イオン化式ガスセンサおよびガス検知システム
【課題】 放射能の低減化が図られた構成のものでありながら、高い動作の信頼性が得られ、しかも、検知対象ガスを高い精度で検出することのできるイオン化式ガスセンサおよびガス検知システムを提供すること。
【解決手段】 放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなる。ガス検知システムは、上記イオン化式ガスセンサと、熱分解器と、ガス導入手段とを備えてなる。
【解決手段】 放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなる。ガス検知システムは、上記イオン化式ガスセンサと、熱分解器と、ガス導入手段とを備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン化式ガスセンサおよびガス検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造プロセスにおける有機金属ガスや、オフィスや工場などにおける火災の発生を示す煙粒子を検出するためのセンサとして、放射線による気体の電離作用を利用した電離箱の原理を利用したイオン化式ガスセンサが広く用いられている。
イオン化式ガスセンサのある種のものは、図８に示すように、例えば板状の集電極７５によって互いに気密に区画された、被検ガスが導入される測定室７３および環境条件の変化の影響を補償するための補償室７４を有するチャンバ７２を備え、測定室７３内および補償室７４内のそれぞれに例えばアメリシウム２４１などの放射線源７６，７７が配設されて構成された検知部７１と、集電極７５からの検出信号としての電流信号（測定室７３の電離電流と補償室７４の電離電流との差分に応じたもの）が、絶縁部材７９を介してチャンバ７２の壁を気密に貫通して外部に導出された集電極７５の一端がオペアンプ８３の非反転入力端子（Ｖｉｎ+ ）に接続されると共にオペアンプ８３の出力端子（Ｖｏｕｔ）が反転入力端子（Ｖｉｎ- ）に接続されて負帰還がかけられた状態で構成された、いわゆる「高入力インピーダンス回路」により構成された増幅回路８２およびＣＰＵ８５を含む濃度算出部８１とにより構成されている（例えば特許文献１参照）。図８における７２Ａはガス導入管、７２Ｂはガス排出管である。
【０００３】
このような構成のイオン化式ガスセンサ７０においては、チャンバ７２に適正な大きさの電圧が電圧印加手段７８によって印加されることにより放射線源７６，７７から放射された放射線（α線）によって測定室７３内および補償室７４内の空気が電離されて電離電流が生じており、例えば補償室７４内において流れる電離電流の方向を逆さにして測定室７３内において流れる電離電流と加算することにより、これらの電離電流が相殺されて検出される電流（出力）がゼロとなる状態、すなわち、測定室７３と補償室７４との間で平衡状態が維持された状態とされている。
而して、測定室７３内に導入される被検ガスに、例えば煙粒子やガス粒子などの微粒子が含まれている場合には、この微粒子によって放射線が吸収されて測定室７３の電離電流が減少して補償室７４との平衡状態が崩れるので、測定室７３の電離電流の変化量を検出することにより被検ガス中に含まれる検知対象ガスの濃度が検出される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成のイオン化式ガスセンサ７０においては、測定室７３および補償室７４の各々に放射線源７６，７７を備えることが必須構成要件となっており、放射線源７６，７７の管理および取扱いに十分に注意を払うことが必要であり、放射能が低減されたものが望まれている。
【０００６】
また、上記イオン化式ガスセンサ７０は、通常、熱分解器やポンプと共にガス検知システムを構成して使用されるが、ポンプによるガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することにより、Ｓ／Ｎ比が低下し、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】
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、放射能の低減化が図られた構成のものでありながら、高い動作の信頼性が得られ、しかも、検知対象ガスを高い精度で検出することのできるイオン化式ガスセンサおよび当該イオン化式ガスセンサを備えたガス検知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】
【０００８】
本発明のイオン化式ガスセンサは、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、
両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加される構成とされていることが好ましく、また、放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設された構成とされていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、集電極がチャンバの他方の端壁を気密にかつ絶縁性が確保された状態で貫通するよう外部に導出された構成とすることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、電圧印加手段として可変電圧電源が用いられた構成とされていることが好ましく、このような構成のものにおいては、電圧印加手段よりの印加電圧の大きさが検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定されることが好ましい。
【００１２】
本発明のガス検知システムは、上記のイオン化式ガスセンサと、被検ガスを加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器と、当該熱分解器を介して被検ガスをイオン化式ガスセンサにおける測定室内に導入するガス導入手段とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のイオン化式ガスセンサによれば、基本的には、集電極と、対極として機能するチャンバとの間に適正な大きさの電位差が与えられることにより測定室内に形成される電場の強度を軸方向において均一に形成することができるので、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流を確実に検出することができ、これにより得られる検出部からの検出信号に対して所定の信号処理を行うことにより検知対象ガスの濃度を検出することができ、しかも、チャンバ内に配設される放射線源が一であることにより、放射能の低減化が図られたものとして構成することができる。
【００１４】
また、集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加されることにより、相対的に正極とされる集電極に易動度の高い電子が集電されるので、高い効率を得ることができる。
さらにまた、放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設された構成とされることにより、放射線源からの放射線を効率よく利用することができ、高い効率を得ることができる。
【００１５】
電圧印加手段が可変電圧電源よりなることにより、測定室内に形成される電場の強度を目的に応じて調整することができるので、出力特性（カーブ）の異なる検量線を得ること、すなわち感度調整を行うことができ、従って、検知対象ガスの種類および／または濃度に対して感度の高い状態のものを選択することにより、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００１６】
上記イオン化式ガスセンサが用いられた本発明のガス検知システムによれば、チャンバに対する印加電圧を調整することによりガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することを防止することができるので、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図、図２は、図１に示すイオン化式ガスセンサの検知部の構成を示す断面図である。
このイオン化式ガスセンサ（以下、単に「ガスセンサ」という。）１０は、放射線による気体の電離作用を利用した電離箱の原理を利用した検知部１１と、検知部１１からの検出信号に基づいて検知対象ガスの濃度を算出する濃度算出部３０とを備えている。
【００１８】
検知部１１は、円筒状の基体１３の一端側開口部に集電極２１を備えた電極構造体２０が気密に装着されると共に他端側開口部に放射線源１５を保持するホルダー１６が気密に装着され、内部に被検ガスが導入される測定室１４を画成する円筒型のチャンバ１２と、集電極２１とチャンバ１２との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えている。図２における１２Ａはガス導入管、１２Ｂはガス排出管である。
【００１９】
チャンバ１２を構成する基体１３は、導電性材料例えばステンレス鋼よりなり、集電極２１に対する対電極として機能する。
【００２０】
電極構造体２０は、線径が小さくて硬い金属よりなる線材により構成された集電極２１と、この集電極２１が内部に挿入された状態でこれを保持する、例えばステンレス鋼よりなる円筒状の集電極ホルダー２２と、この集電極ホルダー２２を例えばフッ素樹脂よりなる円筒状の内側絶縁部材２３Ａを介して保持する、例えばステンレス鋼よりなるガードリング２４と、このガードリング２４における集電極ホルダー保持部分が内部に挿入された状態で装着された例えばフッ素樹脂よりなる円筒状の外側絶縁部材２３Ｂとにより構成されており、この電極構造体２０が基体１３に装着された状態において、集電極２１は、基体１３の中心軸と同軸上に位置されると共にガードリング２４の一端面より軸方向外方に突出して伸びる状態とされている。
【００２１】
集電極２１を構成する材料としては、例えばステンレス鋼、タングステン、鉄、モリブデン等を例示することができ、また、これらの素線の表面に例えばＮｉ−Ａｕメッキ処理がなされたものであってもよい。
集電極２１の線径は、例えばφ１．０ｍｍ以下であることが好ましく、φ０．４〜φ０．８ｍｍであることがより好ましい。集電極２１の線径が過大である場合には、所定のガス測定を行うに際して必要とされる印加電圧が高いものとなり、一方、集電極２１の線径が過小である場合には、自己保形性が小さくなって振動などによる影響を受けやすくなる。
【００２２】
放射線源１５は、例えばアメリシウム２４１の塊状体よりなり、例えばステンレス鋼よりなるホルダー１６の内面における中央位置（チャンバ１２の中心軸および集電極２１と同軸上の位置）に形成された凹所によって保持、固定されている。
放射線源１５は、その放射能が１０ｋＢｑ（キロベクレル）以下、例えば８ｋＢｑ（キロベクレル）程度のものが用いられている。
【００２３】
濃度算出部３０は、例えばオペアンプＯＰを含む積分回路３２と、ローパスフィルタ回路３３と、ゲイン回路３４とと、ガス濃度を算出する機能を有するＣＰＵ３５とを有する。
この積分回路３２においては、コンデンサＣに充電された電荷を放電するためのスイッチ（リセットスイッチ）ＳＷがコンデンサＣに対して並列に接続されている。
図１における符号６５は、検知部１１の周辺温度を検出するための温度検知手段である例えばサーミスタであり、３６は、電圧印加手段を制御するためのメイン基板である。
【００２４】
このガスセンサ１０における電圧印加手段は、可変電圧電源１８により構成されており、例えばチャンバ１２の基体１３に対して負の電圧を印加する。
チャンバ１２の基体１３に対する印加電圧の大きさは、検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定され、例えば−５〜−２５Ｖの範囲で調整可能とされている。
一方、集電極２１は例えば接地電位状態に維持されており、従って、電離作用によって生ずる正イオンがチャンバ１２に集められると共に易動度の高い電子が集電極２１に集電されるよう、測定室１４内に電場が形成される。
【００２５】
以下、上記ガスセンサ１０によるガス検知動作について説明する。
上記ガスセンサ１０は、熱分解器やポンプと共にガス検知システムを構成して使用される。ガス検知システムの構成について、図４を参照して説明すると、被検ガスを例えば８００〜９００℃程度に加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器４１がガスセンサ１０のチャンバ１２に設けられたガス導入管１２Ａに接続されると共に、例えば吸引ポンプ４８よりなるガス導入手段がバルブ４７およびバッファ４６を含むガス流量調整手段を介してガスセンサ１０のチャンバ１２に設けられたガス排出管１２Ｂに接続されている。
熱分解器４１は、図３に示すように、例えば箱型の外匣４１１を備え、この外匣４１１内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４１２が設けられていると共に、加熱手段としての線状の発熱体４１３がガス導入管４１２の外周面に巻回された状態で設けられて、構成されている。そして、外匣４１１とガス導入管４１２とにより区画された内部空間には、断熱材４１５が充填されている。
【００２６】
このガス検知システムにおいては、被検ガスが適正な大きさに調整されたガス流量でチャンバ１２の測定室１４に導入されると共に、可変電圧電源１８によって、適正な大きさに制御された負（−）の電圧がチャンバ１２を構成する基体１３に印加されることにより、測定室１４内の空気が放射線源１５からの放射線（α線）の作用によって電離され、これにより生ずる電子および陰イオンが陽極として機能する集電極２１に引き付けられることにより陰極として機能するチャンバ１２の壁と集電極２１との間に電離電流が流れ、当該電離電流の大きさに応じた入力電流信号が積分回路３２に入力され、その出力信号がローパスフィルタ回路３３およびゲイン回路３４を介してＣＰＵ３５に入力されることにより当該出力信号に基づいて検知対象ガスの濃度が算出されるが、検知対象ガスに係るガス粒子が被検ガスに含まれている場合には、放射線源１５からの放射線（α線）がガス粒子に吸収されることに伴って電離電流が減少されることとなり、当該電離電流の変化量（減少の程度）に応じて検知対象ガスの濃度が算出される。
【００２７】
而して、上記ガスセンサ１０によれば、検知部１１が両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室１４を画成する円筒型のチャンバ１２を備え、このチャンバ１２の一方の端壁に放射線源１５が配設されていると共に線材よりなる集電極２１がチャンバ１２の中心軸と同軸上に位置された構成とされていることにより、適正な大きさの電圧がチャンバ１２に印加されることにより測定室１４内に形成される電場の強度を軸方向において均一に形成することができるので、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流を確実に検出することができ、これにより得られる検出部１１からの検出信号（センサ電流に係る信号）が積分回路３２によって積分されることにより、検知対象ガスの濃度を算出することができる。具体的には、下記式（１）に基づいて出力Ｖｏｕｔが算出され、これにより得られる出力Ｖｏｕｔに応じた検知対象ガスの濃度が予め取得されていた検量線に基づいて算出される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
従って、チャンバ構造を測定室１４のみを有し、単一の放射線源１５を備えたものとして構成することができるので、測定室および補償室の電離電流の差に基づいてガス濃度を検出する構成のものと同等の動作の信頼性を有するものでありながら、放射能の低減化を図ることができる。
【００３０】
さらに、集電極２１が接地電位状態に維持されると共にチャンバ１２に負の電圧が印加されることにより、集電極２１に易動度の高い電子が集電されるので、高い効率を得ることができる。
さらにまた、放射線源１５がチャンバ１２の一方の端壁における中央位置に配設された構成とされることにより、放射線源１５からの放射線を効率よく利用することができ、高い効率を得ることができる。
【００３１】
電圧印加手段が可変電圧電源１８よりなり、検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定された大きさの電圧が印加されることにより、測定室１４内に形成される電場の強度を目的に応じて調整することができるので、出力特性（カーブ）の異なる検量線を得ること、すなわち感度調整を行うことができる。
すなわち、上記ガスセンサ１０においては、集電極２１が陽極として機能することにより放射線源１５による電離作用によって生成される電子および陰イオン（例えばＯ2 - など）が集電極２１に集められると共に例えばＮ+ などの陽イオンが陰極として機能するチャンバ１２の壁に集められるが、測定室１４内に形成される電界の強度による移動速度の差が生じやすい。例えば、測定室１４内に形成される電界の強度が弱い場合には、例えばＯ2 - の移動速度が遅くなるため、被検ガス中に含まれる酸化物（例えば検知対象ガスがＳｉＯ4 である場合にはＳｉＯ2 ）に取り込まれる確率が高くなり、従って、検知対象ガスの低濃度域における感度を高くすることができる。
従って、検知対象ガスの種類および／または濃度に対して感度の高い状態のものを選択することにより、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００３２】
上記ガスセンサ１０が用いられたガス検知システムによれば、チャンバ１２に対する印加電圧を調整することによりガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することを防止することができるので、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００３３】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
本発明に係るガスセンサを図１および図２に示す構成に従って作製した。このガスセンサの仕様を以下に示す。
〔ガスセンサ仕様〕
チャンバ（１２）：材質；ステンレス鋼，外径；φ２０ｍｍ，内径；φ１５ｍｍ，長さ；５５ｍｍ、
集電極（２１）：材質；表面にＮｉ−Ａｕメッキが施されたタングステン，線径；φ０．３ｍｍ，測定室内における配置位置；チャンバの中心軸と同軸上の位置、
放射線源（１５）：材質；アメリシウム２４１，放射能；８ｋＢｑ（キロベクレル）、
【００３４】
このガスセンサを用いて図４に示すガス検知システム４０を構成し、チャンバに対する印加電圧を−５Ｖとし、被検ガスとしてのシランガス（ＳｉＨ4 ガス）を０．３リットル／ｍｉｎのガス流量で測定室内に導入することによるガス粒子検知テストを、シランガスの濃度を適宜に変更して行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（イ）に示す。
図４における４１は熱分解器，４２はガスセンサ，４３はデータロガ，４４は粒子除去フィルター，４５は流量計，４６はバッファ、４７はガス流量調整バルブ、４８は吸引ポンプ、４９は排気ダクトである。熱分解器４１によるシランガスの加熱温度を６００℃とした。
【００３５】
＜実験例２＞
上記実験例１において、チャンバに対する印加電圧を−１２Ｖとしたことの他は、実験例１と同様のガス検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ロ）に示す。
【００３６】
＜実験例３＞
上記実験例１において、チャンバに対する印加電圧を−２４Ｖとしたことの他は、実験例１と同様のガス検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ハ）に示す。
【００３７】
＜参考実験例１＞
参考用のガスセンサを図８に示す構成に従って作製した。この参考用ガスセンサの仕様を以下に示す。
〔参考用ガスセンサ仕様〕
チャンバ（７２）：材質；真鍮，測定室および補償室を画成する殻体；内径４３ｍｍの半球状、
集電極（７５）：材質；ステンレス鋼，形状；厚み０．５ｍｍの板状、
放射線源（７６，７７）：材質；アメリシウム２４１，放射能（全体）；３７（＝１８．５×２）ｋＢｑ（キロベクレル）、
【００３８】
この参考用ガスセンサについて、上記実験例１と同様のガス粒子検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ニ）に示す。
【００３９】
以上の結果より、本発明に係るガスセンサにおいては、基本的には、放射能が低減された構成のものでありながら、参考用ガスセンサと同様の傾向を示す出力特性が得られることが確認され、しかも、シランガスについての警報点として設定される１０ｐｐｍ以下の低濃度域の測定を行う場合には、チャンバに対する印加電圧を低くすることにより高感度が得られ、チャンバに対する印加電圧の大きさを調整することにより感度調整を行うことができることが確認された。
【００４０】
＜実験例４＞
実験例１において作製したガスセンサを用いて図６に示すガス検知システム５０を構成し、被検ガスとしてガス濃度が１５ｐｐｍであるＴＥＯＳガス（スパンガス）およびゼロガス（ＴＥＯＳガス濃度が０ｐｐｍ）を用い、０．３リットル／ｍｉｎのガス流量で測定室内に導入することによるガス粒子検知テストを、それぞれの被検ガスについて、チャンバに対する印加電圧を適宜に変更して行った。結果を図７に示す。
図６における５１はコンプレッサ，５２はＴＥＯＳ発生器，５３は除湿フィルター，５５はオシロスコープ，５６は粒子除去フィルター，５７はニードル付ポンプユニット，５９は排気ダクトである。熱分解器４１によるＴＥＯＳガスの加熱温度を８００℃とした。
【００４１】
以上の結果より、本発明に係るガスセンサによれば、チャンバに対する印加電圧を調整することにより電離電流（検出電流）値が変化しており、従って、チャンバに対する印加電圧を調整することにより感度調整を行うことができることが確認された。
【００４２】
また、上記参考実験例１において作製した参考用ガスセンサを用いて同様のガス粒子検知テストを行ったところ、当該テトラエトキシシランガス（ＴＥＯＳ）についても、放射能が低減された構成のものでありながら、参考用ガスセンサと同様の傾向を示す出力特性が得られることが確認された。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態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。
例えば、本発明においては、集電極とチャンバとの間に所定の電位差が得られるよう電圧印加手段が設けられた構成とされていればよく、例えば、集電極およびチャンバの両方に電圧が印加される構成、あるいは、集電極に正の電圧が印加される構成とされていてもよい。
また、集電極それ自体がチャンバの外部に導出された構成である必要はなく、例えば集電極の基端部分に給電用の外部リードを接続して当該外部リードがチャンバの外部に導出される構成とされていてもよい。
さらに、本発明のガスセンサは、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器に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１に示すイオン化式ガスセンサの検知部の構成を示す断面図である。
【図３】ガス検知システムを構成する際に用いられる熱分解器の構成の概略を示す断面図である。
【図４】実験例１乃至実験例３および参考実験例１におけるガス検知システムの構成例の概略を示す説明図である。
【図５】実験例１乃至実験例３および参考実験例１における本発明に係るガスセンサの出力特性を示すグラフである。
【図６】実験例４におけるガス検知システムの構成例の概略を示す説明図である。
【図７】実験例４におけるガスセンサの出力特性を示すグラフである。
【図８】従来のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ イオン化式ガスセンサ（ガスセンサ）
１１ 検知部
１２ チャンバ
１２Ａ ガス導入管
１２Ｂ ガス排出管
１３ 基体
１４ 測定室
１５ 放射線源
１６ ホルダー
１８ 可変電圧電源
２０ 電極構造体
２１ 集電極
２２ 集電極ホルダー
２３Ａ 内側絶縁部材
２３Ｂ 外側絶縁部材
２４ ガードリング
３０ 濃度算出部
３２ 積分回路
３３ ローパスフィルタ回路
３４ ゲイン回路
３５ ＣＰＵ
３６ メイン基板
４０ ガス検知システム
４１ 熱分解器
４１１ 外匣
４１２ ガス導入管
４１３ 発熱体
４１５ 断熱材
４２ ガスセンサ
４３ データロガ
４４ 粒子除去フィルター
４５ 流量計
４６ バッファ
４７ ガス流量調整バルブ
４８ 吸引ポンプ
４９ 排気ダクト
５０ ガス検知システム
５１ コンプレッサ
５２ ＴＥＯＳ発生器
５３ 除湿フィルター
５５ オシロスコープ
５６ 粒子除去フィルター
５７ ニードル付ポンプユニット
５９ 排気ダクト
６５ サーミスタ
７０ イオン化式ガスセンサ
７１ 検知部
７２ チャンバ
７２Ａ ガス導入管
７２Ｂ ガス排出管
７３ 測定室
７４ 補償室
７５ 集電極
７６，７７ 放射線源
７８ 電圧印加手段
７９ 絶縁部材
８１ 濃度算出部
８２ 増幅回路
８３ オペアンプ
８５ ＣＰＵ
ＯＰ オペアンプ
Ｃ コンデンサ
ＳＷ スイッチ（リセットスイッチ）
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン化式ガスセンサおよびガス検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造プロセスにおける有機金属ガスや、オフィスや工場などにおける火災の発生を示す煙粒子を検出するためのセンサとして、放射線による気体の電離作用を利用した電離箱の原理を利用したイオン化式ガスセンサが広く用いられている。
イオン化式ガスセンサのある種のものは、図８に示すように、例えば板状の集電極７５によって互いに気密に区画された、被検ガスが導入される測定室７３および環境条件の変化の影響を補償するための補償室７４を有するチャンバ７２を備え、測定室７３内および補償室７４内のそれぞれに例えばアメリシウム２４１などの放射線源７６，７７が配設されて構成された検知部７１と、集電極７５からの検出信号としての電流信号（測定室７３の電離電流と補償室７４の電離電流との差分に応じたもの）が、絶縁部材７９を介してチャンバ７２の壁を気密に貫通して外部に導出された集電極７５の一端がオペアンプ８３の非反転入力端子（Ｖｉｎ+ ）に接続されると共にオペアンプ８３の出力端子（Ｖｏｕｔ）が反転入力端子（Ｖｉｎ- ）に接続されて負帰還がかけられた状態で構成された、いわゆる「高入力インピーダンス回路」により構成された増幅回路８２およびＣＰＵ８５を含む濃度算出部８１とにより構成されている（例えば特許文献１参照）。図８における７２Ａはガス導入管、７２Ｂはガス排出管である。
【０００３】
このような構成のイオン化式ガスセンサ７０においては、チャンバ７２に適正な大きさの電圧が電圧印加手段７８によって印加されることにより放射線源７６，７７から放射された放射線（α線）によって測定室７３内および補償室７４内の空気が電離されて電離電流が生じており、例えば補償室７４内において流れる電離電流の方向を逆さにして測定室７３内において流れる電離電流と加算することにより、これらの電離電流が相殺されて検出される電流（出力）がゼロとなる状態、すなわち、測定室７３と補償室７４との間で平衡状態が維持された状態とされている。
而して、測定室７３内に導入される被検ガスに、例えば煙粒子やガス粒子などの微粒子が含まれている場合には、この微粒子によって放射線が吸収されて測定室７３の電離電流が減少して補償室７４との平衡状態が崩れるので、測定室７３の電離電流の変化量を検出することにより被検ガス中に含まれる検知対象ガスの濃度が検出される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成のイオン化式ガスセンサ７０においては、測定室７３および補償室７４の各々に放射線源７６，７７を備えることが必須構成要件となっており、放射線源７６，７７の管理および取扱いに十分に注意を払うことが必要であり、放射能が低減されたものが望まれている。
【０００６】
また、上記イオン化式ガスセンサ７０は、通常、熱分解器やポンプと共にガス検知システムを構成して使用されるが、ポンプによるガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することにより、Ｓ／Ｎ比が低下し、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】
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、放射能の低減化が図られた構成のものでありながら、高い動作の信頼性が得られ、しかも、検知対象ガスを高い精度で検出することのできるイオン化式ガスセンサおよび当該イオン化式ガスセンサを備えたガス検知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】
【０００８】
本発明のイオン化式ガスセンサは、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、
両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加される構成とされていることが好ましく、また、放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設された構成とされていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、集電極がチャンバの他方の端壁を気密にかつ絶縁性が確保された状態で貫通するよう外部に導出された構成とすることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のイオン化式ガスセンサにおいては、電圧印加手段として可変電圧電源が用いられた構成とされていることが好ましく、このような構成のものにおいては、電圧印加手段よりの印加電圧の大きさが検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定されることが好ましい。
【００１２】
本発明のガス検知システムは、上記のイオン化式ガスセンサと、被検ガスを加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器と、当該熱分解器を介して被検ガスをイオン化式ガスセンサにおける測定室内に導入するガス導入手段とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のイオン化式ガスセンサによれば、基本的には、集電極と、対極として機能するチャンバとの間に適正な大きさの電位差が与えられることにより測定室内に形成される電場の強度を軸方向において均一に形成することができるので、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流を確実に検出することができ、これにより得られる検出部からの検出信号に対して所定の信号処理を行うことにより検知対象ガスの濃度を検出することができ、しかも、チャンバ内に配設される放射線源が一であることにより、放射能の低減化が図られたものとして構成することができる。
【００１４】
また、集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加されることにより、相対的に正極とされる集電極に易動度の高い電子が集電されるので、高い効率を得ることができる。
さらにまた、放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設された構成とされることにより、放射線源からの放射線を効率よく利用することができ、高い効率を得ることができる。
【００１５】
電圧印加手段が可変電圧電源よりなることにより、測定室内に形成される電場の強度を目的に応じて調整することができるので、出力特性（カーブ）の異なる検量線を得ること、すなわち感度調整を行うことができ、従って、検知対象ガスの種類および／または濃度に対して感度の高い状態のものを選択することにより、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００１６】
上記イオン化式ガスセンサが用いられた本発明のガス検知システムによれば、チャンバに対する印加電圧を調整することによりガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することを防止することができるので、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図、図２は、図１に示すイオン化式ガスセンサの検知部の構成を示す断面図である。
このイオン化式ガスセンサ（以下、単に「ガスセンサ」という。）１０は、放射線による気体の電離作用を利用した電離箱の原理を利用した検知部１１と、検知部１１からの検出信号に基づいて検知対象ガスの濃度を算出する濃度算出部３０とを備えている。
【００１８】
検知部１１は、円筒状の基体１３の一端側開口部に集電極２１を備えた電極構造体２０が気密に装着されると共に他端側開口部に放射線源１５を保持するホルダー１６が気密に装着され、内部に被検ガスが導入される測定室１４を画成する円筒型のチャンバ１２と、集電極２１とチャンバ１２との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えている。図２における１２Ａはガス導入管、１２Ｂはガス排出管である。
【００１９】
チャンバ１２を構成する基体１３は、導電性材料例えばステンレス鋼よりなり、集電極２１に対する対電極として機能する。
【００２０】
電極構造体２０は、線径が小さくて硬い金属よりなる線材により構成された集電極２１と、この集電極２１が内部に挿入された状態でこれを保持する、例えばステンレス鋼よりなる円筒状の集電極ホルダー２２と、この集電極ホルダー２２を例えばフッ素樹脂よりなる円筒状の内側絶縁部材２３Ａを介して保持する、例えばステンレス鋼よりなるガードリング２４と、このガードリング２４における集電極ホルダー保持部分が内部に挿入された状態で装着された例えばフッ素樹脂よりなる円筒状の外側絶縁部材２３Ｂとにより構成されており、この電極構造体２０が基体１３に装着された状態において、集電極２１は、基体１３の中心軸と同軸上に位置されると共にガードリング２４の一端面より軸方向外方に突出して伸びる状態とされている。
【００２１】
集電極２１を構成する材料としては、例えばステンレス鋼、タングステン、鉄、モリブデン等を例示することができ、また、これらの素線の表面に例えばＮｉ−Ａｕメッキ処理がなされたものであってもよい。
集電極２１の線径は、例えばφ１．０ｍｍ以下であることが好ましく、φ０．４〜φ０．８ｍｍであることがより好ましい。集電極２１の線径が過大である場合には、所定のガス測定を行うに際して必要とされる印加電圧が高いものとなり、一方、集電極２１の線径が過小である場合には、自己保形性が小さくなって振動などによる影響を受けやすくなる。
【００２２】
放射線源１５は、例えばアメリシウム２４１の塊状体よりなり、例えばステンレス鋼よりなるホルダー１６の内面における中央位置（チャンバ１２の中心軸および集電極２１と同軸上の位置）に形成された凹所によって保持、固定されている。
放射線源１５は、その放射能が１０ｋＢｑ（キロベクレル）以下、例えば８ｋＢｑ（キロベクレル）程度のものが用いられている。
【００２３】
濃度算出部３０は、例えばオペアンプＯＰを含む積分回路３２と、ローパスフィルタ回路３３と、ゲイン回路３４とと、ガス濃度を算出する機能を有するＣＰＵ３５とを有する。
この積分回路３２においては、コンデンサＣに充電された電荷を放電するためのスイッチ（リセットスイッチ）ＳＷがコンデンサＣに対して並列に接続されている。
図１における符号６５は、検知部１１の周辺温度を検出するための温度検知手段である例えばサーミスタであり、３６は、電圧印加手段を制御するためのメイン基板である。
【００２４】
このガスセンサ１０における電圧印加手段は、可変電圧電源１８により構成されており、例えばチャンバ１２の基体１３に対して負の電圧を印加する。
チャンバ１２の基体１３に対する印加電圧の大きさは、検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定され、例えば−５〜−２５Ｖの範囲で調整可能とされている。
一方、集電極２１は例えば接地電位状態に維持されており、従って、電離作用によって生ずる正イオンがチャンバ１２に集められると共に易動度の高い電子が集電極２１に集電されるよう、測定室１４内に電場が形成される。
【００２５】
以下、上記ガスセンサ１０によるガス検知動作について説明する。
上記ガスセンサ１０は、熱分解器やポンプと共にガス検知システムを構成して使用される。ガス検知システムの構成について、図４を参照して説明すると、被検ガスを例えば８００〜９００℃程度に加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器４１がガスセンサ１０のチャンバ１２に設けられたガス導入管１２Ａに接続されると共に、例えば吸引ポンプ４８よりなるガス導入手段がバルブ４７およびバッファ４６を含むガス流量調整手段を介してガスセンサ１０のチャンバ１２に設けられたガス排出管１２Ｂに接続されている。
熱分解器４１は、図３に示すように、例えば箱型の外匣４１１を備え、この外匣４１１内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４１２が設けられていると共に、加熱手段としての線状の発熱体４１３がガス導入管４１２の外周面に巻回された状態で設けられて、構成されている。そして、外匣４１１とガス導入管４１２とにより区画された内部空間には、断熱材４１５が充填されている。
【００２６】
このガス検知システムにおいては、被検ガスが適正な大きさに調整されたガス流量でチャンバ１２の測定室１４に導入されると共に、可変電圧電源１８によって、適正な大きさに制御された負（−）の電圧がチャンバ１２を構成する基体１３に印加されることにより、測定室１４内の空気が放射線源１５からの放射線（α線）の作用によって電離され、これにより生ずる電子および陰イオンが陽極として機能する集電極２１に引き付けられることにより陰極として機能するチャンバ１２の壁と集電極２１との間に電離電流が流れ、当該電離電流の大きさに応じた入力電流信号が積分回路３２に入力され、その出力信号がローパスフィルタ回路３３およびゲイン回路３４を介してＣＰＵ３５に入力されることにより当該出力信号に基づいて検知対象ガスの濃度が算出されるが、検知対象ガスに係るガス粒子が被検ガスに含まれている場合には、放射線源１５からの放射線（α線）がガス粒子に吸収されることに伴って電離電流が減少されることとなり、当該電離電流の変化量（減少の程度）に応じて検知対象ガスの濃度が算出される。
【００２７】
而して、上記ガスセンサ１０によれば、検知部１１が両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室１４を画成する円筒型のチャンバ１２を備え、このチャンバ１２の一方の端壁に放射線源１５が配設されていると共に線材よりなる集電極２１がチャンバ１２の中心軸と同軸上に位置された構成とされていることにより、適正な大きさの電圧がチャンバ１２に印加されることにより測定室１４内に形成される電場の強度を軸方向において均一に形成することができるので、放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流を確実に検出することができ、これにより得られる検出部１１からの検出信号（センサ電流に係る信号）が積分回路３２によって積分されることにより、検知対象ガスの濃度を算出することができる。具体的には、下記式（１）に基づいて出力Ｖｏｕｔが算出され、これにより得られる出力Ｖｏｕｔに応じた検知対象ガスの濃度が予め取得されていた検量線に基づいて算出される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
従って、チャンバ構造を測定室１４のみを有し、単一の放射線源１５を備えたものとして構成することができるので、測定室および補償室の電離電流の差に基づいてガス濃度を検出する構成のものと同等の動作の信頼性を有するものでありながら、放射能の低減化を図ることができる。
【００３０】
さらに、集電極２１が接地電位状態に維持されると共にチャンバ１２に負の電圧が印加されることにより、集電極２１に易動度の高い電子が集電されるので、高い効率を得ることができる。
さらにまた、放射線源１５がチャンバ１２の一方の端壁における中央位置に配設された構成とされることにより、放射線源１５からの放射線を効率よく利用することができ、高い効率を得ることができる。
【００３１】
電圧印加手段が可変電圧電源１８よりなり、検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定された大きさの電圧が印加されることにより、測定室１４内に形成される電場の強度を目的に応じて調整することができるので、出力特性（カーブ）の異なる検量線を得ること、すなわち感度調整を行うことができる。
すなわち、上記ガスセンサ１０においては、集電極２１が陽極として機能することにより放射線源１５による電離作用によって生成される電子および陰イオン（例えばＯ2 - など）が集電極２１に集められると共に例えばＮ+ などの陽イオンが陰極として機能するチャンバ１２の壁に集められるが、測定室１４内に形成される電界の強度による移動速度の差が生じやすい。例えば、測定室１４内に形成される電界の強度が弱い場合には、例えばＯ2 - の移動速度が遅くなるため、被検ガス中に含まれる酸化物（例えば検知対象ガスがＳｉＯ4 である場合にはＳｉＯ2 ）に取り込まれる確率が高くなり、従って、検知対象ガスの低濃度域における感度を高くすることができる。
従って、検知対象ガスの種類および／または濃度に対して感度の高い状態のものを選択することにより、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００３２】
上記ガスセンサ１０が用いられたガス検知システムによれば、チャンバ１２に対する印加電圧を調整することによりガス流入状況の変動等の流量特性や熱分解器特性などによる影響を受けて検出電流が変動することを防止することができるので、検知対象ガスを高い精度で検出することができる。
【００３３】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
本発明に係るガスセンサを図１および図２に示す構成に従って作製した。このガスセンサの仕様を以下に示す。
〔ガスセンサ仕様〕
チャンバ（１２）：材質；ステンレス鋼，外径；φ２０ｍｍ，内径；φ１５ｍｍ，長さ；５５ｍｍ、
集電極（２１）：材質；表面にＮｉ−Ａｕメッキが施されたタングステン，線径；φ０．３ｍｍ，測定室内における配置位置；チャンバの中心軸と同軸上の位置、
放射線源（１５）：材質；アメリシウム２４１，放射能；８ｋＢｑ（キロベクレル）、
【００３４】
このガスセンサを用いて図４に示すガス検知システム４０を構成し、チャンバに対する印加電圧を−５Ｖとし、被検ガスとしてのシランガス（ＳｉＨ4 ガス）を０．３リットル／ｍｉｎのガス流量で測定室内に導入することによるガス粒子検知テストを、シランガスの濃度を適宜に変更して行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（イ）に示す。
図４における４１は熱分解器，４２はガスセンサ，４３はデータロガ，４４は粒子除去フィルター，４５は流量計，４６はバッファ、４７はガス流量調整バルブ、４８は吸引ポンプ、４９は排気ダクトである。熱分解器４１によるシランガスの加熱温度を６００℃とした。
【００３５】
＜実験例２＞
上記実験例１において、チャンバに対する印加電圧を−１２Ｖとしたことの他は、実験例１と同様のガス検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ロ）に示す。
【００３６】
＜実験例３＞
上記実験例１において、チャンバに対する印加電圧を−２４Ｖとしたことの他は、実験例１と同様のガス検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ハ）に示す。
【００３７】
＜参考実験例１＞
参考用のガスセンサを図８に示す構成に従って作製した。この参考用ガスセンサの仕様を以下に示す。
〔参考用ガスセンサ仕様〕
チャンバ（７２）：材質；真鍮，測定室および補償室を画成する殻体；内径４３ｍｍの半球状、
集電極（７５）：材質；ステンレス鋼，形状；厚み０．５ｍｍの板状、
放射線源（７６，７７）：材質；アメリシウム２４１，放射能（全体）；３７（＝１８．５×２）ｋＢｑ（キロベクレル）、
【００３８】
この参考用ガスセンサについて、上記実験例１と同様のガス粒子検知テストを行い、ガス濃度が１０ｐｐｍであるシランガスを用いた場合における出力値に対する各ガス濃度のシランガスに係る出力値の比を算出した。結果を図５（ニ）に示す。
【００３９】
以上の結果より、本発明に係るガスセンサにおいては、基本的には、放射能が低減された構成のものでありながら、参考用ガスセンサと同様の傾向を示す出力特性が得られることが確認され、しかも、シランガスについての警報点として設定される１０ｐｐｍ以下の低濃度域の測定を行う場合には、チャンバに対する印加電圧を低くすることにより高感度が得られ、チャンバに対する印加電圧の大きさを調整することにより感度調整を行うことができることが確認された。
【００４０】
＜実験例４＞
実験例１において作製したガスセンサを用いて図６に示すガス検知システム５０を構成し、被検ガスとしてガス濃度が１５ｐｐｍであるＴＥＯＳガス（スパンガス）およびゼロガス（ＴＥＯＳガス濃度が０ｐｐｍ）を用い、０．３リットル／ｍｉｎのガス流量で測定室内に導入することによるガス粒子検知テストを、それぞれの被検ガスについて、チャンバに対する印加電圧を適宜に変更して行った。結果を図７に示す。
図６における５１はコンプレッサ，５２はＴＥＯＳ発生器，５３は除湿フィルター，５５はオシロスコープ，５６は粒子除去フィルター，５７はニードル付ポンプユニット，５９は排気ダクトである。熱分解器４１によるＴＥＯＳガスの加熱温度を８００℃とした。
【００４１】
以上の結果より、本発明に係るガスセンサによれば、チャンバに対する印加電圧を調整することにより電離電流（検出電流）値が変化しており、従って、チャンバに対する印加電圧を調整することにより感度調整を行うことができることが確認された。
【００４２】
また、上記参考実験例１において作製した参考用ガスセンサを用いて同様のガス粒子検知テストを行ったところ、当該テトラエトキシシランガス（ＴＥＯＳ）についても、放射能が低減された構成のものでありながら、参考用ガスセンサと同様の傾向を示す出力特性が得られることが確認された。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態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。
例えば、本発明においては、集電極とチャンバとの間に所定の電位差が得られるよう電圧印加手段が設けられた構成とされていればよく、例えば、集電極およびチャンバの両方に電圧が印加される構成、あるいは、集電極に正の電圧が印加される構成とされていてもよい。
また、集電極それ自体がチャンバの外部に導出された構成である必要はなく、例えば集電極の基端部分に給電用の外部リードを接続して当該外部リードがチャンバの外部に導出される構成とされていてもよい。
さらに、本発明のガスセンサは、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器に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１に示すイオン化式ガスセンサの検知部の構成を示す断面図である。
【図３】ガス検知システムを構成する際に用いられる熱分解器の構成の概略を示す断面図である。
【図４】実験例１乃至実験例３および参考実験例１におけるガス検知システムの構成例の概略を示す説明図である。
【図５】実験例１乃至実験例３および参考実験例１における本発明に係るガスセンサの出力特性を示すグラフである。
【図６】実験例４におけるガス検知システムの構成例の概略を示す説明図である。
【図７】実験例４におけるガスセンサの出力特性を示すグラフである。
【図８】従来のイオン化式ガスセンサの一例における構成の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ イオン化式ガスセンサ（ガスセンサ）
１１ 検知部
１２ チャンバ
１２Ａ ガス導入管
１２Ｂ ガス排出管
１３ 基体
１４ 測定室
１５ 放射線源
１６ ホルダー
１８ 可変電圧電源
２０ 電極構造体
２１ 集電極
２２ 集電極ホルダー
２３Ａ 内側絶縁部材
２３Ｂ 外側絶縁部材
２４ ガードリング
３０ 濃度算出部
３２ 積分回路
３３ ローパスフィルタ回路
３４ ゲイン回路
３５ ＣＰＵ
３６ メイン基板
４０ ガス検知システム
４１ 熱分解器
４１１ 外匣
４１２ ガス導入管
４１３ 発熱体
４１５ 断熱材
４２ ガスセンサ
４３ データロガ
４４ 粒子除去フィルター
４５ 流量計
４６ バッファ
４７ ガス流量調整バルブ
４８ 吸引ポンプ
４９ 排気ダクト
５０ ガス検知システム
５１ コンプレッサ
５２ ＴＥＯＳ発生器
５３ 除湿フィルター
５５ オシロスコープ
５６ 粒子除去フィルター
５７ ニードル付ポンプユニット
５９ 排気ダクト
６５ サーミスタ
７０ イオン化式ガスセンサ
７１ 検知部
７２ チャンバ
７２Ａ ガス導入管
７２Ｂ ガス排出管
７３ 測定室
７４ 補償室
７５ 集電極
７６，７７ 放射線源
７８ 電圧印加手段
７９ 絶縁部材
８１ 濃度算出部
８２ 増幅回路
８３ オペアンプ
８５ ＣＰＵ
ＯＰ オペアンプ
Ｃ コンデンサ
ＳＷ スイッチ（リセットスイッチ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、
両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなることを特徴とするイオン化式ガスセンサ。
【請求項２】
集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項３】
放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項４】
集電極がチャンバの他方の端壁を気密にかつ絶縁性が確保された状態で貫通するよう外部に導出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項５】
電圧印加手段が可変電圧電源よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項６】
電圧印加手段よりの印加電圧の大きさが検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定されることを特徴とする請求項５に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサと、被検ガスを加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器と、当該熱分解器を介して被検ガスをイオン化式ガスセンサにおける測定室内に導入するガス導入手段とを備えてなることを特徴とするガス検知システム。
【請求項１】
放射線による気体の電離作用によって生ずる電離電流が検知対象ガスのガス粒子の存在により減少するその電流変化量に応じて検知対象ガスの濃度を検出するイオン化式ガスセンサにおいて、
両端が気密に密閉されて内部に被検ガスが導入される測定室を画成する円筒型の導電性を有するチャンバと、このチャンバの一方の端壁に配設された放射線源と、チャンバの中心軸と同軸上に位置された線材よりなる集電極と、チャンバと集電極との間に電位差を与える電圧印加手段とを備えてなることを特徴とするイオン化式ガスセンサ。
【請求項２】
集電極が接地電位状態に維持されると共にチャンバに負の電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項３】
放射線源がチャンバの一方の端壁における中央位置に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項４】
集電極がチャンバの他方の端壁を気密にかつ絶縁性が確保された状態で貫通するよう外部に導出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項５】
電圧印加手段が可変電圧電源よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項６】
電圧印加手段よりの印加電圧の大きさが検知対象ガスの種類および／または濃度に基づいて設定されることを特徴とする請求項５に記載のイオン化式ガスセンサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のイオン化式ガスセンサと、被検ガスを加熱することにより粒子状の酸化物を生成する熱分解器と、当該熱分解器を介して被検ガスをイオン化式ガスセンサにおける測定室内に導入するガス導入手段とを備えてなることを特徴とするガス検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２４４０７２（Ｐ２００９−２４４０７２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０５４６（Ｐ２００８−９０５４６）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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