DE60214641T2

DE60214641T2 - Feuermelder mit Temperaturdetektor

Info

Publication number: DE60214641T2
Application number: DE60214641T
Authority: DE
Inventors: Kari Nerima-ku Mayusumi; Yukio Yamato-shi Yamauchi; Hiroshi Yokohama-shi Shima
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: EP1298618B1; US20030063005A1; JP2003109141A; EP1298618A3; DE60214641D1; EP1298618A2; US6917296B2; JP3739084B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Brandhitzemelder und im Besonderen auf einen Brandhitzemelder, die eine differenzielle Wärmeerfassung durchführt, d.h. einen Brandhitzemelder, der einen Brand durch Bewerten der Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs mittels eines Paares aus Temperaturdetektierelementen und eines Wärmeleitungsaufhaus derselben detektiert.
BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
Es gibt einen konventionellen Brandhitzemelder, der eine differenzielle Wärmeerfassung durchführt. Der differenzielle Brandhitzemelder detektiert einen Brand durch Bewerten der Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs, der durch den Brand verursacht wird. In Form eines solchen differenziellen Brandhitzemelders gibt es einen Thermoelementhitzemelder und einen Hitzemelder, bei dem zwei Thermistoren zur Anwendung kommen. Außerdem gibt es einen Temperaturmelder, bei dem ein feines maschinelles Herstellverfahren zum Detektieren einer steilen Temperaturänderung eingesetzt wird. Diese Melder werden eingesetzt, um einen steilen Temperaturanstieg zu detektieren, der auf einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten beruht. Damit das Auftreten der Temperaturdifferenz bewirkt wird, weist einer der zwei Punkte ein schnelles Ansprechverhalten auf Wärme und der andere Punkt ein langsames Ansprechverhalten auf Wärme auf.
13 zeigt einen konventionellen Brandhitzemelder mit zwei Thermistoren als Wärmeerfassungselementen (siehe japanische Offenlegungsschriften mit den Nummern HEI 1-297795 und 10-332496). Bei diesem Typ des Brandhitzemelders weist einer (Thermistor 101) der zwei Thermistoren ein schnelles Ansprechverhalten auf Wärme auf, weil er der heißen Luftströmung ausgesetzt ist und als Hochtemperatur-Detektierteil dient. Der andere Thermistor 102 weist ein langsames Ansprechverhalten auf Wärme auf, weil innerhalb einer Abdeckung untergebracht ist und als Niedertemperatur-Detektierteil dient.
Wenn der Brandhitzemelder der heißen Luftströmung ausgesetzt wird, ändert sich die Temperatur, die vom ersten Thermistor 101 detektiert wird, steil, weil ein schnelles Wärmeansprechverhalten vorliegt. Die Temperatur, die vom zweiten Thermistor 102 detektiert wird, ändert sich wiederum langsam, weil ein langsames Wärmeansprechverhalten vorliegt. Deshalb lässt sich ein Temperaturdifferenzsignal einer ausreichenden Größe erhalten. Wenn es einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann der Hitzemelder aufgrund einer diesbezüglichen Bewertung entscheiden, dass ein Brand aufgetreten ist.
Wie oben beschrieben, wird beim differenziellen Brandhitzemelder eine Temperaturdifferenz durch zwei Temperaturdetektierelemente detektiert, die jeweils ein schnelles Ansprechverhalten auf Wärme und ein langsames Anprechverhalten auf Wärme aufweisen. Deswegen lässt sich der Wert einer Temperaturdifferenz infolge einer steilen Temperaturänderung, die von einem Brand verursacht wurde, nicht einfach vom Wert einer Temperaturdifferenz unterscheiden, die auf eine allmähliche Temperaturänderung zurückzuführen ist. Zur Unterscheidung zwischen den zwei Werten ist eine Signalverarbeitung erforderlich.
14 zeigt die Prinzipien eines konventionellen differenziellen Brandhitzemelders. Das Temperaturdetektierelement 201 eines Hochtemperatur-Detektierteils befindet sich an einer Position, wo die heiße Luftströmung direkt einwirkt, während das Temperaturdetektierelement 202 eines Niedertemperatur-Detektierteils sich an einer anderen Position befindet, wo die heiße Luftströmung durch ein Schutzabdeckungselement 203 abgeschirmt wird.
15 zeigt, wie eine hohe Temperatur T_h, die vom Hochtemperatur-Detektierelement 201 detektiert wird, eine niedrige Temperatur Tc, die vom Niedertemperatur-Detektierelement 202 detektiert wird, und eine Temperaturdifferenz ΔT sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur T_a in 14 steil ansteigt. In dem Fall steigt die hohe Temperatur T_h steil und die niedrige Temperatur T_c langsam an. Dadurch erhält man eine große Temperaturdifferenz ΔT.
16 zeigt, wie die oben beschriebene hohe Temperatur T_h, niedrige Temperatur T_c und Temperaturdifferenz ΔT sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur T_a in 14 langsam ansteigt. Die hohe Temperatur T_h steigt in dem Fall zusammen mit der Umgebungstemperatur T_a an und die niedrige Temperatur T_c steigt langsam an. Deswegen erhält man, wie im Falle der steilen Temperaturänderung in 15, eine große Temperaturdifferenz ΔT.
Im Falle der differenziellen Wärmeerfassung jedoch, bei der das Auftreten eines Brandes dann als zutreffend bewertet wird, wenn die Temperaturdifferenz ΔT einen vorgegebenen Wert T_h überschreitet, überschreitet die Temperaturdifferenz ΔT, sogar wenn sich die Umgebungstemperatur T_a langsam ändert, den vorgegebenen Wert T_h. Zur Unterscheidung eines steilen Temperaturanstiegs von einem langsamen Temperaturanstieg erfordert der Fall des steilen Temperaturanstiegs deswegen eine Temperaturkennlinie F (ΔT), wie sie in 15 dargestellt ist. Der Fall des langsamen Temperaturanstiegs erfordert eine Temperaturkennlinie F (ΔT), wie sie in 16 dargestellt ist. Deswegen wird die differenzielle Wärmeerfassungsschaltung kompliziert.
Außerdem befinden sich das Hochtemperatur-Detektierelement 201 und das Niedertemperatur-Detektierelement 202 in Bezug auf die horizontale Richtung an asymmetrischen Positionen, wodurch das Wärmeansprechverhalten des Niedertemperatur-Detektierelementes 202 sich mit der Richtung der heißen Luftströmung ändert. Deswegen hängt die differenzielle Wärmeerfassung, die auf einer Temperaturdifferenz beruht, stark von der Richtung der heißen Luftströmung ab.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Umstände gemacht. Es ist folglich die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen differenziellen Brandhitzemelder bereitzustellen, bei dem die Signalverarbeitung zur Unterscheidung einer steilen Temperaturänderung von einer langsamen Temperaturänderung entfallen kann und bei dem außerdem die Abhängigkeit von der Richtung der heißen Luftströmung verringert wird.
Zum Lösen dieser Aufgabe und gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Brandhitzemelder nach Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 2 bereitgestellt.
Deshalb wird ein Brandhitzemelder bereitgestellt, der einen Hochtemperatur-Detektierteil umfasst, der mit einem Temperaturdetektierelement versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein schnelles Wärmeansprechverhalten aufweist, sowie einen Niedertemperatur-Detektierteil, der mit einem Temperaturdetektierelement versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein langsames Wärmeansprechverhalten aufweist. Der Brandhitzemelder umfasst außerdem ein Harzelement, in dem die Temperaturdetektierelemente des Hochtemperatur-Detektierteils und des Niedertemperatur-Detektierteils integral so untergebracht sind, dass die Wärmeenergie vom Temperaturdetektierelement des Hochtemperatur-Detektierteils auf das Temperaturdetektierelement des Niedertemperatur-Detektierteils übertragen wird. Im Brandhitzemelder wird die differenzielle Wärmeerfassung durchgeführt, die auf Temperaturen beruht, die von dem Niedertemperatur-Detektierteil und dem Hochtemperatur-Detektierteil detektiert werden.
Der Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung ist mit dem oben beschriebenen konventionellen Aufbau dahingehend vergleichbar, dass die Übertragung der Wärmeenergie auf den Hochtemperatur-Detektierteil groß ist und die Übertragung der Wärmeenergie auf den Niedertemperatur-Detektierteil klein ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Wärmeenergie jedoch vom Hochtemperatur-Detektierteildurch das Harzelement und auf den Niedertemperatur-Detektierteil übertragen.
Im Falle eines steilen Temperaturanstiegs, der auf einen Brand zurückzuführen ist, steigt deswegen die Temperatur in einer kurzen Zeitspanne an und deshalb ist die Menge der Wärmeenergie, die auf den Niedertemperatur-Detektierteil in einer kurzen Zeit übertragen wird, klein. Deshalb erhält man zum Zeitpunkt eines steilen Temperaturanstiegs eine große Temperaturdifferenz und danach verringert sich diese Temperaturdifferenz.
Im Falle eines allmählichen Temperaturanstiegs wiederum steigt die Umgebungstemperatur in einer langen Zeitspanne langsam an. Der Temperaturanstieg des Niedertemperatur-Detektierteils folgt deshalb dem Anstieg der Umgebungstemperatur, indem die Wärmeenergie durch das Harzelement auf den Niedertemperatur-Detektierteil übertragen wird. Die Temperaturdifferenz erhöht sich deshalb langsam und erreicht dann einen festen Wert. Es ist nicht möglich, dass die Temperaturdifferenz einen Schwellwert überschreitet, anhand dessen das Vorliegen eines Brandes als zutreffend bewertet werden kann.
Außerdem vermindert die Übertragung der Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Detektierteil auf den Niedertemperatur-Detektierteil die Differenz zwischen den Temperaturänderungen, die auf die Richtung der heißen Luftströmung zurückzuführen ist. Als Folge davon kann die Abhängigkeit von der Richtung der heißen Luftströmung verringert werden.
Beim Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung kann sich ein Hochtemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes, der mit dem Temperaturdetektierelement des Hochtemperatur-Detektierteils bestückt ist, an einer Position befinden, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung übertragen wird. Ein Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes, der mit dem Temperaturdetektierelement des Niedertemperatur-Detektierteils bestückt ist, kann sich an einer Position befinden, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung durch ein Schutzabdeckungselement abgeschirmt wird.
Bei dem Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung können ein Hochtemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes, der mit dem Temperaturdetektierelement des Hochtemperatur-Detektierteils bestückt ist, und ein Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes, der mit dem Temperaturdetektierelement des Niedertemperatur-Detektierteils bestückt ist, sich an Positionen befinden, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung übertragen wird. Der oben erwähnte Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes kann mit einem Wärmespeicher, dessen Wärmekapazität groß ist, in Kontakt sein.
Der Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Wärmeerfassungsschaltung umfassen, die zur Bewertung des Auftretens eines Brandes ausgehend von einer Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen dient, die von dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil detektiert wurden. Die Temperaturdetektierelemente können Transistoren umfassen. In dem Fall kann die Wärmeerfassungsschaltung eine Brückenschaltung bilden, die den Transistor des Niedertemperatur-Detektierteils und den Transistor des Hochtemperatur-Detektierteils umfasst, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einer Differenz zwischen den Temperaturen entspricht, die von dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil detektiert werden.
Beim Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung können die oben erwähnten Temperaturdetektierelemente Dioden, Thermistoren oder Thermoelemente umfassen.
Die obigen und weiteren Aufgaben sowie die neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher zeigen, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird. Es ist jedoch ausdrücklich deutlich zu machen, dass die Zeichnungen nur Illustrationszwecken dienen und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung zu verstehen sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine grafische Darstellung, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Wärmeerfassungsschaltung zur differenziellen Wärmeerfassung zeigt, die bei der ersten Ausführungsform von 1 verwendet wird;
3 ist ein Kurvendiagramm, das zeigt, wie die detektierte hohe Temperatur, die detektierte niedrige Temperatur und die Temperaturdifferenz bei der ersten Ausführungsform von 1 sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur steil ansteigt;
4 ist ein Kurvendiagramm, das zeigt, wie die detektierte hohe Temperatur, die detektierte niedrige Temperatur und die Temperaturdifferenz bei der ersten Ausführungsform von 1 sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur langsam ansteigt;
5A ist eine Vorderansicht, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
5B ist eine Seitenansicht des in 5A dargestellten Brandhitzemelders;
6 ist ein Schaltbild der in 2 dargestellten Wärmeerfassungsschaltung;
7A ist eine grafische Darstellung, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
7B ist eine grafische Darstellung, die eine Wärmeerfassungsschaltung zeigt, die auf eine Leiterplatte montiert ist;
8 ist ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform der Wärmeerfassungsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A ist eine grafische Darstellung, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
9B ist eine grafische Darstellung, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
9C ist eine grafische Darstellung, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
10A ist eine grafische Darstellung, die einen Melderteil zeigt, der gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
10B ist eine grafische Darstellung des auf einer Leiterplatte montierten Melderteils;
11A ist eine grafische Darstellung, die einen Melderteil zeigt, der gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
11B ist eine grafische Darstellung des auf einer Leiterplatte montierten Melderteils;
12A ist eine Draufsicht, die einen Brandhitzemelder zeigt, der gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
12B ist eine Seitenansicht des in 12A dargestellten Brandhitzemelders;
13 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die einen konventionellen Brandhitzemelder mit zwei Thermistoren zeigt;
14 ist eine grafische Darstellung, die dazu dient, die Prinzipien eines konventionellen differenziellen Hitzemelders zu zeigen;
15 ist ein Kurvendiagramm, das zeigt, wie eine hohe Temperatur, die von einem Hochtemperatur-Detektierelement detektiert wird, eine niedrige Temperatur, die von einem Niedertemperatur-Detektierelement detektiert wird, und eine Temperaturdifferenz sich, beim konventionellen Aufbau, ändern, wenn die Umgebungstemperatur steil ansteigt; und
16 ist ein Kurvendiagramm, das zeigt, wie die hohe Temperatur, die niedrige Temperatur und die Temperaturdifferenz sich beim konventionellen Aufbau ändern, wenn die Umgebungstemperatur langsam ansteigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
In 1 ist ein Brandhitzemelder 10 dargestellt, der gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. In der Figur umfasst der Brandhitzemelder 10 einen Hauptkörper 12 und ein Schutzabdeckungselement 14, das an den Hauptkörper 12 geformt ist. Der Hauptkörper 12 ist auf einer Montagefläche 11, wie z.B. einer Decke, montiert. Das Schutzabdeckungselement 14 weist eine Öffnung auf, in der sich ein Melderteil 15 befindet.
Der Melderteil 15 weist ein Temperaturdetektierelement 16 auf, das einen Niedertemperatur-Detektierteil bildet, sowie ein Temperaturdetektierelement 18, das einen Hochtemperatur-Detektierteil bildet. Das Temperaturdetektierelement 16 und das Temperaturdetektierelement 18 wurden mittels eines Harzelementes 20 miteinander integral geformt, das aus einem Kunstharz, wie z.B. Epoxidharz u.s.w., besteht.
Das Temperaturdetektierelement 16, das den Niedertemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bildet, befindet sich innerhalb des Schutzabdeckungselementes 14 und an einer Position, die nicht direkt der heißen Luftströmung 22 ausgesetzt ist. Das Temperaturdetektierelement 16 weist deswegen bezüglich eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ein langsames Ansprechverhalten auf und arbeitet daher als Niedertemperatur-Detektierteil des Melderteils 15.
Das Temperaturdetektierelement 18, das den Hochtemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bildet, befindet sich außerhalb des Schutzabdeckungselementes 14 und ist der heißen Luftströmung 22 direkt ausgesetzt. Das Temperaturdetektierelement 18 weist deswegen bezüglich eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ein schnelles Ansprechverhalten auf und arbeitet daher als Hochtemperatur-Detektierteil des Melderteils 15.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung, wie die Wärmeenergie in den Brandhitzemelder 10 von 1 strömt, wenn er der heißen Luftströmung 22 ausgesetzt wird, die durch einen Brand verursacht wird. Wenn auf den Brandhitzemelder 10 der vorliegenden Erfindung die heiße Luftströmung 22 in einer Richtung ungefähr parallel zur Montagefläche 11 einwirkt, erhält das Temperaturdetektierelement 18 des Hochtemperatur-Detektierteils des Melderteils 15, weil es der heißen Luftströmung 22 direkt ausgesetzt ist, eine große Menge an Wärmeenergie.
Das Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils erhält eine kleine Menge an Wärmeenergie, weil die heiße Luftströmung 22 durch das Schutzabdeckungselement 14 abgeschirmt wird und die Wärmeenergie über das Harzelement 20 übertragen wird.
Die Übertragung der Wärmeenergie auf das Temperaturdetektierelement 18 des Hochtemperatur-Detektierteils und auf das Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils ist im Wesentlichen mit der des konventionellen Aufbaus identisch, der in 14 dargestellt ist. Beim Aufbau der vorliegenden Erfindung wird die Wärmeenergie jedoch vom Temperaturdetektierelement 18 des Hochtemperatur-Detektierteils durch das Harzelement 20 und auf das Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils übertragen, wie dies durch den Pfeil A angedeutet ist.
Zum Zeitpunkt des steilen Anstiegs der Umgebungstemperatur bei einem Brand steigt die Temperatur in einer kurzen Zeitspanne an und deshalb ist die Übertragung der Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Detektierteil auf den Niedertemperatur-Detektierteil in einer kurzen Zeitspanne klein. Dieser Fall ist ungefähr mit dem Fall vergleichbar, bei dem der Temperaturdetektierteil 18 mit dem Temperaturdetektierteil 16 ohne das Harzelement 20 verbunden ist. Eine Temperaturdifferenz ΔT ist in dem Fall gleich (T_h – T_c), wobei T_h die Temperatur ist, die vom Temperaturdetektierteil 18 des Hochtemperatur-Detektierteils detektiert wird und T_c die Temperatur ist, die vom Temperaturdetektierteil 16 des Niedertemperatur-Detektierteils detektiert wird.
Bei einem allmählichen Temperaturanstieg wiederum steigt die Umgebungstemperatur in einer langen Zeitspanne an und deshalb ist die Übertragung der Wärmeenergie durch das Harzelement 20 vom Hochtemperatur-Detektierteil auf den Niedertemperatur-Detektierteil groß. Da der Hochtemperatur-Detektionsteil mit dem Niedertemperatur-Detektierteil durch das Harzelement 20 verbunden ist, folgt die Temperatur T_c, die vom Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils detektiert wird, einem Anstieg der Umgebungstemperatur.
2 zeigt eine Wärmeerfassungsschaltung zur differenziellen Wärmeerfassung, die bei der ersten Ausführungsform von 1 verwendet wird. Die Wärmeerfassungsschaltung umfasst einen Temperaturdifferenz-Detektierabschnitt 24 und einen Brandbewertungsabschnitt 26. Der Temperaturdifferenz-Detektierabschnitt 24 detektiert eine Temperaturdifferenz ΔT (= T_h – T_c) zwischen der Temperatur T_h, die vom Temperaturdetektierelement 18 des Hochtemperatur-Detektierteils detektiert wird, und der Temperatur T_c, die vom Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils detektiert wird.
Die Temperaturdifferenz ΔT, die vom Temperaturdifferenz-Detektierabschnitt 24 detektiert wird, wird an den Brandbewertungsabschnitt 26 ausgegeben. Bei einer tatsächlichen Schaltung ist die detektierte Temperaturdifferenz ΔT vom Temperaturdifferenz-Detektierabschnitt 24 beispielsweise ein Spannungssignal. Der Brandbewertungsabschnitt 26 vergleicht das detektierte Signal, das der Temperaturdifferenz ΔT vom Temperaturdifferenz-Detektierabschnitt 24 entspricht, mit einem vorgegebenen Schwellwert zur Bewertung des Auftretens eines Brandes. Wenn das detektierte Signal, das der Temperaturdifferenz ΔT entspricht, den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, entscheidet der Brandbewertungsabschnitt 26, dass das Auftreten eines Brandes vorliegt und gibt ein Branddetektionssignal an einen externen Empfänger aus.
3 zeigt, wie die detektierte hohe Temperatur T_h, die detektierte niedrige Temperatur T_c und die Temperaturdifferenz ΔT bei der ersten Ausführungsform von 1 sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur T_a steil ansteigt.
Wenn in 3 zum Zeitpunkt t₀ die Umgebungstemperatur T_a so steil ansteigt, dass sie sich sprungartig ändert, folgt die detektierte hohe Temperatur T_h der Umgebungstemperatur T_a und steigt steil an. Die detektierte niedrige Temperatur T_c wiederum steigt in Bezug auf eine steile Änderung der Umgebungstemperatur T_a zuerst langsam an, folgt aber mit einer Verzögerung der Umgebungstemperatur T_a. Die Temperaturdifferenz ΔT, die aus der detektierten hohen Temperatur T_h und der detektierten niedrigen Temperatur T_c berechnet wird, vergrößert sich deswegen sofort nachdem die Umgebungstemperatur T_a steil ansteigt, in Form eines steilen Anstiegs, und danach verringert sie sich langsam.
4 zeigt, wie die detektierte hohe Temperatur T_h, die detektierte niedrige Temperatur T_c und die Temperaturdifferenz ΔT bei der ersten Ausführungsform von 1 sich ändern, wenn die Umgebungstemperatur T_a langsam ansteigt.
In 4 wird die Umgebungstemperatur T_a zum Zeitpunkt t₀ mit einer Steigung langsam erhöht. In Bezug auf eine langsame Erhöhung der Umgebungstemperatur T_a folgt die detektierte hohe Temperatur T_h der Umgebungstemperatur T_a mit einer geringfügigen Verzögerung. Die detektierte niedrige Temperatur T_c folgt der Umgebungstemperatur T_a mit einem gewissen Grad der Verzögerung, weil die Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Detektierteil durch das Harzelement 20 und auf das Niedertemperatur-Detektierteil übertragen wird. Deswegen erhöht sich die Temperaturdifferenz ΔT, die aus der detektierten hohen Temperatur T_h und der detektierten niedrigen Temperatur T_c berechnet wird, mit einer Verzögerung und erreicht danach einen festen Wert.
Somit lässt sich der Wert der Temperaturdifferenz ΔT, den man zum Zeitpunkt eines steilen Temperaturanstiegs, der dem Auftreten eines Brandes von 3 entspricht, erhält, vom Wert der Temperaturdifferenz ΔT unterscheiden, den man zum Zeitpunkt eines allmählichen Temperaturanstiegs erhält (4). Wenn deshalb ein Schwellwert, der zur Bewertung des Auftretens eines Brandes dient und auf der Temperaturdifferenz ΔT beruht, die man zum Zeitpunkt eines steilen Temperaturanstiegs erhält, auf einen Wert gesetzt wird, der die Temperaturdifferenz ΔT überschreitet, die man zum Zeitpunkt eines langsamen Temperaturanstiegs erhält, kann ein differenzieller Brandhitzemelder bereitgestellt werden, der nicht durch einen langsamen Temperaturanstieg, sondern durch einen steilen Temperaturanstieg zum Zeitpunkt eines Brandes angesteuert wird.
5 zeigt einen Brandhitzemelder, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmespeicher in einem Niedertemperatur-Detektionsteil bereitgestellt wird. In 5A umfasst ein Melderteil 15, wie bei der ersten Ausführungsform von 1, ein Temperaturdetektierelement 16, das einen Niedertemperatur-Detektierteil bildet, und ein Temperaturdetektierelement 18, das einen Hochtemperatur-Detektierteil bildet. Die Temperaturdetektierelemente 16 und 18 sind in einem Harzelement 20 integral untergebracht.
Der mit dem Temperaturdetektierelement 16 versehene Niedertemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 ist mit einem Wärmespeicher 28 in Kontakt, der aus einem Material geformt ist, dessen Wärmekapazität groß ist. Das Temperaturdetektierelement 16 und das Temperaturdetektierelement 18 des Melderteils 15 sind beide so angeordnet, dass sie der heißen Luftströmung 22 ausgesetzt sind, die durch einen Brand verursacht wird.
Wenn auf den Melderteil 15 direkt die durch einen Brand verursachte, heiße Luftströmung 22 einwirkt, weist das Temperaturdetektierelement 18 auf der Seite des Hochtemperatur-Detektierteils bezüglich eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ein schnelles Ansprechverhalten auf, weil es bloß im Harzelement 20 untergebracht ist. Andererseits wird neben dem Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils über das Harzelement 20 der Wärmespeicher 28 bereitgestellt, dessen Wärmekapazität groß ist. Deswegen weist das Temperaturdetektierelement 16 bezüglich eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ein langsames Ansprechverhalten auf, weil die Wärmeenergie vom Wärmespeicher 28 aufgenommen wird.
Zum gleichen Zeitpunkt wird die Wärmeenergie der heißen Luftströmung 22 vom Temperaturdetektierelement 18 des Hochtemperatur-Detektierteils auf das Temperaturdetektierelement 16 des Niedertemperatur-Detektierteils übertragen, weil sie mittels des Harzelementes 20 integral geformt sind.
Somit werden bei der zweiten Ausführungsform von 5, wie bei der ersten Ausführungsform von 1, die mit dem Schutzabdeckungselement 14 versehen ist, die detektierte hohe Temperatur T_h und die detektierte niedrige Temperatur T_c, wie in 3 dargestellt, geändert, wenn die Umgebungstemperatur T_a steil ansteigt. Die Temperaturdifferenz ΔT wird steil vergrößert und anschließend verringert.
Eine allmähliche Temperaturänderung wiederum stimmt mit dem Fall überein, wo die Umgebungstemperatur T_a langsam erhöht wird, wie dies in 4 dargestellt ist. Wie bei der detektierten hohen Temperatur T_h folgt die detektierte niedrige Temperatur T_c der Umgebungstemperatur T_a mit einem gewissen Grad der Verzögerung. Die Temperaturdifferenz ΔT vergrößert sich langsam und erreicht dann einen festen Wert.
Somit kann die zweite Ausführungsform von 5, wie bei der ersten Ausführungsform von 1, einen steilen Temperaturanstieg von einem langsamen Temperaturanstieg unterscheiden und daher eine differenzielle Erfassung durchführen.
Der Wärmespeicher, der neben dem Niedertemperatur-Detektierteil bereitgestellt wird, kann eine Leiterplatte sein, die einen Melderhauptkörper und ein Temperaturdetektierelement aufweist. Das heißt, die Übertragung der Wärmeenergie vom Niedertemperatur-Detektierteil auf das konstruktive Element lässt sich so steuern, dass der Niedertemperatur-Detektierteil bezüglich eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ein langsames Ansprechverhalten aufweist. Die Menge der vom Niedertemperatur-Detektierteil auf den Melderhauptkörper oder die Leiterplatte übertragenen Wärmeenergie lässt sich durch eine geeignete Anpassung der Kontaktfläche zwischen dem Niedertemperatur-Detektierteil und dem Melderkörper (oder der Leiterplatte) sowie der Breite und Länge der Drähte steuern.
6 zeigt ein Schaltbild der in 2 dargestellten Wärmeerfassungsschaltung. Die Wärmeerfassungsschaltung ist mit einem Niedertemperatur-Detektionsteil 30 und einem Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 bestückt. Der Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteil 30 umfasst einen Transistor Q1, der dem Temperaturdetektierelement 16 entspricht, das im Niedertemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bereitgestellt wird. Der Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 umfasst einen Transistor Q2, der dem Temperaturdetektierelement 18 entspricht, das im Hochtemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bereitgestellt wird.
7 zeigt einen Brandhitzemelder, der Transistoren als Temperaturdetektierelemente 16, 18 verwendet. In 7A ist ein Transistor 16a in einem Harzelement 20 als Temperaturdetektierelement untergebracht, das im Niedertemperatur-Detektierteil eines Melderteils 15 bereitgestellt wird. Ein Transistor 18a ist im Harzelement 20 als Temperaturdetektierelement untergebracht, das im Hochtemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bereitgestellt wird. Wie in 7B dargestellt, ist das Harzelement 20 mit den Transistoren 16a und 18a, die auf eine Leiterplatte 42 montiert sind, geformt.
Jetzt wird wieder auf 6 Bezug genommen. Der Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteil 30 und der Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 sind an einen Operationsverstärker 34 angeschlossen. Der Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteil 30 und der Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 bilden, vom Operationsverstärker 34 aus betrachtet, eine Brückenschaltung. Diese Brückenschaltung besteht aus vier Impedanzelementen: (R1); (R2); (Q1, R3) und (Q2, R4, R5).
Der Ausgang des Operationsverstärkers 34 wird auf den Eingang eines Komparators 36 gegeben. Der Komparator 36 weist zur Bewertung des Vorliegens eines Brandes eine Referenzspannung (Schwellenspannung) auf. Diese Schaltung wird durch zwei Stromquellen V1 und V2 betrieben und wird mit einer Mittelpunktspannung von 5 V und einer Betriebsspannung von 10 V versorgt.
Der Transistor Q1 im Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteil 30 ist durch die Teilspannung der Widerstände R8 und R9 vorgespannt. Der Transistor Q2 im Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 ist ebenso durch die Teilspannung der Widerstände R6 und R7 vorgespannt. Außerdem ist der Widerstand R5 des Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteils 32 ein Einstellwiderstand, der zur Kompensation von Transistorabweichungen dient.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Wärmeerfassungsschaltung von 6 beschrieben. Anfangs ist bei einem Brandüberwachungszustand (d.h. bei einem gewöhnlichen Temperaturzustand oder Raumtemperaturzustand) ein Strom, der in den Widerstand R1, den Transistor Q1 und den Widerstand R3 des Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteils 30 fließt, gleich einem Strom, der in den Widerstand R2, den Transistor Q2 und die Widerstände R4, R5 des Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteils 32 fließt. Deshalb gibt es keine Potenzialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 34.
Wenn in diesem Gleichgewichtszustand die Wärmeerfassungsschaltung Wärme von der heißen Luftströmung, die durch einen Brand erzeugt wurde, erhält, wird die Wärme auf den Hochtemperatur- Detektierteil von 1 übertragen. Die Basis-Emitter-Spannung V_be des Transistors Q2 des Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteils 32, der das Temperaturdetektierelement 18 ist, der im Hochtemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 bereitgestellt wird, wird entsprechend dem Temperaturkoeffizienten des Basis-Emitter-Überganges eines Transistors, der beispielsweise –2,3 mV/°C beträgt, geändert.
Deswegen erhöht sich der Basisstrom des Transistors Q2. Der Strom, der in den Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 fließt, erhöht sich deshalb und die Spannung am negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 34 verringert sich. Deswegen verstärkt der Operationsverstärker 34 die Potenzialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen desselben und gibt diese an den Komparator 36 aus.
Das heißt, unter der Annahme, dass die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 34 V_d ist, weist die Spannung am Ausgang V_d infolge einer Temperaturdifferenz den folgenden Wert auf
V_d = (Temperatur an der Stelle einer niedrigen Temperatur – Temperatur an der Stelle einer hohen Temperatur) × {(R6 + R7)/R7} × V_tc
Als Nächstes wird der Einstellwiderstand R5 beschrieben, der zur Kompensation der Abweichungen der Transistoren dient, die im Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 bereitgestellt werden. Bei der Ausführungsform von 6 wird der Arbeitspunkt des Melders am einzigen Widerstand R5 in Anbetracht der Bauteilabweichungen eingestellt, wobei eine einzige Referenzspannung genutzt wird.
Die Widerstände R1 bis R5 und die Transistoren Q1 und Q2 des Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteils 30 und des Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteils 32 weisen jeweils Bauelementabweichungen auf. Wenn diese nicht durch eine Einstellung kompensiert werden, wird die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 34 nicht gleich 5 V sein (Mittelpunktpotenzial).
Die Spannung an der Reihenschaltung des Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteils 30, die aus dem Widerstand R1, dem Transistor Q1 und dem Widerstand R3 besteht, beträgt insgesamt 10 V. Der positive Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 34 weist eine Spannung auf, die um die Spannung V_c zwischen dem Kollektor und der Basis höher als die Basisspannung des Transistors Q1 ist. Die Basisspannung des Transistors Q1 ist bei einer Spannungsteilerschaltung (die aus den Widerständen R8 und R9 besteht) immer um einen Wert, der gleich 5 V × R8/(R8 + R9) ist, kleiner als 5 V (was die Mittelpunktspannung ist).
Wenn in diesem Zustand der Widerstand R5 eingestellt wird, lässt sich ein Strom, der in den Widerstand R2, den Transistor Q2, und die Widerstände R4 und R5 des Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteils 32 fließt, ändern. Deshalb lässt sich durch Einstellen des Wertes des Widerstandes R5 die Spannung am negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 34 so einstellen, dass sie mit der Spannung am positiven Eingangsanschluss übereinstimmt. So lassen sich die Bauelementabweichungen kompensieren.
Bei der Ausführungsform von 6 ist der Ausgang des Operationsverstärkers 34 mit dem Komparator 36 verbunden, der ein Mittelpunktpotenzial von 5 V als Referenzspannung aufweist. Die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 34 wird mit dem Mittelpunktpotenzial 5 V verglichen.
Falls der Widerstand R5 so eingestellt ist, dass die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 34 4 V beträgt und der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 34 auf 87-fach eingestellt ist, ergibt sich Vd = (–2,3 mV) × (–1) × 87 = 0,2 V,wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil 1°C beträgt. Deshalb wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 34 pro 1°C (Temperaturdifferenz) um 0,2 V geändert.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil gleich oder größer als 5°C ist, wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 34 gleich oder größer als 5 V. Wenn die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 34 die Referenzspannung 5 V des Komparators 36 überschreitet, wird deshalb der Ausgang des Komparators 36 invertiert und es kann von einem Ausgangsanschluss 40 ein Branddetektionssignal an eine externe Einheit ausgegeben werden.
8 zeigt eine andere Ausführungsform der Wärmeerfassungsschaltung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind ein Niedertemperatur-Detektionsschaltungsteil 30, ein Hochtemperatur-Detektionsschaltungsteil 32 und ein Operationsverstärker 34 auf die Seite der in 7 dargestellten Leiterplatte 42 montiert. Der Komparator 36 und die nachfolgenden Schaltungen, die in 6 dargestellt sind, werden auf der Seite des Hauptkörpers 12 von 1 bereitgestellt. Wenn der Wärmeerfassungsschaltungsteil von 8 auf die Leiterplatte 42 von 7 montiert wird, in dem die Transistoren 16a und 18a mit dem Harzelement 20 integral geformt sind, lässt sich die Größe des Brandhitzemelders, wie in 7B dargestellt, reduzieren.
9 zeigt Ausführungsformen, bei denen Dioden, Thermistoren und Thermoelemente als Temperaturdetektierelemente des Hochtemperatur- und des Niedertemperatur-Detektierbestandteils des Melderteils 15 verwendet werden.
Bei der Ausführungsform von 9A ist eine Diode 18b, die zum Temperaturdetektierelement des Hochtemperatur-Detektierteils eines Melderteils 15 wird, auf die Leiterplatte 42 des Melderteils 15 montiert. Eine Diode 16b, die zum Temperaturdetektierelement des Niedertemperatur-Detektierteils wird, ist in einem vorgegebenen Abstand von der Diode 18b entfernt montiert. Die Dioden 16b und 18b und die Leiterplatte 42 sind mittels eines Harzelementes 20, das aus Epoxidharz besteht, integral geformt.
Bei der Ausführungsform von 9B werden Thermistoren als Temperaturdetektierelemente verwendet. Wie bei der Ausführungsform von 9A sind ein Thermistor 18c für die Hochtemperaturdetektion und ein Thermistor 16c für die Niedertemperaturdetektion mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet und auf eine Leiterplatte 42 montiert. Die Thermistoren 16c und 18c und die Leiterplatte 42 sind mittels eines Harzelementes 20, das aus Epoxidharz besteht, integral geformt.
Bei der Ausführungsform von 9C werden Thermoelemente als Temperaturdetektierelemente verwendet. Ein Thermoelement 18d für die Hochtemperaturdetektion und ein Thermoelement 16d für die Niedertemperaturdetektion sind mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet und auf eine Leiterplatte 42 montiert. Die Thermoelemente 16d und 18d und die Leiterplatte 42 sind mittels eines Harzelementes 20, das aus Epoxidharz besteht, integral geformt.
Bei den Melderteilen 15 der 9A, 9B und 9C, bei denen Dioden, Thermistoren und Thermoelemente als Temperaturdetektierelemente verwendet werden, lässt sich eine steile Temperaturänderung infolge eines Brandes, von einer allmählichen Temperaturänderung unterscheiden, wenn sich, wie in 1 dargestellt, der Niedertemperatur-Detektierteil auf der Seite des Schutzabdeckungselementes 14 befindet, oder wenn, wie in 5 dargestellt, der Niedertemperatur-Detektierteil mit dem Wärmespeicher 28, dessen Wärmekapazität groß ist, in Kontakt ist.
10 zeigt einen Melderteil, der gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Wie in 10A dargestellt, werden beim Melderteil 15 ein Transistor 16a für die Niedertemperaturdetektion und ein Transistor 18a für die Hochtemperaturdetektion als Temperaturdetektierelemente bereitgestellt. Der Melderteil 15 weist 6 (sechs) Zuleitungsanschlüsse 44a bis 44f auf, die den Kollektoren, den Emitter und Basen der zwei Transistoren 16a und 18a entsprechen. Diese Bauteile werden als Packungsbauelement mittels eines geformten Harzelementes 20 geformt.
Der Kollektor des Transistors 16a des Niedertemperatur-Detektierteils ist direkt mit dem Zuleitungsanschluss 44a verbunden. Die Emitterzuleitung 46a des Transistors 16a ist mit dem Zuleitungsanschluss 44b verbunden. Die Basiszuleitung 46b des Transistors 16a ist mit dem Zuleitungsanschluss 44d verbunden.
Der Kollektor des Transistors 18a des Hochtemperatur-Detektierteils ist direkt mit dem Zuleitungsanschluss 44f verbunden. Die Emitterzuleitung 46c des Transistors 18a ist mit dem Zuleitungsanschluss 44c verbunden. Die Basiszuleitung 46d des Transistors 18a ist mit dem Zuleitungsanschluss 44e verbunden.
Der Melderteil 15 mit einem Packungsbauelementeaufbau, der in den 10A und 10B dargestellt ist und in dem die zwei Transistoren 16a und 18a untergebracht sind, ist mittels der Zuleitungsanschlüsse 44a bis 44f auf eine Leiterplatte 42 montiert und bildet die Wärmeerfassungsschaltung, die in 6 oder 8 dargestellt ist. Der Aufbau für den Einbau des Melderteils 15 des Brandhitzemelders verwendet entweder den Aufbau von 1, bei dem das Schutzabdeckungselement 14 verwendet wird, oder den Aufbau von 5, bei dem der Wärmespeicher 28 verwendet wird.
11 zeigt einen Melderteil, der gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Beim Packungsbauelementeaufbau dieser Ausführungsform werden, wie in 11A dargestellt, eine Diode 16b für die Niedertemperaturdetektion, eine Diode 18b für die Hochtemperaturdetektion und ein Harzelement 20 als Packungsbauelementeaufbau durch Harzformen geformt. Beim Formen des Harzelementes 20 werden die vier Zuleitungsanschlüsse 48a bis 48d integral geformt.
Die Katode der Diode 16b des Niedertemperatur-Detektierteils des Melderteils 15 wird direkt mit dem Zuleitungsanschluss 48a verbunden, während die Anode mit dem Zuleitungsanschluss 48b durch eine Zuleitung 50a verbunden wird. Die Katode der Diode 18b des Hochtemperatur-Detektierteils des Melderteils 15 wird direkt mit dem Zuleitungsanschluss 48d verbunden, während die Anode mit dem Zuleitungsanschluss 48c durch eine Zuleitung 50b verbunden wird.
Der Melderteil 15 mit einem Packungsbauelementeaufbau, der in den 11A und 11B dargestellt ist und in dem die zwei Transistoren 16b und 18b untergebracht sind, ist mittels der Zuleitungsanschlüsse 48a bis 44d auf eine Leiterplatte 42 montiert. Wenn der Melderteil 15, der auf die Leiterplatte 42 montiert ist, so angeordnet ist, wie dies in den 1 oder 5 dargestellt ist, lässt sich der Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung erhalten.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf den oben beschriebenen Packungsbauelementeaufbau angewendet wird, der zwei Dioden als Temperaturdetektierelemente verwendet, ist die Erfindung auch auf einen Packungsbauelementeaufbau, der Thermistoren verwendet, sowie einen Packungsbauelementeaufbau, der Thermoelemente verwendet, anwendbar.
12 zeigt einen Brandhitzemelder, die gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Dieser Melder umfasst einen Niederemperatur-Detektierteil, der einen Wärmespeicher 28 ungefähr in der Mitte einer Leiterplatte 42 aufweist, und einen Hochtemperatur-Detektionsteil, der einen ringförmigen Wärmekollektor 43 aufweist. Der Melder umfasst außerdem ein Harzelement 20, mittels dessen das Temperaturdetektierelement des Niedertemperatur-Detektierteils und das Temperaturdetektierelement des Hochtemperatur-Detektierteils integral geformt sind.
Da bei dieser Ausführungsform der Hochtemperatur-Detektionsteil den ringförmigen Wärmekollektor 43 aufweist, dessen Temperaturleitfähigkeit 10^–6 bis 10^–3 m²/s beträgt, ist es nicht möglich, dass ein Anstieg der Temperatur von der Richtung der heißen Luftströmung 22 abhängt. Das Harzelement 20 zum integralen Formen der Temperaturdetektierelemente kann eine Verbundschaltung sein, bei der die zwei Transistoren 16a und 18a durch Harzformen geformt werden, wie beispielsweise jene, die in 10 dargestellt ist.
Beispielsweise wird von den zwei Transistoren 16a und 18a, die in einer Verbundschaltung durch Harzformen geformt werden, der Zuleitungsanschluss 44a des Transistors 16a mit dem Wärmespeicher 28 verbunden und als Temperaturdetektierelement für die Niedertemperaturdetektion verwendet. Der Zuleitungsanschluss 44f des anderen Transistors 18a wird mit dem Wärmekollektor 43 verbunden und als Temperaturdetektierelement für die Hochtemperaturdetektion verwendet. Auf diese Weise lässt sich die in 8 dargestellte Brückenschaltung aufbauen. Deshalb kann diese Ausführungsform ein Signal ausgeben, das der Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil des Melderteils 15 entspricht.
In den 7 bis 9 strömt die heiße Luftströmung 22 nach rechts, aber sogar dann, wenn die heiße Luftströmung 22 nach links strömt und die Übertragung der Wärme über die Leiterplatte erfolgt, lässt sich der gleiche Temperaturanstieg wie bei den oben erwähnten Ausführungsformen erreichen. Der Grund dafür ist, dass wenn auf die Leiterplatte eine heiße Luftströmung einwirkt, die Wärme schnell auf die Leiterplatte übertragen wird, weil diese Platte dünn ist.
Obwohl jede der oben beschriebenen Ausführungsformen als einzelner Brandhitzemelder eingesetzt wird, lässt sich ein solcher Brandhitzemelder als Verbundbrandmelder einsetzen, indem der Brandhitzemelder der vorliegenden Erfindung in den bestehenden fotoelektrischen Rauchmeldern bereitgestellt wird.
Wie oben dargelegt, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf:
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Temperaturdetektierelemente und das Harzelement so integral geformt, dass die Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Detektierteil durch das Harzelement und auf den Niederemperatur-Detektierteil übertragen wird. Bei diesem Aufbau wurde das Wärmeansprechverhalten des Niedertemperatur-Detektierteils, wenn die Temperatur zum Zeitpunkt eines Brandes steil ansteigt, ausreichend langsam ausgeführt. Im Falle eines allmählichen Temperaturanstiegs wiederum folgt die Temperatur, die vom Niedertemperatur-Detektierteil detektiert wird, nach einem gewissen Grad der Verzögerung der Umgebungstemperatur und erreicht einen festen Wert. Deshalb lässt sich eine Temperaturdifferenz, die man von einem steilen Temperaturanstieg zum Zeitpunkt eines Brandes erhält, von einer Temperaturdifferenz unterscheiden, die man von einem allmählichen Temperaturanstieg erhält. Die Signalverarbeitung zur Unterscheidung der Temperaturdifferenzen kann dadurch entfallen und die differenzielle Wärmeerfassung lässt sich mit einem einfachen Detektionsaufbau durchführen.
Zusätzlich vermindert die Übertragung der Wärmeenergie vom Hochtemperatur-Detektierteil auf den Niedertemperatur-Detektierteil die Differenz zwischen den Temperaturänderungen, die auf die Richtung der heißen Luftströmung zurückzuführen ist. Als Folge davon kann die Abhängigkeit von der Richtung der heißen Luftströmung verringert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die hier angeführten Details beschränkt. Die vorliegenden Ausführungsformen haben nur einen illustrativen und keinen einschränkenden Charakter. Da der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche und nicht durch die Beschreibung, die ihnen vorausgeht, definiert ist, sind alle Änderungen, die in den Schutzbereich der Patentansprüche fallen, deshalb durch die Patentansprüche eingeschlossen.

Claims

Brandhitzemelder, umfassend: einen Hochtemperatur-Detektierteil, der mit einem Temperaturdetektierelement (18) versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein schnelles Wärmeansprechverhalten aufweist; einen Niedertemperatur-Detektierteil, der mit einem Temperaturdetektierelement (16) versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein langsames Wärmeansprechverhalten aufweist; wobei eine differenzielle Wärmeerfassung durchgeführt wird, die auf Temperaturen beruht, die von dem Niedertemperatur-Detektierteil und dem Hochtemperatur-Detektierteil detektiert werden; und gekennzeichnet durch ein Harzelement (20), in dem die Temperaturdetektierelemente (16, 18) des Hochtemperatur-Detektierteils und des Niedertemperatur-Detektierteils integral so untergebracht sind, dass die Wärmeenergie von dem Temperaturdetektierelement (18) des Hochtemperatur-Detektierteils auf das Temperaturdetektierelement (16) des Niedertemperatur-Detektierteils übertragen wird; einen Hochtemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes (20), der mit dem Temperaturdetektierelement (18) des Hochtemperatur-Detektierteils bestückt ist und sich an einer Position befindet, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung übertragen wird; und einen Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes (20), der mit dem Temperaturdetektierelement (16) des Niedertemperatur-Detektierteils bestückt ist und sich an einer Position befindet, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung durch ein Schutzabdeckungselement (14) abgeschirmt wird.
Brandhitzemelder, umfassend: einen Hochtemperatur-Detektierteil, der mit einem Temperaturdetektierelement (18) versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein schnelles Wärmeansprechverhalten aufweist; einen Niedertemperatur-Detektierteil, der mit einem Temperaturdetektierelement (16) versehen ist, das in Bezug auf einen Anstieg der Umgebungstemperatur ein langsames Wärmeansprechverhalten aufweist; wobei eine differenzielle Wärmeerfassung durchgeführt wird, die auf Temperaturen beruht, die von dem Niedertemperatur-Detektierteil und dem Hochtemperatur-Detektierteil detektiert werden; und gekennzeichnet durch ein Harzelement (20), in dem die Temperaturdetektierelemente (16, 18) des Hochtemperatur-Detektierteils und des Niedertemperatur-Detektierteils integral so untergebracht sind, dass die Wärmeenergie von dem Temperaturdetektierelement (18) des Hochtemperatur-Detektierteils auf das Temperaturdetektierelement (16) des Niedertemperatur-Detektierteils übertragen wird; einen Hochtemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes (20), der mit dem Temperaturdetektierelement (18) des Hochtemperatur-Detektierteils bestückt ist, und einen Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes (20), der mit dem Temperaturdetektierelement (16) des Niedertemperatur-Detektierteils bestückt ist, die sich an Positionen befinden, wo die Wärme einer durch einen Brand erzeugten, heißen Luftströmung übertragen wird; und den Niedertemperatur-Detektierbestandteil des Harzelementes (20), der mit einem Wärmespeicher (28), dessen Wärmekapazität groß ist, in Kontakt ist.
Brandhitzemelder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der außerdem eine Wärmeerfassungsschaltung umfasst, die zur Bewertung des Auftretens eines Brandes ausgehend von einer Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen dient, die von dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil detektiert wurden; wobei die Temperaturdetektierelemente (16, 18) Transistoren (16a, 18a) umfassen; und wobei die Wärmeerfassungsschaltung eine Brückenschaltung bildet, die den Transistor des Niedertemperatur-Detektierteils und den Transistor des Hochtemperatur-Detektierteils umfasst, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einer Differenz zwischen den Temperaturen entspricht, die von dem Hochtemperatur-Detektierteil und dem Niedertemperatur-Detektierteil detektiert werden.
Brandhitzemelder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Temperaturdetektierelemente (16b, 18b, 16c, 18c, 16d, 18d) Dioden, Thermistoren oder Thermoelemente umfassen.