JP2005530256A - 散光型煙警報器 - Google Patents

Abstract

煙警報器は光学式の測定室を有しており、この測定室は、少なくとも１つの光源（１２，１２′）及び受光器（１１）を備えたセンサ装置（２）と、測定室の周面に配置された複数の仕切り板（１６）を備えたラビリンスシステム（７）とを有している。光源（１２，１２′）及び受光器（１１）は、それぞれケーシング（１４，１５；１３）内に配置されている。これらのケーシング（１４，１５；１３）は、細長い形状を有しており且つ小さなウインドウ開口を有している。少なくとも１つの光源（１２，１２′）及び受光器（１１）は、それぞれケーシング（１４，１５；１３）の後方部に配置されており、これにより、ケーシング（１４，１５；１３）のウインドウ開口と、少なくとも１つの光源（１２，１２′）の光が通過する光学面及び／又は受光器（１１）のレンズとの間に、比較的大きな間隔が形成されている。この間隔は、有利には前記光学面若しくは前記レンズの直径よりも大である。測定室において、ケーシング（１４，１５；１３）の出射側若しくは入射側と、対向位置する仕切り板（１６）との間には、コンパクトな露出した散乱室が形成されている。

Description

本発明は、散光型煙警報器であって、光学式の測定室が設けられており、該測定室が、少なくとも１つの光源と受光器とを備えたセンサ装置及び測定室の周面に配置された複数の仕切り板を備えたラビリンスシステムを有しており、少なくとも１つの光源と受光器とが、それぞれケーシング内に配置されている形式のものに関する。

場合によっては光学式の測定室の他に、更に別のセンサ、例えば温度センサを有していてよい散光型煙警報器において、光学的な測定室は公知の形式で、この測定室に不都合な外光が侵入不能に且つ煙は極めて僅かに侵入可能に形成されている。少なくとも１つの光源及び受光器は、この少なくとも１つの光源から受光器へ、光線が直接に到達することはできないように配置されている。放射経路内に煙粒子が存在する場合は、少なくとも１つの光源の光が煙粒子で散乱され、この散光の一部が受光器に当たって電気的な信号を生ぜしめる。

このような散光型煙警報器の信頼性及びエラーアラーム確実性が、散光型煙警報器の一定の感度に著しく関連しているということは明白である。光電子コンポーネントの劣化の他に、特に光の通過する前記コンポーネントの光学面の汚染が、感度にネガティブな影響を及ぼす。

本発明によって、光の通過する光学面の汚染ができるだけ少なく、これにより、警報器が一定の感度を有する、冒頭で述べた形式の散光型煙警報器を提供するものである。

この課題は本発明に基づいて、前記ケーシングが、細長い形状を有しており且つ小さなウインドウ開口を有しており、少なくとも１つの光源と受光器とがケーシングの後方部に配置されており、これにより、ケーシングのウインドウ開口と、少なくとも１つの光源及び／又は受光器の光の通過する光学面との間に比較的大きな間隔が形成されていることによって解決される。

実地テストにより、ケーシングの小さなウインドウ開口及び光電子コンポーネントをケーシングの後方部に配置することに基づいて、光学面が汚染から良好に保護されているので、当該警報器が一定の感度を有するということが判った。

本発明による装置の別の利点は、各光束が比較的小さな横断面を有しており、これにより、受光器に到達する散光が、高い確実性を以て測定室の中央の煙粒子に由来するものであり、測定室の底部に堆積したダスト粒子に由来するものではないという点にある。

本発明による煙警報器の第１の有利な構成は、前記間隔が、前記光学面の直径よりも大であるということを特徴としている。

本発明による煙警報器の第２の有利な構成は、測定室が上方を支持体板によって制限されており、この支持体板からは、前記ケーシングが下方に向かって突出しており、ラビリンスシステムが、支持体板に位置固定可能で底部及び側壁を有するカバー状の構成部材を形成しており、この構成部材が下方から支持体板に差込み可能であるということを特徴としている。

本発明による煙警報器の第３の有利な構成は、前記ケーシングのウインドウ開口の内の少なくとも１つが、一体のフレームによって取り囲まれているということを特徴としている。

本発明による煙警報器の第４の有利な構成は、前記ケーシングが、ウインドウ開口は別として下方に向かって開いており、前記構成部材の底部が、ケーシングのためのカバーを有しているということを特徴としている。

第５の有利な構成では、測定室において、ケーシングの出射側若しくは入射側と、対向位置する仕切り板との間に、コンパクトな露出した散乱室が形成されている。

本発明による煙警報器の更に別の有利な構成は、支持体板に、警報器ベースに設けられたコネクタ条片と警報器とを電気的に接続するためのコンタクト条片が配置されており、前記の電気的な接続が、コンタクト条片及び／又はコネクタ条片の接線方向運動によって行われるということを特徴としている。有利には、コンタクト条片は支持体板の上面に「インサート技術」で組み込まれている。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１から図４に示した煙警報器は、公知の形式で３つの主要構成部材、即ちベース１、光学的なセンサシステム２及びケーシング３から成っている。この構成は、図３から最も良く判る。図２には、警報器を横断して下から見た図で光学的なセンサシステム２の一部が示されている。

ベース１は、監視しようとする部屋の壁に組み込むために設けられており、この場合、組込みは埋込みボックスに直接に行われるか、又は補助ベースを以て或いは補助ベース無しで表面で行われる。主として円形のプレートと、下方に向かって突出した縁部ウェブとから成るベース１は、とりわけセンサシステムに接続されたコンタクト条片５（図５）を収容するために設けられたコネクタ条片４（図３及び図４）を有している。

光学的なセンサシステム２は、光学センサのためのプレート状の支持体６と、この支持体６の下面に位置固定されたカバー状のラビリンス７と、ベース１に面した支持体６の上面に配置された、電子評価機器を備えたプリント配線板８と、このプリント配線板８の縁部及び上方を被覆するカバー９とを有しており、このカバー９は、ケーシング３の部分を形成している。コンタクト条片５は、支持体プレート６の組込み構成部材であり且つこの支持体プレート６から上方に向かって突出している。カバー９はほぼ、縁部を取り囲むカラーと、コンタクト条片５の貫通用の破断部１０とを備えたプレートの形を有しているので、当該カバー９は、ベース１に配置されたコネクタ条片４の平面に突入している。

図２から明らかな光学センサは、支持体６とラビリンス７とによって形成された、受光器１１と２つの光源１２，１２′とを備えた測定室を有しており、前記受光器１１及び２つの光源１２，１２′は、それぞれケーシング１３，１４，１５に配置されている。これらのケーシング１３，１４，１５は、ダイオード（フォトダイオード又はＩＲＥＤ）がそれぞれ保持されている底部部分から成っており且つ測定室の中央に面した正面側に、入射若しくは出射用のウインドウ開口を有している。図２から見て取れるように、測定室においてケーシング１３，１４，１５の前記のウインドウ状の開口の前の領域に形成された散乱室は、コンパクトに且つ露出して形成されている。この配置形式及び形状に基づいて、当該警報器は、前記散乱室に挿入可能な煙シミュレーション用の透明体の使用に最も良く適している。このような透明体は、警報器の製作に際する煙感度の調整用又は試験用に使用される（これに関してはヨーロッパ特許第０６５８２６４号明細書参照）。

ウインドウ開口のフレームは、少なくともケーシング１４，１５においては一体に形成されており、これによって、煙感度に関する許容誤差が減少される。公知の散光型煙警報器の場合、ウインドウフレームは２つの構成部材から成っており、これらの構成部材の内の一方は測定室の壁に、他方は底部に取り付けられている。底部を被せ嵌める際に、再三再四嵌合障害が発生してウインドウサイズを変化させ且つ両ハーフウインドウ間に光のギャップを形成し、延いては送光及び受光の不都合な障害を生ぜしめる。一体のケーシングウインドウの場合は、前記のような種類の障害は排除されており且つハーフウインドウの位置決め精度に関する問題が発生する恐れはない。ウインドウは、方形又は正方形であり且つウインドウ開口と所属の光源１２，１２′若しくは所属の受光器１１のレンズとの間には比較的大きな間隔が存在しており、これによって、該当する光線の比較的小さな開口角度が得られる。光線の小さな開口角度は、一方では光源１２，１２′の光が底部にほとんど当たらず、他方では受光器１１が底部を「見て」いないので、底部に堆積したダスト粒子が不都合な散光を発生させる恐れはないという利点を有している。ウインドウと光源１２，１２′若しくは受光器１１のレンズとの間の大きな間隔の別の利点は、光が貫通する光学的な面がケーシング内部の比較的深くに位置しており、これによって汚染に対して
良好に保護されているという点にある。この結果、光電子素子の一定の感度が得られる。

ラビリンス７は、底部及び円周上に配置された複数の仕切り板１６から成っており且つ前記ケーシング１３，１４，１５のための平らなカバーを有している。底部と仕切り板１６とは、外部からの光に対して測定室を遮蔽し且つ「バックグラウンドライト」を抑制するために役立つ（これに関してはヨーロッパ特許第０８２１３３０号明細書及びヨーロッパ特許第１０８７３５２号明細書も参照のこと）。円周上に配置された複数の仕切り板１６は、それぞれ２本の脚部から成っており且つＬ字形の形状を有している。仕切り板１６のこの形状と配置形式とに基づいて、特に仕切り板１６相互の間隔に基づいて、測定室が外部からの光に対して十分に遮蔽されており、それにもかかわらず、測定室の機能が光学的なテスト機器（ヨーロッパ特許第０６３６２６６号明細書）を以て検査可能であるということが保障されている。更に、仕切り板１６はそれぞれ非対称的に配置されているので、あらゆる方向からの煙が同様に良好に測定室に流入することができる。

測定室に向けられた仕切り板１６の前縁部はできるだけシャープに形成されているので、僅かな光しか前記前縁部に当たらずに反射され得る。測定室の底部及び壁、即ち、支持体６及びラビリンス７の互いに面した面は波形の起伏を付けられて形成されており、測定室におけるあらゆる表面、特に仕切り板１６及び前記の波形の起伏を付けられた面は光沢があり且つブラックミラーのように働く。このことは、当たる光が散乱されるのではなく、指向反射されるという利点を有している。

２つの光源１２，１２′の配置形式は、受光器１１の光軸が、一方の光源（図面では光源１２）の光軸と相俟って鈍角を成し且つ他方の光源（図面では光源１２′）の光軸と相俟って鋭角を成すように選択されている。光源１２，１２′の光は、測定室に流入する煙によって散乱され、この散光の一部が受光器１１に当たる。この場合、光源の光軸と受光器の光軸との間が鈍角なら前方散乱と云い、前記光軸間が鋭角なら後方散乱と云う。

前方散乱によって生ぜしめられた散光が、後方散乱によって生ぜしめられた散光よりも著しく大きいということは公知である。この場合、両散光成分は、種々様々な火災形式に関して異なる特徴を有している。これらの現象は、例えば国際公開第８４／０１９５０号パンフレット（＝米国特許第４６４２４７１号明細書）から公知であり、そこではとりわけ、種々様々な種類の煙に関して異なる散乱率が、小さな散乱角度の場合は散乱用に、比較的大きな散乱角度の場合は煙種の識別用に利用され得るということが公開されている。比較的大きな散乱角度は、９０°以上に選択されてもよく、これにより、前方散乱及び後方散乱が評価される。２つの光源１２，１２′に由来する散光成分の評価は本発明の対象とするところではないので、ここで詳しくは説明しない。

異なる煙霧質をより良好に判別するためには、光線経路の送光側及び／又は受光側に能動的又は受動的な偏光フィルタが設けられていてよい。支持体６は対応して準備されており且つケーシング１３，１４，１５内に設けられた溝（図示せず）を有しており、これらの溝に前記偏光フィルタが位置固定されてよい。別のオプションとしては、光源１２，１２′としてダイオードが使用可能であり、これらのダイオードは可視光の波長範囲内の光線を送光する（これに関してはヨーロッパ特許第０９２６６４６号明細書参照）か、又は光源は、それぞれ異なる波長の光線を送光することができる。例えば、一方の光源は赤い光を送光し且つ他方の光源は青い光を送光する。

煙警報器のケーシング３は、主として２つの部分によって構成されており、既に述べたカバー９と、光学的なセンサシステム２を有する警報器フード１７とから成っている。この警報器フード１７は、上側のリング状の部分及びこのリング状の部分から間隔をおいて警報器の円頂部を形成するプレートから成っており、このプレートは上側のリング状の部分と、アーチ状又はリブ状のウェブ１８によって結合されている。符号１９で示された、
警報器フード１７の上側部分と下側部分との間の中間室は、光学的なセンサシステム２に空気延いては煙が流入するための、ケーシング全周にわたって延びる開口を形成しており、この場合、この開口は比較的細長いウェブ１８によって中断されている。これらのウェブ１８は偶数で設けられており、図示の場合は４つである。

警報器フード１７及びカバー９は、支持体６にフック状のスナップ式ロック（図示せず）を介して位置固定されており、警報器全体はベース１に固定されている。警報器フード１７の上側部分にはリング２０が挿入されており、このリング２０は、適当なフレキシブルな材料から成る防虫網２１を支持している。警報器フード１７を取り付ける際に、支持体６がリング２０に対して押圧され、これによって防虫網２１は警報器内で位置固定される。ベース１における警報器の固定は、バヨネットロックの形式に基づいて行われる。警報器は下方からベース１に押し込まれ、このことは、ガイドリブ及びガイド溝によって形成された機械的なコードに基づいて、警報器とベースとの間の唯一の相対位置においてのみ可能である。次いで、ベース１に設けられた警報器は約２０°の角度（図４）だけ回動され、これにより、支持体６の部分を形成し且つこの支持体６から上方に向かって突出したコンタクト条片５が、ベース１に組み込まれたコネクタ条片に接線方向で挿入されて、電気的なコンタクトがコネクタ条片４とコンタクト条片５との間延いては警報器とベースとの間に形成される。次いで、前記のバヨネットロックによって、ベース１における警報器の機械的な位置固定が行われる。

コンタクト条片５は、支持体６の上面に「インサート技術」で組み込まれており且つ支持体６と一体に製作されている。コンタクト条片５の差込みコンタクトからは、電気的な接続部が、支持体６に鋳込まれた、互いに絶縁された複数の金属導体を備えた打抜き部材に案内されている。前記金属導体の自由端部は、コンタクト条片５に隣接して支持体６から突出しており且つプリント配線板８に設けられた電子評価機器に対するろう接結合部を形成するためのコンタクト箇所を形成している。

２つの部材、即ちコネクタ条片４とコンタクト条片５とによる警報器とベースとの間の電気的な接続は、複数の利点を有している。即ち；
・差込み接続を形成するために、１つの簡単な機構しか必要とせず、特に回転運動の並進運動への変換を行わずに済む。
・コンパクトな差込み接続は、簡単なループコンタクトを可能にし且つ電磁適合性（ＥＭＣ）に関して優れた特性を有している。

図３から判るように、ラビリンス７を形成する構成部材の底部には光導波路２２が固定されており、この光導波路２２は、一方ではプリント配線板８に向かって上方に突出しており且つ他方では警報器フード１７の下側部分に設けられた穴を通って警報器フードから突出している。警報器フードは、前記穴の領域に球状の凹部２３を有しており、この凹部２３は、光導波路２２の自由端部を取り囲んでいる。光導波路２２は、警報器のアラーム状態を光学的に表示するための「アラームインジケータ」として役立つ。この目的のためにプリント配線板８にはＬＥＤ（図示せず）が設けられており、このＬＥＤはアラーム状態において作動され且つ光導波路２２に光を供給する。

警報器の頂点域に位置することに基づいて、アラームインジケータは僅かな電力しか必要とせず、事実上あらゆる方向から見ることができる。このあらゆる方向からの可視性は、水平線に対して２０°の視角からようやく与えられているが、警報器は壁に組み込まれるので、前記条件は大抵の場合は満たされている。特に図２から判るように、光導波路２２はケーシング１４，１５間の領域において測定室を貫通して案内されている。両ケーシング１４，１５は、その正面において互いに結合されており、これにより、内側の側面と当該ケーシング１４，１５間の結合面とを以て、光導波路２２を取り囲む壁を形成しており、この壁は、測定室の散乱室を光導波路２２に対して概ね遮蔽している。

ここまで説明した煙警報器は、測定室に流入した煙粒子によって生ぜしめられた散光に基づいた煙感知による、純粋に光学的な警報器である。この警報器は、任意で２判定基準型警報器として形成されていてよく、付加的に温度センサを有していてよい。図１及び図２では、ＮＴＣ抵抗によって形成された２つの温度センサ２４が設けられており、これらの温度センサ２４は、互いに対向位置する２つのウェブ１８の領域内に配置されている。これらのウェブ１８は、真ん中に細長い切欠き２５を有しており、この切欠き２５に上方から温度センサ２４が突入しており、これらの温度センサ２４はプリント配線板８に固定されている。光学‐熱式警報器は公知なので、ここでは信号評価の説明は省く。もちろん、この警報器は例えば燃焼ガスセンサ（ＣＯ，ＮＯ_ｘ）等の更に別のセンサを有していてよく、この場合、前記燃焼ガスセンサは相応に小さな寸法なら、測定室内に配置されていてよい。

警報器の軸線に配置された温度センサが完全に方向とは無関係であるのに対して、周面に配置されたセンサの場合は、著しい方向関連性を有しており且つ応答特性は、センサが警報器の火災に面した側に位置しているのか、又は火災とは反対の側に位置しているのかに関連している。この問題は、互いに対向位置する２つの温度センサ２４を使用することによって解決される。この場合に重要なのは、警報器が空気の流れ方向とは無関係に、均質な回転対称的な感度を有していることである。この感度は、ウェブ１８によって防虫網２１との協働において達成される。この場合、ウェブ１８は温度センサ２４を機械的な力作用に対して保護し且つ空気をセンサに最適に案内する一方で、防虫網２１と協働して、空気をケーシング外部に沿って案内する。

明細書の冒頭で既に述べたように、今日では光学火災警報器、光学‐熱式火災警報器及び熱式火災警報器が使用されており、これらの火災警報器に更にガス警報器が加えられてもよい。更に、光学警報器、熱警報器及び光学‐熱式警報器は、付加的に燃焼ガスセンサを有していてよい。図示の警報器は、前記変化態様を光学的且つ光学‐熱的に（場合によっては燃焼ガスセンサを以て補足して）カバーするものであり、この場合、純粋に光学的な警報器においては、もちろん温度センサ２４は設けられていない。この点は別としても、これまでに説明した２つの変化態様における警報器構成は、機械的に完全に同じである。受光器１１としてダブルフォトダイオードを使用することによって、最適な冗長性（２つの送光器、２つの受光器、２つの温度センサ）が得られる。

本発明による警報器の１実施例を前方下側から見た斜視図である。

図１に示した警報器を横断して示した斜視図である。

図１に示した警報器を軸方向で断面して示した斜視図である。

図１に示した警報器を、ベース無しで上側から見た斜視図である。

Claims (12)

1. 散光型煙警報器であって、光学式の測定室が設けられており、該測定室が、少なくとも１つの光源（１２，１２′）と受光器（１１）とを備えたセンサ装置（２）及び測定室の周面に配置された複数の仕切り板（１６）を備えたラビリンスシステム（７）を有しており、少なくとも１つの光源（１２，１２′）と受光器（１１）とが、それぞれケーシング（１４，１５；１３）内に配置されている形式のものにおいて、
   前記ケーシング（１４，１５；１３）が、細長い形状を有しており且つ小さなウインドウ開口を有しており、少なくとも１つの光源（１２，１２′）と受光器（１１）とが、それぞれケーシング（１４，１５；１３）の後方部に配置されており、これにより、ケーシング（１４，１５；１３）のウインドウ開口と、少なくとも１つの光源（１２，１２′）及び／又は受光器（１１）の光の通過する光学面との間に比較的大きな間隔が形成されていることを特徴とする、散光型煙警報器。
2. 前記間隔が前記光学面の直径よりも大である、請求項１記載の煙警報器。
3. 測定室が、上方を支持体板（６）によって制限されており、該支持体板から前記ケーシング（１４，１５；１３）が下方に向かって突出しており、ラビリンスシステム（７）が、支持体板に位置固定可能で底部及び側壁を有するカバー状の構成部材を形成しており、該構成部材が下方から支持体板（６）に差込み可能である、請求項１又は２記載の煙警報器。
4. 前記ケーシング（１４，１５）のウインドウ開口の内の少なくとも１つが、一体のフレームによって取り囲まれている、請求項１又は２記載の煙警報器。
5. 前記ケーシング（１４，１５；１３）が、ウインドウ開口は別として下方に向かって開いており、前記構成部材の底部が、ケーシング（１４，１５；１３）のためのカバーを有している、請求項４記載の煙警報器。
6. 測定室において、ケーシング（１４，１５；１３）の出射側若しくは入射側と、対向位置する仕切り板（１６）との間に、コンパクトな露出した散乱室が形成されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の煙警報器。
7. ケーシング（１４，１５；１３）が、偏光フィルタを固定するための溝を有している、請求項３から６までのいずれか１項記載の煙警報器。
8. 支持体板（６）と、ラビリンスシステム（７）を形成する構成部材の底部の互いに面した面が波形溝を有している、請求項３から７までのいずれか１項記載の煙警報器。
9. 仕切り板（１６）と、支持体板（６）及び前記構成部材の底部の波形溝を有する面とが光沢のある表面を有している、請求項８記載の煙警報器。
10. 測定室の周面に配置された仕切り板（１６）がほぼＬ字形の形を有しており、短い方の脚部が測定室の内側に向けられており、隣接する仕切り板（１６）の間の間隔が、これらの仕切り板の厚みの複数倍である、請求項１から９までのいずれか１項記載の煙警報器。
11. 支持体板（６）に、警報器ベース（１）に設けられたコネクタ条片（４）と警報器とを電気的に接続するためのコンタクト条片（５）が配置されており、前記の電気的な接続が、コンタクト条片（５）及び／又はコネクタ条片（４）の接線方向運動によって行われる、請求項３から１０までのいずれか１項記載の煙警報器。
12. コンタクト条片（５）が、支持体板（６）の上面に「インサート技術」で組み込まれている、請求項１１記載の煙警報器。

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