フィルタ装置
流体から不純物を除くフィルタ装置は、流体を通す複数のスクリーン部分(18,20)を含み、上記複数のスクリーン部分は、第１スクリーン部分(18)と、第１スクリーン部分からあらかじめ決められた距離だけに離れた第２スクリーン部分(20)とを含む。この距離はしきい粒子長を基に決められる。１例ではフィルタ装置(10)はハウジング(16)の中に取り付けられ、このハウジングは入れ子構造の２つのフィルタ素子(18,20)を収容する。このフィルタを用いる粒子検出器が記載される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れの中に同伴された粒子を除くときに使用されるフィルタ装置と、フィルタなどを用いた粒子検出器に関する。好ましい実施形態は、煙検出器によるサンプル流れの解析の前に、サンプルの流れから細長い粒子を除去することに関連して説明される。しかし、本発明は、例示の用途に限定されると考えられるべきではない。
【背景技術】
【０００２】
光学的粒子検出器において、粒子の存在は、空気サンプルの中で、サンプルを通る電磁気的放射のビームから散乱の程度を監視することにより、検出できる。ときどき、ちり、糸くず、昆虫などの望ましくない不純物（夾雑物）が、検出がされる検出室に入ることがある。そのような不純物は、もし電磁気的放射のビームに当たるならば、典型的には、検出室内で相当な散乱を起こし、不純物を粒子と誤って検出する「偽陽性(false positive)」検出イベントを起すことがある。これは、特に、電磁気的検出器に見えるビームの部分（典型的には「関心領域」という）に望ましくない不純物が入る場合である。
【０００３】
望ましくない不純物が検出室の中に入るのに対して守るために、フィルタを備えた多くの粒子検出器が流路の中に配置され、サンプルが検出室に入るまえにサンプルを濾過する。
【０００４】
煙検出システムの入口で濾過する方法は、煙検出器を吸引するときに主に使用されているが、フォーム（foam）、紙などの「バルク」のフィルタを用いた濾過である。そのようなフィルタは、大きなちり粒子や糸くずなどの細長い粒子の両方を除くのに有効であるが、検出されるべき煙粒子も除いてしまう傾向があるのが欠点である。
【０００５】
バルクのフィルタによる空気流からの、捜している粒子（たとえば煙）の除去は、フィルタ材料がつまるにつれて、しだいにきびしくなる。しかし、このつまりは、空気流をとおる煙粒子の除去への影響に比べて、システムを通る空気流への影響はよりきびしくないことがわかった。したがって、フィルタを通るときの圧力低下へのその結果として起こる影響は比較的小さい。さらに、そのようなフィルタは、一般的に、全システムの圧力低下の小部分にのみ寄与するように設計され、したがって、許容できない感度減少の信号へのつまりの影響は信頼できない。
【０００６】
バルクのフィルタの使用の代わりに、検出器の入口に配置されるメッシュスクリーンが使用される。そのようなスクリーンは、メッシュスクリーンの穴径より大きなすべての粒子が検出室に入るのを効果的に防止する。しかし、より小さな粒子は、なお通っていく。また、細長い粒子も、メッシュスクリーンフィルタの１つの問題を提示する。なぜなら、粒子は、メッシュスクリーンの口径より十分に長くても、スクリーンに整列されると、スクリーンを通過するのに十分な小さい断面をもつことがある。
【０００７】
さらに、いくつかの細長い粒子は、はじめメッシュスクリーンにより止められても、スクリーンに対する向きが変わると、スクリーンを通り、したがって、ゆれ動いて通り抜ける。従来は、この問題に対する機械的解決を見出すことは不可能であり、ソフトウェアを基にした解決が必要であると考えられていた。
【０００８】
ある範囲の技法により、煙検出器は、フィルタを使用せずに、ちり粒子の影響を許容できることが知られている。しかし、細長い粒子は、なお、煙検出器の検出エリア内でつまるにつれ、実質的に永久の誤った煙検出応答を生じるという問題を提示する。
【０００９】
実際に、いくつかの細長い粒子は、関心領域を比較的速く移動し、短時間の偽陽性の読みを生じる。典型的には、そのようなイベントは、検出器のソフトウェアにおける適当なアルゴリズムを用いて処理できる。しかし、永久的な誤った警報は、検出器の内部に、関心領域の中にとどまらせる位置に、収容または付着された粒子により生じる。そのような誤った警報を引き起こさせる粒子の長さは、煙検出器の内部構成に依存する。この観点で、付着している表面から関心領域にまで十分長い粒子が検出器に脅威を生じる。より短い細長い粒子は、関心領域まで届かないので、したがって、こうして脅威を生じない。
【００１０】
なお、上述の従来技術の説明は、従来技術または従来技術から発明者により得られた結論が、本出願の優先日に当業者の共通の一般的知識の一部であったということを認めたものではない。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の第１の観点では、流体から不純物を除去するフィルタ装置は、流体を通す複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分からあらかじめ決められた距離だけ離れた第２スクリーン部分とを含む。
【００１２】
好ましくは、あらかじめ決められた上記距離は、流体から除去されるべき粒子のしきい粒子長に基づいて決められる。
【００１３】
上記フィルタ装置の好ましい実施形態では、フィルタ装置は、粒子検出器により処理されるべき流体から不純物を除去するように適合される。この場合、好ましくは、第１と第２のスクリーン部分は、その粒子検出器の臨界的粒子長以下の距離だけ互いに離れている。
【００１４】
好ましくは、複数のスクリーン部分の間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の９０％より小さい。複数のスクリーン部分の間隔は、たとえば、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の８０％と５０％の間である。他の間隔もまたうまくいく。
【００１５】
１つの実施形態では、好ましい上記しきい粒子長は０．２５ｍｍと１０ｍｍの間である。
【００１６】
ある具体例では、フィルタ装置の上記第１と第２のスクリーン部分の間隔は、１５０リットル/分より低い流体の流速での作業に最適化されている。
【００１７】
本発明の第２の観点では、流体から粒子を除去するフィルタ装置が提供される。フィルタ装置は、重なる複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、流体により直列に通り抜けられるように配置される。ここで、上記複数のスクリーン部分の中の第１のスクリーン部分は、その次に通り抜けられるスクリーン部分からスペーサー手段により離れている。
【００１８】
本発明の第３の観点では、流体から細長い粒子を除去するフィルタ装置が提供される。このフィルタ装置は、流体により直列に通り抜けられるように配置された複数のスクリーン部分を含む。ここで、その中の１つの下流スクリーン部分は、１つの上流スクリーン部分の粒子未整列ゾーン内に位置される。ここで、上記上流スクリーン部分を通る粒子は、上記粒子未整列ゾーン内において上流スクリーン部分による流れの方向と整列されない。
【００１９】
本発明の上述の複数の観点では、複数の上記スクリーン部分は複数の異なるスクリーンであって、上記流体が続けて通るように配置される。好ましくは、上記第１及び第２のスクリーン部分は実質的に平行である。複数の上記スクリーン部分はたとえばメッシュ材料から作られる。
【００２０】
ある実施形態では、フィルタ装置は、内部に室を区画する少なくとも１つの壁を備えるハウジングと、上記ハウジング内に配置される複数のフィルタ素子とを含む。ここで、上記ハウジングは、さらに、流体が上記室に入ってくる少なくとも１つの入口開口と、流体が上記室から出ていく少なくとも１つの出口開口とを備え、各々の上記フィルタ素子は、上記室の入口から出口への流路を横切る少なくとも１つのスクリーン部分を含む。
【００２１】
上記フィルタ素子は、ある範囲の複数の形状の中のいずれかを有し、その形状範囲はかご状の形状を含む。かご状のフィルタ素子を用いた１つの実施形態において、第１のかご状フィルタ素子は、第２のかご状フィルタ素子の中に入れ子状に収容できる。
【００２２】
第１と第２の上記スクリーン部分は、実質的に同じ穴径をもつメッシュ材料で形成できる。または、第１と第２の上記スクリーン部分は、異なる穴径をもつメッシュ材料で形成できる。
【００２３】
上記フィルタ装置は、重なる複数のスクリーン部分の間に位置されるスペーサー手段を含んでもよい。上記スペーサー手段は、たとえば、重なる複数のスクリーン部分の間に少なくとも１つのあらかじめ決められた間隔を維持する。上記スペーサー手段は、たとえば、スクリーンを含む。上記スペーサー手段は、たとえば、１以上のモールド成形された素子を含む。上記スペーサー手段は、たとえば、重なる複数のスクリーン部分の間にあらかじめ決められた間隔に等しい厚さのメッシュを含む。
【００２４】
１つの好ましい形では、複数の上記スクリーン部分は円筒形状であり、互いに実質的に同心に配置される。
【００２５】
本発明の第４の観点では、流体から不純物を除去するフィルタ装置は、流体が通る複数のスクリーン部分を含む。ここで、複数の上記スクリーン部分は、スクリーン相互作用領域を備える第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分から離れ第１スクリーン部分の上記スクリーン相互作用領域内に位置される第２スクリーン部分とを含む。
【００２６】
本発明の第５の観点では、本発明の１つの観点の実施形態によるフィルタ装置を含む粒子検出器が提供される。粒子検出器は、好ましくは、煙を検知する煙検出器である。
【００２７】
本発明の他の観点では、流体サンプルのなかで粒子を検出する粒子検出器は、流体サンプルを受け取る入口と、上記入口と連通している、上記サンプル室は、上記流体サンプルの少なくとも一部を受け取るサンプル室を区画する少なくとも１つの壁を含むハウジングと、上記サンプル室の中で１つの関心領域の中の粒子を測定するように配置される粒子検出手段と、上記入口から入る流体サンプルから不純物を除去するフィルタ装置とを含む。フィルタ装置は、流体が通る複数のスクリーン部分を含み、その中の第１と第２の上記スクリーン部分は、互いにあらかじめ決められた間隔だけ離れている。
【００２８】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除かれるべき粒子のしきい粒子長を基に決定される。
【００２９】
上記しきい粒子長は、好ましくは、上記サンプル室の少なくとも一部を区画する壁と、上記粒子検出手段の関心領域との間の最小間隔に等しい。複数のスクリーン部分の間の上記間隔は、好ましくは、上記しきい粒子長より小さい。
【００３０】
本発明の他の観点では、粒子検出システムは、流体の流れのなかにある粒子の存在を検出する粒子検出器と、上記粒子検出器による粒子の検出の前に流体の少なくとも一部を濾波するフィルタ装置とを含む。ここで、上記フィルタ装置は、上述のいずれかの観点の１実施形態によるフィルタ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】流速と、流体を横切るスクリーン部分とを示し、上記スクリーン部分のスクリーン相互作用領域が描かれる。
【図１Ｂ】本発明の１実施形態のフィルタ素子とともに使用可能な粒子検出器を示す。
【図２】本発明の第１実施形態によるフィルタ装置の分解図である。
【図３】本発明の１つの実施形態において使用可能な第１のフィルタ素子を示す。
【図４】本発明の１つの実施形態において使用可能な第２のフィルタ素子を示す。
【図５】本発明の１つの実施形態におけるフィルタハウジングの断面図とＣおよびＤの部分拡大図である。
【図６】本発明の上記実施形態による組み立てられたフィルタ装置の断面図を示す。
【図７Ａ】本発明の１つの実施形態によるフィルタ装置の１部を示す。
【図７Ｂ】図７Ａに示されるフィルタ装置の断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態のフィルタ装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
発明者は、流体の流れの中に、比較的短い距離だけ相互に離れている複数のスクリーン部分を配置することにより、細長い粒子の捕獲における有効性を大きく増加できることを見出した。
【００３３】
第１スクリーン部分は、その穴径より大きなすべての寸法をもつすべての粒子を捕え、かつ、スクリーンにおける穴径より小さい断面積をもつ細長い粒子の一部を捕えることが期待される。しかし、発明者が見出したように、いくつかの種類の粒子では、もし第１スクリーンの下流に少なくとも１つの追加のスクリーンが適当な位置に置かれるならば、第１スクリーン（及びそれに続くスクリーン）を出る粒子径分布がわかっているとすると、複数のスクリーンに捕えられる粒子の割合が予想より大きくなる。
【００３４】
第２スクリーンにより提供される改良された濾過は、以下の複数の効果の１つまたは両方の結果であると、発明者は仮定する。
【００３５】
１．隣り合うスクリーン部分の間隔より長い粒子は、もしフィルタ装置を同時に通過するべきならば、典型的には２つのスクリーンに同時に接触し、スクリーンの２層を同時に進まねばならない。しかし、２つのスクリーンに同時に接触することにより粒子の運動の自由度は減り、その結果、２つのスクリーンを通って揺り動く(wiggle)能力を低くする。
【００３６】
２．第１スクリーンを通る細長い粒子は、スクリーンにより流れの方向にほぼ整列される。この場合、発明者は以下を仮定する。すなわち、フィルタ装置の上流スクリーン部分は、その下流に乱流のゾーンを生じ、これは、スクリーンの間隔より短い細長い粒子を、はじめの整列状態から回転させる。もし第２スクリーン部分がこの乱流ゾーンの中またはそのすぐ後に置かれるならば、第２スクリーン部分の粒子捕獲効率は、細長い粒子が下流スクリーン部分の穴と整列されにくくなるにつれて増加しうる。
【００３７】
明細書及び特許請求の範囲において、「スクリーン相互作用領域」の用語は、第１スクリーン部分の下流の領域をいう。スクリーン相互作用領域の中に第２スクリーン部分を置くことができ、また、この第２スクリーン部分は、第１スクリーン部分が存在せず、かつ、第２スクリーン部分が同じ流速で同じ粒子径分布に曝されている場合の第２スクリーン部分の性能に比べて、細長い粒子のスクリーン性能を向上する。なお、ここでいう粒子径分布は、第１スクリーン部分を通った後の流体の流れに残っている粒子径分布である。また、複数のスクリーン部分は、ある長さの１つの粒子を、その粒子の長さ以下の間隔で置かれているときにともに作用して、捕獲できる。
【００３８】
図１Ａは、検出室１０２に置かれたスクリーン１００のスクリーン相互作用の１例を示す。流体は、検出室１０２のなかで、矢印１０４で示される方向に流れている。スクリーン１００にすぐに続いて、より乱れた流れの領域１０６がスクリーンの存在により生じる。細長い粒子はスクリーンを通るときに流れの方向に整列しようとするので、領域１０６における増加した乱れは、細長い粒子を回転させる。いくつかの例では、領域１０８において示されるように、粒子は、ある期間、流れの方向に再配列しない。スクリーン相互作用領域は、これらの２つの領域の組み合わせである。
【００３９】
明細書と特許請求の範囲において、１つの検出器についての「臨界的粒子長」は、粒子検出器の関心領域に入り検出器の一部に付くことがある粒子の最小長さである。いくつかの場合（たとえば流体の流れの決められた方向に、吸引された粒子の検出器）、検出器の臨界的粒子長を考えるとき、粒子検出器の関心領域から「上流」での表面のみを考えれば十分である。
【００４０】
図１Ｂは、煙検出器２を示し、煙検出器の臨界的粒子長の概念を説明するために用いられる。煙検出器２は、光散乱型であり、筒状の検出室を含む。この検出室は、一端に、検出室をとおる集束光線１を生成するための光源６とレンズ８を備える。検出器の光源６は、図示された例ではレーザーであるが、その代わりに、他の形態の光源も使用できる。光線１は、検出室４の他端にある光吸収器３の中にすすむ。入口５と出口７は、光吸収器３のちかくの位置で、光線１の光路を横切って流体の流れを斜めに向けるように配置される。散乱光を受け取る光検出器９は、光吸収器３の近くで囲い１１の中に設置される。光検出器９は、視角１３の中で光線から散乱された光を受け取る。こうして、もし粒子が光検出器９により見られる光線の部分すなわち関心領域に入れば、光を光検出器９のほうに強く散乱する。
【００４１】
上に述べたように、細長い粒子は十分に長いため、関心領域１５に永久的に（または繰り返し）入るように、検出器２の内壁の１つの位置に付くことが可能であり、これにより誤った警報を生じる。そのような問題を生じる粒子の最小の長さ、すなわち、臨界的粒子長は、関心領域と検出室の内壁の間の最小距離により決められる。この例では、関心領域と検出室の内壁の間の最小距離は、参照数字２１により示され、検出器の臨界的粒子長を定義する。
【００４２】
検出器２の検出室４に入る流体の流れから細長い粒子を除くために、その入口５は、２つのフィルタ素子１１８，１２０を備える。これらは、流体の流れの方向に測定されたときに検出器２の臨界的粒子長２１より小さい間隔をあけて平行な方向に設置される。それらは、好ましくは、入口５の軸に対して１つの角度をなして置かれて、（流体の流れに直交して置かれたスクリーンに比べて）比較的大きな表面を提供する。
【００４３】
いくつかの用途では、臨界的長さ以上のすべての細長い粒子を除くのが望ましい。しかし、他の例では、すべてのそのような粒子を濾過するのが必須ではない。たとえば、いくつかの状況では、予想された粒子分布は、臨界的長さより長いが、しきい粒子長より短いような粒子をほとんど生じない。これらの状況では、このしきい長より短い粒子を濾過しようとしなくても、許容可能な信頼性が達成できる。
【００４４】
図２は、粒子検出装置１４の入力ポートに結合されて粒子検出システムを構成するフィルタ装置１０の分解図をしめす。この例では、粒子検出装置は、Xtralis社により商標VESDAのもとで市販された吸引煙検出器である。フィルタ装置１０は、流路にサンプリング用パイプネットワーク（図示しない）と煙検出器１４の入力ポート１２の間に取り付けられる。フィルタ装置１０は、２つのフィルタ装置１８，２０を収容するように構成されたハウジング１６を備える。このハウジング１６は、カバー２２により閉じられ、カバー２２とハウジング１６の間でシール２４によりもれに対して封じられる。使用においては、フィルタ素子１８，２０は、入れ子構造に配置され、フィルタ素子２０の内部にフィルタ素子１８が位置される。フィルタ素子１８，２０は、第１のフィルタ素子１８のフィルタ用スクリーンと第２のフィルタ素子２０のフィルタ用スクリーンが実質的に全表面にわたって互いにあらかじめ決められた間隔に維持されるような形状を備える。
【００４５】
使用において、サンプリング用ネットワークからの流体の流れは、入口ポート２６によりフィルタハウジング１６に入り、次に第１フィルタ素子１８のフィルタ用スクリーンを通り、第２フィルタ素子２０のフィルタ用スクリーンを通り、さらに、フィルタハウジング１６の出口ポートを通り、煙検出器１４の入口ポート１２に入る。
【００４６】
図３は、図２に描かれた内側フィルタ素子１８の斜視図である。フィルタ素子は、上板２００と底板２０２からなり、それらの間に、筒状の網であるフィルタ媒体２０４がある。上板２００は、空気をフィルタ素子１８に入るようにするための開口２１０を備える。好ましい実施形態では、フィルタ媒体２０４は、ステンレス鋼のメッシュである。フィルタ素子１８の上板２００は、フィルタ装置１０のハウジング１６の中に収容される形状を備え、また、ハウジング１６からフィルタバスケット１８を容易に移動するためのグラブ（つかみ部）２０６を備える。下側の板２０２の上に形成される位置決めピン２０８を用いて、フィルタバスケット１８を第２のフィルタバスケット２０と整列して、内側バスケット１８のフィルタ素子２０４と外側バスケット２０のフィルタ素子３０４（図４参照）の間の間隔を維持する。
【００４７】
図４は、この好ましい実施形態において用いられる外側フィルタバスケット２０を示す。フィルタバスケット２０は、全体の構成において内側フィルタバスケット１８と同様であり、上板３００，底板３０２およびそれらの間の筒状網である濾過素子３０４である。上板３００は、そこに区画された開口３０６を備え、その寸法は、内側の濾過素子１８がその中に挿入できるように決められる。図４に示されないけれども、底板３０２は、内側バスケットの位置決めピン２０８を受け入れられる凹部（または他の位置決め装置）を備える。この位置決めピン２０８により、内側と外側の濾過バスケット１８、２０の濾過素子２０４，２０６の間で実質的に一様な間隔が維持されるように両バスケット（１８と２０）を整列する。
【００４８】
図５は、この好ましい実施形態のフィルタ装置１０のハウジング１６を通る断面図を示す。ハウジング１６は、箱状の囲みを備え、その中に２つのフィルタ素子１８，２０が挿入される。ハウジング１６は、入口ポート２６と出口ポート２８を備える。入口ポート２６は、段状の開口を備え、この開口の寸法は、入口管と気密に係合する。出口ポート２８は、テーパー状の壁を備え、煙検出器の入口ポートすなわち管の中に気密に挿入される。ハウジング１６の内側壁は、案内装置４０４を備える。案内装置４０４は、フィルタバスケット１８，２０の上板２００，３００を受け入れて、ハウジング室４０６の中に適所に保持するように構成される。ハウジング４０８の開いた側は、カバー２２で閉じられシール２４で封じられるように構成される。
【００４９】
図６は、組み立てられたフィルタ装置１０の断面図である。図に示されているように、フィルタバスケット１８は、外側フィルタバスケット２０の中に入れ子であり、それらはともに、ハウジング１６により区画される空隙４０６の中に位置される。ハウジングは、カバー２２で閉じられ、シール２４で封じされる。
【００５０】
使用において、同伴された粒子を伴う流体の流れがハウジング１６の入口ポート２６に矢印５００の方向に入り、内側のフィルタ用素子１８の内側中空部にすすむ。次に、矢印５０４で示されるように、内側濾過バスケット１８の濾過材料をとおり、内側と外側の濾過バスケット１８，２０の間の空間５０２を通り、外側濾過バスケット２０のフィルタ用材料を通る。濾過された流れは、次に矢印５０８により示されるように外側濾過用バスケットの外側をとおり、出口ポート２８から出ていく。
【００５１】
この好ましい実施形態において、内側と外側の濾過用バスケット１８，２０の濾過材料は、サイズ１００／４２のステンレス鋼で編んだメッシュである。このメッシュのサイズは、xx/yyの形で特定される。ここで、xxは、インペリアル(imperial)メッシュサイズ（インチ当たりの穴の数）であり、yyは、メッシュを形成するワイヤの近似的な標準ワイヤゲージである。
【００５２】
この実施形態において、２つのメッシュスクリーンは、同じ仕様のメッシュからなるが、いくつかの場合では、好ましくは異なるメッシュサイズが使用できる。第１と第２のバスケット１８，２０の間のメッシュ層の間隔は、４ｍｍである。したがって、この実施形態は、上述の第１の捕獲機構を用いて、４ｍｍより長い粒子を捕らえることができ、第２の捕獲機構により４ｍｍより短い粒子の捕獲を増加できる。
【００５３】
以上に説明した測定とメッシュサイズは、吸引煙検出器（たとえば、Xtralis社により製造されるVESDA(商標)LaserPLUS煙検出器）についてサンプルの流れから細長い粒子を除く用途に最適であることがわかった。他の検出器を使う場合、流速および／または粒子径が上述の用途とは異なる場合、または、濾過されるべき流体が空気でさえない場合などの他の状況において、最適なスクリーンの大きさとスクリーン部分の間隔は、上述の場合とは異なる。
【００５４】
図７Ａと図７Ｂは、本発明の１実施形態のフィルタ装置の１部を示す。このフィルタ装置は、３つの互いに重なるスクリーン部分を含む。図７Ａは、フィルタ装置７００の
斜視図であり、図７Ｂは、その断面図である。このフィルタ装置７００は、比較的小さなサイズの穴を有する外側スクリーン部分７０２，７０４を含む。スペーサー７０６は、外側層７０２，７０４の間に挟まれる。この実施形態におけるスペーサー７０６は、外側スクリーン部分７０２，７０４より大きな径の穴を有するスクリーンである。この実施形態において、外側スクリーン部分７０２，７０４は、内側スクリーン部分層７０６の対向する２つの面にあたり、フィルタ装置７００の１次濾過の役割を行う。図７Ｂの断面図でわかるように、スペーサー７０６は、外側スクリーン部分７０２，７０４の間であらかじめ決められた間隔を維持し、また、フィルタ装置に力学的強度を提供するが、フィルタ装置をとおる流体の流れに最小限の影響を与えるのみである。
【００５５】
１つの実施形態において、外側スクリーン部分７０２，７０４は、１組の寸法をもつワイヤのメッシュである。内側スクリーン部分７０６は、同様にワイヤのメッシュであるが、その寸法は、外側スクリーン部分７０２，７０４との間隔を維持するように選択される。別の実施形態では、スペーサー７０６は、他の材料から作られる。たとえば、スペーサーは、モールドで成形されたプラスチックスクリーンである。
【００５６】
図８は、フィルタ装置８００の１例の実施形態を示す。このフィルタ装置８００は、同心に配置された円筒状のフィルタ素子８０２，８０４を備える。そのような実施形態は、多くの点煙検出器におけるように検出器がハウジングのほぼ円筒状の部分の側面を通る１以上の入口を備える用途において、便利に使用できる。
【００５７】
さらに、スペーサーは、メッシュ状の構造でなくてもよく、スクリーンの外側層の間の間隔を維持しかつ流れをそれらの外側スクリーン部分に通す（複数の別々のスペーサーを含むスペーサー層を含む）いずれかのスペーサー装置であってもよい。
【００５８】
また、理解されるように、本発明のある実施形態では、フィルタ装置を通る粒子の数をさらに減らすために２より多いスクリーン部分が使用できる。この場合、スクリーン部分の中の２つのみが、その一方が他方のスクリーン相互作用領域の中にあるように位置されねばならない。しかし、第１のスクリーン部分の下流にあるすべて（または一部）のスクリーン部分も、１以上の上流のスクリーン部分の相互作用領域の中に位置されてもよい。
【００５９】
いくつかの例では、上述のスクリーン相互作用効果は、スクリーンの一部が他方に重なるように折りたたまれたスクリーン部分を備えるように構成された１つのスクリーンのみを用いて達成できる。たとえば、スクリーン材料のＵ字形状の網を備えたスクリーンや、流体の流れを横切るように設けられ、また、流体が一方の側から他方の側へ（たとえば円筒の直径方向に）通るような筒状のスクリーン構成が用いられる。
【００６０】
スクリーン部分における穴は、任意の適当な形状であればよく、形状が一様である必要はなく、複数のスクリーン部分の間でまたは１つのスクリーン部分の中で変化してもよい。
【００６１】
また、複数層のメッシュは、フォームや他のバルクフィルタと同じ煙粒子透過のゆるやかな劣化の欠点を持たないだろうとの仮説が設けられた。しかしむしろ、流速は煙粒子の透過の減少のはじまりと同時に低下して、煙検出性能の検出不可能な減少が起こる前に、よい時に故障条件が検出または報告されるのを可能にする。この「フェールセーフ」機構は、実験により実質的に実証されている。
【００６２】
理解されるように、この明細書に記載され定義された発明は、明細書及び図面に記載されまたは明らかな２以上の特徴のすべての組み合わせに及ぶ。これらの異なる組み合わせのすべては、発明の種々の別々の観点を構成する。
【００６３】
また、理解されるように、本明細書における「からなる」（またはその文法的変形）の用語は、「含む」の用語と同等であり、他の要素や特徴の存在を排除するものと解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００６４】
１０ フィルタ装置、 １６ ハウジング、 １８ 第１スクリーン部分、 ２０ 第２スクリーン部分。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れの中に同伴された粒子を除くときに使用されるフィルタ装置と、フィルタなどを用いた粒子検出器に関する。好ましい実施形態は、煙検出器によるサンプル流れの解析の前に、サンプルの流れから細長い粒子を除去することに関連して説明される。しかし、本発明は、例示の用途に限定されると考えられるべきではない。
【背景技術】
【０００２】
光学的粒子検出器において、粒子の存在は、空気サンプルの中で、サンプルを通る電磁気的放射のビームから散乱の程度を監視することにより、検出できる。ときどき、ちり、糸くず、昆虫などの望ましくない不純物（夾雑物）が、検出がされる検出室に入ることがある。そのような不純物は、もし電磁気的放射のビームに当たるならば、典型的には、検出室内で相当な散乱を起こし、不純物を粒子と誤って検出する「偽陽性(false positive)」検出イベントを起すことがある。これは、特に、電磁気的検出器に見えるビームの部分（典型的には「関心領域」という）に望ましくない不純物が入る場合である。
【０００３】
望ましくない不純物が検出室の中に入るのに対して守るために、フィルタを備えた多くの粒子検出器が流路の中に配置され、サンプルが検出室に入るまえにサンプルを濾過する。
【０００４】
煙検出システムの入口で濾過する方法は、煙検出器を吸引するときに主に使用されているが、フォーム（foam）、紙などの「バルク」のフィルタを用いた濾過である。そのようなフィルタは、大きなちり粒子や糸くずなどの細長い粒子の両方を除くのに有効であるが、検出されるべき煙粒子も除いてしまう傾向があるのが欠点である。
【０００５】
バルクのフィルタによる空気流からの、捜している粒子（たとえば煙）の除去は、フィルタ材料がつまるにつれて、しだいにきびしくなる。しかし、このつまりは、空気流をとおる煙粒子の除去への影響に比べて、システムを通る空気流への影響はよりきびしくないことがわかった。したがって、フィルタを通るときの圧力低下へのその結果として起こる影響は比較的小さい。さらに、そのようなフィルタは、一般的に、全システムの圧力低下の小部分にのみ寄与するように設計され、したがって、許容できない感度減少の信号へのつまりの影響は信頼できない。
【０００６】
バルクのフィルタの使用の代わりに、検出器の入口に配置されるメッシュスクリーンが使用される。そのようなスクリーンは、メッシュスクリーンの穴径より大きなすべての粒子が検出室に入るのを効果的に防止する。しかし、より小さな粒子は、なお通っていく。また、細長い粒子も、メッシュスクリーンフィルタの１つの問題を提示する。なぜなら、粒子は、メッシュスクリーンの口径より十分に長くても、スクリーンに整列されると、スクリーンを通過するのに十分な小さい断面をもつことがある。
【０００７】
さらに、いくつかの細長い粒子は、はじめメッシュスクリーンにより止められても、スクリーンに対する向きが変わると、スクリーンを通り、したがって、ゆれ動いて通り抜ける。従来は、この問題に対する機械的解決を見出すことは不可能であり、ソフトウェアを基にした解決が必要であると考えられていた。
【０００８】
ある範囲の技法により、煙検出器は、フィルタを使用せずに、ちり粒子の影響を許容できることが知られている。しかし、細長い粒子は、なお、煙検出器の検出エリア内でつまるにつれ、実質的に永久の誤った煙検出応答を生じるという問題を提示する。
【０００９】
実際に、いくつかの細長い粒子は、関心領域を比較的速く移動し、短時間の偽陽性の読みを生じる。典型的には、そのようなイベントは、検出器のソフトウェアにおける適当なアルゴリズムを用いて処理できる。しかし、永久的な誤った警報は、検出器の内部に、関心領域の中にとどまらせる位置に、収容または付着された粒子により生じる。そのような誤った警報を引き起こさせる粒子の長さは、煙検出器の内部構成に依存する。この観点で、付着している表面から関心領域にまで十分長い粒子が検出器に脅威を生じる。より短い細長い粒子は、関心領域まで届かないので、したがって、こうして脅威を生じない。
【００１０】
なお、上述の従来技術の説明は、従来技術または従来技術から発明者により得られた結論が、本出願の優先日に当業者の共通の一般的知識の一部であったということを認めたものではない。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の第１の観点では、流体から不純物を除去するフィルタ装置は、流体を通す複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分からあらかじめ決められた距離だけ離れた第２スクリーン部分とを含む。
【００１２】
好ましくは、あらかじめ決められた上記距離は、流体から除去されるべき粒子のしきい粒子長に基づいて決められる。
【００１３】
上記フィルタ装置の好ましい実施形態では、フィルタ装置は、粒子検出器により処理されるべき流体から不純物を除去するように適合される。この場合、好ましくは、第１と第２のスクリーン部分は、その粒子検出器の臨界的粒子長以下の距離だけ互いに離れている。
【００１４】
好ましくは、複数のスクリーン部分の間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の９０％より小さい。複数のスクリーン部分の間隔は、たとえば、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の８０％と５０％の間である。他の間隔もまたうまくいく。
【００１５】
１つの実施形態では、好ましい上記しきい粒子長は０．２５ｍｍと１０ｍｍの間である。
【００１６】
ある具体例では、フィルタ装置の上記第１と第２のスクリーン部分の間隔は、１５０リットル/分より低い流体の流速での作業に最適化されている。
【００１７】
本発明の第２の観点では、流体から粒子を除去するフィルタ装置が提供される。フィルタ装置は、重なる複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、流体により直列に通り抜けられるように配置される。ここで、上記複数のスクリーン部分の中の第１のスクリーン部分は、その次に通り抜けられるスクリーン部分からスペーサー手段により離れている。
【００１８】
本発明の第３の観点では、流体から細長い粒子を除去するフィルタ装置が提供される。このフィルタ装置は、流体により直列に通り抜けられるように配置された複数のスクリーン部分を含む。ここで、その中の１つの下流スクリーン部分は、１つの上流スクリーン部分の粒子未整列ゾーン内に位置される。ここで、上記上流スクリーン部分を通る粒子は、上記粒子未整列ゾーン内において上流スクリーン部分による流れの方向と整列されない。
【００１９】
本発明の上述の複数の観点では、複数の上記スクリーン部分は複数の異なるスクリーンであって、上記流体が続けて通るように配置される。好ましくは、上記第１及び第２のスクリーン部分は実質的に平行である。複数の上記スクリーン部分はたとえばメッシュ材料から作られる。
【００２０】
ある実施形態では、フィルタ装置は、内部に室を区画する少なくとも１つの壁を備えるハウジングと、上記ハウジング内に配置される複数のフィルタ素子とを含む。ここで、上記ハウジングは、さらに、流体が上記室に入ってくる少なくとも１つの入口開口と、流体が上記室から出ていく少なくとも１つの出口開口とを備え、各々の上記フィルタ素子は、上記室の入口から出口への流路を横切る少なくとも１つのスクリーン部分を含む。
【００２１】
上記フィルタ素子は、ある範囲の複数の形状の中のいずれかを有し、その形状範囲はかご状の形状を含む。かご状のフィルタ素子を用いた１つの実施形態において、第１のかご状フィルタ素子は、第２のかご状フィルタ素子の中に入れ子状に収容できる。
【００２２】
第１と第２の上記スクリーン部分は、実質的に同じ穴径をもつメッシュ材料で形成できる。または、第１と第２の上記スクリーン部分は、異なる穴径をもつメッシュ材料で形成できる。
【００２３】
上記フィルタ装置は、重なる複数のスクリーン部分の間に位置されるスペーサー手段を含んでもよい。上記スペーサー手段は、たとえば、重なる複数のスクリーン部分の間に少なくとも１つのあらかじめ決められた間隔を維持する。上記スペーサー手段は、たとえば、スクリーンを含む。上記スペーサー手段は、たとえば、１以上のモールド成形された素子を含む。上記スペーサー手段は、たとえば、重なる複数のスクリーン部分の間にあらかじめ決められた間隔に等しい厚さのメッシュを含む。
【００２４】
１つの好ましい形では、複数の上記スクリーン部分は円筒形状であり、互いに実質的に同心に配置される。
【００２５】
本発明の第４の観点では、流体から不純物を除去するフィルタ装置は、流体が通る複数のスクリーン部分を含む。ここで、複数の上記スクリーン部分は、スクリーン相互作用領域を備える第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分から離れ第１スクリーン部分の上記スクリーン相互作用領域内に位置される第２スクリーン部分とを含む。
【００２６】
本発明の第５の観点では、本発明の１つの観点の実施形態によるフィルタ装置を含む粒子検出器が提供される。粒子検出器は、好ましくは、煙を検知する煙検出器である。
【００２７】
本発明の他の観点では、流体サンプルのなかで粒子を検出する粒子検出器は、流体サンプルを受け取る入口と、上記入口と連通している、上記サンプル室は、上記流体サンプルの少なくとも一部を受け取るサンプル室を区画する少なくとも１つの壁を含むハウジングと、上記サンプル室の中で１つの関心領域の中の粒子を測定するように配置される粒子検出手段と、上記入口から入る流体サンプルから不純物を除去するフィルタ装置とを含む。フィルタ装置は、流体が通る複数のスクリーン部分を含み、その中の第１と第２の上記スクリーン部分は、互いにあらかじめ決められた間隔だけ離れている。
【００２８】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除かれるべき粒子のしきい粒子長を基に決定される。
【００２９】
上記しきい粒子長は、好ましくは、上記サンプル室の少なくとも一部を区画する壁と、上記粒子検出手段の関心領域との間の最小間隔に等しい。複数のスクリーン部分の間の上記間隔は、好ましくは、上記しきい粒子長より小さい。
【００３０】
本発明の他の観点では、粒子検出システムは、流体の流れのなかにある粒子の存在を検出する粒子検出器と、上記粒子検出器による粒子の検出の前に流体の少なくとも一部を濾波するフィルタ装置とを含む。ここで、上記フィルタ装置は、上述のいずれかの観点の１実施形態によるフィルタ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】流速と、流体を横切るスクリーン部分とを示し、上記スクリーン部分のスクリーン相互作用領域が描かれる。
【図１Ｂ】本発明の１実施形態のフィルタ素子とともに使用可能な粒子検出器を示す。
【図２】本発明の第１実施形態によるフィルタ装置の分解図である。
【図３】本発明の１つの実施形態において使用可能な第１のフィルタ素子を示す。
【図４】本発明の１つの実施形態において使用可能な第２のフィルタ素子を示す。
【図５】本発明の１つの実施形態におけるフィルタハウジングの断面図とＣおよびＤの部分拡大図である。
【図６】本発明の上記実施形態による組み立てられたフィルタ装置の断面図を示す。
【図７Ａ】本発明の１つの実施形態によるフィルタ装置の１部を示す。
【図７Ｂ】図７Ａに示されるフィルタ装置の断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態のフィルタ装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
発明者は、流体の流れの中に、比較的短い距離だけ相互に離れている複数のスクリーン部分を配置することにより、細長い粒子の捕獲における有効性を大きく増加できることを見出した。
【００３３】
第１スクリーン部分は、その穴径より大きなすべての寸法をもつすべての粒子を捕え、かつ、スクリーンにおける穴径より小さい断面積をもつ細長い粒子の一部を捕えることが期待される。しかし、発明者が見出したように、いくつかの種類の粒子では、もし第１スクリーンの下流に少なくとも１つの追加のスクリーンが適当な位置に置かれるならば、第１スクリーン（及びそれに続くスクリーン）を出る粒子径分布がわかっているとすると、複数のスクリーンに捕えられる粒子の割合が予想より大きくなる。
【００３４】
第２スクリーンにより提供される改良された濾過は、以下の複数の効果の１つまたは両方の結果であると、発明者は仮定する。
【００３５】
１．隣り合うスクリーン部分の間隔より長い粒子は、もしフィルタ装置を同時に通過するべきならば、典型的には２つのスクリーンに同時に接触し、スクリーンの２層を同時に進まねばならない。しかし、２つのスクリーンに同時に接触することにより粒子の運動の自由度は減り、その結果、２つのスクリーンを通って揺り動く(wiggle)能力を低くする。
【００３６】
２．第１スクリーンを通る細長い粒子は、スクリーンにより流れの方向にほぼ整列される。この場合、発明者は以下を仮定する。すなわち、フィルタ装置の上流スクリーン部分は、その下流に乱流のゾーンを生じ、これは、スクリーンの間隔より短い細長い粒子を、はじめの整列状態から回転させる。もし第２スクリーン部分がこの乱流ゾーンの中またはそのすぐ後に置かれるならば、第２スクリーン部分の粒子捕獲効率は、細長い粒子が下流スクリーン部分の穴と整列されにくくなるにつれて増加しうる。
【００３７】
明細書及び特許請求の範囲において、「スクリーン相互作用領域」の用語は、第１スクリーン部分の下流の領域をいう。スクリーン相互作用領域の中に第２スクリーン部分を置くことができ、また、この第２スクリーン部分は、第１スクリーン部分が存在せず、かつ、第２スクリーン部分が同じ流速で同じ粒子径分布に曝されている場合の第２スクリーン部分の性能に比べて、細長い粒子のスクリーン性能を向上する。なお、ここでいう粒子径分布は、第１スクリーン部分を通った後の流体の流れに残っている粒子径分布である。また、複数のスクリーン部分は、ある長さの１つの粒子を、その粒子の長さ以下の間隔で置かれているときにともに作用して、捕獲できる。
【００３８】
図１Ａは、検出室１０２に置かれたスクリーン１００のスクリーン相互作用の１例を示す。流体は、検出室１０２のなかで、矢印１０４で示される方向に流れている。スクリーン１００にすぐに続いて、より乱れた流れの領域１０６がスクリーンの存在により生じる。細長い粒子はスクリーンを通るときに流れの方向に整列しようとするので、領域１０６における増加した乱れは、細長い粒子を回転させる。いくつかの例では、領域１０８において示されるように、粒子は、ある期間、流れの方向に再配列しない。スクリーン相互作用領域は、これらの２つの領域の組み合わせである。
【００３９】
明細書と特許請求の範囲において、１つの検出器についての「臨界的粒子長」は、粒子検出器の関心領域に入り検出器の一部に付くことがある粒子の最小長さである。いくつかの場合（たとえば流体の流れの決められた方向に、吸引された粒子の検出器）、検出器の臨界的粒子長を考えるとき、粒子検出器の関心領域から「上流」での表面のみを考えれば十分である。
【００４０】
図１Ｂは、煙検出器２を示し、煙検出器の臨界的粒子長の概念を説明するために用いられる。煙検出器２は、光散乱型であり、筒状の検出室を含む。この検出室は、一端に、検出室をとおる集束光線１を生成するための光源６とレンズ８を備える。検出器の光源６は、図示された例ではレーザーであるが、その代わりに、他の形態の光源も使用できる。光線１は、検出室４の他端にある光吸収器３の中にすすむ。入口５と出口７は、光吸収器３のちかくの位置で、光線１の光路を横切って流体の流れを斜めに向けるように配置される。散乱光を受け取る光検出器９は、光吸収器３の近くで囲い１１の中に設置される。光検出器９は、視角１３の中で光線から散乱された光を受け取る。こうして、もし粒子が光検出器９により見られる光線の部分すなわち関心領域に入れば、光を光検出器９のほうに強く散乱する。
【００４１】
上に述べたように、細長い粒子は十分に長いため、関心領域１５に永久的に（または繰り返し）入るように、検出器２の内壁の１つの位置に付くことが可能であり、これにより誤った警報を生じる。そのような問題を生じる粒子の最小の長さ、すなわち、臨界的粒子長は、関心領域と検出室の内壁の間の最小距離により決められる。この例では、関心領域と検出室の内壁の間の最小距離は、参照数字２１により示され、検出器の臨界的粒子長を定義する。
【００４２】
検出器２の検出室４に入る流体の流れから細長い粒子を除くために、その入口５は、２つのフィルタ素子１１８，１２０を備える。これらは、流体の流れの方向に測定されたときに検出器２の臨界的粒子長２１より小さい間隔をあけて平行な方向に設置される。それらは、好ましくは、入口５の軸に対して１つの角度をなして置かれて、（流体の流れに直交して置かれたスクリーンに比べて）比較的大きな表面を提供する。
【００４３】
いくつかの用途では、臨界的長さ以上のすべての細長い粒子を除くのが望ましい。しかし、他の例では、すべてのそのような粒子を濾過するのが必須ではない。たとえば、いくつかの状況では、予想された粒子分布は、臨界的長さより長いが、しきい粒子長より短いような粒子をほとんど生じない。これらの状況では、このしきい長より短い粒子を濾過しようとしなくても、許容可能な信頼性が達成できる。
【００４４】
図２は、粒子検出装置１４の入力ポートに結合されて粒子検出システムを構成するフィルタ装置１０の分解図をしめす。この例では、粒子検出装置は、Xtralis社により商標VESDAのもとで市販された吸引煙検出器である。フィルタ装置１０は、流路にサンプリング用パイプネットワーク（図示しない）と煙検出器１４の入力ポート１２の間に取り付けられる。フィルタ装置１０は、２つのフィルタ装置１８，２０を収容するように構成されたハウジング１６を備える。このハウジング１６は、カバー２２により閉じられ、カバー２２とハウジング１６の間でシール２４によりもれに対して封じられる。使用においては、フィルタ素子１８，２０は、入れ子構造に配置され、フィルタ素子２０の内部にフィルタ素子１８が位置される。フィルタ素子１８，２０は、第１のフィルタ素子１８のフィルタ用スクリーンと第２のフィルタ素子２０のフィルタ用スクリーンが実質的に全表面にわたって互いにあらかじめ決められた間隔に維持されるような形状を備える。
【００４５】
使用において、サンプリング用ネットワークからの流体の流れは、入口ポート２６によりフィルタハウジング１６に入り、次に第１フィルタ素子１８のフィルタ用スクリーンを通り、第２フィルタ素子２０のフィルタ用スクリーンを通り、さらに、フィルタハウジング１６の出口ポートを通り、煙検出器１４の入口ポート１２に入る。
【００４６】
図３は、図２に描かれた内側フィルタ素子１８の斜視図である。フィルタ素子は、上板２００と底板２０２からなり、それらの間に、筒状の網であるフィルタ媒体２０４がある。上板２００は、空気をフィルタ素子１８に入るようにするための開口２１０を備える。好ましい実施形態では、フィルタ媒体２０４は、ステンレス鋼のメッシュである。フィルタ素子１８の上板２００は、フィルタ装置１０のハウジング１６の中に収容される形状を備え、また、ハウジング１６からフィルタバスケット１８を容易に移動するためのグラブ（つかみ部）２０６を備える。下側の板２０２の上に形成される位置決めピン２０８を用いて、フィルタバスケット１８を第２のフィルタバスケット２０と整列して、内側バスケット１８のフィルタ素子２０４と外側バスケット２０のフィルタ素子３０４（図４参照）の間の間隔を維持する。
【００４７】
図４は、この好ましい実施形態において用いられる外側フィルタバスケット２０を示す。フィルタバスケット２０は、全体の構成において内側フィルタバスケット１８と同様であり、上板３００，底板３０２およびそれらの間の筒状網である濾過素子３０４である。上板３００は、そこに区画された開口３０６を備え、その寸法は、内側の濾過素子１８がその中に挿入できるように決められる。図４に示されないけれども、底板３０２は、内側バスケットの位置決めピン２０８を受け入れられる凹部（または他の位置決め装置）を備える。この位置決めピン２０８により、内側と外側の濾過バスケット１８、２０の濾過素子２０４，２０６の間で実質的に一様な間隔が維持されるように両バスケット（１８と２０）を整列する。
【００４８】
図５は、この好ましい実施形態のフィルタ装置１０のハウジング１６を通る断面図を示す。ハウジング１６は、箱状の囲みを備え、その中に２つのフィルタ素子１８，２０が挿入される。ハウジング１６は、入口ポート２６と出口ポート２８を備える。入口ポート２６は、段状の開口を備え、この開口の寸法は、入口管と気密に係合する。出口ポート２８は、テーパー状の壁を備え、煙検出器の入口ポートすなわち管の中に気密に挿入される。ハウジング１６の内側壁は、案内装置４０４を備える。案内装置４０４は、フィルタバスケット１８，２０の上板２００，３００を受け入れて、ハウジング室４０６の中に適所に保持するように構成される。ハウジング４０８の開いた側は、カバー２２で閉じられシール２４で封じられるように構成される。
【００４９】
図６は、組み立てられたフィルタ装置１０の断面図である。図に示されているように、フィルタバスケット１８は、外側フィルタバスケット２０の中に入れ子であり、それらはともに、ハウジング１６により区画される空隙４０６の中に位置される。ハウジングは、カバー２２で閉じられ、シール２４で封じされる。
【００５０】
使用において、同伴された粒子を伴う流体の流れがハウジング１６の入口ポート２６に矢印５００の方向に入り、内側のフィルタ用素子１８の内側中空部にすすむ。次に、矢印５０４で示されるように、内側濾過バスケット１８の濾過材料をとおり、内側と外側の濾過バスケット１８，２０の間の空間５０２を通り、外側濾過バスケット２０のフィルタ用材料を通る。濾過された流れは、次に矢印５０８により示されるように外側濾過用バスケットの外側をとおり、出口ポート２８から出ていく。
【００５１】
この好ましい実施形態において、内側と外側の濾過用バスケット１８，２０の濾過材料は、サイズ１００／４２のステンレス鋼で編んだメッシュである。このメッシュのサイズは、xx/yyの形で特定される。ここで、xxは、インペリアル(imperial)メッシュサイズ（インチ当たりの穴の数）であり、yyは、メッシュを形成するワイヤの近似的な標準ワイヤゲージである。
【００５２】
この実施形態において、２つのメッシュスクリーンは、同じ仕様のメッシュからなるが、いくつかの場合では、好ましくは異なるメッシュサイズが使用できる。第１と第２のバスケット１８，２０の間のメッシュ層の間隔は、４ｍｍである。したがって、この実施形態は、上述の第１の捕獲機構を用いて、４ｍｍより長い粒子を捕らえることができ、第２の捕獲機構により４ｍｍより短い粒子の捕獲を増加できる。
【００５３】
以上に説明した測定とメッシュサイズは、吸引煙検出器（たとえば、Xtralis社により製造されるVESDA(商標)LaserPLUS煙検出器）についてサンプルの流れから細長い粒子を除く用途に最適であることがわかった。他の検出器を使う場合、流速および／または粒子径が上述の用途とは異なる場合、または、濾過されるべき流体が空気でさえない場合などの他の状況において、最適なスクリーンの大きさとスクリーン部分の間隔は、上述の場合とは異なる。
【００５４】
図７Ａと図７Ｂは、本発明の１実施形態のフィルタ装置の１部を示す。このフィルタ装置は、３つの互いに重なるスクリーン部分を含む。図７Ａは、フィルタ装置７００の
斜視図であり、図７Ｂは、その断面図である。このフィルタ装置７００は、比較的小さなサイズの穴を有する外側スクリーン部分７０２，７０４を含む。スペーサー７０６は、外側層７０２，７０４の間に挟まれる。この実施形態におけるスペーサー７０６は、外側スクリーン部分７０２，７０４より大きな径の穴を有するスクリーンである。この実施形態において、外側スクリーン部分７０２，７０４は、内側スクリーン部分層７０６の対向する２つの面にあたり、フィルタ装置７００の１次濾過の役割を行う。図７Ｂの断面図でわかるように、スペーサー７０６は、外側スクリーン部分７０２，７０４の間であらかじめ決められた間隔を維持し、また、フィルタ装置に力学的強度を提供するが、フィルタ装置をとおる流体の流れに最小限の影響を与えるのみである。
【００５５】
１つの実施形態において、外側スクリーン部分７０２，７０４は、１組の寸法をもつワイヤのメッシュである。内側スクリーン部分７０６は、同様にワイヤのメッシュであるが、その寸法は、外側スクリーン部分７０２，７０４との間隔を維持するように選択される。別の実施形態では、スペーサー７０６は、他の材料から作られる。たとえば、スペーサーは、モールドで成形されたプラスチックスクリーンである。
【００５６】
図８は、フィルタ装置８００の１例の実施形態を示す。このフィルタ装置８００は、同心に配置された円筒状のフィルタ素子８０２，８０４を備える。そのような実施形態は、多くの点煙検出器におけるように検出器がハウジングのほぼ円筒状の部分の側面を通る１以上の入口を備える用途において、便利に使用できる。
【００５７】
さらに、スペーサーは、メッシュ状の構造でなくてもよく、スクリーンの外側層の間の間隔を維持しかつ流れをそれらの外側スクリーン部分に通す（複数の別々のスペーサーを含むスペーサー層を含む）いずれかのスペーサー装置であってもよい。
【００５８】
また、理解されるように、本発明のある実施形態では、フィルタ装置を通る粒子の数をさらに減らすために２より多いスクリーン部分が使用できる。この場合、スクリーン部分の中の２つのみが、その一方が他方のスクリーン相互作用領域の中にあるように位置されねばならない。しかし、第１のスクリーン部分の下流にあるすべて（または一部）のスクリーン部分も、１以上の上流のスクリーン部分の相互作用領域の中に位置されてもよい。
【００５９】
いくつかの例では、上述のスクリーン相互作用効果は、スクリーンの一部が他方に重なるように折りたたまれたスクリーン部分を備えるように構成された１つのスクリーンのみを用いて達成できる。たとえば、スクリーン材料のＵ字形状の網を備えたスクリーンや、流体の流れを横切るように設けられ、また、流体が一方の側から他方の側へ（たとえば円筒の直径方向に）通るような筒状のスクリーン構成が用いられる。
【００６０】
スクリーン部分における穴は、任意の適当な形状であればよく、形状が一様である必要はなく、複数のスクリーン部分の間でまたは１つのスクリーン部分の中で変化してもよい。
【００６１】
また、複数層のメッシュは、フォームや他のバルクフィルタと同じ煙粒子透過のゆるやかな劣化の欠点を持たないだろうとの仮説が設けられた。しかしむしろ、流速は煙粒子の透過の減少のはじまりと同時に低下して、煙検出性能の検出不可能な減少が起こる前に、よい時に故障条件が検出または報告されるのを可能にする。この「フェールセーフ」機構は、実験により実質的に実証されている。
【００６２】
理解されるように、この明細書に記載され定義された発明は、明細書及び図面に記載されまたは明らかな２以上の特徴のすべての組み合わせに及ぶ。これらの異なる組み合わせのすべては、発明の種々の別々の観点を構成する。
【００６３】
また、理解されるように、本明細書における「からなる」（またはその文法的変形）の用語は、「含む」の用語と同等であり、他の要素や特徴の存在を排除するものと解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００６４】
１０ フィルタ装置、 １６ ハウジング、 １８ 第１スクリーン部分、 ２０ 第２スクリーン部分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体から不純物を除去するフィルタ装置であって、
流体を通す複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、あらかじめ決められた距離だけ互いに離れた第１スクリーン部分と第２スクリーン部分を含む、
フィルタ装置。
【請求項２】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除去されるべき粒子のしきい粒子長に基づいて決められる、請求項１に記載されたフィルタ装置。
【請求項３】
粒子検出器により処理されるべき流体から不純物を除去するため、第１スクリーン部分と第２スクリーン部分が、上記粒子検出器の臨界的粒子長以下の距離だけ互いに離れている、請求項２に記載されたフィルタ装置。
【請求項４】
複数のスクリーン部分の上記間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の９０％より小さい、請求項３に記載されたフィルタ装置。
【請求項５】
複数のスクリーン部分の上記間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の８０％と５０％の間である、請求項３に記載されたフィルタ装置。
【請求項６】
上記しきい粒子長は０．２５ｍｍと１０ｍｍの間である、請求項１〜４のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項７】
上記第１と第２のスクリーン部分の間隔は、流体の１５０リットル/分より低い流速での処理に最適化されている、請求項１〜５のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項８】
流体から粒子を除去するフィルタ装置であって、
重なる複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、流体により直列に通り抜けられるように配置され、
上記複数のスクリーン部分の中の第１のスクリーン部分は、その次に通り抜けられるスクリーン部分からスペーサー手段により離れている、フィルタ装置。
【請求項９】
流体から細長い粒子を除去するフィルタ装置であって、
流体により直列に通り抜けられるように配置された複数のスクリーン部分を含み、
上記複数のスクリーン部分の中の１つの下流スクリーン部分は、１つの上流スクリーン部分の粒子未整列ゾーン内に位置され、上記上流スクリーン部分を通る粒子は、上記粒子未整列ゾーン内で上流スクリーン部分による流れの方向と整列されない、
フィルタ装置。
【請求項１０】
複数の上記スクリーン部分は複数の異なるスクリーンであって、上記流体が続けて通るように配置される、請求項１〜９のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１１】
上記第１及び第２のスクリーン部分は実質的に平行である、請求項１〜１０のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１２】
複数の上記スクリーン部分はメッシュ材料から作られる、請求項１〜１１のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載されたフィルタ装置であって、
内部に室を区画する少なくとも１つの壁を備えるハウジングと、
上記ハウジング内に配置される複数のフィルタ素子とを含み、
上記ハウジングは、さらに、流体が上記室に入ってくる少なくとも１つの入口開口と、流体が上記室から出ていく少なくとも１つの出口開口とを備え、
各々の上記フィルタ素子は、上記室の入口から出口への流路を横切る少なくとも１つのスクリーン部分を含む、
フィルタ装置。
【請求項１４】
第１と第２の上記スクリーン部分は、実質的に同じ穴径をもつメッシュ材料で形成される、請求項１〜１３のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１５】
第１と第２の上記スクリーン部分は、異なる穴径をもつメッシュ材料で形成される、請求項１〜１３のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１６】
重なる上記複数のスクリーン部分の間に位置されるスペーサー手段を含む、請求項７〜１４のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１７】
上記スペーサー手段は、重なる上記複数のスクリーン部分の間に少なくともあらかじめ決められた間隔を維持する、請求項１５に記載されたフィルタ装置。
【請求項１８】
上記スペーサー手段はスクリーンを含む、請求項１４または１５に記載されたフィルタ装置。
【請求項１９】
上記スペーサー手段は、重なる複数のスクリーン部分の間にあらかじめ決められた上記間隔に等しい厚さのメッシュを含む、請求項１５〜１７のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２０】
上記スペーサー手段は１以上のモールドで成形された素子を含む、請求項１５〜１８のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２１】
複数の上記スクリーン部分は円筒形状であり、互いに実質的に同心に配置される、請求項１〜２０のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２２】
流体から不純物を除去するフィルタ装置であって、
流体が通る複数のスクリーン部分を含み、
上記複数のスクリーン部分は、スクリーン相互作用領域を備える第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分から離れ第１スクリーン部分の上記スクリーン相互作用領域内に位置される第２スクリーン部分とを含む、
フィルタ装置。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれかに記載されたフィルタ装置を含む粒子検出器。
【請求項２４】
煙を検知する、請求項２３に記載された粒子検出器。
【請求項２５】
流体サンプルのなかで粒子を検出する粒子検出器であって、
流体サンプルを受け取る入口と、
上記入口と連通していて上記流体サンプルの少なくとも一部を受け取るサンプル室を区画する少なくとも１つの壁を含むハウジングと、
上記サンプル室の中で１つの関心領域の中で粒子を測定する粒子検出手段と、
上記入口から入る流体サンプルから不純物を除去するフィルタ装置であって、流体が通る複数のスクリーン部分を含み、その中の第１と第２の上記スクリーン部分は、互いにあらかじめ決められた間隔だけ離れている、フィルタ装置と
を含む粒子検出器。
【請求項２６】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除かれるべき粒子のしきい粒子長を基に決定される、請求項２４に記載された粒子検出器。
【請求項２７】
上記しきい粒子長は、上記サンプル室の少なくとも一部を区画する壁と上記粒子検出手段の関心領域との間の最小間隔に等しい、請求項２５に記載された粒子検出器。
【請求項２８】
スクリーン部分の間の上記間隔は、上記しきい粒子長より短い、請求項２５または２６に記載された粒子検出器。
【請求項２９】
流体の流れのなかにある粒子の存在を検出する粒子検出器と、
請求項１〜２１のいずれかに記載されたフィルタ装置であって、上記粒子検出器による粒子の検出の前に上記流体の少なくとも一部を濾過するフィルタ装置と
を含む粒子検出システム。
【請求項１】
流体から不純物を除去するフィルタ装置であって、
流体を通す複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、あらかじめ決められた距離だけ互いに離れた第１スクリーン部分と第２スクリーン部分を含む、
フィルタ装置。
【請求項２】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除去されるべき粒子のしきい粒子長に基づいて決められる、請求項１に記載されたフィルタ装置。
【請求項３】
粒子検出器により処理されるべき流体から不純物を除去するため、第１スクリーン部分と第２スクリーン部分が、上記粒子検出器の臨界的粒子長以下の距離だけ互いに離れている、請求項２に記載されたフィルタ装置。
【請求項４】
複数のスクリーン部分の上記間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の９０％より小さい、請求項３に記載されたフィルタ装置。
【請求項５】
複数のスクリーン部分の上記間隔は、上記粒子検出器の上記臨界的粒子長の８０％と５０％の間である、請求項３に記載されたフィルタ装置。
【請求項６】
上記しきい粒子長は０．２５ｍｍと１０ｍｍの間である、請求項１〜４のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項７】
上記第１と第２のスクリーン部分の間隔は、流体の１５０リットル/分より低い流速での処理に最適化されている、請求項１〜５のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項８】
流体から粒子を除去するフィルタ装置であって、
重なる複数のスクリーン部分を含み、上記複数のスクリーン部分は、流体により直列に通り抜けられるように配置され、
上記複数のスクリーン部分の中の第１のスクリーン部分は、その次に通り抜けられるスクリーン部分からスペーサー手段により離れている、フィルタ装置。
【請求項９】
流体から細長い粒子を除去するフィルタ装置であって、
流体により直列に通り抜けられるように配置された複数のスクリーン部分を含み、
上記複数のスクリーン部分の中の１つの下流スクリーン部分は、１つの上流スクリーン部分の粒子未整列ゾーン内に位置され、上記上流スクリーン部分を通る粒子は、上記粒子未整列ゾーン内で上流スクリーン部分による流れの方向と整列されない、
フィルタ装置。
【請求項１０】
複数の上記スクリーン部分は複数の異なるスクリーンであって、上記流体が続けて通るように配置される、請求項１〜９のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１１】
上記第１及び第２のスクリーン部分は実質的に平行である、請求項１〜１０のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１２】
複数の上記スクリーン部分はメッシュ材料から作られる、請求項１〜１１のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載されたフィルタ装置であって、
内部に室を区画する少なくとも１つの壁を備えるハウジングと、
上記ハウジング内に配置される複数のフィルタ素子とを含み、
上記ハウジングは、さらに、流体が上記室に入ってくる少なくとも１つの入口開口と、流体が上記室から出ていく少なくとも１つの出口開口とを備え、
各々の上記フィルタ素子は、上記室の入口から出口への流路を横切る少なくとも１つのスクリーン部分を含む、
フィルタ装置。
【請求項１４】
第１と第２の上記スクリーン部分は、実質的に同じ穴径をもつメッシュ材料で形成される、請求項１〜１３のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１５】
第１と第２の上記スクリーン部分は、異なる穴径をもつメッシュ材料で形成される、請求項１〜１３のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１６】
重なる上記複数のスクリーン部分の間に位置されるスペーサー手段を含む、請求項７〜１４のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項１７】
上記スペーサー手段は、重なる上記複数のスクリーン部分の間に少なくともあらかじめ決められた間隔を維持する、請求項１５に記載されたフィルタ装置。
【請求項１８】
上記スペーサー手段はスクリーンを含む、請求項１４または１５に記載されたフィルタ装置。
【請求項１９】
上記スペーサー手段は、重なる複数のスクリーン部分の間にあらかじめ決められた上記間隔に等しい厚さのメッシュを含む、請求項１５〜１７のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２０】
上記スペーサー手段は１以上のモールドで成形された素子を含む、請求項１５〜１８のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２１】
複数の上記スクリーン部分は円筒形状であり、互いに実質的に同心に配置される、請求項１〜２０のいずれかに記載されたフィルタ装置。
【請求項２２】
流体から不純物を除去するフィルタ装置であって、
流体が通る複数のスクリーン部分を含み、
上記複数のスクリーン部分は、スクリーン相互作用領域を備える第１スクリーン部分と、第１スクリーン部分から離れ第１スクリーン部分の上記スクリーン相互作用領域内に位置される第２スクリーン部分とを含む、
フィルタ装置。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれかに記載されたフィルタ装置を含む粒子検出器。
【請求項２４】
煙を検知する、請求項２３に記載された粒子検出器。
【請求項２５】
流体サンプルのなかで粒子を検出する粒子検出器であって、
流体サンプルを受け取る入口と、
上記入口と連通していて上記流体サンプルの少なくとも一部を受け取るサンプル室を区画する少なくとも１つの壁を含むハウジングと、
上記サンプル室の中で１つの関心領域の中で粒子を測定する粒子検出手段と、
上記入口から入る流体サンプルから不純物を除去するフィルタ装置であって、流体が通る複数のスクリーン部分を含み、その中の第１と第２の上記スクリーン部分は、互いにあらかじめ決められた間隔だけ離れている、フィルタ装置と
を含む粒子検出器。
【請求項２６】
あらかじめ決められた上記距離は、流体から除かれるべき粒子のしきい粒子長を基に決定される、請求項２４に記載された粒子検出器。
【請求項２７】
上記しきい粒子長は、上記サンプル室の少なくとも一部を区画する壁と上記粒子検出手段の関心領域との間の最小間隔に等しい、請求項２５に記載された粒子検出器。
【請求項２８】
スクリーン部分の間の上記間隔は、上記しきい粒子長より短い、請求項２５または２６に記載された粒子検出器。
【請求項２９】
流体の流れのなかにある粒子の存在を検出する粒子検出器と、
請求項１〜２１のいずれかに記載されたフィルタ装置であって、上記粒子検出器による粒子の検出の前に上記流体の少なくとも一部を濾過するフィルタ装置と
を含む粒子検出システム。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公表番号】特表２０１０−５１００５３（Ｐ２０１０−５１００５３Ａ）
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３７４５１（Ｐ２００９−５３７４５１）
【出願日】平成１９年１１月２３日（２００７．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００１８０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６１３１７
【国際公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（５０７１９１５９９）エックストラリス・テクノロジーズ・リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２３日（２００７．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００１８０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６１３１７
【国際公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【出願人】（５０７１９１５９９）エックストラリス・テクノロジーズ・リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
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