JP2021060196A - 煙検知器 - Google Patents

Abstract

【課題】煙を検知する感度を低下させることなく耐久性を高めることができる煙検知器を提供する。【解決手段】煙検知器は、煙の動線を規定する縦方向に延びた煙通路１３と、煙通路の下端が開口された吸入口１５と、煙通路１３の上端が開口された吐出口１８と、を含む検知器本体４を備えている。検知器本体４の煙通路１３に、吸入口１５から煙通路１３に流入した煙を光学的に検知する検知部２２が設けられている。発熱体５１が検知器本体４に設けられている。発熱体５１は、発熱することで煙通路１３に吸入口１５から吐出口１８に向かう上昇気流を発生させる。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、例えば装置の内部の狭い場所に据え付けが可能な光電式の煙検知器に関する。

例えばサーバラックあるいは電源装置内の狭小スペースに据え付けが可能な光電式の煙検知器が知られている。この種の煙検知器は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されているように、煙の動線を規定する垂直方向に延びた煙通路を有し、当該煙通路に火災発生時の煙、あるいは火災発生前に生じたミスト状の不可視煙を取り込むことで、煙の存在を光学的に検出するようになっている。

さらに、従来では、煙通路の上端の付近に超小型の吸引ファンを組み込み、煙通路の下端から煙あるいは火災発生前の不可視煙を強制的に吸い込むようにしたファン内蔵形の煙検知器が提供されている。

ファン内蔵形の煙検知器によれば、例えば煙を検知すべき環境の風速が速い状況化においても、風の流れによって希釈された煙粒子を早期に検知することが可能となる。

特許第４８６６３４８号公報 特許第５８３４３７４号公報

ファン内蔵形の煙検知器は、煙検知器そのものが一般住宅用の煙検知器に比べて格段にコンパクトに形成されている。このため、吸引ファンとしては、例えば１０ｍｍ四方の超小型の電動ファンが用いられている。

超小型の電動ファンを用いて煙通路に煙を吸い込むためには、電動ファンのインペラを常に高速で回転させる必要がある。このため、電動ファンに加わる負荷が無視できない程に大きくなり、ファンの寿命に悪影響を及ぼすことがあり得る。

本発明の目的は、煙を検知する感度を低下させることなく耐久性を高めることができる煙検知器を得ることにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る煙検知器は、煙の動線を規定する縦方向に延びた煙通路と、前記煙通路の下端に開口された吸入口と、前記煙通路の上端に開口された吐出口と、を含む検知器本体を備えている。前記検知器本体の前記煙通路に、前記吸入口から前記煙通路に流入した煙を光学的に検知する検知部が設けられている。前記検知器本体に発熱体が設けられている。発熱体は、発熱することで前記煙通路に前記吸入口から前記吐出口に向かう上昇気流を発生させる。

本発明によれば、例えば煙を検知すべき環境が無風の状態であっても、発熱体の発熱により煙通路に上昇気流を発生させて煙突効果を促進させ、煙を検知すべき環境に発生した煙を吸入口から煙通路に積極的に取り入れることができる。このため、専用の電動ファンを用いることなく、煙の有無を感度よく検出することができる。

第１の実施形態に係る光電式煙検知器を電源装置の天板に設置した状態を示す側面図である。 第１の実施形態において、検知器本体と取付けベースとを分離した状態を示す光電式煙検知器の側面図である。 第１の実施形態に係る光電式煙検知器の検知器本体を示す斜視図である。 図２のＦ４−Ｆ４線の方向から見た取付けベースの下面図である。 第１の実施形態に係る光電式煙検知器の検知器本体の断面図である。 図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図である。 第１の実施形態において、煙を検知する光の経路を示す検知器本体の断面図である。 第１の実施形態において、筐体に支持されたプリント回路板と筒状のカバーとの位置関係を示す検知器本体の断面図である。 第１の実施形態において、ベースキャップ、熱拡散板およびチップ抵抗器の位置関係を示す下面図である。 第２の実施形態に係る光電式煙検知器の検知器本体の断面図である。 図１０の矢印Ｆ１１の方向から見た検知器本体の下面図である。 第３の実施形態に係る光電式煙検知器の側面図である。 第３の実施形態に係る光電式煙検知器の検知器本体の側面図である。

[第１の実施形態]
以下、本発明の第１の実施形態について、図１ないし図９を参照して説明する。

図１は、光電式煙検知器１を例えば電源装置の内部の狭小スペースに設置した状態を示している。光電式煙検知器１は、一般住宅用の煙検知器に比べて格段にコンパクトな円筒状に形成されている。本実施形態によると、光電式煙検知器１は、電源装置内の空間Ｓに露出するように、電源装置の天板２に垂直に起立した姿勢で取り付けられている。

図１ないし図３に示すように、光電式煙検知器１は、取付けベース３および検知器本体４を備えている。取付けベース３は、電源装置の天板２の下面に直付けされた円盤状の要素であって、天板２の反対側にフラットな支持面５を有している。図４に示すように、一対のピン挿入孔６ａ，６ｂおよび一対の係合孔７ａ，７ｂが取付けベース３の支持面５に形成されている。

ピン挿入孔６ａ，６ｂは、取付けベース３の周方向に沿うように円弧状に湾曲されているとともに、支持面５の外周部で取付けベース３の周方向に並んでいる。係合孔７ａ，７ｂは、ピン挿入孔６ａ，６ｂを外れた位置で取付けベース３の径方向に互いに向かい合うように配置されている。さらに、係合孔７ａ，７ｂの一端には、夫々開口幅が拡張された爪入口８ａ，８ｂが形成されている。

図５および図６に示すように、検知器本体４は、筐体１０、ベースキャップ１１および円筒状のカバー１２を備えている。筐体１０は、縦長の箱形の要素であって、例えば黒色の合成樹脂材料で形成されている。本実施形態の筐体１０は、第１の側板部１０ａと第２の側板部１０ｂとを互いに組み合わせることで構成されている。第１の側板部１０ａと第２の側板部１０ｂとの間には、煙通路１３が形成されている。煙通路１３は、縦方向に延びた煙の動線Ｔを規定している。

円盤状の第１のフランジ部１４が筐体１０の下端に形成されている。第１のフランジ部１４は、煙通路１３の下端で筐体１０の周囲に張り出している。第１のフランジ部１４の中央部には、吸入口１５が形成されている。吸入口１５は、光電式煙検知器１の中心線Ｃ１の上で煙通路１３の下端に開口されている。さらに、吸入口１５は、防虫網１６で覆われている。

同様に、円盤状の第２のフランジ部１７が筐体１０の上端に形成されている。第２のフランジ部１７は、煙通路１３の上端で筐体１０の周囲に張り出している。第２のフランジ部１７には、四角い吐出口１８が形成されている。吐出口１８は、光電式煙検知器１の中心線Ｃ１よりも煙通路１３の一側壁の側に片寄った位置で煙通路１３の上端に開口されている。さらに、吐出口１８は、防虫網１９で覆われている。

図５に示すように、発光部２１および受光部２２が煙通路１３に設けられている。発光部２１および受光部２２は、煙を光学的に検知する検知部の一例である。発光部２１は、第１の支持壁２３および発光ダイオード２４を備えている。第１の支持壁２３は、第１の側板部１０ａの内面から第２の側板部１０ｂの内面に向けて突出されている。
第１の支持壁２３、第１の側板部１０ａおよび第２の側板部１０ｂは、互いに協働して発光室２５を規定している。発光室２５は、煙通路１３の上部に位置されるとともに、第１のフランジ部１４を指向するように斜め下向きに開口されている。
本実施形態によると、発光室２５の開口端が閉鎖壁２６で塞がれている。閉鎖壁２６は、第２の側板部１０ｂの内面から第１の側板部１０ａの内面に向けて突出されている。閉鎖壁２６の中央部には、発光室２５と煙通路１３とを結ぶ光照射孔２６ａが開口されている。

発光ダイオード２４は、発光素子の一例であって、発光室２５に収容されている。発光ダイオード２４が発する光の光軸Ｏ１は、光照射孔２６ａの中心を通って発光室２５から煙通路１３に向けて真っ直ぐに延びている。

図５に示すように、受光部２２は、第２の支持壁２８、フォトダイオード２９および凸レンズ３０を備えている。第２の支持壁２８は、第１の側板部１０ａの内面から第２の側板部１０ｂの内面に向けて突出されている。

第２の支持壁２８、第１の側板部１０ａおよび第２の側板部１０ｂは、互いに協働して受光室３１を規定している。受光室３１は、煙通路１３の中間部よりも下方に位置されるとともに、第２のフランジ部１７を指向するように斜め上向きに開口されている。受光室３１の開口端３１ａは、発光部２１の光照射孔２６ａの下方に位置されている。

フォトダイオード２９は、開口端３１ａから離れた受光室３１の終端３１ｂに位置されている。凸レンズ３０は、煙通路１３に露出するように受光室３１の開口端３１ａに支持されている。凸レンズ３０の中心を通るフォトダイオード２９の光軸Ｏ２は、受光室３１から煙通路１３に向けて真っ直ぐに延びている。

本実施形態によると、発光ダイオード２４およびフォトダイオード２９は、煙の動線Ｔに沿うように縦方向に並べられている。発光ダイオード２４の光軸Ｏ１とフォトダイオード２９の光軸Ｏ２とは、煙通路１３の高さ方向に沿う中間部において、例えば１２０°の角度で交差されている。このため、発光部２１の光照射孔２６ａと受光部２２の凸レンズ３０とは、煙通路１３内で向かい合うことなく互いに異なる方向を指向している。

本実施形態によると、発光ダイオード２４の光軸Ｏ１とフォトダイオード２９の光軸Ｏ２とが交差する箇所を含む領域が煙の有無を検出するための検出領域Ｄとなっている。検出領域Ｄは、光電式煙検知器１の中心線Ｃ１よりも煙通路１３の一側壁の方向にずれている。

さらに、発光部２１の光照射孔２６ａと受光部２２の凸レンズ３０との間には、光照射孔２６ａを通過した光が直接凸レンズ３０に入射するのを防ぐ遮光壁３２が設けられている。

図７に示すように、凸レンズ３０は、二つの焦点Ｆ１，Ｆ２を有している。焦点Ｆ１，Ｆ２は、光軸Ｏ２の上において凸レンズ３０を間に挟むように凸レンズ３０の両側に位置されている。本実施形態によると、検出領域Ｄの中心部Ｄ１は、凸レンズ３０の焦点距離の２倍よりも近い位置にある。

この結果、検出領域Ｄの中心部Ｄ１の実像は、凸レンズ３０の反対側において、凸レンズ３０の焦点距離の２倍よりも遠い位置に形成される。したがって、本実施形態では、中心部Ｄ１の光がフォトダイオード２９の受光面の上で像を結ぶように、凸レンズ３０に対するフォトダイオード２９の位置が規定されている。言い換えると、フォトダイオード２９の受光面は、凸レンズ３０の焦点距離の２倍の位置よりも遠ざかった位置で凸レンズ３０と向かい合っている。

さらに、凸レンズ３０とフォトダイオード２９の受光面との間を結ぶ受光室３１の内壁面は、凸レンズ３０からフォトダイオード２９の方向に進むに従い光軸Ｏ２に近づく方向に傾斜されたテーパ面３３となっている。

このため、受光室３１の内壁面上に凸レンズ３０を通過した光を凸レンズ３０の側に反射させるような段差が存在せず、フォトダイオード２９の受光面に導かれる光量を十分に確保できる。この結果、フォトダイオード２９の感度が向上する。

図５に示すように、煙通路１３の一側壁は、発光ダイオード２４の光軸Ｏ１およびフォトダイオード２９の光軸Ｏ２の延長線上に位置されている。煙通路１３の一側壁は、図６に示すような一対の反射面３４ａ，３４ｂを備えている。反射面３４ａ，３４ｂは、煙通路１３の高さ方向に沿う全長に亘って延びている。

一方の反射面３４ａは、筐体１０の第１の側板部１０ａに形成され、発光ダイオード２４およびフォトダイオード２９から遠ざかるに従い第２の側板部１０ｂに向けて進出するように傾いている。他方の反射面３４ｂは、筐体１０の第２の側板部１０ｂに形成され、発光ダイオード２４およびフォトダイオード２９から遠ざかるに従い第１の側板部１０ａに向けて進出するように傾いている。

したがって、図６に示すように、煙通路１３の一側壁は、略Ｖ字状に形成されている。これにより、発光ダイオード２４から煙通路１３の一側壁に達した光は、凸レンズ３０に向かうことなく、凸レンズ３０を外れた方向に反射されるようになっている。

図６および図８に示すように、第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６が筐体１０に支持されている。第１のプリント回路板３５は、筐体１０の第１の側板部１０ａの外面に重ねられている。同様に、第２のプリント回路板３６は、筐体１０の第２の側板部１０ｂの外面に重ねられている。そのため、第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６は、筐体１０の煙通路１３を間に挟んで互いに平行に配置されているとともに、フレキシブルプリント配線板３７を介して電気的に接続されている。

本実施形態によると、発光ダイオード２４およびフォトダイオード２９は、第１のプリント回路板３５に電気的に接続されている。さらに、複数の回路部品３８が第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６に実装されている。回路部品３８は、動作中に発熱を伴うＩＣチップのような発熱部品を含むとともに、煙通路１３の周囲に位置されている。

図２、図５および図９に示すように、検知器本体４を構成するベースキャップ１１は、筐体１０の第２のフランジ部１７の上に支持されている。ベースキャップ１１は、例えば難燃性に優れたＰＢＴ樹脂で形成されている。ベースキャップ１１は、取付けベース３の支持面５と略同じ大きさを有する円盤部４１と、円盤部４１の外周部に設けられた周壁部４２と、を有している。

円盤部４１は、第２のフランジ部１７から突出された一対のボス部（図示せず）の上にねじ止めされている。円盤部４１は、第２のフランジ部１７と向かい合うフラットな下面４１ａを有している。下面４１ａは、ボス部の突出高さに相当する分だけ第２のフランジ部１７から離れている。円盤部４１の下面４１ａと第２のフランジ部１７との間には、流出室４３が規定されている。第２のフランジ部１７に形成された吐出口１８は、流出室４３に開口されている。

周壁部４２は、円盤部４１の周方向に連続するとともに、流出室４３を取り囲むように円盤部４１の外周部から第２のフランジ部１７に向けて突出されている。周壁部４２の突出端は、第２のフランジ部１７の外周部に突き当てられている。さらに、周壁部４２は、複数の煙出口４４を有している。煙出口４４は、流出室４３に開口されているとともに、円盤部４１の周方向に間隔を存して並んでいる。

図２に示すように、一対の端子ピン４６ａ，４６ｂおよび一対の係合爪４７ａ，４７ｂが円盤部４１に設けられている。端子ピン４６ａ，４６ｂは、取付けベース３のピン挿入孔６ａ，６ｂに挿入される要素であって、円盤部４１の上面から突出されている。さらに、端子ピン４６ａ，４６ｂは、第２のプリント回路板３６に電気的に接続されている。

係合爪４７ａ，４７ｂは、取付けベース３の係合孔７ａ，７ｂに挿入される要素であって、円盤部４１の上面から突出されている。

図５および図９に示すように、発熱体としてのチップ抵抗器５１が流出室４３に配置されている。チップ抵抗器５１は、偏平な四角い板状の要素であって、通電によって発熱する。チップ抵抗器５１の発熱温度は、例えば６０℃前後であり、前記発熱部品の発熱温度よりも高い。

本実施形態によると、チップ抵抗器５１は、熱拡散板５２の上に実装されている。熱拡散板５２は、チップ抵抗器５１の放熱面積を拡張させるための要素であって、チップ抵抗器５１よりも一回り大きな形状を有している。熱拡散板５２としては、例えば厚さが０．３ｍｍ程度の銅板あるいはアルミ板のような熱伝導性に優れた金属材料を用いることが望ましい。

熱拡散板５２は、接着剤５３を介してベースキャップ１１の円盤部４１の下面４１ａに固定されている。この固定により、チップ抵抗器５１が筐体１０の吐出口１８と向かい合っている。チップ抵抗器５１は、吐出口１８の開口端から離れており、当該チップ抵抗器５１と吐出口１８との間には、煙の流通を妨げない程度の隙間Ｇが確保されている。

さらに、チップ抵抗器５１は、リード線（図示せず）を介して第２のプリント回路板３６に電気的に接続されている。リード線は、例えば円盤部４１の下面４１ａから周壁部４２の内面に引き回された後、筐体１０の第２のフランジ部１７を貫通して第２のプリント回路板３６に導かれている。

図５および図６に示すように、検知器本体４を構成する円筒状のカバー１２は、例えば白色のＡＢＳ樹脂で形成されている。カバー１２は、筐体１０、第１のプリント回路板３５、第２のプリント回路板３６、フレキシブルプリント配線板３７および回路部品３８を取り囲んでいる。第１のプリント回路板３５、第２のプリント回路板３６および回路部品３８は、筐体１０とカバー１２との間の隙間に収容されている。
カバー１２は、筐体１０の第１のフランジ部１４と向かい合う底壁５５と、底壁５５の反対側に位置された円形の開口部５６と、を有している。底壁５５は、フラットな円盤状であり、筐体１０の第１のフランジ部１４との間に流入室５７を規定している。第１のフランジ部１４の吸入口１５は、流入室５７に開口されている。
さらに、複数の煙入口５８が底壁５５の外周部に形成されている。煙入口５８は、流入室５７に開口するように底壁５５の周方向に間隔を存して並んでいるとともに、カバー１２の下端から電源装置内の空間Ｓに露出されている。
図５に示すように、カバー１２の開口部５６は、ベースキャップ１１の周壁部４２の下端に嵌合されている。周壁部４２に開口された煙出口４４は、ベースキャップ１１の円盤部４１とカバー１２の上端との間から電源装置内の空間Ｓに露出されている。

図１ないし図３に示すように、カバー１２は、複数の舌片６０を有している。舌片６０は、開口部５６の開口縁から底壁５５の反対側に向けて突出された要素であって、カバー１２の周方向に間隔を存して並んでいる。舌片６０は、カバー１２の開口部５６をベースキャップ１１の周壁部４２に嵌合させた時に、周壁部４２の外周面の突起に弾性的に取り外し可能に引っ掛かる。これにより、カバー１２とベースキャップ１１とが一体的に連結されるようになっている。

図２に示すように、検知器本体４は、予め電源装置の天板２に直付けされた取付けベース３に差し込んで周方向に回すだけの作業で、電源装置への設置が完了する。

具体的に述べると、検知器本体４を取付けベース３に取り付けるには、ベースキャップ１１から突出された端子ピン４６ａ，４６ｂを取付けベース３のピン挿入孔６ａ，６ｂに挿入する。それとともに、係合孔７ａ，７ｂの爪入口８ａ，８ｂに同じくベースキャップ１１から突出された係合爪４７ａ，４７ｂを挿入する。

この状態で、検知器本体４を周方向に回動させると、端子ピン４６ａ，４６ｂがピン挿入孔６ａ，６ｂの一端から他端に移動するとともに、ピン挿入孔６ａ，６ｂの他端に位置された信号端子に接触する。さらに、係合爪４７ａ４７ｂが爪入口８ａ，８ｂから係合孔７ａ，７ｂの終端に移動し、係合爪４７ａ４７ｂの先端が係合孔７ａ，７ｂの終端に引っ掛かる。これにより、検知器本体４が取付けベース３を介して電源装置の天板２に固定される。

次に、煙を検知すべき電源装置内の空間Ｓが無風の状態に保たれている時の光電式煙検知器１の作用について説明する。

光電式煙検知器１に電源電圧が供給されると、発光ダイオード２４が発光する。発光ダイオード２４が発した光は、光照射孔２６ａから煙通路１３に向けて放射されるとともに、煙通路１３内の検知領域Ｄを透過して煙通路１３の一側壁となる反射面３４ａ，３４ｂに到達する。反射面３４ａ，３４ｂに入射された光は、反射面３４ａ，３４ｂで凸レンズ３０を外れた方向に反射され、当該反射光が凸レンズ３０に向かうことはない。

光電式煙検知器１に電源電圧が供給されるのに伴い、第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６に実装された発熱部品が発熱する。発熱部品が発した熱は、第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６から煙通路１３を規定する筐体１０に伝わる。これにより、煙通路１３内の空気が暖められ、煙通路１３内の空気に浮力が生じる。

さらに、煙通路１３の吐出口１８と向かい合うチップ抵抗器５１が通電により発熱する。チップ抵抗器５１は、筐体１０の周囲に位置された前記発熱部品よりも発熱温度が高いので、煙通路１３が開口された流出室４３内の空気が速やかに加熱される。これにより、流出室４３内の空気の温度が煙通路１３内の空気の温度よりも高くなる。

本実施形態では、チップ抵抗器５１は、熱拡散板５２を介してベースキャップ１１の円盤部４１の下面４１ａに固定されているので、熱拡散板５２にチップ抵抗器５１の熱が伝わる。熱拡散板５２は、チップ抵抗器５１よりも一回り大きな形状を有し、当該熱拡散板５２がチップ抵抗器５１の発熱面積を増加させる要素として機能する。このため、流出室４３内で発熱する区域が広がり、流出室４３内の空気の温度が短時間のうちに上昇する。

加えて、チップ抵抗器５１は、煙通路１３の吐出口１８と向かい合っているので、流出室４３内の空気の温度上昇に伴って、吐出口１８の付近の空気に浮力が生じる。この浮力により、煙通路１３との間に圧力差が生じ、煙通路１３の下端の吸入口１５から流入室５７内の空気が吸い上げられる。

この結果、煙通路１３に吸入口１５から吐出口１８に向かう上昇気流による煙突効果が生じる。これにより、図５に矢印で示すように、電源装置内の空間Ｓの空気がカバー１２の煙入口５８から吸入口１５を経て煙通路１３に吸い込まれ、煙の動線Ｔが上向きとなる。煙通路１３に吸い込まれた空気は、煙通路１３を上昇して吐出口１８から流出室４３に導かれるとともに、煙出口４４を通じて電源装置内の空間Ｓに排出される。

本実施形態では、発熱体として偏平なチップ抵抗器５１を用いているので、当該チップ抵抗器５１がベースキャップ１１から煙通路１３の吐出口１８に向けて大きく張り出すのを回避できる。このため、チップ抵抗器５１と吐出口１８との間に空気の流れを妨げない隙間Ｇを容易に確保でき、煙が吐出口１８から流出室４３に流入する際の通路抵抗を小さく抑えることができる。よって、煙通路１３の通気性が向上し、電源装置内の空気を煙通路１３に効率よく取り入れることができる。

一方、火災による煙あるいは火災発生前の不可視煙が煙通路１３に吸い込まれる空気中に含まれている場合、煙が煙通路１３の中間部の検出領域Ｄの付近に達した時点で、発光部２１の光照射孔２６ａから検出領域Ｄに放射された発光ダイオード２４の光が煙によって散乱される。散乱された光の一部は、凸レンズ３０を通過した後、フォトダイオード２９の受光面に入射する。

これにより、フォトダイオード２９が光を検知し、光を検知したことを示す電気信号がフォトダイオード２９から第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６に送出される。第１のプリント回路板３５および第２のプリント回路板３６上の回路部品３８は、電源装置内に煙が発生したことを外部に報知するための電気信号を出力する。

このような本発明の実施形態によると、煙通路１３の吐出口１８と向かい合う位置にチップ抵抗器５１を設け、当該チップ抵抗器５１を通電により発熱させることで、煙通路１３に上昇気流を発生させている。

このため、電源装置内の空間Ｓが無風の状態においても、当該空間Ｓに発生した煙を煙入口５８から吸入口１５を通じて煙通路１３に積極的に取り入れることが可能となる。したがって、超小型の電動ファンを用いることなく、煙の有無を精度よく検出することができる。

しかも、上昇気流を発生させるチップ抵抗器５１は、電動ファンのような高速で回転する可動部分が無いので、電動ファンに比べて寿命が長い。よって、光電式煙検知器１の耐久性が向上する。

それとともに、チップ抵抗器５１としては、市場に広く出回っている汎用品を利用することができる。この種のチップ抵抗器５１は、特注品となる高価な電動ファンに比べて値段が安い。よって、コスト的な面で有利となり、安価な光電式煙検知器１を提供することができる。

本実施形態に係る光電式煙検知器１では、煙通路１３内の検出領域Ｄの中心部Ｄ１の光がフォトダイオード２９の受光面の上で像を結ぶように、凸レンズ３０に対するフォトダイオード２９の位置が規定されている。

これにより、フォトダイオード２９は、煙通路１３内の検出領域Ｄをピンポイントで光学的に認識することができ、検出領域Ｄを外れた箇所からの光は、フォトダイオード２９の受光面で像を結ぶことが困難となる。この結果、検出領域Ｄが光電式煙検知器１の中心線Ｃ１よりも煙通路１３の一側壁に近づいていても、検出領域Ｄを外れた箇所からの光に対するフォトダイオード２９の感度が低下し、検出領域Ｄを外れた箇所で散乱した光の影響を受け難くなる。

したがって、検出領域Ｄを通過する空気中に煙が含まれている時と含まれていない時とでは、フォトダイオード２９から出力される信号量の差異が増大し、煙の有無を安定して検出することができる。すなわち、誤作動の少ない光電式煙検知器１を提供することができる。
[第２の実施形態]
図１０および図１１は、第２の実施形態を開示している。第２の実施形態は、発熱体としてのチップ抵抗器５１の取り付け方、および空気の吸い込み端となる検知器本体４の下端部の構成が第１の実施形態と相違している。それ以外の光電式煙検知器１の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図１０に示すように、チップ抵抗器５１は、樹脂製の配線基板７０の中央部に実装されている。配線基板７０は、例えばベースキャップ１１の円盤部４１の下面４１ａの略全域に亘るような大きさを有するとともに、チップ抵抗器５１が流出室４３に露出するように円盤部４１の下面４１ａに接着等の手段で固定されている。本実施形態では、チップ抵抗器５１の中心が光電式煙検知器１の中心線Ｃ１の上に位置されている。そのため、吐出口１８およびチップ抵抗器５１は、カバー１２の径方向に互いにずれている。

流出室４３に臨む配線基板７０の下面は、チップ抵抗器５１の箇所を除き熱拡散層７１で全面的に覆われている。熱拡散層７１は、例えば配線基板７０の下面に積層された銅箔で構成されている。銅箔は、配線基板７０よりも熱伝導性に優れている。したがって、チップ抵抗器５１が発熱すると、チップ抵抗器５１の熱が熱拡散層７１の隅々にまで効率よく伝わり、見かけ上、チップ抵抗器５１の発熱面積が増大する。

しかも、チップ抵抗器５１の熱が熱拡散層７１を通じて配線基板７０の広範囲に拡散されるので、チップ抵抗器５１の過度の温度上昇を防止でき、樹脂製のベースキャップ１１に対するチップ抵抗器５１の熱影響を緩和することができる。

一方、筐体１０の下端に位置する吸入口１５は、光電式煙検知器１の中心線Ｃ１よりも煙通路１３の一側壁の側に偏った位置で煙通路１３の下端に開口されている。本実施形態によると、吸入口１５は、煙通路１３の上端に位置する吐出口１８の真下に位置されている。

さらに、筐体１０を取り囲む円筒状のカバー１２は、筐体１０の下端よりも下向きに張り出す延出部７２を有している。延出部１２は、カバー１２の下端の外径よりも僅かに小径な円筒状に形成されているとともに、筐体１０の下端と向かい合う底壁７３を有している。底壁７３は、筐体１０の下端に位置する第１のフランジ部１４との間に流入室７４を規定している。筐体１０の吸入口１５は、流入室７４に開口されている。

図１２および図１３に示すように、円形の煙入口７６が底壁７３の中央部に開口されている。煙入口７６の中心部には、円盤状の支持部７７が設けられている。支持部７７は、煙入口７６の中心から底壁７３に向けて放射状に延びる複数の腕部７８を介して底壁７３に保持されている。支持部７７の上面には、軸部７９が一体的に突出されている。

図１０に示すように、遮光板８１が流入室７４に配置されている。遮光板８１は、煙入口７６から流入室７４に射し込む光を遮る要素であって、例えば黒色の合成樹脂材料により円錐状に形成されている。遮光板８１は、煙入口７６よりも大きな外径を有するとともに、先細り状となった終端部に軸部７９が嵌り合う嵌合孔８２を有している。軸部７９は、例えば接着等の手段で嵌合孔８２に固定されている。

そのため、遮光板８１は、煙入口７６の中心部に位置する支持部７７の上で、煙入口７６の中心部から筐体１０の下端に向けて拡開するように立ち上げられており、流入室７４内で煙入口７６の上に張り出している。

言い換えると、遮光板８１は、煙入口７６の中心部から煙入口７６の径方向に沿う外側に進むに従い煙入口７６から遠ざかる方向に傾いている。

本実施形態では、延出部７２を含むカバー１２の下端部の内面が第１の内装材８３ａおよび第２の内装材８３ｂで覆われている。第１の内装材８３ａおよび第２の内装材８３ａは、流入室７４内での光の反射を抑える要素であって、例えば黒色の合成樹脂材料で形成されている。

第１の内装材８３ａは、底壁７３を含む延出部７２の内面を全面的に覆っている。第２の内装材８３ｂは、第１の内装材８３ａに連続してカバー１２の下端部の内面を全面的に覆うとともに、筐体１０の下端の第１のフランジ部１４に接している。さらに、第２の内装材８３ｂは、筐体１０の第１のフランジ部１４に接する上端部が流入室７４の内側に向けて張り出すように円弧状に湾曲されている。

図１０に示すように、整流板８５が吸入口１５に取り付けられている。整流板８５は、受光部２２の第２の支持壁２８と隣り合うように、流入室７４と煙通路１３との境界に位置されている。整流板８５は、複数のスリット状の通気孔８６を有している。通気孔８６は、互いに間隔を存して並んでいるとともに、光電式煙検知器１の中心線Ｃ１に対し受光部２２の第２の支持壁２８を指向するように傾いている。

さらに、整流板８５は、煙通路１３の側から防虫網８７で覆われている。

第２の実施形態において、チップ抵抗器５１が通電により発熱すると、流出室４３内の空気の温度が上昇し、吐出口１８の付近の空気に浮力が生じる。これにより、煙通路１３の下端の吸入口１５から流入室７４内の空気が吸い上げられる。

すなわち、煙通路１３に吸入口１５から吐出口１８に向かう上昇気流による煙突効果が生じる。この結果、電源装置内の空間Ｓの空気がカバー１２の煙入口７６から流入室７４および吸込口１５を経て煙通路１３に吸い込まれ、煙の動線Ｔが上向きとなる。煙通路１３に吸い込まれた空気は、煙通路１３を上昇して吐出口１８から流出室４３に導かれるとともに、煙出口４４を通じて電源装置内の空間Ｓに排出される。

本実施形態によると、煙入口７６から流入室７４に流入する空気は、図１０に矢印で示すように、遮光板８１の下面に沿って煙入口７６の中心から流入室７４の外周部に向けて広がるように流れた後に、整流板８５の通気孔８６および防虫網８７を通過する。

整流板８５の通気孔８６は、受光部２２の第２の支持壁２８を指向するように傾いているので、図１０に矢印で示すように、流入室７４から煙通路１３に向かう空気の流れが通気孔８６を通過する過程で受光部２２の第２の支持壁２８を向くように変化する。このため、煙通路１３に流入した一部の空気は、受光部２２の第２の支持壁２８に沿うように上昇し、凸レンズ３０と光照射孔２６ａとの間の検出領域Ｄを通過する。

加えて、空気が整流板８５の通気孔８６および防虫網８７を通過する際に、空気の流れに抵抗が付与され、煙通路１３を下から上に向けて通過する空気の流速が遅くなる。この結果、多くの空気が煙通路１３の検出領域Ｄをゆっくりとした速度で通過するように空気の流れがコントロールされる。

したがって、煙通路１３を通過する空気に火災による煙あるいは火災発生前の不可視煙が含まれていた場合、発光部２１の光照射孔２６ａから検出領域Ｄに放射された発光ダイオード２４の光が煙によって散乱される確率が高まり、フォトダイオード２６の受光面に達する光量が増える。

よって、検出領域Ｄを通過する空気中に煙が含まれている時と含まれていない時とでは、フォトダイオード２９から出力される信号量の差異が大きくなり、煙の有無を安定して検出できる高感度な光電式煙検知器１を提供することができる。

さらに、本実施形態では、光電式煙検知器１の意匠的な効果を高めるため、電源装置内の空間Ｓに露出するカバー１２が白色の樹脂材料で構成されている。この場合、白色のカバー１２の下端部の内面が流入室７４に露出していると、何らかの理由により光が煙入口７６から流入室７４に射し込んだ場合、光がカバー１２の内面で反射を繰り返して煙通路１３に向かうことがあり得る。

これに対し、本実施形態では、カバー１２の下端部の内面が黒色の第１の内装材８３ａおよび第２の内装材８３ｂで全面的に覆われている。このため、たとえ流入室７４に光が射し込んだとしても、流入室７４内での光の反射を抑えることができる。したがって、光電式煙検知器１の外の光が流入室７４から煙通路１３に入射するのを防止でき、光電式煙検知器１の誤作動を回避できる。
[第３の実施形態]
図１２および図１３は、第３の実施形態を開示している。第３の実施形態は、例えば物置小屋あるいはロッカーのような商用電源が存在しない箇所で使用可能な光電式煙検知器１を開示している。

本実施形態の光電式煙検知器１は、検知器本体９０、電池パック９１およびホルダー９２を主要な要素として備えている。検知器本体９０は、基本的に前記第１の実施形態の検知器本体４と同様の構成を有している。そのため、本実施形態では、検知器本体９０の各部に第１の実施形態の検知器本体４と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

電池パック９１は、検知器本体９０を構成するベースキャップ１１の円盤部４１の上に同軸状に連結された要素であって、円筒状のケース９３を有している。ケース９３は、例えば円盤部４１と同等の外径を有し、当該ケース９３が円盤部４１の上に取り外し可能に同軸状に結合されている。さらに、ケース９３の外周面には、雄ねじ部９４が形成されている。

一対のボタン型電池９５がケース９３に取り出し可能に収容されている。ボタン型電池９５は、例えばケース９３の軸方向に同軸状に積層された状態でケース９３に収容されており、検知器本体９０の発光ダイオード２４、フォトダイオード２９およびチップ抵抗器５１のような電気部品に電気的に接続されている。

ホルダー９２は、電池パック９１が結合された検知器本体９０を物置小屋あるいはロッカーのような構造物の天板９６に保持するための要素である。ホルダー９２は、天板９６の下面に複数のねじ９７で直付けされた板状のベース９８と、ベース９８の下面の中央部から下向きに突出された円筒部９９と、を備えている。円筒部９９は、電池パック９１のケース９３を受け入れる支持穴１００を有し、当該支持穴１００の内周面に雌ねじ部１０１が形成されている。

本実施形態によると、電池パック９１が結合された検知器本体９０は、電池パック９１の雄ねじ部９４をホルダー９２の支持穴１００に挿入するとともに雌ねじ部１０１にねじ込むことで、天板９６から下向きに突出した姿勢に保持される。電池パック９１をホルダー９２にねじ込んだ状態では、検知器本体９０は、ホルダー９２の円筒部９９の下方に位置されている。

このため、検知器本体９０の煙出口４４は、ホルダー９２の円筒部９９で覆われることなく煙を検知すべき空間Ｓに開口されている。

このような実施形態によれば、光電式煙検知器１がボタン型電池９５を内蔵しているので、例えば物置小屋あるいはロッカーのような商用電源が存在しない箇所でも、火災による煙あるいは火災発生前の不可視煙の有無を光学的に検出することができる。

前記第１の実施形態では、発熱体としてチップ抵抗器を用い、当該チップ抵抗器を熱拡散板を介してベースキャップに接着したが、これに限定されるものではない。例えば、チップ抵抗器をベースキャップに設けた凹部に埋め込んだり、あるいはベースキャップに複数の爪を設け、当該爪に熱拡散板の外周縁部を取り外し可能に引っ掛けるようにしてもよい。

それとともに、チップ抵抗器のような発熱体は、吐出口と向かい合う位置に設置することに限らず、例えば煙通路の中間部あるいは吸入口に近い煙通路の下端部に設置してもよい。

さらに、熱拡散板の材質および厚さに関しても実施形態に限定されるものではない。すなわち、熱拡散板が薄すぎると、放熱性が良すぎて熱拡散板が所望の温度まで上昇し難くなる。逆に熱拡散板が厚すぎると、熱拡散板が所望の温度に達するまでに時間がかかり、煙通路に速やかに上昇気流を発生させることが困難となる。そのため、熱拡散板の厚さは、発熱体の発熱量に応じて適切に設定することが必要である。

加えて、例えば埃が多い環境の下で光電式煙検知器を使用するに当たっては、カバーの下端部にフィルタを内蔵したフィルタキャップを取り付け、当該フィルタキャップでカバーの煙入口を覆うことが望ましい。

一方、煙を検知すべき空間（環境）に対流が生じ、しかも、煙の発生源が光電式煙検知器１の真下からずれているような場合、前記空間に発生した煙は、対流によって天井２に沿って水平に流れる。天井２に沿う煙は、光電式煙検知器１の検知器本体４に達した時点で検知器本体４のカバー１２の外周面を伝って下向きに流れ、カバー１２の煙入口５８から吸入口１５を経て煙通路１３に流入する。したがって、煙の動線Ｔが上向きとなる。

さらに、煙を検知すべき空間（環境）に生じた煙が、空気の流れに乗じて光電式煙検知器１の吸入口１５に向けて立ち上る場合には、煙は吸入口１５から煙通路１３に流入する。そのため、煙は、前記実施形態と同様に、煙通路１３を吸入口１５から吐出口１８に向けて流れ、煙の動線Ｔが上向きとなる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…光電式煙検知器、４…検知器本体、１３…煙通路、１５…吸入口、１８…吐出口、２１，２２…検知部(発光部、受光部)、５１…発熱体（チップ抵抗器）。

Claims (11)

1. 煙の動線を規定する縦方向に延びた煙通路と、前記煙通路の下端に開口された吸入口と、前記煙通路の上端に開口された吐出口と、を有する検知器本体と、
   前記検知器本体の前記煙通路に設けられ、前記吸入口から前記煙通路に流入した煙を光学的に検知する検知部と、
   前記検知器本体に設けられ、発熱することで前記煙通路に前記吸入口から前記吐出口に向かう上昇気流を発生させる発熱体と、
   を具備した煙検知器。
2. 前記検知器本体は、前記煙通路、前記吸入口および前記吐出口を有する筐体と、前記吐出口と向かい合うように前記筐体に設けられたベースキャップと、を含み、前記ベースキャップのうち前記吐出口と向かい合う位置に前記発熱体が設けられた請求項１に記載の煙検知器。
3. 前記発熱体は、前記吐出口の開口端から離れている請求項２に記載の煙検知器。
4. 前記ベースキャップは、前記筐体との間に前記吐出口が開口された流出室を規定し、当該流出室に前記発熱体が配置されているとともに、前記ベースキャップの外周面に前記流出室に連なる煙出口が開口された請求項２に記載の煙検知器。
5. 前記検知器本体は、前記筐体を取り囲む筒状のカバーをさらに備え、当該カバーと前記筐体との間に動作中に発熱を伴う回路部品が収容され、当該回路部品が前記煙通路の周囲に位置された請求項２に記載の煙検知器。
6. 前記発熱体の発熱温度が前記回路部品の発熱温度よりも高い請求項５に記載の煙検知器。
7. 前記発熱体は、通電により発熱するチップ抵抗器である請求項１に記載の煙検知器。
8. 前記チップ抵抗器は、熱拡散板を介して前記ベースキャップに支持された請求項７に記載の煙検知器。
9. 前記熱拡散板は、前記チップ抵抗器よりも大きな形状を有する請求項８に記載の煙検知器。
10. 前記チップ抵抗器が実装された配線基板をさらに備え、当該配線基板が前記ベースキャップに支持されているとともに、前記配線基板のうち前記チップ抵抗器を除く領域が熱拡散層で覆われた請求項７に記載の煙検知器。
11. 前記検知部は、前記煙通路の検出領域に光を放射する発光素子と、前記煙通路に流入した煙により散乱された前記光を受けることで煙を検知する受光素子と、を有し、前記発光素子および前記受光素子が煙の動線に沿って縦方向に並べて配置された請求項１に記載の煙検知器。

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