JP5133157B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断する複数の壁部を備えたハウジングと、ハウジングの内部に光を照射する発光部と、ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部を備えた光電式煙感知器に関する。

この種の光電式煙感知器に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された光電式煙感知器は、煙がハウジング内に進入した場合には、煙によって形成される散乱光を受光部によって検出することで、煙の感知が可能となる。外部から進入する光による誤検知を防ぐために、ハウジングには、外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断する複数のラビリンス状の壁部が備えられている。また、虫の進入による誤検知を防ぐために壁部には防虫網も設置されている。

特開平９−２３１４８５号公報（請求項１、００１３段落、図１、図４）

しかし、特許文献１に記された光電式煙感知器では、ラビリンス状の壁部や防虫網の目の間から時として細かな埃が進入して散乱光を形成するためにやはり誤検知が生じる場合があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による光電式煙感知器の持つ欠点に鑑み、埃などの進入による誤検知が生じ難い光電式煙感知器を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成を有する光電式煙感知器は、
外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断する複数の壁部を備えたハウジングと、
前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、
前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、
前記ハウジング内に進入した埃を捕捉するべく前記複数の壁部の内面の少なくとも一部に配置されたポケット部と、を備え、さらに、
前記ポケット部に隣接する少なくとも２つの前記壁部の間には、外部から前記ハウジングの内部に流入する気流と、前記ハウジングの外部に排出される気流とを案内する気流案内機構が形成されており、
前記発光部の軸心と前記受光部の軸心とを含む平面が建物の壁面に沿った任意の設置状態において、前記ポケット部及び前記気流案内機構が前記ハウジング内部の下方に位置するように構成されており、
前記ポケット部を構成する前記壁部が、前記ハウジングの外周に沿って延びた壁本体と、前記壁本体の周方向に沿った一端から前記ハウジングの内径方向に延設された第１延長部と、前記壁本体の周方向に沿った他端から前記内径方向に延設された第２延長部とを有し、
前記第１延長部が前記ハウジングの外周面に対して鋭角状に延設されており、
前記第２延長部は、さらに、前記壁本体の前記他端から前記内径方向に略直角に延びた基端部と、前記基端部の前記内径方向の端部から前記第１延長部と離間するように傾斜して延びた中間部と、前記中間部の前記内径方向の端部から左右に延びたフランジ状部とを有する点にある。

本発明の第１の特徴構成による光電式煙感知器では、発光部の軸心と受光部の軸心とを含む平面が建物の壁面に沿った任意の設置状態において、ポケット部及び気流案内機構が前記ハウジング内部の下方に位置するように構成されているので、ハウジング内部に進入し、ハウジング内部で自重によって次第に下方に沈降する埃の大半をポケット部で捕獲することができ、また、捕獲された埃の舞い上がりも気流案内機構によって確実に抑制でき易い。
また、本発明の第１の特徴構成による光電式煙感知器では、埃がハウジング内に進入しても、これらの埃は壁部の内面に配置されたポケット部によって捕捉される。また、外部からハウジングの内部に流入する気流は、中間部の背面とフランジ状部の外径側部位とによって案内されて、ポケット部の底面を迂回した形で、引き続き、ハウジングの周方向の一方側に隣接する壁の中間部とフランジ状部の内径側部位とによって径方向内側に案内されて、煙検知領域付近に進む。すなわち、ハウジングの外部から内部に流入する気流によって、ポケット部の底面に溜まっている埃が同気流で舞い上がり、煙検知領域に達し、誤検出を引き起こす虞が抑制される。

他方、ハウジングから排出される気流は、前記ハウジングの外周面に対して鋭角状に延設されている第１延長部に沿って、スムースにハウジングから排出される。したがって、ポケット部に捕捉されている埃もこの気流によって確実に連行される。すなわち、ハウジングの内部から外部に流出する気流は、先ず、互いに隣接するフランジ状部どうしの間隙から、フランジ状部の外径側部位によって案内されながら、ポケット部の底面の内面形状に沿って、底面に在るものをすくい上げるように進む。気流は次に第１延長部に沿ってポケット部から抜け出て、ハウジングの周方向の他方側に隣接する壁部の中間部と基端部の背面部によって案内されながら、第１延長部の先端部を回り込んで、ハウジングの外部に排出されることで、ポケット部の底面に溜まっている埃を積極的に連行して外部に排出する作用を発揮する。したがって、ポケット部に蓄積される埃の量が常に少量に維持され易くなり、埃の舞い上がりによる誤検出の虞がさらに抑制される。

以下に、本発明に係る光電式煙感知器の一実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明を最も一般的な屋内の垂直壁面に壁掛け式に取り付けて用いることを想定して作られた火災警報器１の煙感知部２に適用した場合について説明する。

ここで例示する火災警報器１は、図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、煙を感知する煙感知部２と、煙の感知を音声やブザー等の警報音によって報知する警報スピーカ部３と、同感知をＬＥＤ等による光の点灯または点滅によって報知する警報ランプ４とを備える。煙感知部２は円筒状のハウジング２１を備える。火災警報器１は、煙感知部２が煙を感知した時に、例えば、煙の濃度が予め設定した閾値より高いか低いかを判断し、煙の濃度が閾値を超えている場合に火災と判定して、警報スピーカ３及び警報ランプ４を作動させる。作動した警報スピーカ３及び警報ランプ４は、警報停止ボタン５を操作することにより停止させることができる。火災警報器１の背面には、火災警報器１を壁材等に固定する取り付け部（不図示）や、火災警報器１を駆動させる電池を収納する電池収納部（不図示）等が設けてある。

図２に示すように、ハウジング２１の内部には煙を感知する煙感知室２２が設けられている。ハウジング２１には、複数の鉤状の壁部２３が煙感知室２２の周りを取り囲むように設けてある。これらの鉤状の壁部２３は、クランク状などの間隙部を介して多数並置されることで、外部の光が煙感知室２２に進入しないように遮断し、且つ、外部からの煙の流入を許すラビリンス構造を形成している。また、図１（ｂ）に示すように、壁部２３の外側には、煙感知室２２に虫等が入り込むことによる誤検出を防止するための防虫網２４が設けてある。

ハウジング２１の内部には、煙感知室２２に近赤外線等の光を照射する発光部２５と、煙感知室２２に流入した煙による散乱光を検知する受光部２６とが設けられている。発光部２５は、光源としての発光ダイオード等の発光素子２５Ｄ、及び、発光素子２５Ｄの前面に配置された集光レンズ２５Ｌを備える。受光部２６は、フォトダイオード等の受光素子２６Ｄ、及び、受光素子２６Ｄの前面に配置された集光レンズ２６Ｌを備える。

さらに、発光部２５から照射される光の一部を、主に煙検知領域２２Ａに向けて反射する反射板２７が、発光部２５に対して対向配置されている。反射板２７は矩形の樹脂面を２０００番のコンパウンドで研磨することで反射率の高い鏡面状にしたものである。

発光部２５は発光素子２５Ｄ及び集光レンズ２５Ｌの光軸が略水平となるように配置されている。受光部２６は受光素子２６Ｄ及び集光レンズ２６Ｌの光軸が略鉛直となるようにハウジング２１の内部の最上部に下向き姿勢で配置されている。発光部２５と受光部２６の光軸どうしは煙感知室２２の略中央で約９０°で交差する。反射板２７の中心は発光部２５の光軸上に配置されているが、その反射面は厳密には水平方向よりも僅かに（０．５°〜５°の角度で）下方に向けられているので、反射板２７と受光部２６の光軸どうしは、煙感知室２２の中央よりも少し下方で交差する。煙感知部２は、これらの交差地点を中心として広がる煙検知領域２２Ａに煙が進入した際に生じる散乱光を検出することで煙の存在を感知する。

ところで、本実施形態のように壁掛け式として用いる場合、すなわち、発光部２５の軸心と受光部２６の軸心とを含む平面が建物の垂直壁面に略沿った設置状態では、埃は上方の間隙部からハウジング２１の内部に侵入し易い。そこで、上述したように、受光素子２６を上方に設けることにより、煙感知室２２の内部への埃の侵入を抑制している。また、受光素子２６の受光面を下方に向けることにより、埃が受光面に堆積することを防止している。

前述した鉤状の壁部２３のうち、煙感知室２２の下半分に位置するものの大半は、図３に示すように、ハウジング２１の外周に沿って延びた壁本体３４、壁本体３４の時計方向端部から内径方向に延設された第１延長部３５、壁本体３４の反時計方向端部から内径方向に延設された第２延長部３６を有する。第１延長部３５はハウジング２１の外周面に対して約４５°の傾斜姿勢で延設されている。第２延長部３６は、さらに、壁本体３４の反時計方向端部から内径方向に略直角に延びた短い基端部３６ａと、基端部３６ａから約３０°の角度で図の右側に傾斜して延びた中間部３６ｂと、中間部３６ｂの先端から左右に直角に延びた傾斜したフランジ状部３６ｃとからなる。

壁本体３４と、第１延長部３５と、第２延長部３６の基端部３６ａとは互いに協働して、内径側に開放された有底のカップ状を呈したポケット部２３Ｐを構成している。このポケット部２３Ｐは、主に上方の間隙を介してハウジング２１内に進入した埃をその底部に捕獲して蓄積する機能を有する。ポケット部２３Ｐの底面は第１延長部３５及び第２延長部３６の基端部３６ａによって囲まれているので、ポケット部２３Ｐの底部に溜まった埃がハウジング２１内の気流や外部から伝わる振動によってハウジング２１の内部で舞い上がる虞が少ない。

基端部３６ａと中間部３６ｂとフランジ状部３６ｃの外径側部位とは、互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、反時計方向に隣接する壁部２３の第１延長部３５がこの空間に向かって延びていることで、第１延長部３５の外周に第１のコの字状流路が形成されている。
同様に、フランジ状部３６ｃの内径側部位と中間部３６ｂと基端部３６ａと壁本体３４と第１延長部３５とは、やはり互いに協働して有底カップ状の空間を構成し、時計方向に隣接する壁部２３のフランジ状部３６ｃの外径側部位がこの空間に入り込むように延びていることで、フランジ状部３６ｃの外径側部位の外周に第２のコの字状流路が形成されている。
これらの２つのコの字状流路が互いに連続的に接続されることで、一つの逆Ｓ字状のラビリンス部Ｌを形成している。

一般に、火災警報器１を取り付けた室内で生じる風や、ハウジング２１の内と外の間に存在する僅かな温度差などによって、複数の壁部２３どうしの間隙を介してハウジング２１の内部から外部に向かって排出される気流や、逆に外部から内部に向かって流入する気流が発生することが予測される。図４と図５は、これらの気流の流れをコンピュータによってシミュレーションした結果を示す。

このような気流のうち、ハウジング２１の外部から内部に流入する気流は、図３の太い実線及び図４に示すように、先ず、一つの壁部２３の基端部３６ａと、反時計方向に隣接する壁部２３の第１延長部３５との間からラビリンス部Ｌに進入する。ラビリンス部Ｌを通過する際には、中間部３６ｂの背面とフランジ状部３６ｃの外径側部位とによって案内されて、ポケット部２３Ｐの底面を迂回した形で、引き続き、反時計方向に隣接する壁部２３の中間部３６ｂとフランジ状部３６ｃの内径側部位とによって径方向内側に案内されて、煙検知領域２２Ａ付近に進む。すなわち、ラビリンス部Ｌの形状は、ハウジング２１の外部から内部に流入する気流によって、ポケット部２３Ｐの底面に溜まっている埃が同気流で舞い上がり、煙検知領域２２Ａに達するといった事態を防止するように設計されている。

次に、上記気流のうち、ハウジング２１の内部から外部に流入する気流は、図３の破線及び図５に示すように、先ず、互いに隣接するフランジ状部３６ｃどうしの間隙からラビリンス部Ｌに進入する。ラビリンス部Ｌを通過する際には、フランジ状部３６ｃの外径側部位によって案内されながら、ポケット部２３Ｐの底面の内面形状に忠実に沿って、底面に在るものをすくい上げるように進む。気流は次に第１延長部３５に沿ってポケット部２３Ｐから抜け出て、時計方向に隣接する壁部２３の中間部３６ｂと基端部３６ａの背面部によって案内されながら、第１延長部３５の先端部を回り込んで、ハウジング２１の外部に排出される。このように気流がポケット部２３Ｐの底面に沿って進む際には、ポケット部２３Ｐの底面に溜まっている埃を積極的に連行して外部に排出する作用を発揮する。

このように、言い換えれば、壁部２３を構成する各部位は、隣接した壁部２３を構成する各部位と協働して、外部からハウジング２１の内部に流入する気流はポケット部２３Ｐを迂回し、ハウジング２１の外部に排出される気流の少なくとも一部はポケット部２３Ｐの底面に沿って流れるように気流を案内する気流案内機構Ｇを構成している。ポケット部２３Ｐ及び気流案内機構Ｇは、主にハウジング２１内部の下方を中心とした位置に配置されている。

尚、図２に示すように、発光部２５の集光レンズ２５Ｌと受光部２６の集光レンズ２６Ｌとの間には、発光部２５から受光部２６へ向かう直接光を遮断する遮光壁２８が設けてある。したがって、発光部２５や反射板２７から発される光が受光素子２６にそのまま到達することはなく、受光素子２６は煙感知室２２に煙が流入した時に煙によって形成される散乱光のみを受光するようになる。

また、遮光壁２８は、受光部２６の略直に位置するので、埃が煙感知室２２に侵入した場合でも、埃は遮光壁２８の上には堆積し難い。さらに、発光部２５と受光部２６の光軸どうし、及び、反射板２７と受光部２６の光軸どうしを約９０°で交差するように設定した効果によって、遮光壁２８は僅かながら煙検知領域２２Ａの外側に位置し、且つ、受光部２６の軸心から十分に外れている。したがって、仮に埃が遮光壁２８の上に堆積しても、埃が形成する散乱光が受光部２６によって検出される虞は少ない。

因みに、発光部２５と受光部２６との位置関係が、両者の光軸どうしが例えば約１２０°〜１６０°など、発光部２５と受光部２６が対峙的となるように設定されると、受光部２６による散乱光の検出能力は高まるが、間に設ける遮光壁を、より径方向内側に配置する必要が生じる結果、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞が増す。
逆に、発光部２５と受光部２６との位置関係が、両者の光軸どうしが例えば約５０°〜７０°など、発光部２５と受光部２６が並行的になるように設定されると、間に設ける遮光壁は径方向外側に配置できるので、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞は減るが、散乱光が受光部２６にとって後方散乱となるので、散乱光の検出能力が減少する。
すなわち、発光部２５と受光部２６の光軸どうし、及び、反射板２７と受光部２６の光軸どうしを本実施形態のように、約９０°で交差するように設定した場合、受光部２６による散乱光の検出能力も十分に得られ、且つ、間に設ける遮光壁を比較的径方向外側に配置できるので、遮光壁に堆積した埃が形成する散乱光による誤検出の虞も抑えられる。

反射板２７は、発光部２５と対向配置されている壁部２３のフランジ状部３６ｃを僅かに変形し、その内面側を鏡面化することで実現されている。そして、反射板２７の背面には、上方に隣接する間隙と反射板の背後の空間とを反射板の反射面を介さずに連通接続させる埃導入経路３０が設けられている。反射板２７の上方に隣接する間隙から進入した埃は、図２に破線の矢印で例示するように、反射板２７の反射面の前を通らずに、この埃導入経路３０に沿って反射板２７の背面から、反射板２７の背後にある間隙を介して、外部に排出され易い。

本発明による光電式煙感知器を備えた火災警報器の外観図 図１の光電式煙感知器に設けられた煙感知部の破断正面図 図２の煙感知部の要部を示す拡大図 外部から内部へ向かう気流の経路を示す略図 内部から外部へ向かう気流の経路を示す略図

符号の説明

１ 火災警報器
２ 煙感知部
３ 警報スピーカ部
４ 警報ランプ
２１ ハウジング
２２ 煙感知室
２２Ａ 煙検知領域
２３ 壁部
２３Ｐ ポケット部
２５ 発光部
２５Ｄ 発光素子
２５Ｌ 集光レンズ
２６ 受光部
２６Ｄ 受光素子
２６Ｌ 集光レンズ
２７ 反射板
２８ 第１遮光壁
２９ 第２遮光壁
３０ 埃導入経路
３４ 壁本体
３５ 第１延長部
３６ 第２延長部
３６ａ 基端部
３６ｂ 中間部
３６ｃ フランジ状部
Ｌ ラビリンス部
Ｇ 気流案内機構

Claims (1)

1. 外部からの煙を流入させると共に外部からの光を遮断する複数の壁部を備えたハウジングと、
   前記ハウジングの内部に光を照射する発光部と、
   前記ハウジングの内部に流入した煙による散乱光を検知する受光部と、
   前記ハウジング内に進入した埃を捕捉すべく前記複数の壁部の内面の少なくとも一部に配置されたポケット部と、を備え、
   前記ポケット部に隣接する少なくとも２つの前記壁部の間には、外部から前記ハウジングの内部に流入する気流と、前記ハウジングの外部に排出される気流とを案内する気流案内機構が形成されており、
   前記発光部の軸心と前記受光部の軸心とを含む平面が建物の壁面に沿った任意の設置状態において、前記ポケット部及び前記気流案内機構が前記ハウジング内部の下方に位置するように構成されており、
   前記ポケット部を構成する前記壁部が、前記ハウジングの外周に沿って延びた壁本体と、前記壁本体の周方向に沿った一端から前記ハウジングの内径方向に延設された第１延長部と、前記壁本体の周方向に沿った他端から前記内径方向に延設された第２延長部とを有し、
   前記第１延長部が前記ハウジングの外周面に対して鋭角状に延設されており、
   前記第２延長部は、さらに、前記壁本体の前記他端から前記内径方向に略直角に延びた基端部と、前記基端部の前記内径方向の端部から前記第１延長部と離間するように傾斜して延びた中間部と、前記中間部の前記内径方向の端部から左右に延びたフランジ状部とを有する光電式煙感知器。

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