には発光素子であるレーザダイオード１０４ａと受光素子であるフォトダイオード１０４ｂとを設ける。検煙装置１０３の下流にはチャンバ１０７が設けられると共に、吸引装置１０８はチャンバ１０７の内部に設置される。これらの検煙装置１０３とチャンバ１０７及び吸引装置１０８は、箱形形状からなる検知器本体１００に納められ、部屋の壁面等に設置される。
【０００４】
レーザダイオード１０４ａは光軸方向に沿って拡張する拡散光を発生して、光軸上に設けられた結像レンズによって集光され、検煙装置１０３の流路内において結像する。結像位置に気流に乗って空気中の煙粒子が運ばれてきた場合、この煙粒子によってレーザダイオード１０４ａからの光は散乱光を生じる。この散乱光をレーザダイオード１０４ａからの光の光軸と所定の角度をなす位置に設けられるフォトダイオード１０４ｂによって受光することで、フォトダイオード１０４ｂはパルス信号を発生する。これを信号処理部１０６によって信号処理することで、火災により発生した煙粒子を検出する。また、検煙装置１０３を通過した空気は、一旦チャンバ１０７内に排出された後、チャンバ１０７内に設置された吸引装置１０８によって、外部に排出される。
【０００５】
このようなサンプリング管式煙検知器は、例えば第１の従来例として図１２のようなものが用いられていた。この第１の従来例においては、サンプリング管式煙検知器を構成する検煙装置１０３及び吸引装置１０８は、箱形形状からなる検知器本体１００に納められている。検煙装置１０３は、サンプリング管１０１と接続される引込管１０３ａと、この引込管１０３ａの中間部に設けられ煙粒子を検出する煙センサユニット１０４とからなり、検知器本体１００の片隅に配置される。また、引込管１０３ａにおける煙センサユニット１０４の下流には、引込管１０３ａの詰まりを検出するための風速センサ１０５を設けてある。さらに、吸引装置１０８はモータ駆動による遠心式のファンを有しており、所定の流量の空気を検知器本体１００の外部に排出する。また、この吸引装置１０８は検煙装置１０３とは反対側の検知器本体１００の片隅に配置される。
【０００６】
この第１の従来例の場合は、検知器本体１００における検煙装置１０３と吸引装置１０８以外の部分は、空洞とされチャンバ１０７を形成する。サンプリング管１０１を介して吸引された空気は、検煙装置１０３を通過し、一旦チャンバ１０７に排出された後、吸引装置１０８によって検知器本体１００の外部に排出される。チャンバ１０７を設け、チャンバ１０７内の圧力を低くして空気を吸引することにより、サンプリング管１０１による空気の吸引の状態を安定化させることができる。このように第１の従来例においては、検知器本体１００の全体によってチャンバ１０７が形成されているために、煙センサユニット１０４や吸引装置１０８の電源回路や、煙センサユニット１０４からの検出信号の処理等を行う信号処理部などは検知器本体１００外部に別途設けられる。
【０００７】
また、サンプリング管式煙検知器としては、第２の従来例として図１３のようなものも用いられていた。この第２の従来例において、サンプリング管式煙検知器を構成する検煙装置１０３及び吸引装置１０８が、箱形形状からなる検知器本体１００に納められている点においては、上記第１の従来例と同様である。また、煙粒子の検出についても、煙センサユニット１０４は、第１の従来例と同様のものが用いられる。しかし第２の従来例では、第１の従来例と異なり、サンプリング管１０１と接続される検煙装置１０３の入口から吸引装置１０８に至る流路が、一連に形成されている。すなわち、検煙装置１０３はサンプリング管１０１と接続される引込管１０３ａと、この引込管１０３ａの中間部に設けられ、煙粒子を検出する煙センサユニット１０４とからなるものであり、この検煙装置１０３の引込管１０３ａは吸引装置１０８に直接接続されている。なお、第１の従来例と同様に、煙センサユニット１０４の下流には、風速センサ１０５が設けられている。
【０００８】
吸引装置１０８は、第１の従来例と同様にモータにより駆動されるもので、遠心式のファンを有しており、所定の流量の空気を検煙装置１０３の外部に排出する。ファンの回転軸は引込管１０３ａの上流部とは９０°の角度をなしている。
したがって、引込管１０３ａは煙センサユニット１０４より下流部において９０°の角度に屈曲している。このようにチャンバを設けることなく、検煙装置１０３の入口から吸引装置１０８まで空気の流路を形成することにより、検煙装置１０３をコンパクトに形成することができる。これによって、第２の従来例においては第１の従来例における検知器本体１００のチャンバであった部分に、空間を生じさせることができるので、煙センサユニット１０４からの煙粒子検出信号の処理等を行う信号処理部１０６などを検知器本体１００内部に設けることもできる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来のサンプリング管式煙検知器は以下に述べるような問題点を有している。
上記第１の従来例は、検知器本体の全体をチャンバとして空気を吸引し、サンプリング管の吸引の状態を安定化させるものである。しかし、安定化の効果を得るためには大型のチャンバが必要であり、これに対して従来のサンプリング管式煙検知器の大きさの制約の中では、目的とする安定化は困難であった。また、チャンバ内ではその内部で流れの停滞する部分が生じ、必ずしも吸引の安定化に寄与していない場合があった。さらに、第１の従来例においては、検知器本体のほとんどをチャンバとして使用するために小型化は困難であり、かつ、煙センサユニットからの信号を処理する回路や電源回路等は、検知器本体の外部に設けられるため、装置全体として多くの空間が必要であった。
【００１０】
また、上記第２の従来例はチャンバを設けることなく、検煙装置からの空気を直接吸引装置に導く流路を形成して小型化を図っている。しかし、検知器本体の厚みの制約のために、吸引装置のファンの回転軸を検煙装置の引込管に対して９０°の角度となるように配置しており、したがって流路を９０°屈曲させなければならない。流路が屈曲した部分においては、空気の流れに圧力損失を生じるために、吸引装置として比較的大型のファンを用いる必要があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、検煙装置から吸引装置に至る流路における空気の流れの圧力損失を低減し、小型のファンで駆動することのできるコンパクトな検煙装置を有するサンプリング管式煙検知器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、監視区域からサンプリング管を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置と、該検煙装置の下流部に設けられる吸引装置とを備えたサンプリング管式煙検知器において、上記検煙装置は上記サンプリング管を介して吸引した空気を引込む引込管を略直線形状に形成すると共に、上記引込管に空気中に含まれる煙粒子を検出する煙センサユニットを設けて構成され、上記吸引装置は空気を排出する回転部と該回転部の駆動部を設けて構成され、上記引込管の中心軸と上記吸引装置の駆動部の回転軸が略同軸になるように上記引込管と上記吸引装置が配置されることを特徴として構成されている。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、上記引込管は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部を介して上記吸引装置に連設されることを特徴として構成されている。
【００１４】
さらに、請求項３に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、上記引込管は全体の断面形状を実質的に略円形に形成されると共に、上記引込管と拡張部とを連結する連結部の内壁面は、上記引込管の内壁面と上記拡張部の内壁面とを滑らかな曲面で相互に連続的としてなることを特徴として構成されている。
【００１５】
さらにまた、請求項４に係る本発明は、請求項２または３に係る本発明において、上記連結部を介して上記引込管と連続的に形成される拡張部の内壁面が略半球状に形成され、上記吸引装置に連設されていることを特徴として構成されている。
【００１６】
そして、請求項５に係る本発明は、請求項１〜４に係る本発明において、上記連結部は上記引込管の内径より小さい絞り孔を中心部に有する薄板状のアパーチャを備え、上記絞り孔の中心が上記引込管の略中心線上となるように配置されたことを特徴として構成されている。
【００１７】
また、請求項６に係る本発明は、請求項５に係る本発明において、上記アパーチャの絞り孔は上記引込管の内径に対して３０〜７０％の直径を有していることを特徴として構成されている。
【００１８】
さらに、請求項７に係る本発明は、請求項１〜６に係る本発明において、上記吸引装置は回転部と駆動部を納めた本体部と回転部により排出された空気を外部に排出する排出部とからなり、該排出部は上記回転部の回転軸に対して垂直方向に配置され、上記引込管及び拡張部から直線的に流入させた空気を側方に排出し、上記本体部の外周部分には上記回転部により排出される空気の流路を設けると共に、上記排出部には空気の排出口を設け、上記排出部は上記空気の流路と空気の排出口とを滑らかな曲面で相互に連続的とするガイドを備えたことを特徴として構成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態における検知器本体の内部構成を示した正面図である。また、図２は図１の右側面図であり、図３は本実施形態における検煙装置の正面図である。さらに、図４は検煙装置を構成する引込管及び接続部の断面図である。
【００２０】
本実施形態におけるサンプリング管式煙検知器は、監視区域に吸引口４２を有したサンプリング管３が設けられ、このサンプリング管３を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１と、この検煙装置１の下流部に設けられる吸引装置２と、検煙装置１と吸引装置２を連接させる接続部１５とから構成されるものである。これらサンプリング管式煙検知器を構成するもののうち、検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５とは、図１に示すように箱形形状からなる検知器本体２０に納められている。また、検煙装置１はサンプリング管３と接続されている。サンプリング管３から吸引された空気は、検煙装置１を通って吸引装置２から外部に排出される。この空気の流路は、検煙装置１の流入口から吸引装置２の入口に至るまでを屈曲することなく略直線状に形成し、圧力損失による圧力低下を抑えている。
【００２１】
また、検煙装置１及び吸引装置２は、検知器本体２０の片隅に配置されて、それ以外の部分は空洞とされ、制御装置２１や電源装置２２が設けられる。さらに、検知器本体２０内部において、検煙装置１と接続部１５及び吸引装置２により形成される空気の流路以外の部分には監視区域からの空気は流れないようにされている。
【００２２】
サンプリング管３は図７に示すように、Ｔ字状の配管からなり、監視区域に設けられ複数の吸入孔４２を有した検知配管４０と、この検知配管４０に垂直に設けられ、検煙装置１に接続される接続配管４１とを有している。検知配管４０と接続配管４１とはいずれもその断面形状を略円形に形成されている。検知配管４０の吸入孔４２は、１〜２ｍの一定間隔毎に設けられると共に、直径１〜２ｍｍ程度の円形に形成される。接続配管４１は、略直線形状に形成され、検煙装置１の引込管１０に対して直線的に接続される。すなわち、接続配管４１の中心線は略直線状であると共に、引込管１０の中心線と略一致するように配置される。
【００２３】
検煙装置１は図３及び図４に示すように、サンプリング管３に接続される空気の流入口１１から空気の流出口１２までを、略直線形状に形成された引込管１０に、煙粒子の検出を行う煙センサユニット４と、煙センサユニット４の感度試験を行うためのテスト用ＬＥＤ５と、流速を計測する風速センサ６とを設けてなっている。すなわち、検煙装置１の引込管１０は、空気の流路を流入口１１から流出口１２に至るまで屈曲させることなく略直線形状に形成しているものである。
したがって、その中心線は略直線状となるため、上記サンプリング管３の接続配管４１と引込管１０の流入口１１及び流出口１２に至るまでを略一直線上に連設することになる。
【００２４】
引込管１０は、全体の断面形状を実質的に略円形に形成されている。ただし、引込管１０の流入口１１近傍の一部においては、四隅が面取りされた略方形状の断面形状としている。この略方形状に形成された部分には、上流部から順に煙センサユニット４と風速センサ６が取付けられ、固定部１４を形成する。図６は、引込管１０の略方形状に形成された部分であって、煙センサユニット４が取付けられる部分の横断面図である。引込管１０は、流入口１１付近と風速センサ６の取付位置よりも下流部分を、断面略円形に形成されている。引込管１０の下流部、すなわち吸引装置２に近い部分の断面形状が略円形に形成されていることにより、吸引装置２の回転部３２の回転運動によって生じる空気の流れに与える影響を低く抑えることができ、圧力損失を極力抑えることができる。
【００２５】
このように、引込管１０は断面形状が途中で変化しているため、断面略円形状の部分と断面略方形状の部分との隣接部１８ａ、１８ｂにおいてそれぞれ段差を生じる。この隣接部１８ａ、１８ｂは、断面形状が略円形の部分と断面形状が略方形状の部分のそれぞれに対して相互に連続するように、滑らかな曲面によって形成されている。このように断面形状の異なる部分を相互に連続するように隣接部１８ａ、１８ｂを形成することによって、空気の流れに乱れを生じさせることがなく、引込管１０における空気の圧力損失を低く抑えることができる。
【００２６】
検煙装置１の引込管１０における断面略方形状に形成された部分には、引込管１０内を流れる煙粒子を検出するための煙センサユニット４が設けられる。煙センサユニット４は、断面略方形状に形成された部分の上流部、すなわち引込管１０の流入口１１近傍の固定部１４に設けられる。これによって、煙センサユニット４は、吸引装置２から離れた位置に設けられるので、引込管１０の下流に設けられる吸引装置２からの煙センサユニット４に対する渦流れ等の影響を少なくすることができる。
【００２７】
煙センサユニット４は、レーザ光を投光するレーザダイオード６０と、レーザ光を受光するフォトダイオード６１とを備え、図１０に示す煙粒子の検出原理の模式図のように配置されている。レーザダイオード６０はレーザダイオードチップ６０ａを備えており、電界が所定方向に定まった単偏光発振のレーザ光を拡散波として出射する。レーザダイオード６０から出射されたレーザ光は、結像レンズ６２によって集光される。結像レンズ６２は、気流が通過する検煙装置１の引込管１０の中心線上にレーザ光が結像されるように配置される。また、結像位置６３を過ぎて拡散するレーザ光の光軸断面方向の光強度分布を表す楕円パターン６７に矢印で示す電界Ｅの方向と平行な受光光軸６５上にフォトダイオード６１を配置している。
【００２８】
検煙装置１の引込管１０内を流れる気流は、上述のようにレーザダイオード６０からのレーザ光の結像位置６３を通過している。レーザ光の結像位置６３には、レーザダイオード６０の光源像が結像されており、この像は１μｍ前後の微小なスポットとなる。このため、結像位置６３のスポット部分を気流に含まれる煙粒子が１つずつ通過する。結像位置６３のスポット部分を煙粒子が通過すると、散乱光が生じ、この散乱光はレーザ光の電界Ｅの方向と平行に配置したフォトダイオード６１によって最も効率よく受光され、受光パルス信号が得られる。
【００２９】
煙センサユニット４の受光パルス信号は、信号処理部２３に送られて信号処理され、煙粒子の有無を検出する。信号処理部２３においては、例えば受光パルス信号のうち、所定の閾値を超えた受光パルス信号の単位時間あたりの数をカウントし、このカウント数により微小な煙濃度を検出する。または、単位時間あたりに得られる受光パルス信号のパルス幅の合計値に基づいて煙濃度を検出するようにすることもできる。信号処理部２３で所定の煙濃度を検出した場合には、信号処理部２３は警報信号を発生し、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４の所定のＬＥＤが点灯して火災の発生を知らせる。
【００３０】
また、引込管１０において煙センサユニット４に隣接する位置には、テスト用ＬＥＤ５が設けられる。テスト用ＬＥＤは、煙センサユニット４の受光素子であるフォトダイオード６１の光軸上に配置され、結像位置６３を煙粒子が通過した際の散乱光に相当する試験パルス光をフォトダイオード６１に入射させる。予め煙濃度に対する単位時間あたりの煙粒子の通過数の関係を求めておけば、任意の煙濃度に対応した感度試験を、テスト用ＬＥＤの発光によって容易に行うことができる。
【００３１】
引込管１０の断面略方形状に形成された部分において、煙センサユニット４の下流部には風速センサ６が設けられる。この風速センサ６も、煙センサユニット４と同様に、引込管１０の上流部に設けられる固定部１４に取付けられるので、吸引装置２の回転部３２からの渦流れ等の影響をほとんど受けることはない。風速センサ６にはサーミスタ素子を用いたサーマルタイプのものが用いられ、引込管１０の流路に突出することなく設けられる。これによって、空気の流れを乱すことなく、圧力損失を防ぐことができる。
【００３２】
サンプリング管３には図示しないフィルタが設けられており、サンプリング管３から吸引される監視区域からのほこり等が検煙装置１に入るのを防いでいる。
このフィルタがほこり等により詰まった場合、空気の流量は低下し、検煙装置１により煙粒子を検出することができなくなる。このため、風速センサ６は検煙装置１内の流速を計測し、流速がある一定値以下になった場合に警報信号を発生する。警報信号は、制御装置２１に送られ、ＬＥＤ部２４の所定のＬＥＤを点灯させることにより、フィルタの詰まりを知らせる警報を発生する。
【００３３】
吸引装置２は図８及び図９に示すように、回転部３２と駆動部３３とを備えた本体部３０に、排出部３１を一体形成してなっている。本体部３０は、中心に回転部３２と駆動部３３を設け、回転部３２の外周線３５と本体部３０の間には空間を設けて空気の流路３６を形成している。そして、本体部３０の外形は、回転部３２に対してその外周部に設けられる空気の流路３６が略一定幅となるように、略円柱状に形成される。
【００３４】
回転部３２は図８に示すように、回転運動によって空気を中心部から外周部に送る遠心羽根３２ａと、この遠心羽根３２ａを保持すると共に、遠心羽根３２ａと駆動部３３を接続する回転盤３２ｂによって構成されている。遠心羽根３２ａの外周線３５は略円形となり、この遠心羽根３２ａの外周線３５と本体部３０との間が空気の流路３６とされている。駆動部３３は、モータからなり、回転部３２の回転盤３２ｂと接続されている。このため、回転部３２と駆動部３３はその回転軸３４を同軸として構成されている。
【００３５】
図９に引込管１０の方向から見た吸引装置の断面図を示す。駆動部３３が反時計回りに回転することにより、遠心羽根３２ａも反時計回り方向に回転し、引込管１０の空気を引込み、遠心羽根３２ａの外側の空気の流路３６に排出する。流路３６に排出された空気は、本体部３０の外周内壁面に沿って流れ、排出部３１から本体部３０の外側に排出される。
【００３６】
また、検知器本体２０に設ける排出部３１の位置関係によって、適宜、排出部３１にキャップ３７を設置することが望ましい。すなわち、排出口３１ａが吸引装置２の外周部よりも中心寄りに配置される場合、このままでは本体部３０における外周部の空気の流路３６と排出口３１ａとの間に段差を生じさせることになる。そこで、本体部３０における外周部の空気の流路３６から排出口３１ａにかけての流路を滑らかにするため、キャップ３７を吸引装置２に取付ける。キャップ３７は空気の排出口３１ａとなる部分と、吸引装置２に取付けるための部分とからなっている。排出口３１ａは、その断面形状を略円形に形成されると共に、キャップ３７が吸引装置２に取付けられた場合における吸引装置２の外周部より中心寄りに配置される。また、キャップ３７にはガイド３７ａが形成されている。このガイド３７ａは、本体部３０の外周部に設けられる空気の流路３６から排出口３１ａにかけて、その流路を滑らかな曲線によって接続してなるものである。このように、吸引装置２の排出部３１における空気の流路を滑らかな曲線によって形成していることにより、段差によって生じる空気の圧力損失を低減させ、排出口３１ａを検出器本体２０の所望の位置に配置することができる。
【００３７】
また、図８に示すように、吸引装置２の回転部３２は、その中心部に引込管１０側に突出した駆動部３３を納めた構成とされているので、引込管１０を直接吸引装置２に連結させると、駆動部３３と引込管１０との間が、非常に狭くなる。
このように構成すると、引込管１０と吸引装置２の連結部分において空気の流路が狭まることになり、その部分で空気の流れは圧力損失を生じることになる。このため、引込管１０と吸引装置２の間には以下に説明する接続部１５が設けられる。
【００３８】
図４に示す接続部１５は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部１７を有し、この拡張部１７と検煙装置１の引込管１０を連結部１６によって接続させている。拡張部１７は内壁面を略半球状に形成されており、連結部１６は略直線形状に形成された引込管１０と拡張部１７とを滑らかな曲線にて連続させている。内壁面を略半球状に形成された拡張部１７は、その中心線を引込管１０の略中心線上となるように配置され、引込管１０において直線的な流路を流下する空気を、接続部１５においても屈曲させることなく吸引装置２に流下させる。
【００３９】
接続部１５は内壁面を略半球状に形成した拡張部１７を有していることにより、引込管１０から吸引装置２までの流路を狭めることなく、検煙装置１と吸引装置２とを連結することができる。拡張部１７の形状としては、略半球状の他にも、引込管１０に比べて内径の大きな円柱状のものを接続したり、略円錐状やラッパ状に形成したものも考えられる。ただし、略半球状に形成したものが最も好適である。
【００４０】
また、引込管１０と接続部１５とは一体的に形成されており、したがって引込管１０と連結部１６及び拡張部１７とは一連の流路として形成されている。さらに、この引込管１０から接続部１５に至る一連の流路は、表面の凹凸を極力なくした状態とされている。
【００４１】
このように、引込管１０から接続部１５までの流路を、段差なく連続面によって形成することにより、段差に生じる渦流れ等による圧力損失や、流路表面の凹凸から生じる摩擦による圧力損失を低減させることができる。また、引込管１０と接続部１５を一体的に形成したことにより、流路に隙間を生じさせることなく、効率的に吸引装置２で空気を吸引することができる。なお、これらの引込管１０及び接続部１５は、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材からなり、金型を用いたモールド成型によって一体的に形成される。
【００４２】
また、連結部１６には図４及び図５に示すように、中心部に絞り孔５１を有するアパーチャ５０を設けている。アパーチャ５０は、円形の薄板からなり、中心部には引込管１０の内径よりも小さい直径の絞り孔５１を形成している。絞り孔５１の直径は、引込管１０の内径に対して、３０〜７０％の大きさに形成される。また、アパーチャ５０は、絞り孔５１の中心が引込管１０及び接続部１５の流路の略中心線上となるように配置され、固定される。
【００４３】
引込管１０を流下する空気の流れは、流速の低い壁面近くの境界層部と、流速の高い中心線付近の主流部からなっている。接続部１５の入口にアパーチャ５０を設けることで、引込管１０を流下する空気の流れのうち、主流部の流れのみを接続部１５や吸引装置２に導くことができ、空気の圧力低下を抑えることができる。また、アパーチャ５０の絞り孔５１により、吸引装置２の回転部３２の回転にともなう空気の流れの乱れが煙センサユニット４や風速センサ６に与える影響を低減することができる。
【００４４】
接続部１５の出口である連結口１３には連結フランジ１９が設けられており、連結フランジ１９と吸引装置２とはネジにより連結される。この場合、図８に示すように、吸引装置２は引込管１０の流路に対向するように検煙装置１に設置される。すなわち、吸引装置２の回転部３２及び駆動部３３の回転軸３４は引込管１０の略中心線上となるように直線的に配置され、連設される。これにより、引込管１０から接続部１５及び吸引装置２の入口に至るまでの流路は略直線状に形成される。
【００４５】
このように、検知器本体２０内における空気の流路を略直線状に形成することにより、検煙装置１や接続部１５における空気の圧力損失を最低限に抑えることができ、吸引装置２を構成する遠心ファンは、従来よりも小型のものを用いても所定の空気流量を確保することができる。したがって、検知器本体２０内における検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５をコンパクトに形成することができ、検知器本体２０には従来のサンプリング管式煙検知器より大きな空間を確保することができるので、制御装置２１や電源装置２２等を検知器本体２０に内蔵させて、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００４６】
検知器本体２０の検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５以外の空間には、煙センサユニット４からの信号を処理して警報を発生する制御装置２１及び電源を供給する電源装置２２を設けている。制御装置２１は信号処理部２３を有し、この信号処理部２３は煙センサユニット４の受光部からの受光パルス信号を受信し、煙粒子の有無を検出する。煙濃度が一定値以上になると、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４のＬＥＤが点灯して火災の発生を知らせる。ＬＥＤは複数設けて、煙濃度に応じて別々のＬＥＤを発光させるようにしてもよい。
【００４７】
また、信号処理部２３は、検煙装置１に設けられた風速センサ６からの信号も受信し、引込管１０の流路内の流速が一定値以下になった場合には、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４の、火災の発生を知らせるものとは別のＬＥＤが発光して配管の詰まりを知らせる。また、電源装置２２は交流電源入力部と電源スイッチ、及び交流電流を直流電流に変換する変換回路からなっており、制御装置２１と同一基板上に設けられ、煙センサユニット４や風速センサ６及び制御装置２１に電源を供給する。
【００４８】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記に示した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいものである。例えば、本実施形態においては、引込管１０と接続部１５とは一体的に形成されているのに対して、これらを別体としてそれぞれ形成した上で、拡張部１７の中心線を引込管１０の略中心線上となるように配置して固定することもできる。また、本実施形態においては、接続部１５の入口にアパーチャ５０を設けたが、必ずしもアパーチャ５０を設けていなくても、引込管１０と接続部１５及び吸引装置２とを直線的に配置していれば、空気の圧力損失の低減を図ることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、制御装置２１や電源装置２２を検知器本体２０の内部に納めているが、これらは別体として検知器本体２０の外部に設けることもできる。また、制御装置２１による煙濃度の検出方法は、煙粒子による散乱光を検出する方式において、従来知られているあらゆる方法を用いることができる。さらに、本実施形態において、制御装置２１は煙粒子を検出した場合には、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４を点灯させるのに対し、制御装置２１は煙粒子を検出した場合に、警報信号を外部の防災受信盤等に通信回線を介して送信することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、引込管を略直線形状に形成し、引込管の中心軸と吸引装置の駆動部の回転軸が略同軸となるように引込管と吸引装置が配置されることにより、検煙装置から吸引装置に至るまでの空気の流路を略直線形状に形成することができるので、空気の流れの圧力損失を最低限に抑えることができる。これにより、検煙装置を小型化できると共に小型のファンで駆動することができるので、検煙装置及び吸引装置をコンパクトに形成することができるという効果がある。
【００５１】
また、吸引装置は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部によって検煙装置に連設されることにより、検煙装置と吸引装置との連設部分において流路幅を広く確保することができるので、空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５２】
さらに、本発明においては、引込管は断面形状を実質的に略円形に形成されることにより、吸引装置の回転部で発生する渦流れ等による空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５３】
さらにまた、本発明においては、引込管は略方形状に形成された部分と略円形に形成された部分の隣接部の内壁面をそれぞれ相互に連続的としたことや、連結部は引込管の流路に直線的に対面するように引込管と一体形成され、連結部により滑らかな曲面で相互に連続的としてなることにより、引込管の流路に段差を生じさせないので、空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５４】
また、拡張部はその内壁面を略半球状に形成されると共に、吸引装置に連設されていることにより、連結部による圧力損失低減の効果を最適化することができる。
【００５５】
さらに、本発明においては、引込管の内径より小さい絞り孔を中心部に有するアパーチャを連結部に設け、絞り孔の中心を引込管の略中心線上となるように配置したことにより、引込管の流路における主流部分の流れを連結部に流下させることができ、空気の圧力低下を抑えることができるという効果がある。また、アパーチャの絞り孔は上記引込管の内径に対して３０〜７０％の直径を有していることにより、アパーチャによる効果を最適化することができる。
【００５６】
さらにまた、本発明においては、排出部は空気の流路と空気の排出口とを滑らかな曲面で相互に連続的とするガイドを備えたことにより、吸引装置の排出部において段差を生じさせないために、空気の圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における検知器本体の内部構成を示した正面図である。
【図２】本発明の実施形態における検知器本体の内部構成を示した右側面図である。
【図３】本発明の実施形態における検煙装置と連結部及び吸引装置の正面図である。
【図４】本発明の実施形態における引込管及び連結部の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における引込管及び連結部の底面図である。
【図６】本発明の実施形態における引込管のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の実施形態におけるサンプリング管の概要図である。
【図８】本発明の実施形態における引込管と吸引装置との連設を示した組立図を断面図にて示したものである。
【図９】本発明の実施形態における吸引装置を引込管側から見た図である。
【図１０】煙センサユニットにおける煙粒子の検出の原理を示した模式図である。
【図１１】サンプリング管式煙検知器の概要を示した模式図である。
【図１２】第１の従来例を示した模式図である。
【図１３】第２の従来例を示した模式図である。
【符号の説明】
１ 検煙装置
２ 吸引装置
３ サンプリング管
４ 煙センサユニット
６ 風速センサ
１０ 引込管
１１ 流入口
１２ 流出口
１４ 固定部
１５ 接続部
１６ 連結部
１７ 拡張部
１８ａ、ｂ 隣接部
２０ 検知器本体
２１ 制御装置
２２ 電源装置
２３ 信号処理部
３０ 本体部
３１ 排出部
３１ａ 排出口
３２ 回転部
３２ａ 遠心羽根
３３ 駆動部
３４ 回転軸
３７ａ ガイド
４０ 検知配管
４１ 接続配管
４２ 吸入孔
５０ アパーチャ
５１ 絞り孔
１００ 検知器本体
１０１ サンプリング管
１０３ 検煙装置
１０７ チャンバ
１０８ 吸引装置
【産業上の利用分野】
本発明は、監視区域からサンプリング管に空気を吸引しその空気中に浮遊する煙粒子をレーザ光を用いて光学的に検出するサンプリング管式煙検知器であって、特に検煙装置と吸引装置を直線的に配置してコンパクトに形成したサンプリング管式煙検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータルームや半導体製造設備等におけるクリーンルームには、微少な煙を検知する高感度の煙検知器が用いられている。ここで用いられる高感度の煙検知器は、監視区域に設置したサンプリング管から空気を吸引し、その空気中に浮遊する粒子の数を、レーザ光を用いて光学的に検出する。このようにサンプリング管を用いた高感度の煙検知器をサンプリング管式煙検知器という。このサンプリング管式煙検知器は、図１１に示すように、監視区域から空気を取込む吸入孔１０２を有したサンプリング管１０１と、サンプリング管１０１に接続されて、吸引された空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１０３と、検煙装置１０３の下流に設けられて、空気を吸引する吸引装置１０８とからなっている。
【０００３】
サンプリング管１０１は監視区域に設けられ、１〜２ｍの所定の間隔毎に吸入孔１０２を複数有した検知配管１０１ａと、検知配管１０１ａから検煙装置１０３に空気を導く接続配管１０１ｂとからなっている。また、サンプリング管１０１と接続された検煙装置１０３には発光素子であるレーザダイオード１０４ａと受光素子であるフォトダイオード１０４ｂとを設ける。検煙装置１０３の下流にはチャンバ１０７が設けられると共に、吸引装置１０８はチャンバ１０７の内部に設置される。これらの検煙装置１０３とチャンバ１０７及び吸引装置１０８は、箱形形状からなる検知器本体１００に納められ、部屋の壁面等に設置される。
【０００４】
レーザダイオード１０４ａは光軸方向に沿って拡張する拡散光を発生して、光軸上に設けられた結像レンズによって集光され、検煙装置１０３の流路内において結像する。結像位置に気流に乗って空気中の煙粒子が運ばれてきた場合、この煙粒子によってレーザダイオード１０４ａからの光は散乱光を生じる。この散乱光をレーザダイオード１０４ａからの光の光軸と所定の角度をなす位置に設けられるフォトダイオード１０４ｂによって受光することで、フォトダイオード１０４ｂはパルス信号を発生する。これを信号処理部１０６によって信号処理することで、火災により発生した煙粒子を検出する。また、検煙装置１０３を通過した空気は、一旦チャンバ１０７内に排出された後、チャンバ１０７内に設置された吸引装置１０８によって、外部に排出される。
【０００５】
このようなサンプリング管式煙検知器は、例えば第１の従来例として図１２のようなものが用いられていた。この第１の従来例においては、サンプリング管式煙検知器を構成する検煙装置１０３及び吸引装置１０８は、箱形形状からなる検知器本体１００に納められている。検煙装置１０３は、サンプリング管１０１と接続される引込管１０３ａと、この引込管１０３ａの中間部に設けられ煙粒子を検出する煙センサユニット１０４とからなり、検知器本体１００の片隅に配置される。また、引込管１０３ａにおける煙センサユニット１０４の下流には、引込管１０３ａの詰まりを検出するための風速センサ１０５を設けてある。さらに、吸引装置１０８はモータ駆動による遠心式のファンを有しており、所定の流量の空気を検知器本体１００の外部に排出する。また、この吸引装置１０８は検煙装置１０３とは反対側の検知器本体１００の片隅に配置される。
【０００６】
この第１の従来例の場合は、検知器本体１００における検煙装置１０３と吸引装置１０８以外の部分は、空洞とされチャンバ１０７を形成する。サンプリング管１０１を介して吸引された空気は、検煙装置１０３を通過し、一旦チャンバ１０７に排出された後、吸引装置１０８によって検知器本体１００の外部に排出される。チャンバ１０７を設け、チャンバ１０７内の圧力を低くして空気を吸引することにより、サンプリング管１０１による空気の吸引の状態を安定化させることができる。このように第１の従来例においては、検知器本体１００の全体によってチャンバ１０７が形成されているために、煙センサユニット１０４や吸引装置１０８の電源回路や、煙センサユニット１０４からの検出信号の処理等を行う信号処理部などは検知器本体１００外部に別途設けられる。
【０００７】
また、サンプリング管式煙検知器としては、第２の従来例として図１３のようなものも用いられていた。この第２の従来例において、サンプリング管式煙検知器を構成する検煙装置１０３及び吸引装置１０８が、箱形形状からなる検知器本体１００に納められている点においては、上記第１の従来例と同様である。また、煙粒子の検出についても、煙センサユニット１０４は、第１の従来例と同様のものが用いられる。しかし第２の従来例では、第１の従来例と異なり、サンプリング管１０１と接続される検煙装置１０３の入口から吸引装置１０８に至る流路が、一連に形成されている。すなわち、検煙装置１０３はサンプリング管１０１と接続される引込管１０３ａと、この引込管１０３ａの中間部に設けられ、煙粒子を検出する煙センサユニット１０４とからなるものであり、この検煙装置１０３の引込管１０３ａは吸引装置１０８に直接接続されている。なお、第１の従来例と同様に、煙センサユニット１０４の下流には、風速センサ１０５が設けられている。
【０００８】
吸引装置１０８は、第１の従来例と同様にモータにより駆動されるもので、遠心式のファンを有しており、所定の流量の空気を検煙装置１０３の外部に排出する。ファンの回転軸は引込管１０３ａの上流部とは９０°の角度をなしている。
したがって、引込管１０３ａは煙センサユニット１０４より下流部において９０°の角度に屈曲している。このようにチャンバを設けることなく、検煙装置１０３の入口から吸引装置１０８まで空気の流路を形成することにより、検煙装置１０３をコンパクトに形成することができる。これによって、第２の従来例においては第１の従来例における検知器本体１００のチャンバであった部分に、空間を生じさせることができるので、煙センサユニット１０４からの煙粒子検出信号の処理等を行う信号処理部１０６などを検知器本体１００内部に設けることもできる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来のサンプリング管式煙検知器は以下に述べるような問題点を有している。
上記第１の従来例は、検知器本体の全体をチャンバとして空気を吸引し、サンプリング管の吸引の状態を安定化させるものである。しかし、安定化の効果を得るためには大型のチャンバが必要であり、これに対して従来のサンプリング管式煙検知器の大きさの制約の中では、目的とする安定化は困難であった。また、チャンバ内ではその内部で流れの停滞する部分が生じ、必ずしも吸引の安定化に寄与していない場合があった。さらに、第１の従来例においては、検知器本体のほとんどをチャンバとして使用するために小型化は困難であり、かつ、煙センサユニットからの信号を処理する回路や電源回路等は、検知器本体の外部に設けられるため、装置全体として多くの空間が必要であった。
【００１０】
また、上記第２の従来例はチャンバを設けることなく、検煙装置からの空気を直接吸引装置に導く流路を形成して小型化を図っている。しかし、検知器本体の厚みの制約のために、吸引装置のファンの回転軸を検煙装置の引込管に対して９０°の角度となるように配置しており、したがって流路を９０°屈曲させなければならない。流路が屈曲した部分においては、空気の流れに圧力損失を生じるために、吸引装置として比較的大型のファンを用いる必要があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、検煙装置から吸引装置に至る流路における空気の流れの圧力損失を低減し、小型のファンで駆動することのできるコンパクトな検煙装置を有するサンプリング管式煙検知器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、監視区域からサンプリング管を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置と、該検煙装置の下流部に設けられる吸引装置とを備えたサンプリング管式煙検知器において、上記検煙装置は上記サンプリング管を介して吸引した空気を引込む引込管を略直線形状に形成すると共に、上記引込管に空気中に含まれる煙粒子を検出する煙センサユニットを設けて構成され、上記吸引装置は空気を排出する回転部と該回転部の駆動部を設けて構成され、上記引込管の中心軸と上記吸引装置の駆動部の回転軸が略同軸になるように上記引込管と上記吸引装置が配置されることを特徴として構成されている。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、上記引込管は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部を介して上記吸引装置に連設されることを特徴として構成されている。
【００１４】
さらに、請求項３に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、上記引込管は全体の断面形状を実質的に略円形に形成されると共に、上記引込管と拡張部とを連結する連結部の内壁面は、上記引込管の内壁面と上記拡張部の内壁面とを滑らかな曲面で相互に連続的としてなることを特徴として構成されている。
【００１５】
さらにまた、請求項４に係る本発明は、請求項２または３に係る本発明において、上記連結部を介して上記引込管と連続的に形成される拡張部の内壁面が略半球状に形成され、上記吸引装置に連設されていることを特徴として構成されている。
【００１６】
そして、請求項５に係る本発明は、請求項１〜４に係る本発明において、上記連結部は上記引込管の内径より小さい絞り孔を中心部に有する薄板状のアパーチャを備え、上記絞り孔の中心が上記引込管の略中心線上となるように配置されたことを特徴として構成されている。
【００１７】
また、請求項６に係る本発明は、請求項５に係る本発明において、上記アパーチャの絞り孔は上記引込管の内径に対して３０〜７０％の直径を有していることを特徴として構成されている。
【００１８】
さらに、請求項７に係る本発明は、請求項１〜６に係る本発明において、上記吸引装置は回転部と駆動部を納めた本体部と回転部により排出された空気を外部に排出する排出部とからなり、該排出部は上記回転部の回転軸に対して垂直方向に配置され、上記引込管及び拡張部から直線的に流入させた空気を側方に排出し、上記本体部の外周部分には上記回転部により排出される空気の流路を設けると共に、上記排出部には空気の排出口を設け、上記排出部は上記空気の流路と空気の排出口とを滑らかな曲面で相互に連続的とするガイドを備えたことを特徴として構成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態における検知器本体の内部構成を示した正面図である。また、図２は図１の右側面図であり、図３は本実施形態における検煙装置の正面図である。さらに、図４は検煙装置を構成する引込管及び接続部の断面図である。
【００２０】
本実施形態におけるサンプリング管式煙検知器は、監視区域に吸引口４２を有したサンプリング管３が設けられ、このサンプリング管３を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置１と、この検煙装置１の下流部に設けられる吸引装置２と、検煙装置１と吸引装置２を連接させる接続部１５とから構成されるものである。これらサンプリング管式煙検知器を構成するもののうち、検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５とは、図１に示すように箱形形状からなる検知器本体２０に納められている。また、検煙装置１はサンプリング管３と接続されている。サンプリング管３から吸引された空気は、検煙装置１を通って吸引装置２から外部に排出される。この空気の流路は、検煙装置１の流入口から吸引装置２の入口に至るまでを屈曲することなく略直線状に形成し、圧力損失による圧力低下を抑えている。
【００２１】
また、検煙装置１及び吸引装置２は、検知器本体２０の片隅に配置されて、それ以外の部分は空洞とされ、制御装置２１や電源装置２２が設けられる。さらに、検知器本体２０内部において、検煙装置１と接続部１５及び吸引装置２により形成される空気の流路以外の部分には監視区域からの空気は流れないようにされている。
【００２２】
サンプリング管３は図７に示すように、Ｔ字状の配管からなり、監視区域に設けられ複数の吸入孔４２を有した検知配管４０と、この検知配管４０に垂直に設けられ、検煙装置１に接続される接続配管４１とを有している。検知配管４０と接続配管４１とはいずれもその断面形状を略円形に形成されている。検知配管４０の吸入孔４２は、１〜２ｍの一定間隔毎に設けられると共に、直径１〜２ｍｍ程度の円形に形成される。接続配管４１は、略直線形状に形成され、検煙装置１の引込管１０に対して直線的に接続される。すなわち、接続配管４１の中心線は略直線状であると共に、引込管１０の中心線と略一致するように配置される。
【００２３】
検煙装置１は図３及び図４に示すように、サンプリング管３に接続される空気の流入口１１から空気の流出口１２までを、略直線形状に形成された引込管１０に、煙粒子の検出を行う煙センサユニット４と、煙センサユニット４の感度試験を行うためのテスト用ＬＥＤ５と、流速を計測する風速センサ６とを設けてなっている。すなわち、検煙装置１の引込管１０は、空気の流路を流入口１１から流出口１２に至るまで屈曲させることなく略直線形状に形成しているものである。
したがって、その中心線は略直線状となるため、上記サンプリング管３の接続配管４１と引込管１０の流入口１１及び流出口１２に至るまでを略一直線上に連設することになる。
【００２４】
引込管１０は、全体の断面形状を実質的に略円形に形成されている。ただし、引込管１０の流入口１１近傍の一部においては、四隅が面取りされた略方形状の断面形状としている。この略方形状に形成された部分には、上流部から順に煙センサユニット４と風速センサ６が取付けられ、固定部１４を形成する。図６は、引込管１０の略方形状に形成された部分であって、煙センサユニット４が取付けられる部分の横断面図である。引込管１０は、流入口１１付近と風速センサ６の取付位置よりも下流部分を、断面略円形に形成されている。引込管１０の下流部、すなわち吸引装置２に近い部分の断面形状が略円形に形成されていることにより、吸引装置２の回転部３２の回転運動によって生じる空気の流れに与える影響を低く抑えることができ、圧力損失を極力抑えることができる。
【００２５】
このように、引込管１０は断面形状が途中で変化しているため、断面略円形状の部分と断面略方形状の部分との隣接部１８ａ、１８ｂにおいてそれぞれ段差を生じる。この隣接部１８ａ、１８ｂは、断面形状が略円形の部分と断面形状が略方形状の部分のそれぞれに対して相互に連続するように、滑らかな曲面によって形成されている。このように断面形状の異なる部分を相互に連続するように隣接部１８ａ、１８ｂを形成することによって、空気の流れに乱れを生じさせることがなく、引込管１０における空気の圧力損失を低く抑えることができる。
【００２６】
検煙装置１の引込管１０における断面略方形状に形成された部分には、引込管１０内を流れる煙粒子を検出するための煙センサユニット４が設けられる。煙センサユニット４は、断面略方形状に形成された部分の上流部、すなわち引込管１０の流入口１１近傍の固定部１４に設けられる。これによって、煙センサユニット４は、吸引装置２から離れた位置に設けられるので、引込管１０の下流に設けられる吸引装置２からの煙センサユニット４に対する渦流れ等の影響を少なくすることができる。
【００２７】
煙センサユニット４は、レーザ光を投光するレーザダイオード６０と、レーザ光を受光するフォトダイオード６１とを備え、図１０に示す煙粒子の検出原理の模式図のように配置されている。レーザダイオード６０はレーザダイオードチップ６０ａを備えており、電界が所定方向に定まった単偏光発振のレーザ光を拡散波として出射する。レーザダイオード６０から出射されたレーザ光は、結像レンズ６２によって集光される。結像レンズ６２は、気流が通過する検煙装置１の引込管１０の中心線上にレーザ光が結像されるように配置される。また、結像位置６３を過ぎて拡散するレーザ光の光軸断面方向の光強度分布を表す楕円パターン６７に矢印で示す電界Ｅの方向と平行な受光光軸６５上にフォトダイオード６１を配置している。
【００２８】
検煙装置１の引込管１０内を流れる気流は、上述のようにレーザダイオード６０からのレーザ光の結像位置６３を通過している。レーザ光の結像位置６３には、レーザダイオード６０の光源像が結像されており、この像は１μｍ前後の微小なスポットとなる。このため、結像位置６３のスポット部分を気流に含まれる煙粒子が１つずつ通過する。結像位置６３のスポット部分を煙粒子が通過すると、散乱光が生じ、この散乱光はレーザ光の電界Ｅの方向と平行に配置したフォトダイオード６１によって最も効率よく受光され、受光パルス信号が得られる。
【００２９】
煙センサユニット４の受光パルス信号は、信号処理部２３に送られて信号処理され、煙粒子の有無を検出する。信号処理部２３においては、例えば受光パルス信号のうち、所定の閾値を超えた受光パルス信号の単位時間あたりの数をカウントし、このカウント数により微小な煙濃度を検出する。または、単位時間あたりに得られる受光パルス信号のパルス幅の合計値に基づいて煙濃度を検出するようにすることもできる。信号処理部２３で所定の煙濃度を検出した場合には、信号処理部２３は警報信号を発生し、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４の所定のＬＥＤが点灯して火災の発生を知らせる。
【００３０】
また、引込管１０において煙センサユニット４に隣接する位置には、テスト用ＬＥＤ５が設けられる。テスト用ＬＥＤは、煙センサユニット４の受光素子であるフォトダイオード６１の光軸上に配置され、結像位置６３を煙粒子が通過した際の散乱光に相当する試験パルス光をフォトダイオード６１に入射させる。予め煙濃度に対する単位時間あたりの煙粒子の通過数の関係を求めておけば、任意の煙濃度に対応した感度試験を、テスト用ＬＥＤの発光によって容易に行うことができる。
【００３１】
引込管１０の断面略方形状に形成された部分において、煙センサユニット４の下流部には風速センサ６が設けられる。この風速センサ６も、煙センサユニット４と同様に、引込管１０の上流部に設けられる固定部１４に取付けられるので、吸引装置２の回転部３２からの渦流れ等の影響をほとんど受けることはない。風速センサ６にはサーミスタ素子を用いたサーマルタイプのものが用いられ、引込管１０の流路に突出することなく設けられる。これによって、空気の流れを乱すことなく、圧力損失を防ぐことができる。
【００３２】
サンプリング管３には図示しないフィルタが設けられており、サンプリング管３から吸引される監視区域からのほこり等が検煙装置１に入るのを防いでいる。
このフィルタがほこり等により詰まった場合、空気の流量は低下し、検煙装置１により煙粒子を検出することができなくなる。このため、風速センサ６は検煙装置１内の流速を計測し、流速がある一定値以下になった場合に警報信号を発生する。警報信号は、制御装置２１に送られ、ＬＥＤ部２４の所定のＬＥＤを点灯させることにより、フィルタの詰まりを知らせる警報を発生する。
【００３３】
吸引装置２は図８及び図９に示すように、回転部３２と駆動部３３とを備えた本体部３０に、排出部３１を一体形成してなっている。本体部３０は、中心に回転部３２と駆動部３３を設け、回転部３２の外周線３５と本体部３０の間には空間を設けて空気の流路３６を形成している。そして、本体部３０の外形は、回転部３２に対してその外周部に設けられる空気の流路３６が略一定幅となるように、略円柱状に形成される。
【００３４】
回転部３２は図８に示すように、回転運動によって空気を中心部から外周部に送る遠心羽根３２ａと、この遠心羽根３２ａを保持すると共に、遠心羽根３２ａと駆動部３３を接続する回転盤３２ｂによって構成されている。遠心羽根３２ａの外周線３５は略円形となり、この遠心羽根３２ａの外周線３５と本体部３０との間が空気の流路３６とされている。駆動部３３は、モータからなり、回転部３２の回転盤３２ｂと接続されている。このため、回転部３２と駆動部３３はその回転軸３４を同軸として構成されている。
【００３５】
図９に引込管１０の方向から見た吸引装置の断面図を示す。駆動部３３が反時計回りに回転することにより、遠心羽根３２ａも反時計回り方向に回転し、引込管１０の空気を引込み、遠心羽根３２ａの外側の空気の流路３６に排出する。流路３６に排出された空気は、本体部３０の外周内壁面に沿って流れ、排出部３１から本体部３０の外側に排出される。
【００３６】
また、検知器本体２０に設ける排出部３１の位置関係によって、適宜、排出部３１にキャップ３７を設置することが望ましい。すなわち、排出口３１ａが吸引装置２の外周部よりも中心寄りに配置される場合、このままでは本体部３０における外周部の空気の流路３６と排出口３１ａとの間に段差を生じさせることになる。そこで、本体部３０における外周部の空気の流路３６から排出口３１ａにかけての流路を滑らかにするため、キャップ３７を吸引装置２に取付ける。キャップ３７は空気の排出口３１ａとなる部分と、吸引装置２に取付けるための部分とからなっている。排出口３１ａは、その断面形状を略円形に形成されると共に、キャップ３７が吸引装置２に取付けられた場合における吸引装置２の外周部より中心寄りに配置される。また、キャップ３７にはガイド３７ａが形成されている。このガイド３７ａは、本体部３０の外周部に設けられる空気の流路３６から排出口３１ａにかけて、その流路を滑らかな曲線によって接続してなるものである。このように、吸引装置２の排出部３１における空気の流路を滑らかな曲線によって形成していることにより、段差によって生じる空気の圧力損失を低減させ、排出口３１ａを検出器本体２０の所望の位置に配置することができる。
【００３７】
また、図８に示すように、吸引装置２の回転部３２は、その中心部に引込管１０側に突出した駆動部３３を納めた構成とされているので、引込管１０を直接吸引装置２に連結させると、駆動部３３と引込管１０との間が、非常に狭くなる。
このように構成すると、引込管１０と吸引装置２の連結部分において空気の流路が狭まることになり、その部分で空気の流れは圧力損失を生じることになる。このため、引込管１０と吸引装置２の間には以下に説明する接続部１５が設けられる。
【００３８】
図４に示す接続部１５は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部１７を有し、この拡張部１７と検煙装置１の引込管１０を連結部１６によって接続させている。拡張部１７は内壁面を略半球状に形成されており、連結部１６は略直線形状に形成された引込管１０と拡張部１７とを滑らかな曲線にて連続させている。内壁面を略半球状に形成された拡張部１７は、その中心線を引込管１０の略中心線上となるように配置され、引込管１０において直線的な流路を流下する空気を、接続部１５においても屈曲させることなく吸引装置２に流下させる。
【００３９】
接続部１５は内壁面を略半球状に形成した拡張部１７を有していることにより、引込管１０から吸引装置２までの流路を狭めることなく、検煙装置１と吸引装置２とを連結することができる。拡張部１７の形状としては、略半球状の他にも、引込管１０に比べて内径の大きな円柱状のものを接続したり、略円錐状やラッパ状に形成したものも考えられる。ただし、略半球状に形成したものが最も好適である。
【００４０】
また、引込管１０と接続部１５とは一体的に形成されており、したがって引込管１０と連結部１６及び拡張部１７とは一連の流路として形成されている。さらに、この引込管１０から接続部１５に至る一連の流路は、表面の凹凸を極力なくした状態とされている。
【００４１】
このように、引込管１０から接続部１５までの流路を、段差なく連続面によって形成することにより、段差に生じる渦流れ等による圧力損失や、流路表面の凹凸から生じる摩擦による圧力損失を低減させることができる。また、引込管１０と接続部１５を一体的に形成したことにより、流路に隙間を生じさせることなく、効率的に吸引装置２で空気を吸引することができる。なお、これらの引込管１０及び接続部１５は、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材からなり、金型を用いたモールド成型によって一体的に形成される。
【００４２】
また、連結部１６には図４及び図５に示すように、中心部に絞り孔５１を有するアパーチャ５０を設けている。アパーチャ５０は、円形の薄板からなり、中心部には引込管１０の内径よりも小さい直径の絞り孔５１を形成している。絞り孔５１の直径は、引込管１０の内径に対して、３０〜７０％の大きさに形成される。また、アパーチャ５０は、絞り孔５１の中心が引込管１０及び接続部１５の流路の略中心線上となるように配置され、固定される。
【００４３】
引込管１０を流下する空気の流れは、流速の低い壁面近くの境界層部と、流速の高い中心線付近の主流部からなっている。接続部１５の入口にアパーチャ５０を設けることで、引込管１０を流下する空気の流れのうち、主流部の流れのみを接続部１５や吸引装置２に導くことができ、空気の圧力低下を抑えることができる。また、アパーチャ５０の絞り孔５１により、吸引装置２の回転部３２の回転にともなう空気の流れの乱れが煙センサユニット４や風速センサ６に与える影響を低減することができる。
【００４４】
接続部１５の出口である連結口１３には連結フランジ１９が設けられており、連結フランジ１９と吸引装置２とはネジにより連結される。この場合、図８に示すように、吸引装置２は引込管１０の流路に対向するように検煙装置１に設置される。すなわち、吸引装置２の回転部３２及び駆動部３３の回転軸３４は引込管１０の略中心線上となるように直線的に配置され、連設される。これにより、引込管１０から接続部１５及び吸引装置２の入口に至るまでの流路は略直線状に形成される。
【００４５】
このように、検知器本体２０内における空気の流路を略直線状に形成することにより、検煙装置１や接続部１５における空気の圧力損失を最低限に抑えることができ、吸引装置２を構成する遠心ファンは、従来よりも小型のものを用いても所定の空気流量を確保することができる。したがって、検知器本体２０内における検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５をコンパクトに形成することができ、検知器本体２０には従来のサンプリング管式煙検知器より大きな空間を確保することができるので、制御装置２１や電源装置２２等を検知器本体２０に内蔵させて、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００４６】
検知器本体２０の検煙装置１と吸引装置２及び接続部１５以外の空間には、煙センサユニット４からの信号を処理して警報を発生する制御装置２１及び電源を供給する電源装置２２を設けている。制御装置２１は信号処理部２３を有し、この信号処理部２３は煙センサユニット４の受光部からの受光パルス信号を受信し、煙粒子の有無を検出する。煙濃度が一定値以上になると、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４のＬＥＤが点灯して火災の発生を知らせる。ＬＥＤは複数設けて、煙濃度に応じて別々のＬＥＤを発光させるようにしてもよい。
【００４７】
また、信号処理部２３は、検煙装置１に設けられた風速センサ６からの信号も受信し、引込管１０の流路内の流速が一定値以下になった場合には、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４の、火災の発生を知らせるものとは別のＬＥＤが発光して配管の詰まりを知らせる。また、電源装置２２は交流電源入力部と電源スイッチ、及び交流電流を直流電流に変換する変換回路からなっており、制御装置２１と同一基板上に設けられ、煙センサユニット４や風速センサ６及び制御装置２１に電源を供給する。
【００４８】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記に示した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいものである。例えば、本実施形態においては、引込管１０と接続部１５とは一体的に形成されているのに対して、これらを別体としてそれぞれ形成した上で、拡張部１７の中心線を引込管１０の略中心線上となるように配置して固定することもできる。また、本実施形態においては、接続部１５の入口にアパーチャ５０を設けたが、必ずしもアパーチャ５０を設けていなくても、引込管１０と接続部１５及び吸引装置２とを直線的に配置していれば、空気の圧力損失の低減を図ることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、制御装置２１や電源装置２２を検知器本体２０の内部に納めているが、これらは別体として検知器本体２０の外部に設けることもできる。また、制御装置２１による煙濃度の検出方法は、煙粒子による散乱光を検出する方式において、従来知られているあらゆる方法を用いることができる。さらに、本実施形態において、制御装置２１は煙粒子を検出した場合には、制御装置２１に設けられたＬＥＤ部２４を点灯させるのに対し、制御装置２１は煙粒子を検出した場合に、警報信号を外部の防災受信盤等に通信回線を介して送信することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、引込管を略直線形状に形成し、引込管の中心軸と吸引装置の駆動部の回転軸が略同軸となるように引込管と吸引装置が配置されることにより、検煙装置から吸引装置に至るまでの空気の流路を略直線形状に形成することができるので、空気の流れの圧力損失を最低限に抑えることができる。これにより、検煙装置を小型化できると共に小型のファンで駆動することができるので、検煙装置及び吸引装置をコンパクトに形成することができるという効果がある。
【００５１】
また、吸引装置は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部によって検煙装置に連設されることにより、検煙装置と吸引装置との連設部分において流路幅を広く確保することができるので、空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５２】
さらに、本発明においては、引込管は断面形状を実質的に略円形に形成されることにより、吸引装置の回転部で発生する渦流れ等による空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５３】
さらにまた、本発明においては、引込管は略方形状に形成された部分と略円形に形成された部分の隣接部の内壁面をそれぞれ相互に連続的としたことや、連結部は引込管の流路に直線的に対面するように引込管と一体形成され、連結部により滑らかな曲面で相互に連続的としてなることにより、引込管の流路に段差を生じさせないので、空気の流れの圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【００５４】
また、拡張部はその内壁面を略半球状に形成されると共に、吸引装置に連設されていることにより、連結部による圧力損失低減の効果を最適化することができる。
【００５５】
さらに、本発明においては、引込管の内径より小さい絞り孔を中心部に有するアパーチャを連結部に設け、絞り孔の中心を引込管の略中心線上となるように配置したことにより、引込管の流路における主流部分の流れを連結部に流下させることができ、空気の圧力低下を抑えることができるという効果がある。また、アパーチャの絞り孔は上記引込管の内径に対して３０〜７０％の直径を有していることにより、アパーチャによる効果を最適化することができる。
【００５６】
さらにまた、本発明においては、排出部は空気の流路と空気の排出口とを滑らかな曲面で相互に連続的とするガイドを備えたことにより、吸引装置の排出部において段差を生じさせないために、空気の圧力損失を抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における検知器本体の内部構成を示した正面図である。
【図２】本発明の実施形態における検知器本体の内部構成を示した右側面図である。
【図３】本発明の実施形態における検煙装置と連結部及び吸引装置の正面図である。
【図４】本発明の実施形態における引込管及び連結部の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における引込管及び連結部の底面図である。
【図６】本発明の実施形態における引込管のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の実施形態におけるサンプリング管の概要図である。
【図８】本発明の実施形態における引込管と吸引装置との連設を示した組立図を断面図にて示したものである。
【図９】本発明の実施形態における吸引装置を引込管側から見た図である。
【図１０】煙センサユニットにおける煙粒子の検出の原理を示した模式図である。
【図１１】サンプリング管式煙検知器の概要を示した模式図である。
【図１２】第１の従来例を示した模式図である。
【図１３】第２の従来例を示した模式図である。
【符号の説明】
１ 検煙装置
２ 吸引装置
３ サンプリング管
４ 煙センサユニット
６ 風速センサ
１０ 引込管
１１ 流入口
１２ 流出口
１４ 固定部
１５ 接続部
１６ 連結部
１７ 拡張部
１８ａ、ｂ 隣接部
２０ 検知器本体
２１ 制御装置
２２ 電源装置
２３ 信号処理部
３０ 本体部
３１ 排出部
３１ａ 排出口
３２ 回転部
３２ａ 遠心羽根
３３ 駆動部
３４ 回転軸
３７ａ ガイド
４０ 検知配管
４１ 接続配管
４２ 吸入孔
５０ アパーチャ
５１ 絞り孔
１００ 検知器本体
１０１ サンプリング管
１０３ 検煙装置
１０７ チャンバ
１０８ 吸引装置
Claims (7)
- 監視区域からサンプリング管を介して吸引した空気に含まれる煙粒子を検出する検煙装置と、該検煙装置の下流部に設けられる吸引装置とを備えたサンプリング管式煙検知器において、
上記検煙装置は上記サンプリング管を介して吸引した空気を引込む引込管を略直線形状に形成すると共に、上記引込管に空気中に含まれる煙粒子を検出する煙センサユニットを設けて構成され、
上記吸引装置は空気を排出する回転部と該回転部の駆動部を設けて構成され、上記引込管の中心軸と上記吸引装置の駆動部の回転軸が略同軸となるように上記引込管と上記吸引装置が配置されることを特徴とするサンプリング管式煙検知器。 - 上記引込管は空気の進行方向に沿って流路が拡張する拡張部を介して上記吸引装置に連設されることを特徴とする請求項１記載のサンプリング管式煙検知器。
- 上記引込管は全体の断面形状を実質的に略円形に形成されると共に、上記引込管と拡張部とを連結する連結部の内壁面は、上記引込管の内壁面と上記拡張部の内壁面とを滑らかな曲面で相互に連続的としてなることを特徴とする請求項２記載のサンプリング管式煙検知器。
- 上記連結部を介して上記引込管と連続的に形成される拡張部の内壁面が略半球状に形成され、上記吸引装置に連設されていることを特徴とする請求項２または３記載のサンプリング管式煙検知器。
- 上記連結部は上記引込管の内径より小さい絞り孔を中心部に有する薄板状のアパーチャを備え、上記絞り孔の中心が上記引込管の略中心線上となるように配置されたことを特徴とする請求項１〜４記載のサンプリング管式煙検知器。
- 上記アパーチャの絞り孔は上記引込管の内径に対して３０〜７０％の直径を有していることを特徴とする請求項５記載のサンプリング管式煙検知器。
- 上記吸引装置は回転部と駆動部を納めた本体部と回転部により排出された空気を外部に排出する排出部とからなり、該排出部は上記回転部の回転軸に対して垂直方向に配置され、上記引込管及び拡張部から直線的に流入させた空気を側方に排出し、上記本体部の外周部分には上記回転部により排出される空気の流路を設けると共に、上記排出部には空気の排出口を設け、上記排出部は上記空気の流路と空気の排出口とを滑らかな曲面で相互に連続的とするガイドを備えたことを特徴とする請求項１〜６記載のサンプリング管式煙検知器。
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