专利名称：包含gasfet探测器和用于分解臭氧的过滤元件的气体探测器结构的制作方法
技术领域：
为了自动的火灾探测，使用诸如光散射、温升的参量，或近来也使用气体探测器。 这里探测器用于探测伴随火灾的气体。为了提高探测可靠性，也使用所谓的多标准报警器， 其同时分析多个火灾参量。在该情形下，这种结构必须尽可能简单和廉价以便能生存。
背景技术：
在火灾探测时使用的气体探测器对于一系列伴随火灾的气体非常敏感。从而允许其最可能早和抗干扰地进行火灾探测。利用气体探测器必要时已经能在产生真正火灾之前-例如在电缆微燃时-就产生报警，在某些情况下甚至能归类火灾原因和火灾类型。但高敏感气体探测器的缺点是，它们也对并非起源于火灾的气体作出反应。这种气体是臭氧(03)。臭氧例如通过激光打印机和含UV的光源产生。但强得多的臭氧源是夏天的好天气情况。这时在建筑物外因光催化处理而产生臭氧，而臭氧在室内通常是完全分解的。现在如果在设有具备相应气体探测器的火灾报警器的房间内打开窗户，则进行强烈的空气交换。空气交换导致臭氧浓度强烈和快速的上升。该上升能在气体探测器中产生一种类似于火灾信号的信号，也即伪装火灾。
发明内容
本发明的任务是提供一种解决上述问题的气体探测器结构。所述气体探测器结构应该相对于臭氧尤其不敏感。该任务通过具有权利要求1的特征的气体探测器结构来解决。从属权利要求涉及本发明的有利的改进和扩展。本发明气体探测器结构具有用于探测一种或多种目标气体的至少一个气体探测器模块。这里，所述气体探测器模块被安置在外壳内，其中所述外壳设有至少一个进气通道。所述进气通道允许气体从外部空间进入到外壳的内部，该外壳在其他方面优选为气密的。另外，所述气体探测器结构还具有至少一个过滤元件。该过滤元件被构造用来促使与所述过滤元件接触的臭氧分解。在此，所述过滤元件可以被构造为与所述外壳分开的本体，例如以金属栅的形式。 另外还可以将所述过滤元件紧密地与所述外壳相连接，例如作为所述外壳的涂层。还可以是，所述外壳与所述过滤元件是同一物件。换句话说，所述外壳同时满足所述过滤元件的功能，反之亦然。通过本发明的结构有利地促成了 干扰的臭氧尽量仅以微量到达或甚至不再到达气体探测器模块内的气体探测器。从而立即明显地降低或完全避免臭氧对气体探测器模块的干扰影响。这是非常有利的，因为臭氧对典型气体探测器-例如半导体气体探测器或 GasFET-的作用类似于气体的伴随火灾的气体，以至于通过合适的信号处理来消除干扰显得非常困难。这里利用了 与大多数其它伴随火灾的气体相反，臭氧是非常不稳定的，并且在大多数表面上非常快地分解。另外利用了在分解时仅产生氧气。由于空气的大约20%是氧气，臭氧仅仅以最高几百PPb的浓度出现，因此附加产生的氧气完全是微不足道的。最终，由于臭氧是微量的，在臭氧分解时是否还消耗相似数量的伴随火灾的气体，也是微不足道的。也即，这些伴随火灾的气体以几十ppm或更高的大得多的浓度出现。优选地，所述的气体探测器结构被构造使得所述外壳的内部是静流的。这意味着， 存在于外壳外部的空气流动不再在外壳内继续，或只以极微量的程度在外壳内继续。具体说，在外壳内部实际上主要是静止的空气。这种特性的优点是，臭氧不能通过可能存在的气流快速地被传送到气体探测器模块而同时不预先在过滤元件处分解。于是，静流的外壳确保了火灾探测和过滤元件的功能性。对于过滤元件装入外壳，有多种可能性。第一种可能性在于，把过滤元件集成到外壳中，使得从外部进入气体探测器模块的气体原则上必须经过过滤元件。换句话说，在该情形下，气体必须流动穿过过滤元件。这譬如可以通过如下方式实现外壳的进气通道、也即在外壳中的开口通过过滤元件来填充。过滤元件在这里例如可以被实施为多孔的烧结体、 金属泡沫(烧结金属)或栅结构。另一种可能性在于，过滤元件被直接放置在气体探测器模块之前，并由此不封盖进入外壳的通道，而是只封盖通向气体探测器模块或各个气体探测器的进气通道。两种可能性可以组合。第二种替代方案在于，过滤元件被放置在外壳中，使得进入外壳的气体必须沿着过滤元件流过。为此可以例如给气体探测器结构的外壳内部至少部分地铺设过滤元件。本发明一种有利的扩展和改进在于，延长进入外壳的气体的进入长度。由此达到 经进一步的路段进入外壳的气体-尤其是臭氧-具有分解的可能性。为此例如可以在进入外壳的进气通道区域设置挡板，这些挡板延长进气路径。过滤元件自身优选地由诸如铝、不锈钢、银或黄铜组成。其它材料例如是过渡金属的氧化物，例如锰氧化物、铁氧化物或镍氧化物。也可以在非反应性载体材料一例如象铝氧化物的非反应性氧化物一上涂覆催化剂意义上的氧化物。这种非反应性载体材料也可以承载其它形式的催化剂用于分解臭氧，例如钼或钯分散物。其它载体材料为镓氧化物和聚合物。所述材料有利地促使对与其接触的臭氧进行分解。这里要指出的是，在通常为火灾报警器的外壳所使用的稳定聚合物-例如聚碳酸酯或ABS (丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)-处，臭氧不分解或仅仅少量分解。
现借助于附图来详细阐述本发明优选的、但绝不限制的实施例。这里，特征被简要地示出，并且相应的特征用相同的附图标记来标示。这里附图详细示出
图1为具有栅形过滤元件的第一气体探测器结构， 图2为在外壳中设有过滤元件的第二气体探测器结构， 图3为具有用于延长进气路径的挡板的第三气体探测器结构， 图4为在气体探测器模块区域具有过滤元件的第四气体探测器结构。
具体实施例方式图1示出第一气体探测器结构10。该气体探测器结构由包含多个GasFET的气体探测器模块13组成。所述fesFET被构造成探测一系列的伴随火灾的气体。所述气体探测器模块13被外壳11包围。外壳11具有两个进气开口。两个进气开口用由铝制成的细网眼金属栅12封住。这种场效应晶体管气体探测器结构10可以例如表现为火灾报警器。为了探测例如M)2的伴随火灾的气体，GasFET具有一种敏感层。该敏感层在所述例子中对NO2是敏感的。用于探测NO2W敏感层的一种非常适合的材料群是酞花菁(Phthalocyanine)。尤其有利的是将GasFET构造为所谓的悬浮栅GasFET。这里，在敏感层和FET的导电沟道之间设置气隙。该FET可以被构造为复合物(HSGFET)。这里，具有敏感层的结构与其余FET隔开被制作，事后将两部分组装起来。也可以想见在一个工件中制作。必要时敏感层也可以在没有气隙的情况下被设置到导电沟道上，以便简化fesFET的结构。金属栅12 —方面负责阻断外面存在的空气流动。但另一方面它们允许气体从外面进入到外壳11。但这里通过金属栅12的细网眼来促使存在于外部空气中的臭氧进一步被分解。图2的第二气体探测器结构20类似于第一气体探测器结构10被构造。但这里与第一气体探测器结构10的区别是，进气开口 21不设金属栅12。替而代之，外壳11的内壁的一部分涂覆有分裂臭氧的涂层22。该情况下设有镍氧化物作为分裂臭氧的涂层。图3的第三气体探测器结构30在很大程度上类似于图2的第二气体探测器结构 20。但在第三气体探测器结构30中设有附加的挡板31，所述挡板被构筑到进气开口 21的区域，使得从外壳11的外部通往外壳11的内部的进气路径明显加长。于是，从外部进入的气体必须走完蜿蜒的路径以达到外壳11的内部和气体探测器模块13的区域。在该情形下， 有时存在的臭氧有足够的时间在挡板上或在分裂臭氧的涂层22上分解。所述结构的另一种可能性在于，也在挡板31上覆盖分裂臭氧的涂层22。由此提高臭氧分解的效率。图4示出另一种变型、即第四气体探测器结构40。在第四气体探测器结构40中， 在气体探测器模块13的进气开口的上方有一种多孔烧结元件41。也即在该情形下不是象第一至第三气体探测器结构10、20、30那样对通向外壳11的进气通道进行改进，而是对通往气体探测器模块13内的原本的气体探测器的进气通道进行改进。
权利要求
1.一种气体探测器结构(10，20，30，40)，具有-用于探测一种或多种目标气体的至少一个GasFET气体探测器模块(13)，-内装有所述气体探测器模块(13)的外壳(11)，其中所述外壳设有至少一个进气通道 (21)，-至少一个过滤元件(12，22)，其被构造用来导致与所述过滤元件(12，22)接触的臭氧分解。
2.如权利要求1所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述GasFET气体探测器模块(1 具有对气体敏感的层，该对气体敏感的层具有酞花菁材料。
3.如权利要求1或2所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述GasFET气体探测器模块(13)被构造为复合fesFET。
4.如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得所述外壳(11)的内部是静流的。
5.如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得进入所述外壳(11)的气体必须在所述过滤元件(22)面前流过。
6.如权利要求5所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得所述过滤元件 (22)被设置在所述外壳(11)的内壁的至少一部分上。
7.如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得进入所述外壳(11)的气体必须穿过所述过滤元件(12)。
8.如权利要求7所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得所述过滤元件 (12)构成所述外壳(11)的进气通道。
9.如权利要求7或8所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述过滤元件(41) 具有至少一个多孔的烧结体。
10.如权利要求7-9之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述过滤元件 (12)具有栅结构。
11.如权利要求7-10之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其被构造使得所述过滤元件(41)被设置在所述气体探测器模块的附近。
12.如权利要求4-11之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其设有挡板元件 (31)用于静流，所述挡板元件延长了进入外壳内部的气体的路径。
13.如权利要求12所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述过滤元件被设置在所述挡板元件的至少一部分上。
14.如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述过滤元件 (12，41)具有金属。
15.如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)，其中所述过滤元件具有载体材料和过滤材料，其中所述过滤材料具有以下材料中的一种或多种-过渡金属的氧化物，-钼，-钯。
16.一种火灾报警器，具有如上述权利要求之一所述的气体探测器结构(10，20，30，40)。
全文摘要
提供一种尤其用于火灾报警器的气体探测器结构，其具有至少一个气体探测器模块。所述气体探测器结构的外壳内或所述气体探测器模块的区域中装有过滤元件，该过滤元件被构造用来分解到达其附近的臭氧。
文档编号G01N33/00GK102257385SQ200980151038
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月10日 优先权日2008年12月19日
发明者弗莱舍尔 M., 冯西卡尔德 O., 波勒 R., 赫费尔 U. 申请人:西门子公司