NO300945B1

NO300945B1 - Ion-type smoke sensor

Info

Publication number: NO300945B1
Application number: NO902239A
Authority: NO
Inventors: Satoru Koizumi; Tetsuya Nagashima; Yoshihito Hirai; Yoshinori Kaminaka; Eiji Matsushita
Original assignee: Hochiki Co
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1997-08-18
Also published as: NO902239D0; DE4016231A1; JPH02307198A; GB9011326D0; AU616844B2; FR2647217A1; NO902239L; FI902472A0; AU5511490A; CH683465A5; GB2233818B; GB2233818A; AT397878B; FR2647217B1; DE4016231C2; ATA112290A

Description

Oppfinnelsen angår en røksensor av ionetypen som benytter en to-kammer og en enkelt-strålingskildemetode og detekterer en brann ved å detektere en forandring i ionestrømmene forårsaket av en forandring i røkkonsentrasjonen, ved hjelp av en strålingskilde. The invention relates to a smoke sensor of the ion type which uses a two-chamber and a single radiation source method and detects a fire by detecting a change in the ion currents caused by a change in the smoke concentration, by means of a radiation source.

En vanlig røksensor av ionetypen som benytter en slik to-kammer og en enkelt-strålingskildemetode, omfatter en indre elektrode med en strålingskilde, en mellomelektrode med en åpning for strålingsoverføring og en ytre elektrode som røken kan komme inn i fra utsiden, som vist i US-PS nr. 4 234 877. Mellom den indre elektrode og mellomelektroden i en slik røksensor av ionetypen er det dannet et referansekammer i form av et indre kammer hvor spenningen mellom elektrodene holdes hovedsakelig konstant uten å påvirkes av en innstrømning av røk. Mellom mellomelektroden og den ytre elektrode er det dannet et ytre kammer hvor spenningen mellom elektrodene forandrer seg i samsvar med konsentrasjonen av røk som strømmer inn fra utsiden. Når røken strømmer inn, detekterer røksensoren av ionetypen røken ved å detektere forandringen i spenningen over elektrodene i det ytre kammer ved hjelp av et element såsom en felteffekttransistor (FET) med høy inngangs-impedans. A conventional ion-type smoke sensor using such a two-chamber and single-radiation source method comprises an inner electrode with a radiation source, an intermediate electrode with an opening for radiation transfer, and an outer electrode into which the smoke can enter from the outside, as shown in US - PS No. 4 234 877. Between the inner electrode and the intermediate electrode in such an ion-type smoke sensor, a reference chamber is formed in the form of an inner chamber where the voltage between the electrodes is kept essentially constant without being affected by an inflow of smoke. Between the intermediate electrode and the outer electrode, an outer chamber is formed where the voltage between the electrodes changes in accordance with the concentration of smoke flowing in from the outside. As the smoke flows in, the ion type smoke sensor detects the smoke by detecting the change in voltage across the electrodes in the outer chamber using an element such as a high input impedance field effect transistor (FET).

Det er kjent at området for forandring av spenningen mellom elektrodene i det ovennevnte ytre kammer forandrer seg med forholdet mellom avstandene mellom elektrodene i henholdsvis det indre og ytre kammer. For å bestemme hver optimal elektrodeavstand i røksensoren av ionetypen med en indre anordning av den ovennevnte art, blir derfor vanligvis forholdet mellom elektrodeavstandene i de indre og ytre kammer bestemt slik at forandringen i utgangsspenningen til FET når et maksimum når røk strømmer inn i det ytre kammer. It is known that the area of change in the voltage between the electrodes in the above-mentioned outer chamber changes with the ratio between the distances between the electrodes in the inner and outer chamber respectively. Therefore, in order to determine each optimal electrode spacing in the ion-type smoke sensor with an internal device of the above kind, the ratio between the electrode spacings in the inner and outer chambers is usually determined so that the change in the output voltage of the FET reaches a maximum when smoke flows into the outer chamber .

Da elektrodeavstanden H mellom den indre elektrode og den ytre elektrode er fastlagt til en fast verdi av sensorens størrelse, blir mer bestemt posisjonen av mellomelektroden innenfor elektrodeavstanden H, dvs. avstanden Hinn mellom den indre elektrode og mellomelektroden og avstanden Hut (=H-Hjnn) mellom den ytre elektrode og mellomelektroden satt slik at forandringen av utgangsspenningen til FET kan være et maksimum når røken strømmer inn. As the electrode distance H between the inner electrode and the outer electrode is fixed to a fixed value of the sensor's size, the position of the intermediate electrode within the electrode distance H is more determined, i.e. the distance Hinn between the inner electrode and the intermediate electrode and the distance Hut (=H-Hjnn) between the outer electrode and the intermediate electrode set so that the change in the output voltage of the FET can be a maximum when the smoke flows in.

I de senere år har forsøk vært gjort på å gjøre røksensorer av ionetypen små og tynne. Selv om avstanden mellom den indre elektrode og den ytre elektrode normalt settes til innenfor området 20-30 mm i den vanlige røk-sensor av ionetypen, oppstår med andre ord nødvendigheten av ytterligere å redusere avstanden mellom begge de ovennevnte elektroder fra behovet for å gjøre sensoren liten og tynn. I dette tilfelle er det også nødvendig, på samme måte som ved den vanlige fremgangsmåte, å bestemme avstanden mellom elektrodene slik at forandringen i utgangssignalet fra FET kan være et maksimum når røken strømmer inn. In recent years, attempts have been made to make ion-type smoke sensors small and thin. In other words, although the distance between the inner electrode and the outer electrode is normally set within the range of 20-30 mm in the conventional ion-type smoke sensor, the necessity to further reduce the distance between both of the above-mentioned electrodes arises from the need to make the sensor small and thin. In this case, it is also necessary, in the same way as with the usual method, to determine the distance between the electrodes so that the change in the output signal from the FET can be a maximum when the smoke flows in.

Imidlertid har eksperimenter med henblikk på forsøksfremstilling foretatt av oppfinneren <p>g andre avslørt at en røksensor av ionetypen som er liten og tynn, dvs. hvor elektrodeavstanden er mindre enn 16 mm, i større grad påvirkes av en forandring i atmosfæretrykket enn før den ble gjort liten og tynn. Ved den vanlige fremgangsmåte for å fastsette elektrodeavstanden oppstår følgelig et nytt problem, nemlig at forandringen i utgangssignalet forårsaket av en forandring i atmosfæretrykket er for stor til å sikre en stabil ytelse av sensoren. Når sensoren f.eks. gjøres liten og tynn ved å fastsette elektrodeavstanden basert på det vanlige forhold for elektrodeavstanden, forandrer utgangssignalet fra FET seg mer enn 20 % hvis atmosfæretrykket senkes fra det ved havnivå til det ved f.eks. 3 500 m over havnivå. Derfor har det ikke blitt utviklet noen sensor hvor elektrodeavstanden er mindre enn 16 mm. However, experiments for the purpose of trial manufacturing by the inventor <p>and others have revealed that an ion type smoke sensor which is small and thin, i.e. where the electrode distance is less than 16 mm, is more affected by a change in atmospheric pressure than before it was made small and thin. Consequently, with the usual method of determining the electrode distance, a new problem arises, namely that the change in the output signal caused by a change in the atmospheric pressure is too great to ensure a stable performance of the sensor. When the sensor e.g. is made small and thin by setting the electrode spacing based on the usual electrode spacing ratio, the output signal from the FET changes more than 20% if the atmospheric pressure is lowered from that at sea level to that at e.g. 3,500 m above sea level. Therefore, no sensor has been developed where the electrode distance is less than 16 mm.

Med henblikk på slike konvensjonelle problemer er det en hensikt ved den foreliggende oppfinnelse å skaffe en røksensor av ionetypen hvor elektrodeavstanden er fastsatt slik at den imøtekommer kravene både til følsomhet for deteksjon av røk og til forandringen i utgangssignalet forårsaket av atmosfæretrykket. En røksensor av ionetypen i henhold til den foreliggende oppfinnelse som oppnår denne hensikt, omfatter en indre elektrode forsynt med en strålingskilde, en mellomelektrode forsynt med en åpning for strålingsoverføring og en ytre elektrode som røk strømmer inn fra utsiden, og er forsynt med et indre kammer mellom den indre elektrode og mellomelektroden, et ytre kammer mellom mellomelektroden og den ytre elektrode og innrettet til å detektere en forandring i spenningen mellom elektrodene forårsaket av røken som strømmer inn i det ytre kammer. Røksensoren av ionetypen er kjennetegnet ved at avstanden H mellom den indre elektrode og den ytre elektrode er fastsatt til 16 mm eller mindre og forholdet Hinn/Hut for avstanden Hinn mellom den indre elektrode og mellomelektroden i det indre kammer og avstanden Hut mellom mellomelektroden og den ytre elektrode i det ytre kammer ligger innenfor området 0,3 og 0,6. With a view to such conventional problems, it is an aim of the present invention to provide a smoke sensor of the ion type where the electrode distance is determined so that it meets the requirements both for sensitivity for smoke detection and for the change in the output signal caused by the atmospheric pressure. An ion-type smoke sensor according to the present invention which achieves this purpose comprises an inner electrode provided with a radiation source, an intermediate electrode provided with an opening for radiation transfer, and an outer electrode into which smoke flows from the outside, and is provided with an inner chamber between the inner electrode and the intermediate electrode, an outer chamber between the intermediate electrode and the outer electrode and adapted to detect a change in the voltage between the electrodes caused by the smoke flowing into the outer chamber. The ion-type smoke sensor is characterized by the distance H between the inner electrode and the outer electrode being fixed at 16 mm or less and the ratio Hinn/Hut for the distance Hinn between the inner electrode and the intermediate electrode in the inner chamber and the distance Hut between the intermediate electrode and the outer electrode in the outer chamber lies within the range 0.3 and 0.6.

Hvis en forandring i atmosfæretrykket tillates i noen grad, vil ved et slikt arrangement sensorens karakteristikk som legger vekt på deteksjonsfølsomhet, oppnås ved å bestemme elektrodeavstanden slik at forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene er nær 0,3. For på den annen side å minimere virkningen av forandringen i atmosfæretrykket når atmosfæretrykket senkes f.eks. til trykket 3 500 m over havnivå, blir raten for forandringen i utgangssignalet begrenset til noen få prosent mens deteksjonsfølsomheten holdes innenfor området som oppfyller sensorens ytelsekrav ved å og sette elektrodeavstanden slik at forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene er ca. 0,6. Når sensoren gjøres liten og tynn, kan følgelig dens optimale ytelse fås ved betraktning av både deteksjonsfølsomheten og virkningen av atmosfæretrykket. Spesielt er det mulig å løse et problemet med avgivelse av feilaktig alarm som skyldes at den lille og tynne sensor er utsatt for å påvirkes av en forandring i atmosfæretrykket. If a change in the atmospheric pressure is allowed to some extent, with such an arrangement the sensor's characteristic, which emphasizes detection sensitivity, will be achieved by determining the electrode distance so that the ratio Hinn/Hut for the electrode distances is close to 0.3. On the other hand, to minimize the effect of the change in atmospheric pressure when the atmospheric pressure is lowered, e.g. to the pressure of 3,500 m above sea level, the rate of change in the output signal is limited to a few percent while the detection sensitivity is kept within the range that meets the sensor's performance requirements by setting the electrode distance so that the ratio Hinn/Hut for the electrode distances is approx. 0.6. Consequently, when the sensor is made small and thin, its optimal performance can be obtained by considering both the detection sensitivity and the effect of atmospheric pressure. In particular, it is possible to solve a problem with issuing a false alarm due to the fact that the small and thin sensor is susceptible to being affected by a change in atmospheric pressure.

Fig. 1 viser et snitt av en røksensor av ionetypen i henhold til en utførelse Fig. 1 shows a section of a smoke sensor of the ion type according to one embodiment

av den foreliggende oppfinnelse. of the present invention.

Fig. 2 viser sensoren på fig. 1 utspilt. Fig. 2 shows the sensor in fig. 1 played out.

Fig. 3 viser et kretsdiagram av et basiskretsopplegg for hver elektrode og Fig. 3 shows a circuit diagram of a basic circuit arrangement for each electrode and

utgangskrets i sensoren av ionetypen på fig. 1. output circuit in the ion-type sensor of fig. 1.

Fig. 4 viser et kurvediagram som gjengir deteksjonskarakteristikken for Fig. 4 shows a curve diagram that reproduces the detection characteristic of

røksensoren av ionetypen vist på fig. 1. the ion-type smoke sensor shown in fig. 1.

Fig. 5 viser et diagram av karakteristikken for en forandring IV i utgangssignalet fra en FET fra en normal tilstand og til at røk strømmer inn, raten for en forandring i utgangssignalet til FET relativt til forandringen i atmosfæretrykket og en utgangssignalverdi for FET i samsvar med forandringen i forholdet Hinn/Hut av elektrodeavstandene i røksensoren av ionetypen. Fig. 5 shows a diagram of the characteristic of a change IV in the output signal of a FET from a normal state to smoke inflow, the rate of change in the output signal of the FET relative to the change in atmospheric pressure and an output signal value of the FET corresponding to the change in the ratio Hinn/Hut of the electrode distances in the ion-type smoke sensor.

På fig. 1 er det vist et snitt gjennom en røksensor av ionetypen som en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Her betegner 1 et sensorhus og 2 sensorens bunnstykke. Bunnstykket 2 er festet til et tak etc, mens sensorhuset 1 er løsbart montert. In fig. 1 shows a section through a smoke sensor of the ion type as an embodiment of the present invention. Here, 1 denotes a sensor housing and 2 the sensor's bottom piece. The bottom piece 2 is attached to a roof etc, while the sensor housing 1 is detachably mounted.

Sensorhuset 1 omfatter et husdeksel 3 montert på siden av sensorbunnstykket The sensor housing 1 comprises a housing cover 3 mounted on the side of the sensor base

2 og et ytre deksel 4 montert under husdekselet 3. 2 and an outer cover 4 fitted under the housing cover 3.

Det ytre deksel 4 er formet som en skål hvis øvre parti er åpent og med en rekke røkåpninger 5 anordnet rundt omkretsen på sideflaten som skråner utad og oppad. Hver av røkåpningene 5 er tilnærmet rektangulære og anordnet med regelmessige mellomrom. The outer cover 4 is shaped like a bowl, the upper part of which is open and with a series of smoke openings 5 arranged around the circumference on the side surface which slopes outwards and upwards. Each of the smoke openings 5 is approximately rectangular and arranged at regular intervals.

En sylindrisk skillevegg 6 står vertikalt på det ytre deksel 4 innenfor den skrå omkretsflate som er forsynt med røkåpningene 5, og er dannet i ett med det ytre deksel 4. Omkring omkretsflaten til skilleveggen 6 er det en rekke rektangulære røkåpninger som også er anordnet med regelmessige mellomrom. A cylindrical partition wall 6 stands vertically on the outer cover 4 within the inclined peripheral surface which is provided with the smoke openings 5, and is formed in one with the outer cover 4. Around the peripheral surface of the partition wall 6 there is a series of rectangular smoke openings which are also arranged with regular space.

Et insektnett 8 er montert på innsiden av skilleveggen 6 som er dannet i det ytre deksel 4. Insektnettet 8 er utført slik at dets høyde er omtrent den samme som skilleveggen 6 og står i nær kontakt med innsiden av omkretsoverflaten til skilleveggen 6. An insect net 8 is mounted on the inside of the partition wall 6 formed in the outer cover 4. The insect net 8 is made so that its height is approximately the same as the partition wall 6 and is in close contact with the inside of the peripheral surface of the partition wall 6.

Videre er den ytre elektrode 9 som i likhet med det ytre deksel 4 er skål-formet, anordnet innenfor insektnettet 8 i det ytre deksel 4. Den ytre elektrode 9 har en omkretsoverflate som skråner oppad og utad og en rekke tilnærmet rektangulære røkåpninger 10 anordnet med regelmessige mellomrom omkring den skrå omkretsoverflate. Furthermore, the outer electrode 9, which, like the outer cover 4, is cup-shaped, is arranged within the insect net 8 in the outer cover 4. The outer electrode 9 has a circumferential surface that slopes upwards and outwards and a series of approximately rectangular smoke openings 10 arranged with regular spaces around the inclined peripheral surface.

På den annen side er det innbefattet en isolerende sperre 11 i sensorhuset 1. En indre elektrode 12 som er forsynt med en strålingskilde er montert ved sentrum av den isolerende sperre 11 og en mellomelektrode 13 som er forsynt med en åpning er anordnet ved siden av den indre elektrode 12. Videre er som vist på figuren, dannet et indre kammer A mellom den indre elektrode 12 og mellomelektroden 13 og et ytre kammer B mellom mellomelektroden 13 og den ytre elektrode 9, utenfor det indre kammer A. On the other hand, an insulating barrier 11 is included in the sensor housing 1. An inner electrode 12 provided with a radiation source is mounted at the center of the insulating barrier 11 and an intermediate electrode 13 provided with an opening is arranged next to it. inner electrode 12. Furthermore, as shown in the figure, an inner chamber A is formed between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13 and an outer chamber B between the intermediate electrode 13 and the outer electrode 9, outside the inner chamber A.

På baksiden av den isolerende sperre 11 er det dannet et kretsrom 15 som har et skjermdeksel 14 ved sitt øvre parti. Et trykt kretskort 16 som opptar en sensorkrets, er anordnet i nær kontakt med baksiden av den isolerende sperre 11. Videre er det i et FET-rom 19 på baksiden av den isolerende sperre 11 montert en FET 17 og en elektrodeleder 18 for mellomelektroden 13 som begge er elektrisk isolert og forseglet i denne tilstand ved at de innleires med smelteharpiks, f.eks. syntetisk smelteharpiks, for å forhindre elektrostatisk overslag som forårsakes når montasjen etc. berøres med hånden. I denne utførelse er FET 17 av overgangssjikttypen. On the back of the insulating barrier 11, a circuit compartment 15 is formed which has a screen cover 14 at its upper part. A printed circuit board 16 which accommodates a sensor circuit is arranged in close contact with the back of the insulating barrier 11. Furthermore, in a FET space 19 on the back of the insulating barrier 11, a FET 17 and an electrode conductor 18 for the intermediate electrode 13 are mounted which both are electrically isolated and sealed in this state by being embedded with molten resin, e.g. synthetic hot melt resin, to prevent electrostatic flashover caused when the assembly etc. is touched by hand. In this embodiment, FET 17 is of the transition layer type.

Fig. 2 viser et riss av sensorhuset 1 på fig. 1 utspilt. Fig. 2 shows a view of the sensor housing 1 in fig. 1 played out.

Som vist på fig. 2 har husdekselet 3 en indre åpning 3 a ved sitt nedre parti og kontaktstifter 20 er montert ved to steder i den indre åpning 3 a for elektrisk kobling av det trykte kretskort 16. Kontaktklemmer 21 er festet til baksiden av kontaktstiften 20 for å tilveiebringe kontaktinngrep for sensorbunnstykket 2. As shown in fig. 2, the housing cover 3 has an inner opening 3a at its lower part and contact pins 20 are mounted at two places in the inner opening 3a for electrical connection of the printed circuit board 16. Contact clamps 21 are attached to the back of the contact pin 20 to provide contact engagement for the sensor base piece 2.

Skjermdekselet 14 er innbefattet i den indre åpning 3a i husdekselet 3 og deretter er det trykte kretskort 16 hvorpå sensorkretsen er anbragt, anordnet. The screen cover 14 is contained in the inner opening 3a in the housing cover 3 and then the printed circuit board 16 on which the sensor circuit is arranged is arranged.

Videre er den isolerende sperre 11 innbefattet like ved det trykte kretskort 16. Denne indre elektrode 12 som består av et elektrodeelement 12a, en strålingskilde 12b og et elektrodedeksel 12c er montert ved sentrum av den isolerende sperre 11. Den ringformede mellomelektrode 13 er anordnet utenfor den indre elektrode 12 og videre utenfor er montert en ytre elektrode 9 som er forsynt Furthermore, the insulating barrier 11 is included close to the printed circuit board 16. This inner electrode 12 which consists of an electrode element 12a, a radiation source 12b and an electrode cover 12c is mounted at the center of the insulating barrier 11. The annular intermediate electrode 13 is arranged outside the inner electrode 12 and further outside is mounted an outer electrode 9 which is provided

med røkinnløpsåpninger 10 langs omkretsen. with smoke inlet openings 10 along the circumference.

Den ytre elektrode 9 monteres ved å stikke kontaktmetallpluggen 22 inn i slisser 23 på den isolerende sperre 11. Forkantene av kontaktmetallpluggene 22 trenger videre gjennom det trykte kretskort 16 og kommer i kontakt med kontaktpartier 24 på skjermdekselet 14. Kontaktmetallpluggene 22 loddes til jordingspartiet av det trykte kretskort 16 ved et parti hvor kontaktmetallpluggene 22 trenger inn i det trykte kretskort 16. Derfor tjener kontaktmetallpluggene 22 til å montere den ytre elektrode 9 på siden av den isolerende sperre 11 og til å skaffe elektrisk kontakt for å skjerme rommet for det trykte kretskort 16 i forbindelse med skjermdekselet 14. Etter at den ytre elektrode 9 er montert, anbringes det ytre deksel 4 som omfatter en bunnplate 25 og røkåpninger 5 langs omkretsen. Insektnettet 8 monteres innenfor det ytre deksel 4. The outer electrode 9 is mounted by inserting the contact metal plug 22 into slots 23 on the insulating barrier 11. The leading edges of the contact metal plugs 22 penetrate further through the printed circuit board 16 and come into contact with contact parts 24 on the screen cover 14. The contact metal plugs 22 are soldered to the earthing part of the printed circuit board 16 at a portion where the contact metal plugs 22 penetrate into the printed circuit board 16. Therefore, the contact metal plugs 22 serve to mount the outer electrode 9 on the side of the insulating barrier 11 and to provide electrical contact to shield the space for the printed circuit board 16 in connection with the screen cover 14. After the outer electrode 9 has been mounted, the outer cover 4 is placed which comprises a bottom plate 25 and smoke openings 5 along the circumference. The insect net 8 is mounted inside the outer cover 4.

Fig. 3 viser et kretsdiagram av et basiskretsopplegg for hver elektrode og utgangskretsen i røkdetektoren av ionetypen som vist på fig. 1 og 2. Fig. 3 shows a circuit diagram of a basic circuit arrangement for each electrode and the output circuit in the smoke detector of the ion type as shown in fig. 1 and 2.

Som vist på fig. 3 er en D-elektrode som detekterer en forandring i spenningen mellom elektrodene når røk strømmer inn i det ytre kammer B fra utsiden, forbundet både til den indre elektrode 12 og den positive side av en likestrømskilde 32. Videre er en port G forbundet med mellomelektroden 13 og en kilde S forbundet med den ytre elektrode 9 og den negative side av likestrømskilden 32 gjennom en lastmotstand R33. As shown in fig. 3 is a D electrode that detects a change in the voltage between the electrodes when smoke flows into the outer chamber B from the outside, connected both to the inner electrode 12 and the positive side of a direct current source 32. Furthermore, a port G is connected to the intermediate electrode 13 and a source S connected to the outer electrode 9 and the negative side of the direct current source 32 through a load resistor R33.

Fig. 4 viser karakteristikkdiagrammet av en deteksjonskarakteristikk for en røksensor av ionetypen som vist på fig. 1. Virkemåten for røksensoren av ionetypen i to-kammer- og en enkeltstrålingskildeutførelse som vist på fig. 1 vil nå forklares med henvisning til fig. 4. Fig. 4 shows the characteristic diagram of a detection characteristic for an ion-type smoke sensor as shown in Fig. 1. The operation of the ion-type smoke sensor in two-chamber and a single radiation source design as shown in fig. 1 will now be explained with reference to fig. 4.

Innsiden av det indre kammer A og det ytre kammer B ioniseres av stråling fra strålingskilden 12b montert på den indre elektrode 12. På dette tidspunkt er strøm-spenningskarakteristikken mellom den indre elektrode 12 og mellomelektroden 13 i det indre kammer A som vist ved kurve 26. Strøm-spenningskarakteristikken mellom mellomelektroden 13 og den ytre elektrode 9 i det ytre kammer B er som vist ved kurve 27. Når røk kommer inn, forstyrres ionestrømmen og derfor forandrer strøm-spenningskarakteristikken i det ytre kammer B seg som vist ved kurve 28. The inside of the inner chamber A and the outer chamber B are ionized by radiation from the radiation source 12b mounted on the inner electrode 12. At this time, the current-voltage characteristic between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13 in the inner chamber A is as shown by curve 26. The current-voltage characteristic between the intermediate electrode 13 and the outer electrode 9 in the outer chamber B is as shown by curve 27. When smoke enters, the ion current is disturbed and therefore the current-voltage characteristic in the outer chamber B changes as shown by curve 28.

Skjæringspunktet mellom karakteristikkurven 26 i det indre kammer A og 27 i det ytre kammer B viser i fravær av røk et elektrisk potensial for mellomelektroden 13 når røk ikke forekommer. Når så røk strømmer inn og karakteristikkurven 28 til det ytre kammer B videre forandrer seg som vist på fig. 4, øker spenningen V0 mellom mellomelektroden 13 og den ytre elektrode 9 i det ytre kammer B, mens spenningen Vj mellom den indre elektrode 12 og mellomelektroden 13 i det indre kammer A minker. Følgelig detekteres spenningsforandringen av mellomelektroden 13 med røk og uten røk som IV av FET 17 og det fås en kildeutgangsspenning Vut. Ved å detektere at forandringen IV ved kildeutgangsspenningen Vut overstiger et referanse-spenningsnivå, detekteres en brann. The intersection point between the characteristic curve 26 in the inner chamber A and 27 in the outer chamber B shows, in the absence of smoke, an electrical potential for the intermediate electrode 13 when smoke does not occur. When then smoke flows in and the characteristic curve 28 of the outer chamber B further changes as shown in fig. 4, the voltage V0 between the intermediate electrode 13 and the outer electrode 9 in the outer chamber B increases, while the voltage Vj between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13 in the inner chamber A decreases. Accordingly, the voltage change of the intermediate electrode 13 with smoke and without smoke is detected as IV by FET 17 and a source output voltage Vut is obtained. By detecting that the change IV at the source output voltage Vut exceeds a reference voltage level, a fire is detected.

I røksensoren i ionetypen i henhold til den foreliggende oppfinnelse og som er anordnet som angitt ovenfor, settes avstanden mellom den indre elektrode 12 og den ytre elektrode 9 mindre enn 16 mm for å gjøre sensoren mindre og tynnere enn den vanlige sensor. Dersom elektrodeavstanden bestemmes av det vanlige forhold for elektrodeavstandene som i den vanlige sensor, vil i dette tilfelle virkningen av forandringen i atmosfæretrykket, støy osv. ikke lenger kunne ignoreres og det vil være umulig å få en sensor som er i stand til å detektere røk stabilt. In the ion-type smoke sensor according to the present invention and which is arranged as stated above, the distance between the inner electrode 12 and the outer electrode 9 is set less than 16 mm to make the sensor smaller and thinner than the usual sensor. If the electrode distance is determined by the usual ratio of the electrode distances as in the normal sensor, in this case the effect of the change in atmospheric pressure, noise etc. will no longer be able to be ignored and it will be impossible to get a sensor that is able to detect smoke stably .

Ved den foreliggende oppfinnelse løses de ovennevnte problemer ved å sette den nevnte avstand mindre enn 16 mm, hvilket har vært ansett som et minimum til nå, og forholdet fastsettes som angitt nedenfor. With the present invention, the above-mentioned problems are solved by setting the said distance less than 16 mm, which has been considered a minimum until now, and the ratio is determined as indicated below.

I røksensoren av ionetypen i henhold til den foreliggende oppfinnelse er mer bestemt den nevnte avstand satt til 12 mm, altså kortere enn 16 mm. In the smoke sensor of the ion type according to the present invention, the said distance is more specifically set to 12 mm, i.e. shorter than 16 mm.

Fig. 5 viser et karakteristikkdiagram for en utførelse i henhold til den foreliggende oppfinnelse som benyttes til å bestemme avstanden mellom henholdsvis den indre elektrode 12, mellomelektroden 13 og den ytre elektrode 9 i deres høyderetning. Fig. 5 shows a characteristic diagram for an embodiment according to the present invention which is used to determine the distance between the inner electrode 12, the intermediate electrode 13 and the outer electrode 9 respectively in their height direction.

Det blir således antatt at avstanden mellom den indre elektrode 12 og den ytre elektrode 9 i deres høyderetning er H, avstanden mellom den indre elektrode 12 og mellomelektroden 13 i deres høyderetning er Hinn og videre at avstanden mellom mellomelektroden og den ytre elektrode 9 i deres høyde-retningen er Hut. It is thus assumed that the distance between the inner electrode 12 and the outer electrode 9 in their height direction is H, the distance between the inner electrode 12 and the intermediate electrode 13 in their height direction is Hinn and further that the distance between the intermediate electrode and the outer electrode 9 in their height -direction is Hut.

Som vist på fig. 5, angir en horisontalakse forholdet Hinn/Hut for mellomelektrodeavstanden Hinn i det indre kammer A og mellomelektrodeavstanden Hut i det ytre kammer B vist på fig. 1. Videre angir den mellomelektrodeavstanden Hinn i det indre kammer A i relasjon til forholdet når den ovennevnte elektrodeavstand H er 12 mm. As shown in fig. 5, a horizontal axis indicates the ratio Hinn/Hut for the inter-electrode distance Hinn in the inner chamber A and the inter-electrode distance Hut in the outer chamber B shown in fig. 1. Furthermore, it indicates the inter-electrode distance Hinn in the inner chamber A in relation to the ratio when the above-mentioned electrode distance H is 12 mm.

På den annen side angir en høyre vertikalakse utgangsspenningen Vut og FET og forandringsraten for utgangsspenningen Vut forårsaket av en forandring i atmosfæretrykket på FET 17 og en venstre vertikalakse betegner forandringen IV i utgangsspenningen Vut fra FET 17 når røken som strømmer inn, har en konsentrasjon på 3 % pr. meter (3 % lysreduksjon pr. meter) On the other hand, a right vertical axis denotes the output voltage Vut and FET and the rate of change of the output voltage Vut caused by a change in the atmospheric pressure of the FET 17 and a left vertical axis denotes the change IV in the output voltage Vut of the FET 17 when the smoke flowing in has a concentration of 3 % per meter (3% light reduction per meter)

Når røk strømmer inn, fås som forandringen IV i utgangsspenningen relativt til forholdet Hinn/Hut mellom elektrodeavstandene først en karakteristikk som vist ved kurve 29. Karakteristikkurven 29 stiger ettersom forholdet Hjnn/Hut øker og er IV ved sitt maksimum når forholdet Hinn/Hut er omtrent 0,4. Etter dette faller karakteristikkurven 29. When smoke flows in, as the change IV in the output voltage relative to the ratio Hinn/Hut between the electrode distances, a characteristic is first obtained as shown by curve 29. The characteristic curve 29 rises as the ratio Hjnn/Hut increases and is IV at its maximum when the ratio Hinn/Hut is approximately 0.4. After this, the characteristic curve drops to 29.

Dernest fås en kurve 30 som forandringsraten for utgangsspenningen Vut fra FET 17 hvis forholdet mellom elektrodeavstandene forandres når atmosfæretrykket omkring sensoren senkes fra standardtrykket ved havnivå til trykket 3 500 meter over havnivå. I henhold til karakteristikkurven 30, blir forandringsraten forårsaket av trykkforandringen større jo mindre forholdet mellom elektrodeavstandene blir. Når forholdet mellom elektrodeavstandene nærmer seg 0,75, blir raten til forandringen i utgangsspenningen Vut fra FET 17 0 % i samsvar med forandringen i atmosfæretrykk fra standardtrykk ved havnivå til trykket ved 3 500 meter. Next, a curve 30 is obtained as the rate of change for the output voltage Vut from FET 17 if the ratio between the electrode distances changes when the atmospheric pressure around the sensor is lowered from the standard pressure at sea level to the pressure 3,500 meters above sea level. According to the characteristic curve 30, the rate of change caused by the pressure change becomes greater the smaller the ratio between the electrode distances becomes. As the ratio of the electrode spacings approaches 0.75, the rate of change in the output voltage Vut from FET 17 becomes 0% consistent with the change in atmospheric pressure from standard sea level pressure to the pressure at 3,500 meters.

Som vist på fig. 5, er videre utgangsspenninger fra FET 17 når det ikke strømmer noe røk inn, vist i samsvar med forandringen i forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene som en karakteristkkurve 31. Ifølge karakteristikkurven 31 er utgangsspenningen Vut fra FET 17 lavere jo mindre forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene er. Videre er utgangsspenningen Vut fra FET 17 høyere jo større forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstanden er. Som vist på fig. 5, øker med andre ord utgangsspenningen Vut fra FET 17 fra ca. 5,3 V til 7 V etter som forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene forandrer seg fra 0,3 til 0,75. As shown in fig. 5, further output voltages from FET 17 when no smoke flows in are shown in accordance with the change in the ratio Hinn/Hut for the electrode distances as a characteristic curve 31. According to the characteristic curve 31, the output voltage Vut from FET 17 is lower the smaller the ratio Hinn/Hut for the electrode distances are. Furthermore, the output voltage Vut from FET 17 is higher the greater the ratio Hinn/Hut for the electrode distance. As shown in fig. 5, in other words, the output voltage Vut from FET 17 increases from approx. 5.3 V to 7 V as the ratio Hinn/Hut for the electrode distances changes from 0.3 to 0.75.

Når således FET 17 befinner seg i en fullstendig mettet tilstand, er maksimumsverdien for kildespenningen Vs ca. 8 V når spenningskilden Vc er på 10 V. Følgelig kan det tillates en større forandring av utgangsspenningen Vut jo lavere utgangsspenningen Vut fra FET 17 er når det ikke kommer inn noe røk, dvs. jo mindre enn 8 V utgangsspenningen Vut fra FET 17 er. Med andre ord kan deteksjonsområdet for røkkonsentrasjonen være stort. Da forholdet mellom elektrodeavstandene er lite, og utgangsspenningen Vu, fra FET lav, er forandringen i utgangsspenningen fra FET 17 i forhold til metningsspenningsverdien 8 V stor og deteksjonsområdet for røkkonsentrasjonen kan være stort. Thus, when FET 17 is in a completely saturated state, the maximum value for the source voltage Vs is approx. 8 V when the voltage source Vc is at 10 V. Consequently, a greater change in the output voltage Vut can be allowed the lower the output voltage Vut from FET 17 is when no smoke enters, i.e. the smaller than 8 V the output voltage Vut from FET 17 is. In other words, the detection range for the smoke concentration can be large. As the ratio between the electrode distances is small, and the output voltage Vu, from FET low, the change in the output voltage from FET 17 in relation to the saturation voltage value 8 V is large and the detection range for the smoke concentration can be large.

Nå skal det forklares hvordan raten for forandringen i utgangsspenningen Vut fra FET 17 relativt til forandringen i atmosfæretrykket i relasjon til karakteristikkurven 31 vist på fig. 5 kan bestemmes. I tilfelle forholdet mellom elektrodeavstandene er 0,6, er f.eks. forandringsraten gitt ved karakteristikkurven 30 4 % og utgangsspenningen Vut fra FET 17 er 6,2 V på karakteristikkurven 31. Følgelig er forandringen i verdien av utgangsspenningen fra FET 17 6,2 V x 4 % = 0,25 V. Når standard atmosfæretrykk reduseres til atmosfæretrykket ved 3 500 meter over havnivå, forandrer med andre ord utgangsspenningen Vut seg til (6,2-0,25)V = 5,95 V i det tilfelle den er 6,2 V ved standard trykk. Now it will be explained how the rate of change in the output voltage Vut from FET 17 relative to the change in atmospheric pressure in relation to the characteristic curve 31 shown in fig. 5 can be determined. In case the ratio between the electrode distances is 0.6, e.g. the rate of change given by the characteristic curve 30 is 4% and the output voltage Vut from FET 17 is 6.2 V on the characteristic curve 31. Consequently, the change in the value of the output voltage from FET 17 is 6.2 V x 4% = 0.25 V. When standard atmospheric pressure is reduced to atmospheric pressure at 3,500 meters above sea level, in other words the output voltage Vut changes to (6.2-0.25)V = 5.95 V in the case where it is 6.2 V at standard pressure.

For å stabilisere en røkdeteksjonsoperasjon blir ved den foreliggende oppfinnelse hver verdi i utgangssignalforandringen IV til FET når røk strømmer inn, en forandring i raten for forandringen av utgangsspenningen Vut fra FET 17 relativt til atmosfæretrykket og forandringen i kildens utgangsspenning Vut fra FET 17 som henholdsvis er vist som karakteristikkurvene 29, 30 og 31, fastsatt slik at forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene ligger innenfor området 0,3-0,6, dvs. verdien er innenfor det område som er definert av vertikale, strekpunkterte linjer på fig. 5. In order to stabilize a smoke detection operation, in the present invention, each value in the output signal change IV of the FET when smoke flows in, a change in the rate of change of the output voltage Vut of the FET 17 relative to the atmospheric pressure and the change in the source output voltage Vut of the FET 17 are respectively shown as the characteristic curves 29, 30 and 31, determined so that the ratio Hinn/Hut for the electrode distances lies within the range 0.3-0.6, i.e. the value is within the range defined by vertical, dotted lines in fig. 5.

I tilfelle av en røksensor av ionetypen hvor H = 12 mm er f.eks., hvis forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene settes til en verdi innenfor 0,3-0,6, eksempelvis 0,4, elektrode avstanden Hinn i det indre kammer A er 3,4 mm og elektrodeavstanden Hut i det ytre kammer B er 8,6 mm på fig. 1. In the case of a smoke sensor of the ion type where H = 12 mm, for example, if the ratio Hinn/Hut for the electrode distances is set to a value within 0.3-0.6, for example 0.4, the electrode distance Hinn in the inner chamber A is 3.4 mm and the electrode distance Hut in the outer chamber B is 8.6 mm in fig. 1.

Nå vil grunnen for valg av minimumsverdien av forholdet Hinn/Hut mellom elektrodeavstandene til 0,3 og maksimumsverdien til 0,6 som vist på fig. 5, forklart. Med hensyn til å velge forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene innenfor området 0,3-0,6 vist på fig. 5, synes det for det første å være en rekke tilfeller hvor de følgende tre krav må ses som viktige. Således velges forskjellige verdier innenfor området 0,3-0,6 for hvert tilfelle som forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstandene. De tre krav er som følger: Now the reason for choosing the minimum value of the ratio Hinn/Hut between the electrode distances to 0.3 and the maximum value to 0.6 as shown in fig. 5, explained. With regard to choosing the ratio Hinn/Hut for the electrode distances within the range 0.3-0.6 shown in fig. 5, firstly, there seem to be a number of cases where the following three requirements must be seen as important. Thus, different values within the range 0.3-0.6 are chosen for each case as the ratio Hinn/Hut for the electrode distances. The three requirements are as follows:

1. Å maksimere deteksjonsfølsomhet. 1. To maximize detection sensitivity.

2. Å minimere en forandring i utgangssignalet fra FET 17 relativt til en forandring i atmosfæretrykket. 2. To minimize a change in the output signal from FET 17 relative to a change in atmospheric pressure.

3. Å maksimere et ekstra utgangsområde for FET 17. 3. To maximize an additional exit area for BOLD 17.

For å maksimere deteksjonsfølsomheten, dvs. forandringen IV i utgangssignalet fra FET 17 når røk strømmer inn slik at det første krav oppfylles, fastsettes forholdet Hinn/Hut for elektrodeavstanden til en verdi innenfor området 0,3-0,6 på karakteristikkurven 29 vist på fig. 5, f.eks. 0,4, slik at IV blir en toppverdi. In order to maximize the detection sensitivity, i.e. the change IV in the output signal from the FET 17 when smoke flows in so that the first requirement is met, the ratio Hinn/Hut for the electrode distance is set to a value within the range 0.3-0.6 on the characteristic curve 29 shown in fig. . 5, e.g. 0.4, so that IV becomes a peak value.

For å minimere forandringen i utgangssignalet fra FET 17 relativt til forandringen i atmosfæretrykket for å imøtekomme det annet krav, velges In order to minimize the change in the output signal from FET 17 relative to the change in atmospheric pressure in order to meet the second requirement, select

verdien 0,6 som forholdet mellom elektrodeavstanden, da karakteristikkurven 30 gir 4 %, som er minimum, som raten i forandringen relativt til atmosfæretrykket i tilfellet at forholdet mellom elektrodeavstandene er 0,6. I det tilfelle at forholdet er 0,6, sikres det at forandringen i IV i utgangssignalet som er gitt av karakteristikkurven 29, for FET 17 er 0,58 V, nesten det samme som i tilfellet av et forhold på 0,3 og det er ikke noe problem med deteksjons-følsomheten. Videre er utgangsspenningen Vut som gitt av karakteristikkurven 31, fra FET 17 6,2 V og har et ekstra område på omtrent 1,8 V til metnings-verdien 8 V. Derfor kan røkkonsentrasjonen detekteres uten å forårsake noen praktiske problemer. the value 0.6 as the ratio between the electrode distances, since the characteristic curve 30 gives 4%, which is the minimum, as the rate of change relative to the atmospheric pressure in the case that the ratio between the electrode distances is 0.6. In the case that the ratio is 0.6, it is ensured that the change in IV of the output signal given by the characteristic curve 29, for the FET 17 is 0.58 V, almost the same as in the case of a ratio of 0.3 and it is no problem with the detection sensitivity. Furthermore, the output voltage Vut as given by the characteristic curve 31, from the FET 17 is 6.2 V and has an additional range of about 1.8 V to the saturation value 8 V. Therefore, the smoke concentration can be detected without causing any practical problems.

For på den annen side å maksimere det ekstra utgangsområde fra FET 17 slik at det tredje krav oppfylles, blir, da minimum utgangsspenning fra FET 17 er 0,3 på karakteristikkurven 31, en verdi nær 0,3 valgt som forholdet mellom elektrodeavstandene. I tilfelle at forholdet er 0,3, er deteksjonsfølsomheten gitt av karakteristikkurven 29, dvs. forandringen IV i utgangsspenningen fra FET 17 er 0,6. Selv om verdien er lavere enn toppverdien IV på 0,7, kan det sikre en tilstrekkelig spenningsforandring når røk strømmer inn. Men i tilfelle av et forhold på 0,3, som vist på karakteristikkurven 30, er raten for forandringen IV i utgangsspenningen fra FET 17 relativt til forandringen i atmosfæretrykket 18 %, som er maksimum. Hvis derfor et forhold nær 0,3 velges, bør ikke sensoren monteres på et sted hvor den kan utsettes for påvirkninger av forandringen i atmosfæretrykket. On the other hand, to maximize the additional output range from FET 17 so that the third requirement is met, since the minimum output voltage from FET 17 is 0.3 on the characteristic curve 31, a value close to 0.3 is chosen as the ratio between the electrode distances. In the event that the ratio is 0.3, the detection sensitivity is given by the characteristic curve 29, i.e. the change IV in the output voltage from FET 17 is 0.6. Although the value is lower than the peak IV value of 0.7, it can ensure a sufficient voltage change when smoke flows in. But in the case of a ratio of 0.3, as shown in the characteristic curve 30, the rate of change IV in the output voltage from FET 17 relative to the change in atmospheric pressure is 18%, which is the maximum. If therefore a ratio close to 0.3 is chosen, the sensor should not be mounted in a place where it can be exposed to the effects of the change in atmospheric pressure.

Sensoren hvor forholdet mellom elektrodeavstandene er mindre enn minimumsverdien 0,3 kan ikke benyttes, fordi, som vist på karakteristikkurven 29, forandringen IV i utgangsspenningen fra FET 17 når røk strømmer inn, dvs. deteksjonsfølsomheten, er for lav og som vist på karakteristikkurven 30, virkningen av forandringen i atmosfæretrykk på utgangsspenningen fra FET 17 for stor. Tvert imot er sensoren hvor forholdet mellom elektrodeavstandene er mer enn maksimumsverdien 0,6 å foretrekke ved punktet for forandring i atmosfæretrykket, da raten for forandringen i utgangsspenningen fra FET 17 relativt til forandringen i atmosfæretrykket bevirker ytterligere fall i karakteristikkurven 30. For de to andre punkter, dvs. deteksjonsfølsomheten vist på karakteristikkurven 29 og det ekstra utgangsområde FET vist på karakteristikkurven 31, vil, hvis forholdet overstiger 0,6, det imidlertid oppstå et praktisk problem og dette vil ligge utenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse. The sensor where the ratio between the electrode distances is less than the minimum value of 0.3 cannot be used, because, as shown on characteristic curve 29, the change IV in the output voltage from FET 17 when smoke flows in, i.e. the detection sensitivity, is too low and as shown on characteristic curve 30, the effect of the change in atmospheric pressure on the output voltage from FET 17 too great. On the contrary, the sensor where the ratio between the electrode distances is more than the maximum value of 0.6 is preferable at the point of change in atmospheric pressure, as the rate of change in the output voltage from FET 17 relative to the change in atmospheric pressure causes a further drop in the characteristic curve 30. For the other two points , i.e. the detection sensitivity shown on the characteristic curve 29 and the additional output area FET shown on the characteristic curve 31, if the ratio exceeds 0.6, however, a practical problem will arise and this will lie outside the scope of the present invention.

I en røksensor av ionetypen i henhold til den foreliggende oppfinnelse er som beskrevet ovenfor, forholdet Hinn/Hut mellom elektrodeavstandene avhengig av hvordan man prioriterer de ovenstående tre krav. Ved å velge en optimal verdi fra området 0,3-0,6 som forholdet Hinn/Hut mellom elektrodeavstandene og bestemme elektrodeavstanden Hinn/Hut vil følgelig den optimale sensor som oppfyller kravene kunne skaffes uten å redusere sensorens ytelse. In a smoke sensor of the ion type according to the present invention, as described above, the ratio Hinn/Hut between the electrode distances depends on how one prioritizes the above three requirements. Consequently, by choosing an optimal value from the range 0.3-0.6 as the ratio Hinn/Hut between the electrode distances and determining the electrode distance Hinn/Hut, the optimal sensor that meets the requirements can be obtained without reducing the sensor's performance.

Avstanden H mellom den indre elektrode 12 og den ytre elektrode 9 bestemmes som en fast verdi gitt ved størrelsen av sensoren. Derfor kan mellomelektroden 13 monteres justerbart i høyderetningen og kan beveges til en riktig stilling innenfor området hvor forholdet Hinn/Hut mellom elektrodeavstandene som vist på fig. 5 er 0,3-0,6, alt etter behov. Ved således å flytte stillingen av mellomelektroden 13 for justering, kan røksensorer av ionetypen som henholdsvis er ment til bruk i henhold til et av de ovennevnte tre tidligere krav, realiseres med en eneste elektrodeanordning. The distance H between the inner electrode 12 and the outer electrode 9 is determined as a fixed value given by the size of the sensor. Therefore, the intermediate electrode 13 can be mounted adjustably in the height direction and can be moved to a correct position within the area where the ratio Hinn/Hut between the electrode distances as shown in fig. 5 is 0.3-0.6, depending on need. By thus moving the position of the intermediate electrode 13 for adjustment, smoke sensors of the ion type which are respectively intended for use according to one of the above three previous claims can be realized with a single electrode device.

Det bør være unødvendig å si at andre elektroder, f.eks. den indre elektrode kan flyttes med tanke på justering for å forandre forholdet mellom elektrodeavstandene. It should go without saying that other electrodes, e.g. the inner electrode can be moved for adjustment purposes to change the relationship between the electrode distances.

Claims

1. Ion-type smoke sensor comprising an inner electrode provided with a radiation source, an intermediate electrode provided with an opening for the transmission of radiation and an outer electrode into which smoke can enter from the outside, with an inner chamber between the inner electrode and the intermediate electrode and a outer chamber between the intermediate electrode and the outer electrode, adapted to detect a change in the voltage between the electrodes caused by smoke flowing into the outer chamber,

characterized in that the distance (H) between the inner electrode and the outer electrode is set to 16 mm or less and the ratio Hinn/Hut for the distance Hinn between the inner electrode and the intermediate electrode in the inner chamber and the distance Hut between the intermediate electrode and the outer electrode in the outer chamber lies within the range 0.3-0.6.