(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にガス状及び又はダスト状の燃焼生成物を検出するための火災報知器であって、少なくとも１つの光学的認識装置を有し、その際燃焼生成物の物理的及び又は化学的なパラメータに関連して信号が発生せしめられて、後方に接続されている評価ユニットにアウトプットされる形式のものにおいて、認識装置が少なくとも１つの光学的発信器（２）と、少なくとも２つの光学的受信器（４，２８）とを有しており、その際光学的受信器の１つ（２８）は光学的発信器（２）の直接的な放射範囲（８）の外方に配置されていて、散乱光型受信器として機能し、光学的発信器（２）の直接的な放射範囲（８）内に配置されている少なくとも１つの別の光学的受信器（４）の前方にガス感知層（１８）が接続されており、このガス感知層は、特別なガスと接触すると、優先的に特定の狭い波長範囲の光線部分を吸収することを特徴とする、火災報知器。
【請求項２】
複数の光学的受信器（４）が光学的発信器（２）の直接的な放射範囲（８）内に配置されており、これらの光学的受信器の前方にそれぞれ異なったガスを感知するガス感知層（１８）が接続されていることを特徴とする、請求項１記載の火災報知器。
【請求項３】
光学的受信器（４，２８）の前方にそれぞれ１つのレンズ（２２，２４）が接続されていることを特徴とする、請求項２記載の火災報知器。
【請求項４】
光学的発信器（２）の直接的な放射範囲（８）内に配置されている少なくとも１つの光学的受信器（４）により受信された信号が直光型煙報知器の信号として評価されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の火災報知器。
【請求項５】
光学的発信器（２）の直接的な放射範囲（８）内に配置されている少なくとも１つの光学的受信器（４）の後方に、それぞれ１つの、光線路内のエアゾールによる明るさの変化を評価するための評価ユニットが接続されていることを特徴とする、請求項４記載の火災報知器。
【請求項６】
光学的発信器（２）並びに少なくとも２つの光学的受信器（４，２８）が、空気透過性かつ光不透過性の１つの共通のケーシング内に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の火災報知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した特徴を有する火災報知器に関する。
【０００２】
背景技術
火災を早期に認識するためには一般に煙報知器が使用される。極めて広範囲に使用される火災検出用の報知器には、光学的煙報知器がある。光学的煙報知器は直光型報知器として、あるいは散乱光型報知器として、構成することができる。散乱光原理に基づく煙報知器は、煙粒子で散乱する光線を測定することによって、煙粒子を検出する。すべての光学的煙報知器の応答特性若しくは感度は火災の種類によって著しく左右される。火災によって生じる煙の量、性質及び組成は煙報知器の感度に大きな影響を及ぼす。煙の発生量がわずかな火災は、煙が多量に発生する火災よりも検出が難しい。更に散乱光型煙報知器は、煙粒子で光の反射が生ずることを利用するものである。火災報知器の一様な応答特性を達成するためには、光学的煙報知器は別の原理に基づく報知器と組み合わせることができる。例えばイオン化型煙報知器あるいは温度型報知器が知られている。これらの種々の型の火災報知器は室内の種々の場所に取り付けるか、あるいはただ１つの報知器にまとめることができる。
【０００３】
光学的な煙報知器と温度報知器あるいはイオン化型煙報知器とのこのような組み合わせは公知である。温度上昇及び煙の発生のほかに、火災認識のための別の重要な特徴はガス状の燃焼生成物の発生である。このガス状の燃焼生成物は種々の形式のガスセンサによって検出することができる。
【０００４】
本発明の課題は、煙を発生しあるいは発生しない種々異なる火災を確実に検出し得る火災報知器を提供することである。
【０００５】
発明の利点
請求項１に記載した特徴を有する本発明による火災報知器は次のような利点を有している。すなわち、２つの異なるセンサ方法を組み合わせることによって、従来の煙報知器又は火災報知器の場合よりも確実な火災認識が可能であることである。すなわち本発明によれば、自体公知の煙の検出のための散乱光型受信器を少なくとも１つの別の光学的受信器と組み合わせ、この別の光学的受信器がガス感知層を前方に接続することによって、燃焼の際に典型的に生じる空気中の特別な成分に反応するようにする。共通の光源を光学的発信器として使用することによって、火災報知器は極めてコンパクトに、スペースを節減して構成することができる。後方に接続されている評価装置の信号処理も簡単になる。更に一般に、種々の測定原理で働く複数の火災報知器を設ける代わりに、特定の大きさを越えていない室ごとに１つのこのような火災報知器を設けることで充分であり、このことは火災報知器の取り付け及び配線を著しく簡単にする。光学的発信器の直接的な放射範囲内にある光学的受信器は付加的に直光型煙報知器として機能することができ、したがって空気内に存在するエアゾールに基づく明るさの変化を記録することができる。このことは有利には評価ユニットによって可能にされ、この評価ユニットは光学的受信器の後方に接続されていて、受信された光信号の明るさの変動を評価する。この場合、例えば変調せしめられた測定あるいはロック・イン技術のような公知の方法を使用することができる。
【０００６】
本発明の別の有利な実施の形態は従属請求項に記載したとおりである。
【０００７】
実施例の説明
以下においては図面に示した実施例によって本発明を具体的に説明する。
【０００８】
図１は、１つの光学的発信器２例えば赤外発光ダイオードと、赤外線に敏感な１つの光学的受信器４例えばホトダイオードとから成る測定装置を例示する。このような構造部分によって、小さな、コンパクトで安価で、しかも極めてわずかなエネルギで間に合う火災報知器が可能である。しかしながら、可視波長範囲内の光で働く光学的発信器２及び光学的受信器４を使用することもできる。測定装置の機能にとって重要なことは、光学的発信器２から発せられる光の波長と、以下に説明するガス感知層６の吸収された波長との間の同調である。光学的発信器２とその直接的な光線路８内である程度の間隔をおいて取り付けられた光学的受信器４との間には、光学的発信器２の光線を透過する例えばポリマ材料の支持体から成る層６があり、この層は特定のガス感知層を備えている。光学的発信器２から放射される光を透過させるこの層６は光学的発信器２と光学的受信器４との間の正確に中間にあることができるが、しかしながら光線路９内であれば光学的発信器２と光学的受信器４との間の任意の位置に配置することもできる。自体公知のガス感知層６は、特定のガスと交互作用して光学的発信器２から放射される特定の波長の光を部分的に吸収する。ガス感知層６は特定のガスを感知する支持物質を有しており、取り付けの前にあらかじめ検定測定によってキャリブレーションされる。検出すべきガスが光学的発信器２と光学的受信器４との間に入ると直ちに、層６内に含まれている支持物質が、それに当たる電磁ビームの特定の波長範囲に対する吸収を変化させる。この波長は支持物質の局所的な吸収最大値に相応しているので、層６の後方に配置されている光学的受信器４は変化せしめられた透過を記録する。吸収最大値の高さひいては透過の大きさはガスの濃度に比例している。これは図示していない評価ユニットによって把握され、煙報知器として使用する場合には信号発信器に伝えられる。
【０００９】
図２は、ガス感知層と接触するガス混合物の種々の濃度におけるガス感知層の光の波長と吸収との関係を例示したグラフである。グラフの横軸１６には光学的発信器から放射される光の波長λがナノメートル（ｎｍ）の単位で記されている。縦軸１４には、完全な吸収を値１．０とした相対的な吸収値が記されている。図２においては例えばガス感知層はＮＯ及び又はＮＯ2を感知する層である。図２から分かるように、特定の波長、図示の例では約６７０ｎｍの波長の場合に、ＮＯ濃度が増大して光の吸収が最大値になる。複数の曲線１１が記されており、これらの曲線の最大値はＮＯ濃度が増大する際に、それぞれ増大する。この増大は上方に向いた矢印１２によって示されている。センサ効果、換言すれば吸収若しくは透過の変化は、使用されるガス感知層において一般に比較的に狭い波長範囲内で証明することができる。このようなガス感知層のための支持体としては、化学的に充分に不活性で、単に指示物質だけがガスと交互作用することが保証されている特定のポリマが適している。この指示物質はポリマ上に塗布されて、特定のガスとの交互作用を示す。更にこの測定方法によって、複数の光学的受信器にそれぞれ異なったガス感知層を設けて、この形式で多数の異なったガスに応答する組み合わされた煙報知器を構成することができる。
【００１０】
図３に示した代替的な測定装置においては、ガス感知層１０は光学的受信器４，図示の実施例では光に敏感なホトダイオード、上に直接に塗布されている。前の図と同じ部分には同じ符号が付けられており、繰り返して説明することはしない。このような測定装置の利点は、極めてコンパクトな煙報知器若しくは燃焼ガス報知器を構成し得ることである。種々のガス状の燃焼生成物を検出するためには、複数の光学的受信器４がそれぞれ異なったガスを感知する層を有することができる。これらの光学的受信器はすべて光学的発信器２の光線路８内で光学的発信器から特定の間隔をおいて配置することができ、これによって、種々の燃焼ガスのための種々の特徴的な吸収信号を、ここには図示していない評価ユニットに供給することができる。
【００１１】
最後に図４は組み合わされた火災報知器１の構造を示し、この火災報知器は光学的発信器２のほかに、散乱光センサとして作用する光学的受信器２８及びガスセンサとして作用する少なくとも１つの光学的受信器４を有している。前の図と同じ部分には同じ符号が付けられており、繰り返して説明することはしない。光学的発信器２から放射される光の使用されている波長に基づいて、両方の検出方法のために共通の光源、ここでは例えば赤外発光ダイオードを使用することができる。火災報知器１は大体において室３２から成り、この室は次のように、すなわち外方から光がまったく、あるいはわずかにしか入ることができず、かつ同時に煙及びガス状の燃焼生成物が可及的に妨げられずに入ることができるように、構成されている。このことは、散乱光型報知器において普通であるように、ここでは示していない光学的ラビリンスの形で実現することができる。壁には、光学的発信器２及び光学的受信器４，２８のための外方に向かって閉じられている受容部３４，３６．３８が設けられている。室３２は少なくとも一方の端面に向かって開いており、したがってセンサは室内の大気及びそれに含まれている燃焼ガス又は煙と接続している。室３２の外壁は有利には光不透過性の材料から成っており、これにより測定の際に、入射する散乱光によって誤差の影響が生じることはない。光学的発信器２及び光学的受信器４，２８のための受容部３４，３６，３８は有利には次のような深さに、すなわち光学的発信器２が単に狭い光射出円すいで放射することができ、かつ光学的受信器４，２８上に、室３２の端面内に入射する散乱光が当たることがないような深さに、構成されている。光学的発信器２の光射出円すいの光軸８は有利には室３２の縦軸線に対して例えば４５°の角度で傾斜している。散乱光センサのための光学的受信器２８、ここでは例えばホトダイオード、は有利には次のように、すなわちそれが光学的発信器２の直接的な放射範囲内に位置せず、したがって散乱光だけを受信することができるように、配置されている。例えば光学的受信器２８の光軸３０はやはり管３２の縦軸線に対して例えば４５°の角度で傾斜しており、したがって光軸８及び３０は管３２の縦軸線上の特定の点において例えば９０°の角度で交差している。したがって光学的受信器２８は光学的発信器２と関連して、従来の散乱光型煙報知器のように働く。少なくとも１つの別の光学的受信器４は別の受容部３６内に配置されており、この受容部の縦方向の延びは光学的発信器２のための受容部３４と同じ方向に整向されている。したがって光学的受信器４は光学的発信器２の直接的な放射範囲内に位置し、したがって有利には散乱光センサにとって検出可能でない燃焼ガスの検出に適している。この目的のために光学的受信器４の前方には、空気内にあるガスの濃度に関連して特定の光部分を吸収するためのガス感知層１８の支持体が設けられている。光学的受信器４，２８により受信される光を束ねるために、これらの光学的受信器の前方には有利には集光レンズ２２，２４が接続されており、これらの集光レンズは受容部３６，３８内に入射する光を、光学的受信器４，２８の光に敏感な箇所に正確に集束する。１つの火災報知器１内には、それぞれ異なったガス感知層を有する複数の光学的受信器４を設けておくことができる。これによって種々のガス状の燃焼生成物を把握することができる。ガス感知層が応答することができるガスが生じない特定の火災状況においては、散乱光センサはそれにもかかわらず警報を出すことができる。
【００１２】
火災報知器の別の機能可能性として、燃焼空気内に含まれているエアゾールによる光の弱化を測定し、警報基準として利用することができる。光学的発信器２から放射される光の明るさがコンスタントな場合、光学的受信器４から発せされる電気信号もやはりコンスタントである。空気内に含まれているエアゾールによって明るさが弱化する場合、このことに対してガス感知層１８は部分的な吸収によって応答しないが、それにもかかわらず光学的受信器４により出される信号は弱くなり、このことは可能な火災のための別の基準値として評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光学的発信器と光学的受信器との間のガス感知層の配置を示した図である。
【図２】  ＮＯ若しくはＮＯ2を感知する層の吸収スペクトルを示した図である。
【図３】  光学的受信器上にガス感知層を有する測定装置を示した図である。
【図４】  組み合わされた火災報知器を示した図である。
【符号の説明】
１  組み合わされた火災報知器、  ２  光学的発信器、  ４  光学的受信器、  ６  ガス感知層、  ８  光線路、光軸、放射範囲、  １０  ガス感知層、  １１  曲線、  １２  矢印、  １４  縦軸、  １６  横軸、  １８  ガス感知層、  ２２  集光レンズ、  ２４  集光レンズ、  ２８  光学的受信器、  ３０  光軸、  ３２  室、管、  ３４  受容部、  ３６  受容部、  ３８  受容部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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