CN111033585B

CN111033585B - 热警报单元

Info

Publication number: CN111033585B
Application number: CN201880058022.XA
Authority: CN
Inventors: K.J.莫特; N.丹弗斯
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: US20210074136A1; CN111033585A; MX2020002493A; EP3679556B1; US11195399B2; WO2019051074A1; EP3679556A1

Abstract

一种热警报单元包括壳体和按钮组件。壳体具有中心轴线，并且限定基本上垂直于壳体而设置的开口。按钮组件通过开口而暴露，并且构造并布置成相对于壳体而移动。按钮组件具有支承结构和由支承结构支承的热传感器。

Description

热警报单元

技术领域

本公开涉及一种警报单元，并且更特别地涉及一种具有位于中心的热传感器的热警报单元。

背景技术

热警报单元(诸如用于住宅房屋中的热警报单元)用于警告居住者环境空气温度异常升高(这可表示火灾状况)。热警报单元可包括壳体、多个热传感器、用于对该单元进行测试的按钮、视觉和/或可听通知器(例如，灯)、视觉和/或可听警报器、控制电路以及电源，电源可为电池。控制电路容纳在壳体内。壳体可包括开口，按钮通过该开口而暴露。多个热传感器可安装在壳体内，并且大体上围绕壳体而沿周向散布。壳体可包括其它开口以显露视觉通知器(例如，LED/灯)和/或从可听警报器传送声音。

对于美观的改进、成本的降低和/或传感器响应性的优化而言，进一步增强热警报单元的封装是合乎期望的。

发明内容

一种根据本公开的一个非限制性实施例的热警报单元包括：壳体，其包括中心轴线并且限定基本上垂直于壳体而设置的开口；以及按钮组件，其通过开口而暴露，并且构造并布置成相对于壳体而移动，按钮组件包括支承结构和由支承结构支承的热传感器。

作为前述实施例的补充，开口和按钮组件相对于中心轴线而基本上同心。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，壳体限定室，并且开口与室直接流体连通。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热警报单元包括控制电路，该控制电路设置在室中并且操作性地连接到支承结构并电连接到热传感器。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器是热敏电阻器。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器由一个热传感器构成。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，按钮组件通过开口而向外弹性地偏压。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，壳体包括：基座，其构造并布置成附接到表面；以及盖，其可拆卸地连接到基座，其中开口位于盖中。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热警报单元包括电测试开关，该电测试开关与支承结构的滑梭(shuttle)可操作地接触，其中支承结构进一步包括：中心线；触摸垫，其相对于中心线而位于中心并通过壳体而暴露；以及多个沿轴向延伸的支座(pedestal)，其在滑梭与触摸垫之间延伸并附接到滑梭和触摸垫。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器至少部分地设置在滑梭与触摸垫之间。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器从多个支座沿径向向内隔开。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器相对于中心线而居中。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，中心线与中心轴线共同延伸。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器包括电引线和传感器元件，并且传感器元件在滑梭与触摸垫之间沿轴向隔开。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热传感器包括电引线和传感器元件，并且传感器元件未位于室中。

一种根据另一非限制性实施例的热警报单元包括：壳体，其限定开口和与开口流体连通的室，其中开口相对于中心轴线而居中；滑梭，其向外且沿轴向偏压并且延伸通过开口；触摸垫，其与滑梭沿轴向隔开并接合到滑梭，其中触摸垫通过壳体而在视觉上暴露，以用于由用户按压以执行热警报测试；热传感器元件，其沿轴向设置在触摸垫与滑梭之间，其中热传感器元件相对于中心轴线而居中；以及热传感器电引线，其电连接到热传感器元件并附接到滑梭，其中热传感器电引线提供热传感器元件的结构定位。

作为前述实施例的补充，热警报单元包括：控制电路，其设置在室中；以及电测试开关，其与滑梭可操作地接触并且电连接到控制电路。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，热警报单元包括多个支座，多个支座各自在滑梭与触摸垫之间沿轴向延伸并附接到滑梭和触摸垫。

在备选方案中或作为其补充，在前述实施例中，多个支座彼此沿周向隔开，并且从热传感器元件沿径向向外隔开。

除非另外明确地指示，否则前述特征和元件可在无排它性的情况下以多种组合来组合。根据以下描述和附图，这些特征和元件以及它们的操作将变得更明显。然而，应当理解，以下描述和附图旨在本质上是示例性的而非限制性的。

附图说明

根据所公开的非限制性实施例的以下详细描述，多种特征对于本领域技术人员而言将变得明显。详细描述的附图可简要地描述如下：

图1是作为本公开的一个非限制性示例性实施例的热警报单元的透视横截面；以及

图2是热警报单元的测试按钮组件的透视图；

图3是测试按钮组件的未组装透视图。

图4是操作热警报单元的方法的流程图。

具体实施方式

在一些应用中，多个热警报单元可串联有线连接，或以其它方式彼此通信，使得当触发一个热警报单元时，热警报单元中的所有都可发起警报/警告。

参考图1，热警报单元20构造并布置成固定到表面(未示出)，该表面可为例如住宅房屋中的房间的天花板、墙壁或另一表面。热警报单元20可包括壳体22、测试按钮组件23、电源24和控制电路26。壳体22可包括基座28和固定到基座28的盖30。基座28可为基本上平面的，可与该表面接触并且可附接到该表面，并且基本上垂直于热警报单元20的中心轴线32。控制电路26设置在室34中，室34包括由基座28和盖30限定的边界。开口36可包括由盖30限定的外围边界，并且与室34直接流体连通。

在操作中，热警报单元20的控制电路26可由电源24(例如，电池、有线电源连接或无线电源连接)供电，并且用于检测超过温度升高率阈值的异常的温度升高率和/或超过高温阈值的温度。可将温度升高率阈值和高温阈值预编程到控制电路中。测试按钮组件23可用于测试控制电路26的正确操作和/或验证电源没有耗尽。尽管未例示，但当用户致动测试按钮组件23时，可听或视觉(例如，LED)通知可初始化以告知用户当前操作状况。设想并理解到，电源24可包括交流(AC)或直流(DC)电压源(其可为硬接线的)，以及备用电池。在热警报单元20为硬接线的以用于AC或DC电压电力的实施例中，多个单元可串联有线连接，并且可进一步配置成彼此通信。

在一个实施例中，开口36可沿着基本上垂直于中心轴线的假想平面安置。测试按钮组件23可通过开口36而沿轴向并且弹性地向外偏压。由用户施加到暴露在外部的测试按钮组件23并超过偏压力的力将使组件23沿轴向并部分地移动到室34中。当沿轴向移动到室34中时，测试按钮组件23可机械地致动热警报单元20的开关38，开关38位于室34中并电连接到控制电路26。

参考图2和图3，测试按钮组件23构造并布置成沿着中心线40在正常状态(见图1)与用于测试的压下状态之间沿轴向移动。中心线40可与中心轴线32共同延伸。测试按钮组件23可包括支承结构42和附接到支承结构42并由其承载的热传感器44。支承结构42附接到热传感器44，并且可沿轴向延伸通过开口36并延伸到室34中，以用于与开关38操作性地接触。在一个实施例中，可通过在壳体22与支承结构42之间或在开关38的内部沿轴向压缩的弹性弹簧(未示出)来产生将支承结构42沿轴向向外朝向正常状态偏压的弹性力。在另一实施例中，可通过附接到壳体22和支承结构42并在壳体22与支承结构42之间延伸的弹性柔性部件(未示出)来产生偏压力。

测试按钮组件23的支承结构42可包括滑梭46、多个支座48和触摸垫50。滑梭46承载热传感器44，并且沿轴向延伸通过开口36。无论按钮组件23处于正常状态还是用于测试的压下状态，触摸垫50都暴露在壳体22的盖30的外部。多个支座48可各自沿轴向延伸，并且在相反的端部处附接到触摸垫50和滑梭46。每个支座48与下一个相邻的支座沿周向隔开，并且靠近于触摸垫50的沿周向连续的外围52。支座48可与触摸垫50制造为一个整体件，并且可搭扣配合到滑梭46。在一个实施例中，当测试按钮组件23处于正常状态时，支座48暴露在盖30的外部，并因此暴露于房间中的环境空气。

热传感器44可包括传感器元件54和至少一根电引线56(即，例示了两根)。传感器元件54可相对于中心线40而基本上居中，可在滑梭46与触摸垫50之间沿轴向隔开，并且从支座48沿径向向内隔开。以此方式，支承结构42可保护传感器元件54免受不合期望的物理接触，同时将元件自由地暴露于周围的环境空气以用于优化热检测能力。为了实现传感器元件54的充分通风和/或暴露于环境空气，触摸垫50的直径相对于支座48中的每一个的公共轴向长度的比可为大约3:1。备选地，触摸垫表面面积相对于触摸垫50与滑梭46之间的360°开口表面面积的比可为大约7:9。在一个实施例中，传感器元件54在盖30的外侧定位并隔开。

参考图3，支承结构42的滑梭46可进一步包括基座部分58和可沿轴向搭扣配合到基座部分58中的连接器部分(诸如夹头60)。基座部分58可进一步用作室34与外侧环境(即，环境空气)之间的热屏障或热屏蔽件。以此方式，通过控制电路26、电源24和/或进入壳体22的基座28的热传导而生成的任何热可不会影响传感器元件54的读数。电引线56可刚性地附接到夹头部分60，并且可提供结构刚度以将传感器元件54与滑梭46的基座部分58隔开。

当热警报单元20完全组装且处于正常状态时，环境空气自由地在支座48之间沿周向流动并且在滑梭46的基座部分58与触摸垫50之间沿轴向流动。传感器元件54定位在中心，使得来自任何方向(即360度)的热源都可被均等地并且响应性地检测到。热传感器44的中心定位实现了单个热传感器的使用。传感器元件54与任何周围结构的间隔减小了充当散热器的周围结构的任何不期望的影响，或减少了从周围结构到传感器元件54中的热传导的不期望的发生。热传感器44的示例可为热电偶，热电偶可为热敏电阻器。

参考图4，例示了操作热警报单元20的方法。在框100处，单元20监测温度以确定从当前或实时温度到在“x”秒之前(例如10秒之前)测量的温度的上升率(RoR)。即，可将RoR计算为当前温度减去x秒之前测量的过去温度的温度差。同时，在框100处，单元20计算当前温度。用于计算当前温度的方法可不同于用于针对RoR而计算不同时间点的温度的方法。在框102处，单元20确定所计算的RoR值是否大于温度差阈值以及当前温度是否大于第一温度阈值。在一个实施例中，第一温度阈值可小于最大温度阈值。在一些实施例中，第一温度阈值和最大阈值可基于规章或法规要求，并且在其它实施例中，第一温度阈值和最大阈值可为调整量。例如，(一个或多个)调整量可考虑传感器54的传感器滞后、干扰或其它物理特性或电特性，或传感器54与传感器封装件中的其它构件的相互作用；作为示例，这些调整可考虑由于传感器54与由盖30限定的外围边界外侧的环境的距离而引起的时间滞后；或又例如，传感器测量值(诸如热敏电阻器测量值)中的固有滞后。典型地，这样的调整将降低针对第一温度阈值和最大阈值中的一个或两个的值。在一些实施例中，第一温度阈值可为大约九十五华氏度(95℉)。如果当前温度小于第一温度阈值，或“Ro”值小于温度差阈值，则警报单元20返回到框100，并且可继续例如大约每十秒检测/测量一次温度。

如果当前温度大于第一温度阈值但小于最大温度阈值并且“Ro”值大于温度差阈值，则在框104处，热警报单元20转换到快速采样状态。当处于快速采样状态时，采样(即温度测量)增加(例如，每“x”的部分对上升率采样一次，在一个示例中，每秒一次)。在框106处，并且当单元20处于快速采样状态时，计算“Ro”值的运行平均值“RA”值，并计算“RA”值的运行平均值。在一些实施例中，可调整上升率、上升率的运行平均值和“RA”的运行平均值的计算量，以考虑传感器54的传感器滞后、干扰或其它物理特性或电特性或传感器54与传感器封装件中的其它构件的相互作用(诸如，例如如上文中所描述的传感器滞后)。针对“Ro”、“RA”和“RA”的运行平均值的这些调整可彼此不同，并且不同于针对第一温度阈值或最大阈值而作出的任何调整。典型地，这样的调整将降低针对“Ro”、“RA”和“RA”的运行平均值中的一个、一些或所有的值。理解并设想到，框104、106的顺序可颠倒，或可同时执行两个框的执行。

在框108处，并且当单元20处于快速采样状态时，单元20确定“RA”值的运行平均值是否在“y”秒(例如五秒)内大于或等于“RA”运行平均值阈值，并确定当前温度是否大于第二阈值。如上文中的，在一些实施例中，阈值可基于规章或法规要求，并且可调整阈值。在一些实施例中，第二阈值可高于第一温度阈值(例如高大约5-15华氏度)。应当理解，在多种实施例中，与本文中所论述的所有计算有关的阈值可基于规章或法规要求，并且可调整阈值和其它计算以考虑滞后、干扰或其它物理特性或电特性。一旦确定，警报单元20大体上就可相对于该确定而登记“确认”或“未确认”。

在框110处，单元20确定当前测量温度是否大于最大温度阈值(例如，在一个实施例中，最大温度阈值140华氏度，其可在140华氏度的大约5华氏度内调整)。一旦确定，警报单元20大体上就可相对于该确定而登记“确认”或“未确认”。在框112处，单元20确定所计算的RoR值是否小于温度差阈值以及当前温度是否小于第一温度阈值。一旦确定，警报单元20大体上就可相对于该确定而登记“确认”或“未确认”。理解并设想到，框108、110、112的顺序可颠倒，或可同时执行框中的一个或多个的执行。

在框114处，警报单元20确定框108、110中的任何一个或两个是否被确认。如果是，则在框116处，警报单元20可前进到RoR警报状态。如果框108、110、112中的所有都未被确认，则警报单元20可保持在快速采样状态下并返回到框104。如果框108、110两者都未被确认但框112被确认，则警报单元20可退出快速采样状态并返回到框100。

在框116处，并且当警报单元20处于RoR警报状态时，警报单元20可激活与过高的温度RoR相关联的可听和/或视觉警报。在框116处，并且当警报单元20处于RoR警报状态时，警报单元20可再一次确定当前测量温度值是否大于最大温度阈值。如果是这样，则在框118处，热警报单元20可进入最大温度警报状态，在该状态下，激活与过高的温度相关联的可听或视觉警报。

在框102处，并且当警报单元20处于空闲状态时，警报单元20也可确定当前测量温度是否超过最大温度阈值。如果是，则该方法前进到框118。

在一个或多个实施例中，传感器单元20可包括许多种感测能力。其它能力的示例可包括烟雾检测、CO检测、化学检测和/或空气质量检测等。按钮组件23可执行一系列测试和其它功能。例如，按钮组件23的压下可执行重置功能、可激活或发起无线通信功能以及其它功能。传感器单元20可为各自能够经由有线和/或无线路径而与中央控制面板和/或因特网通信的多个传感器单元中的一个。进一步设想到，传感器单元20可配置成彼此通信。

本公开的优点和益处包括位于中心的热传感器44，其提供更一致且响应性的测量值。其它优点包括产品成本的降低和更稳健的热传感器单元。

虽然参考所例示的实施例而描述了本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出多种改变并且可替换等同体。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可应用多种修改以使本公开的教导适应于特定情况、应用和/或材料。因此，本公开不限于本文中所公开的特定示例，而是包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims

1.一种热警报单元，包括：

壳体，其限定开口和与所述开口流体连通的室，其中所述开口相对于中心轴线而居中；

滑梭，其向外且沿轴向偏压并延伸通过所述开口；

触摸垫，其与所述滑梭沿轴向隔开并接合到所述滑梭，其中所述触摸垫通过所述壳体而在视觉上暴露，以用于由用户按压以执行热警报测试；

热传感器元件，其沿轴向设置在所述触摸垫与所述滑梭之间，其中所述热传感器元件相对于所述中心轴线而居中；

热传感器电引线，其电连接到所述热传感器元件并附接到所述滑梭，其中所述热传感器电引线提供所述热传感器元件的结构定位；以及

多个支座，其各自在所述滑梭与所述触摸垫之间沿轴向延伸并附接到所述滑梭和所述触摸垫，其中所述多个支座彼此沿周向隔开，并且从所述热传感器元件沿径向向外隔开，并且其中所述触摸垫、所述多个支座和所述滑梭适于促进环境空气周向地在所述多个支座之间且轴向地在所述滑梭和所述触摸垫之间的自由流动；

所述滑梭包括基座部分和连接器部分，所述基座部分用作所述室与外侧环境之间的热屏障。

2.根据权利要求1所述的热警报单元，其特征在于，所述热警报单元进一步包括：

控制电路，其设置在所述室中；以及

电测试开关，其与所述滑梭接触并且电连接到所述控制电路。

3.根据权利要求1所述的热警报单元，其特征在于，所述传感器元件与所述壳体隔开并位于所述壳体的外侧。

4.根据权利要求1所述的热警报单元，其特征在于，触摸垫直径相对于轴向支座长度的比为3:1。