(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式煙検知器であって、
当該光学式煙検知器を表面に取り付けるように構成された基部と、カバーであって当該カバーの内部を画成する側壁部及び底壁部を有するカバーと、を有するハウジングと、
検知した光の表示信号を発生させるための光学センサと、
当該光学式煙検知器の動作を制御するための制御回路と、
を備え、
前記制御回路が、炎によって引き起こされる環境温度の上昇を感知してその表示信号を発生させるための複数の温度センサを有し、
前記制御回路が、煙又は同様のものを検知する閾値を変更するために、前記温度センサからの前記表示信号の基準値との比較と、前記温度センサからの前記表示信号の電圧及び電圧の変化率の比較と、に基づいて前記光学センサの感度を調整するように構成され、
前記温度センサが、前記ハウジング内で前記底壁部の内面の上方に位置し、ほぼ等間隔で配置され、
前記制御回路が、前記検知した光の表示信号を基準信号と比較してそれに基づいて警報信号を発生させるように動作可能であることを特徴とする光学式煙検知器。
【請求項２】
前記基準信号が、前記制御回路に保存された所定の信号レベルであることを特徴とする請求項１に記載の光学式煙検知器。
【請求項３】
前記検知した光の表示信号を前記基準信号と比較してそれに基づいて警報信号を発生させることが、前記制御回路が、前記光学センサからの信号を受信し、前記光学センサから受信した信号を光学信号閾値と比較し、前記光学センサからの信号が前記閾値を超えるときにのみ警報信号を発生させるようにさらに構成されていることを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式煙検知器。
【請求項４】
前記光学センサの感度を調整することが、煙を検知する閾値を下げることを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項５】
煙を検知する前記閾値が、前記温度センサが所定値より高い温度への上昇を検知するときに下げられることを特徴とする請求項４に記載の光学式煙検知器。
【請求項６】
前記温度センサが、前記基部と前記カバーとの間で当該光学式煙検知器の前記ハウジング内に完全に収容されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項７】
前記温度センサが、前記底壁部の大部分によって形成された境界上に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項８】
前記基部が、熱気、煙などを進入させるための複数の開口部を有する側壁部を有し、
前記温度センサが、前記開口部を通過する前記熱気の経路に位置することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項９】
前記温度センサが、前記開口部とほぼ同一高さに位置することを特徴とする請求項８に記載の光学式煙検知器。
【請求項１０】
前記温度センサが、温度変化と共に変化する電気特性を有するデバイスであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項１１】
前記温度センサが、温度と共に変化する電圧または電流特性を有する半導体デバイスであることを特徴とする請求項１０に記載の光学式煙検知器。
【請求項１２】
前記特性が、温度範囲の大部分にわたって温度と共にほぼ線形に変化することを特徴とする請求項１１に記載の光学式煙検知器。
【請求項１３】
前記温度センサが、その順方向バイアス電圧が温度と共に変化するダイオードであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項１４】
前記温度センサが、その順方向バイアス電圧が温度と共に変化する少なくとも２つの直列接続されたダイオードであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項１５】
前記光学センサの感度が、前記ダイオードが所定値を超える電圧降下を検知するときに下げられることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光学式煙検知器。
【請求項１６】
前記カバーが、ほぼカップ状であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【請求項１７】
前記カバーが、ほぼソーサー状であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の光学式煙検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式炎／煙検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
炎は、さまざまな方法で発生する。２つの主な一般的な炎の形態は、ゆっくりとした燻る炎と、素早い燃え立つ炎と、である。
【０００３】
燻る炎は、ゆっくりと、低温の火炎のない形態の燃焼である。これら炎は、ゆっくりと展開し、光学式煙検知器により容易に検知される相当な量の煙を発生させる。燻る炎は、主として、タバコまたは電気的な短絡回路のような弱い熱源により布張りした家具に起こる。
【０００４】
素早い燃え立つ炎は、迅速に展開し、主として、黒煙及び有毒ガスを発生させ、避難のための時間が少ない。
【０００５】
燻っている間に放たれる特有の温度及び熱（主として、６００℃）は、素早い燃え立つ炎の温度及び熱（主として１５００℃）と比較して低い。素早い炎は、主として、燻る炎よりも約１０倍早く伝搬する。しかしながら、燻る炎は、一酸化炭素のような高レベルの有毒ガスを放出する。これらガスは、非常に燃えやすく、後に気相で着火し、燃え立つ燃焼への移行を引き起こす。
【０００６】
赤外線放出ＬＥＤ及びイオン化式煙警報機を使用する光学式煙警報機の双方は、両タイプの炎を検知するために使用される。
【０００７】
光学式型煙警報機は、イオン化式煙警報機と比較して操作上の欠点がある。これらは、素早い燃え立つ炎の間に生成された黒煙に対して比較的感度が低い。光学式の煙検知方法は、煙が煙警報機チャンバ内に入るにしたがって煙で反射した光に依存している。黒煙は、光を吸収し、それ自体が光学感知状態の下でほとんど見えない状態を示す。その結果、光学式警報機が作動するまでに相当な時間の遅延がある。イオン化式警報機は、同じ反射光への依存に悩まされず、したがって、通常、光学式警報機よりも迅速に、典型的には２倍より速く、素早い燃え立つ炎に反応する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、イオン化式警報機は、警報機が放射性同位体を警報機のセンサ内に有しているので、警報機の製造及び廃棄に関する規制を受けるという欠点を有する。これら規制は、国によるが、製造者に相当な負担となっている。
【０００９】
本発明は、改良した光学式煙警報機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明は、光学式煙警報機を提供し、この警報機は、検知器を表面に取り付けるための基部とほぼカップ状のカバーであって上記カバーの内部を画成する側壁部及び底壁部を有するカバーとを有するハウジングと、検知した光を表す信号を発生させるための光学センサと、検知器の動作を制御するための制御回路と、を備え、上記制御回路が、環境温度の上昇を感知してそれを表す信号を発生させるための複数の温度感知手段を有し、上記温度感知手段が、前記ハウジング内で上記底壁部の上記内面の上方に位置し、ほぼ等間隔で配置され、上記制御回路が、上記表示信号を基準信号と比較してそれに基づいて警報を発生させるように動作可能である。
【００１１】
基準信号は、直接的にまたは間接的に測定される必要がなく、例えば、制御回路に保存された所定の信号レベルであっても良く、この所定の信号レベルを表示信号と比較する。
【００１２】
好ましくは、上記表示信号を基準信号と比較してそれに基づいて警報を発生させることが、前記制御回路が、前記光学センサからの信号を受信し、前記光学センサから受信した信号を光学信号閾値と比較し、前記光学センサからの信号が上記閾値外に低下したときにのみ警報信号を発生させるようにさらに構成されていることをと含む。
【００１３】
前記制御回路が、上記表示信号の上記基準信号との比較に基づいて前記光学センサの感度を調整するように構成されている。好ましくは、前記光学センサの感度を調整することが、煙を検知する閾値を下げることを含む。
【００１４】
好ましくは、前記温度感知手段が、煙検知器のハウジングの主本体内に完全に収容されている。このようにして、一般に温度センサを収容するために使用されるハウジングの見苦しい突出部を回避する。２以上のほぼ等間隔をあけた温度センサを使用することによって、例えば警報機の回路によってなどセンサが熱から隔離されたことに起因して熱感知が遅延する危険性を非常に低減し、より信頼性のある警報機を達成する。
【００１５】
本発明の好ましい形態において、上記温度感知手段が、上記底壁部の大部分によって形成された境界上に位置する。基部１４は、好ましくは、熱気、煙などを進入させるための複数の開口部を有する側壁部を有し、上記温度感知手段が、上記開口部を通過する上記熱気の経路に位置する。
【００１６】
理想的には、上記温度検知手段が、上記開口部とほぼ同一高さに位置する。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、上記制御回路は、上記表示信号の上記基準信号との比較に基づいて上記センサの感度を調整するように動作可能であり、このため、上記警報信号を生成する。
【００１８】
好ましくは、上記温度検知手段が、温度変化と共に変化する電気特性を有するデバイスである。
【００１９】
上記温度検知手段が、温度と共に変化する電圧または電流特性を有する、好ましくは、温度範囲の大部分にわたって温度と共にほぼ線形に変化する半導体デバイスである。
【００２０】
一形態において、上記温度感知手段は、前記温度検知手段が、その順方向バイアス電圧が温度と共に変化するダイオードであり、別の形態において、上記温度検知手段が、その順方向バイアス電圧が温度と共に変化する少なくとも２つの直列接続されたダイオードである。
【００２１】
本発明は、添付の図面を参照しながら、単なる例としてさらに後述される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい形態における警報機を示す下方斜視図である。
【図２】図１の警報機を示す側面図である。
【図３】図１の警報機のための制御回路の一部を示す回路ダイヤグラムである。
【図４ａ】ゆっくりとした燻る炎への反応を示すグラフである。
【図４ｂ】ゆっくりとした燻る炎への反応を示すグラフである。
【図４ｃ】素早い燃え立つ炎への反応を示すグラフである。
【図４ｄ】素早い燃え立つ炎への反応を示すグラフである。
【図５】カバーを取り外した状態の図１の警報機を示す平面図である。
【図６】図１の警報機を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面を参照すると、図面は、好ましい形態の光学式煙警報機１００を示しており、この警報機１００は、基部１１４及びカバー１１６を有するハウジング１１２を有する。基部は、適切な手段によって警報機を部屋の天井などの表面に取り付けることを可能とする。基部は、天井に当接させるためのほぼ平坦な底壁部１１８または介在する備付プレートと、側壁部１２０と、を有する。側壁部は、側壁部の外周に沿って配設された複数の開口部１２２を有し、煙などの進入を可能とする。カバー１１６は、カバーの内部を画成する側壁部１２４及び底壁部１２６を有するほぼ「カップ状」または「ソーサー状」を有する。カバー１１６は、ほぼ基部１１４を向く内面（図示略）を有する。ハウジングの境界は、内面または底壁部の大部分によって形成される。本実施形態における用語「大部分」は、底壁部のうちの少なくとも３０％、好ましくは少なくとも５０％を称する。底壁部１２６は、同様に、公知の警報機で使用されるベル状ハウジングのような、表面に優位な分断部がないほぼ平坦な外面１２９を有し、全体的に美的に優れた形状を提供する。
【００２４】
警報機は、光学センサ１３１と、好ましくは内面１２７と基部１１４との間でハウジング内に収容された制御回路１３０と、を有し、制御回路は、検知器の動作を制御する。警報機は、同様に、センサから受信した信号に応じて制御回路によって作動されたときに音声警報を出すための鳴動器(sounder)を有する。あるいはまたはさらに、鳴動器は、警報機から離間して位置し、無線または他のワイヤレス伝送によって動作されてもよい。
【００２５】
素早い燃え立つ炎の一般的な特性は、炎が発生している部屋内で温度が急上昇することであり、制御回路は、この環境温度の急上昇を感知するための感知手段１３４を有する。この場合に、温度感知手段は、温度と共に電圧または電流が変化する半導体デバイスである。実際には、半導体特性は、動作範囲の大部分にわたって温度と共にほぼ線形に変化する。
【００２６】
図示した実施形態において、温度感知手段は、その順方向バイアス電圧が温度と共に変化する２つの直列接続されたダイオードである。２つのダイオードは、感度を増大させるために使用されているが、１つのまたは２つより多いダイオードを使用してもよい。
【００２７】
回路は、温度と共に変化する順方向バイアス電圧を使用し、温度の急上昇を検知し、警報を作動させる。
【００２８】
制御回路１３０は、ダイオードＤ１及びＤ２双方にバイアス電流を与えるために抵抗Ｒ１２に周期的に電力を付与するマイクロプロセッサ１３６を有する。電力は、マイクロプロセッサによって設定されたあらかじめ設定された時間間隔で所定の期間にわたって付与され、例えば、電力は、この実施例において、１０秒ごとに４ｍｓにわたって付与され、同時に煙感知を発生させる。これは、抵抗Ｒ１５及びＲ１８を通って測定されかつあらかじめ選択した時間間隔でマイクロプロセッサ１３６によってサンプリングされたダイオードにわたる電圧降下を発生させる。抵抗Ｒ１５、Ｒ１８は、分圧器として機能して、マイクロプロセッサ１３６に関して許容可能なレベルの電圧まで低減させ、マイクロプロセッサ１３６内の測定回路への電圧入力が回路の具体的な範囲を超えないことを確実にする。
【００２９】
素早い燃え立つ炎で体験する温度が急上昇した場合、ダイオードの一方または双方にわたる電圧は、急速に低下する。電圧及びその変化率は、マイクロプロセッサ１３６によって観測されており、電圧の急変は、火炎の可能性があるとしてマイクロプロセッサ１３６によって識別される。そして、マイクロプロセッサは、実際には、光学センサ１３１の感度を増大させる。これは、制御回路増幅器のゲインを増大させることによって達成され、この増幅器は、センサの信号を受信し、そうでない場合よりも早く警報信号を生成させる。温度感知回路に付与される電力は、定電圧源からまたはバッテリのような時間変化する電源からである。後者の場合において、電圧は、主として、炎の増大に対して非常にゆっくりと変化し、そのため、この回路の性能に与える影響が小さい。
【００３０】
図４ａから図４ｄを参照すると、図４ａは、ゆっくりとした燻る炎に関するダイオード電圧の時間応答を示しており、図４ｂは、時間と共に上昇する煙レベルを示す。図４ｃは、素早い燃え立つ炎に関するダイオード電圧の時間応答を示しており、図４ｄは、このタイプの炎において時間と共に上昇する煙レベルを示す。
【００３１】
ゆっくりとした燻る炎の場合において、煙レベルは、時間と共に比較的ゆっくりと大きくなる。視覚不明瞭化レベルは、図４ｂにおいて実線１４０で示される。煙検知器は、（全ての従来の光学式家庭用検知器がするように）反射光を感知し、検知器によって見える反射光の量は、破線１４２で示すように、主として、不明瞭化と同じ速度で増大する。炎が進行するにしたがって、温度は、ゆっくりと上昇し、ダイオードＤ１、Ｄ２にわたる順方向バイアス電圧は、図４ａの曲線１４４で示されるように、時間と共にゆっくりと降下する。煙レベルに対する公称警報検知器閾値が図４ｂにおいてＴｈ１である場合、警報は、曲線１４２の点「Ａ」において作動し、鳴動器を作動させる。
【００３２】
素早い燃え立つ炎の場合において、煙レベル（視覚不明瞭化）は、図４ｄの実線１４６で示すように、急速に上昇する。しかし、このタイプの炎における煙は、非常に暗くまたは黒く、そのため、センサの光学検知器によって見える反射光レベルは、破線１４８で示すように、所定の不明瞭化レベルに関して相対的に非常に低い。この状況において、煙レベルに対する公称警報検知器閾値が図４ｄにおいてＴｈ１である場合、従来の光学式警報機は、曲線１４８の点「Ｂ」まで作動しない。
【００３３】
しかし、出願人の警報機において、炎が進行するにしたがって、温度は、素早い燃え立つ炎において急上昇し、ダイオードＤ１、Ｄ２にわたる順方向バイアス電圧は、図４ｃの曲線１５０で示すように、時間と共に急降下する。出願人の煙検知器において、ダイオード電圧の降下率は、測定されており、降下率が所定値を超えると、素早い燃え立つ炎の可能性を仮定する。センサ／制御回路の感度は、図４ｄにおいて値Ｔｈ２まで上昇され、警報は、曲線１４８の点「Ｃ」で作動し、警報までの時間を著しく低減する。分かるように、この配置において、光学センサは、炎を検知してそれに応じて警報を発生することを目的とした主センサであり、温度センサは、光学センサの感度を制御するために使用される。
【００３４】
実際には、マイクロコントローラ１３６は、警報信号を生成する前にあらかじめ選択した回数だけまたはあらかじめ選択した期間の数だけ電圧変化をサンプリングし、誤りのないことを確実にする。
【００３５】
分かるように、制御回路は、絶対温度ではなく、ダイオード電圧の変化によって示される温度変化のみを測定する。
【００３６】
少なくとも２つのダイオードを使用して警報機ハウジングの異なる場所に位置付けており、炎が警報機の一方側のみあって単一のセンサが警報機の回路によって隔離された位置にありこのため温度上昇に対して反応がゆっくりである場合など、１つのダイオードがハウジング開口部１２２を通って炎からの熱気の流動に対して隔離された位置にあるかもしれない可能性を許容する。分かるように、ダイオードが警報機の周囲にほぼ等間隔をあけており、２つのダイオードが互いに約１８０°となるように示されているが、当然ながら、２より多いセンサを使用してもよい。ダイオードは、底壁部１２６の内面と基部１１４との間に、理想的にはハウジングと基部１１４との間の境界に位置している。
【００３７】
ダイオードは、熱気の経路に、好ましくは開口部１２２の高さでハウジング内に位置し、そのため、ダイオードは、ハウジング１１２を通過する熱気及び煙の直接的な経路にある。
【００３８】
上述した光学式煙警報機は、素早い燃え立つ炎における熱の急変を検知し、炎が発生した後に警報するまでの時間を著しく低減し、イオン化式警報機に関する警報するまでの時間に近接する。この時間は、１８０秒から２４０秒の範囲未満まで低減される。
【００３９】
用語「１つのダイオード」及び「複数のダイオード」を実施形態における説明で使用しているが、当業者に当然ながら、説明が「１つのダイオード」または「複数のダイオード」に言及する限り、適切な温度感知手段を使用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００  光学式煙警報機，警報機、１１２  ハウジング、１１４  基部、１１６  カバー、１１８  底壁部、１２０  側壁部、１２２  ハウジング開口部，開口部、１２４  側壁部、１２６  底壁部、１２７  内面、１３０  制御回路、１３１  光学センサ、１３４  感知手段（温度感知手段）、Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
【図１】
0005896985.tif 000002
【図２】
0005896985.tif 000003
【図３】
0005896985.tif 000004
【図４ａ】
0005896985.tif 000005
【図４ｂ】
0005896985.tif 000006
【図４ｃ】
0005896985.tif 000007
【図４ｄ】
0005896985.tif 000008
【図５】
0005896985.tif 000009
【図６】
0005896985.tif 000010