JPH02307198A - イオン化式煙感知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２チヤンバ一１放射線源方式のイオン化式煙
感知器に関する。

［従来の技術］ 従来、２チヤンバ一１放射線源方式を採用したイオン化
式煙感知器にあっては、周知のように、放射線源を備え
た内部電極、放射線透過穴を備えた中間電極、及び外部
からの煙が流入可能な外部電極を有し、内部電極と中間
電極との間に電極間電圧が略一定に維持される基準室と
しての内部チャンバーを形成し、また中間電極と外部電
極との間に外部から流入した煙濃度に応じて電極間電圧
が変化する外部チャンバーを形成している。

そして、ＦＥＴ等の高入力インピーダンスをもつ素子を
使用して煙流入時の電極間電圧の変化を検出している。

このような電極構造をもつイオン化式煙感知器における
電極間隔の最適設定の仕方として従来は、外部チャンバ
ーに煙が流入した際のＦＥＴで検出している検出電圧の
変化が最大となるように内部チャンバー及び外部チャン
バーの電極間距離を決めている。

具体的には、感知器のサイズにより内部電極と外部電極
との間の電極間隔Ｈは一定値に決まることから、この電
極間隔Ｈ内での中間電極の位置、即ち、内部電極からの
距離Ｈｉｎと外部電極からの距離Ｈｏｏ＋　　（＝Ｈ−
Ｈｉｍ）を煙流式時のＦＥＴ出力電圧の変化が最大とな
るように設定している。

ところで近年にあっては、イオン化式煙感知器の小型薄
型化が押し進められており、当然に電極間の距離も短く
なるため、小型薄型化に際しても従来と同様に煙流式時
のＦＥＴ出力変化が最大となるように電極間距離を決め
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、小型薄型化を行なったイオン化式煙感知
器にあっては、煙流式時のＦＥＴ出力変化が最大となる
ように電極間距離を設定していても、本願発明者等によ
る試作実験を通じて気圧による影響が小型薄型化前に比
べ顕著に現われるようになり、従来の煙流式時のＦＥＴ
出力変化を最大とするような電極間距離の設定では、気
圧による出力変動が大きすぎ、安定した感知器性能を期
待することができない。

即ち、従来の電極間隔の決め方に従って小型薄型化した
場合には、平地の気圧から例えば３５００ｍの場所の気
圧に下げた場合ＦＥＴ出力は２０％以上も変動してしま
う。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、煙検出感度と気圧による出力変動両方の条件を満
足するように電極間距離の設定が行なわれたイオン化式
煙感知器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］ まず本発明は、放射線源を備えた内部電極、放射線の透
過穴を備えた中間電極、及び外部からの煙が流入可能な
外部電極を有し、前記内部電極と中間電極の間に内部チ
ャンバーを形成すると共に、前記中間電極と外部電極と
の間に外部チャンバーを形成し、該外部チャンバーに流
入した煙による電極間電圧の変化を検出するイオン化式
煙感知器を対象とする。

このような所１１１２チャンバー１放射線源式のイオン
化式煙感知器について本発明にあっては、内部チャンバ
ーの高さ方向の電極間距離Ｈｉｍと前記外部チャンバー
の高さ方向の電極間距離ＨｏＩＩｔとの比率Ｈｉｎ／Ｈ
ｏｕｔが０．３以上で０．６以下の範囲に入るように、
前記電極間距離を設定するようにしたものである。

［作用］ このような構成を備えた本発明のイオン化式煙感知器に
あっては、気圧の変動がある程度許容される場合には、
電極間距離の比率Ｈｉｍ／Ｈｏ＋Ｎ　＝０．３に近い値
をもつように電極間距離を決めることで、検出感度に重
点をおいた感知器特性を得ることができ、一方、気圧変
動を最小限に押える用途については、電極間距離の比率
Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔを０．６に近い値となるように電極間
距離を設定することで、検出感度を感知器性能を満足す
る範囲に維持したまま例えば３５００ｍに相当する気圧
への低下時の出力変動率を数％程度に押えることができ
る。

その結果、感知器を小型薄型化する際に検出感度と気圧
の影響の両方を考慮した最適性能を得ることができ、特
に小型化薄型化により気圧変動の影響を受は安くなった
ことによる誤報の問題を解決することができる。

［実施例コ 第１図は本発明のイオン化式煙感知器の基本構造及びそ
の出力回路を示した実施例構成図である。

第１図において、１は中央下部に放射線源を備えた内部
電極、２は中央に放射線透過穴を備えた中間電極、３は
周囲に外部からの煙が流入可能な煙流入口を備えた外部
電極である。

内部電極１、中間電極２及び外部電極３のそれぞれは、
図示のように絶縁部材４に装着されて支持され、内部電
極１と中間電極２の間に内部チャンバー５を形成し、ま
た中間電極２と外部電極３との間に外部チャンバー６を
形成している。

ここで、内部電極１から外部電極３までの高さ方向の電
極間距離をＨ１内部電極１から中間電極２までの高さ方
向の電極間距離をＨｉｎ、更に中間電極２から外部電極
３までの高さ方向の電極間距離をＨｏｏ＋　とする。

このような２チヤンバ一１放射線源方式の電極構造に対
し、外部チャンバー６に外部から煙が流入した際の電極
間電圧の変化を検出する素子としてＦＥＴ７が設けられ
、この実施例にあっては例えば、ジャンクション型のＦ
ＥＴが用いられる。

ＦＥＴ７はドレインＤを内部電極１に接続すると共に直
流電源８のプラス側に接続し、またゲートＧを中間電極
２に接続し、更にソースＳを負荷抵抗Ｒを介して外部電
極３及び直流電源８のマイナス側に接続している。

このような第１図の２千ヤンバ一１放射線源方式のイオ
ン化式煙感知器の動作原理は第２図の特性グラフに示す
ようになる。

即ち、内部電極１に設けた放射線源からの放射線より内
部チャンバー５及び外部チャンバー６内がイオン化され
、内部チャンバー５の電流電圧特性は曲線９のようにな
り、また外部チャンバー６の電圧電流特性は煙の流入が
ない時、曲線１〇−１のようになり、また煙が流入する
と曲線１〇−２のように変化する。

煙がない時の内部チャンバーと外部チャンバーの特性曲
線９と１０−１の交点が中間電極２の電位となり、煙が
流入して外部チャンバーの特性曲線１０−２に変化する
と外部チャンバー６の電極間電圧ｖＯが増加し、その分
、内部チャンバー５の電極間電圧Ｖｉが低下し、中間電
極２の電圧変化がΔＶとしてＦＥＴ７により検出されて
ソース出力電圧Ｖｏυ【が得られる。

第３図は本発明による第１図に示した内部電極１、中間
電極２及び外部電極３の高さ方向の電極間距離を決定す
るための特性図を示す。

第３図において、横軸は第１図に示した内部チャンバー
５の電極間距離Ｈｉｎと外部チャンバー６の電極間距離
Ｈｏｌの比率（Ｈｉｍ／Ｈｏｏｔ　）を示しており、ま
たこの比率にあわせて第１図の高さＨ＝１２ｍｍとした
時の内部チャンバーＨｉｎの値を示している。

一方、縦軸には右側より第１図に示したＦＥＴ７の出力
電圧Ｖｏｔ＋ｔ　ｓ気圧による出力電圧Ｖｏｕｔの変動
率、更に左側に濃度３％／ｍ（１ｍ当り３％の減光）の
煙が流入した時の出力電圧Ｖｏｏｌの変化ΔＶを示して
いる。

まず、電極間距離の比率Ｈｉｎ／Ｈｏｏｔに対する煙流
式時の出力電圧の変化ΔＶとしては、曲線１２の特性が
得られる。即ち、特性曲線１２にあっては、比率Ｈｉｎ
／Ｈｏａｊの増加に伴って０．４付近でΔＶはピーク値
に上昇し、その後低下する特性が得られる。

次に電極間距離の比率Ｈｉｎ／ＨｏＩＩｔに対する気圧
によるＶｏｕｊの変動率として平地における標準気圧か
ら高度３．５００ｍの気圧に低下させた時の変動率を与
える特性曲線として曲線１４が得られる。

特性曲線１４にあっては、電極間距離の比率が小さい程
、気圧による変動率は大きく、電極間距離の比率が０．
７５付近に至ると気圧による出力ｖｏａｔの変動率は０
％となっている。

更に第３図にあっては、電極間距離の比率Ｈｉｎ／ＨＯ
Ｉ＋１に対するＦＥＴ７の煙流入がない場合の出力電圧
ｖｏａｔを特性曲線１６により示している。

即ち、特性曲線１６にあっては、電極間距離の比率が小
さい程、出力電圧ｖｏａｔが低く、電極間距離の比率が
大きくなる程、出力電圧ｖｏａｔは増加する。ここで、
ＦＥＴ７が完全に飽和した時の電源電圧Ｖｃ＝１０Ｖに
おけるソース電圧Ｖｓの最大値は８Ｖ程度であることか
ら、煙が存在しない時の出力電圧Ｖ　ｏｕｔが低い程、
出力飽和値に達するまでの変化量を大きくとれることが
でき、従って煙濃度に対する検出範囲を広くとることが
できる。即ち、電極間距離の比率を小さくするとｖＯＩ
Ｉｔ　も低くなるため、飽和出力値８ｖに対する変化分
が大きくなって煙検出濃度の範囲を広くできる。

このような第３図に示す電極間距離の比率Ｈｉｎ／Ｈｏ
ｕｔに対する３つの特性曲線１２，１４゜１６で示す煙
流入時の出力変化Δｖ１気圧による出力ｖｏａｔの変動
率、更に定常監視状態におけるＦＥＴ７のソース出力電
圧Ｖｏｌの３つにつき、本発明にあっては、電極間比率
Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔ　＝０゜３以上で且ツＨｉｎ／Ｈｏｕ
ｔ　＝０．　６以下となる第３図に縦軸の破線で示す範
囲内となるように設定している。

例えば、第１図においてＨ＝１２ｍｍであり、電極間距
離の比率Ｈｉｎ／Ｈｏｕｊを０．３以上で０．６以下と
なる例えば、０．４に選定したとすると、第１図の内部
チャンバー５の電極間距離Ｈｉｎ＝３．４ｍｍ、外部チ
ャンバー６の電極間距離Ｈｏｏ＋　＝８．６ｍｍとする
ことができる。

次に第３図に示した本発明による電極間距離の比率Ｈｉ
ｎ／Ｈｏｕｔの下限値０．３と上限値０．６の根拠を説
明する。

まず、第３図の０．３〜０．６の範囲となる電極間距離
の比率Ｈｉｎ／Ｈｏｕ＋の選択設定については、次の３
種類の要求を重視した場合に０．３〜０．６範囲内の異
った値が選択される。

■検出感度を最大とする。

■気圧変動を最小とする。

■ＦＥＴ７の出力余裕度を最大とする。

まず前記■の検出感度を最大としたい場合には、第３図
の特性曲線１２の電極間距離の範囲０．３〜０．６内で
のΔＶがピーク値となるように比率を例えば、０．４に
選定する。

一方、前記■のＦＥＴ７の出力余裕度を最大としたい場
合には、特性曲線１６によるＶａｕｔの値が０．３で最
小となることから、比率０．３に近い値を選択する。こ
の比率０．３において、特性曲線１２で与えられる検出
感度、即ち出力電圧の変化ΔＶは０．６ｖであり、ピー
ク値Δｖ＝０゜７ｖよりは低いが充分な゛煙流入に対す
る変化を保障することができる。また比率０．　３にあ
っては、特性曲線１４に示すように気圧による出力ＶＯ
ｎｔの変動率は１８％と最大にあることから、比率０．
３付近を選択する場合には気圧の変動を受けやすい場所
に設置しない感知器を対象とする。

一方、前記■の気圧の変動を最小限に抑えたい場合には
、特性曲線１４から比率０．６で気圧による変動率は４
％と最小値を示すことから、気圧の変動を防ぐために比
率０．６を選定する。この比率０．６において、特性曲
線１２で与えられる出力変化ΔＶは比率０．３の場合と
同様、Δ■＝０．６ｖが保障されており、また特性曲線
１６で与えられるＦＥＴ７の出力電圧Ｖｏｕｊ　も６．
２Ｖで飽和値８ｖに対し１．８Ｖ程度の余裕があること
から、実用上問題がない範囲で煙濃度の検出が可能とな
る。

従って、前記■〜■に示したいずれの要求を優先するか
により、電極間比率Ｈｉｎ／Ｈｏｕｌ　＝＝０゜３〜０
，６の範囲で最適な値を選定して電極間距離Ｈｉｎ及び
Ｈｏｏｔを決めることができる。

一方、下限値０．３より小さい場合には、特性曲線１２
で与えられる煙検出時の変化量Δｖ１即ち検出感度が低
すぎるために採用できず、一方、上限値０．６以上につ
いては、特性曲線１６による気圧による変動率は更に低
くなることから気圧に対しては望ましいが、特性曲線１
２の検出感度及び特性曲線１６のＦＥＴの出力余裕度の
２点について限界があるため、０．６を越える値につい
ては本発明の範囲外とする。

尚、第３図において特性曲線１６による気圧によるＶｏ
ｏｊの変動率の見方は例えば、電極間距離の比率０．６
について特性曲線１４で与えられる変動率は４％であり
、またこの時の特性曲線１６による出力電圧Ｖｏｏｊ＝
９Ｖであることから、９ｖ×４％＝０．３６Ｖが気圧に
よる変動値となる。

即ち、標準気圧から高度３５００ｍの気圧に低下させた
時には、標準気圧で９Ｖ、３５００ｍの気圧では９Ｖ−
０，３６Ｖ＝８．６４Ｖに変動する。

更に本発明にあっては、第１図に示したように内部電極
１と外部電極３との電極間距離Ｈで決まる全体の高さは
感知器サイズにより一定値に決められていることから、
中間電極２を高さ方向で調整自在に設け、第３図に示し
た電極間距離の比率Ｈｉｍ／Ｈｏｏ＋　＝０．３〜０．
６の範囲内で必要に応じて適宜の位置に中間電極２を調
整移動できるようにしてもよい。このような中間電極２
の位置を調整移動できることにより、前記■〜■に示し
た３つの最優先となる項目に従った用途にあわせたイオ
ン化式煙感知器を単一の電極構造で実現することができ
る。

勿論、他の電極、例えば内部電極を調整移動して電極間
距離の比率を変えてもよい。

し発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、内部チャンバ
ーの高さ方向の電極間距離Ｈｉｎと外部チャンバーの高
さ方向の電極間距離Ｈｏｏｔとの比率Ｈｉｎ／ＨｏＩＩ
＋が０．３以上で０．６以下の範囲に入るように電極間
距離を設定するようにしたため、検出感度及び気圧によ
る出力変動の両方を考慮したイオン化式煙感知器を実現
することができ、例えば検出感度を重要視する場合には
、電極間距離の比率を下限値０．３に近付け、一方、気
圧による変動率を抑えたい場合には上限値０．６に近付
けるように電極間距離の比率を選ぶことで、検出感度と
気圧による影響の両方を考慮して最適化されたイオン化
式煙感知器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電極構造と検出回路の実施例構成図； 第２図は第１図の検出特性を示した特性図；第３図は本
発明による電極間比率Ｈｉｎ／Ｈａｕｌに対する出力変
化Δｖ１気圧変動率、及びＦＥＴ出力値を示した特性図
である。 １：内部電極 ２：中間電極 ３：外部電極 ４：絶縁部材 ５：内部チャンバー ６：外部チャンバー ７　：　ＦＥＴ ８：直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、放射線源を備えた内部電極、放射線の透過穴を備え
   た中間電極及び外部からの煙が流入可能な外部電極を有
   し、前記内部電極と中間電極の間に内部チャンバーを形
   成するとともに、前記中間電極と外部電極との間に外部
   チャンバーを形成し、該外部チャンバーに流入した煙に
   よる電極間電圧の変化を検出するイオン化式煙感知器に
   於いて、前記内部チャンバーの高さ方向の電極間距離Ｈ
   ｉｎと前記外部チャンバーの高さ方向の電極間距離Ｈｏ
   ｕｔとの比率Ｈｉｎ／Ｈｏｕｔが０．３以上で０．６以
   下の範囲に入るように、前記電極間距離を設定したこと
   を特徴とするイオン化式煙感知器。