TWI600462B

TWI600462B - 過濾器旁路技術

Info

Publication number: TWI600462B
Application number: TW100107374A
Authority: TW
Inventors: 肯麥爾阿傑; 尼汀瓦葉達
Original assignee: 愛克斯崔里斯科技有限公司
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2017-10-01
Also published as: US9702802B2; JP2013521473A; EP2542326A1; KR101897618B1; CA2791529C; US20130061659A1; HK1213632A1; KR20130014539A; CN104897536A; MY172116A; KR101949949B1; CN102791352A; CN104897536B; CA2791529A1; KR20180057738A; AU2011223512B2; JP6475882B2; AU2011223512A1; CN102791352B; JP2018138921A

Description

過濾器旁路技術

發明領域

本發明係有關微粒檢測。以下描述聚焦於烟檢測器，且特別是光學的烟檢測器，但專業人士將會瞭解本發明具有更廣的用途。

為避免疑慮，被用於此的“微粒檢測”和類似詞語係指固體及/或液體微粒的檢測。

發明背景

微粒檢測器時常被用來警告有由一潛在或初期的火災所發出的烟存在。

烟檢測器會在許多種環境中操作，包括例如辦公室環境，工場和製造廠，電力站和潔淨室等。其各具有不同的背景微粒材料標度。在某些環境中背景微粒狀物的濃度將會時常改變。

此等烟檢測裝置若它們被連續地曝露於某些環境中可能存在之相對較高的背景空氣污染中，則會遭遇一個問題。近年來之一個大規模的例子即是時常存在於亞洲地區的高標度烟氣污染，此乃大部份歸因於褐煤的燃燒。

背景污染會造成該檢測器內的部件之污染，而導致過早的故障失效，例如因為空氣通路阻塞，或在檢測室內的關鍵部件之光學性質改變等。

散射光檢測器包含一光源被設成可投射一光束通過該檢測室。一光電感測器係被設成會使其視場被該光束的一部份橫越。該光電感測器會由於該檢測室中之微粒的存在而收到由該光束散射的光。時久之後塵屑會貯積在該檢測室內的表面上，並將光朝該光電感測器反射，而提供該檢測室內之一虛假的微粒指示。塵屑亦可能定置於該光源及/或光電感測器上，致減弱光的傳送和接收，並減低該檢測器的靈敏度。

一種用以解決此等問題的方法包括使用一種“空氣隔障”。一空氣隔障係如下地造成：將一或更多的清淨空氣流導入該檢測室中來流經該等關鍵部件，譬如該光源，光電感測器，及該光電感測器之視野內的諸壁等，以防止塵屑貯積其上。

抽氣式烟檢測器使用一風扇，被稱為抽氣機，來將要被探究的空氣抽吸通過該檢測室。要被探究的空氣會由一入口進入該腔室。該空氣隔障概念之一適切的實施會使用一過濾器來造成該清淨空氣。該過濾器係被設成平行於該入口，而使該清淨空氣會被該抽氣機抽吸通過該過濾器並進入該檢測室中。一共用的空氣流，例如來自一管道網路者，可被分成兩部份-一部份被過濾來造成該清淨空氣，而另一部份則進入要被探究的腔室中。

另一種有關該塵屑貯積在該檢測室中之問題的解決方法係獲取一與由所貯積的塵屑反射之光相關聯的測量值，被稱為“背景光”，並回應於該背景光來調整施用於從該光電感測器接收的訊號之檢測標準。一種獲取一背景光測量值的方法包括使用一在該檢測室內的第二光電感測器。該第二光電感測器係被設成使其視野不會包含該光束。故得自該第二光電感測器的訊號即表示在該檢測室內被反射的光，而非由該光束直接散射的光。

名稱為“具有清除裝置的測烟計”之No. 59192940日本專利申請案的摘要說明描述以清淨空氣充填一測量裝置，並測量該清淨氛圍中的不透明度來進行校準。該所述裝置包含一專用的吹風器用以將清淨空氣供入該檢測室中。一由可按壓開關控制的閥會被用來關閉該引入管，以使排放氣體在該清除操作之前停止流至該檢測室。

紐西蘭的No. 250497專利係有關防止火災抑制措施回應於虛假警報而被激發。其描述一種操作體系可應用於抽氣式烟檢測器。當一警報情況被檢知時，該腔室會被以清淨空氣淨化，且一背景“烟”訊號會被測出。若該背景讀數並未落在一預定的臨界值以下，則一檢測器錯誤會被顯示。若該背景“烟”值落在該預定的臨界值以下，則該系統會在觸發該火災抑制系統之前等待所測的烟標度升高至另一臨界值以上。

其它用以克服有關在污染環境中操作微粒檢測器之問題的企圖曾包括置於空氣流中的濾塵器。濾塵器曾被用來濾出與所要檢測的烟無關聯的微粒。烟微粒可能以各種尺寸發生，乃視所用的燃料和燃燒條件而定，而該過濾器的類型係依據所預期的灰塵微粒類型和要被檢測的烟之類型來被選出。

當傳統的濾塵器阻塞時，它們會開始從空氣中除去更多的微粒，且最後會開始過濾出烟微粒(或其它有關的小粒子)。此乃可歸因於當更多微粒阻塞該過濾器時該過濾器的有效細孔尺寸被縮減所致。某些類型的過濾器，特別是泡沫過濾器，會在該壓降經過或流率歷盡之前即開始移除烟微粒，該過濾器會顯著地改變。其結果係遠在該過濾器的阻塞可被使用壓力及/或流量測量裝置檢出之前，該過濾器可能會除去一未知比率的烟。

在某些情況下，有些企圖曾被用來在該空氣樣本被引入該烟檢測器之前先調制它，例如藉著以清淨空氣稀釋該樣本流。此稀釋的目的係為將一樣本流送至該檢測室，其具有一未改變的微粒配佈，但具有一比原始的樣本流更低的微粒濃度。雖此等稀釋處理亦或能解決有關在一污染環境中操作的問題，但較低的微粒濃度會減少該檢測器的敏感度和精確度。

稀釋會呈現某些使用一管道網路來由一被監視的空間抽取空氣之空氣取樣烟檢測器的問題，其中該稀釋空氣流被引入正在進入該檢測器的氣流中將會減少由該被監視區域被抽取的樣本空氣之量。此將使該樣本空氣從該被監視區域運行至該烟檢測器所用的時間，即稱為“通行時間”會增加，且因而會增加檢測時間。

申請人曾在其WO 2007/095675國際專利申請案中推薦一種裝置，其中一樣本流之一第一部份會經由一高效率微粒空氣(HEPA)過濾器來被過濾。該HEPA過濾器會從該樣本流的第一部份實質上除去所有的微粒以形成清淨空氣。該清淨空氣會被用來稀釋該樣本流之一未過濾的第二部份。該稀釋的樣本流則又會被帶送至一檢測區。此裝置會有效地解決該與其它稀釋裝置相關聯的通行時間問題，並具有一較佳的“故障安全”操作，其中若該過濾器被容許阻塞至一變得會更限制流體的程度，則該檢測區將會看到一增加而非減少的微粒濃度。該稀釋的程度亦可能由於環境因素例如溫度和濕度而改變。改變稀釋率會減低相關的烟檢測器之精確度。

儘管在該領域中有這些種種的進展，該等已知的過濾裝置和稀釋裝置會造成一減少的達到檢測區之微粒濃度，並會減低該微粒檢測器的靈敏度和精確度。當然較受歡迎的是一烟檢測器應該靈敏且精確的。又亦較佳的是，若一過濾器被使用，則其情況應被知道，特別是其是否已阻塞至一會移除有關微粒(例如烟微粒)的程度。

本發明的目的包括提供改良的微粒檢測，一種改良的微粒檢測器及其部件等，或至少提供有關微粒檢測的可擇代物等。

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

本發明之一態樣提供一種用以檢測一環境中的微粒之微粒檢測器的過濾裝置，該微粒檢測器包含一或更多個感測器用以分析一檢測區域中的流體來產生感測器輸出，該過濾裝置包含界定流路的結構，用以由該環境朝向該檢測區域輸送流體，包含一第一流路，其含有一過濾器，及一第二流路旁通該過濾器；一機構用以控制流體通過該第一流路和第二流路的相對流率；及一控制器構製成可接收對應於至少二相對流率的感測器輸出，並對之施以邏輯來產生一表示該過濾器之情況的輸出。

該感測器輸出較好係為微粒濃度的指示。

在本發明的較佳形式中，該機構係被構設或受控制(例如被該控器控制)成可改變該等相對流率，且該控制器係構製成可週期地(例如以固定時間間隔，隨機間歇地，或依據一預定的排程)及/或回應於一所感測到的微粒濃度變化，來產生表示該過濾器情況的輸出。

該控制器可被構製成若該過濾器的情況超過一預定的臨界值時將會產生一故障訊號。

該機構較好係被構製或被控制成可依據該環境中之一預定的污染標度來改變該等相對流率，以控制達到該檢測區域的污染物濃度。

本發明的另一態樣提供一種用以檢測一環境中的微粒之微粒檢測器的過濾裝置，該微粒檢測器包含一或更多個感測器用以分析一檢測區域中的流體來產生感測器輸出，該過濾裝置包含界定流路的結構，用以由該環境朝向該檢測區域輸送流體，包含一第一流路，其含有一過濾器，及一第二流路旁通該過濾器；及一機構用以控制流體通過該第一流路和第二流路的相對流率；該機構係被構製或控制成可依據該環境中之一預定的污染標度來改變該等相對流率，以控制達到該檢測區域的污染物濃度。

在本發明的較佳形式中，依據預定的污染標度來改變相對流率乃包括依據一重複的排程來改變該等相對流率。最好是該排程包含一夜間模式，其中一相對較低比例的流體會通過該第一流路以得相對較高的檢測器敏感度，及一白天模式其中一相對較高比例的流體會通過該第一流路以獲得減少的檢測區污染。

可擇地該機構係被構製或控制成可週期性暫時地增加通過該第二流路的相對流率來週期性地增加該檢測器的敏感度，而使該檢測區域平均曝露於來自第二流路之流體的時間及所含帶的污染物將會減少，以減少該檢測區域的污染。

本發明的另一態樣提供一種用以檢測一環境中的微粒之微粒檢測器的過濾裝置，該微粒檢測器包含一或更多個感測器用以分析一檢測區域中的流體來產生感測器輸出，該過濾裝置包含：界定流路的結構，用以由該環境朝向該檢測區域輸送流體，包含一第一流路，其含有一過濾器，及一第二流路旁通該過濾器；一機構用以控制流體通過該第一流路和第二流路的相對流率；及一控制器構製成可控制該機構來週期性暫時地增加通過該第二流路的相對流率，以週期性地增加該檢測器的敏感度，而使該檢測區域平均曝露於來自第二流路之流體的時間，及所含帶的污染物能被減少，俾得減少該檢測區域的污染。

在本發明的較佳形式中，通過該第二流路的相對流率係被每分鐘暫時地增加一或更多倍。

較好該機構係被構製或控制成，在通過該第二流路之相對流率每一次週期性暫時地增加期間，實質上所有的流體皆係經由該第二流路被輸送。最好該機構係被構製或控制成，在通過該第二流路之相對流率每次週期性暫時地增加之間，實質上所有的流體皆係經由該第一流路被輸送。

該結構可包含一分流裝置用以接收一來自該環境的共同流體流，並將該共同流的各別部份導入該第一流路和第二流路。較好該結構包含一流體組合裝置以接收來自該第一流路和第二流路的流體，並朝向該檢測區域輸送一組合的流體流。

該機構可包含一閥，例如一螺線管閥。在本發明的較佳形式中，該機構包含一機電裝置。

較好該結構和機構會一起賦予一流體限制，其係實質上大於該過濾器所賦予的流體限制，而使通過該第一流路和第二流路的相對流率係實質上獨立於過濾器的情況。較好該過濾器是一HEPA過濾器。

在本發明的較佳形式中，該第二流路係構設成使所帶送的流體實質上不會被過濾有關的微粒。

本發明的另一態樣提供一種微粒檢測器，用以檢測一環境中的微粒，包含：界定一檢測區域的結構；一或更多個感測器用以分析該檢測區域中的流體來產生感測器輸出；及前述的過濾裝置被設來將流體由該環境輸送至該檢測區域，並與該等感測器配合運作。

較好該微粒檢測器包含一控制器具有一清除模式，其中該控制器會控制該機構來實質上僅由該第一流路輸送流體至該檢測區域，以清除該檢測區域中之來自第二流路的流體，及一檢測模式其中該控制器會控制該機構以輸送至少一些來自該第二流路的流體至該檢測區域；並被構製成會施加邏輯於獲自該檢測模式的感測器輸出以產生另一輸出；且若有需要會依據獲自該清除模式的感測器輸出來調整該邏輯，以補償該檢測區域的污染。

本發明的另一態樣提供一種微粒檢測器，用以檢測一環境中的微粒，包含界定流路的結構，用以從該環境朝向一檢測區域輸送流體，包含一第一流路其含有一過濾器，及一第二流路旁通該過濾器；一機構用以控制通過該第一流路和第二流路之流體的相對流率；及一或更多個感測器用以分析該檢測區域中的流體來產生感測器輸出；及一控制器具有一清除模式，其中該控制器會控制該機構來實質上僅由該第一流路輸送流體至該檢測區域以清除該檢測區域中之來自第二流路的流體，及一檢測模式其中該控制器會控制該機構來從第二流路輸送至少一些流體至該檢測區域；並被構製成會施加邏輯於得自該檢測模式的感測器輸出以產生另一輸出；且若需要則會依據得自該清除模式的感測器輸出來調整該邏輯，以補償該檢測區域的污染。

該控制器較好係構製成會在該等清除和檢測模式之間週期性地(例如以固定的時間間隔，隨機間歇地，或依據一預定的排程)變換。最好該控制器係構設成使由該檢測模式變換至清除模式會依據該感測器輸出的條件。

該控制器可儲存許多當該腔室被淨化時歷經一時間間隔之依據該感測器輸出的測量值。於本發明的較佳形式中，該控制器係構製成可對該腔室被淨化時的感測器輸出施以另外的邏輯，且若有需要則會產生故障訊號。

該邏輯可包括由該感測器輸出減去一背景光的測量值。調整該邏輯可包括計算及替換一新的背景光測量值。

該等感測器包含一或更多個光電裝置。

本發明的另一態樣提供一種用於檢測一環境中之微粒的微粒檢測系統，包含會界定至少一入口的管道，用以接收來自該環境的流體，及至少一出口；一抽氣機介於該等入口和出口之間以使流體移動穿過該管道；且上述的微粒檢測器被設成可接收來自該抽氣機下游的流體，並輸送該抽氣機上游的流體，而使流體被該抽氣機移動通過該微粒檢測器。

本發明的另一態樣提供一種過濾裝置，用以接收樣本流體並供應要被移經一微粒檢測器之一檢測區域的流體，該過濾裝置包含會界定一第一流路和一第二流路的結構，一可控制機構用以控制經由該第一流路和第二流路被接收的樣本流體之相對流率，及一控制器；至少該第一流路包含一過濾器用以過濾沿該第一流路運行之流體的微粒；該被過濾的第一流路和該第二流路係被平行列設，而使沿該第二流路運行的流體會旁繞過該過濾器，該第一過濾流路和該第二旁通流路係被設成會導通該過濾器的下游與該檢測區域；該可控制機構具有至少二模式，該至少二模式對應於通過該第一過濾流路和第二旁通流路之不同的相對流率；且該控制器係被構製或程式化成可接收該至少二模式之每一者的至少一個流體特徵參數，並被構製或程式化成可依據所接收的參數來施加邏輯以產生一表示過濾器情況的過濾器情況訊號。

該至少一參數較好係為一指示微粒濃度的訊號，其最好是由與該檢測區域相關聯之微粒檢測器，例如一光電裝置的部件所接收者。

依據本發明的較佳形式，該第一過濾流路和第二旁通流路會在該過濾器的下游聚合，並後續地與該檢測區域導通。

該可控制機構較好係為一閥。該可控制機構可為一機電裝置。依據本發明的較佳形式，該可控制機構是一螺線管閥。較好該可控制機構係與該控制器操作性地相關聯，而使該控制器會在該至少二模式之間切換改變。此容許該控制器被構設或程式化成能在該至少二模式之間切換來產生所述的過濾器情況訊號。例如，該控制器可被構製或程式化成能週期性地，如每週一次，來產生該過濾器情況訊號。

該控制器可被構製或程式化成能依據實際或預定的污染標度來在該等模式之間切換，以控制達到該檢測區域的污染濃度。例如，一種模式，其中實質上所有被接收的樣本流體皆會被過濾，乃可在一工廠環境中於白天操作時被使用(當預期有高污染標度時)，而一種第二模式，其中實質上所有被接收的樣本流體皆係沿著旁通管線運行，會在夜間被使用。以此方式該微粒檢測器能在夜間以全部的敏感度來操作，但可被保護避開白天時間的污染。該控制器可具有三或四個模式對應於不同的過濾標度。

可擇地，該控制器可被構製或程式化成能在諸模式之間切換，而對應於一表示微粒濃度變化的訊號來產生該過濾器情況訊號，例如若一快速增加或減少(比如減少50%)的微粒濃度被檢知，則該控制器可控制該可控制機構來獲得所述的過濾器情況訊號，並進而決定該快速的增加或減少是否與所接收的樣本流體之變化，或與該過濾器情況的變化相關聯。該控制器亦可被構製或程式化成能回應於一表示微粒濃度的訊號來在諸模式之間改變，以得增加的感測器敏感度或增加的污染防護性。

較好是，該至少二模式之一者，被稱為過濾器檢查模式，係對應於實質上所有被接收的樣本流體皆沿該第二的旁通流路運行。

依據本發明的較佳實施例，在該至少二模式的至少一者中，該結構及/或該可控制機構會賦予一流通限制實質上大於一由該過濾器所賦予的流通限制，故而流經該第一過濾流路和其它流路的流體之相對量係實質上獨立於過濾器情況。

本發明之較佳形式的控制器係被構製或程式化成若該過濾器情況訊號超過一預定的臨界值，則會施加邏輯來產生一故障訊號。

該結構可包括一分流裝置被構製成可例如經由一共同開孔來接收一共同的樣本流體流，例如來自一與一管道網路相關聯的共同管路者，並將該共同流的個別部份導入該第一過濾流路和第二旁通流路。

本發明之此態樣亦提供一種微粒檢測器，包含該過濾裝置及一檢測區域，該過濾裝置係與該檢測區域導通用以對之供應流體。

本發明之此態樣亦提供一種檢測在一微粒檢測器上游之一過濾器的過濾器情況之方法，該方法包含：造成一第一流體流通過該過濾器與一旁路的至少一者，該旁路係被設成於該微粒檢測器的上游旁繞該過濾器；測量至少一與該第一流體流相關聯的第一參數；改變通過該過濾器和該旁路的相對流率，以產生一第二流體流；測量至少一與該第二流體流相關聯的第二參數；及施加邏輯於所測得的參數來決定過濾器情況。

該所測得的參數較好係為微粒濃度，並且最好是在該微粒檢測器所測得者。

該改變較好包括作動至少一機電閥。

依據本發明的較佳形式，該第一和第二流體流係藉選擇地阻止和允許流體流經該旁路來方便地造成。

在本發明的另一態樣中會提供一種過濾裝置，用以接收樣本流體及供應流體來被移動通過一微粒檢測器之一檢測區域，該過濾裝置包含：會界定一第一流路和一第二流路的結構，一可控制機制用以控制流經該第一流路和第二流路之被接收樣本流體的相對流率，及一控制器；至少該第一流路包含一過濾器用以過濾沿該第一流路運行之流體的微粒；該第一過濾流路和該第二流路係被平行列設，而使沿該第二流路運行的流體會旁繞該過濾器，該第一過濾流路和第二旁流路係被設成會在該過濾器的下游與該檢測區域導通；該可控制機構具有至少二模式，該至少二模式對應於通過該第一過濾流路和第二旁通流路的不同相對流率；且該控制器被構製或程式化成可依據實際或預定的污染標度而在該等模式之間切換，以控制達到該檢測區域的污染濃度。

本發明之此態樣亦提供一種微粒檢測器包含該過濾裝置及一檢測區域，該過濾裝置會與檢測區域導通以對之供應流體。

本發明之此態樣亦提供一種控制被供應至一微粒檢測器之一檢測區域的流體中之污染濃度的方法，該方法包含以下步驟：造成一流體流通過一過濾器與一被設成旁通該過濾器的旁路之至少一者；將該流體流導至該檢測區域；及依據實際或預定的污染標度來改變通過該過濾器和旁路的相對流率，以控制達到該檢測區域的污染濃度。

廣義而言本發明之另一態樣係指向一種監視一抽氣式烟/微粒檢測器(在一污染環境中)的方法，包含：提供一第一流路介於一樣本空氣輸出與該烟/微粒檢測器之一檢測區域之間，該第一流路具有一過濾器；提供一第二流路介於該樣本空氣輸出與該檢測區域之間，其會旁通該第一過濾流路；獲得一與該第一過濾流路中之微粒濃度相關聯的第一訊號；使該樣本空氣轉向通過該第二流路；獲得一與該第二流路中的微粒濃度相關聯的第二訊號；依據該等第一和第二訊號來獲得一代表該過濾器情況的測量值。

本發明更提供一種操作一抽氣式微粒檢測器的方法，包含：監視一抽氣式烟/微粒檢測器(在一污染環境中)乃包括：提供一第一流路介於一樣本空氣輸出與該烟/微粒檢測器之一檢測區域之間，該第一流路具有一過濾器；提供一第二流路介於該樣本空氣輸出與該檢測區域之間，其會旁通該第一過濾流路；回應於一指示產生非代表性微粒(例如灰塵微粒)的訊號而在該第一和第二流路之間切換。

該指示產生非代表性微粒的訊號可例如為一時間訊號或一檢測訊號。

在本發明的另一態樣中提供一種微粒檢測器，包含一檢測區域；一或更多個感測器用以檢測並提供一表示該檢測區域中之微粒的訊號；一結構會界定一探究流體流路用以輸送探究流體至該檢測區域；一可控制機構用以控制沿該探究流體流路的流率；及一控制器構製成能控制該可控制機構來將探究流體選擇地移送通過該檢測區域，而使該檢測區域曝露於移動中的探究流體，及所含帶的污染物，以減少該檢測區域的污染。

較好該結構更界定一樣本流體流路，以輸送一由一樣本空間抽取的樣本流體流，且該可控制機構係構製成可導引該樣本流體流的至少一部份沿該探究流體流路流動，該部份的樣本流體流會形成該探究流體。

依據本發明的較佳實施例，該結構更界定一第一過濾流路，該探究流體流路會形成一第二旁通流路；該各第一過濾流路和第二旁通流路皆會與該檢測區域導通。

該微粒檢測器較好包含一抽氣機在該檢測區域的下游用以造成並移送所述的流體流。

該第二旁通流路較好係實質上未被過濾的，而使該探究流體係實質上未被過濾的。

該第一過濾流路較好係構製成實質上會過濾所有來自沿其運行的流體之污染物。舉例而言，該第一過濾流路可被一HEPA過濾器橫跨。

較好該控制器係被構製成可將探究流體移送通過該檢測區域大約20%的時間。最好探究流體係每分鐘被移送通過該檢測區域一或更多次。舉例而言，該探測區域可被交替地曝露於該第一過濾流路的已過濾流體4秒，及來自第二旁通流路之實質上未過濾的流體1秒。

該控制器可被構製成能接收該指示訊號並施以邏輯來產生另一訊號。較好是，該控制器係構製成能在該探究流體選擇地移經該檢測區域時接收該指示訊號，且若有需要，則會補償該檢測區域的所述污染。

本發明之此態樣亦提供一種操作一具有一檢測區域之抽氣式微粒檢測器的方法，該方法包含以下步驟：間歇地引入一新的樣本流至該檢測室；選擇地移送一探流體通過該檢測區域；及研究該檢測區域中的探究流體來產生一指示微粒濃度的訊號；故該檢測區域會被選擇地曝露於移動中的探究氣體，和所含帶的污染物，以減少該檢測區域的污染。

上述之選擇地移送較好包括週期性地導引一抽自一樣本空間之流體流的至少一部份，且更好是實質上全部，以減少通行時間。所述之週期性導引較好包含將該部份流體由一第一過濾流路導至一第二旁通流路；其中該各第一過濾流路和第二旁通流路皆會與該檢測區域導通；沿該第二旁通流路運行的流體會形成該探究流體。該方法較好包括作動一在該檢測區域下游的抽風機來造成並移送所述的流體流。

該第二旁通流路較好係實質上未過濾的而使該探究流體係實質上未被過濾的。

該第一過濾流路較好係構製成可實質上過濾沿其運行之流體的全部污染物。舉例而言，該第一過濾流路可被一HEPA過濾器橫跨。

較好該方法包含移送一探究流體通過該檢測區域大約20%的時間。最好探究流體是被每分鐘移送通過該檢測區域一或更多次。舉例而言，該檢測區域可被交替地曝露於第一過濾流路的過濾流體4秒，及來自第二旁通流路之實質上未過濾的流體1秒。

該方法可包括施加邏輯於該指示訊號來產生另一訊號；並亦可包含在選擇地移送探究流體通過該檢測區域期間接收該指示訊號，且若需要則會補償該檢測區域的所述污染。

在本發明的另一態樣中提供一種微粒檢測器，包含一檢測區域；一或更多個感測器，用以檢測該檢測區域中的微粒並提供一指示訊號；一控制器；一結構會界定一第一流路和一第二流路用以輸送所接收的樣本流體至該檢測區域；及一可控制機構用以控制經由該第一流路和第二流路被接收的樣本流體之相對流率；至少該第一流路包含一過濾器用以過濾沿該第一流路運行之流體的微粒；該第一過濾流路和第二流路係被設成使沿該第二流路運行的流體會旁繞該過濾器；該可控制機構具有一清除模式，其中該檢測區域實質上只會接收來自該第一過濾流路的過濾流體以清除該檢測區域的未過濾流體，及一檢測模式其中該檢測區域會接收至少一些來自該第二旁通流路的流體；該控制器係被構製或程式化成，當在該檢測模式時，會接收該指示訊號並施加邏輯來產生另一訊號；該控制器係被構製或程式化成能在該檢測區域被清除未過濾流體時接收該指示訊號，且若需要會回應於它來調整該邏輯，以補償該檢測區域的污染。

該控制器較好係與該可控制機構操作性地相關聯，以控制該等清除和檢測模式之間的轉換。該控制器可被構製成使從該檢測模式至清除模式的轉換係依據該指示訊號來調控。例如該檢測器可被構製成若該指示訊號是在或高於一臨界值則不會進入該清除模式。該啟動清除的臨界值較好對應於一低於一警報臨界值，且最好為其之大約50%的微粒濃度。

該控制器較好會儲存許多當該腔室被淨化時歷經一時間間隔之依據該指示訊號的測量值。該控制器可被構製成能產生一故障訊號，假使當該腔室被淨化時的指示訊號係太低、太高、太變動，及/或太不同於前次淨化和調整操作時的指示訊號。該邏輯可包括由該指示訊號減去一背景光的測量值。該邏輯的調整可包括平均所儲存的指示訊號來計算一新的背景光測量值。

本發明之此態樣亦提供一種操作一具有一檢測區域之微粒檢測器的方法，該方法包括移送一探究流體通過該檢測區域；研究該檢測區域中的探究流體來產生一表示微粒濃度的訊號；及施加邏輯於該指示訊號以產生另一訊號；過濾由一樣本空間抽取的樣本流體來形成過濾流體；移送該過濾流體通過該檢測區域以清除該檢測區域的探究流體；研究該檢測區域中的過濾流體來產生一表示微粒濃度的第二訊號；且若需要則回應於該第二指示訊號來調整該邏輯，以補償該檢測區域的濃度。

移送過濾流體通過該檢測區域以清除該檢測區域的探究流體乃可依據該指示訊號來調整。

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

第1圖為一依據本發明之一較佳實施例的微粒檢測器之示意圖；第2A圖為一依據本發明之一較佳實施例的過濾裝置在一操作模式的示意圖；第2B圖為第2A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；第3A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；第3B圖為第3A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；第4A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；第4B圖為第4A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；第5圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；第6A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；第6B圖為第3A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；及第7圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖。

實施例的詳細描述

第1圖示出一依據本發明之一較佳實施例的微粒檢測器12。該微粒檢測器12包含一過濾裝置10，一檢測室30及一抽氣機14。

該抽氣機14會由一管道網路18抽吸空氣。此空氣係稱為“樣本空氣”。該樣本空氣會從該抽氣機14經由一排氣管46排放至出口16。一取樣管48會由該排氣管46分支並延伸至該過濾裝置10來導通該過濾裝置10與該抽風機排放氣。一管路40會導通該過濾裝置10與檢測室30。該檢測室30則藉管路50來與抽氣機入口導通。因此來自該抽氣機排放的樣本空氣會被驅動通過該過濾裝置10，穿過該檢測室30，再回到該抽氣機入口。此裝置係被稱為次取樣迴路。

該過濾裝置10包含結構42會界定一第一流路22和一第二流路24。該等流路22和24係平行列設，並延伸於一歧管空間20與一充氣室28之間。來自該抽風機排放的樣本空氣會被接收於該歧管空間20內，在該處其會被分送至第一和第二流路22和24。該二流路會聚合，且該等流體會在該充氣室28內組合。該組合的流體則會被輸送至該檢測室30。

一過濾器26係被沿著該第一流路22置設。

該歧管空間20包含一閥會形成一可控制機構用以改變通過該第一和第二流路的相對流率。該閥可為一簡單的活片閥或蝶形閥，譬如示於第2A與2B圖中的活片閥120B。藉著改變該閥的操作，則達到該充氣室28之已過濾和未過濾空氣的相對比例，以及達到該檢測室30之混合空氣的成分將能被控制。

該過濾裝置10更包含一控制器32。該控制器32會接收來自該檢測室30的感測器輸出，其係呈表示該檢測室內的微粒濃度之訊號44的形式。在某些實施例中，該控制器可被設成能處理該所接收訊號來產生一輸出。於此實施例中，該控制器32係與歧管空間20內的閥操作性地連接，以控制通過該第一流路22和第二流路24的相對流率。

於此所述的“控制器”可為任何用以接收一輸入訊號，並處理該訊號來產生另一有關訊號的裝置。例如該控制器可包括，但不限於，一微處理器，場可程式化閘陣列(FPGA)，ASIC，微控制器，或任何同等功能的類比或數位化實現物。

該控制器32會依據表示微粒濃度的訊號44，而在當符合某些警告標準時產生一警告訊號(未示出)。如將會被描述，該控制器32亦會施加邏輯來產生一表示該過濾器26之情況的訊號34。

依據本發明之較佳形式的烟檢測器可被沿著一火災警報迴路(未示出)來安裝，其中表示該過濾器情況的訊號34係經由該迴路傳送至一火警控制面板(FACP，未示出)。該FACP可顯示該過濾器的情況，並在當該過濾器情況超過一預定的臨界值時訊示一錯誤，例如提供一可聽到的訊號或在一顯示器上的閃光。

該過濾器26係構製成可造成一已知的微粒濃度減降。依據本發明之一較佳形式，在該控制器32的影響之下，該歧管空間20內的閥係被設成，當在一正常檢測模式時，實質上全部被接收的樣本空氣皆會被導經該第一過濾流路22。故實質上所有達到該檢測室30的空氣皆會被過濾。該檢測室30乃可被保護免受污染。

由控制器32施於該訊號44的警告標準會被依據與該過濾器26相關聯的已知微粒濃度減降來調整。依據本發明的所述較佳形式，該調整係由該控制器32自動地執行，且該調整量會依據以下程序所決定的過濾器情況來規則地更新。

每週一次，在白天之一固定時間，該控制器32會發送一訊號至該歧管空間20來改變其中的閥之位置，以改變通過該第一流路22和第二流路24的相對流率，而使實質上全部接收到的樣本空氣皆被導經該旁通流路24。故實質上所有被該檢測室30接收的流體皆是未過濾的。此情況係稱為一“過濾器檢查模式”。

藉著比較該正常檢測模式與該過濾器檢查模式中的訊號44，該控制器32將能造成一過濾器情況的推論，且特別是該過濾器26由通過的流體所過濾之有關微粒的範圍。

在所述的正常檢測模式中，該檢測室30係被保護免受污染，而所述的調整會保持一優於其它過濾裝置之改良的精確度。雖然如此，藉著過濾進入的空氣，達到該檢測室30的微粒濃度將會減少，此會造成一些相較於未過濾裝置的敏感度減降。

依據本發明的較佳形式，該控制器32係可操作來控制該歧管空間20內的閥，以改變通過該第一流路22和第二流路24的相對流率，故而能回應於實際或預定的污染標度來控制該檢測室30所接收的流體被過濾的程度。當該相對流率被如此調整時，該控制器32會對該警報標準作成一對應的調整。故本發明能在該空氣被重度污染時容許免受污染的最大保護，且在該空氣未被如此污染時得到最大的敏感度。

舉列而言，當於一工廠的白天操作時間即污染標度係被預期較高時，該微粒檢測器12可在正常檢測模式操作；而在當該工廠休止且污染標度應較低時回復至一“夜晚時間”模式。在該夜晚時間模式中，實質上全部或一選擇比例的接收樣本空氣會被導經該未過濾的第二流路24，且一對該警報標準的對應調整會由該控制器32作成。故該檢測室30會被保護免於白天的污染，而最大的敏感度會在夜間被保持。該控制器32可比較每一次在該正常檢測模式和夜間模式之間變換的訊號44。如此該過濾器情況乃可被檢查，且該警報標準得以每天兩次的基礎來被適當地更新。

依據本發明的某些實施例，在正常操作時為能有最大敏感度，則一部份或實質上全部被接收的樣本空氣可通過該未過濾的第二流路24。依據此等實施例，當有一污染事件時(例如在一戲院內釋放戲劇的烟或有一柴油動力火車到達一車站時)過濾的量可被增加。施於該感測器輸出的邏輯可被改變作為該等相對流率之一函數，例如當該過濾程度增加時，一警報臨界值或警報延遲可被減低。該過濾量的變化可藉一時刻表(例如一火車時刻表)或依其它輸入來被控制。例如，在一簡單的實施中，一操作者可在操作一已知會產生大量微粒污染的機器之前，先提供一輸入來切換至一高度過濾模式。某些實施例可有兩種以上，例如四種不同的操作模式，對應於不同的相對流率及不同的過濾量。

該過濾程度可回應於所測得的微粒濃度來被調整。舉例而言，該過濾器26可為一種泡沫過濾器被選成能過濾灰塵而容許烟微粒通過。依此實施例，該控制器32會回應於一表示增加的微粒濃度訊號44而改變通過流路22和24的相對流率，以使一更大部份的所接收樣本流體被過濾。藉著監視該訊號44的變化，該控制器32將能作成一推論即所測得之微粒濃度的增加是否與灰塵或烟相關聯。

第2A和2B圖示意地示出一依據本發明之一實施例的過濾裝置之結構142。樣本空氣係被由一入口138接收進入一歧管空間120A。該結構會界定兩個平行的流路122和124。該流路122係被一泡沫過濾器126橫跨。該流路124係被一簡單的樞裝活片橫跨，其會形成一可控制機構用以改變通過該流路124的流率，以及通過該等流路122和124的相對流率。第2A圖示出該活片120B在關閉位置。第2B圖示出該活片120B在開放位置。流路122和124會會聚，故而該等流體會在充氣室128中組合，該組合的流體會由出口140離開該結構142。

第2A圖示出一裝置類似於前述的正常檢測模式。該流路124會被該活片120B封閉，而使實質上全部的接收流體會被導經該過濾器126。該過濾器126具有一相對較高的阻抗，因此當該活片120B開啟時，如第2B圖中所示，實質上全部的流體會被導經該流路124。

泡沫過濾器，譬如該過濾器126，會有效率地過濾出灰塵微粒。於其正常的操作範圍內，此等過濾器只會除去一小比例的烟微粒。對烟和灰塵微粒的不同處理會適切地容許該檢測室能被保護免於灰塵，而只會有一較小的敏感度減降。此等泡沫過濾器之一問題例若它們阻塞時，將會開始過濾出烟微粒，且一甚大部份的烟微粒可能會在對通過該過濾器的壓力減降有任何適當改變之前先被過濾掉。因此會難以決定何時該過濾器已被阻塞至一會使其濾出烟微粒的程度。如專業人士所瞭解，本發明的較佳實施例可藉開放該活片120B以使該檢測室曝露於未過濾的空氣來解決此問題。

第1、2A圖和第2B圖的結構使其本身適合於另外兩種較佳的操作模式。

依據此二模式的第一種，該活片120B，即該旁路124，會被週期地開啟和關閉。於此模式中該檢測器會接收被清淨空氣週期所分開之未過濾空氣的週期性衝流。此乃可因減少正比於該清淨空氣之運作循環期間所進入的污染物，而具有延長該檢測器壽命的優點。例如，若該未過濾的空氣被允許進入該檢測器有一秒鐘，接著曝露於來自該過濾器126的空氣有四秒鐘，則該下游檢測器的污染速率將只會有若該檢測器係全部時間皆完全曝露於未過濾空氣時所可能發生的速率的五分之一。此方法會提供如申請人在WO 2007/095675國際專利申請案中所推薦之稀釋裝置的類似延長壽命利益。但是，此倚賴時間的方法之較佳形式具有它們不用倚賴維持或測量流體比率的優點。依據本發明的較佳形式，該控制器32僅會在該腔室30被未過濾空氣佔滿時對該訊號44施以正常的處理技術，而在該腔室30被過濾空氣佔滿時則會不理睬訊號44。

此等較佳操作模式的第二種係特別地適合使用一HEPA過濾器，其能有效率地濾出流過的流體之實質上全部的微粒。當該活片120B關閉而使全部所接收的樣本流體被導經該過濾器126時，清靜空氣(即沒有微粒的空氣，或至少沒有相關微粒者)會被輸送至該檢測室30。當該腔室被清除任何未過濾空氣並充滿清淨空氣時，該訊號44會提供一該檢測室內之背景光的指示。此檢測室能被用來調整該警報標準。舉例而言，一背景光讀數可被由該訊號44扣除(當該腔室30充滿未過濾空氣時)來產生另一訊號，且當該另一訊號超過一預定臨界值時會產生一警報聲音。

第3A和3B圖示意地示出本發明的另一實施例。此實施例包含三個平行的流路222、224、和236。該流路222係被一HEPA過濾器橫跨。一第二流路224是未過濾的。一第三流路236會被一活片220B橫跨。

在一正常的檢測模式中，該活片220B會關閉來封閉該流路236，如第3A圖中所示。故實質上全部經由入口238進入歧管空間220A被接收的樣本空氣會被分於該二流路222和224。由該等流路222和224，該空氣會被接收於充氣室228中，並經由出口240離開該結構242。依據此裝置，通過該等流路222和224的相對流率係由該二流路的相對阻力來決定。

本發明的較佳形式包含一或更多個結構性元件，譬如一透孔隔板(未示出)被設來控制該等流路222和224的相對阻力。該隔板較好具有一顯著大於該過濾器226的阻力。故該二流路222和224的相對阻力係由該隔板的造型來決定，而使該等相對流率會或多或少獨立於該過濾器情況(至少直到該過濾器變得極為阻塞之前)。舉例而言，該隔板可包含單一小孔與該未過濾流路224導通，及數個類似小孔與該過濾流路222導通。

又，此裝置會提供一種“故障安全”操作，其中當一過濾器阻塞至一使其阻力可觀地改變的程度時(例如當建議的維修時距已被忽略時)，將會產生一較高微粒濃度訊號。若該過濾器226阻塞，則流路222的阻力會增加，而相對更多的空氣會流經流路224。故，若該過濾器226阻塞，則在正常檢測模式通過該結構242的空氣會變成較少被過濾，即具有一較高的微粒濃度。

如在第2A和2B圖的實施例中，該流路236較好具有一顯著低於流路222和224的阻力，而使當該活片220B開啟時，實質上所有被接收的流體皆會通過該未過濾流路236。或者另一活片320C，如第4A和4B圖中所示，亦可被提供。

週期性地，或當被檢測的烟讀數改變一些值時，該活片220B的位置可被由第3A圖的關閉位置改變成第3B圖的開放位置。當如此作時，該烟檢測器即會曝露於未稀釋的烟，且該檢測器將會記錄實際取樣的烟值。藉著由第3A和第3B圖所示的兩種構造中所採的烟標度來形成其比率，係可以決定在正常檢測模式時的實際稀釋率(即通過該二流路222和224的流體之比率，且後續分析設備的臨界標度或敏感度增益乃可被調整。

一類似的“故障安全”操作亦可使用第2A和2B圖的結構而在正常檢測模式僅藉部份地關閉該活片120B來達成。

第4A和4B圖的實施例可藉包含一第三閥320D來被修正，俾選擇性地關閉流路224，且過濾器226係為一HEPA過濾器，如第5圖中所示。藉著關閉流路224和236則全部的空氣皆會被過濾，因此來自一檢測室(在所示之過濾裝置下游)的訊號會提供一背景光的指示。

第6A和6B圖示出一變化的裝置，其中該可控制機構呈活片320C’的形式，係被設來選擇地關閉該過濾流路322，以提供一該過濾器226’之情況的指示與該稀釋率。第6A圖示出此構造於正常使用時，過濾的空氣會與旁通空氣組合，而造成一輸出流體與輸入流體相比之微粒量的稀釋。

在第6B圖中，通過該過濾器的流體係實質上被阻擋，而只容許未稀釋的空氣通過該出口。故藉著在須要時擋住流路324，則實際進入的微粒濃度乃可被測出，然後與當該過濾流路324未被阻擋時所測的濃度相比較。以此方式則整個過濾器的稀釋率將可被決定，且後續的分析設備之臨界標度或敏感性增益乃可被調整。

專業人士將會瞭解有許多閥的裝置可被使用。申請人思量藉著將閥設置在該過濾器下游以保護該閥免於塵屑，譬如第7圖中所示的裝置，其中該閥320E係被置設在過濾器226E的下游，則該閥的壽命乃可延長。

本發明已參照具有實質上未過濾的旁通流路之實施例來被描述。得能預想此等未過濾的旁通流路可被一粗過濾器橫跨來濾出非常大的粒狀物，例如昆蟲等，唯就目前的目的而言此一裝置將會被認為實質上未過濾的。

又，專業人士將會瞭解有些商業上有利的實施例並不包含一未過濾的旁路。舉例而言，參照第1圖，該二流路22和24皆可被相同的泡沫過濾器橫跨(其在新的時，會濾出灰塵但不濾出烟)。於此情況下，在一可能的構造中，該等過濾器之一者在該過濾器檢查模式時，可被僅曝露於流體和所生的微粒狀物。該過濾器檢查模式相較於正常檢測模式中的慣常操作典型是短暫且稀少的。因此，當接收流體來檢查另一過濾器的情況時，乃可假定此過濾器是在一“似新的”情況下操作。

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。

10．．．過濾裝置

12．．．微粒檢測器

14．．．抽氣機

16，140，240．．．出口

18．．．管道網路

20．．．歧管空間

22．．．第一流路

24．．．第二流路

26，126，226，226’，226E．．．過濾器

28，128，228．．．充氣室

30．．．檢測室

32．．．控制器

34．．．過濾器情況訊號

40，50．．．管路

42，142，242．．．結構

44．．．微粒濃度訊號

46．．．排氣管

48．．．取樣管

120A，220A．．．歧管空間

120B，220B，320B，320C，320C’，320D，320E．．．活片閥

122，124，222，224，236，322．．．流路

138，238．．．入口

第1圖為一依據本發明之一較佳實施例的微粒檢測器之示意圖；

第2A圖為一依據本發明之一較佳實施例的過濾裝置在一操作模式的示意圖；

第2B圖為第2A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；第3A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；

第3B圖為第3A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；

第4A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；

第4B圖為第4A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；

第5圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；

第6A圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖；

第6B圖為第3A圖的過濾裝置在另一操作模式的示意圖；及

第7圖為依據本發明的又一實施例之過濾裝置在一操作模式的示意圖。