DE102017211183A1

DE102017211183A1 - Fire warning system and method of warning against fire

Info

Publication number: DE102017211183A1
Application number: DE102017211183.6A
Authority: DE
Inventors: Isabelle Raible; Natalie Birk-Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brandwarnsystem mit einer Einrichtung (10) zur Detektion eines Gases oder eines Gasgemischs sowie zur Erzeugung eines Warnsignals, wenn die detektierte Konzentration des Gases oder des Gasgemischs einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, und mit einer Gasquelleneinrichtung (21) zur Bereitstellung mindestens einer definierten Menge des Gases oder des Gasgemischs bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur am Ort der Gasquelleneinrichtung (21).The invention relates to a fire warning system with a device (10) for detecting a gas or a gas mixture and for generating a warning signal when the detected concentration of the gas or the gas mixture reaches a predetermined limit, and with a gas source device (21) for providing at least one defined Amount of the gas or the gas mixture at a predetermined temperature is exceeded at the location of the gas source device (21).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 103 57 371 A1 ist bereits ein Apparat und ein physikalisches Verfahren zur Detektion von Bränden und Brandgasen bekannt. Hierbei wird ein Effekt ausgenutzt, bei dem unter Hochspannung zwischen einer Koronar-Entladungselektrode und einer Saugelektrode ein lonenstrom messbar ist, welcher ionisierte Luftpartikel von der Kathode zur Anode transportiert. Bei einer Anwesenheit von Brandgasen bzw. von Rauchpartikeln steigt der lonenstrom zwischen Kathode und Anode stark an. Somit kann ein Vorhandensein von ionisierbaren Rauchpartikeln festgestellt werden.From the DE 103 57 371 A1 An apparatus and a physical method for the detection of fires and combustion gases is already known. In this case, an effect is exploited in which under high voltage between a corona discharge electrode and a suction electrode, an ionic current is measured, which transports ionized air particles from the cathode to the anode. In the presence of fumes or smoke particles, the ion current between cathode and anode increases sharply. Thus, a presence of ionizable smoke particles can be detected.

Ferner sind Halbleiter-Gassensoren auf der Basis beheizter Metalloxide bekannt, die oxidierbare Gase teilweise schon in sehr niedrigen Konzentrationen detektieren können. Brände setzen unterschiedliche Brandgase frei. In einem sehr frühen Stadium von Schwelbränden wird oft Wasserstoff und Kohlenmonoxid freigesetzt. Später kommen Gase wie Stickoxide hinzu. Wenn Kunststoff verbrennt, kommen eine Vielzahl weiterer Gase hinzu, welche teilweise toxisch sind, z. B. Salzsäure bei PVC-Bränden.Furthermore, semiconductor gas sensors based on heated metal oxides are known, which can detect oxidizable gases in some cases even in very low concentrations. Fires release different fire gases. At a very early stage of smoldering fires, hydrogen and carbon monoxide are often released. Later, gases such as nitrogen oxides are added. When plastic burns, a variety of other gases are added, which are partially toxic, z. As hydrochloric acid in PVC fires.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein Brandwarnsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Brand bereits in seinem Anfangsstadium bzw. in seinem Entstehungsprozess festgestellt werden kann. Hierzu ist eine Gasquelleinrichtung vorgesehen, die bei einem Überschreiten einer Temperatur in einer Umgebung der Gasquelleneinrichtung dazu führt, dass ein bestimmtes Gas oder ein Gasgemisch von der Gasquelleneinrichtung freigesetzt wird. Indem hierbei mindestens eine definierte Menge eines Gases freigesetzt wird, wird an einer Einrichtung zur Detektion des Gases in einer Umgebung der Gasquelleneinrichtung eine Konzentration des zu detektierenden Gases erreicht, die über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Indem eine Schwellwertüberschreitung der Gaskonzentration festgestellt wird, kann somit auf ein Überschreiten eines bestimmten Temperaturwertes in einer Umgebung der Gasquelleneinrichtung geschlossen werden. Somit lässt sich ein unerwünschter Temperaturanstieg, der eine Entwicklung eines Brandes oder eine Entstehung eines Brandes kennzeichnen kann, leicht feststellen, indem die Gasquelleneinrichtung bei einer Überschreitung der Temperatur mindestens die definierte Gasmenge freisetzt.A fire warning system with the features of the independent claim has the advantage that a fire can be detected already in its initial stage or in its formation process. For this purpose, a gas source device is provided which, when a temperature in an environment of the gas source device is exceeded, leads to a specific gas or a gas mixture being released from the gas source device. By releasing at least a defined amount of a gas, a concentration of the gas to be detected is reached at a device for detecting the gas in an environment of the gas source device, which is above a predetermined threshold value. By detecting a threshold value exceeding the gas concentration, it can thus be concluded that a certain temperature value is exceeded in an environment of the gas source device. Thus, an undesirable increase in temperature, which can characterize the development of a fire or the occurrence of a fire, can be easily determined by the gas source device releasing at least the defined amount of gas when the temperature is exceeded.

Indem die Einrichtung zur Detektion selektiv für das Gas- bzw. das Gasgemisch empfindlich ist, kann eine sichere Aussage darüber getroffen werden, ob ein Brand oder eine Brandentwicklung vorliegt. Bei herkömmlichen Gassensoren zur Detektion von Brandgasen ist darauf zu achten, dass manche Brandgase auch in der Umgebung zumindest in einer geringen Konzentration vorkommen können. Entwickelt sich also ein Brand, so muss erst ein Erreichen einer Mindestschwelle der Gaskonzentration abgewartet werden, damit Fehlalarme vermieden werden. Im vorliegenden Fall wird jedoch mindestens die definierte Menge des entsprechenden Gases bei einer Erwärmung freigesetzt, so dass eine ausreichende Menge für ein Auslösen zur Verfügung steht und bei einer Überschreitung des Schwellwertes ein Fehlalarm ausgeschlossen werden kann. Diese Schwelle kann dabei so hoch gewählt werden, dass eine zufällige Spurenkonzentration des jeweiligen Gases in einer Umgebungsluft nicht zu einer versehentlichen Detektion und einer Ausgabe einer Warnung führt. Ein schneller Anstieg der Gaskonzentration kann alternativ auch ein Brandindikator sein.By being sensitive to the gas or gas mixture selectively, it is possible to make a reliable statement as to whether a fire or a fire has developed. In conventional gas sensors for the detection of combustion gases, it must be ensured that some combustion gases can also occur in the environment, at least in a low concentration. Thus, when a fire develops, it is first necessary to wait for a minimum threshold gas concentration to be reached so that false alarms are avoided. In the present case, however, at least the defined amount of the corresponding gas is released during heating, so that a sufficient amount is available for triggering and a false alarm can be excluded if the threshold value is exceeded. This threshold can be chosen so high that a random trace concentration of the respective gas in an ambient air does not lead to an inadvertent detection and an output of a warning. A rapid increase in gas concentration may alternatively be a fire indicator.

Ferner entstehen bei Bränden oft undefinierte Gemische verschiedener Gase. Im vorliegenden Fall wird jedoch ein bestimmtes Gas oder ein bestimmtes Gasgemisch freigesetzt, so dass die Einrichtung zur Detektion selektiv auf dieses Gas bzw. dieses Gasgemisch eingestellt bzw. kalibriert werden kann. Somit wird eine einerseits robuste und zuverlässige, andererseits aber auch eine sehr frühe Detektion eines Brandes bzw. einer Vorphase eines Brandes ermöglicht.Furthermore, fires often create undefined mixtures of different gases. In the present case, however, a specific gas or a specific gas mixture is released, so that the means for detection can be selectively adjusted or calibrated to this gas or this gas mixture. Thus, on the one hand robust and reliable, but on the other hand also a very early detection of a fire or a pre-phase of a fire is possible.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. So ist es vorteilhaft, als Gasquelleinrichtung eine vollständige oder teilweise Bedeckung einer zu überwachenden Einheit, wie beispielsweise einer elektronischen Schaltung, eines Kabels oder eines Geräts vorzusehen. Diese Bedeckung ist dabei so ausgeführt, dass bei einer Erwärmung dieser Bedeckung oder eines Teilbereichs dieser Bedeckung aus dem Material der Bedeckung Gas freigesetzt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gas physikalisch, beispielsweise durch Einlagerung in eine Matrixstruktur oder an einer großen Oberfläche, in dem Material gespeichert ist. Ferner ist es auch möglich, dass die Erwärmung zu einer chemischen Reaktion führt, die das entsprechende Gas oder Gasgemisch freisetzt. In einer Ausführungsform kann diese chemische Reaktion eine Oxidation beinhalten. In einer anderen Form kann sie aber auch eine Pyrolyse des Materials der Bedeckung umfassen.Further advantages emerge from the dependent claims. Thus, it is advantageous to provide as gas source device a complete or partial covering of a unit to be monitored, such as an electronic circuit, a cable or a device. This covering is designed so that upon heating of this cover or a portion of this cover from the material of the cover gas is released. This can be done, for example, by physically storing the gas in the material, for example by incorporation in a matrix structure or on a large surface. Furthermore, it is also possible that the heating leads to a chemical reaction that releases the corresponding gas or gas mixture. In one embodiment, this chemical reaction may include oxidation. In another form, however, it may also include pyrolysis of the material of the cover.

Die Bedeckung steht vorteilhaft in einer stoffschlüssigen Verbindung zu der zu überwachenden Einheit. Sie ist beispielsweise auf die Einheit aufgelegt, vorzugsweise aufgeklebt, so dass auch bei einer Bewegung der Einheit sichergestellt werden kann, dass die Bedeckung auf der Einheit verbleibt. Insbesondere ist die Bedeckung aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet, da Kunststoffmaterialien isolierend sind, leicht verarbeitet werden können und auch eine Darstellung eines Ausgangsmaterials zur Bereitstellung des Gases oder Gasgemischs mit einem Kunststoffmaterial leicht darstellbar ist. Alternative zu Kunststoffmaterialen stellen z.B. Lacke dar.The cover is advantageous in a material connection to the unit to be monitored. It is for example placed on the unit, preferably glued, so that it can be ensured even with a movement of the unit that the cover remains on the unit. In particular, the cover is formed of a plastic material, since plastic materials are insulating, can be easily processed and also a representation of a starting material for providing the gas or gas mixture with a plastic material is easily represented. Alternative to plastic materials are, for example, paints.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass als Gasquelleinrichtung ein Vorratsbehälter für ein Gas oder ein Gasgemisch vorgesehen ist. Dieser Vorratsbehälter ist dabei so ausgeführt, dass er sich bei Erwärmung öffnet, beispielsweise durch ein Ventil oder durch eine thermische Zerstörung einer Begrenzung des Vorratsbehälters. Somit kann das in dem Vorratsbehälter befindliche Gas oder Gasgemisch austreten und zu der Einrichtung zur Detektion gelangen. Die Öffnung erfolgt insbesondere bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur. Das Gas kann sich auch in einer Kapsel befinden, die sich bei hohen Temperatur öffnet.Furthermore, it is advantageous that a storage container for a gas or a gas mixture is provided as the gas source device. This reservoir is designed so that it opens when heated, for example by a valve or by thermal destruction of a boundary of the reservoir. Thus, the gas or gas mixture in the reservoir can escape and reach the device for detection. The opening takes place in particular when a predetermined temperature is reached. The gas can also be in a capsule that opens at high temperature.

Entsprechende Vorteile ergeben sich für ein Verfahren zur Warnung vor einem Brand. Hierbei ist es vorteilhaft, als Gas Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak, Salzsäure oder Schwefeldioxid zu verwenden, da dies übliche Brandgase sind und somit eine Einrichtung zur Detektion verwendet werden kann, die auch für die Detektion anderer Brände herangezogen wird. Eine sichere und frühe Auslösung mit einem derartigen Sensor kann dadurch sichergestellt werden, dass eine ausreichende, definierte Menge des jeweiligen Gases freigesetzt wird, die ansonsten bei einem kleinen Brand noch nicht freigesetzt werden würde.Corresponding advantages arise for a method for warning against a fire. In this case, it is advantageous to use carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, hydrochloric acid or sulfur dioxide as gas, since these are customary combustion gases and thus a device for detection can be used which is also used for the detection of other fires. A safe and early release with such a sensor can be ensured by releasing a sufficient, defined amount of the respective gas, which would otherwise not be released in the event of a small fire.

Weiterhin ist es vorteilhaft, insbesondere Gasquelleneinrichtungen für verschiedene Gase zu verwenden, die eine jeweilige, definierte Menge des jeweiligen Gases bei jeweils unterschiedlichen Temperaturen freisetzen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, bei einem Erreichen eines ersten Schwellwertes für ein erstes Gas, ein Erreichen einer ersten Temperatur und bei Erreichen eines Schwellwertes für ein zweites Gas eine zweite, höhere Temperatur festzustellen. Hiermit kann effektiv eine Warnung vor einer Brandgefahr und vor einem tatsächlichen Brand detektiert werden.Furthermore, it is advantageous to use in particular gas source devices for various gases, which release a respective, defined amount of the respective gas at different temperatures. This makes it possible, for example, to detect a second, higher temperature when reaching a first threshold value for a first gas, reaching a first temperature and when reaching a threshold value for a second gas. This can be effectively detected a warning of a fire hazard and before an actual fire.

Insbesondere ist das Verfahren für eine Überwachung eines abgeschlossenen Innenraums, z.B. eines Schaltschranks oder eines abgeschlossenen Innenraums mit begrenztem/kontrolliertem Zugang, z.B. eines Computerzentrums, vorgesehen, da bei einem abgeschlossenen Innenraum im Regelfall keine Person dem jeweiligen Gas ausgesetzt wird und störende Gase von außerhalb nicht in den abgeschlossenen Innenraum eindringen können, so dass eine sichere und zuverlässige Messung ermöglicht wird.In particular, the method is for monitoring a closed interior, e.g. a control cabinet or enclosed interior with limited / controlled access, e.g. a computer center, provided as in a closed interior usually no person is exposed to the respective gas and disturbing gases from the outside can not penetrate into the closed interior, so that a safe and reliable measurement is possible.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel für eine Detektionseinrichtung mit einer Gasquelleinrichtung in Form einer Bedeckung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für Gasquelleinrichtungen auf einer Leiterplatte,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brandwarnsystems für einen elektrischen Energiespeicher,
4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele für Gasquelleinrichtungen
6 ein Beispiel für einen Verfahrensablauf zur Warnung vor einem Brand.

Embodiments of the invention are illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

1 an embodiment of a detection device with a gas source device in the form of a cover,
2 a further embodiment of gas source devices on a printed circuit board,
3 a further embodiment of a fire warning system according to the invention for an electrical energy storage,
4 and 5 Further embodiments of gas source devices
6 an example of a procedure to warn of a fire.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Brandmeldesystem gezeigt. Eine Detektionseinrichtung 10 weist hierbei einen Gassensor 11 auf, der für ein bestimmtes Gas oder Gasgemisch selektiv ist. Bei dem Gassensor 11 handelt es sich beispielsweise um einen Halbleiter-Gassensor. Der Gassensor 11 ist an eine Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen, die eine Recheneinheit 13 aufweist. Die Recheneinheit 13 verarbeitet die Messdaten des Gassensors 11. Insbesondere kann die Recheneinheit 13 aus den Messdaten eine Gaskonzentration bestimmen. Die Recheneinheit 13 vergleicht die gemessene Gaskonzentration mit einem in einem Speicher 14 abgelegten Grenzwert. Liegt die gemessene Gaskonzentration oberhalb des Grenzwerts, so wird über eine Ausgabeeinrichtung 15 eine Warnung ausgegeben. Die Warnung kann beispielsweise optisch oder akustisch oder über ein Datennetz an eine andere, entfernte Verarbeitungs- oder Ausgabeeinheit ausgegeben werden.In the 1 an embodiment of a fire alarm system is shown. A detection device 10 here has a gas sensor 11 which is selective for a particular gas or gas mixture. At the gas sensor 11 For example, it is a semiconductor gas sensor. The gas sensor 11 is to an evaluation device 12 connected, which is a computing unit 13 having. The arithmetic unit 13 processes the measured data of the gas sensor 11 , In particular, the arithmetic unit 13 determine a gas concentration from the measured data. The arithmetic unit 13 compares the measured gas concentration with one in a memory 14 stored limit. If the measured gas concentration is above the limit value, then an output device is used 15 issued a warning. The warning can be issued, for example, optically or acoustically or via a data network to another, remote processing or output unit.

Die Detektionseinrichtung 10 ist benachbart in einer Umgebung einer Einheit 20 angeordnet, die hinsichtlich eines Brandes überwacht werden sollen. In dem hier dargestellten Beispiel ist die Einheit 20 beispielsweise ein elektronisches Gerät, eine Batterie oder eine andere technische Einrichtung. Die Einheit 20 ist mit einer Bedeckung 21 zumindest teilweise abgedeckt. Die Bedeckung 21 besteht beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Polymer. Kommt es zu einer starken Erwärmung der Einheit 20 oder beispielsweise zu einem Brand innerhalb der Einheit 20, so wird auch die Bedeckung 21 erwärmt. Durch die Erwärmung der Bedeckung 21 über eine bestimmte Temperatur wird das von dem Gassensor 11 zu detektierende Gas freigesetzt, insbesondere verstärkt freigesetzt, insbesondere in einer vorgegebenen Menge. Die frei gewordene Gasmenge ist so gewählt, dass sie ausreicht, an dem Gassensor 11 diejenige Konzentration zu erreichen, die für eine Detektion der entsprechenden Temperatur an der Einheit 20 vorgesehen ist.The detection device 10 is adjacent to an environment of a unit 20 arranged to be monitored for fire. In the example shown here is the unit 20 For example, an electronic device, a battery or other technical device. The unit 20 is with a covering 21 at least partially covered. The covering 21 For example, it consists of a plastic material, such as a polymer. If there is a strong warming of the unit 20 or, for example, a fire within the unit 20 so will the covering 21 heated. By warming the cover 21 above a certain temperature, that of the gas sensor 11 released gas to be detected, in particular released more, in particular in a predetermined amount. The free The amount of gas has been chosen so that it is sufficient to the gas sensor 11 to reach that concentration necessary for a detection of the corresponding temperature at the unit 20 is provided.

Der Gassensor 11 ist vorzugsweise räumlich über der Einheit 20 angeordnet, so dass bei einer Erwärmung durch thermische Diffusion Gase von der Bedeckung 21 den Gassensor 11 erreichen. In einer weiteren Ausführungsform können aber auch Vorrichtungen zur Luftbewegung, wie beispielsweise ein Ventilator oder eine Pumpe Luft von der Bedeckung 21 zu dem Gassensor führen. Durch eine möglichst nahe räumliche Anordnung des Gassensors an die zu überwachende Einheit kann die Gasmenge zum Erreichen einer vorgegebenen Konzentration klein gehalten werden. Gleichzeitig kann eine kritische Konzentration unwahrscheinlich durch andere Einflüsse erreicht werden.The gas sensor 11 is preferably spatially above the unit 20 arranged so that when heated by thermal diffusion gases from the covering 21 the gas sensor 11 to reach. In a further embodiment, however, devices for air movement, such as a fan or a pump air from the cover 21 lead to the gas sensor. By the closest possible spatial arrangement of the gas sensor to the unit to be monitored, the amount of gas to achieve a predetermined concentration can be kept small. At the same time, a critical concentration unlikely to be achieved by other influences.

Ein Temperaturbereich, der für eine derartige Detektion vorgesehen ist, beträgt vorzugsweise 150° bis 300°C. Dieser Bereich ist insbesondere geeignet für Polymere und andere organische Materialien, die typischerweise in einem Temperaturbereich von 150° bis 250°C beginnen, sich zu zersetzen, und entsprechende gasförmige Verbindungen oder Gase abzugeben. Dieser Temperaturbereich ist dabei ferner derart gewählt, dass er sich offenkundig nicht mit anderen menschlichen Tätigkeiten, wie beispielsweise einer Raumheizung oder einem Wasserkochen überschneidet, da sich derartige Temperaturbereiche üblicherweise in einem Bereich von maximal 100° bis 150°C bewegen. Hierdurch können Fehlalarme vermieden werden.A temperature range provided for such detection is preferably 150 to 300 ° C. This range is particularly suitable for polymers and other organic materials which typically begin to decompose in a temperature range of 150 ° to 250 ° C and deliver corresponding gaseous compounds or gases. This temperature range is further chosen such that it obviously does not overlap with other human activities, such as space heating or water boiling, since such temperature ranges usually range from a maximum of 100 ° to 150 ° C. As a result, false alarms can be avoided.

Eine entsprechende Temperatur kann bereits bei einer Überhitzung der Einheit 20 erreicht werden, ohne dass diese bereits brennt. Somit können rechtzeitig gegebenenfalls Gegenmaßnahmen wie beispielsweise ein Abschalten der Einheit 20 oder ein Kühlungsvorgang eingeleitet werden.A corresponding temperature can already be reached if the unit overheats 20 be achieved without this already burning. Thus, countermeasures, such as a shutdown of the unit, can take place in good time if necessary 20 or a cooling process can be initiated.

In einer Ausführungsform kann als Material der Bedeckung beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) verwendet werden. Zersetzungsprodukte des Polyvinylchlorids sind Salzsäure bzw. Benzol. Insbesondere Salzsäure eignet sich dafür, als sprechendes Signalisierungsgas verwendet zu werden. Zwar kann es bei einer ansonsten z. B. als Isolationsmaterial üblichen Verwendung von Polyvinylchlorid auch dazu kommen, dass Salzsäure bei einem Brand einer elektrischen Einrichtung freigesetzt wird. Jedoch ist die freigesetzte Menge an Salzsäure im Regelfall gering, so dass eine eindeutige Detektion eines Brandes nicht leicht ist. Bei einer einheitlichen Ausführung der Bedeckung 21 aus PVC wird jedoch sichergestellt, dass bei einer Erwärmung der Einheit 20 über einen vorgegebenen Grenzwert hinreichend viel Salzsäure durch Zersetzung des in ausreichender Menge vorhandenen PVC-Materials der Bedeckung 21 freigesetzt wird, so dass eine zuverlässige Detektion ermöglicht wird.In one embodiment, for example, polyvinyl chloride (PVC) can be used as the material of the covering. Decomposition products of polyvinyl chloride are hydrochloric acid and benzene, respectively. Hydrochloric acid in particular is suitable for use as a speaking signaling gas. Although it can be at an otherwise z. B. as insulating material customary use of polyvinyl chloride also happen that hydrochloric acid is released in a fire of an electrical device. However, the amount of hydrochloric acid released is usually small, so that a clear detection of a fire is not easy. For a uniform execution of the coverage 21 made of PVC, however, ensures that when the unit heats up 20 a sufficient amount of hydrochloric acid over a given limit by decomposing the sufficient amount of PVC covering material 21 is released, so that a reliable detection is possible.

In einer anderen Ausführungsform kann die Bedeckung auch aus anderen Kunststoffmaterialien ausgeführt werden, z. B. Poly(propylene carbonate) (PPC), bei dem Kohlendioxid freigesetzt wird oder Poly(urethane) (PU), bei dem Ammoniak bei einer Erwärmung über einen Grenzwert freigesetzt wird.In another embodiment, the cover can also be made of other plastic materials, for. As poly (propylene carbonate) (PPC), in which carbon dioxide is released or poly (urethanes) (PU), in which ammonia is released when heated above a limit.

In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, als Gasquelleneinrichtung ein Sorbtionsmaterial zu verwenden, das Gas beispielsweise aufgrund seiner großen Oberflächenstruktur absorbiert, wie beispielsweise Aktivkohle. Bei einem Erreichen einer vorgegebenen Temperatur wird das Gas aus dem Gas absorbierenden Material ausgetrieben.In another embodiment, it is also possible to use a sorbent material as the gas source device, which absorbs gas, for example due to its large surface structure, such as activated carbon. Upon reaching a predetermined temperature, the gas is expelled from the gas-absorbing material.

Ferner kann eine Gasquelleneinrichtung zur Bereitstellung von Kohlendioxid verwendet werden. Eine geeignete Freisetzung von Kohlendioxid kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass entsprechende Polymere verwendet werden. In einer Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, Kohlendioxid in Amino-Polymere wie Poly(ethylenimine) (PEI) einzubinden. Diese Polymere binden Kohlendioxid über eine Säure-Base-Reaktion. Durch eine thermische Stimulierung kann das Kohlendioxid ausgetrieben werden. In entsprechender Weise kann die Bedeckung eine PEI-Komponenten aufweisen. Hierbei kann dann Kohlendioxid als entsprechendes Anzeigegas dienen.Further, a gas source device may be used to provide carbon dioxide. A suitable release of carbon dioxide can also be achieved, for example, by using corresponding polymers. For example, in one embodiment, it is possible to include carbon dioxide in amino polymers such as poly (ethyleneimines) (PEI). These polymers bind carbon dioxide via an acid-base reaction. By thermal stimulation, the carbon dioxide can be expelled. Similarly, the cover may comprise a PEI component. Here then carbon dioxide can serve as a corresponding indicator gas.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Bedeckung 21 auch als ein Lack oder als ein Farbauftrag ausgebildet sein, der ein entsprechendes Gas bei einer Erwärmung der Einheit 20 freisetzt. In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, ein Flammschutzmittel als möglichen Gaserzeuger für eine Brandfrüherkennung zu verwenden.In a further embodiment, the covering 21 Also be designed as a paint or as a paint application, the corresponding gas at a warming of the unit 20 releases. In a further embodiment, it is also possible to use a flame retardant as a possible gas generator for early fire detection.

Aus der Polymerchemie, besonders aus der sogenannten „Sacrificial materials, thermally decomposed polymers“ Technologie, ist eine Kontrolle über Zersetzungsmaterialien und Zersetzungstemperaturen bekannt. Solche Polymere sind so entwickelt, dass die keine feststofflichen Rückstände bei ihrer Zersetzung hinterlassen und bei der Zersetzung recht große Mengen an Gas freisetzen. Z.B. wird CO2 von Poly(Alkylene carbonate) bei 200-300°C freigesetzt. Dabei wird ein Einfluss von unterschiedlichen Faktoren ausgenutzt: z.B. einer Seitenketten-Modifikation oder einer Variation einer Größe der Polymerkette, also des Molekulargewichts. Ferner können Zusatzstoffe eingesetzt werden, um eine höhere thermische Stabilität zu erzeugen.From polymer chemistry, especially from the so-called "sacrificial materials, thermally decomposed polymers" technology, a control over decomposition materials and decomposition temperatures is known. Such polymers are designed so that they leave no solid residues in their decomposition and release quite large amounts of gas during decomposition. For example, CO2 is released from poly (alkylene carbonate) at 200-300 ° C. In this case, an influence of different factors is exploited: e.g. a side chain modification or a variation of a size of the polymer chain, ie the molecular weight. Furthermore, additives can be used to produce a higher thermal stability.

In einem Ausführungsbeispiel kann ein Gehäuse der Einheit 20 mit der Bedeckung versehen werden. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise auch eine elektronische Schaltung unmittelbar mit einem Kunststoffmaterial bedeckt werden. Da ein Kunststoffmaterial isolierend ist, wird die elektronische Funktion nicht beeinflusst, während andererseits eine direkte thermische und stoffschlüssige Verbindung zwischen der Bedeckung und den elektronischen Komponenten hergestellt ist.In one embodiment, a housing of the unit 20 provided with the covering become. In another embodiment, for example, an electronic circuit can be covered directly with a plastic material. Since a plastic material is insulating, the electronic function is not affected, while on the other hand, a direct thermal and cohesive connection between the cover and the electronic components is made.

Die Bedeckung kann einerseits während der Herstellung der Einheit 20 aufgebracht werden. Ferner ist es auch möglich, die Bedeckung auch im Nachgang auf eine beliebige Einheit aufzubringen. Ein Beispiel für eine derartige Aufbringung ist in der 2 gezeigt. Auf eine in Aufsicht dargestellte Leiterplatte 25 mit elektronischen Komponenten 26, 26', 26" sind ein erster Aufkleber 27 und optional ein zweiter Aufkleber 28 aufgebracht. Die Aufkleber 27, 28 können an freien Stellen der Leiterplatte 25 aufgeklebt werden, sie können aber auch elektronische Komponenten überdecken. Hierbei sind die Aufkleber 27, 28 aus einem geeigneten Material gebildet und dienen bei einer Erwärmung über eine vorgegebene Temperatur als Gasquelleneinrichtung.The covering may, on the one hand, during the manufacture of the unit 20 be applied. Furthermore, it is also possible to apply the cover in the wake of any unit. An example of such an application is in 2 shown. On a circuit board shown in plan 25 with electronic components 26 . 26 ' . 26 " are a first sticker 27 and optionally a second sticker 28 applied. The stickers 27 . 28 can in free places of the circuit board 25 but they can also cover electronic components. Here are the stickers 27 . 28 formed from a suitable material and are used in a heating over a predetermined temperature as a gas source device.

In der 3 ist ein Anwendungsbeispiel für eine Batterie 30 gezeigt. In einem Gehäuse 31 der Batterie 30 sind mehrere Zellen 32, 33 angeordnet. Die Batteriezellen 32, 33 weisen eine relativ hohe Energiedichte auf. Durch mechanische Beschädigung oder Defekte innerhalb der Zellen kann es insbesondere zu kleinräumigen Erwärmungen der Batteriezellen 32, 33 kommen, wie durch einen schraffierten Bereich 34 angedeutet, die durch einen Temperatursensor zur Durchführung einer lokalen Messung der Zelltemperatur möglicherweise nicht erfasst wird. Mit dem vorgeschlagenen Brandwarnsystem sind die Zellen mit einer entsprechenden Bedeckung versehen, die bei einer Erwärmung über eine vorgegebene Temperatur ein Gas als Indikatorgas freisetzen. Zur Detektion dieses Gases ist ein Gassensor 35 innerhalb des Gehäuses 31 angeordnet, dass vorzugsweise gasdicht zu einer Außenumgebung der Batterie 30 ausgebildet ist. Wärmt sich beispielsweise die zweite Batteriezelle 33 in dem schraffierten Bereich 34, so wird von der Bedeckung, die auf der zweiten Batteriezelle 33 ausgebildet ist, das Gas bei einem Erreichen der vorgegebenen Temperatur an einer Außenseite der Batteriezelle 33 freigesetzt und steigt in Pfeilrichtung 36 zu dem Gassensor 35 auf. Der Gassensor 35 registriert ein Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts, wenn zumindest an einer Mindestfläche der Batteriebedeckung eine vorgegebene Temperatur erreicht wird. Über eine Schnittstelle 37 wird eine entsprechende Warnung drahtlos oder drahtgebunden weitergegeben. Somit kann die Batteriezelle 33 oder die Batterie 33 entladen sowie abgeschaltet werden und abkühlen. Ferner kann eine Warnung ausgegeben werden. Da das Gehäuse gasdicht ausgeführt ist, ist es gegebenenfalls auch möglich, ein üblicherweise toxisches Gas als Gas für eine solche Messung zu verwenden, da das Gas aus dem Batteriegehäuse 31 nicht austreten kann.In the 3 is an application example of a battery 30 shown. In a housing 31 the battery 30 are several cells 32 . 33 arranged. The battery cells 32 . 33 have a relatively high energy density. Due to mechanical damage or defects within the cells, it can in particular to small-scale warming of the battery cells 32 . 33 come as if through a hatched area 34 indicated by a temperature sensor for performing a local measurement of the cell temperature may not be detected. With the proposed fire warning system, the cells are provided with a corresponding coverage, which release a gas as indicator gas when heated above a predetermined temperature. For the detection of this gas is a gas sensor 35 inside the case 31 arranged that preferably gas-tight to an external environment of the battery 30 is trained. Warms up, for example, the second battery cell 33 in the hatched area 34 That is, from the covering that is on the second battery cell 33 is formed, the gas when reaching the predetermined temperature on an outer side of the battery cell 33 released and rises in the direction of the arrow 36 to the gas sensor 35 on. The gas sensor 35 registers an exceeding of a predetermined limit value if at least at a minimum surface of the battery cover a predetermined temperature is reached. Via an interface 37 a corresponding warning is transmitted wirelessly or by wire. Thus, the battery cell 33 or the battery 33 unload and shut down and cool. Furthermore, a warning can be issued. Since the housing is made gas-tight, it may also be possible to use a usually toxic gas as a gas for such a measurement, since the gas from the battery housing 31 can not escape.

In der 4 ist ein Querschnitt durch eine Gasquelleneinrichtung 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Die Gasquelleneinrichtung 40 ist als ein Behälter insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gebildet, der in seinem Innenraum einen unter Druck stehenden Hohlraum 41 aufweist, der mit einem zu detektierenden Gas gefüllt ist, beispielsweise Kohlendioxid oder Ammoniak. Ferner ist es auch möglich, Schwefelverbindungen zu verwenden, z. B. ein Gasgemisch aus Kaptanen. Diese sind nicht nur für den Gassensor leicht detektierbar, sondern können auch von einem Menschen aufgrund ihres unangenehmen Geruchs leicht als Warnung wahrgenommen werden. Bei einer Erwärmung der Gasquelleneinrichtung 40 erweicht das Kunststoffmaterial, so dass bei einem hinreichenden Erweichen entweder eine Öffnung 42 durch die Erwärmung oder durch den Innendruck in dem Hohlraum 41 entsteht, so dass das in dem Hohlraum 41 befindliche Gas in Pfeilrichtung 43 austreten und zu einem Detektor gelangen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gasquelleneinrichtung 40 hierzu eine Sollbruchstelle auf, die den Gasaustritt erleichtert.In the 4 is a cross section through a gas source device 40 shown according to another embodiment. The gas source device 40 is formed as a container, in particular made of a plastic material having in its interior a pressurized cavity 41 which is filled with a gas to be detected, for example, carbon dioxide or ammonia. Furthermore, it is also possible to use sulfur compounds, for. B. a gas mixture of Kaptanen. These are not only easily detectable for the gas sensor, but can also be easily perceived by a human due to their unpleasant odor as a warning. When heating the gas source device 40 softens the plastic material, so that when softened sufficiently, either an opening 42 by the heating or by the internal pressure in the cavity 41 arises, so that in the cavity 41 located gas in the direction of arrow 43 exit and can get to a detector. In a preferred embodiment, the gas source device 40 For this purpose, a predetermined breaking point, which facilitates the gas outlet.

Als Material für eine Füllung einer derartigen Gasquelleneinrichtung in Form einer Kapsel eignet sich auch eine Flüssigkeit, die bei Erwärmung in den Gaszustand übergeht. Beispielsweise kann Tetrahydrothiophen verwendet werden, dass eine Siedetemperatur von 119°C hat. Erhöht sich die Temperatur oberhalb des Siedepunktes, so steigt der Druck in dem Vorratsbehälter, so dass der Druckanstieg dazu führt, dass das Gas aus der Gasquelleneinrichtung austritt.As a material for a filling of such a gas source device in the form of a capsule is also a liquid that passes when heated in the gas state. For example, tetrahydrothiophene can be used, which has a boiling temperature of 119 ° C. If the temperature rises above the boiling point, the pressure in the reservoir increases, so that the increase in pressure causes the gas to escape from the gas source device.

In der 5 ist eine andere, alternative Ausführungsform dargestellt, bei der in ein Gehäuse 51 einer Gasquelleneinrichtung 50 ebenfalls ein Hohlraum 52 eingebracht ist, der mit einem temperaturabhängigen Ventil 53 verschlossen ist. Das Ventil 53 öffnet sich oder wird geöffnet, wenn in einem Bereich der Gasquelleneinrichtung 50 eine vorgegebene Temperatur erreicht oder überschritten wird.In the 5 is another alternative embodiment shown in which in a housing 51 a gas source device 50 also a cavity 52 is introduced, with a temperature-dependent valve 53 is closed. The valve 53 opens or opens when in a region of the gas source device 50 a predetermined temperature is reached or exceeded.

In der 6 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf dargestellt. Das Brandwarnsystem wird mit einem Initialisierungsschritt 60 eingeschaltet. Der Detektor überprüft in einem ersten Analyseschritt 61, ob eine Konzentration des von ihm zu messenden Gases oder Gasgemischs oberhalb einer Detektionsschwelle vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem ersten Analyseschritt 61 zurückverzweigt. Wird eine Detektionsschwelle überschritten, so wird in einem ersten Prüfschritt 62 geprüft, ob die gemessene Konzentration über einem ersten vorgegebenen Schwellwert liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem ersten Analyseschritt 61 zurückverzweigt. Ist dies der Fall, so wird zu einem Warnschritt 63 verzweigt, in dem eine Warnung ausgegeben wird. In einem optionalen zweiten Prüfschritt 64 wird anschließend überprüft, ob auch eine zweite Konzentrationsschwelle desselben Gases oder eine Konzentrationsschwelle eines zweiten Gases ebenfalls überschritten wurde. Ist dies der Fall, so wird zu einem zweiten Warnschritt 65 verzweigt, andernfalls wird zu dem ersten Analyseschritt 61 zurückverzweigt.In the 6 an exemplary procedure is shown. The fire warning system comes with an initialization step 60 switched on. The detector checks in a first analysis step 61 whether a concentration of the gas or gas mixture to be measured by it is present above a detection threshold. If this is not the case, then the first analysis step 61 branches back. If a detection threshold is exceeded, then in a first test step 62 checked whether the measured concentration is above a first predetermined threshold. If this is not the case, then it will the first analysis step 61 branches back. If this is the case, then it becomes a warning step 63 branches, in which a warning is issued. In an optional second test step 64 is then checked whether a second concentration threshold of the same gas or a concentration threshold of a second gas has also been exceeded. If this is the case, then it becomes a second warning step 65 otherwise it branches to the first analysis step 61 branches back.

Der erste Warnschritt 63 kann beispielsweise eine unzulässige Erwärmung kennzeichnen, nach der entsprechende Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise ein Abschalten des Systems oder ein aktives Kühlen erfolgen kann. Bei dem zweiten Warnschritt 65 ist eine derart hohe Temperatur vorliegend, dass von einem Brand auszugehen ist. Hierbei kann beispielsweise ein Löschvorgang und/oder ein Evakuierungsvorgang eingeleitet werden.The first warning step 63 may indicate, for example, an inadmissible heating, after which appropriate countermeasures, such as a shutdown of the system or an active cooling can take place. At the second warning step 65 is such a high temperature that it is assumed that a fire. In this case, for example, a deletion process and / or an evacuation process can be initiated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10357371 A1 [0001]

Claims

A fire warning system comprising means (10) for detecting a gas or mixture of gases and generating a warning signal when the detected concentration of the gas or gas mixture reaches a predetermined limit, and gas source means (21) for providing at least a defined amount of the gas or gas of the gas mixture when a predetermined temperature is exceeded at the location of the gas source device (21).

Fire warning system after Claim 1 , characterized in that the gas source device (21) is at least partially covering a unit to be monitored and that in the material of the cover, the gas or the gas mixture are bonded such that when heating the cover over a predetermined value, the defined amount of the gas is released from the material of the covering.

Fire warning system after Claim 2 , characterized in that the gas or gas mixture is physically or chemically bound in the material of the cover.

Fire warning system according to one of the Claims 2 or 3 , characterized in that the cover is adhered to the unit to be monitored.

Fire warning system according to one of the Claims 2 - 4 , characterized in that the cover comprises a plastic material.

Fire warning system according to one of the preceding claims, characterized in that as a gas source means a storage device for the gas or the gas mixture is provided and that the storage device is designed such that the defined amount of the gas or the gas mixture are released when exceeding a predetermined temperature.

Fire warning system according to one of the preceding claims, characterized in that a gas or a gas mixture is selected, the concentration of which is present in a monitored atmosphere in an initial state below a predetermined concentration.

Fire warning system according to one of the preceding claims, characterized in that the means for detecting one or more gases is formed as a semiconductor gas sensor or as an optical gas sensor.

A method for warning of a fire, wherein at least a defined amount of a gas or a gas mixture is released when reaching a predetermined temperature at a location of the gas source device from a gas source device, wherein a gas sensor detects a concentration of the gas or the gas mixture and wherein a warning then generates when the gas sensor detects a concentration of the gas or gas mixture above a predetermined threshold.

Method according to Claim 9 , characterized in that the gas or the gas mixture includes or consists of carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, hydrochloric acid or sulfur dioxide.

Method according to one of Claims 9 - 10 , characterized in that different gases are released at different temperatures at one or at different gas source means and detected by at least one means for detecting the respective gas.

Method according to one of Claims 9 - 11 for monitoring a device with a closed interior.