JP5721551B2 - 光電式煙感知器 - Google Patents

Description

本発明は光電式煙感知器、特に、発光素子の光軸と受光素子の光軸とが交差する角度を容易にかつ確実に形成する光電式煙感知器に関する。

従来、光電式煙感知器は、通常、屋内等の天井に設置されるものであって、感知器内に流入した煙を感知する煙感知手段と、これらの感知結果に基づいて火災の発生を判断する判断手段と、かかる判断結果を報知する報知手段と、を有している。煙感知手段は、発光素子および受光素子から構成され、暗室内に流入した煙粒子による光の散乱の有無ないし程度を感知する。そして、暗室は、蓋部、プレート、および通風自在かつ遮光可能なラビリンス体によって形成されている。
そして、発光素子および受光素子は、それぞれ回路基板に実装され、それらの光軸が所定の角度で交差するように調整されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１６１９３号公報（第７頁、図２Ｂ）

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、発光素子および受光素子を回路基板に実装する際に、実装部が曲がる等するため、発光素子の光軸と受光素子の光軸とが交差する角度を所定の角度とする調整に手間がかかるという問題があった。

本発明はかかる問題を解決するものであって、発光素子の光軸と受光素子の光軸とが交差する角度を、容易にかつ確実に形成することができる光電式煙感知器を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る光電式煙感知器は、貫通した光学台孔が形成された底板と、該底板の一方の面に立設され、環状に配置された複数の側板と、を具備する光学台と、前記側板の端部に設置された光学台カバーと、前記底板の前記側板が設置された面ではない他方の面側に配置された第１プリント基板と、該第１プリント基板に設置され、一対のホルダー側部および一対のホルダー斜部を具備し、上部および下部が開口している筒状の収納部を具備する素子ホルダーと、前記底板、前記複数の側板、前記素子ホルダーおよび前記光学台カバーによって形成され、外光は入射不能で煙は流入可能な暗室と、前記素子ホルダーの収納部に収納され、光を照射する発光素子と、該発光素子から照射され、前記暗室内の煙粒子により生じる散乱光を受光する受光素子とが実装され、前記第１プリント基板と電気的に接続された折り曲げ自在な第２プリント基板と、を有し、
前記発光素子が実装されている前記第２プリント基板の一方の基板傾斜部が前記一対のホルダー斜部の一方のホルダー斜部に配置され、前記発光素子の光軸が前記光学台孔を貫通し、
前記受光素子が実装されている前記第２プリント基板の他方の基板傾斜部が前記一対のホルダー斜部の他方のホルダー斜部に配置され、前記受光素子の光軸が前記光学台孔を貫通し、
前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とが、前記暗室内において交差することを特徴とする。

（２）前記（１）において、前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とが交差する角度が鈍角であることを特徴とする。
（３）前記（１）または（２）において、前記第２プリント基板の前記発光素子が配置された側のホルダー斜部と前記発光素子の光軸とがなす角度、および前記第２プリント基板の前記受光素子が実装された側のホルダー斜部と前記受光素子の光軸とがなす角度は、いずれも直角であることを特徴とする。
（４）前記（１）〜（３）の何れかにおいて、前記光学台孔を挟んで前記底板の前記側板が形成されていない他方の面に、一対の押さえ板が形成され、
該押さえ板は前記収納部に進入自在な押さえ上端面および一対の押さえ斜端面を具備し、
前記第２プリント基板の側縁が、前記押さえ上端面と前記第１プリント基板の前記光学台側の面とによって、および前記押さえ斜端面と前記ホルダー斜部の前記収納部側の面とによって、挟圧されることを特徴とする。

本発明に係る光電式煙感知器は、発光素子および受光素子が折り曲げ自在な第２プリント基板に略垂直に実装され、かかる第２プリント基板が第１プリント基板に設置された素子ホルダーに収納されるから、小型化を図ることができる。しかも発光素子の光軸と受光素子の光軸とが鈍角でもって交差するから、８００〜１０００ｎｍ付近を感知波長とする場合、散乱する光量をより多く感知することができ、Ｓ／Ｎが改善される。
さらに、底板、環状に配置された複数の側板および光学台カバーによって暗室が形成されるから、特定の方向からの煙の流入を阻害する障壁がないため、全方向から暗室に煙が流入し、流入性（指向性）が悪化することがない。

本発明の実施の形態１に係る光電式煙感知器を説明する平面図。 図１に示す光電式煙感知器を構成する部材（第１プリント基板、光学台、光学台カバー）を示す斜視図。 図１に示す光電式煙感知器を構成する部材（素子ホルダー）を示す斜視図。 図１に示す光電式煙感知器を構成する部材（第２プリント基板）を示す斜視図。 図１に示す光電式煙感知器を説明する側面視のＡ−Ａ断面図（中心線の位置）。 図１に示す光電式煙感知器を説明する側面視のＢ−Ｂ断面図（中心線から偏位した位置）。 図１に示す光電式煙感知器を説明する一部の組立状態を示す斜視図。

［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係る光電式煙感知器を図面を参照しながら説明する。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図１〜図７は本発明の実施の形態１に係る光電式煙感知器を説明するものであって、図１は平面図、図２〜図４は部材を示す斜視図、図５は側面視のＡ−Ａ断面図（中心線の位置）、図６は側面視のＢ−Ｂ断面図（中心線から偏位した位置）、図７は一部の組立状態を示す斜視図である。

図１〜図７において、光電式煙感知器１００は、貫通した光学台孔６１が形成された底板６２と、底板６２の一方の面（以下、「底板下面」と称す）６２ａに立設され、環状に配置された複数の側板６３と、を具備する光学台６０と、側板６３の端部に設置された光学台カバー７０と、底板６２の側板６３が設置された面ではない他方の面（以下、「底板上面」と称す）６２ｂと所定の間隔を空けて配置された第１プリント基板１０と、第１プリント基板１０に設置された素子ホルダー３０と、を有している。
そして、底板６２、複数の側板６３、素子ホルダー３０および光学台カバー７０によって、外光は入射不能で煙は流入可能な暗室８０が形成されている。
さらに、素子ホルダー３０には、折り曲げ自在な第２プリント基板２０が収納され、第２プリント基板２０には発光素子４０および受光素子５０が実装されている。

（第１プリント基板）
第１プリント基板１０は円盤状であって、光学台６０側の面（以下、「基板下面」と称す）１０ａに所定の電子回路（含む電気回路、図示しない）が形成されている（図２の（ａ）参照）。また、中心を跨いで貫通する基板孔１１ａ、１１ｂが形成され、基板孔１１ａ、１１ｂに素子ホルダー３０に形成されたホルダー突起３８ａ、３８ｂが進入している。すなわち、かかる進入によって、第１プリント基板１０と素子ホルダー３０との位置決め及び接合がなされている（図５参照）。

（素子ホルダー）
素子ホルダー３０は、台形状の一対のホルダー側部３１、３２と、ホルダー側部３１の斜辺に相当するホルダー斜縁３１ａとホルダー側部３２の斜辺に相当するホルダー斜縁３２ａとを連結するホルダー斜部３４と、ホルダー側部３１の斜辺に相当するホルダー斜縁３１ｂとホルダー側部３２の斜辺に相当するホルダー斜縁３２ｂとを連結するホルダー斜部３５と、によって形成された筒状の収納部３９を具備している（図３参照）。
すなわち、ホルダー側部３１の上辺に相当するホルダー上縁３１ｃと、ホルダー側部３２の上辺に相当するホルダー上縁３２ｃと、ホルダー斜部３４の第１プリント基板１０側の端（以下、「ホルダー上縁」と称す）３４ｃと、ホルダー斜部３５の第１プリント基板１０側の端（以下、「ホルダー上縁」と称す）３５ｃと、によって囲まれた矩形状の範囲にホルダー上開口部３３（図５参照）が形成されている。

また、ホルダー側部３１の下辺に相当するホルダー下縁３１ｄと、ホルダー側部３２の下辺に相当するホルダー下縁３２ｄと、ホルダー斜部３４の光学台６０側の端（以下、「ホルダー下縁」と称す）３４ｄと、ホルダー斜部３５の光学台６０側の端（以下、「ホルダー下縁」と称す）３５ｄと、によって囲まれた矩形状の範囲にホルダー下開口部３６（図５参照）が形成されている。
さらに、ホルダー斜部３４のホルダー下縁３４ｄおよびホルダー斜部３５のホルダー下縁３５ｄには、収納部３９の外側に向かう方向に突出したホルダーフランジ３７ａおよびホルダーフランジ３７ｂが形成されている。このとき、ホルダーフランジ３７ａ、ホルダーフランジ３７ｂ、ホルダー下縁３１ｄおよびホルダー下縁３２ｄの光学台６０側の面は、同一の平面（以下、「ホルダー下面」と称す）３０ａを形成している。

また、ホルダー斜部３４のホルダー上縁３４ｃおよびホルダー斜部３５のホルダー上縁３５ｃには、それぞれ第１プリント基板１０側に突出したホルダー突起３８ａおよびホルダー突起３８ｂが形成されている。ホルダー突起３８ａ、３８ｂはホルダー下面３０ａに対して直角であって、第１プリント基板１０に形成された基板孔１１ａ、１１ｂに進入している。すなわち、かかる進入によって、第１プリント基板１０と素子ホルダー３０とは位置決めされ、接合される。
さらに、ホルダー側部３１のホルダー上縁３１ｃとホルダー側部３２のホルダー上縁３２ｃとには、それぞれ平面状の窪み部分（第２プリント基板２０の厚さに略同じ深さ）であるホルダー凹部３１ｅとホルダー凹部３２ｅとが形成されている。

（第２プリント基板）
図４において、第２プリント基板２０は折り曲げ自在な矩形状のシートであって、所定の電子回路（含む電気回路）が形成されている。
第２プリント基板２０は素子ホルダー３０の収納部３９に収納されるものであって、側面視で略台形状に折り曲げられ、長手方向の中央範囲であって、台形の上辺に相当する基板中央部２３と、基板中央部２３の両端に繋がって、台形の斜辺に相当する基板傾斜部２４、２５と、基板傾斜部２４、２５の端に繋がって、基板中央部２３に平行な基板端部２７ａ、２７ｂと、を具備している。
そして、基板中央部２３はホルダー上開口部３３の位置に配置され、基板傾斜部２４、２５はそれぞれホルダー斜部３４、３５に当接し、基板端部２７ａ、２７ｂはそれぞれホルダーフランジ３７ａ、３７ｂに当接している。また、基板中央部２３の長手方向の中央範囲（基板中央部２３の一部）は幅が拡大し、矩形状の基板張出部２１、２２が形成されている。
基板張出部２１、２２はホルダー凹部３１ｅとホルダー凹部３２ｅに進入自在な大きさ（長さ、厚さ）であり、第２プリント基板２０は、基板張出部２１、２２を折り曲げた状態で素子ホルダー３０に挿入し、基板張出部２１、２２をホルダー凹部３１ｅ、３２ｅに進入させる。そして、第２プリント基板２０を素子ホルダー３０に取り付けた後、基板張出部２１、２２と第１プリント基板１０とを電気的に接続する。

（発光素子、受光素子）
発光素子４０は近赤外光を発するチップＬＥＤであって、第２プリント基板２０の基板傾斜部２４に実装されている。このとき、発光素子４０の光軸４１は基板傾斜部２４に直角であり、基板傾斜部２４は素子ホルダー３０のホルダー斜部３４に当接しているから、光軸４１はホルダー斜部３４に対して直角になっている。
受光素子５０は、チップフォトダイオードであって、第２プリント基板２０の基板傾斜部２５に実装されている。このとき受光素子５０の光軸５１は基板傾斜部２５に直角であり、基板傾斜部２５は素子ホルダー３０のホルダー斜部３５に当接しているから、光軸５１はホルダー斜部３５に対して直角になっている。
なお、受光素子５０は、ケース孔５３が形成され、電気的ノイズから遮蔽するためのシールドケース５２に収納されている（図４参照）。

（光学台）
図２の（ｂ）および図５において 光学台６０の側板６３は断面略Ｊ字状であって、外光は入射不能で煙は流入可能なラビリンス（迷路）を形成するように配置され、底板６２、複数の側板６３、素子ホルダー３０および光学台カバー７０によって、暗室８０が形成されている。このとき、暗室８０の周囲は、側板６３によって包囲され、特別な部材が配置されていないから、側板６３の周囲で煙の流れが妨げられないため、全方向からの煙流入の均一性が得られ、流入性（指向性）が改善されている。
また、底板６２の光学台孔６１の底板６２の第１プリント基板１０側の面（以下、「底板上面」と称す）６２ｂは、中央範囲が平面状に窪み、底板凹部６４が形成されている（図５、６参照）。
さらに、底板凹部６４には、光学台孔６１を挟んで、第１プリント基板１０側に突出した一対の押さえ板６５が形成され、押さえ板６５は側面視台形状の板部材であって、台形の上辺に相当する押さえ上端面６５ｃと、台形の斜辺に相当する押さえ斜端面６５ａ、６５ｂと、を具備している。

（組立状態）
図５〜図７において、前記の様に、第２プリント基板２０は素子ホルダー３０の収納部３９に収納されている。
このとき、第２プリント基板２０の基板中央部２３は、素子ホルダー３０のホルダー上開口部３３の位置に配置され、基板中央部２３の両側縁部は、第１プリント基板１０の基板下面１０ａに押さえ板６５の押さえ上端面６５ｃによって押し付けられている。また、第２プリント基板２０の基板傾斜部２４、２５の両側縁部は、それぞれ素子ホルダー３０のホルダー斜部３４、３５に押さえ板６５の押さえ斜端面６５ａ、６５ｂによって押し付けられている。
すなわち、第２プリント基板２０の基板中央部２３の両側縁部は、押さえ板６５の押さえ上端面６５ｃと第１プリント基板１０の基板下面１０ａとによって挟圧され、第２プリント基板２０の基板中央部２３の両側縁部は、素子ホルダー３０のホルダー斜部３４、３５と押さえ板６５の押さえ斜端面６５ａ、６５ｂによって挟圧されている。
さらに、第２プリント基板２０の基板端部２７ａ、２７ｂは、それぞれ素子ホルダー３０のホルダーフランジ３７ａ、３７ｂに、光学台６０の底板凹部６４の第１プリント基板１０側の面によって押し付けられている。また、第２プリント基板２０の基板張出部２１、２２は、ホルダー凹部３１ｅとホルダー凹部３２ｅに進入し、第１プリント基板１０に半田付けされ、電気的にも接続されている。

したがって、発光素子４０の光軸４１と受光素子５０の光軸５１とのなす角度は、ホルダー斜部３４とホルダー斜部３５との収納部３９側の面同士がなす角度によって決まり、また、発光素子４０および受光素子５０は、それぞれの光軸４１および光軸５１が基板傾斜部２４および基板傾斜部２５の法線方向に合わせて実装されるから、発光素子４０の光軸４１と受光素子５０の光軸５１とを所望の角度に交差させることができる。
このとき、光軸４１と光軸５１とは光学台孔６１を貫通して、暗室８０内において鈍角（例えば、１２０°）でもって交差しているから、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比が改善された光電式煙感知器１００が得られる。
また、側板６３によって包囲され、特別な部材が配置されていない暗室８０は全方向からの煙流入の均一性が得られ、流入性が改善されているから、煙感知の指向性が改善されている。
すなわち、発光素子４０の光軸４１と受光素子５０の光軸５１とが交差する角度を容易にかつ確実に形成することできるため、かかる角度を調整する手間が軽減されるので、精度のよい光電式煙感知器１００が、安価に提供されることになる。

（使用状況）
図１において、光電式煙感知器１００は、第１プリント基板１０が建物の天井側あるいは壁側になるように設置され、発生した煙は一方の側板６３同士の隙間（ラビリンスが形成されている）を通過して暗室８０内に流入し、他方の側板６３同士の隙間を経由して流出する。
このとき、暗室８０内において、発光素子４０から光学台孔６１を通過して照射された光は、煙によって散乱されるから、かかる散乱光は光学台孔６１を通過して受光素子５０によって感知される。

（散乱光出力）
発光素子の光軸と受光素子の光軸とがなす角度と、受光素子が感知する散乱光出力との関係を測定した。
その結果、光軸同士がなす角度が９０°より大きくなる程、散乱光出力は増大し、特に、１１０°を超えると、散乱光出力は急増している。
したがって、光電式煙感知器１００は、光軸４１と光軸５１とがなす角度を略１２０°にしているから、散乱する光量をより多く感知することができ、Ｓ／Ｎ比が改善されている。

本発明に係る光電式煙感知器は、発光素子の光軸と受光素子の光軸とが交差する角度を調整する手間が軽減されるので、精度がよく、しかも安価に提供されるから、様々な場所に設置される各種光電式煙感知器として広く利用することができる。

１０：第１プリント基板、１０ａ：基板下面、１１ａ：基板孔、１１ｂ：基板孔、２０：第２プリント基板、２１：基板張出部、２２：基板張出部、２３：基板中央部、２４：基板傾斜部、２５：基板傾斜部、２７ａ：基板端部、２７ｂ：基板端部、３０：素子ホルダー、３０ａ：ホルダー下面、３１：ホルダー側部、３１ａ：ホルダー斜縁、３１ｂ：ホルダー斜縁、３１ｃ：ホルダー上縁、３１ｄ：ホルダー下縁、３１ｅ：ホルダー凹部、３２：ホルダー側部、３２ａ：ホルダー斜縁、３２ｂ：ホルダー斜縁、３２ｃ：ホルダー上縁、３２ｄ：ホルダー下縁、３２ｅ：ホルダー凹部、３３：ホルダー上開口部、３４：ホルダー斜部、３４ｃ：ホルダー上縁、３４ｄ：ホルダー下縁、３５：ホルダー斜部、３５ｃ：ホルダー上縁、３５ｄ：ホルダー下縁、３６：ホルダー下開口部、３７ａ：ホルダーフランジ、３７ｂ：ホルダーフランジ、３８ａ：ホルダー突起、３８ｂ：ホルダー突起、３９：収納部、４０：発光素子、４１：光軸、５０：受光素子、５１：光軸、５２：シールドケース、５３：ケース孔、６０：光学台、６１：光学台孔、６２：底板、６２ａ：底板下面、６２ｂ：底板上面、６３：側板、６４：底板凹部、６５：押さえ板、６５ａ：押さえ斜端面、６５ｂ：押さえ斜端面、６５ｃ：押さえ上端面、７０：光学台カバー、８０：暗室、１００：光電式煙感知器。

Claims (4)

1. 貫通した光学台孔が形成された底板と、該底板の一方の面に立設され、環状に配置された複数の側板と、を具備する光学台と、
   前記側板の端部に設置された光学台カバーと、
   前記底板の前記側板が設置された面ではない他方の面側に配置された第１プリント基板と、
   該第１プリント基板に設置され、一対のホルダー側部および一対のホルダー斜部を具備し、上部および下部が開口している筒状の収納部を具備する素子ホルダーと、
   前記底板、前記複数の側板、前記素子ホルダーおよび前記光学台カバーによって形成され、外光は入射不能で煙は流入可能な暗室と、
   前記素子ホルダーの収納部に収納され、光を照射する発光素子と、該発光素子から照射され、前記暗室内の煙粒子により生じる散乱光を受光する受光素子とが実装され、前記第１プリント基板と電気的に接続された折り曲げ自在な第２プリント基板と、
   を有し、
   前記発光素子が実装されている前記第２プリント基板の一方の基板傾斜部が前記一対のホルダー斜部の一方のホルダー斜部に配置され、前記発光素子の光軸が前記光学台孔を貫通し、
   前記受光素子が実装されている前記第２プリント基板の他方の基板傾斜部が前記一対のホルダー斜部の他方のホルダー斜部に配置され、前記受光素子の光軸が前記光学台孔を貫通し、
   前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とが、前記暗室内において交差することを特徴とする光電式煙感知器。
2. 前記発光素子の光軸と前記受光素子の光軸とが交差する角度が鈍角であることを特徴とする請求項１記載の光電式煙感知器。
3. 前記第２プリント基板の前記発光素子が配置された側のホルダー斜部と前記発光素子の光軸とがなす角度、および前記第２プリント基板の前記受光素子が実装された側のホルダー斜部と前記受光素子の光軸とがなす角度は、いずれも直角であることを特徴とする請求項１または２記載の光電式煙感知器。
4. 前記光学台孔を挟んで前記底板の前記側板が形成されていない他方の面に、一対の押さえ板が形成され、
   該押さえ板は前記収納部に進入自在な押さえ上端面および一対の押さえ斜端面を具備し、
   前記第２プリント基板の側縁が、前記押さえ上端面と前記第１プリント基板の前記光学台側の面とによって、および前記押さえ斜端面と前記ホルダー斜部の前記収納部側の面とによって、挟圧されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光電式煙感知器。

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