JPS62277545A - 感熱性絶縁組成物を含んだ煙および／または熱の検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

３、発明の詳細な説明 発明の分野 本発明は一般に煙および／または熱の検出用装置に係り
、さらに詳しくいうと煙および／または熱の存在に対し
て効果的に応答する感熱性導体の使用に関する。 発明の背景 温度依存性の電気的抵抗またはキャパシタンス特性を有
する絶縁材料は以前から過熱の感知および制御用途に広
く使用されている。たとえば、米国特許第２，５８１，
２１２号に開示され特許請求されているスブーナ−（Ｓ
ｐｏｏΩｃｒ）とグリーンハーフ（Ｇｒｃｅｎｈａｌｇ
ｈ）の発明によると、本質的な安全率を得るための上記
のような材料の用途として電気毛布や類似の物品の過熱
防止が挙げられている。 この特許の教示によれば、絶縁材料は動作上スイッチ手
段と関連していると共に加熱用素子と同延に延び、毛布
のどこかで予め設定しである最高温度を越えると毛布の
加熱用電源が遮断されるようになっている。この絶縁材
料は上記のように機能する際に物理的に変化したりある
いはその他の不可逆的な変化を受けないので、毛布の作
動温度限界を常時監視する１種の電気スイッチとして働
くため上記の目的に繰返して使用可能である。 従来上記のような用途に適しているものとしてさまざま
な絶縁材料が認められている。そのような材料の中には
、上記の特許で好ましいとされるナイロン（Ｎｙｌｏｎ
）ポリアミド樹脂の他に、所望の電気的特性を付与する
添加剤を含有するポリ塩化ビニルやセルロースエステル
のようなポリマー性有機物質がある。プライス（Ｐｒｉ
ｃｅ）の米国特許第２．７４５，９４４号にはこの目的
用のさらに別の種類の材料、すなわちイオウで硬化した
ブタジェン−アクリロニトリルエラストマーが開示され
ている。しかしながら、この材料もその他の従来技術の
材料もすべてなんらかの意味で所望のものまでには至っ
ていない。従来この事実が一般的に認められており、理
想的な感熱性絶縁材料に近いものは得られていなかった
。この理想的な材料とは、従来の材料の各々がもつ最良
の性質と特徴を合せもつもののことで、しかし、温度に
よるインピーダンス変化が比較的低いレベルおよび比率
にありかつＤＣ（直流）体積抵抗の場合体積抵抗率が高
いレベルにありしかもＱＦＡ度に対する体積抵抗率の変
化の割合が低いという、従来のものの主要な欠点はもた
ないか、または少なくとも大幅に改善されているような
もののことである。さらに、ナイロン樹脂の場合と同様
に、インピーダンス抵抗率のレベルは湿度の影響により
制御回路に問題をきたす程にシフトされる。 従来技術の感熱材料がもつ上記のような欠点の実用上の
重要性は市販の電気毛布の経験から明らかである。すな
わち、電気毛布の内部の絶縁体は上に引用したスブーナ
−（Ｓｐｏｏｎｃｒ）とグリーンハーフ（Ｇｒｅｅｎｈ
ａｌｇｈ）の特許に記載されているようにポリエチレン
の層とポリ塩化ビニルの上皮層とで覆われているにもか
かわらず、ナイロン製の絶縁体は湿気にさらされるとた
った１時間か２時間のうちにその望ましい電気的性質が
一時的かつ大幅に損われる。 電気毛布構造体で使われるようなタイプの線」二に設け
た感熱性絶縁体の中に遊離のイオウが存在することの重
大な影響は、通常の作動条件下で線が破損するまでにた
った６時間しか作動しないという試験で実証されている
。 １９８５年３月７０に出願されたグリーンハーフ（Ｇｒ
ｅｅｎｈａｌｇｈ）の米国特許出願筒７０９，２４５号
（引用によって本明細書中に含ませる）には、本出願人
が煙および／または熱の検出器に使用するのに特に適し
ていることを発見した新しい種類の感熱性絶縁組成物が
開示されている。広い意味でいつとこの組成物は、ポリ
マー性材料、充填材、可塑剤などを、製品を得るのに望
ましい電気的、物理的および加工上における諸特性を最
適にする割合で含む混和物からなっている。 選択されたポリマー材料は遊離のイオウを実質的に含有
しない。アクリロニトリル−ブタジェンの調製の場合ア
クリロニトリルは少なくとも１％の二で存在しなくては
ならず、カルボキシル化された材料の場合には酸モノマ
ー単位は少なくとも０．５％の二で存在すべきである。 カルボキシル化されたポリマーは、イオウ担持組合せか
過酸化物のいずれかによって硬化することができるがこ
れとは別に酸化亜鉛で硬化することもできる。さらに両
方のポリマー（カルボキシル化されたアクリロニトリル
ブタジェンとカルボキシル化されていないアクリロニト
リルブタジェン）をポリ塩化ビニルのような樹脂に対す
る可塑剤として使用することができる。 実際には、既に指摘したように、Ｓ、１．Ｃ。 の比（９０℃対室温）が１０以上の程度の比較的アクリ
ロニトリル含量の高いタイプのアクリロニトリルブタジ
ェンゴムを使用する。そのような材料は約２０〜４５重
量％のアクリロニトリルを含有しているのが好ましい。 また、アクリロニトリルブタジェンゴムは目的とする望
ましい電気的特性をさらに高めるようカルボキシル基を
含有しているのが好ましく、このような基はアクリル酸
、メチルアクリル酸、マレイン酸などをアクリロニトリ
ルおよびブタジェンと一緒に共重合することで導入され
る。カルボキシル基の口は最低０．　５ｆｆｌｆｆ１％
より多いのが好ましい。市場で入手しうる適当なポリマ
ーは表１に挙げたちのである。 表　　　１ アクリロニトリルブタジェンエラストマーの場合と同様
に、硬化系としては遊離状態の２イオウ、イオウが結合
した状態にあるイオウ担Ｆ、１７物質、および過酸化物
がある。さらに、カルボキシル化されたアクリロニトリ
ルとブタジェンの組合せは酸化亜鉛のような金属酸化物
でも硬化させることができ、このほうが好ましい硬化系
である。この目的には酸化亜鉛の量はエラストマー１０
０部に対して１〜１０部とする。 カルボキシル化されたエラストマーは硬化した状態で、
秀れた望ましい電気的特性に加えて、硬度、引張強さ、
オゾン耐性、および耐摩耗性が増大しているという付加
的な属性を有する。 ポリマー材料を導体の上で硬化させるのが不可能な場合
には、アクリロニトリルブタジェンかカルボキシル化さ
れたアクリロニトリルブタジェンのいずれかをポリ塩化
ビニルのような適当な樹脂と組み合せてブレンドとして
用いてもよい。どちらの場合でもエラストマーが移行性
の可塑剤として作用し、混合物は純粋に熱可塑性である
と考えられる。樹脂とエラストマーの好ましい比率は１
：４〜１：１の範囲である。 上に挙げた組合せはカルボキシル化されたエラストマー
を含有していると、未硬化の状態でもカルボキシル化エ
ラストマーの固有の特性を保持しているという付加的な
利点を有する。 さらに、粘土、とりわけカタルポ（Ｃａｔａｌｐｏ）粘
土［フリーボード・カオリン社（Ｆｒｅｅｐｏｒｔ　Ｋ
ａｏｌｉｎＣｏｆｆｌｐａｎｙ）の商標］のようなカオ
リンはＳ、　　Ｉ。 Ｃ１比と体積抵抗とを増大させる。 別の応用例が１９８６年８月３日に出願されたグリーン
ハーフ（Ｇｒｅｅｎｈａｌｇｈ）の米国特許出願第８４
７．４８１号（引用によって本明細書中に含ませる）に
開示されている。それによると、米国特許出願第７０９
，２４５号または本出願と同日付で出願された米国特許
出願第８５８，３５１号に２試されているのと同じポリ
マー材料を用いて電源ケーブルの温度の変動が監視され
る。 煙検出器および熱（火炎）検出器ならびにこれらを両方
とも備える装置の構成と動作はよく知られている。 たとえば、単式および複式のイオン化室が１９８１年５
月１３日刊のミカエル・バイルン（Ｍｌｃｈａｃｌ　Ｂ
ｙｒｎｃ）による「イオン化型煙検出器の技術（Ｉｏｎ
ｉｓａｔｌｏｎ　Ｔｙｐｅ　Ｓｍｏｋｅ　Ｄｅｔｅｃｔ
ｏｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　Ｊに開示されている。 単式のチャンバー設計のものでは、放射線源からα粒子
が放出され、これが空気の分子から電子を取去り、その
結果正のイオンが生じる。この電子はほとんど直ちに他
の分子に捕えられ、その結果負のイオンが生じる。 ある電圧を電極間にかけるとこれらのイオンは電場の影
響で移動する。こうして電流が発生する。 もし煙の粒子が極板の間の領域に入ってくるとイオンの
あるものは拡散によってそれらに結合する。 この結果流れる電流が低下する。すなわち、煙の粒子は
あまりにも大き過ぎるため極板間の電場によってこれら
粒子にかなりの偏向を起すことは無理だからである。こ
の電流の低下を検出して警報（アラーム）のトリガとし
て使用する。 複式のイオン化室設計のものは、周囲の空気と接する煙
感知用チャンバーとこれとは別のほとんど完全に密封さ
れている参照チャンバーとを含んでいる。これら２つの
チャンバーは直列に接続されている。これらのチャンバ
ーの幾何学的な相対配置は、参照チャンバーを横切る電
圧が充分高いため参照チャンバーはその特性の飽和領域
で作動するよう配置されている。煙チャンバーはその線
形領域で作動される。これはこの領域が煙に対する感度
が最も高いからである。煙がこのチャンバーに入ってく
るとイオン濃度（イオン化電流に寄与している）が減少
する。しかし参照チャンバーは電気的にみると基本的に
定電流源であるので煙チャンバーを横切る電圧が増大し
、そのため煙および／または熱の存在に応答して電気信
号を発生するための手段が得られる。 近年、たとえば米国特許第４，１８５，１９６号、米国
特許第４，１８５，１９７号および米国特許第４，２２
０，２６２号（これらは全て引用によって本明細書中に
含ませる）に開示されているように、イオン化煙検出器
が改良されて来ている。 その他のタイプの煙および／または熱の検出器は当業者
によく知られている。 近年煙および／または熱検出器がさかんに注目されてい
るにもかかわらず、これらの装置の温度によるインピー
ダンス変化のレベルと比率、およびＤＣ一体積抵抗率の
場合には体積抵抗率の高いレベルと体積抵抗率の温度に
対する変化の低い比か改善されるよう、これらの装置に
用いる導体の電気的絶縁能を改善する必要がいまだに存
在するのである。さらに、抵抗の対湿度変化を改善して
インピーダンス抵抗率のレベルのシフトを低下させるこ
とも望まれている。 したがって本発明の目的は、低いレベルの熱と煙に対し
て敏感であって湿度レベルの変化には抵抗性が高まって
いる改良された煙および／または熱の検出器を提供する
ことである。 さらに本発明の別の目的は、改良された温度／′インピ
ーダンス比をもつ煙および／または熱検出器を提供する
ことである。 発明の概要 本発明は、当業者には公知のイオン化型煙検出器または
他の類似の装置にで用いられているイオン化室のような
煙および／または火炎検出手段を含む煙および／または
火炎検出装置に関する。 第一の参照線導体と第二の感知用線導体はどちらも、電
源と接続されており、かつ煙および／または火炎検出手
段と動作的に接続されている。 これら第一および第二の線は、その全長に亘って一定の
間隔で雌されている。またこれらの線は、これらと同延
で延びる感熱性ポリマー材料体の内部に埋め込まれてい
る。この感熱性ポリマー材料は、少なくとも１％のアク
リロニトリルを含量する、熱硬化性のアクリロニトリル
ブタジェンゴムかまたはポリ塩化ビニルとアクリロニト
リルブタジェンゴムとの熱可塑性ブレンドでよい。硬化
した後の熱硬化性ゴムと熱可塑性ブ１ノンドとは実質的
にイオウを含有しない。 また本発明の装置には、動作的に信号手段ならびに第一
および第二の線と関連した作動手段も含まれている。こ
の作動手段は、第一と第二の線の間のＤＣ抵抗が予め設
定された最大値を越えたときに信号手段を作動させる。 以下に述べる、添附の図面を参照した本発明のより詳細
な説明によって、本発明に対する当業者の理解はその全
ての面についてさらに深まるであろう。

【図面の簡単な説明】

本発明を実施するには、米国特許出願第７０９゜２４５
号に開示されているように、Ｓ、１．Ｃ。 比（９０℃対室温）が１０程度以上の比較的アクリロニ
トリル含量の高いタイプのアクリロニトリルブタジェン
ゴムを使用する。 第１図は典型的な煙および／または熱検出系で使われて
いる構造体を示す。絶縁された構造体１は銅線２と３を
含んでおり、これらの銅線は約１０ミルの間隔をもって
離されており、銅線と同延で延びる温度感知材料４の層
によって一体の構造体の中に絶縁されて合体されている
。この構成は第１図の透視図で明らかである。 第２図は本発明の装置に使用できるループ回路を示す線
図である。ここでの装置は温度感受性の煙および／また
は熱検出装置であって、この装置はコントロールすなわ
ち周囲導体と感知用導体との間の温度差がある所定の最
大値を越えたらいつでも煙または過熱状態をしらせる音
またはその他の信号を出す。特に図示した装置の場合に
は、導線２と３（これらのどちらかが周囲参照として使
われる）のＤＣ抵抗差を連続的に監視する。導線２は比
較器ゲート５に接続され、一方導線３は比較器ゲート６
に接続されている。これら２本の導線は電池（図示して
ない）に接続されており、同延に延びていて温度を監視
すべきゾーン７を通し。 て全長に亘り約１０ミルの間隔をもって離されている。 ゾーン７は導線２と３の間に配置された絶縁彼覆４の部
分で構成される。 通常の周囲の煙濃度および／または始動温度ではゲート
５と６はそれぞれ平衡制御器８と９によって同じ電圧に
調整されている。これら２つのゲートは別の共通の基準
電圧に再び調整される。この共通Ｕ準電圧は装置の感度
を設定するために定期的に行なわれる。次いでゲート５
と６を平衡にした状態で、差動ゲート１０がポテンシャ
ルの差を監視し、充分に高い電圧の差が生じると警報器
１１がトリガされる。 これらの導線２と３はイオン化室のような煙および／ま
たは熱検出手段１２に接続されている。 この結果、煙検出手段に煙および／または熱が発生する
と信号が導線２と３によって検出され、ゲート５．６お
よび１０が解釈し、検出可能な信号が警報器１１で記録
される。 第３図は非ループ回路を示しており、導線２と３はキャ
ップされ、したがって比較器５と６に直接には接続され
ていない。この具体例の場合比較器５と６は第３図に示
したように省略してもよいし、差動増幅器の一部として
含ませてもよい。 当業者には分かるように、比較器ゲート、平衡制御器、
差動ゲートおよび信号装置の目的と機能のために用いた
特定の手段と要素はかなりの程度までオペレーターの任
意選択による。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する一対の平行導体の一部を破断
した透視図であり（これらの導体は感熱性組成物の中に
埋め込まれていて絶縁材料組成物によって２つの導体間
の温度を測定して煙および／または熱の制御のためにシ
ステムを監視できるようになっている）、 ！２図は本発明の、温度を感知する煙および熱検出警報
システムの線図であり、そして第３図は、温度を感知す
る煙および熱検出警報システムの別の具体例の線図であ
る。 主な符号の説明 ２．３・・・銅線、　　　　４・・・温度感知材料、１
０・・・差動増幅器、１１・・・警報器、１２・・・煙
および／または火炎検出手段。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）煙および／または火炎検出手段と、（ｂ）
   第一の参照線導体および第二の感 知用線導体（これらはいずれも電源に接続可能であり、
   かつ前記煙および／または火炎検出手段と動作的に結合
   している）と、 （ｃ）信号手段と、および （ｄ）前記信号手段ならびに第一および 第二の線と動作的に関連していてこれら第一および第二
   の線の間のＤ．Ｃ．抵抗が所定の最大値を越えたときに
   前記信号手段を作動する作動手段とを含む 煙および／または熱の検出装置であって、前記第一およ
   び第二の線は、その全長に亘って一様な間隔をもって隔
   てられており、かつ（１）少なくとも１重量％のアクリ
   ロニトリルを含有する熱硬化性アクリロニトリル−ブタ
   ジエンゴム、および（２）ポリ塩化ビニルと少なくとも
   １重量％のアクリロニトリルを含有するアクリロニトリ
   ル−ブタジエンゴムとの熱可塑性ブレンド［ただし硬化
   後の熱硬化性ゴム（１）および熱可塑性ブレンド（２）
   は実質的にイオウを含有しない］から本質的に成る群か
   ら選択される感熱性ポリマー材料からなり前記線と同延
   に延びるポリマー材料体内に埋め込まれていることを特
   徴とする煙および／または熱の検出装置。
2. （２）アクリロニトリル−ブタジエンゴムの９０℃と室
   温での比誘電率の値の比が約１０より大きいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）アクリロニトリル−ブタジエンゴムがアクリロニ
   トリルモノマー単位を２０〜４５重量％含有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
4. （４）（１）または（２）のアクリロニトリル−ブタジ
   エンゴムが少なくとも０．５重量％のカルボン酸モノマ
   ー単位を含有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。
5. （５）（１）の熱硬化性カルボキシル化アクリロニトリ
   ル−ブタジエンゴムが金属酸化物で硬化されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）金属酸化物が酸化亜鉛であることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の装置。
7. （７）ポリマー材料が、少なくとも５重量％のカルボン
   酸モノマー単位を含有するアクリロニトリル−ブタジエ
   ンゴムと５〜９５重量％のポリ塩化ビニルとの熱可塑性
   ブレンドであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。
8. （８）ポリマー材料の比導電率の９０℃と室温での値の
   比が約１０より大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の装置。
9. （９）ポリマー材料が混和されかつコンパウンドされて
   おり、酸化亜鉛が硬化剤であり、混合物が少なくとも７
   重量％のカオリン粘土を含有しており、コンパウンドさ
   れたポリマー材料の比誘電率の９０℃と室温での値の比
   が３０より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。
10. （１０）煙および／または火炎検出手段が少なくとも１
    つのイオン化室であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の装置。
11. （１１）第一と第二の線が一様に約１０ミル隔てられて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
    置。