(57)【要約】  本発明は、散乱光受信機が、搬送媒体中のとくに微細な粒子を検出したときにつくり出す散乱光信号を評価する方法に関する。散乱光信号は、キャリブレーション過程、ドリフト補償過程、温度補償過程、感度調節過程またはフィルターアルゴリズム過程を、選択的に、またはランダムな順序において循環する。本発明はさらに、上述の方法を実施するための、上記の方法を実施するための散乱光検出器であって、ハウジングと、このハウジングの入口開口および出口開口を有し、両者の間を、搬送媒体が、上記ハウジングを通って流通経路上を流れるものであり、流通経路上に位置する散乱光センターに光を向ける光源を有し、散乱光中心において粒子上で散乱させられた光の一部を受ける散乱光受信機を有し、かつ、散乱光信号を増幅するための散乱光信号増幅器であって、積分増幅器として構成されたものを有する散乱光検出器にも関する。
2007519906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送媒体中のとくに微細な粒子を検出したときに、散乱光受光器が発生する散乱光信号を評価する方法であって、
散乱光信号を、キャリブレーションおよび支配的な環境条件への適合のためのキャリブレーション過程に、および（または）、キャリブレーションおよび支配的な環境条件に適合させるためのドリフト補償過程に少なくとも２４時間の時間にわたって、および（または）、光源から放射される光の出力の温度依存性を補償するための温度補償過程に、および（または）、要求される感度に適合させるための感度調節過程に、および（または）、特定のフィルター・アルゴリズムの条件下に、散乱光信号を評価するためのフィルター・アルゴリズム過程に走らせ、かつ、散乱光信号を、あらかじめ定めたしきい値との比較に先立って、その傾斜にもとづいて異なるやり方でフィルターすることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、散乱光増幅器として積分増幅器を使用し、
上記積分増幅器の積分時間を、キャリブレーション過程において、散乱光信号を、参照インディケータの参照信号に対応するようなやり方で設定することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、散乱光受光器（１３）の感度を、感度調節過程において、上記散乱光受光器（１３）に結合している光源（９）からの駆動電流のパルス幅を調節することにより調節することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の方法において、散乱光受光器の感度を、感度調節過程において、散乱光増幅器として作用する積分増幅器の積分時間を変更することにより調節することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、積分時間の変更を、増分的にまたは連続的に行なうことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、パルス幅の変更を、増分的にまたは連続的に行なうことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の方法において、搬送媒体の流通経路（７）内に配置された温度センサー（２３）を、散乱光信号の温度補償のために、温度補償過程において使用することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、温度補償を、散乱光受光器（１３）に組み合わされた光源（９）の駆動電流のパルス幅を変更することにより行なうことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法において、散乱光信号を、その傾斜があらかじめ定めたしきい値を超える場合には、ローパスフィルタを通すことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、ドリフト補償過程において、チャンバー値を長い時間にわたって平均化し、追跡されたチャンバー値をつくり出すことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法を実施するための散乱光検出器であって、ハウジング（１）、このハウジング（１）の入口開口（３）および出口開口（５）を有し、両者の間を搬送媒体が上記ハウジング（１）を通って流通経路（７）上を流れるものであり、光源（９）を有し、これは流通経路（７）上に位置する散乱光センター（１１）に光を向けるものであり、散乱光受光器（１３）を有し、これは散乱光センター（１１）内の粒子上で散乱された光の一部を受光するものであり、そして、散乱光信号を増幅するための散乱光信号増幅器（１７）を有し、この散乱光信号増幅器（１７）は積分増幅器として構成されたものである散乱光検出器において、フィルター・アルゴリズム過程を用意して、散乱光信号を、その傾斜にもとづいてフィルターすることを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の散乱光検出器において、散乱光受光器（１３）の感度を設定するためのスイッチ手段（１９，２１）をそなえたことを特徴とする散乱光検出器
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の散乱光検出器において、通信インターフェース、とくにＰＣまたはネットワークへのそれを有することを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の散乱光検出器において、スイッチ入力を設けて散乱光受光器（１３）の感度を変更できるようにしたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１５】
請求項１１ないし１４のいずれかに記載の散乱光検出器において、搬送媒体の流通経路（７）内に温度センサー（２３）を設けたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１６】
請求項１１ないし１５のいずれかに記載の散乱光検出器において、伝達媒体の流通経路（７）内に流量計（２５）を設けたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の散乱光検出器において、流量計（２５）が、熱電気的空気流量計および熱電気的温度センサーであることを特徴とする散乱光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送媒体中のとくに微細な粒子を検出した場合に、散乱光受信器が発生する散乱光信号を、評価する方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、上記の方法を実施するための、散乱光検出器に関する。この散乱光検出器は、ハウジングと、その間を伝達媒体がハウジングを通って流通経路上を流れる、ハウジングの入口開口および出口開口を有し、流通経路上に位置する散乱光センターに光を向ける光源を有し、散乱光センター内の粒子上で散乱された光の一部を受ける散乱光受光器を有し、そして、散乱光信号を増幅するための散乱光信号増幅器を有する。
【背景技術】
【０００３】
上記のような、散乱光信号を評価する方法および装置は知られており、とくに吸引式の火災警報システムにおいて、散乱光の検知器として使用されている。それらの装置は、それによって、監視すべき部屋の空気または監視すべき装置の冷却空気を代表する一部の量からなる搬送媒体中の、固体物質または液体の粒子を検出するのに役立つ。吸引式の火災警報システムの場合、この空気の代表的な量は、ベンチレータ手段によって積極的に吸引され、散乱光検出器の入り口に供給される。たとえばＥＤＰ装置のような、モニターされる装置の場合、またそのほか、これに類似の、種々の測定、制御または調節のための電子装置の場合、装置を冷却する空気それ自体の内部フローを利用して、代表する部分的な量の装置冷却空気を、搬送媒体として散乱光検出器の入り口に供給することは、原理的に可能である。
【０００４】
上に述べたようなタイプの散乱光検出器は、通常、つぎのように作用する。
搬送媒体が、散乱光検出器のハウジングを通って、その流通経路上の散乱光センターに流れる間、光源からの光は散乱光センターを横切り、その結果、そこを流れる搬送媒体を横切り、光は、搬送媒体中の粒子に当たって散乱しない限り、反対側の光トラップに吸収される。これが通常の、支配的に起こる操業状態である。光源からの光線が粒子、たとえば煙の粒子または煙のエアロゾルに衝突すると、それは第一段階にある火災の最初の兆候であり、この粒子は、光の一部をその最初の方向から屈折させ、散乱光とする。この散乱光は、ついで高度に光学的に高い感度をもつ受信器、いわゆる散乱光受光器によって受光され、その強度が、評価回路手段によって評価される。光強度が特定のしきい値を超えると、警報が発せられる。
【０００５】
このような光学的システムが正確に、かつ高感度に作用するためには、環境の変数に精密に適合することと、適切な信号処理を行なう、特殊な設計上の特徴とが必要である。このことは、散乱光受光器を設置する位置に基づく、検知感度の変更などを必要とする。たとえば、検知器の感度は、コンピュータのチップを製造するクリーンルームでは、オフィス空間におけるよりは、きわめて高く設定する必要がある。というのは、前者の空気中の最も少量の塵の粒子または浮遊粒子でも、警報を発する引き金になる必要があるからである。
【０００６】
同様に、検出器の光源から放射される光の強度は、温度と直接の相関関係があるので、検知器にとって、温度のモニタリングを用意する必要がある。事実、温度が上昇した場合、光源の光の強度を、たとえば操業電流を増加させることにより、増大することが理論的に必要である。しかし、高いエネルギーコストを別にしても、このことは、とりわけレーザーダイオードにとって、反比例的に操業寿命の短縮を招く。ＬＥＤの最大操業電流に達しなくても、最大の電流限界で操業するということは、その寿命を、著しく短縮する。一般的にいって、高感度な光学的散乱光検知器の設計は、精密で適切な信号処理を要求する。
【０００７】
この観点において、先行技術から知られていることは、印刷刊行物としては、ＥＰ０７３３８９４Ｂ１があり、これは、空気中の微細粒子、たとえば、煙またはダストを検出する光学電子的センサーの温度適合に関する。この検出器は、それによって光源と受光手段とを有し、光の散乱を検知するやいなや、それは光源から放射された光の中に微細な粒子が存在することによって引き起こされた検知器の出力をつくる。検知器はしたがって、光源から放出される光の量を、参照温度値に基づいてコントロールする制御手段を備えている。光源は、パルスによって点滅する。もし、その温度が特定のしきい値を超えたならば、制御手段は、個々の光パルスの間隔を変化させる。それによって、光源の冷却を強化することができる。この制御ループは、警報信号が発せられる最高のしきい値を超えるまで継続する。というのは、原因は、検知器の誤作動または、火災の結果としての周囲温度の上昇による温度上昇のどちらかに帰せられるからである。
【０００８】
しかし、この装置の不利な点は、それぞれの光パルスの間隔を拡大することは、検知器のデッドエリアを増大させることであり、正確さが犠牲になるということである。この装置は、温度と光源の光出力との間の依存性という問題を本質的に解決するものではあるが、与えられた仕様における、検知機感度の変化、検知器のキャリブレーション、または受信した散乱光信号の評価の相互作用に関しては、何の可能性も示さない。
【０００９】
在来の散乱光検知器のキャリブレーションは、習慣的に、参照信号を用いて行なわれている。火災報知システムを適切に設計し、試験し、またはデモンストレーションするには、試験サンプルを加熱焼成して煙エアロゾルを作る方法を使用した、煙試験を行なうことが知られている。なかんづくこの試験は、検知器を電子的なシステムの中に配置するか、または室内に配置するかを決定するのに役立つ。試験をできるだけ現実的なものにするために、参照値を作り出すことのできる方法の助けを借りて、システムを試験し、および（または）煙検知器をキャリブレーションするための煙エアロゾルをつくる方法が使用される。
【００１０】
ドイツ特許ＤＥ４３２９８４７Ｃ１として発行された明細書は、火災報知システムを適切に設計し、試験し、またはその有効性をデモンストレーションするために、煙エアロゾルを作り出す方法、ならびにその方法を実施するための焼成装置を記述している。その方法においては、試験サンプル、たとえば電気ケーブルまたはそれに類似のものを、一定の、または本質的に一定の温度に、所定の時間にわたって保持する。装置とそれに関連する方法とは、いわゆる焼成フェーズにおいて作動し、低パワーで目に見えない煙エアロゾルを放出する。最近の初期警報火災報知システムの検知範囲は、発展する火災の第一フェーズの範囲内にある。検知の精度に対する要求に応じて、散乱光検知器をこの参照信号に適合させることは可能である。
【特許文献１】ＥＰ０７３３８９４Ｂ１
【特許文献２】ＤＥ４３２９８４７Ｃ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した諸点に基づいて、本発明は、散乱光信号の評価方法をさらに発展させ、より効率的で、より多才で、より正確なものにするという任務を目標としている。本発明はさらに、上記の方法を実施するための散乱光検知器であって、当業技術において既知の散乱光検知機にくらべて、その機能するモードはより正確であり、より多才であり、誤差を生じにくく、かつ、より廉価なものを提供することを、その目的に含んでいる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、請求項１に記載の方法により、また請求項１２に記載の装置により、それぞれ達成することができる。とくに、この目的は、散乱光信号が選択的にまたはランダムな順序で継続するサイクルにおいて、キャリブレーション過程、ドリフト補償過程、温度補償過程、感度調節過程およびフィルター・アルゴリズム過程を通じて、散乱光受光器により、搬送媒体中のとくに微細な粒子を検出したときに発生された散乱光信号を評価する方法によって達成される。
【００１３】
この目的はまた、とくにつぎの構成要素からなる散乱光検知器によって達成される：入口開口および出口開口を有するハウジング、その間を搬送媒体がハウジングを通って流通経路上を流れるものであり；流通経路上に位置する散乱光センターに向かって光を放つ光源；散乱光センター内の粒子上で散乱された光の一部を受ける散乱光受光器；および、散乱光信号を増幅するための散乱光信号増幅器、ここで、散乱光増幅器は、積分増幅器として構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の本質的な局面は、種々のキャリブレーションおよび補償の過程を循環することにより、正確な調整が可能になるということである。散乱光信号検知に対する要求、精度および支配的な環境の変数にしたがって、散乱光検知器を、精密で誤差のない散乱光検知が可能なように調整することが可能である。前記したそれぞれの過程において、下記の調整がなされる：
【００１５】
キャリブレーション過程では、散乱光検知器は参照信号によりキャリブレーションされる。その他の因子の中でも、この調整はそれぞれの環境条件を考慮に入れるものである。というのは、搬送媒体は、通常の操業においても、設置された場所によって、異なった「汚染の基底レベル」を示すことがあるからである。
【００１６】
ドリフト補償過程では、上記のキャリブレーションを長期間にわたって、すなわち、通常は２〜３日かけて行なう。チャンバー値を追跡して、チャンバー値に平均化する。ここでチャンバー値は、煙または煙エアロゾルが散乱光センターに存在しない場合に、散乱光検知器により受光すべき散乱光信号であり、それによって散乱光検知器の精度が改善されるものである。というのは、その感度調整は、この平均値を適正に考慮して行なうことができるからである。
【００１７】
温度補償過程は、散乱光検知器を、温度／放射された光の出力の従属関係に適合させるのに役立つ。ここでは、光源から放射された実際の光の出力は、温度が上昇するに伴って減少し、低下する場合は反対になる、という事実に対してアローアンスをもたせる。
【００１８】
感度調整過程は、散乱光検知器を、使用する検知領域によって必要な、感度の段階に対応させることを可能にする。
【００１９】
最後に、フィルター・アルゴリズム過程は、散乱光信号の解析を、特定のフィルター・アルゴリズムに従わせて、信頼性のある、かつ正確な警報出力を出すことを確保することを可能にする。
【００２０】
上述した種々の調整過程およびキャリブレーション過程を組み合わせることは、検知方法をきわめて精度が高く、多様な適用性をもったものにするとともに、例外的な正確さをもたらす。もちろん、コストを節約するため、調整過程の一つまたはそれ以上を、特別に必要でない限り、除外することも考えられる。
【００２１】
散乱光信号を評価する方法であって、散乱光検知器が散乱光信号増幅器として積分増幅器を有するものを用い、積分増幅器の積分時間をキャリブレーション過程において、散乱光信号が参照インディケータの参照信号に対応するように設定した場合、その評価方法は、上記において特定した方法に対して、有利な改善をもたらす。積分時間の変更は、散乱光検知器の、参照信号への、非常に経済的で容易に自動化することができる適合を可能にする。この適用は、なかんづく、光源の駆動電流を調整することによって−−放射される光エネルギーを変化させるため−−可能になる。ただしこれは、光源の操業寿命を犠牲にして得られることであり、増大したパワーを必要とする。本発明の方法に従えば、光源の駆動電流は一定に保たれる。
【００２２】
本発明の散乱光検知器の感度を変更するには、さまざまな方法が可能である。そのひとつは、光源を駆動する電流のパルス幅を変化させることである。パルス幅とは、光パルスの持続時間のことである。パルス幅を減少させると、散乱光検知器の感度が低くなり、増加させると、感度が高くなる。もうひとつの可能性は、散乱光信号の増幅器として積分増幅器を使用した場合に限るが、その積分時間を変化させることである。この方法もまた、積分増幅器の積分時間を増加させれば、高い感度が得られ、積分時間を減少させれば、散乱光検知器の応答性を低くする。散乱光検知器の感度を変更するどちらの方法も、きわめて経済的であり、実質的な損害を先制して抑え、散乱光検知器を模範的に単純なやりかたで適合させることができる。もちろん、積分時間およびパルス幅の両方を、段階的に変更することもできるし、連続的に変化させることもできる。ここで段階的にとは、たとえば、固定的にパーセントで表した差分、つまり散乱光検知器が２５％、５０％、７５％および１００％の感度で作動するようなことを意味する。このような感度の段階を設定することは、スイッチ手段、たとえばＤＩＬスイッチにより行なうことが好ましい。もちろん、これと同様に、通信インターフェース、たとえばＰＣまたはネットワークのＰＣを利用して、感度を調整することも可能である。これによれば、散乱光検知器と全火災報知システムの調整とを、ただひとつのコントロールセンターという手段で行なうことができる。
【００２３】
この方法が、積分時間またはパルス幅の段階的な、または連続的な調整を許容するかどうかは、モニターシステムの境界条件の関数である。特別に効果的で感度の高いモニタリングを確実にするためには、たとえばクリーンルームにおいて必要になるように、散乱光検知器は、空気中の最小の粒状物質でさえ存在するときは、検知信号を発するようにしなければならないことがあり、それゆえ、きわめてすぐれた感度調整が要求される。在来のスイッチ、またはＰＣもしくはネットワークとの通信インターフェースに加えて、感度調整はもちろん無線で行なうことができる。
【００２４】
温度と光源からの光放射との関係は、すでに上に詳細に記述した。温度補償過程では、それゆえ、搬送媒体の流通経路内に置かれた温度センサーを使用して、散乱光信号の温度補償を行なう。このことは、搬送媒体および（または）環境の温度は連続的に測定するか、またはパルスとして測定し、散乱光検知器に光を放射する光源に適合することを可能にする。このようにして、流通経路内の搬送媒体の温度上昇が測定されるとき、光源の直接的な調節が可能になって、一定の光放射が確保できるようになる。この温度補償は、散乱光受光器に接続された光源の駆動電流のパルス幅を変更することによって、有利に行われる。これは、搬送媒体の温度が上昇してそれが温度センサーに検出されると、光源の駆動電流のパルス幅を減少させることである。その結果、光源が、またそれによって搬送媒体もまた、加熱される度合いが少なくなる。もし、それに代って温度の低下が観測されたならば、光源の駆動電流のパルス幅を増大させて、温度の上昇を引き起こすことができる。いずれの場合も、光源の駆動電流は一定に保たれる。
【００２５】
散乱光信号を、その傾斜に基づいて、あらかじめ定めたしきい値、とくに警報しきい値と対比するに先立って、種々の方法でフィルターすることは有利である。このようにして、欠陥ある値が認識され、除去され、誤った警報が出ることが防止される。実際の警報値、すなわち与えられたしきい値を超えるものの存在だけが、警報出力信号をもたらすからである。散乱光信号がしきい値、とくに、たとえば警報しきい値を超える回数が、上記を実施する場合に考慮される。固定した時間間隔に１回でも達すると、警報信号が発せられる。入力信号の傾斜があらかじめ定めたしきい値を超えるやいなや、そのローパス・フィルタリングは、きわめて良好な信号ノイズ比をもった散乱光検知器装置となる。というのは、短く急速な入力信号の反射や、しばしば空気の汚染、すなわち空気流中の少量の粒子がモニターされることによって引き起こされるものは、警報値とは認識されない。
【００２６】
散乱光検出器に関して、改善された検出アルゴリズムを達成し、誤った警報をより少なくするために、さらに可能なことは、追跡されたチャンバー値を発生させることである。この追跡されたチャンバー値は、散乱光検知器のチャンバー値をより長い時間にわたって平均して得たものであって、ドリフト補償過程において実施される。このチャンバー値は、散乱光検知器の散乱光センターに煙が存在しないときに得られる散乱光信号である。この散乱光信号は、好ましくは検出器自身の反射表面から、および空気中の汚染物質に起因するものの両方から形成される。ドリフト補償過程においては、このチャンバー値を数日、好ましくは２〜３日にわたって平均することによって、きわめて正確な装置のキャリブレーションに至る。この平均された、追跡されたチャンバー値は、散乱光信号の操業条件から抽出することができる。このようにして、空気中の汚染物質、環境条件または検出器自身の反射などに起因する誤差がない、散乱光信号が得られる。
【００２７】
上に特定した方法の諸過程を実施するために、入口開口および出口開口を備えたハウジングを有し、それら開口の間をハウジングの中を通って流通経路上を搬送媒体が流れ、流通経路上に存在する散乱光センターに光を向ける光源を有し、散乱光センターにおいて部分的に散乱された光の受光器を有し、散乱光信号を増幅するための増散乱光信号幅器であって、積分増幅器として構成されたものを有する散乱光検知器が提供される。散乱光信号を自然に増幅すれば、散乱光信号のわずかな変動さえも検知することができる。そこで散乱光増幅器を積分増幅器として構成することは、散乱光の検出に、ほかのどのような装置をも必要とすることなく適合させることを許す。温度補償に関して、積分増幅器は、測定時間が長くなることに伴い、すなわち積分時間が長くなることに伴い、散乱光検知器内の温度の上昇につれて傾いた、光源の光出力を補償することを可能にする。このアプローチは、費用がかからないだけでなく、光源の寿命を長くする。それは、放射された光の出力を、増大する駆動電流によって発生させる必要がないからである。したがって、散乱光検知器における散乱光増幅器として積分増幅器を使用することは、結果として、たいへんエネルギー効率のよい作動をする装置を与える。
【００２８】
散乱光受光器の感度を調節するために、散乱光検知器は、スイッチ手段を備えていることが好ましい。スイッチ装置をできるだけ簡単なものにするため、このスイッチ手段は、たとえば、ＤＩＬスイッチとすることができる。
【００２９】
しかしながら、スイッチ手段を低価格のジャンパー接続として構成することも可能である。ユーザーフレンドリーの度合いと、モニタリングの可能性を増すために、通信のインターフェース、とくにＰＣまたはネットワークへのそれを用意することは、意義のあることである。このことは、複数の散乱光検知器によるモニタリングを一カ所に集め、診断を集中的に行なうことを可能にする。そのようにする場合、与えられた通信経路は、無線であっても、有線であっても、どちらでもよい。それゆえ、散乱光受光器の感度を変更するためのスイッチ入力を用意することが、有意義になる。
【００３０】
温度センサーを搬送媒体の流通経路内に配置することは、上述したように、温度補償を可能にする。流量計を搬送媒体の流通経路内に配置することは、流量検知器を付加的にモニターすることを可能にする。たとえば、強い流れのバラツキを検出したときは、信号を発することが可能であろう。というのは、そのことは検知器および（または）取り入れアセンブリの誤作動を示唆するからである。空気流センサーおよび（または）温度センサーを熱電気的構成部品で構成することは、それによって、経済的で最適にンパクトな、高い精度をもった散乱光検知器を提供することにつながる。
【００３１】
本発明のさらなる実施態様は、従属請求項に示されている。
【００３２】
以下は、図面を参照して、本発明の実施態様を、ずっと詳細に記述する。図示されているのは、後記するとおりである。以下の記述において、同一または同等の構成部分に対しては、同じ参照符号を使用する。
【実施例】
【００３３】
以下に記述する散乱光検知器１の３種の実施態様は、吸引式火災報知システムの構成部分として使用するためのものである。このように、請求項に記載する搬送媒体は、空気である。この空気は、吸引式の火災報知システムにおいて通常行なわれているように、ベンチレータにより吸引される。このように、ベンチレータを直接、散乱光検知器１のハウジング１０の上に配置することも、また、散乱光検知器１の外側にある、ベンチレーション・ダクトの中に配置することも考えられる。請求項に規定した方法および装置は、下記の３種の実施態様において設備され、および（または）使用される。
【００３４】
図１は、散乱光検知器の縦断面図である。この装置は、ハウジング１０と、それに接続された回路基盤４０からなる。ハウジング１０は、入口開口３および出口開口５を有する。換気扇（図示してない）を含むベンチレータ・ハウジング６は、入口開口３に固定され、このベンチレータは、検知機１内に、流通経路７に沿った空気流８を引き起こす。この場合、空気流８がつくられ、それが散乱光検知器１を、その入口開口３から出口開口５に向かって流れる。もちろん、ベンチレータ・ハウジング６内に配置した換気扇も考えられ、その場合、空気を吸引して空気流８´をつくり出し、それが散乱光検知器１の反対側に流れる。外側からの外部光が入ることを避けるため、散乱光検知器１はその両側に、光トラップ３０，３２を有する。散乱光検知器１は、さらに、光源９を有し、これは光の円錐２０を、流通経路７上の散乱光センター１１に向ける。散乱光検知器１はまた、光ダイオードである受光器１３を有する。その上、スクリーン２６を、光ダイオード９と散乱光受光器１３との間に設けてあって、これは光源９から放射された光が、散乱光受光器１３に直接当たることを防いでいる。
【００３５】
図２は、図１の第一の実施態様を、平面的な断面図として示す。切断の方向は、図１に示されたＡ−Ａ切断線に対応する。散乱光検知器１内を入口開口３から出口開口５に向かって流れる空気流は、散乱光センター１１を通過する。空気流８の中に存在するいかなる微粒子も、この場合はＬＥＤである光源９から放射される光を屈折させ、散乱光受光器１３に向け、それがあらかじめ定めたしきい値を超えたときは、検出信号を発生させる。散乱光検知器１には、流通経路７内に、空気流センサー２５および温度センサー２３が付加的に設けてある。空気流センサー２５は、さらなる連続的な、または若干のその他の特定される空気流８が、散乱光検知器１を流れるかどうかを調べるのに役立つ。たとえば、空気流がばらつく場合、それに対応する警報信号を発することができる。温度センサー２３は、散乱光検知器１を通り流通経路７に沿って流通する空気流８の温度をモニターし、たとえば、温度補償を可能にする。温度補償のことは、のちに図６に関して言及する。
【００３６】
図３および図４は、いずれも、さらなるそれぞれの散乱光検知器の横断面図である。これら二つの実施態様は、以下、実施態様２および３とする。それぞれ断面を示した散乱光検知器は、これも光源９および受光器１３を有し、それによって光源９からの光の円錐２０と、散乱光受光器１３の円錐２２が、（第一の実施態様におけるように）、流通経路７の中心線５８のある部分で交差するように走る。流通経路７をガイドするフローチャネルは、このようにして、散乱光センター１１の前面においても、また散乱光センター１１の後面においても、屈曲を有する。このようにして形成される光トラップ３０および３２は、これも第一の実施態様と同様に、外部から周囲の光が進入することを防止する。図３に示した第二の実施態様は、その上、スクリーン２６および２８を有し、これらは光源９から放射された光が反射されて、直接散乱光受光器１３に至ることを防止する。温度センサー２３および空気流センサー２５は、流通経路７の中心線５８上に同様に配置され、検知に適切なキャリブレーションおよびモニタリングのデータを集める。
【００３７】
すでに記述した実施態様と同様に、図４に示した散乱光検知器の第三の実施態様もまた、光トラップ３０および３２を有する。光源９の中心軸１８および１４，受光器１３は、それぞれ、ある部分で、すなわち流通経路７の二つの屈曲３０，３２において、流通経路７の中心線５８に平行に、またはそれに沿って走るように配置されている。この実施態様においても、スクリーン２６および２８が用意され、誤った値を検出することを防いでいる。空気流センサー２５および温度センサー２３も、入口開口３の近くに形成された流れのチャンネル内に同様に配置されている。このようにして、空気流が散乱光センター１１に達する前に、散乱光検知器１を通る空気流８の温度および流速がチェックされる。
【００３８】
本件の特許請求の範囲に記載した方法の諸過程は、上述の散乱光検知器１において使用される。それによって、散乱光受光器１３によって受光された散乱光信号が、キャリブレーション過程、ドリフト補償過程、温度補償過程、感度調整過程またはフィルター・アルゴリズム過程を、どのような順序にせよ通ることが可能になる。キャリブレーション過程およびドリフト補償過程は、それによって、それぞれ、とりわけ散乱光受光器が、流量検知器を通る種々の搬送媒体に適合させるのに役立つ。その際、キャリブレーションは、空気流８がそれぞれの使用場所において通常の条件下にあると推測する。明らかに、オフィスの空間で使用される散乱光検知器は、クリーンルームで使用する散乱光検知機とは異なった空気流８に対して、キャリブレーションしなければならない。このことは、キャリブレーションおよび（または）ドリフト補償過程において考慮に入れなければならない。これら二つの過程の相違は、ドリフト補償過程においては、いわゆるチャンバー値、散乱光受光器１３によって検知された散乱光信号は、煙またはそれに類似の外来の物質であって、散乱光センター１１において警報の引き金になるものが検知された場合、通常２〜３日を意味する、長い時間にわたって平均化される。この、いわゆる追跡されたチャンバー値は、ついで検知された散乱光信号から抽出して、散乱光検知器１をキャリブレーションするために使用する。空気流８の温度を調整することは、温度センサー２３から受信した温度信号にしたがって可能である。ここでは、上に述べたように、温度が上昇すると光源９から放射される光が減少する、という事実が考慮に入れられる。散乱光検知器１の検知された出力を、温度から独立して受信するために、温度補償過程において、それに対応する調整を行なう。種々の実施態様において散乱光受光器１３によって検知された散乱光信号は、追加的にフィルター・アルゴリズム過程において、さまざまにフィルターされる。誤った信号を除去するために、散乱光信号をその傾斜にもとづいて、あらかじめ設定した、警報信号を出すことになるしきい値と対比するに先立って、フィルターすることが考えられる。
【００３９】
３種の散乱光検知器のすべてを、空気流８のモニタリング感度に関してできるだけ正確に保つためには、種々の異なった態様が、散乱光増幅器（図示してない）、たとえば積分増幅器の形態の増幅器を使用して、散乱光受光器１３によって受光された散乱光信号を増幅する。この積分増幅器は、たとえば積分時間を変更することによって、散乱光検知器１の感度の変更を可能にする。選択された積分時間が長いほど、散乱光検知器１はより高感度になる。この変更は、段階的に行なうこともできるし、連続的に行なうこともできる。
【００４０】
図５は、信号入力／信号出力のグラフである。信号入力２は、散乱光検知器１の散乱光受光器１３によって受信されたままの、フィルターを受けていない信号に相当する。これに対して、出力信号４は、特殊なフィルター・アルゴリズムによりフィルターを受けた信号に相当する。入力信号２においては、４個のピーク値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄがあって、そのうちのピーク値Ｃだけが、長い時間において、「１」のしきい値を超えており、これにもとづき、警報または検出信号の引き金が引かれることに注目すべきである。反対に、いわゆる欠陥値Ａ，ＢおよびＤは、フィルター・アルゴリズムによりキャップされて、警報信号には至らない。ここで注目すべきことは、誤った値ＢおよびＤは、しきい値「１」を超えてはいるが、その超過した量は、十分長くは続かず、内部フィルターによって警報値とは認識されないため、キャップされるわけである。適応させられたフィルター特性は、このようにして、場合によっては環境その他これに類する条件に適合させた散乱光検知器となることができる。
【００４１】
図６は、図１ないし図３の３種の流れ検知器における、温度補償の可能性を示している。最初に６．１に示したものは、光源９をパルス操業した場合のダイアグラムである。通常の操業では、この図は、パルス幅が、たとえば３ミリ秒のパルスフェーズ５０と、それに続く残りの、１秒のフェーズ５２を示す。残りのフェーズ５２においては、光源９がクールダウンし、フェーズ５０においてヒートアップすることによって、通常の条件下では、空気流チャンネル中に、一貫した温度プロフィールが期待できる。しかしながら、空気流センサー２５が温度の上昇を測定した場合、６．２および６．３に示したように、パルスフェーズ５０のパルス幅を次第に減少させて、その結果、光源９にとってより低い温度となるようにすることが可能である。光放射のパルス幅を変動させることは――これは光源９の駆動電流のパルス幅の変動に対応するが――もちろん、感度の低下という影響が出、それは次の感度調節過程において、またはそのほかのキャリブレーション過程において、補償することができる。
【００４２】
上述したすべての構成部品、とくに図面に詳細を示されたものは、単独で、また任意の組み合わせにおいて、本発明の基本的な構成として特許請求の対象となる。その変更は、当業者にとって容易なことであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】散乱光検知器の第一の態様についての縦断面図。
【図２】図１に示した態様の散乱光検知器のＡ−Ａ線に沿った平面図。
【図３】断面を示した第二の態様の散乱光検知器の平面図。
【図４】断面を示した第三の態様の散乱光検知器の平面図。
【図５】散乱光検知器の入力／出力信号のグラフ。
【図６】光源の駆動電流のパルス幅の変化を、温度との関係において示したダイアグラム。
【符号の説明】
【００４４】
１  検出器
２  入力信号
３  入口開口
４  出力信号
５  出口開口
６  ベンチレータ・ハウジング
７  流通経路
８  空気流
９  光源
１０  ハウジング
１１  散乱光センター
１３  散乱光受光器
１４  中心軸
１７  散乱光信号増幅器
１８  中心軸
１９  スイッチ手段
２０  光の円錐
２１  スイッチ手段
２２  受光器の円錐
２３  温度感知器
２５  空気流センサー
２６  スクリーン
２８  スクリーン
３０  光トラップ
３２  光トラップ
４０  回路基盤
５０  パルスフェーズ
５２  残りのフェーズ
５８  流通経路の中心線
【図１】
2007519906.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送媒体中のとくに微細な粒子を検出したときに、散乱光受光器が発生する散乱光信号を評価する方法であって、
散乱光信号を、特定のフィルター・アルゴリズムの条件下に、散乱光信号を評価するためのフィルター・アルゴリズム過程に走らせ、かつ、フィルター・アルゴリズム過程において、散乱光信号を、あらかじめ定めたしきい値との比較に先立って、その傾斜にもとづいて異なるやり方でフィルターすることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
散乱光信号を、さらに、参照信号を用いたキャリブレーションのためのキャリブレーション過程に、および（または）、支配的な環境条件に適合させるためのドリフト補償過程に少なくとも２４時間の時間にわたって、および（または）、光源からの光の出力の温度依存性を補償するための温度補償過程に、および（または）、要求される感度に適合させるための感度調節過程に走らせることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、散乱光増幅器として積分増幅器を使用し、
上記積分増幅器の積分時間を、キャリブレーション過程において、散乱光信号を、参照インディケータの参照信号に対応するようなやり方で設定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方法において、
散乱光受光器（１３）の感度を、感度調節過程において、上記散乱光受光器（１３）に結合している光源（９）からの駆動電流のパルス幅を調節することにより、調節することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２または３に記載の方法において、
散乱光受光器の感度を、感度調節過程において、散乱光増幅器として作用する積分増幅器の積分時間を変更することにより調節することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
積分時間の変更を、増分的にまたは連続的に行なうことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法において、
パルス幅の変更を、増分的にまたは連続的に行なうことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれかに記載の方法において、
搬送媒体の流通経路（７）内に配置された温度センサー（２３）を、散乱光信号の温度補償のために、温度補償過程において使用することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
温度補償を、上記散乱光受光器（１３）に接続された光源（９）の、駆動電流のパルス幅を変更することにより行なうことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれかに記載の方法において、散乱光信号を、その傾斜があらかじめ定めたしきい値を超える場合には、ローパスフィルタを通すことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項２ないし１０のいずれかに記載の方法において、
ドリフト補償過程において、チャンバー値を長い時間にわたって平均化し、追跡されたチャンバー値をつくり出すことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施するための散乱光検出器であって、ハウジング（１）と、このハウジング（１）の入口開口（３）および出口開口（５）を有し、両者の間を搬送媒体が上記ハウジング（１）を通って流通経路（７）上を流れるものであり、光源（９）を有し、これは流通経路（７）上に位置する散乱光センター（１１）に光を向けるものであり、散乱光受光器（１３）を有し、これは散乱光センター（１１）内の粒子上で散乱された光の一部を受光するものであり、そして、散乱光信号を増幅するための散乱光信号増幅器（１７）を有し、この散乱光信号増幅器（１７）は、積分増幅器として構成されたものである散乱光検出器において、
フィルター・アルゴリズム過程を用意して、散乱光信号を、その傾斜にもとづいてフィルターすることを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の散乱光検出器において、
散乱光受光器（１３）の感度を設定するためのスイッチ手段（１９，２１）をそなえたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の散乱光検出器において、
通信インターフェース、とくにＰＣまたはネットワークへのそれを有することを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の散乱光検出器において、
スイッチ入力を設けて散乱光受光器（１３）の感度を変更できるようにしたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれかに記載の散乱光検出器において、
搬送媒体の流通経路（７）内に温度センサー（２３）を設けたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１７】
請求項１２ないし１６のいずれかに記載の散乱光検出器において、
伝達媒体の流通経路（７）内に流量計（２５）を設けたことを特徴とする散乱光検出器。
【請求項１８】
請求項１７に記載の散乱光検出器において、
流量計（２５）が、熱電気的空気流量計および熱電気的温度センサーであることを特徴とする散乱光検出器。
【国際調査報告】
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