(57)【要約】【課題】  火災時の気流に対する温度検出感度（熱応答性）の優れた火災感知器を提供する。【解決手段】  火災感知器１は、上面側を天井面などの造営面に取着されるカバー２と、熱感知素子たるサーミスタ３を具備する温度検出回路の回路部品が実装されてカバー２内に配置される回路基板４と、カバー２の下面側に一体形成されて火災発生時の水平方向の火災熱気流をサーミスタ３に導くための８個のフィン５と、フィン５の下部に一体形成されたプロテクタ６と、回路基板４に実装された端子板７とで構成され、カバー２の下面側に一体形成されたフィン５は、挿通穴２ａの周囲にサーミスタ３を中心として放射状に４５°間隔で８個立設されて、フィン５は上下方向に垂直な水平方向の断面が流線型に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に伴ってインピーダンスが変化する温度検出素子と、温度検出素子の周囲に放射状に配された複数のフィンと、フィンの下部に一体形成され温度検出素子に対応する箇所に孔を設けた板材と、フィンの上部に形成したカバーとで構成され、各フィンは上下方向に垂直な水平断面が流線形状であることを特徴とする火災感知器。
【請求項２】
前記各フィンの水平断面は、カバーの外周側から中心に向かって、一旦幅が広くなった後、再び幅が細くなる形状であることを特徴とする請求項１記載の火災感知器。
【請求項３】
前記放射状に配された複数のフィンからなるフィン群の外径に対する内径の比が０．５〜０．７であることを特徴とする請求項１または２記載の火災感知器。
【請求項４】
前記板材の上面は、全周に亘って外周から中央に向かって上方に傾斜したテーパ面に形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の火災感知器。
【請求項５】
前記板材は、孔を中心に設けた円板状に形成されて、板材の外径に対する孔径の比が０．２０〜０．２６であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の火災感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の火災感知器の構成は図２１〜図２３に示すように、外カバー１１０の導入部１１１は中央部分にフレーム１１３を設けて所定のフレーム間隔を有する複層フレーム構造となっており、指やドライバー等の異物が火災感知器の本体内に入らないようなフレーム間隔となっている。また、導入部１１１の頂上部分のフレーム１１２は小径のリング状に形成されている。そして本体内には導入部１１１に位置するようにサーミスタ等の熱検出素子１０５が設けられている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−３０５９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
火災感知器に求められる機能としては、室内天井面に取り付けられた際の、垂直下方からの火災熱気流、及び天井面を伝わってくる水平方向からの火災熱気流の双方に対し、温度検出感度が優れていることである。
【０００４】
上記従来の火災感知器では、導入部１１１を所定のフレーム間隔を有する複層フレーム構造とすることで、火災感知器本体の検知部の温度を室温と等しくし、フレーム１１３を整流板として本体内部方向へ傾斜して形成することで、下からの火災熱気流（垂直気流）も横からの火災熱気流（水平気流）も効率よく検知部内に導入しようとしているが、他の形状、寸法についての設計的な記述はなく、垂直気流、水平気流に対する温度検出感度（熱応答性）のさらなる向上が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、火災時の気流に対する温度検出感度（熱応答性）の優れた火災感知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、温度変化に伴ってインピーダンスが変化する温度検出素子と、温度検出素子の周囲に放射状に配された複数のフィンと、フィンの下部に一体形成され温度検出素子に対応する箇所に孔を設けた板材と、フィンの上部に形成したカバーとで構成され、各フィンは上下方向に垂直な水平断面が流線形状であることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、水平気流に対してフィン後部の抗力が低減されるため、温度検出素子に向かう水平気流の流体抵抗が小さくなって、熱気流を効率よく温度検出素子に当てることができ、火災時の気流に対する温度検出感度（熱応答性）の向上を図ることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記各フィンの水平断面は、カバーの外周側から中心に向かって、一旦幅が広くなった後、再び幅が細くなる形状であることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、流体抵抗の小さい流線型のフィンを形成することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記放射状に配された複数のフィンからなるフィン群の外径に対する内径の比が０．５〜０．７であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、水平気流をフィンの外周側で捕集し、温度検出素子周辺へ加速しながら誘導できるため、熱気流をさらに効率よく温度検出素子に当てることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記板材の上面は、全周に亘って外周から中央に向かって上方に傾斜したテーパ面に形成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、内部でやや上方へ向かおうとする水平気流をこのテーパ面で捕集して温度検出素子周辺へ誘導できるため、熱気流をさらに効率よく温度検出素子周辺に当てることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記板材は、孔を中心に設けた円板状に形成されて、板材の外径に対する孔径の比が０．２０〜０．２６であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、垂直気流を温度検出素子周辺へ加速しながら誘導できるため、熱気流をさらに効率よく温度検出素子に当てることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明では、火災時の気流に対する温度検出感度（熱応答性）を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態の火災感知器１は図１，図２に示すように、上面側を天井面などの造営面に取着されるカバー２と、熱感知素子たるサーミスタ３を具備する温度検出回路の回路部品が実装されてカバー２内に配置される回路基板４と、カバー２の下面側に一体形成されて火災発生時の水平方向の火災熱気流をサーミスタ３に導くための８個のフィン５と、フィン５の下部に一体形成されたプロテクタ６と、回路基板４に実装された端子板７とで構成される。
【００１９】
サーミスタ３は棒体に形成された先端に熱感知部３ａを具備し、回路基板４の下面に熱感知部３ａを下方に垂下突出させた状態で実装されており、この実装位置はカバー２の中心位置となるように設定している。カバー２は上面開放の椀型に形成されて、下面中央にはサーミスタ３が挿通するための挿通穴２ａを有している。そして、カバー２の下面側に一体形成されたフィン５は、挿通穴２ａの周囲にサーミスタ３を中心として放射状に４５°間隔で８個立設されて（図３参照）、これらのフィン５は互いに独立してカバー２より鉛直方向（下方向）に突出しており、フィン５によって各々区切られた周囲の熱気流口１１から内部に流入した水平気流がサーミスタ３の熱感知部３ａに当たるように、空気の流れを整流している。また放射状に立設されたフィン５の下部に一体形成された円板状のプロテクタ（天板）６はその外周を、放射状に配された８個のフィン５の外周に略一致させるように設けられ、プロテクタ６の中心には、サーミスタ３の先部が外部に臨むための孔６ａが設けられている。
【００２０】
図４は図３のフィン５周囲の一部拡大図であり、フィン５は上下方向に垂直な水平方向の断面が流線型に形成されており、カバー２の外周側から中心に向かって、一旦幅が広くなった後、再び幅が細くなって中心側の端部は尖っており、水平気流に対して流体抵抗が小さくなって流速が加速され、サーミスタ３付近での流速が速くなる。このとき、フィン５の幅ｔと長さｃとの比率ｔ／ｃ＝０．２７とすればさらに効果的である。
【００２１】
この流線型のフィン５による効果を、図５，図６を用いて説明する。図５は水平方向の断面が矩形に形成されたフィン５、図６は断面が流線形に形成されたフィン５を用いた場合であり、（ａ）水平気流の流速ベクトル、（ｂ）水平気流の速度分布の各シミュレーション結果を各々示す。左方からの水平気流に対して、放射状に配された８個のフィン５の中心（サーミスタ３付近）での流速は、矩形フィンの場合約２０ｃｍ／ｓ、流線型フィンの場合約４０ｃｍ／ｓであり、矩形に比べて流線型のフィン５のほうがサーミスタ３付近での流速が速くなり、熱応答性がよい。これは、矩形フィンは流線型フィンに比べてフィン後部の抗力が大きくなるためサーミスタ３に向かう水平気流の障害となりやすいためである。
【００２２】
次に、放射状に配された８個のフィン５からなるフィン群のフィン外径Ｄ２（図３参照）に対するフィン内径Ｄ１（図３参照）の比による水平気流の速度分布のシミュレーション結果を図７〜図１０に示し、フィン外径Ｄ２＝４５ｍｍで、図７はフィン内径Ｄ１＝９ｍｍ、フィン内径／外径比（フィン内径Ｄ１／フィン外径Ｄ２）＝０．２０、図８はフィン内径Ｄ１＝１６ｍｍ、フィン内径／外径比＝０．３６、図９はフィン内径Ｄ１＝２０ｍｍ、フィン内径／外径比＝０．４４、図１０はフィン内径Ｄ１＝３０ｍｍ、フィン内径／外径比＝０．６７とした場合のシミュレーション結果を各々示しており、フィン内径Ｄ１が大きいほどフィン５の長さは短くなる。ここで、水平気流は左下２２．５°の角度方向から流速８５ｃｍ／ｓで流れ込んでおり、このときに放射状に配された８個のフィン５の中心での流速は、フィン内径Ｄ１＝９ｍｍの場合約４０ｃｍ／ｓ、フィン内径Ｄ１＝１６ｍｍの場合約７０ｃｍ／ｓ、フィン内径Ｄ１＝２０ｍｍの場合約１００ｃｍ／ｓ、フィン内径Ｄ１＝３０ｍｍの場合約１００ｃｍ／ｓとなる。図１１は、これらのシミュレーション結果をグラフに表したもので、フィン内径／外径比が小さいと図１２に示すように気流Ａがフィン群内部に侵入しにくくなって流速が遅くなり、フィン内径／外径比が大きくなるにつれてフィン群内部に侵入する気流が増えるとともに流速が速くなる。そして、フィン内径／外径比＝０．５〜０．７付近で流速１００ｃｍ／ｓのピーク値となる。しかし、フィン内径／外径比が大きすぎると図１３に示すように気流Ａがフィン群内部をすり抜けていって流速が低下するとともに、強度的にも弱いという問題がある。
【００２３】
つまり、フィン内径／外径比が０．７より大きい場合は、フィン群内部に取り込んだ気流をサーミスタ３周辺に向かって加速させる効果が小さく、逆にフィン内径／外径比が０．５より小さい場合はフィン群内部を通過する気流の抵抗が大きくなり、フィン内径／外径比＝０．５〜０．７の場合に気流がフィン群の中心で最も加速され、熱気流を効率よくサーミスタ３に当てることができて熱応答性に優れている。
【００２４】
次にプロテクタ６の中心に設けた孔６ａについて説明する。孔６ａは下方からの垂直気流をサーミスタ３に誘導して加速させるためのもので、図１４に示すように、上面の孔径ｄ１と下面の孔径ｄ２とをｄ１＜ｄ２として、下方に広がるテーパ面６ｂを側面に形成したもので、このテーパ面６ｂのテーパ角θは鋭角であれば空気の流れが剥離しにくくなり、ここではテーパ角θ＝２５°〜３０°に設定する。
【００２５】
図１６〜図１８は図１５に断面形状を示す孔６ａを中心に形成した外径Ｄ２（＝フィン外径）、厚さｓのプロテクタ６に対して行った垂直気流の流動のシミュレーション結果を各々示しており、プロテクタ６の中心に設けた孔６ａのテーパ角θ＝４５°とし、図１６では上面（図１６〜図１８の下方が上面となる）の孔径ｄ１＝７ｍｍ、図１７では孔径ｄ１＝９ｍｍ、図１８では孔径ｄ１＝１１ｍｍとして、気流は図の上方から下方に向かって流れている。孔径ｄ１＝７ｍｍではプロテクタ６の外径Ｄ２に対して孔径ｄ１が小さすぎるため気流がフィン群内部に侵入しにくく、図１６に示すように孔６ａから侵入した気流は熱感知部３ａが存在する箇所Ｍ１での流速が非常に低くなる。孔径ｄ１＝１１ｍｍではプロテクタ６の外径Ｄ２に対して孔径ｄ１が大きすぎるために、図１８に示すように孔６ａから侵入した気流は熱感知部３ａが存在する箇所Ｍ３では流速の上昇という効果が得られていない。孔径ｄ１＝９ｍｍではプロテクタ６の外径Ｄ２に対して孔径ｄ１が適切であり、図１７に示すように孔６ａから侵入した気流は熱感知部３ａが存在する箇所Ｍ２での流速が速く、熱応答性がよい結果となっている。ここで、流体力学での連続の式：Ｑ＝Ａ１×Ｖ１＝Ａ２×Ｖ２（Ｑ：流量（一定）、Ａ：孔の断面積、Ｖ：流速）より、気流が通過する孔の断面積Ａが小さいと流速Ｖは速くなる。しかし、気流が通過する孔の断面積Ａが小さすぎる場合には通気抵抗が大きくなって気流が侵入しにくく、適当な孔径の場合に流速Ｖが上昇するため、上記結果が得られる。
【００２６】
図１９はこれらのシミュレーション結果を、孔径／外径比（孔径ｄ１／外径Ｄ２）に対する熱感知部３ａ付近の流速としてグラフに示したもので、孔径／外径比が０．２０付近においてフィン群内部での流速のピークが存在し、熱応答性がよくなっている。図２０は孔径／外径比に対する応答時間の実測結果をグラフに示したもので、実測値では孔径／外径比が０．２４付近において応答時間の最小値が存在して、熱応答性がよくなっており、シミュレーション結果に比べて孔径／外径比が大きいところに最適範囲がある。上記結果より、プロテクタ６の孔径／外径比の範囲を０．２０〜０．２６とすれば、優れた熱応答性を得ることができる。
【００２７】
次に、プロテクタ６の孔径／外径比が０．２６より大きい場合について説明する。まず、孔６ａの径を大きくしすぎた場合は、サーミスタ３周囲への気流の誘導、加速効果が少なく、また指等を内部に挿入できてサーミスタ３に対する保護機能が不十分となる。そこで、孔６ａの径は通常、１０ｍｍ前後以下が望ましい。プロテクタ６の外径を小さくしすぎた場合は、孔６ａ以外のプロテクタ６に当たった垂直気流はプロテクタ６の下面で外周方向にはじかれることなく、下面から側面に沿ってカバー２の下面に向かって流れ、カバー２とプロテクタ６との間に位置するサーミスタ３近傍に気流の壁を生じさせる。これはフィン群内部のサーミスタ３周辺からの気流の出口を遮蔽するような働きをするため、内部の気流循環を阻害する。すなわちプロテクタ６の孔６ａからの気流の流入を阻害するのである。
【００２８】
次に、プロテクタ６の孔径／外径比が０．２０より小さい場合について説明する。まず、孔６ａの径を小さくしすぎた場合は、孔６ａの通気抵抗が大きくなって、気流が孔６ａに流入しにくくなる。プロテクタ６の外径を大きくしすぎた場合も、外径Ｄ２に対して孔径ｄ１が相対的に小さくなるため、孔６ａの通気抵抗が大きくなり、気流が孔６ａに流入しにくくなる。
【００２９】
またプロテクタ６の上面は、外周から中央に向かって上方に傾斜したテーパ面６ｃ（図１参照）が全周に亘って形成されており、内部でやや下方へ向かおうとする水平気流をこのテーパ面６ｃで捕集してサーミスタ３の周囲に誘導でき、熱気流を効率よくサーミスタ３に当てることができる。
【００３０】
さらに、プロテクタ６の上面からの距離が遠いと流速が低くなるのでサーミスタ３の熱感知部３ａとプロテクタ６との間の距離を例えば２ｍｍ程度とすることで、熱応答性の悪化を防止している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の火災感知器の構成を示す側面断面図である。
【図２】同上の構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図を示す。
【図３】同上のカバー、フィン、プロテクタのみでの構成を示す上面図である。
【図４】フィン付近の一部拡大図である。
【図５】矩形フィンの（ａ）水平気流の流速ベクトル、（ｂ）水平気流の速度分布の各シミュレーション結果を示す図である。
【図６】流線型フィンの（ａ）水平気流の流速ベクトル、（ｂ）水平気流の速度分布の各シミュレーション結果を示す図である。
【図７】フィン内径９ｍｍ時における水平気流の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】フィン内径１６ｍｍ時における水平気流の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】フィン内径２０ｍｍ時における水平気流の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】フィン内径３０ｍｍ時における水平気流の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】フィン内径／外径に対する流速のグラフを示す図である。
【図１２】フィン内径が小さいときのプロテクタ周りの気流の流れを示す図である。
【図１３】フィン内径が大きいときのプロテクタ周りの気流の流れを示す図である。
【図１４】プロテクタ６の孔６ａ周辺を示す側面断面図である。
【図１５】垂直気流の流動シミュレーション時のプロテクタ６の形状を示す図である。
【図１６】孔６ａが径７ｍｍである場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】孔６ａが径９ｍｍである場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】孔６ａが径１１ｍｍである場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１９】プロテクタの孔径／外径に対する熱感知部付近の流速のシミュレーション結果をグラフに示した図である。
【図２０】プロテクタの孔径／外径に対する応答時間の実測結果をグラフに示した図である。
【図２１】従来の火災感知器の構成を示す下面図である。
【図２２】同上の構成を示す側面図である。
【図２３】同上の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  火災感知器
２  カバー
３  サーミスタ
４  回路基板
５  フィン
６  プロテクタ
６ａ  孔
６ｂ  テーパ面
６ｃ  テーパ面
７  端子板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005128871.tif 000022
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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