JPS61145452A - ガス検出装置 - Google Patents

ガス検出装置

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JPS61145452A
JPS61145452A JP26817784A JP26817784A JPS61145452A JP S61145452 A JPS61145452 A JP S61145452A JP 26817784 A JP26817784 A JP 26817784A JP 26817784 A JP26817784 A JP 26817784A JP S61145452 A JPS61145452 A JP S61145452A
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gas
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Masayuki Uda
応之 宇田
Fumiaki Kirihata
桐畑 文明
Hiroshi Ishida
博志 石田
Sukenori Shirohashi
白橋 典範
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Riken Keiki KK
Hochiki Corp
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Riken Keiki KK
Hochiki Corp
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/64Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
    • G01N27/66Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber and measuring current or voltage

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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、高電界内での気体放電現象を利用して大気中
に含まれる被検知ガスのガス濃度を検出するガス検出装
置に関する。
(従来技術) 従来、都市ガスやプロパンガス等の可燃性ガスを検出す
るガス検出装置としては、固体検出素子にガスが接触し
たときの吸着熱あるいは燃焼熱を電気抵抗の変化から検
出する構造のものが一般に知られいてるが、固体検出素
子を高温に加熱した状態で使用しなければならないため
に、耐久性に問題があり、またガス検出の応答性が低い
という問題があった。
そこで本願発明者は、大気中に置いた電極間に数KVの
高電圧を印加し、この高電界中に外部により電子が飛び
込むことで励起される気体放電現象を利用した所謂空気
カウンタを使用し、この空気カウンタによる放電パルス
の計数率特性がガス濃度に依存する点に着目して大気中
に含まれる可燃性ガスを簡単なセンサ構造で且つ高感度
で検出できるガス検出装置を提案している(特開昭57
−103046号、同57−103047号)。
例えば、金属円筒でなるM極の内部にループ状の陽極を
絶縁支持したセンサ本体を有し、このセンサ本体の電極
間に可変可能な高圧電源から高電圧を印加して放電状態
を作り出すと共に放電が開始された時には放電抑制回路
で放電検出パルスを取り出した後の連続放電を禁止し、
単位時間当りの放電パルス数、即ち放電検出パルスの計
数率を検知し、この計数率が一定値(放電電流一定)と
なるように高圧電源を可変制御し、計数率を一定に保っ
たときのガス濃度に対するセンサ印加電圧の関係が予め
定まっていることから、可変制御されたセンサ印加電圧
(一定放電時電圧)に基づいてガス濃度を決定するよう
にしている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の空気カウンタを利用し
たガス検出装置にあっては、気体放電の引き金となる電
子を宇宙線等によって大気中に生じた極く微量の負イオ
ンに求めていたため、気体放電の引き金となる負イオン
の発生頻度が少なくまたランダムであり、その結果、気
体放電自体が非常に不安定であった。
また、発生頻度の少ない負イオンを有効に利用するため
、vJ極に数KVに近い高電圧を印加しているため火花
放電に近い急激な放電を引き起し、可燃性のガス検出に
は危険であり、更に陽極電圧に対する放電電流の変化が
急峻すぎて放電パルスの計数率を一定に保つ電圧制御、
即ち放電電流を一定値に保つ電圧制御が行ないづらく、
更に又、一旦放電が開始されると連続放電に移行してし
まうために陽極印加電圧を下げて放電を停止させる放電
抑制回路を設けなければならないという問題点があった
(問題点を解決するための手段) 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、気体放電を起させるセンサ本体内に安定な放射線
源を設け、放射線の照射で放電空間の気体を電離して放
電の引き金となる負イオンを安定的に作り出し、放電を
開始させる負イオンが安定して得られることで放電開始
電圧を低減すると共に陽極電圧の変化に対する放電電流
の変化率を緩やかにして放電パルスの計数率を一定に保
つための電圧ル9111を容易にし、更に動作電圧が低
いことからガス爆発の危険を伴なう火花放電となる連続
放電に移行せず、従って放電抑制回路も不要にできるよ
うにしたものである。
(実施例〉 第1図は本発明の一実施例を示したブロック図である。
まず構成を説明すると、1はセンサ本体であり、直径1
0mm、長さ50s+n+φ程度の円筒金属の陰極2と
、陰極2の内部空間に絶縁体3で支持された直径0.0
5n+mφ程度のタングステン線等を使用したループ状
の陽極4とがらなり、陰極2にはガス流入口5が設けら
れ、また絶縁体3の内部には陽極4の周囲を囲んだ形で
絶縁物表面に付着する水滴との間での放電を防ぐガード
リンク6が埋め込まれている。
更に、センサ本体1の内部に放射線源7が設けられる。
このtIi射線源7はイオン化式煙感知器等に広く用い
られているAn+241(アメリシウム241)やxi
63 <ニッケル63)等を用いることができる。放射
線源7はセンサ本体1の内部空間に放射線(アルファ線
)を照射し、気体分子の電離により、気体放電を開始さ
せるための負イオンを安定的に作り出している。
センサ本体1の陽極4は電流制限抵抗8を介して高圧電
源9に接続され、高圧電源9は陽極印加電圧をO〜5K
Vの範囲で可変する機能を有づる。
また、高圧電源9の高電圧は、直接センサ本体1のカー
ドリンク6に印加されている。
一方、電流制限抵抗8のセンサ本体1側は直流カット用
のコンデンサ10を介してアンプ11に入力接続され、
アンプ11はセンサ本体1における気体放電で生じた陽
極電圧のパルス変化を増幅した後に波形成形して出力す
る。
12はパルス計数回路であり、アンプ11を介して得ら
れた放電検出パルスの単位時間当りのパルス数、即ち放
電検出パルスの計数率を検出し、アナログ信号に変換し
て出力する。13は電圧制御回路であり、パルス計数回
路12で得られた放電検出パルスの計数率を予め定めた
基準計数率と比較し、パルス計数回路12で検出した計
数率が基準計数率に一致するように高圧電源9からの陽
(〜4に対する印加電圧を変化させる電圧制御信号を出
力する。14はガス濃度表示回路であり、後の説明で明
らかにするように、所定の基準計数率を保つように陽極
4に対する印加電圧を変えたときの印加電圧とガス濃度
との関係が予め定まっていることから、電圧制御回路1
3で制御されたセンサ本体1の陽極に印加する一定計数
率時の電圧に対応するガス濃度を決定して表示する。
次に、第1図の実施例におけるガス濃度の検出原理を詳
細に説明する。
まず、センサ本体1に放射線源7を設けて放電空間をイ
オン化したときの陽極電圧に対する放電電流の変化は、
第2図のグラフに示すようになる。
尚、第2図のグラフは放射線源7を設けない場合の陽極
電圧に対する放電電流の変化も比較のために示している
第2図において、まず放射線源7を設けていない場合に
は、直線Aに示すように、計数可能領域16でも陽極電
圧が3KV程度と高く、且つ動作電圧範囲が狭く、気体
放電が不安定である。
これに対し、放射線源7として1マイクロキユーりの放
射線を得るΔm 241を設けた場合には、曲線Bに示
すように、計数可能領域15で陽極電圧に対する放電電
流の変化が緩やかであり、2゜0KVの前後に亘る放電
検出パルスの計数可能領域15をもち、放射線源を設け
ていない直線へで示す従来の計数可能領域16に対し充
分に大きな陽極電圧の動作範囲を得ることができる。
第3図は、第2図の曲線Bに示す放電特性をもった第1
図のセンサ本体を使用し、被検知ガスとしてプロパンガ
スを空気に混合させたとぎのガス濃度に対する一定の計
数率を得るための陽極電圧との関係を示したグラフ図で
あり、ガスm度の増加に対し一定の計数率を与える陽極
電圧は略指数関数的に減少する特性となる。この第3図
に示す一定の計数率を得るためのガス濃度に対する陽極
電圧の関係は、第1図の実施例におけるガス濃度表示回
路14にテーブルデータもしくは第3図の特性を与える
演算式として予めセットされており、電圧制御回路13
で制御された一定の計数率を得るための陽極電圧の値か
ら一義的にガス濃度を決定することができ、例えば第3
図の特性で陽極電圧の分解能を1Vとしたとき、0.0
2VOL%以下の分解能を得ることができる。
この第3図に示した一定の計数率を得るためのガス濃度
に対する陽極電圧の変化は、被検知ガスの種類毎に異な
っており、被検知ガスの種類に応じて第3図の特性を予
め求めておくことで、適宜のガス検出を行なうことがで
きる。
次に、電圧制御回路14に設定する基準計数率としては
、第3図から明らかなように、ガスiMUの増加に対し
計数率を一定に保つ陽極電圧が減少する関係にあること
から、第2図に示した放電特性を与える曲線Bにおける
計数可能範囲15の陽極電圧、例えば2.3KVをセン
サ本体1に対するガス濃度零、即ち空気のみの状態で印
加し、このときの気体放電で1qられる計数率を基準計
数率として設定すればよい。換言すれば、第2図の曲線
Bにおける計数可能範囲15の動作範囲を充分使用でき
るような基準計数率を定めればよい。
次に、第1図の実施例の動作を説明すると、まずセンサ
本体1に被検知ガスの流入がない空気の゛  みの場合
には、電圧制御回路13に設定された基準計数率をガス
濃度零の状態で与える陽極電圧、例えば2.3■が高圧
電源9よりセンサ本体1の陽極4に印加されている。
次に、センサ本体1に、例えばガス8度2VOL%のプ
ロパンガスが流入したすると、センサ本体1における気
体放電の回数がガス濃度の増加に応じて増え、パルス計
数回路12で検出する計数率が増加する。従って、電圧
制御回路13で放電パルスの計数率が基準計数率より大
きくなったことが判別され、計数率を基準計数率に抑え
るために高圧電源9に対し陽極電圧を低下させる電圧制
御信号を出力する。この陽極電圧の低下により、センサ
本体1における放電回数が減少し、基準計数率を与える
陽極電圧を得るようなフィードバック制御が行なわれ、
制御された陽極電圧に対応するガス濃度をガスai表示
回路14で決定し、検出ガス濃度2VOIL%を表示す
る。
このように、本発明では第2図の曲線Bに示す計数可能
領域15から明らかなように、連続放電領域に至らない
範囲の放電現象を利用していることから、放電パルスが
得られた後に陽極電圧を下げて連続放電を禁止させるた
めの放電抑制回路が不玖であり、また放電パルスを得る
ための陽極電圧が低いことから、可燃性ガスであっても
爆発の危険はない。
尚、上記の実施例は放電の引き金となる電子を作り出す
手段として放射線源を用いたが、(AL−Al2O,−
AU)等の薄膜エミッタ等の安定した電子放出源を使用
してもよい。また、上記の実施例はプロパンを例にとっ
たが、都市ガスや天然ガス(メタンCH,)についても
同様である。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、高電圧の印加
により気体放電を起こさせるセンサ本体内に安定な放射
線源を設け、放射線の照射で放電空間の気体を電離して
放電の引き金となる負イオン(電子)を安定に作り出す
ようにしたため、放電を開始させる負イオン(電子)が
安定して得られることで、1il電開始電圧を低くする
ことができ、また陽極電圧の変化に対する放電電流の変
化率を緩やかにして放電パルスの計数率を一定に保つた
めの電圧制御を容易にし、更に動作電圧が低いことから
、可燃性のガスであっても爆発の危険はなく、更にまた
動作電圧が低いために連続放電に移行することがなく、
放電検出パルスを(qるために陽極電圧を下げて連続放
電を停止させるための放電抑制回路が不要となって回路
構成の簡略化を図ることができ、各種の被検知ガスのガ
ス濃度を安定且つ高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示したブロック図、第2図
は本発明による放電特性を従来と比較して示したグラフ
図、第3図は本発明において一定の計数率を得るように
制御した陽極電圧とガス濃度との関係を示したグラフ図
である。 1:センサ本体 2:陰極 3:絶縁体 4:陽極 5:流入口 6:カードリング 7:放射線源 8:電流制限抵抗 9:高圧電源 10:コンデンサ 11:アンプ 12:パルス計数回路 13:電圧制御回路 14:ガス濃度表示回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  ガス流入口を備えた中空の陰極、該陰極の内部空間に
    絶縁支持された陽極で成るセンサ本体と、該センサ本体
    の内部に設けられ内部空間の気体をイオン化する放射線
    源と、 前記センサ本体の陽極と陰極間に可変可能な放電開始電
    圧を印加する高圧電源と、 該高圧電源の印加により前記センサ本体で生ずる単位時
    間当りの放電回数を検出する計数手段と、該計数手段の
    検出値が予め定めた所定値にとなるように前記高圧電源
    の印加電圧を可変制御する電圧制御手段と、 該電圧制御手段で制御されたセンサ印加電圧に基づいて
    ガス濃度を検出するガス濃度検出手段とを備えたことを
    特徴とするガス検出装置。
JP26817784A 1984-12-19 1984-12-19 ガス検出装置 Granted JPS61145452A (ja)

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JP26817784A JPS61145452A (ja) 1984-12-19 1984-12-19 ガス検出装置

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JPS61145452A true JPS61145452A (ja) 1986-07-03
JPH0552902B2 JPH0552902B2 (ja) 1993-08-06

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002168832A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Fujitsu Ltd ガス検知方法及びガス濃度測定方法並びにガスセンサ
JP2009244071A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Riken Keiki Co Ltd イオン化式ガスセンサ
JP2009244072A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Riken Keiki Co Ltd イオン化式ガスセンサおよびガス検知システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002168832A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Fujitsu Ltd ガス検知方法及びガス濃度測定方法並びにガスセンサ
JP2009244071A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Riken Keiki Co Ltd イオン化式ガスセンサ
JP2009244072A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Riken Keiki Co Ltd イオン化式ガスセンサおよびガス検知システム
JP4713608B2 (ja) * 2008-03-31 2011-06-29 理研計器株式会社 イオン化式ガスセンサ
JP4713609B2 (ja) * 2008-03-31 2011-06-29 理研計器株式会社 イオン化式ガスセンサおよびガス検知システム

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