本發(fā)明涉及一種具有發(fā)光元件(光源)和受光元件、用光來檢測(cè)煙霧的光電式煙霧傳感器。

背景技術(shù)：

歷來，在設(shè)置于大樓等的建筑物、工廠設(shè)施、船舶中的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，使用光電式煙霧傳感器的情況很多。

通常，光電式煙霧傳感器在殼體內(nèi)具有組裝有發(fā)光元件和受光元件的印刷電路板和被迷宮(迷宮式)體包圍的暗室。設(shè)置在印刷電路板的發(fā)光元件及受光元件被配置成暴露在暗室內(nèi)，通過對(duì)暗室內(nèi)的光的散射的有無、散射的程度進(jìn)行檢測(cè)而探測(cè)煙霧(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1)。

這樣構(gòu)成的光電式煙霧傳感器作為一種電氣機(jī)械器具適用勞動(dòng)安全衛(wèi)生法、船舶用的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在光電式煙霧傳感器被設(shè)置在處于丙烷、汽油、涂料稀釋劑等可燃性氣體環(huán)境下的工廠、企業(yè)等的情況下，有可能由于進(jìn)入到光電式煙霧傳感器內(nèi)的灰塵、昆蟲等導(dǎo)致印刷電路板上的電部件短路(short)產(chǎn)生火花而引燃?xì)怏w。

因此，在將光電式煙霧傳感器設(shè)置在處于可燃性氣體環(huán)境下的建筑物的情況下，需要光電式煙霧傳感器具有本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)、增安型防爆結(jié)構(gòu)等的耐防爆手段。

例如，化學(xué)合成工廠設(shè)備、使用可燃性氣體的空間是泄漏的可燃性氣體接觸點(diǎn)火源(電火花、高溫的物體等)而可能成為火災(zāi)的發(fā)生源的地點(diǎn)，電氣設(shè)備也必須使用具有防爆結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備。在這樣的環(huán)境中使用具有本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備。在本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)中為了應(yīng)對(duì)電氣設(shè)備的過電壓、過電流而使用安全柵裝置。另外，安全柵裝置是設(shè)置在位于危險(xiǎn)處的電氣設(shè)備與位于安全處的電源之間來保持安全的裝置。此外在上述的環(huán)境中也使用金屬殼體等的耐壓防爆結(jié)構(gòu)。在耐壓防爆結(jié)構(gòu)中，對(duì)于布線需要適合于耐壓防爆的管道(例如金屬管等)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-245088號(hào)公報(bào)。

發(fā)明要解決的課題

作為光電式煙霧傳感器的耐防爆手段，廣泛采用本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)。但是，本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)由于具有用于應(yīng)對(duì)過電壓、過電流的安全柵裝置等，所以是復(fù)雜且昂貴的設(shè)備結(jié)構(gòu)。另一方面，增安型防爆結(jié)構(gòu)與本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)相比機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，成本也被抑制得低。但是，增安型防爆結(jié)構(gòu)未被采用為光電式煙霧傳感器的耐防爆手段。以往，光電式煙霧傳感器的增安型防爆結(jié)構(gòu)由于是耐壓防爆結(jié)構(gòu)而成為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，此外，由于必須使用昂貴的部件、金屬等的管道，所以無法以適當(dāng)?shù)某杀局谱鳌?/p>

另外，作為本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)的煙霧傳感器，也有不使用光電式煙霧傳感器而使用利用放射性物質(zhì)的離子化式煙霧傳感器。但是，離子化式煙霧傳感器由于成本高，特別是使用了放射性物質(zhì)镅(am241)，所以對(duì)其廢棄存在嚴(yán)格的制約。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有增安型防爆結(jié)構(gòu)，能夠設(shè)置在處于可燃性氣體環(huán)境下的建筑物、工廠設(shè)施、以及船舶的光電式煙霧傳感器。

用于解決課題的方案

發(fā)明的第一方面是一種光電式煙霧傳感器，其在殼體內(nèi)具有：印刷電路板，其配置有發(fā)光元件和受光元件；以及暗室，其被迷宮體包圍，設(shè)置在上述印刷電路板的上述發(fā)光元件和上述受光元件被配置成暴露在上述暗室內(nèi)，對(duì)上述暗室內(nèi)的光的散亂的有無、程度進(jìn)行檢測(cè)而探測(cè)煙霧，所述光電式煙霧傳感器的特征在于，在上述殼體內(nèi)，上述印刷電路板和上述暗室被隔板隔開，在上述印刷電路板安裝有：發(fā)光用導(dǎo)光體，其貫穿上述隔板并將上述發(fā)光元件的光引導(dǎo)至上述暗室，以及受光用導(dǎo)光體，其貫穿上述隔板并從上述暗室將光引導(dǎo)至上述受光元件，在被上述隔板隔開并容納有上述印刷電路板的上述殼體內(nèi)的空間填充有樹脂。

發(fā)明的第二方面是根據(jù)發(fā)明的第一方面所述的光電式煙霧傳感器，其特征在于，上述發(fā)光用導(dǎo)光體和上述受光用導(dǎo)光體是玻璃制的，上述發(fā)光用導(dǎo)光體及上述發(fā)光元件彼此接觸，并且/或者，上述受光用導(dǎo)光體及上述受光元件彼此接觸。

發(fā)明的第三方面是根據(jù)發(fā)明的第一方面或第二方面所述的光電式煙霧傳感器，其特征在于，上述樹脂滿足ul標(biāo)準(zhǔn)的ul746b的連續(xù)工作溫度cot(高溫)的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明的第四方面是根據(jù)發(fā)明的第一～第三方面的任一項(xiàng)所述的光電式煙霧傳感器，其特征在于，在上述印刷電路板的電路中，在電源線上串聯(lián)連接有溫度保險(xiǎn)絲。

發(fā)明的第五方面是根據(jù)發(fā)明的第一～第四方面的任一項(xiàng)所述的光電式煙霧傳感器，其特征在于，上述殼體由符合ul標(biāo)準(zhǔn)的ul94的關(guān)于阻燃性的v-0標(biāo)準(zhǔn)的樹脂形成。

發(fā)明的第六方面是根據(jù)發(fā)明的第一～第五方面的任一項(xiàng)所述的光電式煙霧傳感器，其特征在于，上述樹脂在埋入有上述印刷電路板的狀態(tài)下，不含有直徑比200μm大的氣泡。

發(fā)明效果

根據(jù)發(fā)明的第一方面所述的發(fā)明，由于組裝有發(fā)光元件和受光元件的印刷電路板成為在用隔板隔開的殼體內(nèi)的空間內(nèi)被填充的樹脂覆蓋掩埋的狀態(tài)，所以成為從可燃性氣體隔離的狀態(tài)，能夠可靠地防止由印刷電路板上的電部件的電火花、電部件產(chǎn)生的熱導(dǎo)致引燃可燃性氣體。此外，能夠完全防止灰塵、昆蟲等與印刷電路板上的電部件的觸點(diǎn)接觸，能夠可靠地防止由灰塵、昆蟲等導(dǎo)致電部件短路(short)而引燃可燃性氣體。因此，本發(fā)明作為設(shè)置在處于可燃性氣體環(huán)境下的建筑物的光電式煙霧傳感器是有用的。此外，由于本發(fā)明的光電式煙霧傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，所以制造容易，并且能夠以低成本來制造。進(jìn)而，由于印刷電路板在埋入樹脂的狀態(tài)下被樹脂覆蓋，所以即使光電式煙霧傳感器被放置在腐蝕性氣體環(huán)境下也不會(huì)使電部件、印刷電路板劣化。

此外，可以不使用昂貴且復(fù)雜的安全柵裝置、對(duì)廢棄有制約的離子化式煙霧傳感器，能夠用廉價(jià)且簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)而，由于可以將電部件的發(fā)熱通過填充的樹脂擴(kuò)散，所以能夠使殼體內(nèi)的溫度均勻，能夠提高電部件的壽命、可靠性。

此外，由于在埋入樹脂的狀態(tài)下被覆蓋的印刷電路板安裝有貫穿隔板并將發(fā)光元件的光引導(dǎo)至暗室的發(fā)光用導(dǎo)光體、和貫穿隔板并將光從暗室引導(dǎo)至受光元件的受光用導(dǎo)光體，所以能夠?qū)Π凳覂?nèi)的光的散射的有無、程度進(jìn)行檢測(cè)而可靠地探測(cè)煙霧。

根據(jù)發(fā)明的第二方面所述的發(fā)明，能夠通過發(fā)光用導(dǎo)光體將發(fā)光元件的光可靠地引導(dǎo)至暗室內(nèi)，并且/或者，通過受光用導(dǎo)光體將在暗室內(nèi)散射的光可靠地引導(dǎo)至受光元件。特別是通過使接收微弱光的受光元件接觸受光用導(dǎo)光體，從而能夠改善有間隙情況下的光量損失。

根據(jù)發(fā)明的第三方面所述的發(fā)明，通過使用滿足連續(xù)工作溫度cot(高溫)的規(guī)定的樹脂，即使電子部件發(fā)熱樹脂也會(huì)維持設(shè)計(jì)上的規(guī)定特性，因此能夠維持防爆性能。

根據(jù)發(fā)明的第四方面所述的發(fā)明，通過使用溫度保險(xiǎn)絲能夠防止由電子部件的發(fā)熱導(dǎo)致印刷電路板的溫度超過設(shè)計(jì)溫度。此外，樹脂能夠維持設(shè)計(jì)上的規(guī)定特性，從而可以維持防爆性能。

根據(jù)發(fā)明的第五方面所述的發(fā)明，通過使用上述樹脂，即使在殼體的內(nèi)部發(fā)生異常的情況下，也能夠防止殼體由于溫度上升導(dǎo)致的著火，由于樹脂能夠維持設(shè)計(jì)上的規(guī)定特性所以能夠維持防爆性能。

根據(jù)發(fā)明的第六方面所述的發(fā)明，因?yàn)闃渲缓瑲馀?，所以能夠可靠地將樹脂和印刷電路板以及電子部件從光電式煙霧傳感器的周圍的環(huán)境(例如可燃性氣體環(huán)境)隔離，此外，能夠維持防爆性能。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的光電式煙霧傳感器的實(shí)施方式的概略剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，一邊參照?qǐng)D1，一邊對(duì)本發(fā)明的光電式煙霧傳感器的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)施方式的光電式煙霧傳感器在其殼體1內(nèi)具有：配置有發(fā)光元件2、受光元件3及顯示燈4等的印刷電路板5、和被迷宮體6包圍的暗室7。在印刷電路板5組裝有使發(fā)光元件2發(fā)光并對(duì)受光元件3的受光進(jìn)行檢測(cè)的電路部(未圖示)。印刷電路板5通過螺栓8被固定在形成于殼體1內(nèi)的安裝架9。此外，印刷電路板5和暗室7在殼體1內(nèi)被隔板10隔開。

殼體1由符合ul標(biāo)準(zhǔn)的ul94的關(guān)于阻燃性的v-0標(biāo)準(zhǔn)的樹脂形成。

在印刷電路板5安裝有：發(fā)光用導(dǎo)光體11，其貫穿隔板10并將發(fā)光元件2的光引導(dǎo)至暗室7；受光用導(dǎo)光體12，其貫穿隔板10并將光從暗室7引導(dǎo)至受光元件3；以及顯示燈用導(dǎo)光體13，其貫穿隔板10并將顯示燈4的光引導(dǎo)至殼體1外。

發(fā)光用導(dǎo)光體11的暗室7內(nèi)的端面和受光用導(dǎo)光體12的暗室7內(nèi)的端面是傾斜的，并作為光的反射面而相向。通過該結(jié)構(gòu)，能夠以高靈敏度檢測(cè)出發(fā)光用導(dǎo)光體11的端面和受光用導(dǎo)光體12的端面之間的煙。這些導(dǎo)光體的各端面可以通過將各導(dǎo)光體傾斜切斷來形成，也可以通過在水平的端面粘接棱鏡來形成。只要是來自發(fā)光用導(dǎo)光體11的光可以被受光用導(dǎo)光體12高效率地接收即可。

在本實(shí)施方式中，發(fā)光用導(dǎo)光體11、受光用導(dǎo)光體12以及顯示燈用導(dǎo)光體13均是透明的玻璃制的。這里所使用的玻璃沒有特別限定，但在將光封閉起來的方面要求折射率比后述的樹脂的折射率大，也可以是折射率為1.6～1.7的光學(xué)玻璃。如果折射率為1.7以上，則將玻璃中傳播的光線進(jìn)行封閉變得更容易，能夠減少光量的損失，因此優(yōu)選。如果上述玻璃的折射率比后述的樹脂的折射率小，則光向外漏出，而無法良好地進(jìn)行導(dǎo)光。作為折射率大的玻璃有光學(xué)玻璃的重火石玻璃，此外藍(lán)寶石玻璃也可以。

顯示燈用導(dǎo)光體13的頂端部穿過貫穿殼體1的孔15并能夠從外部辨識(shí)。在孔15嵌入有保護(hù)顯示燈用導(dǎo)光體13的頂端部的透明的樹脂制罩16。

在容納有印刷電路板5且被隔板10隔開的殼體1內(nèi)的空間中填充有樹脂14。該樹脂14滿足ul標(biāo)準(zhǔn)的ul746b的連續(xù)工作溫度cot(高溫)的規(guī)定。由于為了安全印刷電路板5的設(shè)計(jì)溫度被設(shè)為100℃以下，所以優(yōu)選將樹脂14的連續(xù)工作溫度cot設(shè)為超過100℃且150℃以下。作為樹脂14可舉出聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等，只要是滿足上述的連續(xù)工作溫度cot的樹脂則可以適當(dāng)選擇。

在此，ul746b是評(píng)價(jià)物質(zhì)的長期物性(耐熱性)的標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)工作溫度cot是指在將物質(zhì)在一定溫度的大氣中放置40000小時(shí)的情況下，該物質(zhì)的物性值劣化到初始值的50％的該一定溫度。

在印刷電路板5的電路中，溫度保險(xiǎn)絲串聯(lián)連接在電源線的輸入端附近的位置。通過溫度保險(xiǎn)絲能夠防止印刷電路板5的溫度由于電子部件的發(fā)熱而超過設(shè)計(jì)溫度。此外，通過將溫度保險(xiǎn)絲的熔斷溫設(shè)為70℃以上且110℃以下，從而能夠使印刷電路板5的溫度不超過被填充的樹脂14的連續(xù)工作溫度cot。通過溫度保險(xiǎn)絲，樹脂14維持設(shè)計(jì)上的規(guī)定的特性，能夠維持光電式煙霧傳感器的防爆性能。

在樹脂14的選擇中，考慮組裝時(shí)能夠迅速地填充，并且固化后顯出適當(dāng)?shù)挠捕榷軌蚓徍蛯?duì)于覆蓋的電部件的應(yīng)力(stress)。通過選擇這樣的樹脂14，從而能夠提高電部件和印刷電路板5的可靠性。

優(yōu)選樹脂14的填充時(shí)的粘性(配合粘度)為50～5000mpa·s。如果粘性小于50mpa·s，則樹脂過度流動(dòng)而填充時(shí)的操作變得困難。另一方面，在粘性超過5000mpa·s時(shí)，由于不能獲得充分的流動(dòng)所以產(chǎn)生填充不良的風(fēng)險(xiǎn)增大。

此外，特別優(yōu)選將粘性設(shè)為500～4000mpa·s。由此，能夠兼顧可將填充前的樹脂14充分脫泡的流動(dòng)性和填充時(shí)操作容易性。其結(jié)果是，樹脂14與電部件及印刷電路板5充分地密合，能夠防止氣體的侵入。

關(guān)于脫泡，通過x線ct掃描器(comscantecno株式會(huì)社制造，scanxmate-d225rss270[檢測(cè)器：平板探測(cè)器模式])來確認(rèn)沒有直徑比200μm大的氣泡。另外，氣泡越小越優(yōu)選，優(yōu)選不存在直徑比20μm大的氣泡。此外，進(jìn)一步優(yōu)選滿足爆炸性環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的iec60079-18:2014。

由此，樹脂14牢固地密合在電部件和印刷電路板5，在樹脂14不會(huì)產(chǎn)生裂紋，樹脂14不會(huì)從電部件、印刷電路板5剝離。即，在樹脂14沒有形成間隙，也沒有氣體侵入。因此，能夠以將短路(short)導(dǎo)致的火花、故障時(shí)產(chǎn)生的高溫可靠地封閉的方式覆蓋電部件和印刷電路板5。此外，由于沒有氣體的入侵，所以也能夠防止由腐蝕性氣體導(dǎo)致的電部件、印刷電路板5的劣化。

固化后的樹脂14的“肖氏a硬度”優(yōu)選為10～70(試驗(yàn)法jis-k6253:室溫)。在小于10時(shí)，由于對(duì)殼體施加沖擊時(shí)過軟而不能得到足夠的強(qiáng)度，所以殼體1有破損的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，在超過70時(shí)，由于填充的樹脂14過硬，所以會(huì)對(duì)電部件、印刷電路板5施加應(yīng)力，有可能成為故障的原因。

當(dāng)填充后的樹脂14的熱傳導(dǎo)率為0.1w/(m·k)以上時(shí)會(huì)使殼體1內(nèi)的溫度均勻，因此優(yōu)選。在小于0.1w/(m·k)時(shí)，無法使發(fā)熱的電部件的熱充分地均勻，無法將該熱釋放到外部。

根據(jù)本實(shí)施方式的光電式煙霧傳感器，由于在被隔板10隔開且容納有印刷電路板5的殼體1內(nèi)的空間填充有樹脂14，所以印刷電路板5在埋入樹脂14的狀態(tài)下被覆蓋。因此，能夠完全防止灰塵、昆蟲等與印刷電路板5上的電部件的觸點(diǎn)接觸。此外，由于氣體不會(huì)侵入到印刷電路板5的周圍，所以能夠可靠地避免短路(short)導(dǎo)致的火花、故障時(shí)產(chǎn)生的高溫與氣體接觸。此外，由于沒有氣體的侵入，所以能夠防止腐蝕性氣體導(dǎo)致的電部件、印刷電路板5的劣化。進(jìn)而，由于能夠?qū)㈦姴考a(chǎn)生的熱通過填充的樹脂擴(kuò)散，所以能夠使殼體1內(nèi)的溫度均勻，能夠提高電部件的壽命、可靠性。

進(jìn)而，在埋入樹脂14的狀態(tài)下被覆蓋的印刷電路板5安裝有：貫穿隔板10并將發(fā)光元件2的光引導(dǎo)至暗室7的發(fā)光用導(dǎo)光體11、以及貫穿隔板10并將光從暗室7引導(dǎo)至受光元件3的受光用導(dǎo)光體12。因此，能夠?qū)υ诎凳覂?nèi)的光的散射的有無、程度進(jìn)行檢測(cè)而可靠地探測(cè)煙霧。

此外，在本實(shí)施方式中，由于發(fā)光用導(dǎo)光體11、受光用導(dǎo)光體12及顯示燈用導(dǎo)光體13是玻璃制的，所以能夠使發(fā)光用導(dǎo)光體11、受光用導(dǎo)光體12及顯示燈用導(dǎo)光體13與設(shè)置于印刷電路板5的發(fā)光元件2、受光元件3及顯示燈4直接接觸來安裝。因此，能夠?qū)l(fā)光元件2的發(fā)光通過發(fā)光用導(dǎo)光體11可靠地引導(dǎo)至暗室7內(nèi)。此外，能夠?qū)⒃诎凳?內(nèi)散射的光通過受光用導(dǎo)光體12可靠地引導(dǎo)至受光元件3。進(jìn)而，能夠?qū)@示燈4的發(fā)光通過顯示燈用導(dǎo)光體13可靠地引導(dǎo)至殼體1外部。顯示燈4點(diǎn)亮來表示光電式煙霧傳感器正在工作。

在本實(shí)施方式中，為了得到防爆結(jié)構(gòu)的性能，使導(dǎo)光體11～13不是樹脂制而是耐火性好的玻璃制的。因此，能夠像上述那樣使導(dǎo)光體11～13分別與發(fā)光元件2、受光元件3、以及顯示燈4直接接觸。然而，在導(dǎo)光體11～13為聚碳酸酯、丙烯酸等一般的樹脂制的情況下，耐熱溫度低，為了得到防爆結(jié)構(gòu)的性能，不能使導(dǎo)光體11～13與發(fā)光元件2、受光元件3及顯示燈4直接接觸，必須在它們之間空出間隔。因此，會(huì)發(fā)生光量損失，為了獲得充分的性能，必須利用更昂貴的發(fā)光元件2、受光元件3及顯示燈4。

特別是通過用樹脂制罩16覆蓋顯示燈用導(dǎo)光體13的外側(cè)端，從而能夠使來自顯示燈4的顯示光擴(kuò)散而提高辨識(shí)性。進(jìn)而，在對(duì)光電式煙霧傳感器施加沖擊時(shí)，由于沖擊可以通過樹脂制罩16緩和，所以能夠使顯示燈用導(dǎo)光體13免受破損。特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為樹脂制罩16位于殼體1的端面(底面)的內(nèi)側(cè)，從耐沖擊性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選不從端面(底面)突出。此外，通過將樹脂制罩16制成炮彈型，從而能夠使來自顯示燈4的顯示光進(jìn)一步擴(kuò)散而提高辨識(shí)性。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能夠適用于設(shè)置在大樓等的建筑物、工廠設(shè)施、船舶的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的光電式煙霧傳感器。此外，也能夠適用于溫泉地區(qū)的存在硫氣體、電鍍工廠、造紙工廠、化學(xué)藥品工廠、冶金工廠等的存在腐蝕性氣體的環(huán)境的光電式煙霧傳感器。

附圖標(biāo)記說明

1：殼體；

2：發(fā)光元件；

3：受光元件；

4：顯示燈；

5：印刷電路板；

6：迷宮體；

7：暗室；

8：螺栓；

9：安裝架；

10：隔板；

11：發(fā)光用導(dǎo)光體；

12：受光用導(dǎo)光體；

13：顯示燈用導(dǎo)光體；

14：樹脂；

15：孔；

16：樹脂制罩。