火灾报警器，有在烟雾进口区域中监控污染的散射光组件

摘要

本发明涉及一种火灾报警器（M），尤其是烟雾报警器，所述火灾报警器包括具有烟雾进入口（OF）的报警器壳体（3）、布置其中的用于火灾特征量的探测单元（DET）、用于火灾警报（AL）的评估单元（7）以及与其连接的光发射器（1）和光接收器（2），所述光发射器和所述光接收器用于关于不允许的污染（V）监控所述烟雾进入口。根据本发明，光发射器和光接收器被布置在散射光组件中。散射光体积（SV）在所述烟雾进入口的、容易受到污染（V）的区域中，所述散射光体积由这个散射光组件确定。光发射器被如此设置和定向，使得所射出的光束（L）的第一部分（D）横穿所述烟雾进入口的区域，而不与邻接的壳体部件（4、5、8、N）相切。可替代地或者附加地，所述光发射器被如此设置和定向，使得第二部分（A）落在邻接所述烟雾进入口的壳体部件上。在此，所述壳体部件的表面被如此构造和定向，使得落在那里的第二部分偏离所述光接收器。服务消息（WARN）能够借助评估单元（7）被输出，如果散射光（S）超过了最小值，所述散射光由所述光接收器检测。

说明书

本发明涉及一种火灾报警器，尤其是光学的烟雾报警器。所述火灾报警器包括具有烟雾进入口的报警器壳体、布置在所述报警器壳体中的探测单元、用于输出火灾警报的评估单元以及至少一个与所述评估单元连接的光发射器和光接收器，所述探测单元用于探测特定的火灾特征量，所述光发射器和所述光接收器用于关于不允许的污染监控所述烟雾进入口。

这种火灾报警器例如从EP1857989A1中或者从EP1870866A1中已知。

所观察的（也是根据本发明的）火灾报警器优选是烟雾报警器、烟气报警器或者是作为结构单元的烟雾警告报警器。与线性的烟雾报警器相比，它们被构造为点报警器或者点状的报警器。典型地，这种火灾报警器具有用于探测烟雾颗粒的、光学的探测单元，所述探测单元根据散射光原理工作。可替代地或者附加地，它们能够具有气体传感器，所述气体传感器用于探测火灾典型的气体。此外，这种火灾报警器能够具有温度传感器，所述温度传感器用于探测在其周围环境中的、不允许高的温度。

此外，所观察的（也是根据本发明的）火灾报警器能够通过共同的报警器线路（尤其是通过双线线路）与火灾报警中心进行信号连接和/或数据技术连接。此外，它们能够具有自主的能量供应装置，例如电池。此外，这种火灾报警器能够具有无线电模块，所述无线电模块用于将警报消息、警告消息或者状态信息传输至相邻的火灾报警器或者至火灾报警中心。它们也能够被设置用于将警报消息、警告消息或者状态信息传递至另一个相邻的火灾报警器或者至火灾报警中心，所述警报消息、警告消息或者状态信息由相邻的火灾报警器通过无线电传输。

根据标准DIN14676，“用于居民住宅、公寓和类似用途空间的烟雾警告报警器——安装、使用和维修”应当至少每年一次地通过规定的目视检查和功能检查被复查。它们也能够自动化地进行。复查的主题一方面是：在烟雾警告报警器的周围环境中不存在干扰的物体，例如在围绕危险报警器的、半米的圆周内，所述干扰的物体能够在火灾中产生用于待探测的烟雾的流动屏蔽。另一方面，壳体中的烟雾进入口也应当关于烟雾或者烟气的透气性被定期地检查。

以此为出发点，本发明的任务是说明一种火灾报警器，所述火灾报警器实现了对烟雾进入口的、自动化的、可靠的复查。

所述任务通过独立权利要求的主题被解决。在从属权利要求中描述了本发明的、有利的实施方式。

根据本发明，光发射器和光接收器被布置在散射光组件中。散射光体积在所述烟雾进入口的区域中并且尤其是在所述烟雾进入口的、容易受到污染的区域中，所述散射光体积通过所述散射光组件被确定。烟雾进入口本身例如通过连接片能够被分成双格或者多格的。它们也能够由多个隙缝或者孔组成。光发射器优选是发光二极管，例如：IR（红外）-发光二极管，发白光的、发红光的、发绿光的或者发蓝光的发光二极管或者UV（紫外）-发光二极管。

可替代地，光发射器也能够是激光二极管。典型地，光接收器是光电二极管或者光电晶体管，所述光电二极管被光谱地调谐至光发射器。

进一步根据本发明地，所述光发射器被如此设置和定向，使得所射出的光束的第一部分横穿所述烟雾进入口的区域，而不与邻接的壳体部件相切。换言之，所射出的光束的所述第一部分无接触地横穿所述烟雾进入口的区域。这能够例如通过光阑实现，所述光阑连接在光发射器的后面。在激光束作为所述光束的第一部分的情况下，它由于其光学产生已经被清晰地界定。在所述烟雾进入口的区域中的壳体部分例如是所述报警器壳体的基体或者报警器帽、防虫器或者在基体和报警器帽之间的连接片。所述防虫器尤其是网或者网格。

可替代地或者附加地，所述光发射器能够被如此设置和定向，使得所述光束的第二部分落在邻接所述烟雾进入口的壳体部件上。在此，所述壳体部件的表面被如此构造和/或定向，使得所述光束的、落在那里的所述第二部分偏离所述光接收器或者在被吸收。由此，对于没有污染或者仅微量的污染存在的情况而言，没有（值得提及的）来自光发射器的光达到光接收器。第二壳体部件能够例如是闪光的或者反光的。所述壳体部件的定向相对于报警器壳体被如此确定，使得所反射的光束优选被偏转至火灾报警器的周围环境中，并且，因而偏离光接收器。可替代地，所述壳体部件能够具有吸收光的层，例如，所谓的“超-黑”。这种材料吸收远远超过99％的、落入的光，并且，例如从“Surrey NanoSystems”公司以商标名“Vantablack®”是可获得的。

进一步根据本发明地，服务消息能够借助所述评估单元被输出，如果散射光超过了最小值，所述散射光由所述光接收器检测。所述服务消息也能够包括污染度（例如，百分值），其中，0%意味着没有污染，并且，100%意味着完全的污染。

所述评估单元优选是处理器支持的处理单元，例如，微控制器或者处理器。它也能够被称为（电子的）控制单元。服务消息能够无线地或者通过连接的总线例如被传递至上级的火灾报警中心，以便为了相关的火灾报警器的、等候的清洁而通知服务人员。可替代地或者附加地，服务信息能够通过发光的或者闪烁的LED或者通过火灾报警器的警告发声器被输出。

评估单元也能够被设置，依次操控所述光发射器。它能够被设置用于选择性地检测并且评估至少一个配属的光接收器的接收信号。

本发明的核心在于，在污染处被散射并且然后能够被探测出的光被用作对于火灾报警器的污染的标准。在未被污染的火灾报警器的情况下（例如，在新的状态下）或者在仅有少量的污染时，没有值得提及的散射光能够被探测出。与此相反，在污染增加的情况下，在散射光体积中的散射横截面也增加，使得散射光也随着污染的增加而增加。由于光接收器的、高的动态范围，因而污染的、可能的程度能够有利地被获取。

与此相反，就现有技术而言，消光原理被使用，其中，光发射器和光接收器在共同的光轴上。在此，所接收的光由于污染的衰减被获取。所述原理的缺点在于小的动态范围并且在于：难以将这个组件校准至最大的光值，所述最大的光值用于无污染的情况。为了避免错误警报，因此用于待探测的光的极限值能够被设定为低的。

这不利地造成了，“轻微的”污染绒毛已经几乎完全阻止了通过进入口的烟雾进入，所述污染绒毛在烟雾进入口中积聚，而所探测的光的减少仅仅是轻微的。于是，火灾报警器不再具有功能能力。与此相反，不进行相应的、污染警告的输出。

根据一种实施方式，所述报警器壳体基本上对称地、尤其是旋转对称地被构型。它具有对称轴线。优选地，所述对称轴线也是火灾报警器壳体的、结构上的主轴线。多个光发射器和光接收器在围绕所述对称轴线的圆周方向上被分散地布置在相应的散射光组件中，所述散射光组件在所述烟雾进入口的所述区域中。由此，有利地，整个烟雾进入口沿着其整个圆周能够关于不允许的污染被检测。

光发射器和光接收器能够在圆周方向上交替。优选地，它们沿着圆周均匀分散地被布置。相应的光发射器能够被如此构造，使得它关于它的、在圆周方向上相邻的两个光接收器被分别布置在散射光组件中。

根据另一种实施方式，相应的光发射器和相应的光接收器以散射光角度被布置在前向散射组件中，所述散射光角度在20°至80°的范围中。可替代地，相应的光发射器和相应的光接收器也能够以散射光角度被布置在后向散射组件中，所述散射光角度在110°至150°的范围中。

根据另一种实施方式，相应的光发射器和相应的光接收器能够被综合成作为结构单元的光发射接收器。然后，光发射器和光接收器以散射光角度被布置在后向散射组件中，所述散射光角度在150°至180°的范围中。这种实施方式的优点在于：将光发射器和光接收器集成在单个构件中。

根据另一种实施方式，相应的光发射器、相应的光接收器和/或相应的光发射接收器被布置在电路载体上，所述电路载体在所述报警器壳体中。光导体连接在所述相应的光发射器、所述光接收器和/或所述光发射接收器的前面。所述相应的光导体的、对置的（第二）端块被引导穿过所述报警器壳体以用于在所述烟雾进入口的所述区域中的光射出和/或光射入。“连接在……前面”意味着：为了光射入和/或光射出，光导体第一端块与光发送器、光接收器或者光发送接收器的、相应的、光学主动面对置。

根据可替代的实施方式，相应的光发射器被布置在电路载体上，所述电路载体在所述报警器壳体中。光导体被连接在所述相应的光发射器的前面，其中，所述相应的光导体的、对置的（第二）端块被引导穿过所述报警器壳体以用于在所述烟雾进入口的区域中的光射出。所述相应的光接收器被布置在所述报警器帽处在所述烟雾进入口的区域中。

优选地，光导体的、相应的（第二）端块是光学的透镜，和/或它被构造为光学的棱镜。由此，实现了定向的光射入和光射出。

根据另一种实施方式，所述相应的光导体同时是连接片的部分，所述连接片在报警器壳体的基体和报警器帽之间。通过将光导体集成在连接件中，所述光导体被保护而免受机械影响。此外，通过连接片的、局部的、流动屏蔽的作用，相应的端块有利地在“污染阴影”中。

本发明以及本发明的、有利的实施以下面的附图为例是可看出的。在此，附图示出：

图1示出根据本发明的、示例性的火灾报警器的俯视图，所述火灾报警器具有用于污染监控的三个光发射器和三个光接收器；

图2详细示出在图1中的两个散射光组件的俯视图，所述散射光组件由两个光发射器和共同的光接收器形成；

图3示出根据图1的火灾报警器的、沿着在那里绘制的观察方向Ⅲ的侧视图。

图4示出根据第一实施方式的、根据本发明的火灾报警器的侧视图；

图5示出用于根据本发明的、在烟雾进入口的区域中的、借助共同的光导体的光射入和光射出的示例；以及

图6示出根据第二实施方式的、根据本发明的火灾报警器的侧视图。

图1示出根据本发明的、示例性的火灾报警器M的俯视图，所述火灾报警器具有用于污染监控的三个光发射器1和三个光接收器2。

所示出的火灾报警器M尤其是光学的烟雾报警器。典型地，它具有布置在报警器壳体3中的探测单元DET，所述探测单元用于探测特定的火灾特征量。探测单元DET相对于直接的环境光被遮蔽，例如通过薄片，然而对于待探测的烟雾来说是可透过的。所示出的壳体3包括基体4和从其上摘下的、所谓的报警器帽5。在这两个壳体部件4、5之间，烟雾进入口OF被构造用于待检测的烟雾的、可能的穿透，所述穿透朝向探测单元DET。利用附图标记N标注防虫器，所述防虫器阻止昆虫或者蜘蛛侵入探测单元DET的内部。典型地，它是网格或者网。

此外，火灾报警器M包括评估单元7，所述评估单元用于输出火灾警报AL。典型地，评估单元7是处理器支持的，并且，尤其是微控制器。火灾警报AL的输出能够通过连接的报警器线路、通过无线电和/或通过光学的和/或声学的、在火灾报警器M处的显示来实现。至少一个光发射器1和光接收器2至少间接地与评估单元7连接。它们被设置用于关于不允许的污染V来监控烟雾进入口OF。

在当前的示例中，三个光发射器1在围绕火灾报警器M的对称轴线Z的圆周方向上被均匀分散地布置。在其间，三个光接收器2也被布置在圆周方向上。

根据本发明，至少一个光发送器1和至少一个光接收器2被布置在散射光组件中。“散射光组件”指的是：没有一个光接收器2与光发送器1中的一个定向。换言之，相应的光接收器2不接收来自共同的散射光组件的、相应的光发送器1的直射光。因此，光发送器和配属的光接收器不在共同的光轴上。

在当前的示例中，三个光发送器1分别将两个光束L1、L2发送至两个在圆周方向上相邻的光接收器2。根据本发明，相应的散射光体积SV借助散射光组件被如此确定，使得这个散射光体积在烟雾进入口OF的区域中，所述区域容易受到污染V。在图2的示例中，两个散射光组件的、所形成的散射光体积SV1、SV2被详细示出。

根据本发明，光发射器1、11、12能够一方面被如此设置并且定向，使得所射出的光束L1的第一部分D横穿烟雾进入口OF的区域，而不与邻接的壳体部件4、5、8、N相切。换言之，光束L1无接触地通过烟雾进入口OF的区域。这种邻接的壳体部件4、5、8、N能够是报警器壳体3的基体4、报警器帽5、防虫器N或者连接片9。光束L1优选被清晰地界定。这能够例如通过光阑实现，所述光阑连接在相应的光发射器1的后面。在激光二极管作为光发射器1的情况下，所射出的光束L1已经被清晰地界定。在图1的、当前的示例中，两个光束L1无接触地横穿烟雾进入口OF的区域，所述光束由光发射器11、12发射。在这种情况下，所射出的光束L1的第一部分D对应于光束L1本身。光束L1、L2的边界由点状绘制的边缘射线R标明。

如在图1中示例性示出的，光发射器1也被如此设置和定向，使得光束L2的第二部分A落在壳体部件4、5、8、N上，所述壳体部分邻接烟雾进入口OF。在当前的示例中，这就两个光束L2而言是这种情况，所述光束由光发射器11、13发射。在此，壳体部件4、5、8、N的表面被如此构造和定向，使得光束L2的、落在那里的第二部分A偏离所述光接收器2。在当前的示例中，邻接的壳体部件N（即，防虫器）反射地被构造。参照来自光发射器11、13的、出现的光，防虫器N的外表面被如此光学地定向，使得光束L2的、在其上被反射的第二部分A没有到达配属的光接收器2。另一方面，第二光束L2的第一部分D也无接触地横穿所示出的烟雾进入口OF的区域，如先前所描述的那样。

在这里基本的是，在无污染的状态下或者就仅轻微的污染而言，没有值得提及的、所射出的光从光发射器1达到相应的、配属的光接收器2。

如在图1的右下部分中所示出的，现在，光束L1的部分在污染V处被散射，所述光束由光发射器13发射，所述污染积聚在烟雾进入口OF的区域中。污染V能够例如是灰尘、软毛或者绒毛的、松散的积聚物。这个散射光S最终到达光接收器2以进行探测。根据本发明，然后，服务消息WARN借助评估单元7被输出，如果散射光S超过了预先给定的最小值，所述散射光由光接收器2检测。

图2详细示出在图1中的两个散射光组件的俯视图，所述散射光组件由两个光发射器11、12和共同的光接收器2形成。EB表示光接收器2的接收区域。这个接收区域优选被清晰地界定，例如借助连接在前面的光阑。SV1表示第一散射光体积，所述第一散射光体积在几何学方面是来自光发射器11的光束L1与光接收器2的接受区域EB的相交体积。SV2表示第二散射光体积，所述第二散射光体积以相应的方式是来自光发射器12的光束L1与光接收器2的接受区域EB的相交体积。这两个以阴影线示出的散射光体积SV1、SV2在烟雾进入口OF的区域中，所述散射光体积部分重叠。在这种散射光体积SV1、SV2的区域中的污染V导致：在其处散射的光能够部分地到达光接收器2并且能够通过这个光接收器被探测。

光接收器2分别与相邻的光发射器11、12以120°的散射光角度α布置在前向散射组件中。

图3示出根据图1的火灾报警器M的、沿着那里绘制的观察方向Ⅲ的侧视图。在这个图示中，一方面能够识别出，光束L2的第二部分A如何既在防虫器N处也在报警器帽5的外轮廓处被如此反射，使得光束L2的光没有到达配属的光接收器2，所述光束由光发射器13发射。与此相反，由光发射器13发射的光束L1的一部分在那里的污染V处被散射，并且所谓散射光S被光接收器2探测。G表示由污染V衰减的、削弱的光束。

如图3的示例进一步示出的，火灾报警器M具有布置在报警器壳体3中的电路载体6，三个光发射器1和三个光接收器2被布置在所述电路载体上。光导体8分别连接在它们的前面，所述光导体用于在烟雾进入口OF的区域中的光射入和/或光射出。在此，相应的光导体8在烟雾进入口OF的区域中被引导穿过对应的凹部，所述凹部在报警器壳体3中并且在当前的示例中在火灾报警器M的基体4中。在此，六个光导体8略微从基体4突出，例如，在1mm至10mm的范围中。光导体8例如优选地由棒状的、柱状的塑料制成，所述塑料对于光来说是透明的，所述光在由光发射器1所射出的光的波段中。

此外，相应的端块14构造光学的透镜或者光学的棱镜，所述端块通过基体4伸入烟雾进入口OF的区域中。优选地，根据光导体8是否被用于光射出或者用于光射入进行相应的端块14的几何构型。在第一种情况下，相应的端块14能够是如此的，使得两个光束L1、L2（如在图1中所示出的）被发射。在第二中情况下，连接在光接收器2前面的光导体8是如此的，使得在预先规定的接收区域EB中的光（如在图2中示例性示出的）能够被探测到。有利地，光导体8的使用实现了火灾报警器M的、简单的、机械的结构。

可替代地，光发射器1和/或光接收器2也能够直接被布置在烟雾进入口OF的区域中。光学的器件能够连接在它们的前面，所述器件用于光射出或者用于光射入，例如，光学的透镜和/或光学的棱镜和/或光阑。然后，相应的、电的接头优选与电路载体6连接，并且通过这个电路载体与评估单元7连接，所述评估单元用于电操控发射器1或者用于检测光接收器2的、相应的电信号。

图4示出根据第一实施方式的、根据本发明的火灾报警器M的侧视图。在这种情况下，连接在光发射器1后面的光导体8同时也是连接片9的部分，所述部分将基体4与报警器帽5机械连接。如在图4中进一步示出的，光导体8的或者连接片9的、配属的端块14被实施为棱镜，所述棱镜参照光发射器1的、入射的光束以45°的角度被布置。由此，光束L被偏转90°并且被引导至烟雾进入口OF的、待监控的区域中。端块14的、倾斜45°的面或者与之邻接的、连接片9的部件也能够是镜面的。以相应的方式（图中未示出），光导体8能够是这种连接片9的部件，所述光导体连接在光接收器2的前面。

图5示出用于根据本发明的、在烟雾进入口的区域OF中的、借助共同的光导体8的光射入和光射出的示例

以附图标记10表示作为结构单元的光发射接收器，所述光发射接收器包括光发射器1和光接收器2。光发射接收器10又被布置在电路载体6上，所述电路载体在火灾报警器M的基体4中。光发射器1和光接收器2示例性地以180°的散射光角度布置在后向散射组件中。光导体8连接在光发射接收器10的后面，所述光导体既被设置用于光射入也被设置用于光射出。光导体8穿过在基体4中的凹部被引导至烟雾进入口OF的区域中。伸入这个区域的端块14是如此的，使得由光发射器1发射的光束L被转向至烟雾进入口OF的区域中，并且，使得来自这个区域的散射光能够以相反的路径通过光接收器2再次被射入以进行探测。以B表示光阑，所述光阑大大降低了光发射器1的、所射出的光直接与光接收器2的串扰。

这种布置的优点在于：减少用于散射光组件的部件数目。优选地，火灾报警器M具有多个这样的光发射接收器10，所述光发射接收器在圆周方向上分散在烟雾进入口OF的区域中。

图6示出根据第二实施方式的、根据本发明的火灾报警器M的侧视图。在这种情况下，相应的光接收器2'邻接烟雾进入口OF地被安装在火灾报警器M的报警器帽5处。通过这个光接收器2'，散射光S在污染V的情况下也是能够探测的。

附图标记列表

1、11-13光发射器

2、2' 光接收器

3报警器壳体

4基体

5报警器帽

6电路板

7评估单元、控制单元、微控制器

8光导体

9连接片

10 光发射接收器

14 光学的耦合元件、光学的端块

A偏转的光束

AL 报警信息、报警提示

AS 凹部、通孔

B光阑

D直射光束、未偏转的光束

DET测量室、探测单元

G衰减的光束

L、L1、L2光束

M危险报警器、烟雾报警器

N防虫器、网格、网、薄片

OF 烟雾进入口

R边缘射线

S散射光、散射光束

SV、SV1、SV2 散射光体积、散射光中心

V污染、绒毛、灰尘

WARN 警告消息、服务消息

Z对称轴线、主轴线