JP7286386B2 - 炎感知器 - Google Patents

Description

本発明は、炎感知器に関し、特に受光素子のリード端子に飛び込む電磁ノイズを遮断するためのシールドケースを備えた炎感知器に適用して有効な技術に関する。

従来、炎感知器として、赤外線検出素子のような受光素子を備え、炎から発せられる所定の波長の光を検知することで炎を検出する炎感知器が知られている。
また、炎感知器には、２つの異なる波長域の赤外線を検知することで炎を検出するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９－９１５５６号公報

炎感知器においては、受光素子を実装したプリント配線基板を、ドーム型のカバーを有するケース内に収納し、カバーに設けた開口部からケース内部の受光素子へ光が届くように構成されているものやカバーに設けた開口部から内部の受光素子が臨むように配設した構成を有している。そして、受光素子は、金属のケースに収納されるとともに、素子を実装した基板にはシールドとなる導電性のパターンが形成されることで、電磁ノイズを遮断するように構成されているものがある。

しかし、いずれの感知器も、受光素子を実装した基板を収納するカバーは合成樹脂で形成され、受光素子はリード端子がプリント配線基板の所定部位に半田により接続されており、受光素子は基板から浮いた状態で実装されることがある。その場合、外部から受光素子のリード端子へ電磁ノイズが飛び込んで誤動作を起こすおそれがあるという課題があることが分かった。
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、基板に実装された状態でケースに収納されている受光素子のリード端子への電磁ノイズの飛び込みを防止することができるシールドケースの実装構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
収納部を有し前記収納部の一方の面に開口部が形成されている本体ケースと、前記収納部内に収納された受光素子と、前記受光素子のリード端子が接続された回路基板と、を備えてなる炎感知器において、
前記受光素子は、前記開口部に検出部が臨むように前記収納部内に配設され、
前記回路基板は、前記収納部の前記開口部と反対側の壁体の背部に配設され、
前記受光素子のリード端子の周囲を覆うように電磁シールド材からなるシールドケースが設けられ、
前記シールドケースは、前記回路基板を貫通し当該回路基板に係止するための複数個の爪部を備え、前記複数個の爪部のうちいずれか１つの爪部において分割可能に構成され、前記複数個の爪部は前記回路基板に導通処理されているように構成したものである。

上記のような構成によれば、シールドケースは、両端部を突き合せた状態で爪部を回路基板の所定部位に挿入して実装すると受光素子のリード端子の周囲を覆う状態になるので、外部から受光素子のリード端子へ飛び込む電磁波を電磁シールド材からなるシールドケースで遮断することができ、回路基板上の検出回路が誤動作するのを防止することができる。
また、爪部以外の部位でシールドケースを分割すると、実装時に所望の形状を維持するためには、両端同士を半田付け等で接合したり、両端部を嵌め込み構造にしかつ実装前に両端部を嵌め合わせたりする作業を行うことが必要となるが、爪部において分割可能に構成することで、組付け作業を簡略化することができる。

ここで、望ましくは、前記シールドケースは、前記複数個の爪部のうち分割可能な爪部に対応する部位で突き合わせ可能であり、突き合わせ端部同士が接合処理されているように構成する。
これにより、突き合わせた端部に隙間が生じて電磁ノイズが侵入するのを確実に防止することができる。また、爪部の回路基板への半田付け等の接合処理と同時に、突き合わせ端部に隙間が生じるのを防止するための半田付け等の接合処理を行うことができるため、作業性が向上する。

また、望ましくは、前記シールドケースは、前記複数個の爪部のうち分割可能な爪部に対応する部位で端部同士が重ね合わされた状態で前記回路基板に実装されているようにする。
かかる構成によれば、両端部を突き合せる方式に比べて端部に隙間が生じにくくなるとともに、突き合わせ端部の隙間を埋めるための半田付け処理が不要であるため、組付けに要する時間を短縮することができる。

また、望ましくは、前記シールドケースは、一方の端部に突出部が設けられ、他方の端部に前記突出部が嵌め込み可能なスリットが設けられ、前記突出部が前記スリットに嵌まり込んだ状態で前記回路基板に実装されているようにする。
かかる構成によれば、シールドケースの両端同士が離れてしまう故障をより確実に防止することができる。

さらに、望ましくは、前記回路基板には前記複数個の爪部がそれぞれ挿入される複数の係合穴が形成され、前記複数の係合穴の周囲には基準電位を印加可能に構成された導電性のランド部が設けられているようにする。
かかる構成によれば、爪部が設けられている複数の個所でシールドケースに基準電位が印加されるため、シールドケースの各部位の間の電位差が小さくなり、より確実に電磁ノイズを遮断することができる。

本発明によれば、炎感知器において、基板に実装されケースに収納されている受光素子のリード端子への電磁ノイズの飛び込みを防止することができるという効果がある。

本発明に係る炎感知器の一実施形態を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面正面図である。 図１に示す炎感知器の内部の感知部の詳細を示すもので、図３のII－II線に沿った断面図である。 図２に示す感知部の平面図である。 本発明に係る炎感知器におけるシールドケースの詳細を示すもので、（Ａ）は拡大斜視図、（Ｂ）は変形前の状態を示す側面図である。 （Ａ）は実施形態の炎感知器におけるシールドケースの実装時の半田付けの具体例を示す図、（Ｂ）は同じくシールドケースの実装時の半田付けの他の具体例を示す図、（Ｃ）および（Ｄ）はシールドケースの結合部の具体例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した炎感知器の一実施形態について説明する。図１（Ａ）は炎感知器の一実施形態を示す平面図、図１（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面正面図である。
本実施形態の炎感知器（以下、単に感知器と記す）１０は、炎を感知可能な例えば赤外線検出素子のような受光素子を内蔵した炎感知器であり、建造物の天井面などに設置されて使用されるように構成されている。なお、以下の説明では、感知器１０を建造物の天井面に設置した状態で上になる側を下側、下になる側を上側とする。

本実施形態の感知器１０は、図１に示すように、回路基板１３を保持し建造物の天井面等に設けられた感知器取付け基部（図示しない）に嵌合して取り付けられる本体ベース１０Ａと、ドーム状をなし前記本体ベース１０Ａの上側全体を覆う外カバー１０Ｂとを備え、本体ベース１０Ａと外カバー１０Ｂとにより内部に収容空間を有する筐体としての本体ケースが形成される。
また、上記外カバー１０Ｂの中央には開口部が形成されており、本体ケース内部に収納される感知部に対して光を導入可能に構成されている。

上記外カバー１０Ｂの内側には、感知部の収納空間を有する内側収納ケース１１と、該内側収納ケース１１の上側に設けられた円板状のフランジ部１２と、上記本体ベース１０Ａにビス２１によって固定され上記内側収納ケース１１が結合される回路基板１３とが収納されている。また、本体ベース１０Ａの下面には、接続端子２２が設けられている。
図２および図３には炎感知器１０の本体ケースの内部の感知部の詳細が示されている。
図２に示すように、内側収納ケース１１は、受光素子を収納する収納部１１Ａと、収納部１１Ａの外側にあって回路基板１３と結合するための一対の脚部１１Ｂとを備える。前記収納部１１Ａは有底筒状をなし、互いに異なる波長域の光を検知する１組の受光素子１４Ａ，１４Ｂが検知部を上向きにした状態で収納されている。

上記収納部１１Ａの上方には、受光素子１４Ａ，１４Ｂへ光を誘導する導光部１６が設けられている。また、受光素子１４Ａ，１４Ｂと導光部１６との間には、埃の侵入を防止するため透明な保護プレート１７が配設されている。
一方、収納部１１Ａの底壁下面には、縁部に沿って所定の高さを有するリブ１１ａが形成され、このリブ１１ａの先端に回路基板１３の上面が当接されている。また、収納部１１Ａの外周には、底壁内面とほぼ同一高さ位置に段差１１ｂが形成されている。

上記回路基板１３は、上面や下面に検出回路を構成する抵抗や容量、ＩＣ（半導体集積回路）などの電子部品（図示省略）が実装されるプリント基板により構成されている。
内側収納ケース１１の上記一対の脚部１１Ｂに対応する部位には、一対の係合穴１３ａ，１３ｂが形成されている。脚部１１Ｂの先端（図では下端）には弾性を有する係止爪１１ｃが設けられており、この係止爪１１ｃが回路基板１３の上記係合穴１３ａ，１３ｂに係合することで、内側収納ケース１１と回路基板１３とが結合されている。

また、内側収納ケース１１の収納部１１Ａの底壁には、実装される受光素子１４Ａ，１４Ｂのリード端子４１ａ，４１ｂが挿通される複数の挿通穴１１ｄが、また回路基板１３にもリード端子４１ａ，４１ｂが挿通される複数の挿通穴が形成されており、これらの挿通穴を貫通したリード端子４１ａ，４１ｂの先端が、半田にて回路基板１３の裏面の所定部位に溶着されている。

また、収納部１１Ａの下部の外周には、上端が上記段差１１ｂに接触し、下端が回路基板１３の上面に接触するようにして、電磁ノイズを遮断するためのシールドケース１５が装着されている。シールドケース１５は、黄銅のような電磁シールド材の表面に錫等のメッキを施したものを変形させることによって、収納部１１Ａの外形に対応した形状（小判形）に形成されており、対向する部位に一対の係合爪５１ａ，５１ｂが設けられている。

そして、回路基板１３には、上記係合爪５１ａ，５１ｂに対応する部位に係合穴が形成されており、この係合穴にシールドケース１５の係合爪５１ａ，５１ｂが係合され、係合穴を貫通した係合爪５１ａ，５１ｂの先端が、半田にて回路基板１３の裏面の所定部位に溶着されている。なお、係合穴の周縁には、導電体からなるランドが形成されるとともに、係合穴の内側にもメッキ層が形成され挿入されたシールドケース１５の係合爪５１ａ，５１ｂと上記ランドとが電気的に接続されるように構成されている。

また、上記ランドは基板に形成された基準電位パターンと接続されており、このランドに係合爪５１ａ，５１ｂの先端が半田付けされることで、シールドケース１５にランドを介して基準電位が印加され、電磁シールド効果を発揮するようになっている。さらに、回路基板１３には、広範囲に亘って基準電位が印加される導電層パターン（グランドパターン）が形成されており、回路基板１３の背部からリード端子４１ａ，４１ｂへ飛び込む電磁ノイズを遮断できるように構成されている。

図４には、上記シールドケース１５の具体例が示されている。
図４（Ａ）に示すように、シールドケース１５の対向する位置に、係合爪５１ａ，５１ｂが設けられている。そして、シールドケース１５は一方の係合爪５１ａの中心に分割線を有するように形成されている。具体的には、シールドケース１５は、図４（Ｂ）に示すような帯状をなす１枚の例えば黄銅板を、両端を突き合わせるように全体を湾曲させつつ環状に変形させることによって、上面視で小判形の枠をなすように形成されている。

上記のような構成のシールドケース１５の場合、突き合わせ部に隙間があると、電磁ノイズの侵入を防ぎきれなくなるとともに、突き合わせ部の構造によってはシールド板の各部位間で電位差が生じ、アンテナ効果によって電磁ノイズを拾い易くなってしまうおそれがある。そこで、本実施形態のシールドケース１５においては、次のような対策が施される。以下、電磁シールド効果を高める対策について、図５を用いて説明する。なお、図５においては、基板の図示を省略している。

第１の対策は、図５（Ａ）に示すように、精度の高い板金加工によってシールドケース１５の寸法を高精度に仕上げることで、突き合わせ部に隙間が生じないようにして、係合爪５１ａ，５１ｂのみを半田で基板側のランドに溶着するというものである。また、突き合わせ側の係合爪５１ａが挿入される基板の係合穴の寸法も係合爪５１ａの幅に合わせて精度よく形成しておくことで、突き合わせ部に隙間が生じないようにするのが良い。図５において、ハッチングが付されている範囲が半田付け部である。

第２の対策は、図５（Ｂ）に示すように、係合爪５１ａの半田付けの際に、突き合わせ部も半田付けして隙間が生じないようにするというものである。具体的には、突き合わせ側の係合爪５１ａが挿入される基板の係合穴の寸法も係合爪５１ａの幅よりも僅かに長くするとともに、スリットの幅を係合爪５１ａの厚みよりも若干大きく形成しておく。そして、半田付けの際に、係合爪５１ａと係合穴との隙間から突き合わせ部の隙間にも、溶融半田が入り込んで行くようにする。これによって、突き合わせ部全体が半田付けされて、突き合わせ部に隙間がなくなり、電磁シールド効果を高めることができる。また、突き合わせ部は、半田付けのみならずロウ付けや溶着等で隙間を塞ぐようにしても良い。

第３の対策は、図５（Ｃ）に示すように、シールドケース１５の両端部を重ね合わせることで、突き合わせ部に隙間が生じないようにして、係合爪５１ａを半田で基板側のランドに溶着するというものである。この場合、突き合わせ側の係合爪５１ａが挿入される基板の係合穴のスリットの幅を、係合爪５１ａの厚みに合わせて精度よく形成しておくことで、重ね合わせた部分に隙間が生じないようにするのが良い。なお、両端部を重ね合わせた上で、さらに接合面を半田付けするようにしても良い。

第４の対策は、図５（Ｄ）に示すように、シールドケース１５の一方の端部に突出部５２ａを設けるとともに、他の方の端部に縦方向の平行スリット５２ｂを形成して、突出部５２ａと平行スリット５２ｂとの嵌め込み構造によって突き合わせ部に隙間が生じないようにして、係合爪５１ａを半田で基板側のランドに溶着するというものである。この場合、突出部５２ａの基部にシールド板の厚さ分の段差が生じるように突出部５２ａを折り曲げておくことで、端面同士が接触して隙間が生じないようにし、さらに端面同士が接触によって電気的に導通するように構成しても良い。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、シールドケース１５の縁部に係合爪を２個設けているが、３個以上の係合爪を設けるように構成しても良い。
また、上記実施形態では、シールドケース１５が黄銅製の板材で形成されていると説明したが、黄銅以外の電磁シールド材でも良いし、板材でなく網状のもので構成しても良い。

また、上記実施形態では、シールドケース１５が係合爪５１ａで分割可能に形成されているが、係合爪５１ａと５１ｂの２箇所で分割可能に形成されていても良い。また、小判形のシールドケース１５を収納する際に、他の部品等と干渉する場合には、シールドケース１５の対応する部位に、干渉防止用の切欠きを設けるようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、本発明を、受光素子を有する炎感知器に適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、サーミスタのような感熱素子あるいはＣＯなどの有害ガスを検知するガスセンサを備え熱あるいはガスを検出可能に構成された火災感知器にも利用することができる。

１０ 感知器（炎感知器）
１０Ａ 本体ベース
１０Ｂ 外カバー
１１ 内側収納ケース
１１Ａ 収納部
１２ フランジ部
１３ 回路基板
１４Ａ，１４Ｂ 受光素子
４１ａ，４１ｂ リード端子
１５ シールドケース
５１ａ，５１ｂ 係合爪

Claims (5)

1. 収納部を有し前記収納部の一方の面に開口部が形成されている本体ケースと、前記収納部内に収納された受光素子と、前記受光素子のリード端子が接続された回路基板と、を備えてなる炎感知器であって、
   前記受光素子は、前記開口部に検出部が臨むように前記収納部内に配設され、
   前記回路基板は、前記収納部の前記開口部と反対側の壁体の背部に配設され、
   前記受光素子のリード端子の周囲を覆うように電磁シールド材からなるシールドケースが設けられ、
   前記シールドケースは、前記回路基板を貫通し当該回路基板に係止するための複数個の爪部を備え、前記複数個の爪部のうちいずれか１つの爪部において分割可能に構成され、前記複数個の爪部は前記回路基板に導通処理されていることを特徴とする炎感知器。
2. 前記シールドケースは、前記複数個の爪部のうち分割可能な爪部に対応する部位で突き合わせ可能であり、突き合わせ端部同士が接合処理されていることを特徴とする請求項１に記載の炎感知器。
3. 前記シールドケースは、前記複数個の爪部のうち分割可能な爪部に対応する部位で端部同士が重ね合わされた状態で前記回路基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の炎感知器。
4. 前記シールドケースは、一方の端部に突出部が設けられ、他方の端部に前記突出部が嵌め込み可能なスリットが設けられ、前記突出部が前記スリットに嵌まり込んだ状態で前記回路基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の炎感知器。
5. 前記回路基板には前記複数個の爪部がそれぞれ挿入される複数の係合穴が形成され、前記複数の係合穴の周囲には基準電位を印加可能に構成された導電性のランド部が設けられていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の炎感知器。

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