(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基体および２つのチャンバ形成部材によって互いに区画されて形成された測定用チャンバと補償用チャンバとを備え、各々のチャンバ内には、放射線源が設けられると共に、開口が形成された内部電極板が、当該開口により放射線源の一部が露出するよう設けられており、当該基体の一面側に位置される測定用チャンバに、検知対象ガスの導入口および排出口が形成され、当該排出口に吸引手段が接続されてなるイオン化式ガス感知器であって、
基体の一面側には、当該基体とチャンバ形成部材との間に、シール部材による気密シール構造が形成されていると共に、測定用チャンバにおける内部電極板の開口の開口径が、補償用チャンバにおける内部電極板の開口の開口径に比して５〜３０％大きいことを特徴とするイオン化式ガス感知器。
【請求項２】
内部電極板の各々は、基体を貫通する金属製の固定用部材により電気的に接続された状態で固定されており、基体の一面側において、固定用部材が貫通される貫通孔にシール材が配置されて内部電極板と基体との間に気密シール構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン化式ガス検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン化式ガス感知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えばオフィスや工場などの火災報知設備として、火災の発生を示す煙粒子を検出することにより火災を報知する、いわゆる「イオン化式煙感知器」が知られている。
【０００３】
このようなイオン化式煙感知器は、２つのチャンバを備えており、一方のチャンバが、その内部に検知対象ガスが導入されるべき測定室とされると共に、他方のチャンバが、環境条件の変化の影響を補償するための補償室とされている。
【０００４】
測定室内および補償室内には、それぞれ放射線源が配設されており、通常、当該放射線源より放射されたアルファ線により、測定室内および補償室内のガスが電離されて互いに異なる方向に等しい大きさの電離電流が生じ、これにより、補償室と測定室との間で平衡状態が維持されている。
そして、測定室内に導入されるガスに、例えば煙粒子などの異粒子が含まれている場合には、この異粒子によって放射線源よりのアルファ線が吸収されて測定室の電離電流が減少して補償室との平衡状態が崩れるので、この電離電流の一定以上の変化を検出することにより、例えば火災の発生や有害ガスの漏洩などが感知されて、警報信号が発せられる。
【０００５】
而して、上記のようなイオン化式煙感知器は、例えば高アルコール濃度の雰囲気下で使用されると、その挙動が不安定になり、高い精度で異粒子を検出することが困難となる、という問題がある。
このような問題の原因を究明したところ、測定室および補償室の両者間の気密性が十分に確保されていないためであることが判明した。
【０００６】
また、上記のようなイオン化式煙感知器においては、ポンプなどの吸引手段によりガスが測定室内に導入される場合には、測定室内に導入されるガスの流入の状況が変動し、この現象により検出電流が変動してノイズとなるため、Ｓ／Ｎ比が低下し、結局、高い精度でガス粒子を検出することが困難となる、という問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、検知対象ガスを高い精度で検出することができ、かつ高い動作の信頼性が得られ、従って、高い安定性を有するイオン化式ガス感知器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のイオン化式ガス感知器は、板状の基体および２つのチャンバ形成部材によって互いに区画されて形成された測定用チャンバと補償用チャンバとを備え、各々のチャンバ内には、放射線源が設けられると共に、開口が形成された内部電極板が、当該開口により放射線源の一部が露出するよう設けられており、当該基体の一面側に位置される測定用チャンバに、検知対象ガスの導入口および排出口が形成され、当該排出口に吸引手段が接続されてなるイオン化式ガス感知器であって、
基体の一面側には、当該基体とチャンバ形成部材との間に、シール部材による気密シール構造が形成されていると共に、測定用チャンバにおける内部電極板の開口の開口径が、補償用チャンバにおける内部電極板の開口の開口径に比して５〜３０％大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明のイオン化式ガス感知器においては、内部電極板の各々は、基体を貫通する金属製の固定用部材により電気的に接続された状態で固定されており、基体の一面側において、固定用部材が貫通される挿入孔にシール材が配置されて内部電極板と基体との間に気密シール構造が形成されていることが好ましい。
【００１０】
【作用】
本発明のイオン化式ガス感知器によれば、測定用チャンバが補償用チャンバから実質的に気密に分離されているので、測定用チャンバ内のガスが補償用チャンバ内に流入するようなことがなく、その結果、検出されるべき電離電流の差を高い信頼性で感知することができる。しかも、測定用チャンバには、補償用チャンバより多くのアルファ線が放射されるので、出力信号の絶対値が大きくなり、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。従って、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、火災の発生を示す煙を感知するための煙報知システムを例に挙げて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る煙報知システムの一例における構成の概略を示す説明図である。この煙報知システム１０は、煙粒子を感知して検知対象ガスである煙を検出するイオン化式ガス感知器（以下、単に「煙感知器」ともいう。）２０と、この煙感知器２０に接続された吸引手段であるポンプ２２と、このポンプ２２によるガス流量を調整する制御手段２３と、煙感知器２０により検出される煙の濃度に応じて警報信号を発する警報装置２４とを備えている。
【００１２】
煙感知器２０は、図２および図３に示すように、前後方向（図において左右方向）に長い板状の絶縁性の基体３０により区画された２つの円筒状のチャンバを備えており、基体３０の一面側（図３において上側）における一方のチャンバが、その内部空間に検知対象ガスが導入されるべき測定用チャンバ（以下、「測定室」という。）３１とされていると共に、基体３０の他面側における他方のチャンバが、環境条件等の変化を補償するための補償用チャンバ（以下、「補償室」という。）３２とされている。ここに、測定室３１の内部空間の大きさは、補償室３２のそれと等しい状態とされている。
【００１３】
測定室３１を形成するチャンバ形成部材である上側殻体３３は、導電性を有する材料例えば金属よりなり、その開口縁に鍔部分３３Ａが全周にわたって形成されており、この鍔部分３３Ａには、その一部に半径方向外方に伸びるよう舌片部分３３Ｂが形成されている。
また、補償室３２を形成するチャンバ形成部材である下側殻体３４についても、同様の構成とされている。
【００１４】
基体３０の一面側において、上側殻体３３の鍔部分３３Ａが位置される部分には、環状溝４０が形成されており、この環状溝４０には、シール部材であるＯリング４１が設けられている。
【００１５】
基体３０の一面には、板状の位置決め部材４２の複数が、基体３０に対して垂直に伸びるよう環状溝４０の内周に沿って並ぶよう設けられており、これにより、上側殻体３３が、その変位が禁止された状態で、Ｏリング４１に対して位置決めされて、鍔部分３３Ａが基体３０の一面に形成された複数、例えば４つの固定用爪部４３によって係止されて固定されている。
また、下側殻体３４についても、鍔部分３４Ａが基体３０の他面に形成された複数、例えば４つの固定用爪部（図示せず）によって係止されて固定されている。
【００１６】
上側殻体３３には、２つのガス流通孔３５Ａ、３５Ｂが形成されており、測定室３１内を流過されるガスの流れ方向に対して下流に位置する排気側のガス流通孔３５Ｂには、吸引手段としてのポンプ２２が接続されてガス排出口とされると共に、吸気側のガス流通孔３５Ａは例えば大気に開放されてガス導入口とされている。
【００１７】
測定室３１および補償室３２の内部空間の各々には、板状の放射線源２５Ａ、２５Ｂがそれぞれ設けられており、放射線源２５Ａ、２５Ｂとしては、例えばアメリシウム２４１（Ａｍｅｒｉｃｉｕｍ２４１）などを用いることができる。
具体的には、基体３０の一面側における測定室３１が区画されるべき部分において、その中央位置より前方（図において右方）に変位した個所に微小な方形状の凹所３６Ａが形成されており、この凹所３６Ａに嵌合された状態で第１の放射線源２５Ａが配設されている。
そして、中央位置に開口２７Ａが形成された略円板状の内部電極板２６Ａが、当該開口２７Ａにより、第１の放射線源２５Ａの一部が露出される状態で設けられており、これにより、第１の放射線源２５Ａが保持されている。
【００１８】
基体３０の他面側についても、同様の構成とされており、補償室３２が区画されるべき部分において、基体３０を挟んで第１の放射線源２５Ａと対称の位置に、第１の放射線源２５Ａと同一の第２の放射線源２５Ｂが凹所３６Ｂに嵌合された状態で配設され、内部電極板２６Ｂが、その開口２７Ｂが第２の放射線源２５Ｂに対向して位置された状態で設けられている。
この内部電極板２６Ｂには、出力端子２８が設けられており、図示しないリード線を介して、後述する回路基板４５の入力端子に接続されている。
なお、同一の部材については、Ａの代わりにＢを用いた符号で示されている。
【００１９】
測定室３１における内部電極板２６Ａの開口２７Ａ、および補償室３２における内部電極板２６Ｂの開口２７Ｂは、その開口径が、放射線源２５Ａ、２５Ｂより小さい状態とされており、例えば放射線源２５Ａ、２５Ｂの大きさに対して６０〜９５％の大きさである。
【００２０】
測定室３１側の開口２７Ａは、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径に比して５〜３０％、好ましくは５〜２０％大きい状態とされている。
測定室３１側の開口２７Ａの開口径が、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径に比して５〜３０％大きいことにより、検出電流について必要なレベルの出力信号が得られると共に、検知対象ガスの流入状況の変動によるノイズの影響を小さくすることができる。
【００２１】
ここに、測定室３１側の開口２７Ａの開口径は、例えば１．０〜５．０ｍｍとされ、好ましくは２．０〜４．０ｍｍとされる。また、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径は、例えば０．８〜４．８ｍｍとされ、好ましくは１．５〜３．８ｍｍとされる。
【００２２】
各々の内部電極板２６Ａ、２６Ｂは、基体３０を貫通する固定用部材である金属製のネジ３７により電気的に接続された状態で基体３０に固定されており、基体３０の一面側において、ネジ３７が貫通された貫通孔３８には、上方に向かって広がるテーパ部分３８Ａが形成されている。
このテーパ部分３８Ａの斜面には、シール部材であるＯリング３９が支持されており、これにより、貫通孔３８が気密に閉塞されて、測定室３１と補償室３２とが実質的に独立した状態とされる。
【００２３】
基体３０の他面側においては、補償室３２が区画されるべき部分より後方（図において左方）に伸びる部分に、回路基板４５が、その一部が下側殻体３４により収容されて補償室３２内に位置される状態で配設されており、この回路基板４５の一方の電極には、下側殻体３４の鍔部分３４Ａにおける舌片部分３４Ｂが接続されている。
また、回路基板４５における他方の電極には、上側殻体３３の鍔部分３３Ａにおける舌片部分３３Ｂが、回路基板４５および基体３０を貫通する金属製のネジ４６によって電気的に接続されている。
回路基板４５の各々の電極には、電圧印加手段（図示せず）が接続されており、例えば、上側殻体３３に正（＋）、下側殻体３４に負（−）の電圧がそれぞれ印加される。ここに、印加される電圧の大きさは、例えば５Ｖ程度である。
【００２４】
以下、上記の煙報知システム１０の動作について説明する。
先ず、制御手段２３によって、ガス流量が所定の大きさに制御された状態において、ポンプ２２が作動されて、例えば煙感知器２０が設置された室内の空気などのガスが煙感知器２０の測定室３１内に導入される。ここに、測定室３１に導入されるガス流量は、検知対象ガスの種類によって異なるが、例えば１５０〜３００ｃｍ3 ／ｍｉｎである。
【００２５】
一方、煙感知器２０においては、例えば上側殻体３３に正（＋）の電圧、下側殻体３４に負（−）の電圧がそれぞれ印加されることにより、各々の放射線源２５Ａ、２５Ｂよりアルファ線が放射されて、これにより、測定室３１内および補償室３２内の空気が電離されて回路基板４５に電離電流が流れるが、測定室３１にはアルファ線が補償室３２より多く放射されるため、測定室３１に流れる電離電流の方が、補償室３２に流れる電離電流より大きくなり、測定室３１と補償室３２との間に電位差が生じた状態に維持される。
【００２６】
そして、煙感知器２０に導入されるガスが一定以上の煙粒子を含むものである場合には、測定室３１において、第１の放射線源２５Ａよりのアルファ線が煙粒子に吸収されて電離電流が減少し、当該煙粒子の濃度に応じた出力信号が得られ、電離電流の変化の程度が一定以上であるとき、すなわち一定以上の濃度の煙粒子が検出されたときに、警報装置２４によって警報信号が発生される。
【００２７】
而して、上記の煙感知器２０によれば、基本的に、ポンプ２２によってガスが確実に一定量に制御された状態で測定室３１内に導入されるので、煙粒子を確実に検出することができることに加え、測定室３１側に気密シール構造が形成されていることにより、測定室３１が補償室３２から実質的に気密に分離されているので、測定室３１内のガスが補償室３２内に流入するようなことがなく、その結果、検出されるべき電離電流の変化を高い信頼性で感知することができる。
【００２８】
しかも、測定室３１における内部電極板２６Ａの開口２７Ａの開口径が、補償室３２における内部電極板２６Ｂの開口２７Ｂの開口径に比して大きいことにより、測定室３１には、補償室３２より多くのアルファ線が放射されるので、煙粒子の存在に起因する電離電流の変化についての出力信号が大きくなり、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２９】
具体的に説明すると、ポンプ２２によりガスを導入することによって、ガスの流入量に絶対的に変化する脈動が生ずるため、これに起因して不可避的に、例えば±０．０５Ｖ程度のノイズが生ずるが、このノイズの幅（大きさ）は、測定室３１内のアルファ線量に関わらず、実質上同一であり、従って、測定室３１に放射されるアルファ線量が多いことにより、出力信号の絶対値が大きくなり、結果としてＳ／Ｎ比が向上する。
【００３０】
しかし、測定室３１側の開口２７Ａの開口径が、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径に比して過大である場合には、測定室３１におけるアルファ線量が多くなるが、補償室３２として、環境条件等の変化を補償することが実質的に困難となり、その結果、補償室３２それ自体が無意義なものとなるおそれがある。
一方、測定室３１側の開口２７Ａの開口径が、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径に比して過小である場合には、従来における構成、すなわち測定室側および補償室側の各々の開口の開口径が同一のものと同様に、検知対象ガスの流入状況の変動によるノイズの影響を大きく受け、検知対象ガスの濃度を高い信頼性で検知することが困難となるおそれがある。
従って、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径との関係において、測定室３１側の開口２７Ａの開口径を、補償室３２側の開口２７Ｂの開口径より大きくすることにより、上記のような不都合を生じさせることなしに、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３１】
以上のように、上記の煙感知器２０によれば、検知対象ガスを高い精度で検出することができ、例えば、高アルコール濃度環境下や拡散性の高いガス環境下で使用される場合であっても、安定的に作動させることができ、高い動作の信頼性が得られる。
【００３２】
また、各々の内部電極板２６Ａ、２６Ｂを電気的に接続するネジ３７が貫通する貫通孔３８に対しても気密シール構造が形成されているので、一層確実に、煙粒子を高い精度で検出することができる。
【００３３】
以上のような煙感知器２０を備えてなる煙報知システム１０によれば、煙感知器２０によって煙粒子を高い精度で検出することができるので、例えば火災が発生した場合であっても、その初期段階において確実に報知することができ、従って、高い安全性が得られる。
【００３４】
以上においては、本発明のイオン化式ガス感知器を火災の発生を示す煙、例えば一酸化炭素、硫化水素、炭化水素、二酸化炭素、メタン、ブタンなどを感知するための煙感知システムに適用した場合について説明したが、例えば半導体製造工場における有機金属ガス、例えばテトラエトキシシランガス（ＴＥＯＳガス）、シランガス（ＳｉＨ４ガス）などの漏洩やその他の有害ガスの漏洩を検知するためのガス報知システムに適用することもできる。
【００３５】
図４は、本発明に係るガス報知システムの一例における構成の概略を示す説明図であり、便宜上、図１と同様の構成の部材については同じ符号が付してある。
このガス報知システム５０においては、導入されるガスを所定の温度に加熱する熱分解器５１が、イオン化式ガス感知器２０の測定室３１における吸気側のガス流通孔３５Ａに接続されている。
【００３６】
熱分解器５１は、図５に示すように、箱型の外匣５２を備えてなり、この外匣５２を貫通して伸びるよう、例えば石英よりなる直管状のガス導入管５３が設けられている。
このガス導入管５３の外周面には、加熱手段としての線状の発熱体５４がガス導入管５３に巻回された状態で設けられており、この発熱体５４は、制御手段２３に接続されている。そして、外匣５２とガス導入管５３とにより区画された内部空間には、断熱材５５が充填されている。
【００３７】
上記のガス報知システム５０においては、導入されるガスに検知対象ガスが含まれている場合には、熱分解器５１により検知対象ガスが加熱されることにより熱分解されて微粒子（ガス粒子）が生成された状態において、イオン化式ガス感知器２０における測定室３１に導入される。そして、測定室３１において、第１の放射線源２５Ａよりのアルファ線がガス粒子に吸収されて電離電流が減少し、検知対象ガスの濃度に応じた出力信号が得られ、電離電流の変化が一定以上であるとき、すなわち一定以上の濃度の検知対象ガスが検出されたときに、警報装置２４によって警報信号が発せられる。
【００３８】
上記のようなガス報知システム５０においても、イオン化式ガス感知器２０により高い精度で検知対象ガスを検出することができるので、有害ガスの漏洩などの非常事態をその初期段階において確実に報知することができ、従って、高い安全性が得られる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
（１）基体の一面側に気密シール構造が形成されて、測定室と補償室とが厳密に遮蔽された構成とされているが、基体の他面側に気密シール構造が形成されていてもよい。
（２）シール部材は、Ｏリングに限定されるものではなく、従来より知られている種々のものを利用することができる。
【００４０】
＜実験例＞
以下、本発明のイオン化式ガス感知器の実験例について具体的に説明するが、本発明がこれによって制限されるものではない。
図３に示す構成に従って、測定室（３１）および補償室（３２）の各々の内部電極板（２６Ａ、２６Ｂ）の開口（２７Ａ、２７Ｂ）の開口面積が互いに同一であるガス感知器を製造した。これを「ガス感知器Ａ」とする。このガス感知器Ａは、測定室（３１）および補償室（３２）の各々の内部空間の大きさがいずれも約２０ｃｍ3 、内部電極板（２６Ａ、２６Ｂ）の開口（２７Ａ、２７Ｂ）の開口径が２．０ｍｍ、放射線源（２５Ａ、２５Ｂ）は２．５ｍｍ角のアメリシウム２４１である。
【００４１】
下記表１に従って、測定室（３１）における内部電極板（２６Ａ）の開口（２７Ａ）の開口径の大きさを変えたことの他は、ガス感知器Ａと同様の構成のガス感知器を製造した。これらを、それぞれ「ガス感知器Ｂ」、「ガス感知器Ｃ」とする。
【００４２】
そして、各々のガス感知器Ａ〜Ｃについて、上側殻体（３３）に対する印加電圧を＋２．５Ｖ、下側殻体（３４）に対する印加電圧を−２．５Ｖとし、テストガスとして、ガス濃度が１５ｐｐｍのテトラエトキシシランガス（ＴＥＯＳガス）を使用し、１５０ｃｍ3 ／ｍｉｎのガス流量で測定室（３１）内に導入することによりガス粒子検知テストを行い、ガス感知器Ａの出力電圧に対する各々のガス感知器Ｂ、Ｃの出力電力比を算出した。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0004550320.tif 000002
【００４４】
以上のように、補償室における内部電極板の開口の開口径との関係において、測定室における内部電極板の開口径を大きくすることにより、出力電圧が大きくなることが確認され、これにより、実際上、Ｓ／Ｎ比が１０％程度以上向上することが期待される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のイオン化式ガス感知器によれば、測定用チャンバが補償用チャンバから実質的に気密に分離されているので、測定用チャンバ内のガスが補償用チャンバ内に流入するようなことがなく、その結果、検出されるべき電離電流の差を高い信頼性で感知することができる。しかも、測定用チャンバには、補償用チャンバより多くのアルファ線が放射されるので、出力信号の絶対値が大きくなり、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
従って、検知対象ガスを高い精度で検出することができ、例えば火災の発生や有害ガスの漏洩などの非常事態が発生した場合であっても、その初期段階において確実に報知することができ、高い安全性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の煙報知システムの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】煙感知器の一例における構成の概略を示す平面図である。
【図３】図２の煙感知器の縦断面図である。
【図４】本発明のガス報知システムの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図５】熱分解器の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０  煙報知システム
２０  イオン化式ガス感知器（煙感知器）
２２  ポンプ
２３  制御手段
２４  警報装置
２５Ａ  第１の放射線源
２５Ｂ  第２の放射線源
２６Ａ、２６Ｂ  内部電極板
２７Ａ、２７Ｂ  開口
２８  出力端子
３０  基体
３１  測定室（測定用チャンバ）
３２  補償室（補償用チャンバ）
３３  上側殻体
３３Ａ、３４Ａ  鍔部分
３３Ｂ、３４Ｂ  舌片部分
３４  下側殻体
３５Ａ、３５Ｂ  ガス流通孔
３６Ａ、３６Ｂ  凹所
３７  ネジ
３８  貫通孔
３８Ａ  テーパー部分
３９  Ｏリング
４０  環状溝
４１  Ｏリング
４２  位置決め部材
４３  固定用爪部
４５  回路基板
４６  ネジ
５０  ガス報知システム
５１  熱分解器
５２  外匣
５３  ガス導入管
５４  発熱体
５５  断熱材
【図１】
0004550320.tif 000003
【図２】
0004550320.tif 000004
【図３】
0004550320.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004550320.tif 000007