WO1997035287A1 - Detecteur de fumee a ionisation d'air par voie electrique - Google Patents
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- WO1997035287A1 WO1997035287A1 PCT/FR1997/000434 FR9700434W WO9735287A1 WO 1997035287 A1 WO1997035287 A1 WO 1997035287A1 FR 9700434 W FR9700434 W FR 9700434W WO 9735287 A1 WO9735287 A1 WO 9735287A1
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- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
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Definitions
- the present invention relates to smoke detectors with air ionization by electrical means.
- Known smoke detectors with air ionization such as for example that described in the document FR-A-2 594 953, comprise a detection chamber which contains air charged with ions and which communicates with the atmosphere, this detection chamber being the seat of an electrostatic field generated between an anode and a cathode which are connected to each other by an electric bias circuit provided with a voltage generator creating between the cathode and the anode a DC voltage of less than 100 volts, so that the ions contained in the detection chamber are attracted, one towards the cathode and the other towards the anode, thereby generating an electric current in the bias circuit, which circuit includes in addition to a device for measuring electric current and for alarm for measuring said electric current and for triggering an alarm reaction when this electric current undergoes an abnormal variation.
- the detector When this intensity falls below a certain threshold, the detector triggers an alarm to signal the presence of smoke in the atmosphere.
- the air is ionized directly in the detection chamber by means of a source of ionizing radiation, generally consisting of a radioactive substance ⁇ or ⁇ .
- a source of ionizing radiation generally consisting of a radioactive substance ⁇ or ⁇ .
- the cathode of the ionization chamber the form of a grid delimiting an ionization chamber which adjoins the detection chamber and which communicates with this detection chamber through the holes of the grid.
- the ionization chamber contains an electrode which generally has a point shape and which is brought to a potential difference generally greater than 1000 volts with respect to the grid, so that electric discharges are emitted between the grid and the electrode, ionizing the air inside the ionization chamber.
- the ions generated in the ionization chamber are attracted at relatively high speeds, some towards the grid, and the others towards the tip-shaped electrode: a small proportion of the ions which are attracted to the grid pass through the holes of this grid, and is found in the detection chamber, thus allowing the creation in this chamber of an ion current of relatively low speed between the anode and the cathode, under the effect of the voltage less than 100 volts which is applied between the anode and the cathode.
- the object of the present invention is to propose an air ionization smoke detector which does not use a radioactive source and which does not have the abovementioned drawbacks.
- a device of the kind in question is essentially characterized in that the ions are generated in at least one ionization chamber which is separate from the detection chamber and which communicates only with said detection, the ionization chamber also communicating with the atmosphere and comprising at least two electrodes connected together by an electrical supply circuit capable of generating between these two electrodes electrical discharges ionizing the air, and in that air displacement means are further provided to create a weak continuous air current from the ionization chamber towards the detection chamber, so as to transfer the generated ions into said detection chamber in the ionization chamber.
- the air flow between the ionization chamber and the detection chamber has a speed between
- the air flow between the ionization chamber and the detection chamber arrives in the detection chamber by a channeling device which comprises at least one duct and which offers to said air stream a small total cross-section, the detection chamber having, in the vicinity of this channeling device, an internal section which, taken perpendicular to the air stream, is at least five times greater than said total passage section, and the air contained in the detection chamber tion having an average renewal time of 1 to 10 minutes under the effect of the permanent air current coming from the ionization chamber;
- the air displacement means comprise a ventilation device displacing the air by mechanical action
- the ventilation device is arranged upstream of the ionization chamber
- the ventilation device comprises rotary blades driven by an electric motor
- the ventilation device includes a slat substantially flat which extends longitudinally between on the one hand a fixed upstream end and on the other hand a free downstream end, this strip being actuated by an electric actuator so that the free end of this strip moves perpendicular to the plane of said strip;
- the electric actuator is chosen from electrostatic actuators, magnetic actuators, and piezoelectric actuators;
- the air displacement means comprise a heating element for heating the air upstream of the detection chamber, so as to move this air by natural convection, the smoke detector being shaped so that the continuous stream of air follows an ascending path from the heating element to the detection chamber;
- the device comprises control means designed to operate intermittently the air displacement means and the ionization chamber;
- the device further comprises control and command means for measuring the speed of the air current which goes from the ionization chamber to the detection chamber, and for controlling the air displacement means so as to maintain constant said speed;
- the device also comprises a sensor for measuring the speed of the air current which goes from the ionization chamber to the detection chamber, this sensor being connected to the device for measuring electrical intensity and for alarm, which device is designed to take into account the speed measured by the sensor and to correct as a function of this speed at least some of the data which it takes into account to trigger an alarm reaction, so that this device for measuring electrical intensity and alarm is freed from variations in the measured electrical intensity which are due to variations in the speed of the air current;
- the air flow between the ionization chamber and the detection chamber opens at least partially into an ion reserve volume which is not subjected to the electrostatic field prevailing between the anode and the cathode of the detection chamber and which communicates with the detection chamber so as to be swept by any disturbing outside air stream which would also sweep this detection chamber, before the passage of this air stream in at least part of said detection chamber.
- FIG. 1 is a schematic view of a smoke detector according to an embodiment of the invention
- FIGS. 2 to 4 are detailed diagrammatic views illustrating variants of ventilation devices usable in the detector of FIG. 1,
- Figure 5 shows schematically another variant of the smoke detector of Figure 1.
- the smoke detector according to the invention conventionally comprises a detection chamber 1 which is delimited between an anode 2 and a cathode 3 forming the outer wall of said detection chamber.
- the detection chamber communicates with the external atmosphere via orifices 4, 5 made in the cathode 3.
- the cathode and the anode are connected to each other by an electrical bias circuit 16 which includes a voltage generator 17 generating between the anode and the cathode a potential difference V for example of the order of 20 volts and in general less than 100 volts, so that the detection chamber 1 is the seat of an electrostatic field.
- the air contained in the detection chamber 1 is charged with ions which are generated in an ionization chamber 6 separate from the detection chamber and which are then transferred to said detection chamber via a or several transfer conduits 7, 8, by means of a low permanent air flow going from the ionization chamber 6 to the detection chamber 1.
- the ions are generated in the ionization chamber 6 by electrically ionizing the air between two electrodes 9,
- This voltage generator applies between the two electrodes 9, 10 an alternating or direct electric voltage, which is sufficient to cause the appearance of electric discharges in the air between these two electrodes, which ionizes the air: the voltage in question can be for example of the order of 6000 volts, and it is generally at least a few hundred volts.
- the permanent air current which goes from the ionization chamber 6 to the detection chamber 1 is obtained, in the example considered, by a small fan 12 constituted by an electric motor 13 driving a propeller 14, this fan being arranged in an air inlet duct 15 upstream of the ionization chamber 6.
- the ions thus transferred into the detection chamber 1 are subjected to the electrostatic field prevailing in this chamber: this field attracts the negative ions or the electrons contained in the chamber 1 towards the anode 2 and the positive ions contained in said chamber towards the cathode 3.
- the intensity of this electric current is measured by an electronic device 18 for measuring intensity and alarm, known per se.
- the device 18 triggers an alarm reaction on an output 19 connected for example to an alarm center.
- this air current preferably has a speed of the order of 1 to 20 centimeters per second in the conduits 7, 8, this speed being for example of the order of 1 to 5 centimeters per second and in particular of approximately 2 centimeters per second.
- the conduits 7, 8 together provide a continuous flow section of the continuous air flow which is very much smaller (for example 10 times lower) than the internal section of the ionization chamber taken in the vicinity of these conduits perpendicular to the direction of arrival of the air stream carrying ions.
- the average air renewal time included in the detection chamber is preferably between 1 and 10 minutes: in other words, the ratio between the interior volume of the detection chamber and the volume flow rate of the permanent air charged with ions is preferably between 1 and 10 minutes.
- the smoke detector has an ion reserve volume 20 which is supplied with ions by at least one duct 8 through which at least part of the permanent air stream charged with ions passes.
- this volume of ion reserve 20 is not subjected to the electrostatic field which prevails in the detection chamber 1, and it communicates with this detection chamber so as to be swept by any disturbing external air current which would sweep the detection chamber, before the passage of this air current in at least part of said detection chamber. This prevents such a disturbing air current from causing an excessive drop in the current i flowing in the bias circuit 16.
- the ion reserve volume 20 is entirely delimited between on the one hand a metal plate
- the smoke detector may optionally further include a speed sensor 41 for measuring the speed of the continuous air current generated by the fan 12.
- This speed sensor can be arranged in particular in one of the conduits 7 , 8, or possibly in the air inlet duct 15, or the like.
- the air speed sensor 41 may consist, for example, of a small propeller which is rotated by the stream of air charged with ions and whose speed of rotation is detected by an electro-optical or electric system.
- This air speed sensor 41 is connected to an electronic control circuit 42 which is designed to control the speed of rotation of the fan 12 as a function of the measurement made by said sensor 41, so as to maintain the speed of the current substantially constant continuous air which goes from the ionization chamber 6 to the detection chamber 1.
- the electronic circuit 42 can optionally also control the voltage generator 11 and be designed to operate this voltage generator as well as the fan 12 intermittently, in order to limit the energy consumption of the smoke detector.
- control circuit 42 can be designed to operate the voltage generator 11 and the fan 12 by generating the current of continuous air charged with ions for periods each lasting a few seconds, for example approximately 5 seconds, these periods of being separated from each other by periods of stopping "lasting for example about 20 seconds.
- circuit 42 is connected to the device 18 to control the stopping of the measurement of the current i during the periods of stopping of the fan 12.
- the circuit 42 could have the sole function of controlling the intermittent operation of the smoke detector, in which case this detector does not include an air speed sensor 41. It will also be noted that the fan 12 could be replaced by any other ventilation system, mechanical or not.
- the fan 12 can be replaced by a substantially flat strip 23 which extends longitudinally between on the one hand an upstream end 24 secured to the inlet duct 15 and on the other hand a downstream end 25 free, this strip being actuated by an electric actuator so that the free end of this strip moves perpendicular to the plane of said strip, thereby generating the above-mentioned permanent air current.
- the smoke detector could possibly include an electronic control circuit 42 associated if necessary with an air speed sensor 41, to control the intermittent operation of the detector smoke and / or to control the beat frequency as a function of the air speed measured by the sensor 41, of the strip 23 so as to maintain constant the speed of the continuous air stream charged with ions.
- the action of the strip 23 is piezoelectric.
- the strip 23 is constituted by two layers 26, 27 of piezoelectric material separated by a conductive layer 28 which is connected to an alternating voltage source 29.
- the two layers 26, 27 of material piezoelectric are covered to the outside of the lamella 23 respectively by two conductive layers 30, 31 connected to ground (zero potential).
- the layers 26, 27 of piezoelectric material are oriented to deform longitudinally (lengthening or shortening) in phase opposition relative to each other under the effect of the alternating voltage generated by the source 29, and the end fixed 24 of the strip is embedded in a support 32 integral with the inlet duct 15.
- the actuation of the strip 23 is obtained by electrostatic means.
- the strip 23 is metallic and is connected to ground (zero potential), the fixed end 24 of this strip being pivotally mounted on a support 33 secured to the inlet duct 15. Furthermore, in the duct d the inlet 15 are arranged two metal plates 34, 35 which are arranged so as to form a divergent corner downstream from the fixed end 24, without however being in contact with said fixed end 24. These two plates 34, 35 are preferably pierced with holes 36 and they are respectively connected to a voltage generator device 37 which is designed to apply alternately to either of the two plates 34, 35 a positive voltage, the other metal plate - that then being brought to zero potential.
- the strip 23 is alternately applied against one or the other of the plates 34, 35 by electrostatic effect, so that its free end 25 undergoes an alternating beat which creates the abovementioned permanent air flow, in particular through the holes 36.
- the actuation of the strip 23 is obtained by magnetic means.
- the strip 23 is made of a magnetic material such as iron, and the fixed end 24 of this strip can for example be rigidly secured to a support 38 fixed inside the inlet duct 15.
- An electromagnet 39 is arranged opposite the strip 23: this electromagnet is alternately supplied then not supplied by a circuit 40, so that it attracts the strip 23 towards it during each feeding period, thus forcing this lamella to deform elastically, then the lamella returns to its initial position by elasticity during the following period of non-supply of the electromagnet.
- the free end 25 of the strip thus moves in an alternating beat, which generates the abovementioned permanent air current.
- the fan 12 could be replaced by an electric heating resistor 43 traversed by an electric current generated by a power supply 44.
- the smoke detector is arranged so that the continuous air stream follows an upward path from the resistor 43 to the detection chamber 1, so that this continuous air stream is generated by a phenomenon natural correction due to the heating of the air produced by the resistor 43.
- the smoke detector is preferably arranged so that the detection chamber 1, the ionization chamber 6 and the inlet duct 13 are aligned vertically.
- the smoke detector includes an air speed sensor 41 similar to that already mentioned with reference to FIG. 1, but this sensor is here connected to the electronic circuit 18 for measuring intensity and alarm instead of being connected to a control circuit 42.
- the electronic circuit 18 is designed to correct the measurement of the electric current i or to correct the alarm detection threshold as a function of the air speed measurement carried out by the sensor 41, so that the smoke detection is made substantially independent of the variations in the electric current i due to the variations in the speed of the continuous air current charged with ions.
- the electronic device 18 can have in memory a correspondence table giving the corrected values of the electric current i or of the alarm detection threshold as a function of the air speed measured by the sensor 41.
- correspondence tables can be determined experimentally for a given type of smoke detector, for example by measuring the variations in the electric current i as a function of the variations in the measurement carried out by the sensor 41 in the absence of smoke.
- the correspondence table can then give, as a function of the measurement of the sensor 41: - either a correction coefficient to be applied to the actual measurement of the current i in order to obtain a corrected measurement imperceptibly independent of the variations in the speed of the direct air current charged with ions,
- a value of the alarm detection threshold which can be equal to a certain percentage (for example around 80%) of the normal value of the electric current i in the absence of smoke.
- the sensor 41 could possibly be connected to the electronic device 18 so as to correct the operation of this device as described above: in this case, it is no longer necessary to control the operation of the fan 12 or of the strip 23 to the measurement made by the sensor 41.
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Abstract
Il s'agit d'un détecteur de fumée à ionisation d'air comprenant d'une part une chambre de détection (1) dotée d'une anode (2) et d'une cathode (3) qui sont reliées entre elles par un circuit de polarisation (16) présentant un dispositif de mesure d'intensité électrique (18), et d'autre part une chambre d'ionisation (6) qui communique avec la chambre de détection. On génère des ions par voie électrique dans la chambre d'ionisation, puis on transfère ces ions dans la chambre de détection au moyen d'un faible courant d'air permanent.
Description
Détecteur de fumée à ionisation d'air par voie électrique.
La présente invention est relative aux détecteurs de fumée à ionisation d'air par voie électrique. Les détecteurs de fumée connus à ionisation d'air, tels que par exemple celui décrit dans le document FR-A-2 594 953, comprennent une chambre de détection qui contient de l'air chargé en ions et qui communique avec l'atmosphère, cette chambre de détection étant le siège d'un champ électrostatique généré entre une anode et une cathode qui sont reliées l'une à l'autre par un circuit électrique de polarisation doté d'un générateur de tension créant entre la cathode et 1 'anode une tension continue inférieure à 100 volts, de façon que les ions contenus dans la chambre de détection soient attirés les uns vers la cathode et les autres vers l'anode, en générant ainsi un courant électrique dans le circuit de polarisation, lequel circuit comporte en outre un dispositif de mesure d'intensité électrique et d'alarme pour mesurer ledit courant électrique et pour déclencher une réaction d'alarme lorsque ce courant électri¬ que subit une variation anormale.
Dans ces détecteurs de fumée, la présence de fumée dans la chambre de détection se traduit par la fixation des ions présents dans cette chambre sur les particules consti- tutives de cette fumée, ce qui alourdit ces ions : ce phénomène ralentit les ions, de sorte que l'intensité du courant électrique circulant dans le circuit de polarisation s'en trouve réduite.
Lorsque cette intensité tombe en deçà d'un certain seuil, le détecteur déclenche une alarme pour signaler la présence de fumée dans l'atmosphère.
Habituellement, dans les détecteurs de fumée du genre en question, l'air est ionisé directement dans la chambre de détection au moyen d'une source de radiations ionisantes, généralement constituée par une substance radioactive α ou β.
Afin d'éviter d'utiliser une telle source radioacti¬ ve, il a déjà été proposé de générer les ions dans la chambre de détection par voie électrique.
Mais l'ionisation de l'air ne peut pas être effec- tuée entre la cathode et l'anode de la chambre de détection, car cela impliquerait d'appliquer entre ces deux électrodes une tension en général supérieure à 1000 volts, tension qui attirerait les ions respectivement vers l'anode et la cathode avec des forces électrostatiques si fortes que le détecteur deviendrait insensible à la présence ou non de particules de fumée dans la chambre de détection.
Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé de donner à la cathode de la chambre d'ionisation la forme d'une grille délimitant une chambre d'ionisation qui jouxte la chambre de détection et qui communique avec cette chambre de détection par les trous de la grille.
La chambre d' ionisation contient une électrode qui présente en général une forme de pointe et qui est portée à une différence de potentiel généralement supérieure à 1000 volts par rapport à la grille, de sorte que des décharges électriques sont émises entre la grille et l'électrode, en ionisant l'air à l'intérieur de la chambre d'ionisation.
Les ions générés dans la chambre d'ionisation sont attirés avec des vitesses relativement grandes les uns vers la grille, et les autres vers l'électrode en forme de pointe : une faible proportion des ions qui sont attirés vers la grille traverse les trous de cette grille, et se retrouve dans la chambre de détection, en permettant ainsi la création dans cette chambre d'un courant ionique de vitesse relativement faible entre l'anode et la cathode, sous l'effet de la tension inférieure à 100 volts qui est appliquée entre l'anode et la cathode.
Ces détecteurs de fumée à ionisation d'air par voie électrique présentent toutefois le grave inconvénient que la concentration ionique dans la chambre d'ionisation est très supérieure à la concentration ionique dans la chambre de
détection, du fait que peu d'ions parviennent à franchir les trous de la grille.
Par conséquent, lorsque le détecteur de fumée est balayé par un courant d'air parasite extérieur, les ions contenus en grande quantité dans la chambre d'ionisation se trouvent déplacés dans la chambre de détection, ce qui peut augmenter de façon considérable le courant circulant dans le circuit de polarisation, par exemple d'un facteur 10 ou 100, pendant la durée dudit courant d'air parasite extérieur. Pendant toute cette durée, si des particules de fumée pénètrent dans la chambre de détection en générant une certaine baisse du courant qui circule dans le circuit de polarisation, cette baisse ne suffit pas à compenser 1 ' augmentation considérable de ce courant entraînée par le courant d'air parasite, de sorte qu'aucune alarme n'est déclenchée.
Ainsi, le détecteur de fumée ne remplit plus son rôle dès lors qu'il est balayé par un courant d'air exté¬ rieur parasite. La présente invention a pour but de proposer un détecteur de fumée à ionisation d'air qui n'emploie pas de source radioactive et qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés.
A cet effet, selon l'invention, un dispositif du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que les ions sont générés dans au moins une chambre d'ionisation qui est distincte de la chambre de détection et qui communi¬ que avec ladite chambre de détection, la chambre d'ionisa¬ tion communiquant également avec l'atmosphère et comportant au moins deux électrodes reliés entre elles par un circuit d'alimentation électrique propre à générer entre ces deux électrodes des décharges électriques ionisant l'air, et en ce que des moyens de déplacement d'air sont en outre prévus pour créer un faible courant d'air continu de la chambre d'ionisation vers la chambre de détection, de façon à transférer dans ladite chambre de détection les ions générés
dans la chambre d'ionisation.
Grâce à ces dispositions, d'une part, il n'est plus nécessaire d'utiliser une source radioactive pour ioniser l'air, et d'autre part, on évite de créer dans une quelcon- que partie du détecteur une zone où les ions seraient très concentrés, de sorte que, même lorsque le détecteur est balayé par un courant d'air extérieur parasite, ce courant d'air ne génère pas d'augmentation sensible de la concentra¬ tion ionique dans la chambre de détection, et donc ne perturbe pas outre mesure le fonctionnement du détecteur. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivan¬ tes :
- le courant d'air entre la chambre d'ionisation et la chambre de détection présente une vitesse comprise entre
1 et 20 cm par seconde ;
- le courant d'air entre la chambre d'ionisation et la chambre de détection arrive dans la chambre de détection par un dispositif de canalisation qui comprend au moins un conduit et qui offre audit courant d'air une faible section de passage totale, la chambre de détection présentant, au voisinage de ce dispositif de canalisation, une section intérieure qui, prise perpendiculairement au courant d'air, est au moins cinq fois supérieure à ladite section de passage totale, et l'air contenu dans la chambre de détec¬ tion présentant un temps de renouvellement moyen de 1 à 10 minutes sous l'effet du courant d'air permanent provenant de la chambre d'ionisation ;
- les moyens de déplacement d'air comportent un dispositif de ventilation déplaçant l'air par action mécanique ;
- le dispositif de ventilation est disposé en amont de la chambre d'ionisation ;
- le dispositif de ventilation comporte des pales rotatives entraînées par un moteur électrique ;
- le dispositif de ventilation comprend une lamelle
sensiblement plane qui s'étend longitudinalement entre d'une part une extrémité d'amont fixe et d'autre part une extré¬ mité d'aval libre, cette lamelle étant actionnée par un actionneur électrique de façon que l'extrémité libre de cette lamelle se déplace perpendiculairement au plan de ladite lamelle ;
- l'actionneur électrique est choisi parmi les actionneurs électrostatiques, les actionneurs magnétiques, et les actionneurs piézoélectriques ; - les moyens de déplacement d'air comprennent un élément chauffant pour chauffer l'air en amont de la chambre de détection, de façon à déplacer cet air par convection naturelle, le détecteur de fumée étant conformé pour que le courant d'air continu suive un chemin ascendant depuis l'élément chauffant jusqu'à la chambre de détection ;
- le dispositif comporte des moyens de commande conçus pour faire fonctionner par intermittence les moyens de déplacement d'air et la chambre d'ionisation ;
- le dispositif comporte en outre des moyens de contrôle et de commande pour mesurer la vitesse du courant d'air qui va de la chambre d'ionisation vers la chambre de détection, et pour asservir les moyens de déplacement d'air de façon à maintenir constante ladite vitesse ;
- le dispositif comporte en outre un capteur pour mesurer la vitesse du courant d'air qui va de la chambre d'ionisation vers la chambre de détection, ce capteur étant relié au dispositif de mesure d'intensité électrique et d'alarme, lequel dispositif est conçu pour prendre en compte la vitesse mesurée par le capteur et pour corriger en fonction de cette vitesse au moins certaines des données qu'il prend en compte pour déclencher une réaction d'alarme, de sorte que ce dispositif de mesure d'intensité électrique et d'alarme s'affranchit des variations de l'intensité électrique mesurée qui sont dues aux variations de la vitesse du courant d'air ;
- le courant d'air entre la chambre d'ionisation et
la chambre de détection débouche au moins en partie dans un volume de réserve d'ions qui n'est pas soumis au champ électrostatique régnant entre l'anode et la cathode de la chambre de détection et qui communique avec la chambre de détection de façon à être balayé par tout courant d'air extérieur perturbateur qui balayerait également cette chambre de détection, avant le passage de ce courant d'air dans au moins une partie de ladite chambre de détection.
D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' inven- tion apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
- la figure 1 est une vue schématique d'un détecteur de fumée selon une forme de réalisation de l'invention,
- les figures 2 à 4 sont des vues de détail schéma¬ tiques illustrant des variantes de dispositifs de ventila¬ tion utilisables dans le détecteur de la figure 1,
- et la figure 5 représente schematiquement une autre variante du détecteur de fumée de la figure 1.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Comme représenté sur la figure 1, le détecteur de fumée selon 1 ' invention comporte classiquement une chambre de détection 1 qui est délimitée entre une anode 2 et une cathode 3 formant la paroi extérieure de ladite chambre de détection. La chambre de détection communique avec l'atmos¬ phère extérieure par l'intermédiaire d'orifices 4, 5 ménagés dans la cathode 3. La cathode et l'anode sont reliées l'une à l'autre par un circuit électrique de polarisation 16 qui inclut un générateur de tension 17 générant entre l'anode et la cathode une différence de potentiel V par exemple de l'ordre de 20 volts et en général inférieur à 100 volts, de sorte que la chambre de détection 1 est le siège d'un champ électrostatique.
Par ailleurs, l'air contenu dans la chambre de détection 1 est chargé en ions qui sont générés dans une chambre d'ionisation 6 distincte de la chambre de détection et qui sont ensuite transférés dans ladite chambre de détection par l'intermédiaire d'un ou plusieurs conduits de transfert 7, 8, au moyen d'un faible courant d'air permanent allant de la chambre d'ionisation 6 vers la chambre de détection 1.
Les ions sont générés dans la chambre d'ionisation 6 en ionisant électriquement l'air entre deux électrodes 9,
10 dont au moins une présente de préférence une ou plusieurs pointes dirigées vers l'autre électrode, ces deux électrodes étant reliées à un générateur de tension 11.
Ce générateur de tension applique entre les deux électrodes 9, 10 une tension électrique, alternative ou continue, qui est suffisante pour provoquer l'apparition de décharges électriques dans l'air entre ces deux électrodes, ce qui ionise l'air : la tension en question peut être par exemple de l'ordre de 6 000 volts, et elle est en général d'au moins quelques centaines de volts.
Par ailleurs, le courant d'air permanent qui va de la chambre d'ionisation 6 à la chambre de détection 1 est obtenu, dans l'exemple considéré, par un petit ventilateur 12 constitué par un moteur électrique 13 entraînant une hélice 14, ce ventilateur étant disposé dans un conduit d'entrée d'air 15 en amont de la chambre d'ionisation 6.
Les ions ainsi transférés dans la chambre de détection 1 sont soumis au champ électrostatique régnant dans cette chambre : ce champ attire les ions négatifs ou les électrons contenus dans la chambre 1 vers l'anode 2 et les ions positifs contenus dans ladite chambre vers la cathode 3.
Ces ions se déchargent respectivement sur la cathode et sur l'anode, de sorte qu'un courant électrique i est généré dans le circuit de polarisation 16.
L'intensité de ce courant électrique est mesurée par
un dispositif électronique 18 de mesure d'intensité et d'alarme, connu en soi. Lorsque le courant électrique i baisse en deçà d'un certain seuil, le dispositif 18 déclen¬ che une réaction d'alarme sur une sortie 19 reliée par exemple à une centrale d'alarme.
Afin que le courant d'air permanent venant de la chambre d'ionisation ne perturbe pas le fonctionnement de la chambre de détection, ce courant d'air présente de préfé¬ rence une vitesse de l'ordre de 1 à 20 centimètres par seconde dans les conduits 7, 8, cette vitesse étant par exemple de 1 'ordre de 1 à 5 centimètres par seconde et notamment d'environ 2 centimètres par seconde.
Dans le même but, avantageusement, les conduits 7, 8 offrent ensemble au courant d'air continu une section de passage totale très inférieure (par exemple 10 fois infé¬ rieure) à la section intérieure de la chambre d'ionisation prise au voisinage de ces conduits perpendiculairement à la direction d'arrivée du courant d'air porteur d'ions.
De plus, le temps de renouvellement moyen de l'air compris dans la chambre de détection est de préférence compris entre 1 et 10 minutes : autrement dit, le rapport entre le volume intérieur de la chambre de détection et le débit volumique du courant d'air permanent chargé d'ions est de préférence compris entre 1 et 10 minutes. Par ailleurs, de préférence, le détecteur de fumée présente un volume de réserve d'ions 20 qui est alimenté en ions par au moins un conduit 8 dans lequel passe au moins une partie du courant d'air permanent chargé d'ions.
Comme enseigné dans le document FR-A-2 594 953, ce volume de réserve d'ions 20 n'est pas soumis au champ électrostatique qui règne dans la chambre de détection 1, et il communique avec cette chambre de détection de façon à être balayé par tout courant d'air extérieur perturbateur qui balayerait la chambre de détection, avant le passage de ce courant d'air dans au moins une partie de ladite chambre de détection.
On évite ainsi qu'un tel courant d'air perturbateur ne provoque une chute trop importante du courant i circulant dans le circuit de polarisation 16.
Avantageusement, le volume de réserve d'ions 20 est entièrement délimité entre d'une part une plaque métallique
21 et d'autre part une cage ajourée 22 en contact électrique avec la plaque 21, cette plaque et cette cage constituant
1 'anode 2.
Par ailleurs, le détecteur de fumée peut éventuelle- ment comporter en outre un capteur de vitesse 41 pour mesurer la vitesse du courant d'air continu engendré par le ventilateur 12. Ce capteur de vitesse peut être disposé notamment dans l'un des conduits 7, 8, ou éventuellement dans le conduit d'entrée d'air 15, ou autre. Le capteur de vitesse d'air 41 peut être constitué par exemple par une petite hélice qui est entraînée en rotation par le courant d'air chargé d'ions et dont la vitesse de rotation est détectée par un système électro- optique ou électrique. Ce capteur de vitesse d'air 41 est relié à un circuit électronique de commande 42 qui est conçu pour commander la vitesse de rotation du ventilateur 12 en fonction de la mesure effectuée par ledit capteur 41, de façon à maintenir sensiblement constante la vitesse du courant d'air continu qui va de la chambre d'ionisation 6 à la chambre de détection 1.
Par ailleurs, le circuit électronique 42 peut le cas échéant commander également le générateur de tension 11 et être conçu pour faire fonctionner ce générateur de tension ainsi que le ventilateur 12 par intermittence, pour limiter la consommation énergétique du détecteur de fumée.
Par exemple, le circuit de commande 42 peut être conçu pour faire fonctionner le générateur de tension 11 et le ventilateur 12 en générant le courant d'air continu chargé d'ions pendant des périodes durant chacune quelques secondes, par exemple environ 5 secondes, ces périodes de
fonctionnement étant séparées les unes des autres par des périodes d' arrêt" durant par exemple environ 20 secondes.
De plus, le circuit 42 est relié au dispositif 18 pour commander l'arrêt de la mesure du courant i pendant les périodes d'arrêt du ventilateur 12.
Eventuellement, le circuit 42 pourrait avoir pour seule fonction de commander le fonctionnement intermittent du détecteur de fumée, auquel cas ce détecteur ne comporte¬ rait pas de capteur de vitesse d'air 41. On notera par ailleurs que le ventilateur 12 pourrait être remplacé par tout autre système de ventila¬ tion, mécanique ou non.
Par exemple, le ventilateur 12 peut être remplacé par une lamelle 23 sensiblement plane qui s'étend longitudi- nalement entre d'une part une extrémité d'amont 24 solidaire du conduit d'entrée 15 et d'autre part une extrémité d'aval 25 libre, cette lamelle étant actionnée par un actionneur électrique de façon que l'extrémité libre de cette lamelle se déplace perpendiculairement au plan de ladite lamelle en générant ainsi le courant d'air permanent susmentionné.
Dans ce cas, comme dans l'exemple de la figure 1, le détecteur de fumée pourrait éventuellement comporter un circuit électronique de commande 42 associé le cas échéant à un capteur de vitesse d'air 41, pour commander le fonc- tionnement intermittent du détecteur de fumée et/ou pour asservir la fréquence de battement en fonction de la vitesse d'air mesurée par le capteur 41, de la lamelle 23 de façon à maintenir constante la vitesse du courant d'air continu chargé d' ions. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'action¬ nement de la lamelle 23 est piézoélectrique.
A cet effet, la lamelle 23 est constituée par deux couches 26, 27 de matériau piézoélectrique séparées par une couche conductrice 28 qui est reliée à une source de tension alternative 29.
De plus, les deux couches 26, 27 de matériau
piézoélectrique sont recouvertes vers l'extérieur de la lamelle 23 respectivement par deux couches conductrices 30, 31 reliées à la masse (potentiel nul).
Les couches 26, 27 de matériau piézoélectrique sont orientées pour se déformer longitudinalement ( allongement ou raccourcissement) en opposition de phase l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la tension alternative générée par la source 29, et l'extrémité fixe 24 de la lamelle est encastrée dans un support 32 solidaire du conduit d'entrée 15.
Ainsi, sous l'effet de la tension alternative générée par la source 29, les déformations longitudinales contraires subies par les couches 26, 27 de matériau piézo¬ électrique déforment la lamelle 23 alternativement dans un sens et dans l'autre par effet bilame, ce qui crée des battements alternatifs de l'extrémité libre de la lamelle 25 en générant le courant d'air permanent qui apporte les ions dans la chambre de détection.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, l'action- nement de la lamelle 23 est obtenu par voie électrostatique.
A cet effet, la lamelle 23 est métallique et est reliée à la masse (potentiel nul), l'extrémité fixe 24 de cette lamelle étant montée pivotante sur un support 33 solidaire du conduit d'entrée 15. Par ailleurs, dans le conduit d'entrée 15 sont disposées deux plaques métalliques 34, 35 qui sont disposées de façon à former un coin divergent vers l'aval à partir de l'extrémité fixe 24, sans toutefois être en contact avec ladite extrémité fixe 24. Ces deux plaques 34, 35 sont de préférence percées de trous 36 et elles sont reliées respectivement à un dispositif 37 générateur de tension qui est prévu pour appliquer alternativement à l'une et à l'autre des deux plaques 34, 35 une tension positive, l'autre plaque métalli- que étant alors portée à un potentiel nul.
Ainsi, la lamelle 23 est alternativement appliquée
contre l'une ou l'autre des plaques 34, 35 par effet électrostatique, de sorte que son extrémité libre 25 subit un battement alternatif qui crée le courant d'air permanent susmentionné, notamment à travers les trous 36. Dans l'exemple de la figure 4, l'actionnement de la lamelle 23 est obtenu par voie magnétique.
Pour cela, la lamelle 23 est réalisée en un matériau magnétique tel que du fer, et l'extrémité fixe 24 de cette lamelle peut par exemple être solidarisé de façon rigide à un support 38 fixé à l'intérieur du conduit d'entrée 15.
Un électro-aimant 39 est disposé face à la lamelle 23 : cet électro-aimant est alternativement alimenté puis non alimenté par un circuit 40, de sorte qu'il attire vers lui la lamelle 23 pendant chaque période d'alimentation, en obligeant ainsi cette lamelle à se déformer élastiquement, puis la lamelle revient vers sa position initiale par élasticité pendant la période suivante de non-alimentation de l'électro-aimant.
L'extrémité libre 25 de la lamelle se déplace ainsi suivant un battement alternatif, ce qui génère le courant d'air permanent susmentionné.
Par ailleurs, comme représenté sur la figure 5, le ventilateur 12 pourrait être remplacé par une résistance électrique chauffante 43 parcouru par un courant électrique généré par une alimentation 44.
Dans ce cas, le détecteur de fumée est disposé de façon que le courant d'air continu suive un chemin ascendant depuis la résistance 43 jusqu'à la chambre de détection 1, de sorte que ce courant d'air continu est généré par un phénomène de correction naturelle du fait de l'échauffement de l'air produit par la résistance 43.
En particulier, le détecteur de fumée est de préférence disposé de façon que la chambre de détection 1, la chambre d'ionisation 6 et le conduit d'entrée 13 soient alignés verticalement.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, le
détecteur de fumée comporte un capteur de vitesse d'air 41 similaire à celui déjà mentionné en regard de la figure 1, mais ce capteur est ici relié au circuit électronique 18 de mesure d'intensité et d'alarme au lieu d'être relié à un circuit de commande 42.
Le circuit électronique 18 est conçu pour corriger la mesure du courant électrique i ou pour corriger le seuil de détection d'alarme en fonction de la mesure de vitesse d'air effectuée par le capteur 41, de façon que la détection de fumée soit rendue sensiblement indépendante des varia¬ tions du courant électrique i dues aux variations de la vitesse du courant d'air continu chargé d'ions.
Par exemple, le dispositif électronique 18 peut avoir en mémoire une table de correspondance donnant les valeurs corrigées du courant électrique i ou du seuil de détection d'alarme en fonction de la vitesse d'air mesurée par le capteur 41.
Ces tables de correspondance peuvent être détermi¬ nées expérimentalement pour un type de détecteur de fumée donné, par exemple en mesurant les variations du courant électrique i en fonction des variations de la mesure effectuée par le capteur 41 en l'absence de fumée. La table de correspondance peut alors donner, en fonction de la mesure du capteur 41 : - soit un coefficient de correction à appliquer à la mesure réelle du courant i pour obtenir une mesure corrigée insensiblement indépendante des variations de la vitesse du courant d'air continu chargé d'ions,
- soit une valeur du seuil de détection d'alarme qui peut être égale à un certain pourcentage (par exemple environ 80 %) de la valeur normale du courant électrique i en 1 'absence de fumée.
On notera que dans les formes de réalisation des figures 1 à 4, le capteur 41 pourrait éventuellement être relié au dispositif électronique 18 de façon à corriger le fonctionnement de ce dispositif comme décrit ci-dessus :
dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'asservir le fonc¬ tionnement du ventilateur 12 ou de la lamelle 23 à la mesure effectuée par le capteur 41.
Par ailleurs, on notera également que dans la forme de réalisation de la figure 5, il serait possible de prévoir un circuit électronique de commande 42 relié au capteur 41 et à l'alimentation 44, pour asservir le fonctionnement de la résistance électrique 43 à la mesure effectuée par le capteur 41, de façon à maintenir sensiblement constante la vitesse du courant d'air continu chargé d'ions : dans ce cas, le capteur 41 ne serait généralement plus relié au dispositif électronique 18.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation qui ont été spécialement envisagés : elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
Claims
1. Détecteur de fumée à ionisation d'air, comprenant une chambre de détection (1) qui contient de l'air chargé en ions et qui communique avec l'atmosphère, cette chambre de détection étant le siège d'un champ électrostatique généré entre une anode (2) et une cathode (3) qui sont reliées l'une à l'autre par un circuit électrique de polarisation (16) doté d'un générateur de tension (17) créant entre la cathode et l'anode une tension continue (V) inférieure à 100 volts, de façon que les ions contenus dans la chambre de détection ( 1 ) soient attirés les uns vers la cathode ( 3 ) et les autres vers 1 'anode (2) , en générant ainsi un courant électrique (i) dans le circuit de polarisation (16), lequel circuit comporte en outre un dispositif de mesure d'inten¬ sité électrique et d'alarme (18) pour mesurer ledit courant électrique et pour déclencher une réaction d'alarme lorsque ce courant électrique subit une variation anormale, caractérisé en ce que les ions sont générés dans au moins une chambre d' ionisation (6) qui est distincte de la chambre de détection ( 1 ) et qui communique avec ladite chambre de détection, la chambre d'ionisation communiquant également avec l'atmosphère et comportant au moins deux électrodes (9, 10) reliées entre elles par un circuit d'alimentation électrique propre à générer entre ces deux électrodes des décharges électriques ionisant l'air, et en ce que des moyens de déplacement d'air (12, 23, 43) sont en outre prévus pour créer un faible courant d' air continu de la chambre d'ionisation (6) vers la chambre de détection (1), de façon à transférer dans ladite chambre de détection les ions générés dans la chambre d'ionisation.
2. Détecteur de fumée selon la revendication 1, dans lequel le courant d'air entre la chambre d'ionisation (6) et la chambre de détection ( 1 ) présente une vitesse comprise entre 1 et 20 cm par seconde.
3. Détecteur de fumée selon 1 'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le courant d'air entre la chambre d'ionisation (6) et la chambre de détection (1) arrive dans la chambre de détection par un dispositif de canalisation qui comprend au moins un conduit (7, 8) et qui offre audit courant d'air une faible section de passage totale, la chambre de détection (1) présentant, au voisinage de ce dispositif de canalisation, une section intérieure qui, prise perpendiculairement au courant d'air, est au moins cinq fois supérieure à ladite section de passage totale, et l'air contenu dans la chambre de détection (1) présentant un temps de renouvellement moyen de 1 à 10 minutes sous l'effet du courant d'air permanent provenant de la chambre d'ionisation. i
4. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de déplacement d'air comportent un dispositif de ventilation (12, 23) déplaçant l'air par action mécanique.
5. Détecteur de fumée selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de ventilation (12, 23) est disposé en amont de la .chambre d'ionisation.
6. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le dispositif de ventila¬ tion (12) comporte des pales rotatives (14) entraînées par un moteur électrique (13).
7. détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel le dispositif de ventila¬ tion comprend une lamelle (23) sensiblement plane qui s'étend longitudinalement entre d'une part une extrémité d'amont (24) fixe et d'autre part une extrémité d'aval (25) libre, cette lamelle étant actionnée par un actionneur électrique (26, 27; 34, 35; 39), de façon que l'extrémité libre (25) de cette lamelle se déplace perpendiculairement au plan de ladite lamelle.
8. Détecteur de fumée selon la revendication 7, dans lequel l'actionneur électrique (26, 27; 34, 35; 39) est choisi parmi les actionneurs électrostatiques, les action- neurs magnétiques, et les actionneurs piézoélectriques.
9. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de déplacement d'air comprennent un élément chauffant (43) pour chauffer 1 ' air en amont de la chambre de détection ( 1 ) , de façon à déplacer cet air par convection naturelle, le détecteur de fumée étant conformé pour que le courant d'air continu suive un chemin ascendant depuis l'élément chauffant (43) jusqu'à la chambre de détection ( 1) .
10. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens de commande (42) conçus pour faire fonctionner par intermit¬ tence les moyens de déplacement d'air (12, 23, 43) et la chambre d' ionisation ( 6 ) .
11. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre des moyens de contrôle et de commande (41, 42) pour mesurer la vitesse du courant d'air qui va de la chambre d'ionisation vers la chambre de détection, et pour asservir les moyens de déplacement d'air (12, 23, 43) de façon à maintenir constante ladite vitesse.
12. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comportant en outre un capteur (41) pour mesurer la vitesse du courant d'air qui va de la chambre d'ionisation vers la chambre de détection, ce capteur étant relié au dispositif de mesure d'intensité électrique et d'alarme (18), lequel dispositif est conçu pour prendre en compte la vitesse mesurée par le capteur (41) et pour corriger en fonction de cette vitesse au moins certaines des données qu'il prend en compte pour déclencher une réaction d'alarme, de sorte que ce dispositif de mesure d'intensité électrique et d'alarme (18) s'affranchit des variations de 1 ' intensité électrique mesurée ( i ) qui sont dues aux variations de la vitesse du courant d'air.
13. Détecteur de fumée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le courant d'air entre la chambre d'ionisation (6) et la chambre de détection ( 1 ) débouche au moins en partie dans un volume de réserve d'ions (20) qui n'est pas soumis au champ électrostatique régnant entre l'anode (2) et la cathode (3) de la chambre de détection et qui communique avec la chambre de détection ( 1 ) de façon à être balayé par tout courant d ' air extérieur perturbateur qui balayerait également cette chambre de détection, avant le passage de ce courant d'air dans au moins une partie de ladite chambre de détection.
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