TWI565937B - 用於檢測空氣容積中的微粒之感測系統以及感測空氣容積中的微粒之方法 - Google Patents

Description

用於檢測空氣容積中的微粒之感測系統以及感測空氣容積中的微粒之 方法 發明領域

本發明係有關一種用於檢測一空氣容積中之微粒的感測系統和方法。更特別地，雖非唯獨的，本發明係有關一種抽氣式烟檢測器。但是，本發明並不限於此特定用途，而其它類型之用於檢測一空氣容積中的微粒之感測系統亦包含在本發明的範圍內。

發明背景

烟檢測系統會因曝露於灰塵而被錯誤地觸發。在抽氣式烟檢測系統中，各種不同的分析方案曾被實施來檢出該灰塵，並因而避免一假警報。在以光散射為基礎的烟檢測系統中，灰塵的辨別可藉使用時間-波幅分析(個別的灰塵微粒或小群的灰塵會傾向於在該散射訊號中造成一尖峰)，或藉使用多個光波長，多個偏振光，多個視角，或其組合等而來被實施。此等分析工具會對該等烟檢測系統添加複雜性。

另一種用以限制與灰塵相關聯的問題之手段係限制灰塵被引入該烟檢測器中。此係可藉由不同的手段來達成，譬如過濾或慣性分離，其中懸浮在一空氣流中的較小粒子會被優先地吸入該樣本位置。此等較小粒子係比灰塵更可能與烟相關聯。較大及較重粒子的動量會傾向於使它們通過該取樣口空氣而不會被吸入其中。

舉例而言，第1圖示出一典型的慣性分離器之操作。該空氣流A會在取樣管D內運行至一樣本收集管E的取樣口。較重和較大的粒子B會被帶過該樣本收集管的取樣口，而有一比例之較小較輕的粒子C會被吸入該取樣口中，然後至該取樣位置以供分析。該空氣流F的剩餘部份會離開該系統。

慣性分離的問題係其並非有效的，除非在該取樣管D中有快速的空氣流動。但是，此在該取樣管D內的快速空氣流動並非恆是實用的，需要一比其它方式所須者更大的風扇以及更高的能量需求。

因此本發明之一目的係為提供一種改良的感測系統，其會解決上述的缺點，或至少提供大眾一種優於習知系統的可用選擇。

在本說明書中提及任何習知技術並非，且不應被認為，是一種承認或任何形式的暗示指該習知技術會在澳洲或任何其它司法轄區形成一般普通常識的一部份，或者該習知技術能合理地被一熟習該技術者預期是已確知、瞭解並認為是相關的。

發明概要

依據本發明之一態樣，係提供一種用以檢測一空氣容積中之微粒的感測系統，該系統包含：一主空氣流路含有一從該空氣容積的入口；一收集位置在該主空氣流路內，該收集位置可供由該主空氣流路抽取一空氣樣本；及一裝置可在該收集位置引致一相關於沿該主空氣流路的其餘部份之空氣速度會局部增加的微粒速度，該可引致局部增速的裝置包含一來自該主空氣流路的輔助空氣流路，該輔助空氣流路具有一出口在該收集位置的上游處。

該致使在收集位置的微粒速度局部增加的裝置可包含一可增加在該收集位置之空氣速度及/或空氣流的裝置。該輔助空氣流路會循環由該主空氣流路抽取的空氣。故在平行於該輔助空氣流路之主空氣流路中的空氣會以一比沿該主空氣流路之其餘部份的空氣流更高的速度流動。該輔助空氣流路可包含一風扇用以將空氣抽入該輔助空氣流路中。

在本發明之一最佳形式中，該輔助空氣流路可呈一循環迴路的形式。較好是，至該循環迴路的入口係在該收集位置的下游，而從該循環迴路的出口係在該收集位置的上游並鄰近它。在本發明之一最佳形匡中，該循環迴路的出口會緊鄰於該收集位置而突出於該主空氣流路中。該輔助空氣流路或循環迴路的出口可小於該開口，俾使該空氣的出離速度大於該開口處(被由該主空氣流路抽吸)的速度。

該收集位置會適當地利用慣性分離的原理，以促進優先於較大粒子之較小粒子的收集。該收集位置可包含一樣本收集管突出於該主空氣流路中。較好是，該樣本收集管具有一外表面，其在面向該空氣流之上游方向的部份是封閉的。該用以由該空氣流收集微粒的開口係被形成於該收集管之面向該空氣流下游的外表面部份中。

該感測系統可包含一檢測器，而該樣本會流至它以供測試。該檢測器可為一微粒檢測器的形式，譬如一光散射微粒檢測器。較好是，該微粒檢測器為一烟檢測器。適合地，該檢測器能被連接於一火警系統，並可擇地連接至一適當的抑制系統。

該空氣流路適當地包含一取樣管道網路含有一取樣管和入口等。該感測系統較好包含一次取樣流路，其會由該收集位置抽取空氣，並含有一風扇，一檢測室，及可擇地，一過濾器。

依據本發明之一第二態樣，係提供一種感測一空氣容積中的微粒之方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣，並使空氣流沿一主空氣流路通過一收集位置；使用一來自該主空氣流路的輔助空氣流路，在該收集位置相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度引致一微粒速度的局部增加，該輔助流路具有一出口在該收集位置的上游；及測試一由該收集位置抽取的空氣樣本。

該引致微粒速度局部增加的步驟可為不連續的，且可取決於一預先測試步驟的結果。該輔助空氣流路譬如一循環迴路可包含一風扇用以造成該收集位置之微粒速度的局部增加。此風扇可持續地運轉而使抽取自該收集位置的全部空氣樣本皆具有改良的慣性分離效益。或者，該風扇亦可間歇地運轉。在一較佳方法中，可有一初始預先測試步驟，其會週期性或間歇地操作。若該預先測試步驟檢測出一預定的微粒狀物標度，則該風扇將會操作以致使微粒速度局部地增加，且該空氣樣本的測試將會被導至在更有利於辨別微粒質量的情況下來獲取該空氣樣本之一讀數。

依據本發明之一第三態樣，係提供一種檢測一空氣容積中的微粒之感測系統，該感測系統包含：一主空氣流路係實質上筆直的，該主空氣流路含有一從該空氣容積的入口；一收集位置呈一樣本管的形式突出於該主空氣流路中，該樣本管用以由該主空氣流路抽取一空氣樣本；及一裝置用以致使在該收集位置的微粒速度相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度會局部地增加，該用以致使在收集位置的微粒速度局部增加的裝置包含一文氏管在該主空氣流路中，且該收集位置係沿該文氏管配設。

依據本發明之一第四態樣，係提供一種感測一空氣容積中的微粒之方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣，並使空氣流沿一實質上筆直的主空氣流路通過一收集位置；使用該主空氣流路中之一文氏管致使在該收集位置的微粒速度，相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度會局部地增加，且該收集位置係沿該文氏管配設；沿一橫向於該主空氣流路的橫向流路引致一橫向空氣流；及測試該橫向空氣流。

依據本發明之一第五態樣，係提供一種用於檢測一空氣容積中的微粒之烟感測系統，該感測系統包含：一主空氣流路包含一從該空氣容積的入口；一收集位置用以由該主空氣流路抽取一空氣樣本；一裝置可在該收集位置相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度引致一微粒速度的局部增加，該可在該收集位置引致微粒速度的局部增加之裝置包含一文氏管在該主空氣流路中且該收集位置係沿該文氏管配設；及一烟檢測器用以測試該空氣樣本。

依據本發明之一第六態樣，係提供一種感測一空氣容積中之烟微粒的方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣，並使空氣流沿一主空氣流路通過一收集位置；藉使用一在該主空氣流路中的文氏管及沿該文氏管配設的收集位置，在該收集位置相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度引致一微粒速度的局部增加；引致一樣本流由該主空氣流路離開；及測試該樣本流的烟微粒。

較好是，在上述的第三至第六個態樣中，該收集位置係配設在該文氏管之一狹窄部或最窄部位。

除了內容需要另行解釋者外，於此所用之“包含”乙詞及其變化用語，譬如“包含有”、“含有”和“包括”等，並非意圖要排除其它的添加物、部件、完整物或步驟等。

圖式簡單說明

本發明的實施例現將藉由僅是非限制性的範例，參照所附圖式來被描述，其中：第1圖示出一具有慣性分離器之感測系統的習知技術裝置；第2圖示出一依據本發明之一較佳實施例的感測系統；第3圖示出第2圖的感測系統之一變化實施例；及第4圖示出該感測系統之另一實施例。

較佳實施例之詳細說明

第2圖的感測裝置包含一取樣管D，其會界定該主空氣流路A，F。該主空氣流路A，F會通過一突入該主空氣流路A，F中的樣本收集管E。該樣本收集管E具有一開口會面向該主空氣流路的下游，而係被用來抽取一空氣樣本，其嗣會被送至一測試腔室以供分析。該主空氣流之一次樣本會被抽入該樣本收集管E中，且較大及較重粒子B的動量會傾向於使它們通過該樣本收集管E的開口，而不會被吸入該開口中。較小、較輕的粒子C會被吸入該樣本收集管E中，由該處它們會被抽離至該用以分析的檢測器(未示出)。

一循環迴路K具有一入口J在該樣本收集管E的下游，並在一I處離開而於該樣本收集管E的上游回到該主空氣流路A中。該循環迴路K會併設一風扇G，其會抽吸空氣流H通過該循環迴路K。該循環空氣會增加沿平行於該循環迴路K之主迴路流過，並通過該樣本收集管E之開口的氣流M的速度。但是，此在該循環迴路中之局部增加的氣流速度，對該循環氣流H、M之上游A和下游F的流體幾乎或完全沒有作用。

在第3圖中，係使用類似或相同於第2圖的標號來標示同等的部件，該分號(’)表示一部件已針對新實施例而被修正。

第3圖示出一實施例，其中該循環迴路K’的出口I’突出於該主空氣流路中，而鄰近於並在該樣本收集管E的上游。該出口I’具有一孔其直徑比下游的循環迴路K’之入口J’更小甚多。因此，在該出口I’處的氣流L’之流出速度會比流入的空氣流H’之速度更大甚多。

第2和3圖的感測系統能被以至少兩種方式來操作。第一，該管扇G可連續地運轉來協助提供較大與較小粒子的持續分離。此具有容易操作的優點，但會有二缺點。其一是該風扇G的使用壽命會減少，因為其係連續地操作，並曝露於背景的塵和烟標度。第二個缺點是該扇G的連續操作會不斷地消耗電力。

或者，該風扇亦可只在當有一些微粒被該感測系統檢知時才來操作啟動它。當該風扇操作時的讀數變化係代表該空氣流中之較大與較小粒子的相對量，故能被用來給予一指示，表示所檢出的微粒是灰塵或烟，或者提供被感測出的粒子本質或情況之其它指示。因為該風扇G係不常操作，故其較可以耐久使用。本裝置的另一優點係當該風扇關掉時其不會耗費電力。

在一第4圖所示的第三實施例中，一文氏管會被採用於該取樣管D中，且該樣本收集管係被設在或鄰近該文氏管的喉部，於該處空氣速度會增加。本實施例不會增加通過該樣本收集管的總空氣流，但會在其位置增加局部的空氣速度，因而增加被含帶於該氣流中的粒子之動量，並增加該樣本收集位置的慣性分離效果。本實施例具有不必於該系統添加任何移動部件的優點。

以上描述僅為本發明之一實施例，並可對之作成變化修正而不超出本發明的範圍。

應請瞭解在本說明書中所揭露和界定的發明係延伸至由內文或圖式所提及或可見之二或更多種個別特徵的所有可擇性組合。所有這些不同的組合會構成本發明之各種不同的變化態樣。

A‧‧‧空氣流

B‧‧‧較重粒子

C‧‧‧較輕粒子

D‧‧‧取樣管

E‧‧‧樣本收集管

F‧‧‧剩餘氣流

G‧‧‧風扇

H‧‧‧空氣流

I‧‧‧出口

J‧‧‧入口

K‧‧‧循環迴路

L’‧‧‧氣流

M‧‧‧循環氣流

第1圖示出一具有慣性分離器之感測系統的習知技術裝置；第2圖示出一依據本發明之一較佳實施例的感測系統；第3圖示出第2圖的感測系統之一變化實施例；及第4圖示出該感測系統之另一實施例。

A．．．空氣流

B．．．較重粒子

C．．．較輕粒子

E．．．樣本收集管

F．．．剩餘氣流

G．．．風扇

H．．．空氣流

I．．．出口

J．．．入口

K．．．循環迴路

M．．．循環氣流

Claims (19)

1. 一種用於檢測一空氣容積中的微粒之感測系統，該感測系統包含：一微粒檢測器；一主空氣流路，其含有一始於該空氣容積的入口；一在該主空氣流路中的樣本收集位置(sample collection site)，一空氣樣本從該樣本收集位置被抽取自該主空氣流路，以供輸送至該微粒檢測器；及一輔助空氣流路，其自該主空氣流路抽取空氣並具有一進入該主空氣流路的出口，該出口在該樣本收集位置之上游的一位置處，而空氣自該出口離開該輔助空氣流路並被引入該主空氣流路，藉此在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度的局部增加係相對於該主空氣流路中之在該出口之上游的一點處的空氣速度而言。
2. 如申請專利範圍第1項之感測系統，其中該輔助空氣流路包含一風扇，以將空氣抽入該輔助空氣流路中。
3. 如申請專利範圍第1或2項之感測系統，其中該輔助空氣流路係呈一循環迴路的形式，且有一到達該循環迴路的入口係在該樣本收集位置的下游，且有一始於該循環迴路的出口係在該樣本收集位置的上游。
4. 如申請專利範圍第3項之感測系統，其中該循環迴路的出口會緊鄰於該樣本收集位置而突入該主空氣流路中。
5. 如申請專利範圍第3項之感測系統，其中該輔助空氣流 路的出口係小於其入口，而使該空氣的流出速度係大於在其入口的速度。
6. 一種感測一空氣容積中的微粒之方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣進入一主空氣流路並通過該主空氣流路中的一樣本收集位置；藉由使用一輔助空氣流路自該主空氣流路抽取空氣，並自該輔助空氣流路之在該樣本收集位置之上游的一位置處的一出口，將該空氣引入該主空氣流路，以在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度的局部增加係相對於該主空氣流路中之在該出口之上游的一點處的空氣速度而言；及測試一由該樣本收集位置抽取的空氣樣本。
7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該輔助空氣流路包含一風扇，以將空氣抽入該輔助空氣流路中。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該空氣係自該樣本收集位置之下游的一位置被抽入該輔助空氣流路中。
9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該風扇係連續地運轉。
10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該風扇係間歇地運轉。
11. 如申請專利範圍第10項之方法，更包含：預先測試一抽取自該樣本收集位置的空氣樣本，以決定該樣本中的微粒狀物之標度；判斷該標度是否高於一預定的臨界值； 若該標度係高於該預定的臨界值，則運轉該風扇；及測試另一抽取自該樣本收集位置的空氣樣本。
12. 一種用於檢測一空氣容積中之微粒的感測系統，該感測系統包含：一微粒檢測器；一主空氣流路，其實質上係呈筆直的，該主空氣流路含有一始於該空氣容積的入口；一樣本收集位置，其呈一突出於該主空氣流路中之樣本管的形式，該樣本管用以由該主空氣流路抽取一空氣樣本，以供輸送至該微粒檢測器；及局部增速引致裝置，其用以在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度的局部增加係相對於沿該主空氣流路的其餘部份之空氣速度而言，且用以在該樣本收集位置處引致空氣速度之局部增加的該局部增速引致裝置包含一在該主空氣流路中的文氏管，且該樣本收集位置係沿該文氏管配設。
13. 如申請專利範圍第12項之感測系統，其中該樣本收集位置係配設在該文氏管之一狹窄部份或最窄部位處。
14. 一種感測一空氣容積中之微粒的方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣，並使空氣流沿著一實質上呈筆直的主空氣流路而通過一樣本收集位置；藉由使用一在該主空氣流路中的文氏管，在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度 的局部增加係相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度而言，且該樣本收集位置係沿該文氏管配設；沿一橫向於該主空氣流路的橫向流路，引致一橫向空氣流；及測試該橫向空氣流。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該樣本收集位置係配設在該文氏管之一狹窄部份或最窄部位處。
16. 一種用於檢測一空氣容積中之微粒的烟感測系統，該感測系統包含：一主空氣流路，其包含一始於該空氣容積的入口；一樣本收集位置，其用以由該主空氣流路抽取一空氣樣本；局部增速引致裝置，其用以在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度的局部增加係相對於該主空氣流路之其餘部份的空氣速度而言，且用以在該樣本收集位置處引致空氣速度之局部增加的該局部增速引致裝置包含一在該主空氣流路中的文氏管，且該樣本收集位置係沿該文氏管配設；及一烟檢測器，其用以測試該空氣樣本。
17. 如申請專利範圍第16項之感測系統，其中該樣本收集位置係配設在該文氏管之一狹窄部份或最窄部位處。
18. 一種感測一空氣容積中之烟微粒的方法，該方法包含：由該空氣容積抽取空氣，並使空氣流沿著一主空氣流路而通過一樣本收集位置； 藉由使用一在該主空氣流路中的文氏管，在該樣本收集位置處引致一空氣速度的局部增加，而該空氣速度的局部增加係相對於沿該主空氣流路之其餘部份的空氣速度而言，且該樣本收集位置係沿該文氏管配設；引致一樣本流從該主空氣流路離開；及測試該樣本流的烟微粒。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該樣本收集位置係配設在該文氏管之一狹窄部份或最窄部位處。