JP4550320B2

JP4550320B2 - Ionized gas sensor

Info

Publication number: JP4550320B2
Application number: JP2001175595A
Authority: JP
Inventors: 信夫中野; 智和竹内; 晃赤松
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002365264A

Description

【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】

【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
３９Ｏリング
４０環状溝
４１Ｏ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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ionized gas sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art At present, so-called “ionization smoke detectors” that notify a fire by detecting smoke particles indicating the occurrence of a fire are known as fire alarm equipment in offices and factories, for example.
[0003]
Such an ionization type smoke sensor has two chambers, one of which is a measurement chamber into which a gas to be detected is to be introduced, and the other chamber is a change in environmental conditions. Compensation room to compensate for the effects of
[0004]
A radiation source is provided in each of the measurement chamber and the compensation chamber. Normally, the gases in the measurement chamber and the compensation chamber are ionized by alpha rays emitted from the radiation source and have the same size in different directions. An ionizing current is generated, which maintains an equilibrium between the compensation chamber and the measurement chamber.
If the gas introduced into the measurement chamber contains different particles such as smoke particles, alpha particles from the radiation source are absorbed by the different particles, and the ionization current in the measurement chamber is reduced. Since the equilibrium state with the compensation chamber is broken, by detecting this change in ionization current above a certain level, for example, the occurrence of a fire or the leakage of harmful gas is sensed and an alarm signal is issued.
[0005]
Thus, when the ionization smoke sensor as described above is used in an atmosphere of high alcohol concentration, for example, the behavior becomes unstable, and it becomes difficult to detect foreign particles with high accuracy. There is a problem.
As a result of investigating the cause of such a problem, it was found that sufficient airtightness between the measurement chamber and the compensation chamber was not ensured.
[0006]
Further, in the ionization type smoke detector as described above, when the gas is introduced into the measurement chamber by suction means such as a pump, the situation of the inflow of the gas introduced into the measurement chamber fluctuates. Since the detection current fluctuates and becomes noise, there is a problem that the S / N ratio is lowered, and eventually it is difficult to detect gas particles with high accuracy.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to detect a detection target gas with high accuracy and to obtain high operational reliability, and thus high stability. It is an object of the present invention to provide an ionized gas sensor having characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ionized gas sensor according to the present invention includes a measurement chamber and a compensation chamber formed by being separated from each other by a plate-shaped substrate and two chamber forming members, and a radiation source is provided in each chamber. In addition, an internal electrode plate having an opening formed therein is provided so that a part of the radiation source is exposed through the opening, and a gas to be detected is introduced into a measurement chamber located on one side of the substrate. And an ionization type gas sensor in which a discharge port is formed and a suction means is connected to the discharge port,
On one surface side of the substrate, an airtight seal structure is formed by a seal member between the substrate and the chamber forming member, and the opening diameter of the internal electrode plate in the measurement chamber is the internal diameter of the compensation chamber. It is characterized by being 5-30% larger than the opening diameter of the opening of the electrode plate.
[0009]
In the ionization type gas sensor of the present invention, each of the internal electrode plates is fixed in a state of being electrically connected by a metal fixing member penetrating the base, and is fixed on one surface side of the base. It is preferable that a sealing material is disposed in the insertion hole through which the member passes to form an airtight seal structure between the internal electrode plate and the base.
[0010]
[Action]
According to the ionization type gas sensor of the present invention, since the measurement chamber is substantially hermetically separated from the compensation chamber, the gas in the measurement chamber does not flow into the compensation chamber. As a result, the difference in ionization current to be detected can be sensed with high reliability. Moreover, since more alpha rays are radiated to the measurement chamber than the compensation chamber, the absolute value of the output signal is increased, and as a result, the S / N ratio can be improved. Therefore, the detection target gas can be detected with high accuracy.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a smoke notification system for detecting smoke indicating the occurrence of a fire.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a smoke notification system according to the present invention. The smoke notification system 10 is connected to an ionized gas sensor (hereinafter also simply referred to as “smoke detector”) 20 that detects smoke particles by detecting smoke particles, and the smoke sensor 20. A pump 22 as suction means, a control means 23 for adjusting a gas flow rate by the pump 22, and an alarm device 24 for generating an alarm signal according to the smoke concentration detected by the smoke detector 20. .
[0012]
As shown in FIGS. 2 and 3, the smoke detector 20 includes two cylindrical chambers defined by a plate-like insulating base 30 that is long in the front-rear direction (left-right direction in the figure). One chamber on one surface side (upper side in FIG. 3) of 30 is a measurement chamber (hereinafter referred to as “measurement chamber”) 31 into which the detection target gas is to be introduced into the internal space, and the base body 30. The other chamber on the other surface side is a compensation chamber (hereinafter referred to as “compensation chamber”) 32 for compensating for changes in environmental conditions and the like. Here, the size of the internal space of the measurement chamber 31 is equal to that of the compensation chamber 32.
[0013]
The upper shell 33, which is a chamber forming member that forms the measurement chamber 31, is made of a conductive material such as metal, and a flange portion 33A is formed on the entire periphery of the opening edge. A tongue piece portion 33B is formed in a part thereof so as to extend outward in the radial direction.
The lower shell 34, which is a chamber forming member that forms the compensation chamber 32, has the same configuration.
[0014]
An annular groove 40 is formed in a portion of the one side of the base 30 where the flange portion 33A of the upper shell 33 is located. The annular groove 40 is provided with an O-ring 41 as a seal member. Yes.
[0015]
A plurality of plate-like positioning members 42 are provided on one surface of the base body 30 so as to be aligned along the inner circumference of the annular groove 40 so as to extend perpendicularly to the base body 30. In a state where the displacement is prohibited, the flange portion 33A is positioned with respect to the O-ring 41, and the hook portion 33A is locked and fixed by a plurality of, for example, four fixing claws 43 formed on one surface of the base body 30. Yes.
In addition, the lower shell 34 is also locked and fixed by a plurality of, for example, four fixing claws (not shown) formed on the other surface of the base 30 on the flange portion 34A.
[0016]
Two

gas flow holes

35A and 35B are formed in the upper shell 33, and the gas flow holes 35B on the exhaust side located downstream with respect to the flow direction of the gas flowing through the measurement chamber 31 include A pump 22 as a suction means is connected to serve as a gas discharge port, and a gas circulation hole 35A on the intake side is opened to the atmosphere as a gas introduction port, for example.
[0017]
Each of the internal spaces of the measurement chamber 31 and the compensation chamber 32 is provided with plate-

like radiation sources

25A and 25B. As the

radiation sources

25A and 25B, for example, americium 241 (Americium 241) can be used. .
Specifically, in a portion where the measurement chamber 31 on the one surface side of the base body 30 is to be partitioned, a minute rectangular recess 36A is formed at a position displaced forward (rightward in the drawing) from the center position. The first radiation source 25A is disposed in a state of being fitted in the recess 36A.
Then, a substantially disc-shaped internal electrode plate 26A having an opening 27A formed at the central position is provided in a state in which a part of the first radiation source 25A is exposed by the opening 27A. A first radiation source 25A is held.
[0018]
The other surface side of the substrate 30 has the same configuration, and the first radiation source is located at a position symmetrical to the first radiation source 25A across the substrate 30 in a portion where the compensation chamber 32 is to be partitioned. The second radiation source 25B, which is the same as 25A, is disposed in a state where it is fitted in the recess 36B, and the internal electrode plate 26B is in a state where the opening 27B is positioned facing the second radiation source 25B. Is provided.
The internal electrode plate 26B is provided with an output terminal 28, which is connected to an input terminal of a circuit board 45 to be described later via a lead wire (not shown).
In addition, about the same member, it has shown with the code | symbol which used B instead of A.
[0019]
The opening 27A of the internal electrode plate 26A in the measurement chamber 31 and the opening 27B of the internal electrode plate 26B in the compensation chamber 32 have a smaller opening diameter than the

radiation sources

25A and 25B. For example, the

radiation sources

25A and 25B The size is 60 to 95% of the size.
[0020]
The opening 27A on the measurement chamber 31 side is 5 to 30%, preferably 5 to 20% larger than the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side.
Since the opening diameter of the opening 27A on the measurement chamber 31 side is 5 to 30% larger than the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side, an output signal of a level necessary for the detection current can be obtained and the detection target It is possible to reduce the influence of noise due to fluctuations in gas inflow conditions.
[0021]
Here, the opening diameter of the opening 27A on the measurement chamber 31 side is, for example, 1.0 to 5.0 mm, and preferably 2.0 to 4.0 mm. Further, the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side is, for example, 0.8 to 4.8 mm, and preferably 1.5 to 3.8 mm.
[0022]
Each internal electrode plate 26 </ b> A, 26 </ b> B is fixed to the base 30 in a state where it is electrically connected by a metal screw 37 that is a fixing member that penetrates the base 30. A through-hole 38 through which 37 passes is formed with a tapered portion 38A that expands upward.
An O-ring 39 that is a seal member is supported on the inclined surface of the tapered portion 38A, whereby the through hole 38 is hermetically closed, and the measurement chamber 31 and the compensation chamber 32 are substantially independent. It is said.
[0023]
On the other surface side of the base body 30, a circuit board 45 is accommodated in a portion extending backward (leftward in the drawing) from a portion where the compensation chamber 32 is to be partitioned, and a part thereof is accommodated by the lower shell 34 to compensate. A tongue piece portion 34B of the flange portion 34A of the lower shell 34 is connected to one electrode of the circuit board 45 in a state of being positioned in the chamber 32.
Further, the other electrode of the circuit board 45 is electrically connected to a tongue piece portion 33B of the flange portion 33A of the upper shell 33 by a metal screw 46 penetrating the circuit board 45 and the base body 30.
A voltage applying means (not shown) is connected to each electrode of the circuit board 45. For example, a positive (+) voltage is applied to the upper shell 33 and a negative (-) voltage is applied to the lower shell 34, respectively. Applied. Here, the magnitude of the applied voltage is, for example, about 5V.
[0024]
Hereinafter, the operation of the smoke notification system 10 will be described.
First, in a state where the gas flow rate is controlled to a predetermined magnitude by the control means 23, the pump 22 is activated, and the gas such as the air in the room where the smoke detector 20 is installed is measured by the smoke detector 20. It is introduced into the chamber 31. Here, the gas flow rate introduced into the measurement chamber 31 is, for example, 150 to 300 cm ³ / min, although it varies depending on the type of detection target gas.
[0025]
On the other hand, in the smoke detector 20, for example, a positive (+) voltage is applied to the upper shell 33 and a negative (−) voltage is applied to the lower shell 34. Alpha rays are radiated, whereby the air in the measurement chamber 31 and the compensation chamber 32 is ionized and an ionization current flows through the circuit board 45, but more alpha rays are radiated to the measurement chamber 31 than the compensation chamber 32. For this reason, the ionization current flowing in the measurement chamber 31 is larger than the ionization current flowing in the compensation chamber 32, and a potential difference is maintained between the measurement chamber 31 and the compensation chamber 32.
[0026]
When the gas introduced into the smoke detector 20 contains smoke particles that exceed a certain level, the alpha rays from the first radiation source 25A are absorbed by the smoke particles in the measurement chamber 31 and the ionization current is reduced. Then, when an output signal corresponding to the concentration of the smoke particles is obtained and the degree of change in the ionization current is a certain level or more, that is, when smoke particles having a certain level or more are detected, the warning device 24 issues a warning signal. Is generated.
[0027]
Thus, according to the smoke detector 20 described above, basically, gas is introduced into the measurement chamber 31 in a state where the gas is reliably controlled by the pump 22 so that smoke particles are reliably detected. In addition, since the hermetic seal structure is formed on the measurement chamber 31 side, the measurement chamber 31 is substantially hermetically separated from the compensation chamber 32, so that the gas in the measurement chamber 31 is compensated for in the compensation chamber. As a result, the change in the ionization current to be detected can be sensed with high reliability.
[0028]
Moreover, since the opening diameter of the opening 27A of the internal electrode plate 26A in the measurement chamber 31 is larger than the opening diameter of the opening 27B of the internal electrode plate 26B in the compensation chamber 32, the measurement chamber 31 has a larger diameter than the compensation chamber 32. Since many alpha rays are emitted, the output signal for the change in ionization current due to the presence of smoke particles is increased, and as a result, the S / N ratio can be improved.
[0029]
More specifically, when the gas is introduced by the pump 22, a pulsation that absolutely changes in the amount of inflow of the gas is generated. Therefore, for example, noise of about ± 0.05 V is inevitably generated due to this. However, the width (magnitude) of this noise is substantially the same regardless of the alpha dose in the measurement chamber 31, and accordingly, the absolute value of the output signal is increased due to the large alpha dose radiated to the measurement chamber 31. As a result, the S / N ratio is improved.
[0030]
However, when the opening diameter of the opening 27A on the measurement chamber 31 side is excessively larger than the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side, the alpha dose in the measurement chamber 31 increases. Therefore, it is substantially difficult to compensate for changes in environmental conditions and the like, and as a result, the compensation chamber 32 itself may become meaningless.
On the other hand, when the opening diameter of the opening 27A on the measurement chamber 31 side is smaller than the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side, the conventional configuration, that is, each of the measurement chamber side and the compensation chamber side. Similarly to the case where the opening diameter is the same, there is a risk that it is difficult to detect the concentration of the detection target gas with high reliability due to a large influence of noise due to fluctuations in the inflow state of the detection target gas.
Therefore, in relation to the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side, the opening diameter of the opening 27A on the measurement chamber 31 side is made larger than the opening diameter of the opening 27B on the compensation chamber 32 side. The S / N ratio can be improved without causing the occurrence of.
[0031]
As described above, according to the smoke detector 20, the detection target gas can be detected with high accuracy. For example, the smoke detector 20 is used in a high alcohol concentration environment or a highly diffusible gas environment. However, it can be operated stably and high operational reliability can be obtained.
[0032]
In addition, since a hermetic seal structure is also formed in the through hole 38 through which the screw 37 that electrically connects each of the

internal electrode plates

26A and 26B passes, smoke particles can be detected with higher accuracy. be able to.
[0033]
According to the smoke notification system 10 including the smoke detector 20 as described above, since smoke particles can be detected with high accuracy by the smoke detector 20, even when a fire occurs, for example, It is possible to reliably notify in the initial stage, and thus high safety can be obtained.
[0034]
In the above, when the ionized gas sensor of the present invention is applied to a smoke detection system for detecting smoke indicating fire occurrence, such as carbon monoxide, hydrogen sulfide, hydrocarbon, carbon dioxide, methane, butane, etc. As described above, for example, it is applied to a gas alarm system for detecting leakage of organic metal gas such as tetraethoxysilane gas (TEOS gas), silane gas (SiH4 gas) and other harmful gases in a semiconductor manufacturing factory. You can also.
[0035]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of an example of the gas notification system according to the present invention. For the sake of convenience, members having the same configuration as in FIG.
In this gas notification system 50, a pyrolyzer 51 that heats the introduced gas to a predetermined temperature is connected to the gas flow hole 35 </ b> A on the intake side in the measurement chamber 31 of the ionization gas sensor 20.
[0036]
As shown in FIG. 5, the pyrolyzer 51 includes a box-shaped outer casing 52, and a straight tubular gas introduction pipe 53 made of, for example, quartz is provided so as to extend through the outer casing 52. Yes.
A linear heating element 54 as a heating means is provided on the outer peripheral surface of the gas introduction pipe 53 in a state of being wound around the gas introduction pipe 53, and the heating element 54 is connected to the control means 23. ing. The internal space defined by the outer casing 52 and the gas introduction pipe 53 is filled with a heat insulating material 55.
[0037]
In the gas notification system 50 described above, when the gas to be detected is contained in the introduced gas, the gas to be detected is thermally decomposed by being heated by the pyrolyzer 51 to generate fine particles (gas particles). In the generated state, the ionized gas sensor 20 is introduced into the measurement chamber 31. In the measurement chamber 31, the alpha rays from the first radiation source 25A are absorbed by the gas particles, the ionization current is reduced, an output signal corresponding to the concentration of the detection target gas is obtained, and the change in the ionization current is constant. When this is the case, that is, when a detection target gas having a certain concentration or more is detected, an alarm signal is issued by the alarm device 24.
[0038]
Also in the gas notification system 50 as described above, the detection target gas can be detected with high accuracy by the ionization gas sensor 20, so that an emergency such as leakage of harmful gas can be reliably notified at the initial stage. Therefore, high safety can be obtained.
[0039]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said aspect, A various change can be added.
(1) Although an airtight seal structure is formed on one surface side of the base and the measurement chamber and the compensation chamber are strictly shielded, even if an airtight seal structure is formed on the other surface side of the base Good.
(2) The seal member is not limited to the O-ring, and various conventionally known members can be used.
[0040]
<Experimental example>
Hereinafter, although the experimental example of the ionization type gas sensor of the present invention will be described in detail, the present invention is not limited thereto.
According to the configuration shown in FIG. 3, a gas sensor was manufactured in which the opening areas (27A, 27B) of the internal electrode plates (26A, 26B) of the measurement chamber (31) and the compensation chamber (32) were the same. . This is referred to as “gas sensor A”. This gas sensor A has an internal space of about 20 cm ³ in each of the measurement chamber (31) and the compensation chamber (32), and the openings (27A, 27B) of the internal electrode plates (26A, 26B). The aperture is 2.0 mm and the radiation source (25A, 25B) is 2.5 mm square americium 241.
[0041]
According to the following Table 1, a gas sensor having the same configuration as that of the gas sensor A is manufactured except that the opening diameter of the opening (27A) of the internal electrode plate (26A) in the measurement chamber (31) is changed. did. These are referred to as “gas sensor B” and “gas sensor C”, respectively.
[0042]
For each gas sensor A to C, the applied voltage to the upper shell (33) is + 2.5V, the applied voltage to the lower shell (34) is -2.5V, and the gas concentration is the test gas. A gas particle detection test is performed by introducing 15 ppm tetraethoxysilane gas (TEOS gas) into the measurement chamber (31) at a gas flow rate of 150 cm ³ / min. Each gas with respect to the output voltage of the gas sensor A The output power ratio of the sensors B and C was calculated. The results are shown in Table 1.
[0043]
[Table 1]

[0044]
As described above, in relation to the opening diameter of the opening of the internal electrode plate in the compensation chamber, it was confirmed that the output voltage was increased by increasing the opening diameter of the internal electrode plate in the measurement chamber. In addition, it is expected that the S / N ratio is improved by about 10% or more.
[0045]
【The invention's effect】
According to the ionization type gas sensor of the present invention, since the measurement chamber is substantially hermetically separated from the compensation chamber, the gas in the measurement chamber does not flow into the compensation chamber. As a result, the difference in ionization current to be detected can be sensed with high reliability. Moreover, since more alpha rays are radiated to the measurement chamber than the compensation chamber, the absolute value of the output signal is increased, and as a result, the S / N ratio can be improved.
Therefore, it is possible to detect the detection target gas with high accuracy, for example, even when an emergency such as the occurrence of a fire or leakage of harmful gas occurs, it is possible to reliably notify in the initial stage, and high Safety is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a smoke notification system of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of an example of a smoke detector.
3 is a longitudinal sectional view of the smoke detector of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a gas notification system of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view illustrating an outline of a configuration in an example of a thermal decomposer.
[Explanation of symbols]
10 Smoke Notification System 20 Ionized Gas Detector (Smoke Detector)
22 pump 23 control means 24 alarm device 25A first radiation source 25B

second radiation source

26A, 26B

internal electrode plates

27A, 27B opening 28 output terminal 30 base 31 measurement chamber (measuring chamber)
32 Compensation room (compensation chamber)
33

Upper shell body

33A,

34A Gutter part

33B, 34B Tongue piece part 34

Lower shell body

35A, 35B

Gas flow hole

36A, 36B Recess 37 Screw 38 Through hole 38A Taper part 39 O-ring 40 Annular groove 41 O-ring 42 Positioning Member 43 Fixing claw part 45 Circuit board 46 Screw 50 Gas notification system 51 Thermal decomposition unit 52 Outer casing 53 Gas introduction pipe 54 Heating element 55 Heat insulating material

Claims

A measurement chamber and a compensation chamber formed by being separated from each other by a plate-shaped substrate and two chamber forming members, and a radiation source is provided in each chamber, and an internal electrode having an opening formed therein A plate is provided so that a part of the radiation source is exposed through the opening, and an introduction port and a discharge port for the detection target gas are formed in the measurement chamber located on the one surface side of the substrate. An ionization type gas sensor having suction means connected to
On one surface side of the substrate, an airtight seal structure is formed by a seal member between the substrate and the chamber forming member, and the opening diameter of the internal electrode plate in the measurement chamber is the internal diameter of the compensation chamber. An ionization type gas sensor characterized by being 5 to 30% larger than the opening diameter of the opening of the electrode plate.

Each of the internal electrode plates is fixed in a state of being electrically connected by a metal fixing member penetrating the base, and a sealing material is provided in a through hole through which the fixing member passes on one surface side of the base. The ionized gas detector according to claim 1, wherein an airtight seal structure is formed between the internal electrode plate and the substrate.