JPH0331387B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ガス媒体のイオン化レベルを検出する装置に
おいて、 監視用ガス媒体のイオン化が、第１の２つの電
極E₁，E₂間のアークによつて引き起こされ、ま
た、第２の１対の電極E₃，E₄間にある媒体の導
電率値が、周囲媒体における粒子の数的変化、な
らびに移動度の変化の関数としてのイオン崩壊速
度を示す少なくとも一つのフイードバツク回路１
０を制御することを特徴とする検出装置。

２ 回路C₁，１０，７，８が、アーク放電を制
御し、かつ、100乃至500nsの微小時間に、6000乃
至12000Vの電圧を印加することを特徴とする請
求の範囲第１項に記載の検出装置。

３ フイードバツク回路１０が、媒体の導電率を
測定するために用いられている電極E₃，E₄の制
御のもとに置かれ、かつ、前記電極には、変圧器
の二次側巻線７から得られる電圧が供給され、ま
た、前記変圧器の一次側巻線８が、コンデンサー
C₁の充電電圧およびフイードバツク回路１０に
よつて印加される電圧の制御のもとに付勢される
ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項
に記載の検出装置。

４ アーク放電を制御している電極E₁，E₂が、
変圧器の二次側巻線７に接続され、かつ、前記変
圧器の一次側巻線８が、測定電極E₃，E₄の制御
のもとに置かれているコンデンサーC₁の充電に
よつて付勢されることを特徴とする請求の範囲第
３項に記載の検出装置。

５ コンデンサーC₁の充電周波数における変化
を検出している手段３０によつて制御されるとと
もに、導電率降下を信号化するための手段３１を
更に備えてなることを特徴とする請求の範囲第３
項に記載の検出装置。

６ アーク放電を制御している素子Z₁が、ミシン
グパルス検出装置３０の入力に接続されているこ
とを特徴とする請求の範囲第５項に記載の検出装
置。

７ 導電率測定電極E₃，E₄によつて印加された
電圧が、該電極間に生ずる通常のイオン崩壊に対
応する導電率を表わす理論的減衰可変電圧１６よ
り低い減衰可変電圧１７を発生している回路R₄，
C₃に与えられ、また、イオン化チヤンバに入つ
てくる粒子によつてもたらされるイオン崩壊を検
出するために用いられている回路が、演算増幅器
１５を備えており、かつ、それに対する入力が、
減衰電圧を発生している前記回路R₄，C₃に接続
されるとともに、アーク放電を制御しているフイ
ードバツク回路に接続されることを特徴とする請
求の範囲第１項に記載の検出装置。

８ 測定電極E₃，E₄によつて制御されているフ
イードバツク回路が、更にまた、該測定電極間の
導電率を示す値V₁₀を貯えている記憶素子C₅に接
続されるとともに、制御装置１９に接続されてお
り、かつ、その出力が、前記記憶素子C₅と信号
化手段３１を制御している演算増幅器２０とに、
前記値V₁₀の呼び出しを命令している２つのタイ
マ手段２２，２３を備えてなることを特徴とする
請求の範囲第１項に記載の検出装置。

９ 測定電極E₃，E₄間の導電率を示す値V₁₀の呼
び出しが、スイツチングモードで使われ、かつ、
基準電圧２１とともに、アーク放電を制御してい
る素子Z₁に接続されているフイードバツク回路か
ら得られる電圧V₁₀を受け取つている演算増幅器
２９によつて制御されているMOS型トランジス
タ２６を備えてなることを特徴とする請求の範囲
第７項に記載の検出装置。

明細書 本発明は、アーク制御されたガス体のイオン化
レベルを検出する装置に関する。

イオン性火災検知器は、それが有する即応性
と、ガスの有害作用に比較的左右されないことか
ら、広く利用されている。

しかし、公知のイオン性検知器は、それを形成
している２つのチヤンバの一方が、監視すべき環
境と接触を保つため開放されており、かつ、リー
クが少ないと、他方が、実質的に閉じた状態のま
まであるとともに、いずれのチヤンバも、放射性
物体から出る放射線を受けるようになつているの
で、使い方によつて、適確性を欠く場合がでてく
るのは明白である。

両方のチヤンバに入つている空気即ちガス媒体
が、放射性物体によつてイオン化されると、測定
電極間の導電率が、両方のチヤンバで同じにな
る。しかし、周囲媒体が、開放チヤンバに入り込
む時、換言すれば、検知器がその状態を検知する
時、例えば、火災発生時のように、周囲媒体が、
イオン化即ち導電率の変化をきたすと、このチヤ
ンバの中に入つている粒子とイオン同士の間で衝
突が起こり、導電率が減少するのに対して、閉じ
られたチヤンバの導電率は、可成り長い時間にわ
たり変化しないでいる。この導電率の差異の検知
が極端に早いと、別の汚染源によるものまで検知
する可能性が多分にでてくる。

農業のような分野で、このような装置が用いら
れると、障害が生じることは明らかで、例えば、
それを使つたため、食料品を放射性粒子の汚染に
さらし、その結果、消費者に深刻な問題を与えか
ねない。このほか、この装置がどこで使われて
も、火災を検知した後で、直ぐ回復するのが不可
欠であるとは云え、必ずしも可能であるとは限ら
ないので、放射性物質が、未回復の装置と接触し
ていた流出水のため、飲料水供給設備を汚染する
のではないかという危険をはらんでいる。

本発明によれば、監視用媒体のイオン化が、第
１の１対の電極間のアークによつて引き起こされ
るとともに、また、２つの測定電極間の媒体の導
電率が、周囲媒体における粒子の数的変化、なら
びに移動度の変化の関数としてのイオン崩壊速度
を指示するようになつている、少なくとも一つの
フイードバツク回路を制御していることを特徴と
するイオン化レベル検出装置が提供される。

本発明は、放射性物質を用いずに、２つの分離
型チヤンバを用いている。このチヤンバは、一時
的に分離された２つの媒体の導電率を比較するた
め設けられたもので、単一のチヤンバとなつてい
る。

更に、本発明は、導電率測定チヤンバに入つて
いる媒体の粒子に対し与えられる衝撃の結果生ず
るイオンの高速消失を、持続時間が非常に短かい
アーク放電を制御しているフイードバツク回路に
よつて、補償することができる。

本発明の方法によれば、イオンの形成による測
定を繰り返すことができ、しかも、移動度の関数
として形成されているイオンの型を最終的に識別
するため、異なる２つのアーク再放電の間に生ず
る結果を比較することができる。従つて、例え
ば、火災時に重い粒子若しくは軽い粒子が放出す
る位相のような特定の現象の展開を追うことがで
きる。また、イオン化を引き起こすアークが断続
的に作られると、装置の作動に必要なエネルギー
消費量に相当の減少がもたらされる。

検知器には、導電率に関する２つの連続測定結
果を比較するため用いられる回路が挿入されてい
る。この回路が、簡単なアナログ要素を備えてい
る一方、アーク放電制御装置が、凡そ1μAの電流
で、かつ、100乃至500nsという非常に短かい持続
時間で、6000乃至12000Vの範囲の電圧を与える
ことができるため、約16pWという極めて低い電
力を用いるだけで、確実に測定チヤンバをイオン
化することができ、かつ、他の回路の要素の全消
費電力を、例えば20μWに制限することができ
る。

本発明のその他の特徴と長所は、添付の図面を
参照し、以下の詳細な説明によつて明らかになる
であろう。しかし、この説明は、測定値の信号化
を制御する回路の本発明による実施例とその変更
例を、限定された実施例としているものではな
い。

第１図は、装置と回路を示す線図である。

第２図は、アークをトリガーするトランジスタ
ーを調節するためのコントロール電圧を示すグラ
フである。

第３図は、アークコントロール電圧の連続と測
定用電極間の誘電率の変化との例を示す図であ
る。

第４図は、誘電率降下の検知を信号化するため
の回路のブロツク線図である。

第５図は、第４図示の装置の他の例を示してい
る。

第６図は、アーク発生を調節するための回路の
電圧を示すグラフである。

第７図は、第５図の装置の他の例を示いてい
る。

第８図は、第７図示の信号化装置を調節する電
圧と例を示すグラフである。

第１図に線図に示されている検出装置は、概ね
単一のチヤンバ４から成り、その孔は、接地され
ている微細な保護グリツド５によつて被覆されて
いる。グリツドは、電波伝達の妨害を抑制する働
きがある。断続的にアーク放電を起こさせるため
の電極E₁及びE₂は、媒体の導電率を測定するた
めの電極E₃およびE₄と同様に、変圧器の巻線７
より電圧が供給され、変圧器の一次側巻線はトラ
ンジスタZ₁のゲート９によつて制御されるように
なつている。ゲートは、ライン１０を経て、電極
E₃及びE₄間の間隙の導電率を測定するための回
路まで接続されている。

一次側巻線８は、電源装置に接続されている電
極１及び２より付勢され、この電源装置は、例え
ば＋6Vの正電圧を電極１へ、また−6Vの負電圧
を電極２へ印加する働きをする。電極３上の参照
電圧は、＋6Vとする。Z₁が導電性でないときは、
地面と電極間を抵抗器R₁を経て接続されている
コンデンサーC₁は充電される。陽極１１の電圧
がゲート９の電圧より高いときは、コンデンサー
C₁は、変圧器の一次側巻線８内にZ₁を経て放電
される。放電は、非常に短い時間内に生じるの
で、二次側巻線７の電極上には高い電圧がかか
り、電極間にアーク放電が起る。チヤンバー４内
に含まれている媒体のイオン化の増加によつて電
極E₃及びE₄間の誘電率を増加させ、それによつ
てゲート９の電圧が増加する。コンデンサーC₁
が放電されたら、コンデンサーの放電によつて電
源装置から巻線８へ直ちに遮断されるのに応じ
て、ゲート９の電圧は、非常に短い時間の間に陽
極１１の電圧よりも高くなる。

チヤンバ４がイオン化するとコンデンサーC₂
はある値以上に充電され、ゲート９の電圧が陽極
の電圧を越えるときの時間は、抵抗器R₂及びR₃
の値と同様に、電極E₃及びE₄間の間隙の誘電率
のフアクターとなると理解される。その結果、例
えば火事が起つたとき放射される粒子がチヤンバ
４に入つたことによつて起こるイオンのすばやい
消滅によつてE₃及びE₄間の伝導率が変化した場
合には、E₁及びE₂間に生じるアーク放電の頻度
は増加する。このようにしてチヤンバ４の環境内
の汚損を検知するための好適な装置が得られる。

第２図中のV₉はV₁₁で示される陽極電圧がゲー
ト９の電圧V₉の値V_Lを越えたときにZ₁を突然誘
電させるゲート９の電圧の減少曲線を示すもので
ある。陰極１２上の電圧V₁₂は、t₁において急に
上昇し、t₂まで減少する。コンデンサーC₁は再び
充電されこのサイクルは繰り返される。

第３図は、チヤンバ４のイオン化を引き起こす
アーク放電を制御するパルスの連続状態を示し、
また電極E₁及びE₂間にアーク放電を生じさせる
パルスV₁₂の頻度によつて検出される汚損を検知
している間の誘電率対時間の曲線１３をも示して
いる。

第４図は、それによつて各種のアラーム信号が
トリガーされる検知装置３０を示している。装置
３０は、例えば欠落したパルスを検知するための
回路から成り、この回路は例えば商標名
「Philips 555」で市販されているもののような、
周知のものを用いることができる。検知回路のイ
ンプツト２５を第１図示の回路の電極３へ接合す
ることによつて、この回路を第１図示の部品へ接
続するだけでじ充分である。検知装置３０のアウ
トプツト２４を適当なアラーム装置３１へ接続す
ると、誘電率が上昇する前に、第３図に示される
ようにパルス間に間隔が保たれ、回路３０はＡ及
びＢ間の正常の応答を伝達する。反対に、点Ｂ及
びＣ間において、パルスV₁₂の頻度が増加するこ
とによつて検知装置３０のアウトプツト２４上に
信号を生じさせる。この信号は、ライン３２に沿
つて、このようにトリガーされるアラーム装置３
１まで伝えられる。アウトプツト２４からのトリ
ガー信号は、初期振動数がＣに貯えられた後のみ
消滅する。

第５図は、信号装置を調節する回路の他の実施
例を示すものである。この実施例において、抵抗
器R₂及びR₃の接合点１４は、ダイオードD₂から
成る回路を経て、演算増幅器１５の負のインプツ
トと増幅器１５の正のインプツトとに直接接続さ
れ、その時遅延線路は抵抗器R₄とコンデンサー
C₃から成つている。

第６図において１６は、イオン検知器によつて
監視される通常の媒体内の誘電率の減少曲線を示
し、１７は時間に対する回路R₄−C₃へのインプ
ツトの電圧降下曲線を示すものであり、この回路
は、予め調節されているので、曲線１７で示され
る電圧値は曲線１６で示される値よりも常に小さ
い。曲線１７で示される電圧は参照閾値として作
用し、粒子がチヤンバ４に入りE₃及びE₄間の間
隙のイオン数が減少すると同時に接合点１４にお
ける電圧V₁₀の曲線が回路R₄−C₃内の電圧より速
く減少するのに応じて、演算増幅器を調節し得る
ようになつている。増幅器１５からのアウトプツ
ト電圧V₀は、例えば３１のようなアラーム回路
をトリガーするのに用いられる。

信号化装置を制御するために用いるこの非常に
簡単な回路は、高感度性であるという利点を有
し、特に水分と温度が比較的一定に保たれている
媒体を監視するのに適している。

監視される媒体は、イオンの消滅の速度と同様
にイオンの移動度に影響を与える水分及び温度の
変化を示す場合、信号化装置を製御する装置は第
７図示の装置で代用することが可能であり、この
装置は、イオン化を引き起こすアーク放電後の所
定の時間T₁の後の接合点１４における電圧V₁₀と
予め記録されていた電圧V₁₀のもとの値との比較
ができるようになつている。

この目的のために、電極E₃及びE₄間の誘電率
を示す電圧V₁₀は、インピーダンス変成器として
作用する演算増幅器へ印加され、そのためにソー
スV₁₀からの電圧は、MOS型トランジスタ２６の
電極２７へ印加され、そのドレーンは、２８にお
いて増幅器２０の負のインプツトと抵抗器R₅と
に接続される。

スイツチとして作動するMOS型トランジスタ
２６の誘電を制御するゲート２９は、ライン３２
を経て遅延回路２３へ連結されている。この回路
は、第８図の如く差動回路C₇−R₇によつて伝達
される信号の伝達遅延T₂生じさせる。この信号
は、増幅器１９より回路C₆−R₆及び遅延回路２
２を経て発生し、第８図示の遅延T₁を伝達する。

電圧V₁₀が増幅器１９のインプツト２１に印加
される参照値を越えると同時に、この増幅器は、
差動回路C₆−R₆を経て回路２２まで負のパルス
を伝える。このパルスは、交互に遅延し、遅延は
時間T₂となる。

その結果、電圧V₁₀が、スイツチとして作用す
るMOS型トランジスタ２６を経て電極２８と回
路R₅−C₅へ送られるときは、もし先行値V₁₀を表
示しているコンデンサーC₅の電圧（第８図の値
ＢとＣの場合であるが）は、V₁₀の新しい値より
も小さく、増幅器２０のアウトプツト３３は、ゼ
ロ値のままである。

反対に、C₅の電圧で示されるV₁₀の先行値が新
しい値を越えるときは（第８図の値ＢとＡの場合
であるが）、新しい値はC₅によつて記録され、増
幅器２０のアウトプツト３３は、３１のようなア
ラーム装置へ伝達される信号を送るようになつて
いる。

このようにしてイオンの異なる移動度によつて
生じる変化だけでなく、媒体の導電率減少の全体
的変化を正確に分析することが可能になる。