JPS63117254A - 住居内汚染空気の検出装置 - 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、住居内の内部生活空間の汚染空気の検出と制
御とに係シ、更に詳細には、安全空気基準からの変動を
検出し住居内の大気を制御する手段に関する。

（従来の技術） 現在、住居内部の空気が汚染されてきており、汚染物に
はたばこの煙、ラドンがスなどのようなものが含まれて
いるため、および酸素の安全レベルが満たされていない
ため、人間の居住に対して安全でないことがわかってい
る。米国の環境保護局では、空気１リツトルあたシ４ピ
コキューリーという標準よりはるかに高いレベルで住居
内に侵入しているラドンガスが広く存在することを見出
し、広範なたけこの煙あるいは胸部Ｘ線を多数回受けた
場合よシ肺がんになる危険の割合は大きいと言明してい
る。

特に近年エネルギ価格が高騰したあおシを受け、住居は
空気の洩れを窓、ドア、暖炉、かぎ穴などの周りで封じ
るようになった。このようにしてこのような住居内で利
用できる酸素が危険なレベルにまで消費されてから窒息
に会うことは珍らしくなくなってきた。

（発明が解決しようとする問題点） 地中で放射性物質が崩壊するため、ラドンガスは住居の
１わりの大地を通って浸出し、大地と接触してｈる壁や
床を通って住居内に侵入する傾向がある。このようなラ
ドンガスの侵入を検出するためには、高価な機器が必要
であ夛、家庭を保護する従来の方法を見つけたとしても
高価であり且つ一時的である。したがって割れ目を封じ
たりあるいは接ぎ目を通る洩れまたはパイプの周りを封
じたすするには費用のか＼る修理が必要であシ。

現存するあるいは将来の入り口すべてが確実に封止され
るものではない。また、通常は地下室において、溜った
ラドンガスを除去する従来の換気法はその作用が確実で
もないしエネルギ利用が効率的でもない。

本発明の目的は、住居内の危険な空気レベルを検出する
簡単な機器を提供するとともにエネルギ価格が効率的な
、安全を保証する調整器具を提供することである。

（問題を解決するための手段） 酸素およびラドンガスの危険なレベルのほかに他の種類
の不快な臭気を発生する空気汚染にも感する簡単で費用
のか＼らない電子式空気汚染検出器を設ける。この検出
器は空気中の酸素の百分率のような読みを、空気中の酸
素の、清浄な周囲９気の１７％から２０．９％という危
険レベルにある臨界・範囲に特に敏感に応答して、定量
的に求めることができる。またこの検出器は空気１リツ
トルあたタ４ピコキューリー以上のレベルで存在するラ
ドンガスの読みを定量的に与えることができる。

機器は住居内の状態を検知するため可搬としてもよく、
あるいは汚染空気を自動的に制御し人間の利用に安全な
空気を確保するため制御器具とともＫその場に設置して
おいてもよい。検出機器はそれぞれ人間の利用に安全な
空気流および監視を必要とする住居内の空気流の中に設
置した二つの電子式汚染検出器の出力信号を比較する。

（実施例） 第１図において、代表的な回路要素の値、電圧、および
標準チップの名称番号を、新規な空気検出器１６を除き
、従来の形態で図面上に示しである。

その要素は、標準マイクロキューリー、すなわち自蔵ア
イソトープ源ＡＭ２４１から得られる連続放射線レベル
を有する放射線駆動イオン化検出器から構成されている
。この種のユニットは、第２図に物理的に図示したよう
に、それを貫ぬく空気流路として働く内部空洞と第１図
に挙げた各種関連要素とを備えているが、イリノイス州
アーリントン。

ハイツのアマージャム社（Ａｍｅｒｓｈａｍ　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ）からＤ８Ｃ，Ａ３型として市販されて
いる。

本発明の回路は電源チップ７８ＬＯ５によって設定され
る９、３３ボルトの外部キャップ電圧で動作する。

コレクタからの出力電流は１７において低雑音ＦＥＴエ
ミッタ・フォロワ演算増幅器ＬＨ００４２にょシ分岐２
出力信号径路のエミッタ回路から分離されている。ＬＭ
３２４増幅器部１９から出力リード１８で得られる最初
のものは後に説明するように制御目的用または比較目的
用である。低質空気検出器の信号変動に対応する抵抗器
器の典型的な出力電圧と電流との範囲は図面の表に示し
である。

演算増幅器銀、２１を通る残りの信号処理径路は２Ｎ　
３０２０　）ランジスタ乙に送られ定ｔｔｉ構成および
１００オームの負荷抵抗器胸をはさんで出力を発生する
。スノ々ン調節ポテンショメータδが設けられており、
ゼロ調節はイオン化検出器の外殻に対する電圧により行
われ、電圧源７８ＬＯ５により選択することができる。

試験回路は演算増幅器Ｉによって作られ、回路が正常に
動作するとき、ダイオードあにより試験信号四の存在の
もとに出力抵抗Ｕに１３ミリアンイアのような標準化さ
れた出力を発生するように働く。これは酸素含有量が正
常なきれいな周囲空気を径路（９）を経由して安定空気
検出器１６を通過させることにより得られる代表的な清
浄空気読取出力信号の６ミリアンペアに匹敵する。

この検出装置は定量的読みをイオン化室検出器要素１６
を通る空気流路内の酸素百分率の値の関数として発生す
るように働く。更に、検出装置は人間の住居に受容でき
ない酸素の百分率（１９，６％以下）までの範囲を通じ
て清浄空気内の酸素の臨界百分率（２０，９％）に応答
して敏感になり不平衡になる。一般に、空気は概略周囲
温度７７　Ｆと湿度邸チで酸素含有量が約１６．７％よ
り少い場合露出したろうそくの灸を持続させない。

市場で入手できる酸素分析機器を被測定空気の酸素含有
量を変化さ＋！−乏がら比較することにより、この回路
の実施例ではろうそくの炎で燃焼した酸素の入っている
閉じた容器の中の空気を測ったとき次のように一組の比
較測定点を生ずることが分った。

０２％　　　ｍ　／　ａ ２０．９　　　５．９ ２０　、１　　　９．０ １９．７　　　１２．７ １８．３　　　１３．６ １７．０　　　１４．０ 本質的にこれは実質上二重漸近線指数関数形状の曲線を
形成し、その漸近線の間の領域は急速に変化して周囲の
新鮮な空気中の正常酸素レベル（ｚｏ、ｃｌ）と酸素百
分率が減少した不健康レベル（１９，６・チ以下）との
間で所望の高感度の範囲となる。

箱の中の空気を人間の肺から吐き出した空気で徐々に置
換すると、箱の中の酸素が当該の範囲にわたシ減少する
につれて実質的に直°線的な特性が観察される。すなわ
ち ０２％　　　ｍ　／　ａ ２０．８　　　　　５．６４ ２０．３　　　５．７２ １９．９　　　５．８０ ！９．５　　　５．８３ １９．０　　　５．８６ １８．４　　　５．８９ 玉ねぎのようなにおいが吐き出された空気と一緒に出て
くると、酸素の臨界範囲内の感度が増大してろうそくが
燃焼する場合と同様な結果が得られる。酸素があ甘す変
らないでにおいだけの場合には人間の吐く息に対する応
答と同様に反応する。

したがってこの計器手段は、イオン化検出器と。

したがって空気接触の約２１俤から１７　％までの臨界
範囲で、酸素検出に敏感な可変信号を発生する回路構成
とを提供すること、および更に人間の呼吸により減った
酸素と煙、悪共などが混合すると、正常酸素対空気比２
０．９％と入間の居住にとって受容可能レベルよシ低い
約１７％の範囲までの臨界範囲で計器の読みが特に敏感
になることが明らかである。このように、この計器は、
たとえば、家屋内の酸素レベルが受容可能な値以下に下
がったとき新鮮な空気の換気を自動的に制御するのに理
想的である。

住居内の空気の質を絶えず監視するには、このような低
質空気検出器ユニットを二つ第３図に示すように結合す
ればよい。こうして、酸素検出器ユニツ）Ａは外部のき
れいな周囲空気の流れ４０１受取υ、一方酸素検出器ユ
ニツ）Ｂは住居から内部空気の流れ４５を受取る。次に
′ｒｔＷｆ、比較器４８は、内部空気による連流の大き
さがおそらくは２０．９％の酸素を含むきれいな外部周
囲空気による約３ミリアンペアより大きな差を示すか、
あるいは前記動作特性表に示した１９．６％という受容
不能な酸素レベルよシわずか上のレベルに達するかする
と、４９で警報を鳴らす（かまたは制御信号を発生する
）ことができる。

このようにして、本発明は、受容可能な健庫な環境のた
めに居住内の空気を新規な方法で調整し制御する安価で
信頼性のある低質空気検出手段を提供する。

また、低質空気検出器の広帯域能力は実質的に人間の鼻
の臭気に対する感度に追随するものであり、現在ありふ
れている密閉した住居から排除しなければならない煙、
料理および食物のにおいなどから発生する他のイオン化
状態に対して住居内の空気を制御するのに完全に受入れ
ることができる明瞭な読みを与えることになるというこ
とに注目すべきである。警報状態が検出されたとき住居
内に新鮮な空気を流入するように制御するのは人手で行
うかあるいは利用可能な電子的警報出力信号に応じて制
御される装置により自動的に行うことができる。

この検出器はまた環境保膿局が肺がんのかなりな危険性
を避けるため住居内に存在する最大許容限度として設定
している。空気１リツトルあたシ４ピコキューリーとい
うような低いレベルのラドンガスの存在にも感じやすい
。このようにラドンガスが存在すると酸素の欠乏の場合
に発生する警報と同様な警報を発することになる。

住居内の空気の質を検出でき、しかも事実、地下室ある
いは大地と接している壁や床に近い住居の部分に蓄積し
やすいラドンガスの存在を検出できる低価格の可搬計器
を提供することが望まれる。

この目的で、第４図の実施例を参照する。

ハウジングωは前述の方法で動作することができる可搬
空気品質検出器を取囲んでいるように示しである。計器
を酸素の欠乏の有無または人間の健康に危険なレベルの
ラドンの存在に対して校正することは当業者には容易で
ある。

住居の内部で使用する可搬計器は外部の都合のよい新鮮
な空気の源に触れ得ないから試験中の空気は一つのチャ
ンネル６１を通って流れ、同等の空気がろ過されて第２
のチャンネルを通って流れる汚染のない空気を生ずる。

平衡を保つため、空気の流れが両チャンネルで等体積に
なるようになっているので、検出器ＡとＢとは同様な空
気流路内で同温度になシ、したがって単に二つの径路の
空気品質の差から差の読みが得られる。

この点で一つのモータ６３が二つの回転ファ、ン部飼、
６を備えており、これらファンは電ａ６７から付勢され
てスイッチ閉がオンになると、それぞれ計器チャンネル
６１．６２を通して矢印の方向に空気を流す。先に記し
た比較６絽は検出器ＡおよびＢと共に動作して警報６９
を鳴らしたり、あるいはメーターの読みなどを与える。

現場の空気と前に記した新鮮な大気標準に和尚する比較
基準と比較するため、チャンネル６２の空気をフィルタ
７０でろ過し、これによりたはこ、花粉、はこり、浴室
のにおい、煙、ラドンガスなどを含む汚染物を除去する
。好ましいフィルタの一つはアメリカ合衆国３００９２
　、ジョーシア州、ノークロス、アトランタ、テクノロ
ジー、パーク、グースリフジ。センター、５２ｏのウエ
ストクロックス、タレイ、インダスタリーズ、ディビジ
ョン。

オブ　ゼネラル、タイム（Ｗｅｓｔｃｌｏｘ　Ｔａ１ｌ
ｅｙ　Ｉｎ−ｄｕａｔｒｉｅａ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏ
ｆ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｔｉｍｅ　）から入手できる。受
容可能なフィルタは「空気処理フィルタ要素および空気
フィルタ」と題する米国特許第４．５３４．７７５号に
述べられている。活性炭はラドンガスを含むｔよとんど
の汚染物を除去する。

したがって計器の校正またはメーターの読みは検出器Ａ
およびＢと比較器部とにょプ処理されたチャンネル６１
と６２との空気品質の差により住居内部の空気の質を示
すことがわかる。地下呈内または地下の壁に近い質の良
くない空気の皺度は、特に湿った区域、汚水溜めポンプ
または基礎の割れ目の周りの場合、ラドンガスの存在を
示す傾向がある。その他の危険な区域または酸素の欠乏
のような空気品質の状態も同じ計器手段を用いて前述の
方法で検出することができる。

第５図には、１本の流れパイプ（資）がフィルタ７゜で
分離された検出器ＡとＢとを中に備えた可搬窒気汚染計
の更に簡単化した機徨を示しである。このように、検出
器Ｂの安全基準空気は検出器Ａで採取された周囲空気と
比較され汚染レベルが求められる。

（作　用） 第１図の構成は、対応してメーター８１で汚染指標を読
取る抵抗を選定することによりラドンおよび酸素を検出
するように別々に校正することができる。スイッチ８２
は所望の検出モードを選択する。

フィルタ７０はラドンおよび煙やにおいのような汚染物
を除去する。住居内部から安全な酸素比を正しく採取す
るのに充分なＣＯ２を除去することができる。汚染物除
去の制御の結果はファンＢによりおよびフィルタ７０の
性質により得られる空気流量の関数として現われる。

このようにして、第４図２よび第５図の可搬計器は住居
内の空気汚染をサンプルして人間の占有に安全の程度を
確認する簡単で安価な手段となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による汚染検出器の、一部をブロック図
の形で示し九回路図、８２図は要素に対するを気流を解
析する本発明の好ましいイオン化検出器要素の概略図、
第３図は監視すべき空気を人間の消費に安全な空気と比
較することにより住居内の空気の質を監視する方法を示
すブロック図。 第４図は住居内の境場で空気品質のレベルを監視するの
に有用な可搬計器の色光的スケッチ図、第５図ｔ−１’
ｅ＝Ｊ搬全気監視計器の別のスケッチ図である。 １６・・・低質空気検出器、１９・・・増幅器部、加、
２１・・・演算増幅器、Ｕ・・・負荷抵抗、４８・・・
電流比較器、ω・・・ハワジング 特許出願人　ロパート、エフ、ダンペツク一−一−−−
］　　　予 ｌ詠テｇ ′　　　　　　　可３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、住居内の空気の質を監視する汚染空気検出装置であ
   つて、 各々が空気の流れに応じてそれぞれの検出器を流れる空
   気の汚染の有無を電気信号で表示する２個の電子式イオ
   ン化検出器と、 第１の前記検出器により人間の消費に安全な質の空気を
   流して第１の信号を発生する手段と、前記検出器の他方
   により監視されるべき空気を流し第２の信号を発生する
   手段と、 二つの検出器からの信号を比較し、監視中の空気の質が
   人間の消費に関してどの程度安全であるかの表示を発生
   するよりに結合している信号比較手段と、 を備えていることを特徴とする装置。 ２、住居内の空気の質を監視する汚染空気検出装置であ
   つて、 各々が空気の流れに応じてそれぞれの検出器を流れる空
   気の汚染の有無を電気信号で表示する２個の電子式イオ
   ン化検出器と、 第１の前記検出器により人間の消費に安全な質の空気を
   流して第１の信号を発生する手段と、前記検出器の他方
   により監視されるべき空気を流し第２の信号を発生する
   手段と、 二つの検出器からの信号を比較し、監視中の空気の質が
   人間の消費に関してどの程度安全であるかの表示を発生
   するよりに結合している信号比較手段と、 住居内の現場で空気を採取し、採取場所で２個の前記検
   出器により別々の流路を通して空気を流す可搬型計器と
   、 一方の流路から空気汚染を除去し、二つの検出器からの
   信号を比較することにより住居内の空気の質を確保する
   ようにするフィルタ手段と、を備えていることを特徴と
   する装置。 ３、住居内の空気の質を監視する汚染空気検出装置であ
   つて、 各々が空気の流れに応じてそれぞれの検出器を流れる空
   気の汚染の有無を電気信号で表示する２個の電子式イオ
   ン化検出器と、 第１の前記検出器により人間の消費に安全な質の空気を
   流して第１の信号を発生する手段と、前記検出器の他方
   により監視されるべき空気を流し第２の信号を発生する
   手段と、 二つの検出器からの信号を比較し、監視中の空気の質が
   人間の消費に関してどの程度安全であるかの表示を発生
   するように結合している信号比較手段と、 住居内の現場で空気を採取し、採取場所で２個の前記検
   出器により別々の流路を通して空気を流す可搬型計器と
   、 一方の流路から空気汚染を除去し、二つの検出器からの
   信号を比較することにより住居内の空気の質を確保する
   ようにするフィルタ手段と、別々の流路に空気を強制的
   に送り込む送風器と、を備えていることを特徴とする装
   置。 ４、住居内の空気の質を監視する汚染空気検出装置であ
   つて、 各々が空気の流れに応じてそれぞれの検出器を流れる空
   気の汚染の有無を電気信号で表示する２個の電子式イオ
   ン化検出器と、 第１の前記検出器により人間の消費に安全な質の空気を
   流して第１の信号を発生する手段と、前記検出器の他方
   により監視されるべき空気を流し第２の信号を発生する
   手段と、 二つの検出器からの信号を比較し、監視中の空気の質が
   人間の消費に関してどの程度安全であるかの表示を発生
   するように結合している信号比較手段と、 前記信号比較手段は監視中の空気内の酸素の百分率とし
   て得られる信号を発生する出力信号発生手段と、 を備えていることを特徴とする装置。 ５、住居内の空気の質を監視する汚染空気検出装置であ
   つて、 各々が空気の流れに応じてそれぞれの検出器を流れる空
   気の汚染の有無を電気信号で表示する２個の電子式イオ
   ン化検出器と、 第１の前記検出器により人間の消費に安全な質の空気を
   流して第１の信号を発生する手段と、前記検出器の他方
   により監視されるべき空気を流し第２の信号を発生する
   手段と、 二つの検出器からの信号を比較し、監視中の空気の質が
   人間の消費に関してどの程度安全であるかの表示を発生
   するように結合している信号比較手段と、 前記信号比較手段は監視中の空気内の酸素の百分率とし
   て得られる信号を発生する出力信号発生手段と、 前記信号比較手段は１７％から２１％までの範囲の酸素
   含有量の変化について信号特性に重大な差異を生ずる回
   路手段と を備えていることを特徴とする 装置。