JPH0241737Y2 - - Google Patents

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JPH0241737Y2
JPH0241737Y2 JP1988061695U JP6169588U JPH0241737Y2 JP H0241737 Y2 JPH0241737 Y2 JP H0241737Y2 JP 1988061695 U JP1988061695 U JP 1988061695U JP 6169588 U JP6169588 U JP 6169588U JP H0241737 Y2 JPH0241737 Y2 JP H0241737Y2
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
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    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

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  • Emergency Alarm Devices (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、報知すべき状態が生じた際にその出
力電圧を変えて、それにより報知信号を発生する
状態センサ要素を備えた報知器を有する報知設備
に関する。
産業上の有用性 このような報知設備の報知器は、望ましくない
状態の報知、例えば火災報知、危険なガスまたは
蒸気の報知、望ましくない温度上昇の報知、侵入
または盗難防止用報知等の望ましくない状態の報
知に使用可能である。
この場合報知器で用いられているセンサ要素は
検出すべき状態に整合されておつて、例えば炎検
出器、煙検出器、ガス検出器、放射検出器、温度
検出器または侵入検出器として構成されている。
本考案は、例えば火災報知器として使用する場合
の電離室のような、高い電気抵抗を有するセンサ
要素が必要とされる事例に特に有利に適用するこ
とができる。
技術的背景 従来より知られている報知設備においては、評
価処理装置から、それより遠隔地点に配設されて
いる個々の報知器への電圧供給ならびにこれら報
知器から中央信号局への信号帰還伝送は一般に電
気導体を用いて行われており、そして必要に応じ
無線伝送で行われている。しかしながらこのよう
な伝送は非常に故障が生じ易く、信頼性に欠け
る。導体伝送の場合には、例えば電源回路網の衝
撃波または導体に誘起される電圧等の電気的妨害
がしばしば生じて、その結果報知器がこのような
妨害に対し誤つて応答したり、誤つた信号伝送を
行うことがしばしば生ずる。また導体における電
圧降下により給電電圧が変動するので、高価な安
定化装置が必要である。さらに報知器の要素は周
囲環境の影響を受ける。例えば温度依存性を有し
ており、そのために高価な補償手段を講じなけれ
ばならない。特殊な使用例、特に爆発の危険のあ
る環境での使用においては、電気導体を介して電
圧を供給する場合特別な保護手段が必要である。
無線伝送ならびに特殊な防爆構造の報知器を使用
することにより、最後に述べた欠点を克服するこ
とができるが、しかしながら無線伝送は周知のよ
うに多様な妨害を受け易く、信頼性はさらに劣
る。
考案の開示 本考案の課題は、従来技術の上に述べたような
欠点を除去し、評価処理装置への電気接続を必要
とせず、長期間にわたつて高感度で故障がなく、
しかも信頼性があり、正確にかつ電圧に依存せず
動作することができ、しかも爆発の危険のある環
境や電気的妨害の影響を受ける事例をも含めて広
汎な使用分野を有する報知器を含む報知設備を提
供することにある。
本考案は報知設備の報知器が、少なくとも１つ
の放射伝導要素を介して電磁放射を受け、光電変
換により発生された電圧をセンサ要素に供給する
光−電気変換器を有すると共に、該センサ要素の
出力電圧の変化に際して前記光エネルギーの帰還
光信号を制御する帰還光信号制御スイツチを有し
ており、上記光信号は少なくとも１つの別の放射
伝導要素を介して取り出されて、報知信号発生の
ために評価処理されることを特徴とするものであ
る。
考案を実施するための最良の態様 添付図面に示した実施例を参照し本考案を説明
する。
第１図に示されている報知設備においては、中
央評価処理装置Ｅが設けられており、この中央評
価処理装置Ｅは放射源Ｑおよび放射受信器Ｒを備
えている。放射源Ｑは信号回路Ｓからエネルギ供
給を受け、他方放射受信器Ｒの出力信号は信号回
路Ｓに帰還結合される。送出された放射と受信し
た放射との間に予め定められた差が確定される
と、信号回路Ｓは警報装置Ａに警報信号を発生す
るか、または例えば電子的データ処理方式を介し
て、保護または対策手段の起動を惹起する。対応
の信号回路は例えば光学的状態感知器、例えば煙
感知器の技術分野で数多知られている。
放射源Ｑの放射は第１の放射伝導要素L1によ
り評価処理装置Ｅから、遠隔の箇所に配設されて
おつて被検出状態のためのセンサを有している報
知器M1；M2，M3，…に分配される。なお光伝
導体L1はまたオプチカル・フアイバとして知ら
れているものであり、以下簡略に光伝導体と称す
る。個々の報知器に対するる放射の結合および結
合切り離しは光伝導体（オプチカル・フアイバ）
技術分野で周知の仕方で行われ、例えば適当な構
造の分岐要素V1，V2，…ならびにW1，W2，…
を用いたり、あるいは適当な周知の接続を介して
個々の報知器への接続がなされる。個々の報知器
M1，M2，M3，…から放射は取り出されて、第
２の光伝導体L2を介し評価処理装置Ｅに設けら
れている受信器Ｒに戻される。言い換えるなら
ば、個々の報知器M1，M2，M3，は光伝導体L1
およびL2を介し１つの群として評価処理装置Ｅ
に並列に接続されているのである。この群全体
は、最後の報知器の後流側で終端要素Ｔによつて
閉結することができる。この終端要素Ｔは光伝導
体の機能を監視する働きをなす。
なお放射源Ｑおよび放射受信器Ｒには、別の光
伝導体を介して、並列に接続された報知器の別の
類似の群を接続し得ることは言う迄もない（L1′，
L2′）。用いられる光伝導体はそれぞれ１つのオプ
チカル・フアイバから構成してもよいし、あるい
はまた多数の即ちオプチカル・フアイバ束として
構成することもできる。また出伝導体L1および
戻り伝導体L2を１つの束に結合することもでき
る。このような光伝導体の種類は、必要に応じか
つ報知器と整合するようにしていろてろな種類の
ものから選択することが可能である。
放射源Ｑとしては、原理的には、任意適当なラ
ンプ、光または赤外線発光ダイオードまたはレー
ザを用いることができ、その場合スペクトル分布
は広帯域であつても、単色光であつても、複単色
光であつてもよいが、しかしながら、この放射源
Ｑのスペクトルは、単モードの光伝導体を使用す
る場合には、該光伝導体の伝達特性ならびに放射
受信器Ｒの特性に適合するように選択するのが合
目的々である。また放射源を、例えば30Hzの周波
数を用いて間欠的またはパルス形式で駆動した
り、あるいは周知の仕方で分岐要素を、個々の報
知器が光学的多重方式で異なつた時点で逐次放射
を受けるように制御可能なように構成するのが合
日的々であり得る。
放射受信器Ｒは放射源Ｑに整合するのが合目
的々であり、例えば光導電体（Si，GaAs，
PbSe，InSb）、パイロ電気素子（LiTaO3，
TGS，PVF2）またはボロメータとして構成する
ことができる。
第２図は高オームのセンサ要素Ｆを有する報知
器Ｍを示す。該センサ要素Ｆはその駆動に当たつ
て数ボルトの電圧供給を必要とするが、しかしな
がら電流消費量は非常に小さい。センサ要素Ｆは
センサ８を備えており、該センサ８の電気抵抗は
被監視状態量の作用下で変化する。このセンサ８
は基準要素９に直列に接続されている。このよう
な構成において、被監視状態パラメータが変化す
ると、センサ８の電圧降下分が変わり、従つてセ
ンサ要素Ｆの出力電位Ｕも変化する。直列接続さ
れている素子８および９に電圧を供給するため
に、例えばシリコン・ダイオードのような１つま
たは直列に接続された複数の太陽電池が用いら
れ、これら太陽電池は光伝導体L1の分岐L3から
放射を受ける。センサ要素Ｆの抵抗が充分に大き
く、電流消費がそれに対応して小さい限り、これ
ら太陽電池もしくはシリコン・ダイオード７によ
り発生される電圧は数ボルトであるが、連続的に
センサ要素Ｆを駆動するのに充分なものである。
センサ要素Ｆの出力電位Ｕはやはり非常に高オ
ームである帰還光信号制御スイツチＴを制御す
る。該制御スイツチＴは電気的制御可能な放射透
過率または反射率を有する要素LCD、例えば適
当な液晶から構成することができ、この要素
LCDは反射表面R0に設けられる。この制御スイ
ツチＴには光伝導体L1の分岐L4を介して放射が
印加されて、光伝導体L2を介し再び該放射が取
り出される。通常の場合には、液晶LCDが放射
透過性であり、その限りにおいてはこの光伝導体
L2を介し信号が帰還伝送されることはない。し
かしながら或る特定の状態変動でセンサ要素Ｆの
出力電圧Ｕ従つてまた制御スイツチＴの制御電圧
が所定の閾値を超えると、液晶は透明になり、そ
の結果光伝導体L4を介して供給される放射は反
射体R0によつて反射されて、評価処理装置は光
伝導体L2を介し放射を受ける。このようなLCD
要素は時計の技術分野において周知のものであ
る。
第３図には電離型燃焼感知器として構成されて
いる報知器が示されている。この報知器におい
て、センサ８は空気の出入り可能な電離室として
構成されており、基準要素９は空気がほとんど出
入りしない、または煙を感知しない電離室として
構成されている。双方の電離室は室内の空気を電
離するための放射線源を有している。この構成に
おいて、２つの電離室の接続点の電位Ｕは空気が
出入り可能な電離室８内の煙濃度に対応して変化
する。
評価処理装置によつて発生される放射出力が多
数の並列接続された報知器の駆動にとつて充分で
あるように、センサを、極めて大きな内部抵抗従
つてまた非常に小さい電流消費を有する電離室と
して構成するのが特に有利である。
この実施例においては、センサ要素Ｆの出力電
位Ｕを直接帰還光信号制御スイツチＴに供給する
のではなく、インピーダンス変換器および閾値ス
イツチとして用いられる電界効果トランジスタ
FETを介し、該制御スイツチＴに供給するのが
合目的々である。なおこの場合電界効果トランジ
スタFETのゲートは２つの電離室８および９の
接続点に接続され、そしてそのソースおよびドレ
インは抵抗器１および２を介してセンサ要素Ｆの
端子３および４に接続され、この場合も前記太陽
電池もしくはシリコン・ダイオード７により発生
される数ボルトの電圧で駆動される。
ここで、電離室８および９の代わりに、多の被
監視状態パラメータ、例えば特定のガスまたは蒸
気、湿度変化、温度変化または圧力変化等々に応
答する別の高オームの状態センサを使用できるこ
とを述べておく。
第４図には高オームのセンサＦとして、気体、
温度、湿度、煙または圧力を感知する活性層AI
を有する半導体素子、例えばMOS FET，MOS
コンデンサまたはシヨトツキーダイオードが示さ
れている。例えばPOS FET〔「Seiense」200
（1978）、頁1371〕として、活性層AIが偏極ポリ
ビニリデン・フルオライドからなる圧力および温
度感知MOS FET構造が周知である。別の例と
して、活性層がポリー（ｐ−アミレフエニルアセ
チレン）からなる「チヤージ・フロー」トランジ
スタ（CFT，「IEEE of Solid−State Circuits」、
巻SC−14，1979，頁753）がある。該活性層の特
性は湿度の関数として変化し、そしてこの活性層
は二酸化ケイ素層SIO上に設けられている。別の
例として、活性層AIがパラジウム−金属からな
る水素感知性のMOS FET構造がある
（「Vacuum」27，1976，頁245）。上述の型のセン
サは高オームの制御可能な半導体素子であり、そ
の絶縁層は、例えばPVF2（ポリビニル・ジフル
オライド）層からなる気体、温度、湿度、圧力、
または煙感知性の絶縁層AIに対応する。この場
合ゲート電極EGに印加されるバイアス電圧は、
ほぼ、ソース電極ESとドレイン電極EDとの間に
おける導通閾値に設定される。ソース電極ESと
ドレイン電極EDとの間の導電率は環境条件の作
用下で変化する。
さらに、用いられる帰還光信号制御スイツチは
液晶を備えた図示の実施例に限定されるのではな
く、多の類似の要素をも利用することができる。
第５図には、例えばLiNbO3型の電気的に制御可
能な放射偏向部を備えた帰還光信号制御スイツチ
が示されている。この制御スイツチＴは次のよう
な性質を有するチツプEOを備えている。即ち電
圧Ｕの印加時に、光伝導体L4を介して入力され
る光が該電位に依存し、異なつた方向に偏向され
るという性質を有する。放射を取り出す光伝導体
L2はこの場合、警報発生を行うべきセンサ要素
Ｆの出力電圧、従つてまた制御スイツチの入力電
圧Ｕに対応する位置に設けられる。
第６図には、２つの光伝導体L4，L2間の空間
における放射路が、例えば「バイモル」構造とし
て知られている多層のポリビニル・ジフルオライ
ド（PVF2）構造のようなピエゾ電気素子PBによ
つて変化される帰還光信号制御スイツチが示され
ている。このバイモル構造は外被CLで覆われて
いる光伝導体L4およびL2間のギヤツプ内に配設
され、その両外側に電極ELが設けられている。
第７図にはさらに別の例として、２つの光伝導
体L4，L2間の空間内の放射路が静電気的半導体
スイツチSIにより変えられる帰還光信号制御スイ
ツチが示されている。この制御スイツチにおいて
は、例えばシリコン酸化物層SIOが、電極EL間
に印加される電圧V1，V2により放射路内で動か
される。この素子SIO−ELは付加的にバイメタ
ルとしての作用をなし、従つてこの素子が設けら
れる火災感知器は煙ならびに温度に対して敏感で
ある。この半導体スイツチも、時計技術分野で用
いられているステツプ・モータのように構成する
ことができる。
上に記したような仕方で、センサ要素の駆動に
必要とされるエネルギの伝送ならびに評価処理装
置への信号帰還伝送が純光学的な方法で行われる
報知器が形成される。この報知器において、セン
サ要素の選択は上に述べたような要素に決して制
限されるものではなく、任意の状態量に対して任
意の、特に有利には高オームのセンサ、例えば環
境条件の影響下でその特性を変え、例えば燃焼現
象に対して応答する薄膜、半導体、特に高オーム
のMOS型のトランジスタまたはピエゾ電気素子
を用いることができる。
第８図には、第２図および第３図を参照して上
に説明した動作原理に従い動作する電離型火災報
知器として構成された報知器の構造が示されてい
る。この場合電離室の構造は、例えばスイス国特
許第551057号明細書または米国特許第3908957号
明細書に記述されているように実現することがで
きる。
火災報知器は、電気的に絶縁性の支持板１０の
両側に配設された外部電離室８と内部電離室９と
を備えている。センサ要素としての働きをなす第
１の電離室８は、金属格子としての形成された外
部電極１１を有しており、この格子電極１１を通
り空気は室内部に侵入することができる。これに
対して基準室として用いられる他方の電離室９に
は、空気透過性が非常に小さい金属キヤツプ１３
が外部電極として設けられている。室８および９
において対向電極としてそれぞれ金属円板１２お
よび１４が用いられており、これら金属円板は金
属性の心棒１５により互いに導電接続されておつ
て、室内部を電離するための放射線源１６および
１７を担持している。外部電極１１と１３との間
に電圧が印加されると、直列接続されている電離
室８および９を通つて所定の電離電流が流れる。
即ち電極１１と１２および１３と１４との間に電
離電流が流れ、それにより接続点１５には所定の
電位Ｕが設定される。空気が流入可能な電離室８
内に煙が侵入すると直ちに、該電離室の電気抵
抗、従つてまた電離電流が変化し、接続点１５の
電位Ｕが変化する。
支持板１０はハウジング２０内に取り付けられ
ている。このハウジングは基板２１と、該基板に
連結された円筒状の部分２２およびカバー２３を
備えている。円筒状部分２２とカバー２３との間
には、煙感知電離室８内への空気の流入用の環状
の開口２４が設けられている。
ハウジング２０には、例えば室カバーに取り付
けられるソケツト部３０を接続することができ
る。この接続は例えばハウジング２０に設けられ
ている多数のスナツプばね２５の爪２６が、ソケ
ツト部３０に設けられている環状もしくはリング
状の隆起部３１上を摺動して、該隆起部３１と鎖
錠するスナツプ接続で実現することができる。
ソケツト３０は光伝導体L1およびL2を介して
中央評価処理装置に接続されている。これら光伝
導体はソケツト３０の下側で差込み部S1で終末し
ている。基板２１は、該差し込み部S1の相手方の
部材としてそれに適した光伝導体リセプタクルS2
を備えている。この型式の光伝導体接続装置は市
販品として入手可能であり既に周知である。数多
の刊行物の中でも、西欧特許公報6662および8709
を挙げることができる。例えばヒユーズ・エアク
ラフト社（Hughes Aircraft Co）の
「Connector」Ｃ−21をこの目的で用いることが
できる。
第２図を参照して既に述べたように、光伝導体
L1を介して到来する放射は、分岐L3を介して光
−電気変換器７、例えば太陽電池に導かれる。こ
の太陽電池は電離室８および９の２つの外部電極
１１および１３に接続されており、従つてこれら
２つの室の直列接続に電圧が印加される。対向電
極１２および１４を接続する心棒１５は帰還光信
号制御スイツチＴに接続されており、この制御ス
イツチＴは光伝導体L1の他の分岐L4を介して放
射を受け、そして該制御スイツチＴの逆放射は光
伝導体L2によつて取り出されてソケツト接続S2
およびS1ならびにソケツト部３０を介して評価処
理装置に送り戻される。
以上に述べたようにして構成された電離型火災
報知器は、その最適な煙感度ならびに最小量の媒
煙痕跡に対する特に早期の応答に関し従来の電離
型火災報知器の全ての利点を有すると共に電気導
体を介しての電圧供給および信号帰還伝送に関す
る従来方式の欠点を回避している。このような電
離型火災報知器は導体に電気的故障もしくは妨害
が予想される場合とか、あるいは爆発の危険性の
ある環境で特に有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は並列に接続された報知器を有する報知
設備の一例を示す。第２図は火災報知器の構造原
理を示す。第３図は電離型火災報知器の構造原理
を示す。第４図は燃焼センサ要素を示す。第５図
は第１の帰還光信号制御スイツチを示す。第６図
は第２の帰還光信号制御スイツチを示す。第７図
は第３の帰還光信号制御スイツチを示す。第８図
は電離型火災報知器の構造を示す。 図で、Ｆ……状態センサ要素、Ｍ，M1，M2…
…報知器、Ｅ……中央装置、L1，L2……光伝導
体、Ｒ……受光器、Ｓ……信号回路、７……光−
電気変換器、Ｔ……帰還光信号制御スイツチ、９
……電離室、S1，S2……オプチカル・フアイバ・
カツプリング要素、２１……基板、３０……ソケ
ツト部材。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 報知すべき状態が生じた際に出力電圧Ｕを変
    えて報知信号を出力する状態センサ要素Ｆを有
    する報知器Ｍ；M1，M2，…が１対の光伝導体
    L1，L2を介して中央装置Ｅに並列的に接続さ
    れ、 前記中央装置Ｅには、前記一方の光伝導体
    L1を介して前記報知器Ｍ；M1，M2，…に光エ
    ネルギーを供給する発光源Ｑと、前記他方の光
    伝導体L2を介して前記報知器Ｍ；M1，M2，…
    からの前記光エネルギーの帰還光信号を受信す
    る受光器Ｒと、前記受光器Ｒが接続される信号
    回路Ｓとが設けられ、 前記報知器Ｍ；M1，M2，…には、前記光エ
    ネルギーを受光して電気エネルギーに変換し前
    記状態センサ要素Ｆに電源を供給する光−電気
    変換器７と、通常は前記中央装置Ｅへの前記光
    エネルギーの帰還を阻止し、前記状態センサ要
    素Ｆより出力される報知信号によつて前記光エ
    ネルギーの帰還光信号を前記他方の光伝導体
    L2に出力する帰還光信号制御スイツチＴとが
    設けられてなることを特徴とする報知設備。 ２ 前記光−電気変換器７および帰還光信号制御
    スイツチＴが、基板２１の光分割−結合部S2の
    背側に設けられており、該基板２１にはソケツ
    ト部材３０に接続可能であり、該ソケツト部材
    ３０内に配設されているオプチカル・フアイ
    バ・カツプリング要素S1が個々の光伝導体L1，
    L2間の光学的接触を形成する実用新案登録請
    求の範囲第１項に記載の報知設備。 ３ 前記光−電気変換器７および帰還光信号制御
    スイツチＴが支持板１０上に配設されており、
    該支持板１０は、その下側に前記空気流入可能
    な電離室８を、そしてその上側に空気流入の殆
    どないまたは煙感知しない電離室９を担持して
    おり、そして該支持板はオプチカル・フアイ
    バ・カツプリング要素S2を有する前記基板２１
    の下方に配置されている実用新案登録請求の範
    囲第２項記載の報知設備。
JP1988061695U 1979-12-17 1988-05-12 Expired JPH0241737Y2 (ja)

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CH1113779 1979-12-17

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JPS63175297U JPS63175297U (ja) 1988-11-14
JPH0241737Y2 true JPH0241737Y2 (ja) 1990-11-07

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JP50211180A Pending JPS56501779A (ja) 1979-12-17 1980-09-22
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JP50211180A Pending JPS56501779A (ja) 1979-12-17 1980-09-22
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US (1) US4379290A (ja)
EP (2) EP0041952B1 (ja)
JP (3) JPS56501779A (ja)
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