感烟探测器的制作方法

1.本发明涉及一种通过散射光检测烟雾的光电式感烟探测器。


背景技术：

2.光电式点型感烟探测器是利用光的散射来检测烟雾的。该感烟探测器在偏离发光元件光轴的位置设置了受光元件。当光轴附近的烟雾检测部有烟雾时，会产生散射光且此散射光会入射到受光元件，而由此检测到烟雾。在专利文献1中记载了一种通过前向散射光、后向散射光来检测烟雾的感烟探测器。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2015－191462号专利文献


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.包围着用于检测散射光的烟雾检测部的光学组件是由黑色树脂等形成的。这是为了:防止外部光线透过光学组件；以及通过将光学组件内表面设为黑色来提高其对光线的吸收，由此使杂散光等不会在光学组件的内表面反射而进入到受光元件中，以此来防止误报。
8.然而，为了检测发光元件和受光元件是否在正常运作，也有利用从发光元件发出的照射光在光学组件的内侧未被吸收而被反射的反射光的技术。而在这种情况下，光学组件内部的反射光过少或过多都无法进行准确的检测。
9.本发明所要解决的技术问题是使光学组件内部的反射光的量处于适当的量。
10.解决技术问题的技术方案
11.(1)本发明为一种感烟探测器，其特征在于：其具备导烟部、设置在所述导烟部的上方且被周壁从侧面包围的烟雾检测部、第一发光元件、以及受光元件；其中，所述受光元件和所述第一发光元件的位置设置为，对于所述第一发光元件发出的第一照射光照射到所述烟雾检测部处的烟雾时的前向散射光，所述受光元件可将其接收到的位置；在所述周壁的内测，在所述第一发光元件的侧面设有二次反射板，其中当所述第一照射光照射到所述无烟状态下的烟雾检测部时将会在二次反射板上形成二次反射光，所述二次反射板接收到由第一照射光在所述周壁反射后的一次反射光后将其反射，并使所产生的二次反射光入射到所述受光元件。
12.基于本发明，通过在烟雾检测部中无烟雾状态时，增加入射到受光元件的反射光的量，能够检测出第一发光元件和受光元件是否发生故障。
13.(2)此外，本发明为一种根据(1)所述的感烟探测器，其特征在于：所述第二发光元件的位置设置为，对于第二发光元件发出的第二照射光照射到所述烟雾检测部处的烟雾时的后向散射光，所述受光元件可将其接收到的位置；当所述第二照射光照射到所述无烟状
态下的烟雾检测部时，所述第二发光元件发出的第二照射光在所述周壁上产生一次反射，其中此一次反射领域为，其可对第二照射光进行与其入射方向不同方向的反射的偏置反射壁；所述受光元件被收纳于向周壁内测凸出的受光元件收纳处；所述第二照射光在所述偏置反射壁上反射后被导向所述受光元件收纳处的侧面，而此侧面为与所述第二发光元件相对所述受光元件收纳处所处位置的相反侧。其中，“受光元件被收纳于向周壁内测凸出的受光元件收纳处”还包括，受光元件收纳壁除了其属于周壁的部分，并无其他包围着受光元件的部分的情况。
14.基于本发明，能够通过在烟雾检测部处于无烟状态时，减少入射到受光元件的反射光，由此提高sn比来高精度、高质量地对烟雾进行检测。
15.(3)此外，本发明为一种根据(2)所述的感烟探测器，其特征在于：所述偏置反射壁被设置为，其靠近所述受光元件的部分向外侧凸出。
16.基于本发明，能够在不必缩窄烟雾检测部的情况下，将反射光导向不会入射到受光元件的位置。
17.(4)此外，本发明为根据(2)或(3)所述的感烟探测器，其特征在于：在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间设有遮光板，所述遮光板在沿着所述第二发光元件的朝向设有其平面。
18.基于本发明，可在使向烟雾检测部照射的照射光和向受光部入射的散射光不受遮挡的情况下，防止从第一发光元件发出的照射光直接入射到受光部。
19.发明的效果
20.通过使入射到受光元件的反射光的量处于适当的量，能够检测发光元件和受光元件是否在正常运作。此外，还可通过防止过多的反射光入射到受光元件,由此提高sn比来高精度、高质量地对烟雾进行检测。
附图说明
21.图1是本发明的一个实施方式中的感烟探测器1的立体分解图。
22.图2是用于说明本发明的一个实施方式中的感烟探测器1的剖面的剖面图。
23.图3是用于说明本发明的一个实施方式中的前向散射的示意图。
24.图4是本发明的一个实施方式中的发光量和受光量的示意图。
25.图5是本发明的一个实施方式中的光学组件71的示意图。
26.图6是从斜下方观察本发明的一个实施方式中的探测器基座2的倾斜仰视图。
27.图7是用于说明本发明的一个实施方式中的后向散射的示意图。
28.图8是本发明的一个实施方式中的发光量以及由前向散射光、后向散射光所导致的受光量的示意图。
具体实施方式
29.以下为本发明的实施方式。其中，上下方向是以将感烟探测器1安装在水平天花板的状态下的上下来定义的。水平方向以及垂直方向也是同样的。
30.图1是本发明的一个实施方式中的感烟探测器1的立体分解图。其所示为将感烟探测器1分解并从斜下方观察时的状态。感烟探测器1是光电式点型感烟探测器，其通过捕捉
照射光照射到烟雾后产生的散射光来检测烟雾。感烟探测器1由探测器基座2、第一光学组件盖3、第二光学组件盖4、盖罩主体5构成。探测器基座2被设置为，在固定板6的下方固定有光学组件基板7，在固定板6与光学组件基板7之间夹设有电路板8(参见图2(b))。光学组件基板7被设置为，光学组件71及其周围的板面部分72是由黑色树脂一体成型的。光学组件71被设置为，在其上方设有顶板710，在水平方向上设置有由侧壁711、第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713、受光元件收纳处714等构成的周壁。在周壁和第一发光元件收纳处712、受光元件收纳处714的外侧设置有卡扣凸部715。在第一发光元件收纳处712中收纳有第一发光元件91，在第二发光元件收纳处713中收纳有第二发光元件92，在受光元件收纳处714中收纳有受光元件93。在板面部分72上设有螺纹孔721(在图2中被螺钉731遮挡)、透光孔722、定位圆筒部723。透光孔722是供设置于电路板8上的指示灯81发出的光透过的。
31.在第一光学组件盖3上设置有水平设置的盘状盖体31、朝向下方设置的导烟翅片32、向侧面凸出的定位脚33、卡扣卡定片34。盘状盖体31的中心处开设有盖体开口35，盖体开口35外侧的盘状盖体31具有越向内侧靠近越向下凸出的较厚的厚质部36。第一光学组件盖3可通过在将定位脚33插入定位圆筒部723的状态下，使三处的卡扣凸部715与卡扣卡定片34卡合而卡合在探测器基座2上。
32.第二光学组件盖4具有，有凹凸的圆环形的底部41、侧面的通风口42和连接杆43、其上方的圆环形部件44、以及连接在圆环形部件44上的卡合片45。底部41通过六个连接杆43与圆环形部件44连接，圆环形部件44经由两个卡合片45卡合在盖罩主体5上。在通风口42和连接杆43的内侧套有环状的防虫网(未图示)。
33.盖罩主体5被设置为，在环状的罩盖外环部件51下方竖直设置有六个支架52，在其下方连接有保护板53。并且还在六处设有由罩盖外环部件51、支架52和保护板53包围而形成的开口54。此外，在罩盖外环部件51上还设有嵌设了透明树脂的指示灯观察窗55。第一光学组件盖3的导烟翅片32、第二光学组件盖4的连接杆43和盖罩主体5的支架52是处于相同位置的。
34.烟雾检测系统为双层结构：即，在第一光学组件盖3与第二光学组件盖4之间，在用以阻挡外部光线的同时可作为导入烟雾的导烟部的下层、以及具有烟雾检测部10并在光学组件71与第一光学组件盖3之间用以检测烟雾的上层。上层和下层由第一光学组件盖3隔开，并且上层与下层之间通过盖体开口35相连。
35.图2是用于说明本发明的一个实施方式中的感烟探测器1的剖面的剖面图。图2(a)是从下方观察感烟探测器1的仰视图，图2(b)所示为图2(a)的a－a线剖面。在光学组件基板7上方设有电路板8。在电路板8上，除了具有用于检测烟雾的电路、用于与接收机通信的电路(未图示)之外，还具有指示灯81，可透过板面部分72的透光孔722从盖罩主体5的指示灯观察窗55观察到亮灯状态(参照图1)。第一光学组件盖3设置在光学组件基板7与第二光学组件盖4之间，其中央开设了盖体开口35。第二光学组件盖4具有：底部41，其具有圆环形的凸部；以及凸起的十字形板46，其在底部41的中心处且从上方观察时呈十字形凸起状。
36.图2(b)所示为烟雾从附图右侧流入烟雾检测部10的情形。箭头表示烟雾的流向。烟雾将穿过盖罩主体5的开口54、第二光学组件盖4的通风口42、以及第一光学组件盖3与第二光学组件盖4之间的导烟部。然后，被凸起的十字形板46阻挡而穿过第一光学组件盖3的
盖体开口35，到达烟雾检测部10。在烟雾检测部10，当从第一发光元件91、第二发光元件92发出的的照射光照射到烟雾上时，其散射光则被受光元件93接收。导烟部为了遮挡外部光线，在上下方具有圆环形的凸部，烟雾上升后下降，并再次上升后从盖体开口35进入上层而到达烟雾检测部10。
37.光学组件基板7、第一光学组件盖3、第二光学组件盖4由黑色树脂形成。因此，外部光线主要被第二光学组件盖4的底部41、第一光学组件盖3的盘状盖体31、光学组件基板7上的光学组件71阻挡，而不会到达烟雾检测部10。
38.图3是用于说明本发明的一个实施方式中的前向散射的示意图。图3、图5至图7所示为图2的放大图。图3是安装了第一发光元件91、第二发光元件92、受光元件93的光学组件基板7的仰视图。光学组件基板7上的光学组件71被设置为：其侧壁711从顶板710向下垂直设置；第一发光元件91、第二发光元件92和受光元件93分别收纳于第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713和受光元件收纳处714，并且经由设于光学组件基板7上的小孔与电路板8连接；第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713和受光元件收纳处714是在弧形侧壁711处由其内侧到外侧横跨而设的,而该设置在内侧的部分构成周壁的一部分；此外，从近似圆周形的侧壁711的圆周朝向外侧设置有偏置反射壁717，偏置反射壁717靠近受光元件93的部分向外侧凸出，所凸出的边缘部通过连接壁718与侧壁711相连；侧壁711、第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713、受光元件收纳处714、偏置反射壁717和连接壁718形成了光学组件71的周壁；侧壁711为圆弧形，其一部分的内侧具有多个小凸起部；从第一发光元件91向烟雾检测部10发出照射光即第一照射光，从第二发光元件92向烟雾检测部10发出照射光即第二照射光；第一发光元件收纳处712在第一发光元件91的水平方向上由前面、两侧、后面的侧壁构成，前面的侧壁具有开口用以透光，且两侧的侧壁的一部分与前面的侧壁形成周壁的一部分，第二发光元件收纳处713、受光元件收纳处714也同样如此；光学组件71的顶板710和板面部分72在垂直方向上所处的位置是相同的；第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713和受光元件收纳处714被设置为，除了属于周壁以外的其他部分从板面部分72凸起的高度较少；从顶板710以及板面部分72到周壁的下沿的长度是一致的。
39.在第一发光元件收纳处712的发光侧，从顶板710处向下凸设有顶部遮光板719。顶部遮光板719并未延伸到第一发光元件91的光轴即第一光轴911处。此外，从第二发光元件收纳处713处凸设有遮光板7131。遮光板7131在沿着第二发光元件92的朝向设有其平面，由此可对从第一发光元件91发出的第一照射光进行遮挡，以使其不会直接照射至受光元件93。
40.第一发光元件91的光轴即第一光轴911和受光元件93的光轴即受光轴931在烟雾检测部10的区域如图3所示以φ1的钝角相交。因此，当烟雾检测部10处有烟雾时，受光元件93将捕捉到由第一发光元件91引起的前向散射光。受光元件93和第一发光元件91的位置设置为，对于第一发光元件91发出的第一照射光照射到烟雾检测部10处的烟雾时的前向散射光，受光元件93可将其接收到的位置。
41.当烟雾检测部10中无烟雾时，不会产生前向散射，而是第一照射光经过在光学组件71的周壁的内表面多次反射后，最终被受光元件93接收。因此，受光量较少，检测到的量为非故障情形下的受光量(即所谓的干扰)。虽然光学组件71由黑色树脂形成，但并不会将
第一照射光完全吸收，而是会将其一部分反射。在本技术中，利用该反射光对第一发光元件91和受光元件93是否在正常运作进行检测。当发光、受光受到故障影响，所检测到的量就并非是非故障情形下的受光量，因此能够检测到有故障。由于在烟雾检测部10处无烟雾的正常状态下，连续地进行着发光和受光，因此当发生这种故障时，能够迅速地将其检测出来。
42.图4所示为本发明的一个实施方式中的发光量和受光量的示意图。纵轴表示发光量、受光量，横轴表示时间。图4(a)所示为第一发光元件91的发光量，图4(b)所示为受光元件93的受光量。如图4(a)所示，第一发光元件91每隔一定时间发一次光。随之，如图4(b)所示，受光元件93则每隔一定时间发生一次受光。在图4左方所示的两个脉冲对应的时间段里，烟雾检测部10处并无烟雾，不会产生前向散射光，如图4(b)所示，受光量较少。而在右方所示的两个脉冲所对应的时间段里，烟雾检测部10处有足够的烟雾，由此产生了前向散射光，因此受光量较多。如图4(b)所示，当受光量超过阈值b1时，可知其为前向散射光所引起的，即可判定检测到了烟雾。而在发光的时间段中，当其对应的受光量处于阈值b1与阈值b2之间的非故障情形下的受光量时，通过检测可判定此为无烟状态，且发光和受光时并无故障。此外，当受光量未达到阈值b2即当其为发生故障情形下的受光量时，通过检测可判定发生了故障。
43.然而，由于光学组件71是对光的吸收率较高的黑色，如图3所示，第一发光元件91的第一光轴911与受光元件93的受光轴931的方向是错开的。第一照射光在光学组件71的内表面多次反射后才到达受光元件93，因此可从第一照射光接收到的非故障情形下的受光量较少。鉴于此，必须降低阈值b2的值，但如果要降低阈值b2，必须使用对较少光量也能进行检测的受光元件93。由此，在本发明中，通过光学组件71的结构特点，提升了非故障情形下的受光量的最大限度，而此最大限度是以将其和有烟雾状态下的受光量进行比较时能够有明显差异为准而提升的。
44.基于图3，对可提升非故障情形下的受光量的结构进行说明。当从第一发光元件91发出的第一照射光照射到无烟状态下的烟雾检测部10时，第一照射光照到侧壁711并发生发射。虽然侧壁711为黑色，但并不会将第一照射光完全吸收，其也会产生反射。第一照射光以第一光轴911为中心扩散，当射到侧壁711时，如图3所示，会产生具有一定范围的反射区域即一次反射区域912。一次反射区域912为侧壁711的表面区域，在图3中，迎合从底面观察的情况用椭圆形示出。第一照射光经一次反射区域912，向一次反射轴913的方向反射。在一次反射轴913的方向上设置有二次反射板716。二次反射板716的位置为周壁的内侧，且为第一发光元件91的远离受光元件93一侧的侧面。此外，从受光元件93的角度观察时，在二次反射板716后方的侧壁711上设有小凸起部。二次反射板716设置于向光学组件71的内侧凸出的第一发光元件收纳处712的周壁部分，并设置于此周壁部分远离受光元件收纳处714一侧的侧面。二次反射板716具有向受光元件93的方向反射一次反射光的表面。因此，一次反射光经二次反射板716被反射向二次反射轴914的方向，成为二次反射光并入射到受光元件93。经二次反射板716，增强了第一发光元件91的二次反射光，由此提升非故障情形下的光量。
45.图5为本发明的一个实施方式中的光学组件71的示意图。图5(a)所示为从下方观察时的光学组件71。图5(b)所示为b－b线剖面。
46.b－b线是从第一发光元件收纳处712与第二发光元件收纳处713之间、顶部遮光板
719和偏置反射壁717上剖切过的。图5(b)的下方相当于天花板所在的上方。如图5(b)所示，顶部遮光板719从顶板710凸出的高度较低，而在其后方，二次反射板716从顶板710凸出的高度则是侧壁711等周壁的约60％。通过对该二次反射板716从顶部的凸出量进行适当的设定，可对二次反射光的强度进行调节，优选为设至周壁的30％至90％的高度。顶部遮光板719设置为，与收纳在第一发光元件收纳处712中的第一发光元件91的第一光轴911的高度相比，在其下方，由此可对由第一发光元件91射向顶板710的照射光进行遮挡。
47.图6是从斜下方观察本发明的一个实施方式中的探测器基座2的倾斜仰视图。其与图1的探测器基座2的方向是不同的。在第一发光元件收纳处712和第二发光元件收纳处713上设有开口以供照射光射向烟雾检测部10所在的方向。在受光元件收纳处714上也设有开口，但图6中并未示出。在光学组件71的内侧设置有二次反射板716和顶部遮光板719。在第一发光元件收纳处712和第二发光元件收纳处713的开口的朝向烟雾检测部10的方向各设有一个顶部遮光板719。
48.一次反射光的一部分会射到二次反射板716上，而其余部分则偏离二次反射板716，从其下方、侧面(在图3、图5中为右侧)经过并基本被小凸起部吸收。由此，确保了有足以对第一发光元件91是否发光进行判断的光量入射到受光元件93，于此同时，相较于会被判定为火灾时的前向散射光的光量，此时的光量足够少，由此可确保光量上的差异。进而提高了sn比并由此能够得到精度良好的感烟探测器。
49.图7是用于说明本发明的一个实施方式中的后向散射的示意图。与图3同样，图7也是安装了第一发光元件91、第二发光元件92和受光元件93的光学组件基板7的仰视图。第二发光元件92的光轴即第二光轴921和受光元件93的光轴即受光轴931在烟雾检测部10的区域如图6中所示以φ2的锐角相交。因此，受光元件93将捕捉到从第二发光元件92发出的第二照射光的后向散射光。第二发光元件92的位置被设置为，对于第二发光元件92发出的第二照射光照射到烟雾检测部10处的烟雾时的后向散射光，受光元件93可将其接收到的位置。后向散射与前向散射的情况同样，也是当受光元件93接收到非故障情形下的受光量时，通过检测判定第二发光元件92和受光元件93没有发生故障。而此时的发光量和受光量，也与图4中对前向散射光的说明同样，此时图4(a)所示为第二发光元件92的发光量。对于后向散射的情况来说，第二发光元件92和受光元件93的朝向相近。因此，第二发光元件92的一次反射光容易入射到受光元件93，受光元件93所接收的非故障情形下的光量会增大。因此，图4(b)中的非故障情形下的光量的值会更接近被判定有烟雾时的受光元件93的阈值b1。由此，有烟雾和无烟雾状态下的受光量的差异(sn比)会变小，从而会导致感烟探测器的精度的下降。
50.在本发明中，如图7所示，光学组件71的周壁的一部分为偏置反射壁717。偏置反射壁717形成为其内表面的垂直轴是偏离于第二光轴921的。垂直轴偏离于第二光轴921的偏离角θ优选为15
°
至30
°
，进一步优选为20至25
°
。在本实施方式中，偏置反射壁717的内表面为平面。
51.如图7所示，从第二发光元件92发出的第二照射光到达偏置反射壁717上的一次反射区域922后会发生反射。由反射产生的一次反射光射向与第二照射光入射的方向不同的方向即一次反射轴923的方向，到达二次反射区域924后发生反射。一次反射区域922和二次反射区域924为周壁表面的区域，但在图7中，与图3同样，迎合从底面观察的情况用椭圆形
示出。由反射产生的二次反射光射向二次反射轴925的方向，并被导向受光元件收纳处714的侧面，而此侧面为与第二发光元件92相对受光元件收纳处714所处位置的相反侧。因此，受光元件93至少不会接收到直到二次反射为止的反射光。反射光每次发生反射时会被黑色的光学组件71吸收，所以三次反射以后的反射光已变得极弱，由此，对于有烟雾和无烟雾状态下的受光量的差异(sn比)，可得到足以满足条件的值。
52.如上所述，基于本发明，对于受光元件93来讲，在第一发光元件91单独发光或第二发光元件92单独发光的情况下，都能够进行火灾检测等。在该情况下，可分别将其中的第二发光元件92和第一发光元件91去除。也可对第一发光元件91和第二发光元件92两者兼用来进行烟雾检测。对于从第一发光元件91和第二发光元件92发出的光来讲，其散射光入射到受光元件93时的角度不同。并且，可根据第一发光元件91发出的光引起的前向散射光和第二发光元件92引起的后向散射光的比例来判断是白色烟雾还是黑色烟雾。当有黑色烟雾时散射光较少，因此可通过放大前向散射光的值来判断是否是火灾。
53.图8所示为本发明的一个实施方式中的发光量和前向散射光、后向散射光的受光量的图。图8(a)所示为第一发光元件91的发光，图8(b)所示为第二发光元件92的发光，图8(c)所示为受光元件93的受光。如图8(a)、(b)所示，第一发光元件91和第二发光元件92错开了发光时的相位。受光元件93受光时的输出则可根据各发光元件的发光时间段来具体区分究竟是第一发光元件91和第二发光元件92中的哪一方的光入射到了受光元件。
54.为检测前向散射所需的第一光轴911与受光轴931之间的角φ1为钝角，优选为110
°
至130
°
。而为检测后向散射所需的第二光轴92
55.1与受光轴931之间的角φ2为锐角，优选为50
°
至70
°
。在本实施方式中，所采用的构造为第一发光元件收纳处712、第二发光元件收纳处713、受光元件收纳处714包围着第一发光元件91等，但只要能够达到遮光效果，也可以采用除周壁以外的部分不进行包围的构造。偏置反射壁717是通过其水平方向的内表面的角度而发挥作用的，所以其外表面的形状可以是任意的。此外，侧壁711也可以是非圆弧形的。
56.只要能将二次反射光导向受光元件包围壁的侧面的方向，偏置反射壁717的内表面也可以是较浅的凹面。在上述内容中对于将前向散射和后向散射两者兼用时的实施方式进行了说明，但也可以仅采用其一进行实施。
57.将在本说明书中引用的出版物、专利和专利申请的全部内容引入本文作为参考。
58.此外，将2019年3月19日提交的日本专利申请2019－051478所公开的内容，包括其说明书、权利要求书和附图中公开的全部内容引入本文作为参考。
59.符号说明
60.1：感烟探测器；2：探测器基座；3：第一光学组件盖；4：第二光学组件盖；5：盖罩主体；6：固定板；7：光学组件基板；8：电路板；10：烟雾检测部；31：盘状盖体；32：导烟翅片；33：定位脚；34：卡扣卡定片；35：盖体开口；36：厚质部；41：底部；42：通风口；43：连接杆；44：圆环形部件；45：卡合片；4
61.6：凸起的十字形板；51：罩盖外环部件；52：支架；53：保护板；54：开口；55：指示灯观察窗；71：光学组件；72：板面部分；81：指示灯；91：第一发光元件；92：第二发光元件；93：受光元件；710：顶板；711：侧壁；712：第一发光元件收纳处；713：第二发光元件收纳处；7131：遮光板；714：受光元件收纳处；715：卡扣凸部；716：二次反射板；717：偏置反射壁；
718：连接壁；719：顶部遮光板；721：螺纹孔；722：透光孔；723：定位圆筒部；731：螺钉；911：第一光轴；912：一次反射区域；913：一次反射轴；914：二次反射轴；921：第二光轴；922：一次反射区域；923：一次反射轴；924：二次反射区域；925：二次反射轴；931：受光轴。