(57)【要約】【課題】温度変動によるバックグラウンド変動を的確に補正することで、エアロゾルを精度良く検出する。【解決手段】エアロゾルの流入によるイオン電流の変化を検出するエアロゾル感知部１と、前記エアロゾル感知部１の近傍に設置される周囲温度センサ２と、前記エアロゾル感知部１と周囲温度センサ２の出力が入力される信号処理部３とを有するエアロゾル検出器において、前記信号処理部３は、エアロゾルの流入がないときのエアロゾル感知部１の出力値と周囲温度のデータから求められた関数４を用いてエアロゾル感知部１から出力される出力値を補正する。【選択図】図１
2011247728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾルの流入によるイオン電流の変化を検出するエアロゾル感知部と、前記エアロゾル感知部の近傍に設置される周囲温度センサと、前記エアロゾル感知部と前記周囲温度センサの出力が入力される信号処理部とを有するエアロゾル検出器において、
前記信号処理部は、エアロゾルの流入がないときのエアロゾル感知部の出力値と周囲温度のデータから求められた関数を用いて前記エアロゾル感知部から出力される出力値を補正することを特徴とするエアロゾル検出器。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記関数に基づいて測定時の周囲温度に対応する出力推定値を求め、前記エアロゾル感知部からの出力される出力値から前記出力推定値を差し引くことにより、当該出力値を補正することを特徴とする請求項１記載のエアロゾル検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエアロゾル検出器を、施設内の相互に分離された複数の区画内に配置したことを特徴とするエアロゾル検出システム。
【請求項４】
施設内の相互に分離された複数の区画と、前記各区画内に配置されたエアロゾル検出器と、前記施設の外部に設置された周囲温度センサと、前記各区画内に配置されたエアロゾル検出器と前記周囲温度センサの出力が入力される信号処理部とを有するエアロゾル検出システムにおいて、
前記信号処理部は、エアロゾルの流入がないときの各エアロゾル感知部の出力値と前記周囲温度のデータから求められた関数を用いて各エアロゾル感知部から出力される出力値を補正することを特徴とするエアロゾル検出システム。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記関数に基づいて前記周囲温度から各区域毎に求められた所定の温度変化の時間遅れを差し引いた時刻での周囲温度に対応する出力推定値を求め、前記各区域のエアロゾル感知部から出力される出力値から前記出力推定値を差し引くことにより、当該区域の出力値を補正することを特徴とする請求項４記載のエアロゾル検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気中のエアロゾルを検出するためのエアロゾル検出器及びエアロゾル検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ナトリウム冷却方式の高速炉において、機器や配管からのナトリウム漏えいを早期に検出することは非常に重要であり、漏えいを微少な段階で検出するための装置が設けられる。そのような装置に用いられる漏えい検出器のひとつに、空気中の微少なエアロゾルを検出するイオン化式エアロゾル検出器があり、微少なナトリウム漏えいを早期に検出する役割を持たせるために、非常に高感度な設定条件で使用されている。
【０００３】
一方、イオン化式エアロゾル検出器は周囲温度が変化した場合、エアロゾル濃度とイオン電流の関係も変化することが知られている。そのため、イオン化式エアロゾル検出器には、周囲温度が変化しても空気中のエアロゾル濃度を正確に検出するための温度補正機能が備えられる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ナトリウム冷却方式の高速炉で漏えい検出に使用するイオン化式エアロゾル検出器は非常に高感度な設定条件で使用されるため、エアロゾル以外の要因、例えば温度変動による出力変動等の、いわゆるバックグラウンド変動が無視できないものとなっている。これに対して、従来のイオン化式エアロゾル検出器に用いられる温度補正機能では、火災検出用の通常のイオン化式エアロゾル検出器の利用においては無視できるレベルの変動を、高速炉で使用するイオン化式エアロゾル検出器では有意な変動であると誤認識し、エアロゾルを誤検出する可能性があった。
【０００６】
さらに、ナトリウム冷却方式の高速炉において、長大な冷却系ナトリウム配管は空間的に分離された複数の区域を連通して設置される。ナトリウム漏えいを検出するためには、複数の区域にイオン化式エアロゾル検出器を設置し、それらの出力信号を中央の監視盤に伝送して監視することが行われる。ナトリウム配管が配置されている複数の区域はナトリウム−水反応を避けるために禁水区域となっているため、凝縮水が生じることを避けて周囲温度の制御は行われない。
【０００７】
このため、各区域毎に周囲温度が異なる可能性があるが、多数の配線付設にともなう安全管理上及びコスト上の問題から、各区域の周囲温度を中央操作室に伝送しない場合があり、その際、中央操作室で各区域の周囲温度の情報がない状態で、各区域のエアロゾル検出器に対して温度補正を行うことは困難であった。
【０００８】
本発明は係る上記課題を解決するためになされたもので、ナトリウム冷却方式の高速炉において、温度変動によるバックグラウンド変動を的確に補正することで、エアロゾルを精度良く検出することができる高信頼性のエアロゾル検出器およびエアロゾル検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエアロゾル検出器は、上記課題を解決するために、エアロゾルの流入によるイオン電流の変化を検出するエアロゾル感知部と、前記エアロゾル感知部の近傍に設置される周囲温度センサと、前記エアロゾル感知部と前記周囲温度センサの出力が入力される信号処理部とを有するエアロゾル検出器において、前記信号処理部は、エアロゾルの流入がないときのエアロゾル感知部の出力値と周囲温度のデータから求められた関数を用いて前記エアロゾル感知部から出力される出力値を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るエアロゾル検出システムは、施設内の相互に分離された複数の区画と、前記各区画内に配置されたエアロゾル検出器と、前記施設の外部に設置された周囲温度センサと、前記各区画内に配置されたエアロゾル検出器と前記周囲温度センサの出力が入力される信号処理部とを有するエアロゾル検出システムにおいて、前記信号処理部は、エアロゾルの流入がないときの各エアロゾル感知部の出力値と前記周囲温度のデータから求められた関数を用いて各エアロゾル感知部から出力される出力値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度変動によるバックグラウンド変動を的確に補正することで、エアロゾルを精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエアロゾル検出器の構成図。
【図２】第１の実施形態に係るエアロゾル感知部の出力値対周囲温度データ図。
【図３】第１の実施形態に係る温度補正手段の説明図であり、いずれも測定時刻を横軸に、（ａ）はエアロゾル感知部１から出力された出力値Ｖraw、（ｂ）は周囲温度センサ２から出力された周囲温度Ｔ、（ｃ）は温度補正後のエアロゾル感知部からの出力値Ｖcorを示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエアロゾル検出システムの構成図。
【図５】第２の実施形態に係る温度補正手段の作用図であり、それぞれ測定時刻を横軸にとり、（ａ）はエアロゾルの流入が無いときのｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉから出力された出力値Ｖraw、（ｂ）は周囲温度センサ５から出力された施設９の周囲温度Ｔ、（ｃ）はｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値の温度補正後の値Ｖcorを示す図。
【図６】第２の実施形態に係る信号処理部の処理フローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るエアロゾル検出器およびエアロゾル検出システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るエアロゾル検出器を、図１乃至図３を用いて説明する。  
（構成）
本第１の実施形態に係るエアロゾル検出器は、エアロゾルの流入によるイオン電流の変化にともない出力電圧あるいは電流の変化値（以下、「出力値」という。）を検出するイオン化式エアロゾル感知部１と、エアロゾル感知部１の近傍に設置されその周囲温度を測定する周囲温度センサ２と、エアロゾル感知部１と周囲温度センサ２から出力された信号を入力し、周囲温度センサ２の出力から周囲温度の変化によるエアロゾル感知部１の出力値の変化量を算出し、エアロゾル感知部１の出力値から前記変化量を差し引いた値を温度補正後のエアロゾル感知部の出力とする信号処理部３とから構成される。
【００１５】
（作用）
このように構成されたエアロゾル検出器における温度補正手段について図２、図３を参照して説明する。  
まず、イオン−イオン再結合確率、イオン−エアロゾル結合確率は、その温度依存性のため、周囲温度の変化に伴ってイオン化式エアロゾル感知部の出力値は変化することが知られている。
【００１６】
図２において、○印はエアロゾルの流入が無いときに計測されたエアロゾル感知部１の出力値対周囲温度データであり、最小二乗近似関数４は図２の各データに対して最小二乗近似を行うことにより取得される。ここでは、前記最小二乗近似関数４を式（１）のように表すこととする。
Ｖ＝  ｆ（Ｔ）・・・・・式（１）
ここで、Ｖはエアロゾルの流入が無いときのエアロゾル感知部１から出力された出力値、Ｔ は周囲温度センサ２から出力された周囲温度である。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態における温度補正手段を説明するための図であり、いずれも測定時刻を横軸に、（ａ）はエアロゾル感知部１から出力された出力値Ｖraw、（ｂ）は周囲温度センサ２から出力された周囲温度Ｔ、（ｃ）は温度補正後のエアロゾル感知部からの出力値Ｖcorを示す図である。
【００１８】
ここで、ある時刻における周囲温度の測定値がＴ2であったとすると、信号処理部３では、前記式（１）を用いて周囲温度の測定値を次式（２）のようにエアロゾル感知部（１）の出力値の推定値（出力推定値）Ｖestに変換する。
Ｖest,２  ＝  ｆ（Ｔ２）・・・・・式（２）
【００１９】
そして、信号処理部３では次式（３）によりエアロゾル感知部１からの出力値Ｖraw,２を補正する。
Ｖcor,２ ＝ Ｖraw,２ −  Ｖest,２ ・・・・・式（３）
ここで、Ｖraw,２は周囲温度としてＴ2を得た際のエアロゾル感知部１の出力値、Ｖcor,２はＶraw,２に対して温度補正処理を施した後の出力値である。
【００２０】
このように、エアロゾル感知部１の出力値に前記の温度補正処理を施すことにより、温度変動によるバックグラウンド変動を的確に補正することができる。信号処理部３では前記補正後の出力値に対して予め設定された警報レベルとの比較を行い、警報レベルを超えた場合には警報を発する。
【００２１】
このエアロゾル検出器を、図４に示すような施設９内の相互に分離された複数の異なる区域８内に適宜配置することで、施設全体のエアロゾル検知システムを構築することができる。
【００２２】
（効果）
本第１の実施形態によれば、エアロゾルの流入が無いときのエアロゾル感知部１の出力値と周囲温度との関係を表す最小二乗近似関数４を用いて、周囲温度の測定値をエアロゾル感知部１出力の出力推定値に変換し、エアロゾル感知部１の実際の出力値から前記出力推定値を差し引くことで、温度変動による影響を低減することができる。これにより、周囲温度の変化によって生じるバックグラウンド変動による、エアロゾルの誤検出を防止することができる。  
なお、上述したバックグラウンド低減技術は、ナトリウム漏えいのみではなく一般のエアロゾル検出器にも適用可能である。
【００２３】
［第２の実施形態］
次に、本発明のエアロゾル検知システムに係る第２の実施形態について、図４乃至図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
（構成）
本エアロゾル検知システムは、図４に示すように、建屋等の施設９内で相互に分離された複数の異なる区域８内に設置された複数のイオン化式エアロゾル感知部１−１〜１−ｎと、施設９の外部に設置され周囲の外気温を測定し出力する周囲温度センサ５と、前記複数のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎと周囲温度センサ５から出力された信号を入力し、周囲温度センサ５の出力を個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値の推定値に変換し、個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値から前記個々の出力値の推定値を差し引いた値を温度補正後のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値として監視する信号処理部６とから構成される。
【００２５】
（作用）
このように構成された本第２の実施形態において、エアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値に直接影響を与えるのは、直接的には各エアロゾル感知部近傍の温度変化であるが、各エアロゾル感知部近傍の温度変化は施設９の周囲温度の変化によって引き起こされ、その原因としては施設９全体および分離された区域８相互の空間の熱伝導および対流による熱伝達の影響が考えられる。
【００２６】
そのため、各エアロゾル感知部１−１〜１−ｎが設置されている区域８において、施設９の周囲温度の変化と各エアロゾル感知部１−１〜１−ｎ近傍の温度変化には、個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎごとに固有の時間遅れが生じ、その結果、周囲温度センサ５からの出力の変化と個々のエアロゾル感知部からの出力値の変化にも、個々のエアロゾル感知部ごとに固有の時間遅れが生じる。
【００２７】
この時間遅れを考慮してエアロゾルの流入が無いときのｉ番目のエアロゾル感知部の出力値対周囲温度データについて、その最小二乗近似関数を次式（４）のように表すこととする。
Ｖｉ（ｔ） ＝ ｇｉ ｛Ｔ（ｔ−ｔｉ）｝・・・・・式（４）
【００２８】
ここで、t はｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉにおいてエアロゾルの流入が無いときの出力値Ｖｉを得た測定時刻、ｔｉは周囲温度センサ５から出力された周囲温度の変化に対するｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉから出力された出力値の変化の時間遅れを意味する。
すなわち、前記式（４）は、ｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉからの出力値は、時間ｔｉだけ過去の周囲温度Ｔ (t−ｔｉ)と相関が有ることを表している。
【００２９】
次に、本第２の実施形態における信号処理部６での処理について、図６を参照して説明する。  
図６は、本実施形態における信号処理部６の時刻t における処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１において、周囲温度センサ５で測定した時刻t のときの周囲温度Ｔ（ｔ）を信号処理部６に入力する。ステップＳ２において、ｉ＝1 とすることによりｉを初期化する。ステップＳ３において、ｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉから出力された時刻t のときの出力値Ｖraw,iを信号処理部６に入力する。ステップＳ４において、ｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値の温度補正を行う。
【００３０】
次に、ステップＳ５において、ｉ番目のエアロゾル検出器１−ｉから出力された温度補正後の出力値と警報レベルとの比較を行う。警報レベルを超える場合は、ステップＳ６において、警報を出力する。警報レベルを超えない場合は、ステップＳ７において、ｎ個全てのエアロゾル感知部に対する処理が終了したか、すなわちｉ＝ｎか否かを判定する。ｉ=ｎである場合は、全てのエアロゾル感知部から出力される出力値の処理を終えたとして、時刻t での処理を終了する。また、ｉ ＜ｎである場合は、未処理のエアロゾル感知部から出力される出力値が残っているとして、ｉ=ｉ+1 としてステップＳ３に戻る。
【００３１】
次に、本第２の実施形態における温度補正手段について図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。  
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における温度補正手段を説明するための図であり、それぞれ測定時刻を横軸にとり、（ａ）はエアロゾルの流入が無いときのｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉから出力された出力値Ｖraw、（ｂ）は周囲温度センサ５から出力された施設９の周囲温度Ｔ、（ｃ）はｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値の温度補正後の値Ｖcorを示す図である。
【００３２】
ここで、時刻ｔにおいてｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値が図５（ａ）のＡ点のような値を示したとする。このとき信号処理部６では前記ステップＳ４において、時間ｔｉ だけ過去の周囲温度Ｔ (t−ｔｉ)、すなわち、図５のＴ２の値を前記式（４）を用いて次式（５）のようにｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値の推定値に変換する。
Ｖest,ｉ（ｔ） ＝  ｇｉ  {Ｔ (t−ｔｉ)}・・・・・式（５）
【００３３】
前記ステップＳ４ではさらに次式（６）によりｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値を補正する。
Ｖcor,ｉ（ｔ） =  Ｖraw,ｉ（ｔ）−  Ｖest,ｉ（ｔ）・・・・・式（６）
【００３４】
ここで、Ｖraw,ｉ（ｔ） は測定時刻t におけるｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉから出力される出力値、Ｖcor,ｉ（ｔ）はＶraw,ｉ（ｔ）に対して温度補正処理を施した後のｉ番目のエアロゾル感知部１−ｉの出力値を意味する。
このように、個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値に前記の温度補正処理を施すことにより、温度変動によるバックグラウンド変動を的確に補正することができる。
【００３５】
（効果）
本第２の実施形態によれば、相互に分離された複数の異なる区域８内に設置されたイオン化式エアロゾル感知部から出力される出力値を、一箇所でまとめて監視している施設９において、エアロゾルの流入が無いときの個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値と周囲温度との関係を示す最小二乗近似関数４を用いて、周囲温度の変化に伴う個々のエアロゾル感知部１−１〜１−ｎの出力値の変化を差し引くことで、その変動を低減することができる。
【００３６】
また、施設の周囲温度の変化とエアロゾル感知部１−１〜１−ｎ近傍の温度変化の時間遅れを考慮することにより、一つ一つのエアロゾル感知部１−１〜１−ｎに周囲温度センサを取り付ける必要がなく、施設外に設けた単一の周囲温度センサ５のみで温度補正を行うことができるため、安価で効率的なシステムを構成することができる。これにより、周囲温度の変化によって生じるバックグラウンド変動による、エアロゾルの誤検出を防止することができる。
【００３７】
また、ナトリウム冷却高速炉の場合には、エアロゾル感知部を設置する室内の空調は、施設および施設内機器の結露防止の目的により使用が禁止されているが、仮に室内の空調を制御する場合においても、施設の周囲の温度変化による影響があると予想されるため、同様の方法で温度補正を行うことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１，１−ｉ〜１−ｎ…エアロゾル感知部、２…周囲温度センサ、３…信号処理部、４…エアロゾル感知部の出力値対周囲温度データの最小近似関数、５…周囲温度センサ、６…信号処理部、８…区域、９…施設。
【図１】
2011247728.tif 000003
【図２】
2011247728.tif 000004
【図３】
2011247728.tif 000005
【図４】
2011247728.tif 000006
【図５】
2011247728.tif 000007
【図６】
2011247728.tif 000008