JP2017515093A

JP2017515093A - 多チャンネル型検出器

Info

Publication number: JP2017515093A
Application number: JP2016543232A
Authority: JP
Inventors: アラスデア・ジェイムズ・ウィリアムソン
Original assignee: Xtralis Global ULC
Current assignee: Xtralis Global ULC
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2017-06-08
Also published as: EP3114475B1; US20170082586A1; AU2015226365A1; KR102367875B1; WO2015132161A1; KR20170136965A; EP3114475A1; TW201538952A; CA2935955A1; CN105934669B; TWI716345B; US10495618B2; CN105934669A; AU2015226365B2

Abstract

ハウジング構造に保持された検出器要素のアレイを含む多チャンネル型粒子および／またはガス検出器（１０）であって、構造が、吸入口および排出口を有する各々の検出器要素を提供するように構成され、各々の吸入口、検出器要素および排出口が、サプリングチューブ（１４）と動作的に連通する専用の検出器チャンネル（１２）を形成する多チャンネル型粒子および／またはガス検出器（１０）。

Description

本発明の開示は、一般に、多チャンネル型検出器に、特に、吸引された種類の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器に関する。

警報能力を有する多チャンネル型空気サンプリングシステムが知られている。このようなシステムの１つの例は、保護領域の様々なセクタから、極小穴の可撓性チューブのネットワークからの組み合わせ空気サンプルを抽出するロータリーバルブタイプの検出器を使用する。次に、検出器はレーザ検出室のサンプルを濾過して、分析する。煙粒子が組み合わせサンプルに検出されたとき、システム置は、ロータリーバルブを介して順次異なるセクタを走査するように切り替えられて、煙状態に応じて１つまたは複数のセクタを識別する。この構成は、検出器内への複数の入口点を提供するが、検出器は、問題のサンプルが由来したセクタを識別するために様々なセクタサンプルを通して順次作動する必要があることになる。この検出プロセスは、複数のサンプルを直列にのみ処理することができ、一方、検出プロセスには長く時間がかかり、単一の検出器内に含めることができるチャンネルの数が限定される点で欠点を有する。

本発明は、公知のシステムの順次の処理性質と関連する欠点のいくつかに取り組む代わりの多チャンネル型粒子検出器を提供することを目的とする。

本明細書の任意の関連技術に関する参照は、この技術が任意の管轄の共通の一般知識の部分を形成すること、あるいはこの技術が当業者によって理解され、関連があるとみなされる、および／または従来技術の他の部分と組み合わせられると合理的に期待することができるということの確認または示唆ではない。

第１の態様によれば、ハウジング構造に保持された検出器要素のアレイを含む多チャンネル型粒子および／またはガス検出器であって、構造が、吸入口および排出口を有する各々の検出器要素を提供するように構成され、各々の吸入口、検出器要素および排出口が、サプリングチューブと動作的に連通する専用の検出器チャンネルを形成する多チャンネル型粒子および／またはガス検出器が提供される。

検出器要素のアレイは、同一のタイプのセンサであり得、これによって各々の検出器要素が同一の粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出する。

代わりに、検出器要素のアレイは、異なるタイプのセンサを含んでもよく、各々のタイプのセンサは、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出するように構成される。

典型的に、検出器は検出器要素の多数のアレイを含んでもよく、検出器要素の１つのアレイの排出口は、検出器要素の隣接するアレイの吸入口と流体連通しており、これによって、単一の検出器チャンネル内の直列の異なるアレイから多数の検出器要素を接続する。これらの多数のアレイは、単一のハウジング内にインラインで積層してもよい。

検出器のモジュール構造は、複数のサブアセンブリの積層を容易にし、サブアセンブリの数は、必要なインライン検出器の数に左右されることが認識されるであろう。各々のサブアセンブリは、検出器要素の好ましくは平坦なアレイを含んでもよく、好ましくはシールガスケットを介して、検出器要素の反対側にマニホールドが取り付けられ、次にマニホールドが空気圧取付具を受容するために配置される。空気圧取付具の吸入口または排出口は、サンプリングチューブを受容するように構成し得る。積層実施形態のために、検出器要素のアレイの片側または両側の空気圧取付具（どの程度の数のサブアセンブリが積層体にあるかに左右される）は、別のマニホールド／検出器アレイ／マニホールドサブアセンブリを既存のサブアセンブリに積層し得るように、マニホールド内に位置するように構成された両端を有し得る。積層されたサブアセンブリは、次にケーシングに密閉される。

典型的に、単一の検出器チャンネル内の直列に接続された多数の検出器要素は、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出するようにそれぞれ構成され、これによって、検出器の特定の検出チャンネル内の粒子および／またはガスの多基準の検出を提供する。

検出器は、プレナムの一方の端部で検出器要素の排出口に接続されたプレナムを含み得、このプレナムは使用時に吸引器と流体連通し、検出器要素のアレイを通して空気を流れさせる。好ましくは、吸引器はファンまたはポンプである。

典型的に、センサの各々は、特定の粒子またはガスを検出するように構成された検出基板を含み、この場合、検出基板は、プリント基板、セラミック、複合装置、半導体またはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）などの１つまたは複数から選択される。

検出基板は、各々の検出器チャンネルの吸入口および排出口に連通して結合し得る。

検出器要素の各々のアレイは平面アレイであり得る。

検出器は、検出器チャンネルの各々またはあるものと関連する流れ監視装置を含み得る。

本明細書に使用されているように、文脈上必要とされる場合を除き、「含む」という用語および当該用語の変形、例えば「含んでいる」「含まれる」は、さらなる追加物、構成要素、整数またはステップを除外するようには意図されない。

本発明のさらなる態様および上記段落に記載した態様のさらなる実施形態は、実施例によっておよび添付図面を参照して与えられる次の説明から明らかになる。

例示的な実施形態による多チャンネル型粒子および／またはガス検出器の斜視図である。検出器が様々なサンプリングチューブおよびプレナムに接続される図１の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器の概略側面図である。検出器要素の単一の平坦なアレイおよび検出器の他の構成要素を示す図１の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器の分解図である。単一の検出器チャンネルの構成を示す図１の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器の部分断面図である。多チャンネル型粒子および／またはガス検出器の分解図であり、検出器は、さらなる例示的な実施形態による検出器要素の多数のプレーナアレイを有する。

次に、添付図面を参照して一例としてのみ多チャンネル型粒子および／またはガス検出器について説明する。

最初に図１および図２を参照すると、多チャンネル型粒子および／またはガス検出器が参照番号１０によって一般に示されている。検出器１０は、検出器要素のアレイを備え、検出器要素の各々は検出器チャンネル１２の部分を形成する。検出器要素のアレイによって形成された多数の検出器チャンネル１２は、使用時、サンプリングチューブ１４に接続される。これらの多数のサンプリングチューブ１４は、サンプリングネットワークの部分を形成し、各々のサンプリングチューブ１４は、チューブの長さに沿って配置されたサンプリング孔またはサンプリング点の形態のいくつかのサンプル吸入口を有する。サンプリング点は、対象領域に好都合に配置され、これによってそれら領域のガスおよび／または粒子の検出を可能にする。

多数の検出器チャンネル１２の排出口は、次に吸引器構成に接続される。この例では、吸引器構成は、検出器１０から出力を受け取るプレナム１８である。プレナム１８は、サンプリングチューブ１４を通してかつ多数の検出器チャンネル１２を通して空気を流れさせる吸引器２０と流体連通している。吸引器２０は、ファンまたはポンプ、あるいは他の任意の適切な装置の形態でもよい。空気がそれぞれのチューブ１４および関連のチャンネル１２を通して送られるとき、検出器要素は、最小レベルの特定の粒子またはガスが検出されたときに監視システムが適切な警報を発することを可能にするために、ガスおよび／または粒子サンプリングを実行する。

検出器要素は、サンプリングされた様々な位置からのガスまたは他の揮発性化合物の存在を検出し、かつそれらの濃度を測定するために使用される。他の使用の中で、検出器１０を監視システムで使用して、例えば、有毒ガス、可燃性ガス漏れ（火災防止努力において）、または可燃性ガスの増加（例えば下水道システムのメタン）および／またはガスまたは他の揮発性化合物、あるいは迫り来る火災（すなわち、くすぶりまたは溶けつつある物質）または事前火災（すなわち、燃焼物質）または火災の性質（例えば、燃えている物質のタイプ）を示す煙の存在を検出することが可能である。

有毒ガスの検出に関して、検出器要素は、例えば、密閉空間に放出されたアンモニア、工業製造プラントから偶然に放出されたイソシアン酸メチルガス、または燃料燃焼炉、ガス温水ヒータ、ガスストーブ、ガス乾燥機、室内暖房器、木炭グリル、暖炉、車両（駐車場に蓄積されたものを含む）および芝刈り機などの制御された火災事象から発生される二酸化炭素および／または一酸化炭素を検出するように構成することが可能である。

次に、多チャンネル型粒子および／またはガス検出器１０について、図３および図４を参照してより詳細に説明する。図３は、検出器１０が、センサ２２の平面アレイとして示された検出器要素の４０のチャンネル（５ｘ８）アレイを備えることを示している。アレイは平坦な構成である必要がないことが認識される。センサアレイの各々のセンサ２２は、特定の粒子またはガスを検出するように構成された検出基板を含む。一実施例において、センサは、ＣＯの電気化学的酸化を使用して一酸化炭素を検出し、１〜１０００ｐｐｍの測定範囲ＣＯ、３０秒未満の反応時間および１ｐｐｍ未満の解像度を有する。実施例の検出基板はＰＣＢであるが、典型的にセラミック、複合装置、半導体、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）などから選択してもよい。

多チャンネル型検出器１０は、側面パネル２４ａと２４ｂによって形成されたハウジング構造、端部カバー２６ａと２６ｂ、および背部シールストリップ２８および前部シールストリップ３０から成る。このハウジング内に、センサ２２のＰＣＢ装着のアレイの両側に、また当該アレイから開始して、シールガスケット３２ａ、３２ｂ、マニホールド３４ａ、３４ｂ、空気圧プッシュ取付具３６ａ、３６ｂのアレイおよび開口された固定プレート３８ａ、３８ｂが配置される。共通の回路基板（ＰＣＢ）４０は、上述のようなすべてのセンサ２２を支承し、ＰＣＢ４０は、それぞれの対のシールガスケットおよびマニホールド３２ａと３４ａ、３２ｂと３４ｂの間に挟まれる。ＰＣＢ４０の両側で、それぞれのマニホールドおよびシールガスケット３２ａと３４ａ、３２ｂと３４ｂが、ねじ締結具を通してＰＣＢ４０に固定される。空気圧取付具３６ａと３６ｂのアレイは、次に、開口固定プレート３８ａと３８ｂによって適所に保持され、同様に、ねじ締結具によってマニホールド３４ａと３４ｂの各々に固定される。

図４は、様々な上記の構成要素がどのようにぴったりと共に嵌合するかを明瞭に示している。各々のマニホールド３４ａ、３４ｂは、センサ２２Ａを共に収容するサブハウジング４１ａ、４１ｂを提供する。単一の検出器チャンネル１２Ａは、空気圧取付具３６ａによって画定された吸入口を含むことが図４によって示されている。各々の空気圧取付具３６ａ、３６ｂは、サプリングチューブを受容するための弾性プッシュ取付具４３ａ、４３ｂを含む。空気圧取付具３６ａ、３６ｂはまた、マニホールド３４ａ、３４ｂの相補的な開口部４６ａ、４６ｂ内にぴったりと受容される最内側のスピゴット４５ａ、４５ｂを含む。固定プレート３８ａと３８ｂは、ねじ締結具４２ａと４２ｂを介してそれぞれのマニホールド３４ａと３４ｂに取り付けられ、固定プレート３８ａと３８ｂの開口４７ａ、４７ｂは、空気圧取付具３６ａ、３６ｂの外側管状部分４８ａ、４８ｂの上方を通過し、取付具３６ａ、３６ｂの中間フランジ４９ａ、４９ｂに当接して中間フランジを適所に保持する。検出器チャンネル１２Ａは、センサ２２Ａ、マニホールド３４ｂのサブハウジング４１ｂに隣接するＰＣＢ４０の開口部と、空気圧取付具３６ｂによって画定された排出口とを通して流路４４を画定する。空気は、センサ２２Ａを通過する検出器チャンネル１２Ａの吸入口と排出口との間の流路４４に沿って流れる。ガスケット３２ａと３２ｂは、流路４４に沿って空気流を隔離しかつ閉じ込め、かつアレイ内の各々の検出器チャンネルに関して専用のガスまたは粒子検出が行われるために、検出基板を各々の検出器要素の吸入口および排出口に独自に結合することを可能にするための有効なシールを提供する。

共通のＰＣＢ４０は、例示的な一実施形態では、通信標準、例えばＲＳ４８５ＭＯＤＢＵＳを使用することによって、ガスまたは粒子の任意の検出を監視ステーションに連絡するために使用される。

多チャンネル型検出器１０のセンサ２２のアレイは、例示的な一実施形態では、各々のセンサが同一の粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせの検出を可能にするであろう同一のタイプのセンサでもよい。例えば、すべてのセンサは、物質の燃焼を検出するように構成された火災センサ／煙検出器でもよい。このような構成では、様々な対象領域は、サンプリングチューブ１４を介して検出器１０に接続されてもよく、すべての領域は火災のために監視される。

代わりに、センサ２２のアレイは、異なるタイプのセンサの多数のグループに構成してもよく、この場合、各々のグループのセンサが、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせの存在を検出する。例えば、センサの各々の列は異なるタイプのセンサでもよく、１つの検出器１０は、したがって、同一または異なる領域から様々な粒子、ガスまたは組み合わせを検出することが可能である。これにより、単一の検出器内のより多くの設計柔軟性、最終的に測定柔軟性が可能になる。

図５は、検出器の２つのアレイを備える多チャンネル型粒子および／またはガス検出器５０の構成を示しており、各々のアレイは検出器サブハウジング５２と５４に収納される。図５には示していないが、各々の検出器サブハウジング５２と５４はセンサのアレイを備え、またアレイの両側に、シールガスケットおよびマニホールドの組み合わせを備え、これによって、単一アレイセンサ構成またはサブアセンブリ５６と５８を形成する。このことは、センサ２２のアレイが両側にシールガスケット３２ａ、３２ｂおよびマニホールド３４ａ、３４ｂを取り付けた図３および図４に示した配置と同様である。単一アレイのセンサ構成５６と５８の各々の外端に、それぞれの空気圧取付具３６ａ、３６ｂ、検出器５０のメインハウジングの部分を形成する開口固定プレートおよび側面パネル６０と６２がある。上の説明と同様に、単一アレイのセンサ構成５６、５８は多数のチャンネルを画定し、各々のチャンネルは入力部、センサおよび出力部を有する。

２つの隣接する単一アレイのセンサ構成５６と５８は、多数の空気圧取付具６４と共に接合され、空気取付具の各々は、単一アレイのセンサ構成５６の検出器チャンネルの出力部を単一アレイのセンサ構成５８の検出器チャンネルの入力部と接続するために二重のスピゴットを有する。構成５６の検出器チャンネルの排出口は、したがって、構成５８の検出器チャンネルの吸入口と流体連通し、２つのセンサが直列に接続される単一の検出器チャンネルを形成する。単一の検出器チャンネルは、使用時、単一のサンプリングチューブと接続され、チューブからの空気は、両方の単一アレイのセンサ構成５６と５８の両方のセンサの上方に流れる。

２つの単一アレイのセンサ構成の組み合わせが図５に示されているが、２つよりも多くの単一アレイのセンサ構成を同様にかつ容易にインライン構成で共に接続し、直列接続の検出器要素の追加のアレイを形成して、多数の専用チャンネルを提供できるであろうことが認識されるであろう。

さらに、単一アレイのセンサ構成を形成するマニホールドの構造は、隣接するマニホールドが互いに容易に相互ロックしおよび／または積層することを可能にするように適合できるであろうことが認識されるであろう。

したがって、検出器のモジュール構造は、複数のサブアセンブリの積層を容易にし、サブアセンブリの数は、必要なインライン検出器の数に左右されることになる。各々のサブアセンブリは、例えば、検出器要素のアレイ（ある場合には平坦なアレイ）を含んでもよく、好ましくはシールガスケットを介して、検出器要素の反対側にマニホールドが取り付けられ、次にマニホールドが空気圧取付具を受容するために配置される。空気圧取付具の吸入口または排出口は、サンプリングチューブを受容するように構成し得る。積層実施形態のために、検出器要素のアレイの片側または両側の空気圧取付具（どの程度の数のサブアセンブリが積層体にあるかに左右される）は、別のマニホールド／検出器アレイ／マニホールドサブアセンブリを既存のサブアセンブリに積層し得るように、マニホールド内に位置するように構成された両端を有し得る。積層されたサブアセンブリは、次にケーシングに密閉される。

単一の検出器チャンネル内の直列に接続された多数のセンサは、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出することを可能にする典型的に異なるセンサである。次に、これによって、検出器の特定の検出チャンネル内の粒子および／またはガスの多基準の検出が可能になる。例えば、１つのアレイのすべてのセンサが同一であり、一方、センサは積層アレイの間で異なることが予想される。したがって、検出器チャンネルは、各々の検出器チャンネルの部分を形成する個々のセンサに従って、粒子またはガスの組み合わせを検出するように構成されるであろう。

同様に、直列の２つのセンサは、同一のガスまたは粒子を、しかし異なる濃度で検出することができ、これによって、多数のセンサを有する１つの検出器チャンネルが、同一のタイプの粒子またはガス検出用に異なる警報表示を提供することが可能である。

例示的な一実施形態では、多チャンネル型粒子および／またはガス検出器は、各々の検出器チャンネルと関連する流れ監視装置を含んでもよい。例えば、流れ監視装置は、各々またはあるチャンネルの吸入口または排出口に固定してもよい。

本発明の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器はまた、単一アレイのすべての検出器要素（センサ）用に便利かつ同時の較正プロセスを可能にする。この較正プロセスは、図２を参照して記載した吸引器をスイッチオフおよび／または反転すること、各々のチャンネルからの通路が共通である箇所に、例えばプレナムに較正用ガスを提供し、次に検出器を通して較正ガスを流れさせることを必要とする。

Claims

ハウジング構造に保持された検出器要素のアレイを含む多チャンネル型粒子および／またはガス検出器であって、前記構造が、吸入口および排出口を有する各々の検出器要素を提供するように構成され、各々の吸入口、検出器要素および排出口が、サプリングチューブと動作的に連通する専用の検出器チャンネルを形成する、多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
検出器要素の前記アレイが、同一のタイプのセンサアレイであり、これによって各々の検出器要素が同一の粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出する、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
検出器要素の前記アレイが異なるタイプのセンサを含み、各々のタイプのセンサが、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出するように構成される、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記検出器が検出器要素の多数のアレイを含み、検出器要素の１つのアレイの排出口が、検出器要素の隣接するアレイの吸入口と流体連通しており、これによって、単一の検出器チャンネル内の直列の異なるアレイから多数の検出器要素を接続する、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
単一の検出器チャンネル内の直列に接続された前記多数の検出器要素が、異なる粒子、ガス、粒子の組み合わせまたはガスの組み合わせを検出するようにそれぞれ構成され、これによって、前記検出器の前記特定の検出チャンネル内の粒子および／またはガスの多基準の検出を提供する、請求項４に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記検出器が、プレナムの一方の端部で前記検出器要素の前記排出口に接続された前記プレナムを含み、前記プレナムが使用時に吸引器と流体連通し、検出器要素の前記アレイを通して空気を流れさせる、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記吸引器がファンまたはポンプである、請求項６に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
検出器要素の前記アレイが平面アレイである、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記検出器が、前記検出器チャンネルの各々またはあるものと関連する流れ監視装置を含む、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記センサの各々が、特定の粒子またはガスを検出するように構成された検出基板を含み、前記検出基板が、プリント基板、セラミック、複合装置、半導体またはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の１つまたは複数から選択される、請求項２に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記センサの各々が、特定の粒子またはガスを検出するように構成された検出基板を含み、前記検出基板が、プリント基板、セラミック、複合装置、半導体またはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の１つまたは複数から選択される、請求項３に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記検出基板が、各々の検出器チャンネルの前記吸入口および前記排出口に連通して結合される、請求項１０または１１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。
前記吸入口および前記排出口が、サンプリングチューブを受容するための空気圧取付具によって提供され、前記空気圧取付具が、検出器要素の前記アレイの反対側に位置するマニホールドに取り付けられる、請求項１に記載の多チャンネル型粒子および／またはガス検出器。