JP6012707B2 - 固形物を検知するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、固形物、特に爆発物または麻薬を検知するための装置であって、該装置が、支持ディスクを有しており、該支持ディスクに複数のスクリーンが回転対称的に配置されており、該スクリーンに、第１の回動位置では、各スクリーンを通して周辺空気を吸入するための吸入通路が対応配置されていて、第２の回動位置では、吸入の間に各スクリーンに捕集された検知すべき固形物の粒子を蒸発させるための第１の加熱エレメントと、蒸発させられた粒子を吸引するための、分析機器に接続された第１の吸引通路とが対応配置されている、固形物を検知するための装置に関する。

このような装置は、すでに欧州特許出願公開第０４４７１５８号明細書に基づき公知である。この公知の装置では、全部で４つのスクリーンを備えた１つの支持ディスクが、それぞれ異なる回動位置の間で操作される。その際には、それぞれ１つの回動位置において１つのスクリーンが、使用すべき各機器に係合される。

公知先行技術、たとえば、６つの回動位置に対して６つのスクリーンを備えた欧州特許第０４０１８６１号明細書の翻訳文であるＤＥ６９０３０６８６Ｔ２と、それぞれ試料支持体を有する３つの位置を備えた英国特許出願公開第２１７６００８号明細書とに記載された別の解決手段も類似に形成されている。

相応の解決手段は、欧州特許第０５０２９９８号明細書の翻訳文であるＤＥ６９０３３２１７Ｔ２に基づいても公知である。この公知の解決手段は、爆発物に対する検出システムである。この検出システムでは、まず、所定の容積を有する検査すべきスペースから空気が吸引されて、金属製スクリーンを通して案内される。万が一一緒に吸引された固形物粒子が、回動させられるディスクに配置された金属製スクリーンに捕捉される。各金属製スクリーンは、回動させられるディスクの３つの回動位置を連続的に通過する。第１の回動位置では、監視すべきスペースからの吸引が行われる。第２の回動位置では、金属製スクリーンが加熱エレメントによって加熱され、これによって、金属製スクリーンに固着された粒子が蒸発させられる。こうして発生した蒸気は分析機器に供給される。この分析機器は、万が一蒸気に含まれている粒子を特性づけることができ、万が一存在している検査される物質、たとえば爆発物、麻薬またはこれに類するものを発見することができる。第３の位置では、金属製スクリーンの更なる昇温と、この更なる加熱に基づき炭化させられた、金属製スクリーンに残っている残存粒子の吸引とが行われる。

このような固形物のチェックは、通常、安全確保されていない範囲から安全確保された範囲への移行時に行われ、このことは、たとえば空港において行われる。基本的には、物も人もチェックに供することが可能である。両者の場合には、検査すべき物がエアロック内にもたらされ、このエアロックに空気流が供給され、この空気流が、上述した装置によって吸引される。分析の終了まで、人もしくは物は常時確認可能なままでなければならならないので、つまるところ、分析の間、人もしくは物は引き留められなければならない。

このことは、人の場合には、人が、検査のために、たとえばパーソナルインターロックとしてのスペースに立ち入り、立ち入った後、パーソナルインターロックが人によって閉められ、分析の終了後に初めて再び開かれることによって難なく可能となる。このために、公知先行技術の解決手段によれば、すでに複数のスクリーンが、回動させられるディスクに回転対称的に配置されているので、一人の人を検了するために、ディスクの１回転ならびに３つの全ての回動位置の完全な通過が不要となる。第３の回動位置は、該当の金属製スクリーンによって、中間ステップにおいて通過されてもよいし、別のスクリーンに負荷がかけられている間に同時に通過されてもよい。

この背景を前にして、本発明の課題は、固形物を検知するための公知の装置をその効率の点で改善し、稼働率および使用される構成要素の効率のよい利用度を向上させることである。

このことは、独立請求項の特徴による、固形物を検知するための装置によって達成される。この装置の別の態様は、従属請求項に認めることができる。

本発明によれば、同じく回動させられる支持ディスクが設けられている。この支持ディスクには、複数のスクリーンが回転対称的に配置されている。これらのスクリーンを製造するためには、あらゆる適切な材料が使用されてよく、たとえば金属製スクリーン、セラミックスクリーンまたは、十分に耐熱性である限り、プラスチックスクリーンも使用されてよい。支持ディスクの有利な態様では、全部で３つの金属製スクリーンが設けられている。支持ディスクの第１の回動位置では、１つのスクリーンが吸入通路に係合される。この吸入通路によって、周辺空気がスクリーンを通して吸入される。次いで、該当のスクリーンが第２の回動位置にもたらされる。この第２の回動位置には、スクリーンに捕集された粒子を蒸発させるための第１の加熱エレメントが設けられている。こうして蒸発させられた粒子は、吸引通路を通って分析機器の方向にもたらされる。この分析機器は、蒸発させられた粒子が、危険性のある粒子、たとえば爆発物または麻薬に由来した粒子であるか否かを検査する。

支持ディスクの第１の回動位置と第２の回動位置との間には、所定の角度αが設定されている。この角度αは、支持ディスクに設けられた２つのスクリーンの角度間隔が、角度αの偶数倍であるように選択されている。これによって、１つの回動位置において、支持ディスクをそれぞれ一回動位置分だけさらに回動させることによって、それぞれ１つのスクリーンと、スクリーン間に位置する１つの盲箇所とが入れ換えられる。つまり、各回動位置に対応している機器は、それぞれ支持ディスクの回動位置を２つ分だけ入れ換えた場合に運転させられる。各回動位置に設けられた機器の相応の構成によって、無効位置では機器が運転されないようになっており、これによって、これに関するエネルギを節約することができる。逆に、１つの盲箇所もしくは現在不要な１つのスクリーンを認識するための手間のかかる制御も省略することができる。

場合によりまだ残存粒子が付着しているスクリーンを清浄化するために、第３の回動位置には、残存粒子を炭化させる第２の加熱エレメントが設けられていてよい。粒子を蒸発させたい最初の加熱の範囲内では、スクリーンが約１８０℃に加熱されるのに対して、炭化の範囲内では、３００℃を上回る範囲内の著しく高い熱が必要となる。したがって、第２の回動位置に、たとえば約３００ワットの加熱出力を有することができる第１の放射ヒータを配置することができる。第３の回動位置には、２倍の大きさの出力、すなわち、有利には約６００ワットを有する放射ヒータとしての第２の加熱エレメントが配置されている。

しかし、効率を改善するためには、別の加熱方法で作業が行われてもよい。特に加熱エレメントが誘導コイルであることが提案されている。この態様では、相応して、スクリーンに誘導ループが応配置されている。この誘導ループは、誘導コイルにより発生させられた電流をスクリーンの範囲内で熱に変換することができる。誘導ループは、有利にはスクリーンに織り込まれており、これによって、スクリーンの材料への理想的な熱伝達が可能となる。

本発明の特に有利な態様は、スクリーンを金属製スクリーンとして強磁性材料から製造し、これによって、金属製スクリーンが全体的に誘導ループとして作用することを提案している。

この態様は、第２の加熱エレメントを備えた第３の回動位置が、第２の回動位置に対して角度αの奇数倍だけずらされていることによって改良することができる。これによって、それぞれ１つの加熱エレメントを備えた両回動位置の一方にのみ、所定の時点で１つのスクリーンが存在していることが保証される。いま、第２の回動位置に１つのスクリーンがある場合には、誘導コイルに接続された発電機が、より低い出力で運転されるのに対して、１つのスクリーンが第３の位置にある場合には、出力が高められる。

盲箇所に、誘導コイルに反応しない材料、つまり、非強磁性金属が配置されていると有利である。このことは、１つには、支持ディスク全体が、非強磁性材料、たとえばオーステナイト材料から製造されていることにより達成することができる。しかし、択一的には、盲箇所の範囲内に、スクリーンの形状に類似の遮蔽体が設けられていてもよい。この遮蔽体は、場合により、張り出した同一のフレームによっても支持ディスクに固定される。有利には、盲箇所は、それぞれ支持ディスクの全周にわたって分配されてスクリーンの中間に同じく回転対称的に位置している。

本発明に係る装置の改良態様では、炭化させられた粒子残渣を吸引するための吸引装置を有する第４の回動位置が設けられていてもよい。このためには、空気流を、所定の容積を有する監視すべきスペースから吸引する、たとえば中央の吸引システムにも接続された第２の吸引通路が設けられている。

回動させられる支持ディスクにもかかわらず、吸引を達成することができるようにするためには、吸入通路もしくは吸引通路が各回動位置において支持ディスクに接触可能であり、各作業ステップの実施後に再び支持ディスクからの解離が行われることが必要となる。このことは、たとえば、吸引通路もしくは吸入通路に、二重壁状のそれぞれ１つのベローズが対応配置されており、このベローズが、支持ディスクに接触する側の末端に、支持ディスクに密に接触する管片を有していることによって行うことができる。スクリーンもしくは場合により存在する遮蔽体を取り囲むフレームが設けられている場合には、このフレームに管片が接触してもよい。

ベローズによって進出させて、支持ディスクもしくはフレームに接触させることができる管片による接触は、二重壁状のベローズに正圧を作用させることを介して行われる。この正圧に基づきベローズが展開、つまり、解放され、これによって、支持ディスクの方向に引き伸ばされる。これによって、管片と支持ディスクもしくはフレームとの間に摩擦接続が達成される。この摩擦接続は、正圧の抜取り、場合により、二重壁状のベローズへの負圧の作用によっても再び解除することができる。正圧は、ベローズの両壁の間に作用させられるのに対して、ベローズの内部は、吸入もしくは吸引のために設けられた空気通路を成している。この内側の空気通路には、当然ながら、吸込み圧しか割り当てられていない。

支持ディスクの位置制御は、制御される駆動装置を介して行われる。この駆動装置は、たとえば電動式の駆動装置である。この電動式の駆動装置は歯車を駆動することができる。この歯車は、支持ディスクの周面の範囲に設けられた対応する歯車状の刻み目に噛み合っている。しかし、支持ディスクの駆動装置の別の態様も可能であり、この態様を本発明は厳密に一緒に包括している。

検査すべき空気流が吸引される、所定の容積を有するスペースは、たとえば、ほぼ完全に空気密に閉鎖されたパーソナルインターロックであってよい。このようなパーソナルインターロックの天井範囲では、ポンプを用いてエアノズルを介して空気流が供給される。この空気流は、パーソナルインターロックと、このパーソナルインターロックにより取り囲まれたスペースとをほぼ上方から下方に通過し、この限りにおいて、一種のエアシャワーと見なすことができる。床範囲では、スクリーンに接続された吸入通路に開口した吸入ホッパを介して吸引が行われる。

このようなアッセンブリの効率をさらに高めるためには、一回動位置分だけずらされて同期させられて作業する第２の支持ディスクが設けられていてよい。この第２の支持ディスクは、第２のスペースを備えた第２のパーソナルインターロックに対応配置されている。これによって、分析機器も、別の構成要素、たとえば加熱手段も複数の位置で同時に使用し、ひいては、個々の構成要素の作動時間を著しく減少させることが可能となる。

本発明に係る装置を備えたパーソナルインターロックを斜め上方から見た斜視図である。 カバーが取り外された本発明に係る装置を、所定の容積を有する監視すべきスペースの外側かつ斜め上方から見た斜視図である。 カバーが取り外された図２に示した装置を、所定の容積を有する監視すべきスペースの内側かつ斜め上方から見た斜視図である。 二重壁の間に圧力が供給されていない、吸入通路もしくは吸引通路を支持ディスクに接触させるための二重壁状のベローズの断面図である。 二重壁の間に圧力が供給されている、図４ａに示したベローズの断面図である。

固形物を検知するための装置を以下に１つの実施の形態につき詳しく説明する。

図１には、パーソナルインターロック１０が示してある。このパーソナルインターロック１０は、安全確保された範囲１２を安全確保されていない範囲１３から分離している。したがって、安全確保されていない範囲１３から安全確保された範囲１２に入り込む人は、前述したパーソナルインターロック１０により取り囲まれた、所定の容積を有するスペース１１を横切らなければならない。このためには、人が、まず、安全確保されていない範囲１３からスペース１１に立ち入り、その後、パーソナルインターロック１０のドア１４が閉じられる。この時点では、安全確保された範囲１２の側における第２のドアも閉じられているので、人はスペース１１内に閉じ込められることになる。このスペース１１内には、ポンプ１６を用いて空気流が発生させられる。この空気流は、主として、パーソナルインターロック１０の天井から床の方向に流れて、吸入ホッパ１５を介して吸引される。この吸入ホッパ１５は、パーソナルインターロック１０内に引き留められている人の、不審な固形物、特に爆発物または麻薬の携行を以下のよう検査する本発明に係る装置のカバーの一部を成している。

上述したハウジングの内部には、図２に示したアッセンブリが位置している。このアッセンブリは、より見やすくするために、あらゆるハウジング部材なしに図示してある。主として、支持ディスク２０が設けられている。この支持ディスク２０には、複数の金属製スクリーン３０が配置されている。これらの金属製スクリーン３０は支持ディスク２０によって、それぞれ異なる回動位置の間で運動させられる。金属製スクリーン３０は、それぞれ１つの金属製スクリーン３０と１つの盲箇所３１とが交互に設けられているように、支持ディスク２０に配置されている。本実施の形態では、支持ディスク２０に全部で３つの金属製スクリーン３０が設けられており、これによって、これらの金属製スクリーン３０の間に全部で３つの盲箇所３１が存在している。支持ディスク２０は、この支持ディスク２０に設けられた刻み目２９に噛み合った歯車２８を運動させる駆動装置２７によって回動させることができる。支持ディスク２０は、１つの回動位置２１〜２５から次の回動位置へと所定の角度αだけ進められる。この角度αは、それぞれ１つの金属製スクリーン３０と１つの隣り合った盲箇所３１との間の角度間隔でもある。つまり、１つの回動位置２１〜２５から次の回動位置への切換によって、考えられている１つの回動位置２１〜２５において、それぞれ１つの盲箇所３１と１つの金属製スクリーン３０とが入れ換えられる。

第１の回動位置２１では、図１に関連して前述したように、吸引が行われる。監視すべきスペース１１から空気が吸引されると、この吸引された空気が金属製スクリーン３０を通過し、これによって、万が一空気流内に存在している粒子が金属製スクリーン３０に引っ掛かる。この金属製スクリーン３０への検知すべき粒子の付着後、第２の回動位置への支持ディスク２０の回動が行われる。金属製スクリーン３０が第２の回動位置２２に達すると、金属製スクリーン３０は、この金属製スクリーン３０を加熱する第１の加熱エレメント４０に係合される。この第１の加熱エレメント４０は、たとえば誘導コイルであってよい。この誘導コイルは、金属製スクリーン３０内に織り込まれた誘導ループを励起し、ひいては、金属製スクリーン３０を昇温させる。こうして発生した蒸気が、第１の吸引通路４３によって分析機器４５に向かって吸い込まれる。この分析機器４５内では、場合により蒸発させられた粒子の分析が行われる。

本実施の形態では、考えられている金属製スクリーン３０が引き続き２つの空き位置２５を通過し、その後、第３の回動位置２３にもたらされる。この第３の回動位置２３では、金属製スクリーン３０が第２の加熱エレメント４１に係合される。この第２の加熱エレメント４１は、金属製スクリーン３０を第１の加熱エレメント４０よりも著しく強く加熱し、これによって、場合によりまだ金属製スクリーン３０に存在している粒子を炭化させる。最後に、第４の回動位置において、場合によりまだ金属製スクリーン３０に存在している炭化させられた粒子の吸引が行われる。

盲箇所３１をそれぞれ金属製スクリーン３０に続く回動位置に使用することに基づき、これらの各回動位置は運転休止されている。これによって、この運転休止位置で盲箇所３１に当て付けられた吸入・吸引通路が閉鎖され、吸入を阻止している。さらに、盲箇所３１で使用される遮蔽体は、非強磁性材料、たとえばオーステナイト金属から成る遮蔽体であってよい。この遮蔽体は、誘導コイルの磁力線が作用しても加熱されないので、こうして、これにより阻止された加熱によって、エネルギ消費率が低下させられる。

図３には、スペース１１の内側から見た図２と同じアッセンブリが示してある。これによって、駆動装置２７を明瞭に認めることができる。この駆動装置２７は支持ディスク２０をその刻み目２９によって回動軸２６を中心として回動させる。吸引通路４３，４４も同じく明瞭に認めることができる。両吸引通路４３，４４は、支持ディスク２０の範囲内でこの支持ディスク２０にベローズ３４によって接触させられる。

このことは、図４ａおよび図４ｂに詳しく示してある。ベローズ３４は二重壁状に形成されている、つまり、内壁３５と外壁３６とを有している。ベローズ３４の末端には、管片３３が取り付けられている。この管片３３は、支持ディスク２０に密に接触させられてもよいし、場合により金属製スクリーン３０に配置されたフレーム３２に密に接触させられてもよい。いま、支持ディスク２０が１つの回動位置２１〜２５に到達し、静止させられると、内壁３５と外壁３６との間の空間に正圧が供給される。これによって、ベローズ３４の状況が、図４ａの状態から図４ｂの状態に変化させられる。内壁３５と外壁３６との間の正圧に基づき、ベローズ３４が伸長させられ、これによって、支持ディスク２０の方向に解放される。このとき、解放ストロークは、支持ディスク２０との接触後に引き続き解放することができない管片３３によって制限される。その後、二重壁の間、つまり、内壁３５の内側において、内壁３５と外壁３６との間に形成された正圧に関係なく、空気の吸引もしくは吸入を行うことができる。支持ディスク２０が引き続き回動させられる前には、ベローズ３４の両壁の間の正圧が減少させられるかまたは負圧にさえ変化させられ、これによって、ベローズ３４が、図４ａに示したような状態に再び戻される。

１０ パーソナルインターロック
１１ 所定の容積を有するスペース
１２ 安全確保された範囲
１３ 安全確保されていない範囲
１４ ドア
１５ 吸入ホッパ
１６ ポンプ
２０ 支持ディスク
２１ 第１の回動位置
２２ 第２の回動位置
２３ 第３の回動位置
２４ 第４の回動位置
２５ 空き位置
２６ 回動軸
２７ 駆動装置
２８ 歯車
２９ 刻み目
３０ 金属製スクリーン
３１ 盲箇所
３２ フレーム
３３ 管片
３４ ベローズ
３５ 内壁
３６ 外壁
４０ 第１の加熱エレメント
４１ 第２の加熱エレメント
４２ 吸入通路
４３ 第１の吸引通路
４４ 第２の吸引通路
４５ 分析機器

Claims (13)

1. 固形物を検知するための装置であって、該装置が、支持ディスク（２０）を有しており、該支持ディスク（２０）に複数のスクリーンが回転対称的に配置されており、該スクリーンに、第１の回動位置（２１）では、各スクリーンを通して周辺空気を吸入するための吸入通路（４２）が対応配置されていて、第２の回動位置（２２）では、吸入の間に各スクリーンに捕集された検知すべき固形物の粒子を蒸発させるための第１の加熱エレメント（４０）と、蒸発させられた粒子を吸引するための、分析機器（４５）に接続された第１の吸引通路（４３）とが対応配置されている、固形物を検知するための装置において、
   支持ディスク（２０）に設けられた２つの隣り合ったスクリーンの間の角度間隔は、支持ディスク（２０）の１つの回動位置から該回動位置に隣り合った回動位置への移行時に支持ディスク（２０）が進む角度αの偶数倍であり、支持ディスク（２０）上のそれぞれ２つの隣り合ったスクリーンの間の盲箇所（３１）に、スクリーンの形状に対応した形状の、非磁性材料から成る閉じられた遮蔽体が設けられており、支持ディスク（２０）は、該支持ディスク（２０）が１つの回動位置から次の回動位置に前記角度αだけ回動させられることにより、１つの回動位置において、それぞれ１つの金属製スクリーンから１つの非磁性材料の遮蔽体への入れ替わりもしくは、逆に、それぞれ１つの非磁性材料の遮蔽体から１つの金属製スクリーンへの入れ替わりが生じるように、回転対称的に形成されており、これによって、吸入通路（４２）および吸引通路（４３）が、各第２の回動位置で前記遮蔽体によって閉鎖されることを特徴とする、固形物を検知するための装置。
2. スクリーンに、第３の回動位置（２３）において、万が一まだ各スクリーンに存在している粒子を炭化させるための第２の加熱エレメント（４１）が対応配置されている、請求項１記載の装置。
3. 加熱エレメント（４０，４１）が放射ヒータであり、第２の加熱エレメント（４１）が、第１の加熱エレメント（４０）よりも大きな出力を有している、請求項２記載の装置。
4. 加熱エレメント（４０，４１）が誘導コイルであり、スクリーンにそれぞれ１つの誘導ループが対応配置されている、請求項２記載の装置。
5. 加熱エレメント（４０，４１）が誘導コイルであり、スクリーンが、誘導ループとして機能する金属製スクリーン（３０）である、請求項２記載の装置。
6. 第３の回動位置（２３）が、第２の回動位置（２２）に対して前記角度αの奇数倍だけずらされており、第３の回動位置（２３）に１つのスクリーンが位置している場合に、その都度、より高い出力に切り換えられる発電機によって誘導コイルが給電されるようになっている、請求項４または５記載の装置。
7. 遮蔽体とスクリーンとが、支持ディスク（２０）に、張り出した同一のフレーム（３２）によって固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. スクリーンに、第４の回動位置（２４）において、炭化させられた粒子残渣を第２の吸引通路（４４）を介して吸引するための吸引装置が対応配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. スクリーンに、少なくとも第１の回動位置（２１）、第２の回動位置（２２）および第４の回動位置（２４）において、各スクリーンを取り囲むように支持ディスク（２０）に少なくとも十分に密に接触しかつ各回動位置を離れる前に再び解離されるそれぞれ１つの吸入通路（４２）もしくは吸引通路（４３，４４）が対応配置されるようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 吸入通路（４２）もしくは吸引通路（４３，４４）が、二重壁状のそれぞれ１つのベローズ（３４）を有していて、スクリーンを取り囲むように支持ディスク（２０）に密に接触する末端の管片（３３）を備えており、ベローズ（３４）に、支持ディスク（２０）への接触のために、正圧が供給可能であり、支持ディスク（２０）からの解離のために、負圧が供給可能である、請求項９記載の装置。
11. 支持ディスク（２０）が、その外側の周面に沿って刻み目（２９）を備えていて、該刻み目（２９）に噛み合った、電動式の駆動装置（２７）に結合された歯車（２８）によって駆動されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 吸入通路（４２）が、パーソナルインターロック（１０）を成す、所定の容積を有する閉鎖されたスペース（１１）に開口している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 一回動位置分だけずらされて同期させられて作業する第２の支持ディスクが設けられており、該第２の支持ディスクは、第２のスペースを備えた第２のパーソナルインターロックに対応配置されており、該第２の支持ディスクのスクリーンに、第２の支持ディスクの第１の回動位置において、所定の容積を有する前記第２のスペースに開口した吸入管を介して周辺空気が供給されるようになっており、前記第１および第２の支持ディスクのスクリーンに分析機器（４５）が連通している、請求項１２記載の装置。

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