專利名稱：火警傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種火警傳感器，尤其涉及一種帶有用以保護熱量探測元件的外罩的火警傳感器，該熱量探測元件探測由失火產生的熱氣流散發的熱量。
背景技術：
作為一種探測由火災引起的高溫或者溫度上升速度并發出警報的裝置，有一種火警傳感器，其使用一種熱量探測元件，例如熱敏電阻(日本專利公開號HEI9-259376和HEI10-188163)。
如
圖14所示為在先技術的火警傳感器101。火警傳感器101包括一個傳感器主體102，一個設置在傳感器主體102上，用以探測由失火產生的熱氣流散發的熱量的熱量探測元件103，以及一個外罩104，用以保護熱量探測元件103。
外罩104如圖15所示，具有數個翼片105，目的是防止手接觸熱量探測元件103以及收集外罩104中的熱氣流。翼片105朝向外罩中心放置。
雖然在先技術中的火警傳感器帶有外罩104以保護熱量探測元件103，但是熱氣流不能由朝向外罩中心放置的翼片105有效地被導入以及聚集于熱量探測元件103周圍。基于此，當外罩104被暴露于熱氣流時，熱量探測元件103的溫度上升的時間滯后變得很長，并且產生探測靈敏度降低的問題。
發明內容
本發明是考慮到上述情況而作出的。因此，本發明的主要的目的是提供一種火警傳感器，其包括一個外罩，其構型能增強探測由失火產生的熱氣流的靈敏度。
為達到此目的，按照本發明，提供了一種火警傳感器，包括(1)熱量探測裝置用以探測由失火產生的熱氣流散發的熱量，(2)配備熱量探測裝置的傳感器主體，以及(3)一個外罩，該外罩具有數個從傳感器主體凸出的翼片，用以保護熱量探測裝置。翼片與穿過外罩中心的中心線成預先確定的偏向角，并被豎立成大致與傳感器主體垂直。
根據本發明，如果外罩暴露于由失火產生的熱氣流中，通過翼片引起熱氣流像漩渦一樣流向外罩中心，并聚集到熱量傳感裝置周圍。因此，探測熱氣流的靈敏度可被增強。
預先確定的與穿過外罩中心的中心線所成的角度大約為20-30度為最佳。
在本發明的火警傳感器中，外罩可以進一步具有一個氣流導入板，該板被設置在翼片的上端。氣流導入板被設置成大致平行于傳感器主體。借助氣流導入板，由翼片導入外罩的熱氣流被有效地聚集于上述的熱量傳感裝置的周圍。因此，探測熱氣流的靈敏度能夠被進一步增強。
結合附圖，參閱下文的詳盡敘述，本發明上述的以及進一步的目的和新穎的特征將充分地顯示在下面的詳細描述中。但是可以明確地理解的是，附圖僅僅是為了說明而非用作限制本發明的定義。
附圖簡要說明圖1A是依照本發明的第一實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖1B是圖1A中所示的火警傳感器的側視圖；圖2是如圖1A和1B所示的外罩的透視圖；圖3是用于解釋失火產生的熱氣流怎樣被導入外罩的平面圖；圖4A是依照本發明的第二實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖4B是圖4A中所示的火警傳感器的側視圖；圖5是如圖4A和4B所示的外罩的透視圖；圖6A是顯示圖1的第一實施例中熱量探測元件的溫度怎樣上升的特性圖表；圖6B是顯示圖4的第二實施例中熱量探測元件的溫度怎樣上升的特性圖表；圖7A是依照本發明的第三實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖7B是圖7A中所示的火警傳感器的側視圖；圖8A是依照本發明的第四實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖8B是圖8A中所示的火警傳感器的側視圖；圖9A是依照本發明的第五實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖9B是圖9A中所示的火警傳感器的側視圖；圖10A是依照本發明的第六實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖10B是圖10A中所示的火警傳感器的側視圖；圖11A是依照本發明的第七實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖11B是圖11A中所示的火警傳感器的側視圖；
圖12A是依照本發明的第八實施例構造的火警傳感器的平面圖；圖12B是圖12A中所示的火警傳感器的側視圖；圖13是顯示第七和第八實施例中熱量探測元件的溫度怎樣上升的特性圖表；圖14A是傳統火警傳感器的平面圖；圖14B是如圖14A所示的傳統火警傳感器的側視圖；以及圖15是如圖14A和14B所示的外罩的透視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的最佳實施例進行詳細描述。
現在參考圖1，圖中描述了一種依照本發明的第一實施例構造的火警傳感器。第一實施例的火警傳感器1包括一個熱量探測元件3，其突出于傳感器主體2的下部的中心，該傳感器主體設置于如天花板等上面。熱量探測元件3由熱敏電阻組成。除熱敏電阻之外，熱量探測元件3可以由溫度探測元件，如晶體管，二極管，熱電偶等組成。
熱量探測元件3被配備一個起保護作用的外罩4。外罩4具有數個翼片5，該翼片置于傳感器主體2側面上的托板7上，以圍繞熱量探測元件3。在第一實施例中，6個翼片5被配置成凸出于傳感器主體2。
如圖1所示，每一個翼片與穿過外罩4中心的中心線成預先確定的偏向角α被斜偏地放置，并被豎立成大致與傳感器主體2垂直。翼片5的角度α是與穿過外罩4中心的中心線成大約20-30度的范圍之內。
外罩4進一步具有一個氣流導入板6，其在翼片5的上端。氣流導入板6被配置成大致平行于傳感器主體2。在第一實施例中，氣流導入板6由以三點相互連接的兩個環組成。
圖2顯示了如圖1所示的外罩的透視圖。在傳感器主體2側面上的托板7和氣流導入板6之間，數個翼片5與外罩中心成預先確定的角度α配置，這樣由失火產生的熱氣流可以被有效地導向置于外罩4中的熱量探測元件3。
如圖3所示為解釋熱氣流怎樣被導入第一實施例中的外罩4，為顯示外罩4中的熱氣流的運動，氣流導入板6已被移去。在圖中，假設由失火產生的熱氣流如箭頭所示而發生，熱氣流沿著位于熱氣流的方向上的翼片5進入外罩4。由于翼片5與外罩4的中心成20-30度的偏向角α，熱氣流由翼片5在稍微偏移外罩中心的方向上被導入。導入外罩4的熱氣流沖擊每個翼片5的內側邊緣，并像漩渦一樣流向外罩中心。由于被導入外罩4的熱氣流被聚集圍繞在外罩中心，安裝在外罩4的中心部分的熱量探測元件3的靈敏度被增強。
參考圖4，圖中描述了依照本發明的第二實施例構造的火警傳感器20。第二實施例與圖1的第一實施例相似，但不同的是，它沒有第一實施例中外罩4的氣流導入板6。注意相同的參照數字表示和第一實施例中的相同部分，因此省略了詳盡說明而可避免贅述。
第二實施例的火警傳感器20包括一個熱量探測元件3，其突出于傳感器主體2的下部的中心，該傳感器主體設置于如天花板等上面。火警傳感器20進一步包括一個外罩4以保護探測元件3。外罩4具有數個翼片5，該翼片置于傳感器主體2側面上的托板7上，以圍繞熱量探測元件3。在第二實施例中，配置有6個翼片5。如第一實施例中一樣，每一個翼片與穿過外罩4中心的中心線成預先確定的偏向角α，并被豎立成大致與傳感器主體2垂直。
圖5所示為第二實施例的外罩4的透視圖。如第一實施例中一樣，如果熱氣流由失火產生，熱氣流由翼片5以與熱量探測單元3的中心成偏向角α被導入。因此，如圖3所示的第一實施例中一樣，被導入的熱氣流聚集在熱量探測元件3的周圍，熱量探測元件3的靈敏度可以被增強。
與第二實施例中沒有氣流導入板的火警傳感器20相比，第一實施例中的帶有氣流導入板6的火警傳感器1將熱氣流聚集到外罩4的中心周圍的作用是很優良的。也就是如圖1B中的箭頭所示，熱氣流沿著支架表面如天花板表面流動并且通過翼片5間的開口進入外罩4。如果外罩4具有氣流導入板6，則熱氣流穿過外罩4的內部，而不會逃離外罩4的中心部分。因此，第一實施例1中的火警傳感器1通過氣流導入板6具有將熱氣流限制在外罩4中的作用。
另一方面，沒有氣流導入板的第二實施例的外罩4中，如圖4B的箭頭B所示，導入外罩4中的熱氣流逃離外罩4的中心部分。因此，由于限制熱氣流在外罩4中的作用和第一實施例相比較小，被聚集到外罩4的中心部分的熱氣流的量減少了。
圖6所示為具有氣流導入板6的第一實施例的熱量探測元件3及沒有氣流導入板的第二實施例的熱量探測元件3的溫度特性。通過以一固定的速率增加熱氣流的溫度，將溫度特性與圖14和15所示的傳統的火警傳感器的溫度特性相比較。
圖6A所示為配備氣流導入板6的第一實施例的外罩4的情況。如果氣流溫度Ta線性增加，第一實施例的溫度探測元件3探測的溫度T11隨著氣流溫度Ta而增加，如實線所標示。在如圖14和15所示的具有氣流導入板的傳統結構中，傳統結構探測的溫度T2如點劃線所示而增加。因此，與傳統結構相比，第一實施例的外罩4顯示出具有較高的跟隨氣流溫度Ta的能力，而且具有較高的探測靈敏度。
圖6B顯示了沒有氣流導入板的第二實施例的外罩4的溫度特性。如果氣流溫度Ta以一固定的速率線性增加，圖4的第二實施例探測的溫度T12隨著氣流溫度Ta而增加。如圖14和15所示的傳統結構的溫度特性與圖6A顯示的相同。
將圖6A和6B相比較，傳統結構中探測到的溫度T2和第一實施例中探測到的溫度T11之間的溫度差在高溫側比傳統結構中探測到的溫度T2和第二實施例中探測到的溫度T12之間的溫度差更大。因此，這表明，帶有氣流導入板6的第一實施例具有更高的跟隨氣流溫度Ta的能力，而且具有更高的探測靈敏度。
參考圖7，圖中描述了依照本發明的第三實施例構造的火警傳感器30。第三實施例與圖1的第一實施例相似，但不同的是，其中傳感器主體具有一個熱感測板。注意相同的參照數字表示和第一實施例中的相同部分，因此省略了詳盡的說明而可避免贅述。
圖7中，第三實施例的火警傳感器30的主體2在其中心部分有一個熱量感測板8，如斜線所示。熱量感測板8由例如具有高熱傳導性的金屬板組成并用作為關于熱氣流的熱量收集板。熱量感測板的內部固定于一個熱量探測元件9例如一個熱敏電阻。當熱量感測板8被暴露于熱氣流時，熱量感測板8的溫度由熱探測元件9探測到。
第三實施例的火警傳感器30，如圖1的第一實施例中一樣，包括一個外罩4。外罩4具有數個翼片5(例如6個翼片)，該翼片被設置成圍繞熱量探測元件9。翼片5被豎立在托板7上以使它們與外罩中心具有預先確定的偏向角α(20-30度)。外罩4進一步具有一個氣流導入板6，該板設置在翼片5的上端。氣流導入板6被設置車成大致與傳感器主體2平行。
如果使用圖7的熱量感測板8的第三實施例的火警傳感器30暴露于由失火產生的熱氣流，如圖3所示，熱氣流由與外罩中心成預先確定偏向角度α的翼片5被導入外罩4中。由于這個原因，在外罩4中產生了漩渦似的熱氣流，并流向外罩中心。在圖7的第三實施例中，熱量感測板8足夠大以感測在外罩4中的漩渦似的熱氣流。由于這個原因，熱量感測板8充分暴露于熱氣流，并且溫度上升。因此，與熱感測板8直接接觸的熱探測元件9能夠獲得有效地跟隨熱氣流溫度的上升的探測的高靈敏度。
參考圖8，圖中描述了依照本發明的第四實施例構造的火警傳感器40。第四實施例與圖7的第三實施例相似，但不同的是，其中第四實施例中不包括第三實施例的外罩4的氣流導入板6。注意相同的參照數字表示和第三實施例中的相同部分，因此省略了詳盡說明而可避免贅述。
如在第一實施例中一樣，當暴露于由失火產生的熱氣流中時，不具有氣流導入板的第四實施例的外罩4產生聚集在外罩中心的漩渦流，如圖3所示。熱量感測板8能夠接收來自廣范圍內漩渦熱氣流的熱能。因此，熱氣流的溫度能被熱量探測元件9有效地探測到。
在上述的實施例中，每一個火警傳感器被配備單個的熱量探測元件3或者9。由熱量探測元件3或9探測到的溫度與用以判斷火勢的閾值溫度相比較。當探測到的溫度超過閾值溫度，便輸出火警探測信號以報警。
除了上述的類型，有一種配備一對熱量傳感元件的火警傳感器，從兩個元件探測到的溫度間的差異來判斷火勢。兩個元件中的一個具有探測熱氣流的高靈敏度，而另一個則具有較低的靈敏度。
參考圖9，圖中描述了依照本發明的第五實施例構造的火警傳感器。第五實施例與圖1的第一實施例相似，但不同的是，其中第五實施例進行上述差動的熱量感測。注意相同的參照數字表示和第一實施例中的相同部分，因此省略了詳盡說明而可避免贅述。
第五實施例的火警傳感器50包括了一個高溫探測元件3a和一個低溫探測元件3b。高溫探測元件3a凸出于傳感器主體2并配置在直接暴露于熱氣流的一個位置上。低溫探測元件3b配置在不直接暴露于熱氣流的一個位置，例如在傳感器主體2內的位置上。
第五實施例的火警傳感器50進一步包括一個外罩4，它被用于保護凸出于傳感器主體2的高溫探測元件3a。當火警傳感器50被暴露于如圖3所示的熱氣流，流向外罩中心的漩渦熱氣流由具有上述偏向角α的數個翼片及一個氣流導入板6產生。因此，熱氣流的溫度能夠有效地被高溫探測元件3a探測到。在安裝在傳感器主體2中的低溫探測元件3b中，當由火產生的熱氣流的溫度急劇上升時，會發生較大的時間延遲。
因此，在上述差動的熱量感測中，高溫探測元件3a探測到的溫度Th和低溫探測元件3b探測到的溫度Tc之間的溫差(ΔT＝Th-Tc)被探測到了。當溫差ΔT超過被判斷為發生火警的預先確定的閾值，便輸出火警探測信號以報警。
當由失火產生的熱氣流的溫度急劇上升時，獲得的溫差ΔT是個很大的值。但是，當溫度慢慢上升時，溫差ΔT緩慢上升并在某一定值飽和。因此，可以實現一種差動熱量傳感器用以區別一般的溫度變化引起的溫差和由失火引起的溫差。
參考圖10，圖中描述了依照本發明的第六實施例構造的火警傳感器60。第六實施例與圖9的第五實施例相似，但不同的是，其中第六實施例中不包括第五實施例的外罩4的氣流導入板6。注意相同的參照數字表示和第三實施例中的相同部分，因此省略詳盡說明而可避免贅述。
如圖9的第五實施例中一樣，由失火產生的熱氣流被導入并被聚集到高溫探測元件3a的周圍。因此，熱氣流的溫度被高溫探測元件3a有效地探測到。另外，以高溫探測元件3a探測到的溫度和低溫探測元件3b探測到的溫度之間的溫差ΔT為基礎，可以判斷火勢。
參考圖11，圖中描述了依照本發明的第七實施例構造的火警傳感器70。第七實施例與圖9的進行差動熱量感測的第五實施例相似，但不同的是，其中傳感器主體2配備一個熱量感測板8。注意相同的參照數字表示和第五實施例中的相同部分，因此省略詳盡說明而可避免贅述。
熱量感測板8的底面被固定到一個高溫探測元件9a例如熱敏電阻。低溫探測元件9b被置于傳感器主體2中，以與熱量感測板8熱隔離。如圖9的第五實施例一樣，外罩4被配備數個翼片5以及一個氣流導入板6。
參考圖12，圖中描述了依照本發明的第八實施例構造的火警傳感器。第八實施例與圖11的第七實施例相似，但不同的是，其中不包括第七實施例的外罩4的氣流導入板6。其他的結構都和圖11的第七實施例相同。
圖13所示為圖11、12中的第7、8實施例中的高溫探測元件9a和低溫探測元件9b在氣流溫度Ta線性上升的情況下的溫度特性。
在圖13中，氣流溫度Ta以一固定的速率從一個確定的時間點線性上升。在圖11具有氣流導入板6的第七實施例中，當氣流溫度Ta如圖13所示上升，由高溫探測元件9a探測的溫度為Th1。由低溫探測元件9b探測的溫度為Tc1。
在圖12的沒有氣流導入板的第八實施例中，當氣流Ta以相同的狀態線性上升，由高溫探測元件9a探測到的溫度為Th2。低溫探測元件9b探測到的溫度為Tc2。
圖11的第七實施例中探測到的溫度Th1與Tc1和圖12的沒有氣流導入板的第八實施例中探測到的溫度Th2與Tc2相比較，有氣流導入板6的第七實施例具有更高的能力跟隨氣流溫度Ta。因此，可以確認，熱氣流能夠由具有氣流導入板6的外罩4被有效地導入并聚集到中心部分，并且探測的靈敏度能充分增強。
甚至在圖12沒有氣流導入板的第八實施例中，與通過圖14和圖15的翼片被置于向中心的方向的傳統結構獲得的探測溫度T2(圖6)相比，仍可獲得跟隨氣流溫度Ta的高能力。
在上述具有熱量感測板8的實施例中，熱量感測板8被配置在大致是暴露于熱氣流中的傳感器主體2表面的中心。熱量感測板8的底面直接與熱探測元件9或高溫探測元件9a接觸。但是，不使用熱量感測板8，取而代之熱量探測元件如板狀的熱敏電阻可以被直接配置在暴露于熱氣流中的傳感器主體2的平面部分上。
如上詳細所述，本發明具有下述優點(1)如果外罩暴露于由失火產生的熱氣流中，則產生流向中心的漩渦氣流并由與外罩中心成預先確定的偏向角設置的數個翼片將其聚集于中心傳感部分。因此，可增強探測熱氣流的靈敏度。
(2)通過在翼片的上端設置氣流導入板，使之大致平行于傳感器主體，由翼片導入的熱氣流被有效地聚集在中心傳感部分。因此，探測熱氣流的靈敏度能夠被進一步增強。
然而本發明參照最佳實施例描述時，并不被本文中給出的細節所限制。因為本發明可以在不脫離其實質性特征的精神的情況下以數種形式實施，這些實施例因此是用于說明而非限制。由于本發明的范圍由所附的權利要求確定而不是由前述描述決定，所有落入權利要求的界限和范圍或這樣的界限和范圍的等同方面內的變化均被權利要求包括在內。
權利要求
1.一種火警傳感器，其特征在于，包括熱量探測裝置，供探測由失火引起的熱氣流產生的熱量；配置所述的熱量探測裝置的一個傳感器主體；以及一個具有數個凸出于所述的傳感器主體的翼片，用以保護所述熱量探測裝置的外罩；其中，所述的數個翼片具有與穿過所述外罩中心的中心線成預先確定的偏向角，并被豎立成大致和所述傳感器主體垂直。
2.如權利要求1所述的火警傳感器，其特征在于，其中所述外罩進一步具有一個氣流導入板，所述氣流導入板被設置于所述翼片的上端，以及所述氣流導入板被設置為大致平行于所述傳感器主體。
3.如權利要求1所述的火警傳感器，其特征在于，其中所述的預先確定的角度是與穿過外罩中心的中心線成大約20-30度。
全文摘要
一種火警傳感器包括一個供探測由失火引起的熱氣流產生的熱量的熱量探測元件；一個傳感器主體；以及一個具有數個凸出于該傳感器主體的翼片以保護熱量探測元件的外罩。這些翼片具有與穿過外罩中心的中心線成預先確定的偏向角，并被豎立成大致和傳感器主體垂直。
文檔編號G08B17/06GK1492385SQ0214322
公開日2004年4月28日 申請日期2002年9月20日 優先權日2001年9月27日
發明者黛佳里, 山內幸雄, 島裕史, 雄 申請人:報知機株式會社