JP2021060196A - 煙検知器 - Google Patents
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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。
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]
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。
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。
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。
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。
[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。
[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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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