本发明涉及一种具有发光元件(光源)和受光元件、用光来检测烟雾的光电式烟雾传感器。
背景技术：
历来，在设置于大楼等的建筑物、工厂设施、船舶中的自动火灾报警系统中，使用光电式烟雾传感器的情况很多。
通常，光电式烟雾传感器在壳体内具有组装有发光元件和受光元件的印刷电路板和被迷宫(迷宫式)体包围的暗室。设置在印刷电路板的发光元件及受光元件被配置成暴露在暗室内，通过对暗室内的光的散射的有无、散射的程度进行检测而探测烟雾(例如，参照下述专利文献1)。
这样构成的光电式烟雾传感器作为一种电气机械器具适用劳动安全卫生法、船舶用的标准。例如，在光电式烟雾传感器被设置在处于丙烷、汽油、涂料稀释剂等可燃性气体环境下的工厂、企业等的情况下，有可能由于进入到光电式烟雾传感器内的灰尘、昆虫等导致印刷电路板上的电部件短路(short)产生火花而引燃气体。
因此，在将光电式烟雾传感器设置在处于可燃性气体环境下的建筑物的情况下，需要光电式烟雾传感器具有本质安全型防爆结构、增安型防爆结构等的耐防爆手段。
例如，化学合成工厂设备、使用可燃性气体的空间是泄漏的可燃性气体接触点火源(电火花、高温的物体等)而可能成为火灾的发生源的地点，电气设备也必须使用具有防爆结构的电气设备。在这样的环境中使用具有本质安全型防爆结构的电气设备。在本质安全型防爆结构中为了应对电气设备的过电压、过电流而使用安全栅装置。另外，安全栅装置是设置在位于危险处的电气设备与位于安全处的电源之间来保持安全的装置。此外在上述的环境中也使用金属壳体等的耐压防爆结构。在耐压防爆结构中，对于布线需要适合于耐压防爆的管道(例如金属管等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-245088号公报。
发明要解决的课题
作为光电式烟雾传感器的耐防爆手段，广泛采用本质安全型防爆结构。但是，本质安全型防爆结构由于具有用于应对过电压、过电流的安全栅装置等，所以是复杂且昂贵的设备结构。另一方面，增安型防爆结构与本质安全型防爆结构相比机械结构简单，成本也被抑制得低。但是，增安型防爆结构未被采用为光电式烟雾传感器的耐防爆手段。以往，光电式烟雾传感器的增安型防爆结构由于是耐压防爆结构而成为复杂的结构，此外，由于必须使用昂贵的部件、金属等的管道，所以无法以适当的成本制作。
另外，作为本质安全型防爆结构的烟雾传感器，也有不使用光电式烟雾传感器而使用利用放射性物质的离子化式烟雾传感器。但是，离子化式烟雾传感器由于成本高，特别是使用了放射性物质镅(am241)，所以对其废弃存在严格的制约。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有增安型防爆结构，能够设置在处于可燃性气体环境下的建筑物、工厂设施、以及船舶的光电式烟雾传感器。
用于解决课题的方案
发明的第一方面是一种光电式烟雾传感器，其在壳体内具有：印刷电路板，其配置有发光元件和受光元件；以及暗室，其被迷宫体包围，设置在上述印刷电路板的上述发光元件和上述受光元件被配置成暴露在上述暗室内，对上述暗室内的光的散乱的有无、程度进行检测而探测烟雾，所述光电式烟雾传感器的特征在于，在上述壳体内，上述印刷电路板和上述暗室被隔板隔开，在上述印刷电路板安装有：发光用导光体，其贯穿上述隔板并将上述发光元件的光引导至上述暗室，以及受光用导光体，其贯穿上述隔板并从上述暗室将光引导至上述受光元件，在被上述隔板隔开并容纳有上述印刷电路板的上述壳体内的空间填充有树脂。
发明的第二方面是根据发明的第一方面所述的光电式烟雾传感器，其特征在于，上述发光用导光体和上述受光用导光体是玻璃制的，上述发光用导光体及上述发光元件彼此接触，并且/或者，上述受光用导光体及上述受光元件彼此接触。
发明的第三方面是根据发明的第一方面或第二方面所述的光电式烟雾传感器，其特征在于，上述树脂满足ul标准的ul746b的连续工作温度cot(高温)的标准。
发明的第四方面是根据发明的第一～第三方面的任一项所述的光电式烟雾传感器，其特征在于，在上述印刷电路板的电路中，在电源线上串联连接有温度保险丝。
发明的第五方面是根据发明的第一～第四方面的任一项所述的光电式烟雾传感器，其特征在于，上述壳体由符合ul标准的ul94的关于阻燃性的v-0标准的树脂形成。
发明的第六方面是根据发明的第一～第五方面的任一项所述的光电式烟雾传感器，其特征在于，上述树脂在埋入有上述印刷电路板的状态下，不含有直径比200μm大的气泡。
发明效果
根据发明的第一方面所述的发明，由于组装有发光元件和受光元件的印刷电路板成为在用隔板隔开的壳体内的空间内被填充的树脂覆盖掩埋的状态，所以成为从可燃性气体隔离的状态，能够可靠地防止由印刷电路板上的电部件的电火花、电部件产生的热导致引燃可燃性气体。此外，能够完全防止灰尘、昆虫等与印刷电路板上的电部件的触点接触，能够可靠地防止由灰尘、昆虫等导致电部件短路(short)而引燃可燃性气体。因此，本发明作为设置在处于可燃性气体环境下的建筑物的光电式烟雾传感器是有用的。此外，由于本发明的光电式烟雾传感器的结构简单，所以制造容易，并且能够以低成本来制造。进而，由于印刷电路板在埋入树脂的状态下被树脂覆盖，所以即使光电式烟雾传感器被放置在腐蚀性气体环境下也不会使电部件、印刷电路板劣化。
此外，可以不使用昂贵且复杂的安全栅装置、对废弃有制约的离子化式烟雾传感器，能够用廉价且简单的结构来实现。
进而，由于可以将电部件的发热通过填充的树脂扩散，所以能够使壳体内的温度均匀，能够提高电部件的寿命、可靠性。
此外，由于在埋入树脂的状态下被覆盖的印刷电路板安装有贯穿隔板并将发光元件的光引导至暗室的发光用导光体、和贯穿隔板并将光从暗室引导至受光元件的受光用导光体，所以能够对暗室内的光的散射的有无、程度进行检测而可靠地探测烟雾。
根据发明的第二方面所述的发明，能够通过发光用导光体将发光元件的光可靠地引导至暗室内，并且/或者，通过受光用导光体将在暗室内散射的光可靠地引导至受光元件。特别是通过使接收微弱光的受光元件接触受光用导光体，从而能够改善有间隙情况下的光量损失。
根据发明的第三方面所述的发明，通过使用满足连续工作温度cot(高温)的规定的树脂，即使电子部件发热树脂也会维持设计上的规定特性，因此能够维持防爆性能。
根据发明的第四方面所述的发明，通过使用温度保险丝能够防止由电子部件的发热导致印刷电路板的温度超过设计温度。此外，树脂能够维持设计上的规定特性，从而可以维持防爆性能。
根据发明的第五方面所述的发明，通过使用上述树脂，即使在壳体的内部发生异常的情况下，也能够防止壳体由于温度上升导致的着火，由于树脂能够维持设计上的规定特性所以能够维持防爆性能。
根据发明的第六方面所述的发明，因为树脂不含气泡，所以能够可靠地将树脂和印刷电路板以及电子部件从光电式烟雾传感器的周围的环境(例如可燃性气体环境)隔离，此外，能够维持防爆性能。
附图说明
图1是示出本发明的光电式烟雾传感器的实施方式的概略剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照图1，一边对本发明的光电式烟雾传感器的实施方式进行详细说明。
本实施方式的光电式烟雾传感器在其壳体1内具有：配置有发光元件2、受光元件3及显示灯4等的印刷电路板5、和被迷宫体6包围的暗室7。在印刷电路板5组装有使发光元件2发光并对受光元件3的受光进行检测的电路部(未图示)。印刷电路板5通过螺栓8被固定在形成于壳体1内的安装架9。此外，印刷电路板5和暗室7在壳体1内被隔板10隔开。
壳体1由符合ul标准的ul94的关于阻燃性的v-0标准的树脂形成。
在印刷电路板5安装有：发光用导光体11，其贯穿隔板10并将发光元件2的光引导至暗室7；受光用导光体12，其贯穿隔板10并将光从暗室7引导至受光元件3；以及显示灯用导光体13，其贯穿隔板10并将显示灯4的光引导至壳体1外。
发光用导光体11的暗室7内的端面和受光用导光体12的暗室7内的端面是倾斜的，并作为光的反射面而相向。通过该结构，能够以高灵敏度检测出发光用导光体11的端面和受光用导光体12的端面之间的烟。这些导光体的各端面可以通过将各导光体倾斜切断来形成，也可以通过在水平的端面粘接棱镜来形成。只要是来自发光用导光体11的光可以被受光用导光体12高效率地接收即可。
在本实施方式中，发光用导光体11、受光用导光体12以及显示灯用导光体13均是透明的玻璃制的。这里所使用的玻璃没有特别限定，但在将光封闭起来的方面要求折射率比后述的树脂的折射率大，也可以是折射率为1.6～1.7的光学玻璃。如果折射率为1.7以上，则将玻璃中传播的光线进行封闭变得更容易，能够减少光量的损失，因此优选。如果上述玻璃的折射率比后述的树脂的折射率小，则光向外漏出，而无法良好地进行导光。作为折射率大的玻璃有光学玻璃的重火石玻璃，此外蓝宝石玻璃也可以。
显示灯用导光体13的顶端部穿过贯穿壳体1的孔15并能够从外部辨识。在孔15嵌入有保护显示灯用导光体13的顶端部的透明的树脂制罩16。
在容纳有印刷电路板5且被隔板10隔开的壳体1内的空间中填充有树脂14。该树脂14满足ul标准的ul746b的连续工作温度cot(高温)的规定。由于为了安全印刷电路板5的设计温度被设为100℃以下，所以优选将树脂14的连续工作温度cot设为超过100℃且150℃以下。作为树脂14可举出聚氨酯树脂、环氧树脂、硅酮树脂等，只要是满足上述的连续工作温度cot的树脂则可以适当选择。
在此，ul746b是评价物质的长期物性(耐热性)的标准，连续工作温度cot是指在将物质在一定温度的大气中放置40000小时的情况下，该物质的物性值劣化到初始值的50％的该一定温度。
在印刷电路板5的电路中，温度保险丝串联连接在电源线的输入端附近的位置。通过温度保险丝能够防止印刷电路板5的温度由于电子部件的发热而超过设计温度。此外，通过将温度保险丝的熔断温设为70℃以上且110℃以下，从而能够使印刷电路板5的温度不超过被填充的树脂14的连续工作温度cot。通过温度保险丝，树脂14维持设计上的规定的特性，能够维持光电式烟雾传感器的防爆性能。
在树脂14的选择中，考虑组装时能够迅速地填充，并且固化后显出适当的硬度而能够缓和对于覆盖的电部件的应力(stress)。通过选择这样的树脂14，从而能够提高电部件和印刷电路板5的可靠性。
优选树脂14的填充时的粘性(配合粘度)为50～5000mpa·s。如果粘性小于50mpa·s，则树脂过度流动而填充时的操作变得困难。另一方面，在粘性超过5000mpa·s时，由于不能获得充分的流动所以产生填充不良的风险增大。
此外，特别优选将粘性设为500～4000mpa·s。由此，能够兼顾可将填充前的树脂14充分脱泡的流动性和填充时操作容易性。其结果是，树脂14与电部件及印刷电路板5充分地密合，能够防止气体的侵入。
关于脱泡，通过x線ct扫描器(comscantecno株式会社制造，scanxmate-d225rss270[检测器：平板探测器模式])来确认没有直径比200μm大的气泡。另外，气泡越小越优选，优选不存在直径比20μm大的气泡。此外，进一步优选满足爆炸性环境标准的iec60079-18:2014。
由此，树脂14牢固地密合在电部件和印刷电路板5，在树脂14不会产生裂纹，树脂14不会从电部件、印刷电路板5剥离。即，在树脂14没有形成间隙，也没有气体侵入。因此，能够以将短路(short)导致的火花、故障时产生的高温可靠地封闭的方式覆盖电部件和印刷电路板5。此外，由于没有气体的入侵，所以也能够防止由腐蚀性气体导致的电部件、印刷电路板5的劣化。
固化后的树脂14的“肖氏a硬度”优选为10～70(试验法jis-k6253:室温)。在小于10时，由于对壳体施加冲击时过软而不能得到足够的强度，所以壳体1有破损的风险。另一方面，在超过70时，由于填充的树脂14过硬，所以会对电部件、印刷电路板5施加应力，有可能成为故障的原因。
当填充后的树脂14的热传导率为0.1w/(m·k)以上时会使壳体1内的温度均匀，因此优选。在小于0.1w/(m·k)时，无法使发热的电部件的热充分地均匀，无法将该热释放到外部。
根据本实施方式的光电式烟雾传感器，由于在被隔板10隔开且容纳有印刷电路板5的壳体1内的空间填充有树脂14，所以印刷电路板5在埋入树脂14的状态下被覆盖。因此，能够完全防止灰尘、昆虫等与印刷电路板5上的电部件的触点接触。此外，由于气体不会侵入到印刷电路板5的周围，所以能够可靠地避免短路(short)导致的火花、故障时产生的高温与气体接触。此外，由于没有气体的侵入，所以能够防止腐蚀性气体导致的电部件、印刷电路板5的劣化。进而，由于能够将电部件产生的热通过填充的树脂扩散，所以能够使壳体1内的温度均匀，能够提高电部件的寿命、可靠性。
进而，在埋入树脂14的状态下被覆盖的印刷电路板5安装有：贯穿隔板10并将发光元件2的光引导至暗室7的发光用导光体11、以及贯穿隔板10并将光从暗室7引导至受光元件3的受光用导光体12。因此，能够对在暗室内的光的散射的有无、程度进行检测而可靠地探测烟雾。
此外，在本实施方式中，由于发光用导光体11、受光用导光体12及显示灯用导光体13是玻璃制的，所以能够使发光用导光体11、受光用导光体12及显示灯用导光体13与设置于印刷电路板5的发光元件2、受光元件3及显示灯4直接接触来安装。因此，能够将发光元件2的发光通过发光用导光体11可靠地引导至暗室7内。此外，能够将在暗室7内散射的光通过受光用导光体12可靠地引导至受光元件3。进而，能够将显示灯4的发光通过显示灯用导光体13可靠地引导至壳体1外部。显示灯4点亮来表示光电式烟雾传感器正在工作。
在本实施方式中，为了得到防爆结构的性能，使导光体11～13不是树脂制而是耐火性好的玻璃制的。因此，能够像上述那样使导光体11～13分别与发光元件2、受光元件3、以及显示灯4直接接触。然而，在导光体11～13为聚碳酸酯、丙烯酸等一般的树脂制的情况下，耐热温度低，为了得到防爆结构的性能，不能使导光体11～13与发光元件2、受光元件3及显示灯4直接接触，必须在它们之间空出间隔。因此，会发生光量损失，为了获得充分的性能，必须利用更昂贵的发光元件2、受光元件3及显示灯4。
特别是通过用树脂制罩16覆盖显示灯用导光体13的外侧端，从而能够使来自显示灯4的显示光扩散而提高辨识性。进而，在对光电式烟雾传感器施加冲击时，由于冲击可以通过树脂制罩16缓和，所以能够使显示灯用导光体13免受破损。特别优选的结构为树脂制罩16位于壳体1的端面(底面)的内侧，从耐冲击性的观点出发，优选不从端面(底面)突出。此外，通过将树脂制罩16制成炮弹型，从而能够使来自显示灯4的显示光进一步扩散而提高辨识性。
产业上的可利用性
本发明能够适用于设置在大楼等的建筑物、工厂设施、船舶的自动火灾报警系统的光电式烟雾传感器。此外，也能够适用于温泉地区的存在硫气体、电镀工厂、造纸工厂、化学药品工厂、冶金工厂等的存在腐蚀性气体的环境的光电式烟雾传感器。
附图标记说明
1：壳体；
2：发光元件；
3：受光元件；
4：显示灯；
5：印刷电路板；
6：迷宫体；
7：暗室；
8：螺栓；
9：安装架；
10：隔板；
11：发光用导光体；
12：受光用导光体；
13：显示灯用导光体；
14：树脂；
15：孔；
16：树脂制罩。