JP3318433B2 - ニオイ検出方法及び装置 - Google Patents
ニオイ検出方法及び装置Info
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- JP3318433B2 JP3318433B2 JP06383194A JP6383194A JP3318433B2 JP 3318433 B2 JP3318433 B2 JP 3318433B2 JP 06383194 A JP06383194 A JP 06383194A JP 6383194 A JP6383194 A JP 6383194A JP 3318433 B2 JP3318433 B2 JP 3318433B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、火災時に発生するガ
ス例えばＣＯガスを検知するニオイセンサ、又は同様に
火災時に発生する焦げ臭を検知するニオイセンサのよう
に、周囲の雰囲気（環境）の検知対象の状態例えば上述
したガスやニオイに応じて抵抗値が変化するニオイセン
サを用いてニオイを検出する方法及び装置に関するもの
である。
ス例えばＣＯガスを検知するニオイセンサ、又は同様に
火災時に発生する焦げ臭を検知するニオイセンサのよう
に、周囲の雰囲気（環境）の検知対象の状態例えば上述
したガスやニオイに応じて抵抗値が変化するニオイセン
サを用いてニオイを検出する方法及び装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、検知対象のニオイ強度（これはニ
オイセンサの応答性を例えば人間の感応強度に比例させ
たものである。）の増減に応じて抵抗値が変化する感応
膜及びこの感応膜を加熱するヒータを有し、環境中のニ
オイ強度を検知するニオイセンサが知られている。図７
は従来のニオイセンサ例えば薄膜型ニオイセンサを示す
断面図であり、図において１はニオイセンサであって、
絶縁性基板例えばアルミナ基板２と、このアルミナ基板
２の一面例えば上面２ａに設けられたセンサ電極３と、
アルミナ基板２の上面２ａ及びセンサ電極３上に被着例
えば蒸着された金属酸化物半導体例えばＳｎＯ2，Ｚｎ
Ｏ，ＴｉＯ2等から成り、ニオイ強度に応じて抵抗値が
変化する感応膜４と、アルミナ基板２の他面である下面
２ｂに設けられたヒータ電極５と、アルミナ基板２の下
面２ｂ及びヒータ電極５に蒸着されたヒータ用薄膜例え
ば白金薄膜６とで構成されている。この白金薄膜６はア
ルミナ基板２を介して感応膜４を加熱し、このように加
熱することによりニオイ強度による感応膜４の抵抗変化
を促進させて感度の向上を図っている。
オイセンサの応答性を例えば人間の感応強度に比例させ
たものである。）の増減に応じて抵抗値が変化する感応
膜及びこの感応膜を加熱するヒータを有し、環境中のニ
オイ強度を検知するニオイセンサが知られている。図７
は従来のニオイセンサ例えば薄膜型ニオイセンサを示す
断面図であり、図において１はニオイセンサであって、
絶縁性基板例えばアルミナ基板２と、このアルミナ基板
２の一面例えば上面２ａに設けられたセンサ電極３と、
アルミナ基板２の上面２ａ及びセンサ電極３上に被着例
えば蒸着された金属酸化物半導体例えばＳｎＯ2，Ｚｎ
Ｏ，ＴｉＯ2等から成り、ニオイ強度に応じて抵抗値が
変化する感応膜４と、アルミナ基板２の他面である下面
２ｂに設けられたヒータ電極５と、アルミナ基板２の下
面２ｂ及びヒータ電極５に蒸着されたヒータ用薄膜例え
ば白金薄膜６とで構成されている。この白金薄膜６はア
ルミナ基板２を介して感応膜４を加熱し、このように加
熱することによりニオイ強度による感応膜４の抵抗変化
を促進させて感度の向上を図っている。
【０００３】従来のニオイセンサ１は上述したように構
成されており、感応膜４がニオイに曝されると、感応膜
４は電子を得てその抵抗値が変化するＮ型のものと、電
子を奪われてその抵抗値が変化するＰ型のものとがある
が、いずれもニオイ強度に基づいて抵抗値が変化する。
そしてニオイセンサ１は、ニオイ強度に対する抵抗値の
変化を利用してニオイを検知するセンサであって、その
ニオイ強度−センサ抵抗特性は一般に下記の式(1)の羃
乗法則を適用出来ることが例えばピー・ケイ・クリホー
ド（Ｐ．Ｋ．ＣＬＩＦＦＯＲＤ）著の論文「プロシーデ
ィング・オブ・ジ・インターナショナル・ミーティング
・オブ・ケミカル・センサーズ・フクオカ・セプテンバ
ー１９８３・エイ１１３（Proceeding of the Internat
ional Meeting of Chemical Sensors,Fukuoka,Sept.198
3 A113）」により周知である。
成されており、感応膜４がニオイに曝されると、感応膜
４は電子を得てその抵抗値が変化するＮ型のものと、電
子を奪われてその抵抗値が変化するＰ型のものとがある
が、いずれもニオイ強度に基づいて抵抗値が変化する。
そしてニオイセンサ１は、ニオイ強度に対する抵抗値の
変化を利用してニオイを検知するセンサであって、その
ニオイ強度−センサ抵抗特性は一般に下記の式(1)の羃
乗法則を適用出来ることが例えばピー・ケイ・クリホー
ド（Ｐ．Ｋ．ＣＬＩＦＦＯＲＤ）著の論文「プロシーデ
ィング・オブ・ジ・インターナショナル・ミーティング
・オブ・ケミカル・センサーズ・フクオカ・セプテンバ
ー１９８３・エイ１１３（Proceeding of the Internat
ional Meeting of Chemical Sensors,Fukuoka,Sept.198
3 A113）」により周知である。
【０００４】 Ｚ＝ＡＰ-a (1)
【０００５】ただし、Ｚは上述したニオイセンサ１の感
応膜４の全抵抗値、Ｐはニオイ強度、Ａは比例定数、そ
してａは０＜ａ＜１でニオイにより異なる。
応膜４の全抵抗値、Ｐはニオイ強度、Ａは比例定数、そ
してａは０＜ａ＜１でニオイにより異なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のニオイセンサではａがニオイにより異なる上に１より
小さいため、複合ニオイの場合の取り扱いはたいへん難
しく、組成が不明な複合ニオイ中の特定のニオイの強度
を測定することは不可能であると云う課題があった。
のニオイセンサではａがニオイにより異なる上に１より
小さいため、複合ニオイの場合の取り扱いはたいへん難
しく、組成が不明な複合ニオイ中の特定のニオイの強度
を測定することは不可能であると云う課題があった。
【０００７】又、従来のニオイセンサでは、その抵抗値
の変化がそのまゝニオイ強度の変化であるとしていた
が、必ずしもそうであると言うことはできず、加うる
に、単純にニオイ強度を表示しても、実際のところニオ
イかどうか分からないと言う課題もあった。更に、この
出願と同日付で出願された他の出願の発明では、基準に
なるニオイ物質として所定量の可燃性物質を用いたが、
ニオイを得るには可燃性物質を燻焼させなければなら
ず、これには手間がかかると言う課題もあった。
の変化がそのまゝニオイ強度の変化であるとしていた
が、必ずしもそうであると言うことはできず、加うる
に、単純にニオイ強度を表示しても、実際のところニオ
イかどうか分からないと言う課題もあった。更に、この
出願と同日付で出願された他の出願の発明では、基準に
なるニオイ物質として所定量の可燃性物質を用いたが、
ニオイを得るには可燃性物質を燻焼させなければなら
ず、これには手間がかかると言う課題もあった。
【０００８】そこで、この発明は、このような課題を解
決するためになされたものであって、基準となるニオイ
物質のニオイを基準とし、周囲の雰囲気（環境）に応じ
てニオイの強度を数値化するニオイ検出方法及びニオイ
検出装置を得ることを目的としている。
決するためになされたものであって、基準となるニオイ
物質のニオイを基準とし、周囲の雰囲気（環境）に応じ
てニオイの強度を数値化するニオイ検出方法及びニオイ
検出装置を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、所定量の可
燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基準にして、環境
中のニオイを数値化するニオイ検出方法である。 また、
この発明は、基準になるニオイ物質によるニオイを基準
にして、環境中のニオイを数値化するニオイ検出方法で
あって、前記基準となるニオイ物質とは異なる較正用の
ニオイ物質のニオイに基づいて、前記環境中のニオイを
前記基準になるニオイ物質と比較して数値化するもので
ある。 また、前記基準になるニオイ物質のニオイが、所
定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭である。 ま
た、前記可燃性物質が、コピーペーパ又はセルローズで
ある。 また、前記較正用のニオイ物質が、オゾン、アン
モニア、水素、トリメチルアミン、ジメチルアミン、エ
チルアミン、メチルアミン、メチルメルカプタン、エチ
ルメルカプタン、硫化水素、亜硫酸ガス、ジメチルサル
ファイド、ジエチルサルファイド、ニコチン、メタノー
ル、エタノール、２−プロパノール、トリエチルアミ
ン、フラン、フルフラール、ブチレン、アクロレイン、
アセトン、酪酸、リボグルコサン又はバニリンである。
また、この発明は、ニオイを検知するニオイセンサと、
このニオイセンサによって検知される環境中のニオイ
を、所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基
準にして数値化するニオイ数値化部と、このニオイ数値
化部によって数値化されたニオイ指数を表示する表示器
とを備えたニオイ検出装置である。 また、この発明は、
ニオイを検知するニオイセンサと、このニオイセンサに
よって検知される環境中のニオイを、基準となるニオイ
物質のニオイとは異なる較正用のニオイ物質のニオイと
比較して前記基準となるニオイ物質のニオイを基準にし
て数値化するニオイ数値化部と、このニオイ数値化部に
よって数値化されたニオイ指数を表示する表示器とを備
えたニオイ検出装置である。 また、前記基準になるニオ
イ物質のニオイが、所定量の可燃性物質の燻焼時に発生
する焦げ臭である。 また、前記可燃性物質が、コピーペ
ーパ又はセルローズである。 また、前記較正用のニオイ
物質が、オゾン、アンモニア、水素、トリメチルアミ
ン、ジメチルアミン、エチルアミン、メチルアミン、メ
チルメルカプタン、エチルメルカプタン、硫化水素、亜
硫酸ガス、ジメチルサルファイド、ジエチルサルファイ
ド、ニコチン、メタノール、エタノール、２−プロパノ
ール、トリエチルアミン、フラン、フルフラール、ブチ
レン、アクロレイン、アセトン、酪酸、リボグルコサン
又はバニリンである。
燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基準にして、環境
中のニオイを数値化するニオイ検出方法である。 また、
この発明は、基準になるニオイ物質によるニオイを基準
にして、環境中のニオイを数値化するニオイ検出方法で
あって、前記基準となるニオイ物質とは異なる較正用の
ニオイ物質のニオイに基づいて、前記環境中のニオイを
前記基準になるニオイ物質と比較して数値化するもので
ある。 また、前記基準になるニオイ物質のニオイが、所
定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭である。 ま
た、前記可燃性物質が、コピーペーパ又はセルローズで
ある。 また、前記較正用のニオイ物質が、オゾン、アン
モニア、水素、トリメチルアミン、ジメチルアミン、エ
チルアミン、メチルアミン、メチルメルカプタン、エチ
ルメルカプタン、硫化水素、亜硫酸ガス、ジメチルサル
ファイド、ジエチルサルファイド、ニコチン、メタノー
ル、エタノール、２−プロパノール、トリエチルアミ
ン、フラン、フルフラール、ブチレン、アクロレイン、
アセトン、酪酸、リボグルコサン又はバニリンである。
また、この発明は、ニオイを検知するニオイセンサと、
このニオイセンサによって検知される環境中のニオイ
を、所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基
準にして数値化するニオイ数値化部と、このニオイ数値
化部によって数値化されたニオイ指数を表示する表示器
とを備えたニオイ検出装置である。 また、この発明は、
ニオイを検知するニオイセンサと、このニオイセンサに
よって検知される環境中のニオイを、基準となるニオイ
物質のニオイとは異なる較正用のニオイ物質のニオイと
比較して前記基準となるニオイ物質のニオイを基準にし
て数値化するニオイ数値化部と、このニオイ数値化部に
よって数値化されたニオイ指数を表示する表示器とを備
えたニオイ検出装置である。 また、前記基準になるニオ
イ物質のニオイが、所定量の可燃性物質の燻焼時に発生
する焦げ臭である。 また、前記可燃性物質が、コピーペ
ーパ又はセルローズである。 また、前記較正用のニオイ
物質が、オゾン、アンモニア、水素、トリメチルアミ
ン、ジメチルアミン、エチルアミン、メチルアミン、メ
チルメルカプタン、エチルメルカプタン、硫化水素、亜
硫酸ガス、ジメチルサルファイド、ジエチルサルファイ
ド、ニコチン、メタノール、エタノール、２−プロパノ
ール、トリエチルアミン、フラン、フルフラール、ブチ
レン、アクロレイン、アセトン、酪酸、リボグルコサン
又はバニリンである。
【００１０】
【００１１】
【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面につい
て詳しく説明する。ニオイセンサ１の検知対象とするニ
オイ強度が０の時のセンサ出力のベースレベルは環境次
第で大きく変動するが、半導体の固有抵抗は環境にかか
わらずほぼ一定値を示す。なお、検知対象ニオイ強度が
０の時でも、通常環境では検知対象ニオイ以外のニオイ
が存在するので、後者のニオイによりベースレベルは変
動する。もう少し詳しく云えば、所定のニオイ強度に対
するセンサ出力の半導体の固有抵抗はベースレベルの大
小にかかわらず近い値を示し、そしてニオイ強度が強い
ほど更に近づいてほぼ同じ値を示すことは、図３の実験
結果から明らかである。従って、このことから図１の等
価回路を想定することができる。
て詳しく説明する。ニオイセンサ１の検知対象とするニ
オイ強度が０の時のセンサ出力のベースレベルは環境次
第で大きく変動するが、半導体の固有抵抗は環境にかか
わらずほぼ一定値を示す。なお、検知対象ニオイ強度が
０の時でも、通常環境では検知対象ニオイ以外のニオイ
が存在するので、後者のニオイによりベースレベルは変
動する。もう少し詳しく云えば、所定のニオイ強度に対
するセンサ出力の半導体の固有抵抗はベースレベルの大
小にかかわらず近い値を示し、そしてニオイ強度が強い
ほど更に近づいてほぼ同じ値を示すことは、図３の実験
結果から明らかである。従って、このことから図１の等
価回路を想定することができる。
【００１２】図１において、Ｚはニオイセンサ１の全抵
抗であり、ｒoはニオイセンサ１の固有抵抗であり、ｒa
は環境例えば温度や湿度、検知対象ニオイ以外のニオイ
等の全てによって影響される抵抗であり、そしてｒnは
検知対象のニオイの強度によって変化する抵抗であると
すれば、全抵抗Ｚは、ｒaとｒnの並列接続にｒoを直列
接続した等価回路で表せる。ｒnがニオイ強度によって
無限大から０まで変化するものとすれば、飽和時にはＺ
はｒoのみとなる。また、ニオイ強度０の時には、ｒnが
無限大となるので、Ｚはｒoとｒaの和となって環境によ
ってのみ変化することになり、実験時に観測されている
現象と一致する。
抗であり、ｒoはニオイセンサ１の固有抵抗であり、ｒa
は環境例えば温度や湿度、検知対象ニオイ以外のニオイ
等の全てによって影響される抵抗であり、そしてｒnは
検知対象のニオイの強度によって変化する抵抗であると
すれば、全抵抗Ｚは、ｒaとｒnの並列接続にｒoを直列
接続した等価回路で表せる。ｒnがニオイ強度によって
無限大から０まで変化するものとすれば、飽和時にはＺ
はｒoのみとなる。また、ニオイ強度０の時には、ｒnが
無限大となるので、Ｚはｒoとｒaの和となって環境によ
ってのみ変化することになり、実験時に観測されている
現象と一致する。
【００１３】従って、図１の等価回路を使用することに
より固有抵抗からｒoを求め、且つニオイ強度０の時の
ベースレベルからｒaを求めておけば、センサ出力から
ｒnを逆算することができる。
より固有抵抗からｒoを求め、且つニオイ強度０の時の
ベースレベルからｒaを求めておけば、センサ出力から
ｒnを逆算することができる。
【００１４】実際の回路構成は、図２に示すようにニオ
イセンサ１（その全抵抗は上述したようにＺである）を
電源Ｖの両端間に負荷抵抗Ｒを介して接続し、この負荷
抵抗Ｒの両端間の電圧Ｅを出力として取り出す。従っ
て、出力Ｅは下記の式(2)及び(2')で表される。
イセンサ１（その全抵抗は上述したようにＺである）を
電源Ｖの両端間に負荷抵抗Ｒを介して接続し、この負荷
抵抗Ｒの両端間の電圧Ｅを出力として取り出す。従っ
て、出力Ｅは下記の式(2)及び(2')で表される。
【００１５】 Ｅ＝Ｒ・Ｖ／（Ｒ＋Ｚ） (2) ＝Ｒ・Ｖ／〔Ｒ＋ｒo＋ｒa・ｒn／（ｒa＋ｒn）〕 (2')
【００１６】今、ニオイセンサ１の出力飽和時の飽和レ
ベルをＥm、ベースレベルをＥoとすれば、これらはそれ
ぞれ下記の式(3)，(4)で表される。
ベルをＥm、ベースレベルをＥoとすれば、これらはそれ
ぞれ下記の式(3)，(4)で表される。
【００１７】 Ｅm＝Ｒ・Ｖ／（Ｒ＋ｒo） (3) Ｅo＝Ｒ・Ｖ／（Ｒ＋ｒo＋ｒa） (4)
【００１８】一方、ｒa・ｒn／（ｒa＋ｒn）＝ｒ’と置
けば、
けば、
【００１９】 ｒn＝ｒ’・ｒa／（ｒa−ｒ’） (5)
【００２０】となる。また、式(2')より
【００２１】 ｒ’＝Ｒ・Ｖ／Ｅ−Ｒ−ｒo (6)
【００２２】となる。更に、式(4)より、
【００２３】 ｒa＝Ｒ・Ｖ／Ｅo−Ｒ−ｒo (7)
【００２４】となる。次に、式(5)に式(3)、式(6)及び
式(7)を代入すれば、下記の式(8)が得られる。
式(7)を代入すれば、下記の式(8)が得られる。
【００２５】 ｒn＝Ｒ・Ｖ(１／Ｅ−１／Ｅm)(１／Ｅo−１／Ｅm)／(１／Ｅo−１／Ｅ) ＝Ｒ・Ｖ(Ｅm−Ｅ)(Ｅm−Ｅo)／Ｅm 2(Ｅ−Ｅo) (8)
【００２６】この式(8)よりニオイセンサ１の上述した
飽和レベルＥm及びベースレベルＥo、並びに負荷抵抗Ｒ
の抵抗値、及び電源Ｖの電圧値が判れば、ニオイセンサ
１の出力Ｅより、ニオイ強度に基づいて変化する抵抗ｒ
nを算出することができる。
飽和レベルＥm及びベースレベルＥo、並びに負荷抵抗Ｒ
の抵抗値、及び電源Ｖの電圧値が判れば、ニオイセンサ
１の出力Ｅより、ニオイ強度に基づいて変化する抵抗ｒ
nを算出することができる。
【００２７】また、ニオイ強度ｎは、ｒnに逆比例する
ので、Ｂを定数とすれば、下記の式(9)で表される。
ので、Ｂを定数とすれば、下記の式(9)で表される。
【００２８】 ｎ＝Ｂ／ｒn (9)
【００２９】基準ニオイ強度における基準抵抗ｒnsを用
いてｒnを基準化する、基準化ニオイ強度Ｎは、下記の
式(10)で表される。
いてｒnを基準化する、基準化ニオイ強度Ｎは、下記の
式(10)で表される。
【００３０】 Ｎ＝ｒns／ｒn ＝ｒns・Ｅm 2(Ｅ−Ｅo)／Ｒ・Ｖ(Ｅm−Ｅ)(Ｅm−Ｅo) (10)
【００３１】この式(10)よりニオイセンサ１の上述した
飽和レベルＥm及びベースレベルＥo、並びに負荷抵抗Ｒ
の抵抗値、電源Ｖの電圧値、及び基準抵抗ｒnsが判れ
ば、ニオイセンサ１の出力Ｅより、基準化ニオイ強度Ｎ
を算出することができる。すなわちこの基準化ニオイ強
度Ｎが１の時［図４の（Ｂ）参照］に基準ニオイ強度と
同じ強度になり、例えば０.５であれば基準ニオイ強度
の１／２の強度を示すことになる。
飽和レベルＥm及びベースレベルＥo、並びに負荷抵抗Ｒ
の抵抗値、電源Ｖの電圧値、及び基準抵抗ｒnsが判れ
ば、ニオイセンサ１の出力Ｅより、基準化ニオイ強度Ｎ
を算出することができる。すなわちこの基準化ニオイ強
度Ｎが１の時［図４の（Ｂ）参照］に基準ニオイ強度と
同じ強度になり、例えば０.５であれば基準ニオイ強度
の１／２の強度を示すことになる。
【００３２】また、ニオイセンサ１の全抵抗Ｚの、飽和
時の抵抗、ベースレベル時の抵抗、測定時の抵抗をそれ
ぞれＺm，Ｚo，Ｚnとすれば、基準化ニオイ強度Ｎは、
下記の式(11)で表される。
時の抵抗、ベースレベル時の抵抗、測定時の抵抗をそれ
ぞれＺm，Ｚo，Ｚnとすれば、基準化ニオイ強度Ｎは、
下記の式(11)で表される。
【００３３】 Ｎ＝ｒns／ｒn ＝ｒns(Ｚo−Ｚn)／(Ｚn−Ｚm)(Ｚo−Ｚm) (11)
【００３４】なお、基準化ニオイ強度Ｎを算出する際に
使用するセンサ固有のパラメータはＥm，ＥoとＺm，Ｚo
のどちらでも良いが、Ｒ，Ｖの影響が入らない点では式
(11)の方が一般的である。
使用するセンサ固有のパラメータはＥm，ＥoとＺm，Ｚo
のどちらでも良いが、Ｒ，Ｖの影響が入らない点では式
(11)の方が一般的である。
【００３５】次に、異なる環境下における一定のニオイ
強度に対するセンサ出力の生データ、基準化ニオイ強度
をそれぞれ図３、図４に示す、これら図において、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ１×１mm角、２×２mm角、３×３
mm角、５×５mm角のコピーペーパを、それぞれ乾燥空気
中（点線で示す）、コーヒ臭中（一点鎖線で示す）で燻
焼させた場合のものである。なお、図４は図３の生デー
タより式(8)でｒmを計算し、２×２mm角のコピーペーパ
燻焼時の焦げ臭を基準にとって式(10)又は式(11)から求
めた結果である。
強度に対するセンサ出力の生データ、基準化ニオイ強度
をそれぞれ図３、図４に示す、これら図において、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ１×１mm角、２×２mm角、３×３
mm角、５×５mm角のコピーペーパを、それぞれ乾燥空気
中（点線で示す）、コーヒ臭中（一点鎖線で示す）で燻
焼させた場合のものである。なお、図４は図３の生デー
タより式(8)でｒmを計算し、２×２mm角のコピーペーパ
燻焼時の焦げ臭を基準にとって式(10)又は式(11)から求
めた結果である。
【００３６】今、一例として図３のＢ及び図４のＢをと
りあげて説明すれば、センサ出力の生データ（図３）の
ベースレベルは乾燥空気中、コーヒ臭中でそれぞれ約
１.３Ｖ、約２.０Ｖとかなりの差があり、飽和レベルも
約２.５Ｖ、約２.７Ｖとばらついている。しかしなが
ら、これらセンサ出力を基準化した結果は、図４のＢに
示す通りほぼ１.０のレベルを呈し、雰囲気（乾燥空気
中、コーヒ臭中）の如何にかかわらず同一のニオイ強度
に対してほぼ同じ値を示している。ニオイ強度が同一で
はなく変化する場合も、図４のＤにおいて飽和レベル近
くで多少ばらつきが大きくなることを除けば、図４全体
でニオイ強度にほぼ比例した結果が得られる。
りあげて説明すれば、センサ出力の生データ（図３）の
ベースレベルは乾燥空気中、コーヒ臭中でそれぞれ約
１.３Ｖ、約２.０Ｖとかなりの差があり、飽和レベルも
約２.５Ｖ、約２.７Ｖとばらついている。しかしなが
ら、これらセンサ出力を基準化した結果は、図４のＢに
示す通りほぼ１.０のレベルを呈し、雰囲気（乾燥空気
中、コーヒ臭中）の如何にかかわらず同一のニオイ強度
に対してほぼ同じ値を示している。ニオイ強度が同一で
はなく変化する場合も、図４のＤにおいて飽和レベル近
くで多少ばらつきが大きくなることを除けば、図４全体
でニオイ強度にほぼ比例した結果が得られる。
【００３７】上述のように、図１の等価回路においてニ
オイ強度Ｐとこのニオイ強度Ｐに基づいて変化する抵抗
ｒnとの間には、ほぼ逆比例の関係が存在することは実
験で確認されている。そこで、この関係を使えば、
オイ強度Ｐとこのニオイ強度Ｐに基づいて変化する抵抗
ｒnとの間には、ほぼ逆比例の関係が存在することは実
験で確認されている。そこで、この関係を使えば、
【００３８】 ｒn＝Ｃ／Ｐ (12)
【００３９】が成立する。ただし、Ｃは比例定数であ
る。ニオイが１種類でなく混合の場合には、各ニオイ強
度をＰ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・とすれば、混合ニオイの全
ニオイ強度Ｐは、 Ｐ＝Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋・・・ (13) であるので、式(13)を式(12)に代入すれば、
る。ニオイが１種類でなく混合の場合には、各ニオイ強
度をＰ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・とすれば、混合ニオイの全
ニオイ強度Ｐは、 Ｐ＝Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋・・・ (13) であるので、式(13)を式(12)に代入すれば、
【００４０】 ｒn＝Ｃ／（Ｐ1＋Ｐ2＋Ｐ3＋・・・） (14)
【００４１】となる。そこで、式(14)の分子及び分母の
両方をＣで割れば、
両方をＣで割れば、
【００４２】 ｒn＝１／（Ｐ1／Ｃ＋Ｐ2／Ｃ＋Ｐ3／Ｃ・・・） (15)
【００４３】となる。ここで、Ｃ／Ｐ1＝ｒ1，Ｃ／Ｐ2
＝ｒ2，Ｃ／Ｐ3＝ｒ3・・・と置けば、式(15)は下記の
ように書き直せる。
＝ｒ2，Ｃ／Ｐ3＝ｒ3・・・と置けば、式(15)は下記の
ように書き直せる。
【００４４】 ｒn＝１／（１／ｒ1＋１／ｒ2＋１／ｒ3・・・） (16)
【００４５】この式(16)から明らかなように、ｒnは各
ニオイ強度に反比例するｒ1，ｒ2，ｒ3・・・の並列抵
抗の形態になる。従って、混合状態にあるニオイによる
抵抗変化は、各ニオイ強度に反比例する等価抵抗ｒ1，
ｒ2，ｒ3・・・の並列接続で図２のように表すことがで
き、各ニオイ強度に対するｒnの加算、減算を簡単に行
うことが可能になり、特定のニオイの計測も可能にな
る。例えば、初期レベルが０のニオイ強度については、
測定開始時に０調整を行うことにより、それ以外のニオ
イの影響は全て打ち消し、検知対象とするニオイのみを
計測することができる。
ニオイ強度に反比例するｒ1，ｒ2，ｒ3・・・の並列抵
抗の形態になる。従って、混合状態にあるニオイによる
抵抗変化は、各ニオイ強度に反比例する等価抵抗ｒ1，
ｒ2，ｒ3・・・の並列接続で図２のように表すことがで
き、各ニオイ強度に対するｒnの加算、減算を簡単に行
うことが可能になり、特定のニオイの計測も可能にな
る。例えば、初期レベルが０のニオイ強度については、
測定開始時に０調整を行うことにより、それ以外のニオ
イの影響は全て打ち消し、検知対象とするニオイのみを
計測することができる。
【００４６】この発明において、基準になるニオイ物質
とは燻焼の必要がある可燃性物質例えばコピーペーパや
セルローズであり、較正用のニオイ物質は気体のオゾ
ン、アンモニア、水素、メチルアミン、エチルアミン、
トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルメルカプタ
ン、エチルメルカプタン、硫化水素、ブチレン、液体の
ジメチルサルファイド、ジエチルサルファイド、ニコチ
ン、メタノール、エタノール、２−プロパノール、トリ
エチルアミン、フラン、フルフラール、アクロレイン、
アセトン、酪酸、固体のリボグルコサン、バニリンであ
り、そのニオイセンサ出力変化に基づいて、環境中のニ
オイを数値化して表示するのである。
とは燻焼の必要がある可燃性物質例えばコピーペーパや
セルローズであり、較正用のニオイ物質は気体のオゾ
ン、アンモニア、水素、メチルアミン、エチルアミン、
トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルメルカプタ
ン、エチルメルカプタン、硫化水素、ブチレン、液体の
ジメチルサルファイド、ジエチルサルファイド、ニコチ
ン、メタノール、エタノール、２−プロパノール、トリ
エチルアミン、フラン、フルフラール、アクロレイン、
アセトン、酪酸、固体のリボグルコサン、バニリンであ
り、そのニオイセンサ出力変化に基づいて、環境中のニ
オイを数値化して表示するのである。
【００４７】図５に示すように、この発明では、基準に
なるニオイ物質例えばここでは５×５ｍｍ角のコピーペ
ーパ（図５のイ）を例えば容積１５リットルのチェンバ
内で燻焼させた時に発生するニオイすなわち焦げ臭を基
準にして、燻焼させる手間がかかるコピーペーパの代り
に、校正用のニオイ物質例えばニコチン（図５のロ）を
用い、その全抵抗Ｚの値が１．９５ＫΩ、１．８５Ｋ
Ω、１．８ＫΩの時にニオイ指数をそれぞれ１，２，３
と決める。次に、環境中のニオイ例えばエタノール（図
５のハ）をニオイセンサ１で検知してコピーペーパと同
一抵抗値の所でニオイ指数に変換する（もちろん図５か
ら明らかなようにニオイ濃度は異なる）。
なるニオイ物質例えばここでは５×５ｍｍ角のコピーペ
ーパ（図５のイ）を例えば容積１５リットルのチェンバ
内で燻焼させた時に発生するニオイすなわち焦げ臭を基
準にして、燻焼させる手間がかかるコピーペーパの代り
に、校正用のニオイ物質例えばニコチン（図５のロ）を
用い、その全抵抗Ｚの値が１．９５ＫΩ、１．８５Ｋ
Ω、１．８ＫΩの時にニオイ指数をそれぞれ１，２，３
と決める。次に、環境中のニオイ例えばエタノール（図
５のハ）をニオイセンサ１で検知してコピーペーパと同
一抵抗値の所でニオイ指数に変換する（もちろん図５か
ら明らかなようにニオイ濃度は異なる）。
【００４８】図６はこの発明に係るニオイ検出装置を示
すブロック図であり、図において１はニオイセンサであ
って、図５について上述したようにニオイセンサ１の検
知したニオイ強度をニオイ指数に変換するニオイ数値化
部１０に接続されている。このニオイ数値化部１０は、
ニオイセンサ１のアナログ出力をデジタル出力に変換す
るＡ／Ｄコンバータ１１、飽和レベルＥm、ベースレベ
ルＥo、基準抵抗ｒns、負荷抵抗Ｒの抵抗値、及び電源
Ｖの電圧値、更にはＺn，Ｚm及びＺoを予め記憶してお
くメモリ１２、このメモリ１２に接続され、上述した式
(8)それに式(10)又は式(11)を格納したＲＯＭ１３、並
びにＡ／Ｄコンバータ１１及びＲＯＭ１３に接続され、
ニオイセンサ１のデジタル出力から基準化ニオイ強度Ｎ
を計算した後にニオイ指数に変換して出力するＣＰＵ例
えば１チップマイコン１４で構成されている。このＣＰ
Ｕ１４には、ニオイ指数を表示する表示器１５が接続さ
れている。
すブロック図であり、図において１はニオイセンサであ
って、図５について上述したようにニオイセンサ１の検
知したニオイ強度をニオイ指数に変換するニオイ数値化
部１０に接続されている。このニオイ数値化部１０は、
ニオイセンサ１のアナログ出力をデジタル出力に変換す
るＡ／Ｄコンバータ１１、飽和レベルＥm、ベースレベ
ルＥo、基準抵抗ｒns、負荷抵抗Ｒの抵抗値、及び電源
Ｖの電圧値、更にはＺn，Ｚm及びＺoを予め記憶してお
くメモリ１２、このメモリ１２に接続され、上述した式
(8)それに式(10)又は式(11)を格納したＲＯＭ１３、並
びにＡ／Ｄコンバータ１１及びＲＯＭ１３に接続され、
ニオイセンサ１のデジタル出力から基準化ニオイ強度Ｎ
を計算した後にニオイ指数に変換して出力するＣＰＵ例
えば１チップマイコン１４で構成されている。このＣＰ
Ｕ１４には、ニオイ指数を表示する表示器１５が接続さ
れている。
【００４９】図７は図６のニオイ検出装置を用いた火災
検知装置を示すブロック図であり、図において１及び１
０は図６について説明したものと同じである。たゞし、
こゝではＣＰＵ１４を第１のＣＰＵと称する。ニオイ数
値化部１０に接続された火災判断部２０は、焦げ臭の強
度と燻焼火災の関係、ニオイセンサ１が設置された部屋
の大きさと焦げ臭の関係、ニオイ拡散の性質等を格納し
たデータベース２１、並びに第１のＣＰＵ１４及びデー
タベース２１に接続され、第１のＣＰＵ１３からのニオ
イ指数とデータベース２１の内容とから火災の確度を計
算して、確度が一定値例えば６０％以上であれば火災警
報信号を出力する第２のＣＰＵ２２で構成されている。
検知装置を示すブロック図であり、図において１及び１
０は図６について説明したものと同じである。たゞし、
こゝではＣＰＵ１４を第１のＣＰＵと称する。ニオイ数
値化部１０に接続された火災判断部２０は、焦げ臭の強
度と燻焼火災の関係、ニオイセンサ１が設置された部屋
の大きさと焦げ臭の関係、ニオイ拡散の性質等を格納し
たデータベース２１、並びに第１のＣＰＵ１４及びデー
タベース２１に接続され、第１のＣＰＵ１３からのニオ
イ指数とデータベース２１の内容とから火災の確度を計
算して、確度が一定値例えば６０％以上であれば火災警
報信号を出力する第２のＣＰＵ２２で構成されている。
【００５０】なお、この実施例において、ニオイセンサ
１、ニオイ数値化部１０及び火災判断部２０で火災感知
器を構成するようにしたもよい。この場合には、ニオイ
数値化部１０と火災判断部２０のＣＰＵは共通として１
台のＣＰＵにしてもよく、火災判断部２０は火災警報信
号を火災受信機あるいは中継器等の受信部（図示しな
い）に出力する。
１、ニオイ数値化部１０及び火災判断部２０で火災感知
器を構成するようにしたもよい。この場合には、ニオイ
数値化部１０と火災判断部２０のＣＰＵは共通として１
台のＣＰＵにしてもよく、火災判断部２０は火災警報信
号を火災受信機あるいは中継器等の受信部（図示しな
い）に出力する。
【００５１】また、火災感知器をニオイセンサ１のみ、
もしくはニオイセンサ１及びニオイ数値化部１０で構成
し、火災判断部２０もしくはニオイ数値化部１０と火災
判断部２０を受信部に設けるようにしてもよい。この場
合には、火災感知器に、例えば受信部からのポーリング
を受けたときに、ニオイセンサ１のセンサ出力もしくは
ニオイ数値化部１０のニオイ指数を例えばデジタルコー
ドなどの伝送信号に変換して受信部に送出する送受信回
路を設ければよい。
もしくはニオイセンサ１及びニオイ数値化部１０で構成
し、火災判断部２０もしくはニオイ数値化部１０と火災
判断部２０を受信部に設けるようにしてもよい。この場
合には、火災感知器に、例えば受信部からのポーリング
を受けたときに、ニオイセンサ１のセンサ出力もしくは
ニオイ数値化部１０のニオイ指数を例えばデジタルコー
ドなどの伝送信号に変換して受信部に送出する送受信回
路を設ければよい。
【００５２】更に、火災判断部２０としては、例えば、
火災判断のための所定の閾値を記憶しておき、この所定
の閾値とニオイ数値化部１０から出力されるニオイ指数
とを比較して火災判断するもの等、他の火災判別方法に
よって火災判断するものを用いてもよい。
火災判断のための所定の閾値を記憶しておき、この所定
の閾値とニオイ数値化部１０から出力されるニオイ指数
とを比較して火災判断するもの等、他の火災判別方法に
よって火災判断するものを用いてもよい。
【００５３】以下に、基準ニオイ物質とすることが可能
な物質名を例示する。 １．イオウ化合物 １．無機化合物 （１）硫化水素 ２．有機化合物 （１）メルカプタン類 １）メチルメルカプタン ２）エチルメルカプタン （２）サルファイド類 １）ジメチルサルファイド ２）ジエチルサルファイド ２．窒素化合物 １．無機化合物 （１）アンモニア ２．有機化合物 （１）アミン類 １）メチルアミン ２）エチルアミン ３）トリメチルアミン ３．炭化水素類 １．有機化合物 （１）ブチレン ４種の異性体あり ４．酸素化合物 １．有機化合物 （１）脂肪族不飽和アルデヒト類 １）アクロレイン （２）脂肪族ケトン類 １）アセトン （３）低級脂肪族カルボン酸類 ２）酪酸 ２種の異性体あり
な物質名を例示する。 １．イオウ化合物 １．無機化合物 （１）硫化水素 ２．有機化合物 （１）メルカプタン類 １）メチルメルカプタン ２）エチルメルカプタン （２）サルファイド類 １）ジメチルサルファイド ２）ジエチルサルファイド ２．窒素化合物 １．無機化合物 （１）アンモニア ２．有機化合物 （１）アミン類 １）メチルアミン ２）エチルアミン ３）トリメチルアミン ３．炭化水素類 １．有機化合物 （１）ブチレン ４種の異性体あり ４．酸素化合物 １．有機化合物 （１）脂肪族不飽和アルデヒト類 １）アクロレイン （２）脂肪族ケトン類 １）アセトン （３）低級脂肪族カルボン酸類 ２）酪酸 ２種の異性体あり
【００５４】
【発明の効果】請求項１に係る発明は、所定量の可燃性
物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基準にして、環境中の
ニオイを数値化するので、ニオイの強度を数値で知るこ
とができるという効果を奏する。請求項２に係る発明
は、基準になるニオイ物質によるニオイを基準にして、
環境中のニオイを数値化するニオイ検出方法であって、
前記基準となるニオイ物質とは異なる較正用のニオイ物
質のニオイに基づいて、前記環境中のニオイを前記基準
になるニオイ物質と比較して数値化するニオイ検出方法
であるので、ニオイの強度を数値で知ることができるこ
とに加えて、基準のニオイを得るのに手間がかからない
という効果を奏する。
物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基準にして、環境中の
ニオイを数値化するので、ニオイの強度を数値で知るこ
とができるという効果を奏する。請求項２に係る発明
は、基準になるニオイ物質によるニオイを基準にして、
環境中のニオイを数値化するニオイ検出方法であって、
前記基準となるニオイ物質とは異なる較正用のニオイ物
質のニオイに基づいて、前記環境中のニオイを前記基準
になるニオイ物質と比較して数値化するニオイ検出方法
であるので、ニオイの強度を数値で知ることができるこ
とに加えて、基準のニオイを得るのに手間がかからない
という効果を奏する。
【００５５】また、請求項６に係る発明は、ニオイを検
知するニオイセンサと、このニオイセンサによって検知
される環境中のニオイを、所定量の可燃性物質の燻焼時
に発生する焦げ臭を基準にして数値化するニオイ数値化
部と、このニオイ数値化部によって数値化されたニオイ
指数を表示する表示器とを備えたニオイ検出装置である
ので、ニオイの強度をニオイ指数として表示出来るとい
う効果を奏する。また、請求項７に係る発明は、ニオイ
を検知するニオイセンサと、このニオイセンサによって
検知される環境中のニオイを、基準となるニオイ物質の
ニオイとは異なる較正用のニオイ物質のニオイと比較し
て前記基準となるニオイ物質のニオイを基準にして数値
化するニオイ数値化部と、このニオイ数値化部によって
数値化されたニオイ指数を表示する表示器とを備えたニ
オイ検出装置であるので、ニオイの強度をニオイ指数と
して表示出来ることに加えて、基準のニオイを得るのに
手間がかからないという効果を奏する。
知するニオイセンサと、このニオイセンサによって検知
される環境中のニオイを、所定量の可燃性物質の燻焼時
に発生する焦げ臭を基準にして数値化するニオイ数値化
部と、このニオイ数値化部によって数値化されたニオイ
指数を表示する表示器とを備えたニオイ検出装置である
ので、ニオイの強度をニオイ指数として表示出来るとい
う効果を奏する。また、請求項７に係る発明は、ニオイ
を検知するニオイセンサと、このニオイセンサによって
検知される環境中のニオイを、基準となるニオイ物質の
ニオイとは異なる較正用のニオイ物質のニオイと比較し
て前記基準となるニオイ物質のニオイを基準にして数値
化するニオイ数値化部と、このニオイ数値化部によって
数値化されたニオイ指数を表示する表示器とを備えたニ
オイ検出装置であるので、ニオイの強度をニオイ指数と
して表示出来ることに加えて、基準のニオイを得るのに
手間がかからないという効果を奏する。
【図１】ニオイセンサの等価回路図である。
【図２】ニオイセンサを用いた実際の測定回路を示す回
路図である。
路図である。
【図３】異なる環境下における一定のニオイに対するセ
ンサ出力の生データを示すグラフである。
ンサ出力の生データを示すグラフである。
【図４】ニオイセンサの基準化ニオイ強度を示すグラフ
である。
である。
【図５】ニオイ強度をニオイ指数に変換する仕方を説明
するグラフである。
するグラフである。
【図６】この発明に係るニオイ検出装置を示すブロック
図である。
図である。
【図７】図６のニオイ検出装置を用いた火災検知装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】従来のニオイセンサを示す断面図である。
１ ニオイセンサ １０ ニオイ数値化部 １２ メモリ １３ ＲＯＭ １４ ＣＰＵ（第１のＣＰＵ） １５ 表示器
Claims (10)
- 【請求項１】 所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する
焦げ臭を基準にして、環境中のニオイを数値化すること
を特徴とするニオイ検出方法。 - 【請求項２】 基準になるニオイ物質によるニオイを基
準にして、環境中のニオイを数値化するニオイ検出方法
であって、 前記基準となるニオイ物質とは異なる較正用のニオイ物
質のニオイに基づいて、前記環境中のニオイを前記基準
になるニオイ物質と比較して数値化することを特徴とす
るニオイ検出方法。 - 【請求項３】 前記基準になるニオイ物質のニオイが、
所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭である請
求項２記載のニオイ検出方法。 - 【請求項４】 前記可燃性物質が、コピーペーパ又はセ
ルローズである請求項３記載のニオイ検出方法。 - 【請求項５】 前記較正用のニオイ物質が、オゾン、ア
ンモニア、水素、トリメチルアミン、ジメチルアミン、
エチルアミン、メチルアミン、メチルメルカプタン、エ
チルメルカプタン、硫化水素、亜硫酸ガス、ジメチルサ
ルファイド、ジエチルサルファイド、ニコチン、メタノ
ール、エタノール、２−プロパノール、トリエチルアミ
ン、フラン、フルフラール、ブチレン、アクロレイン、
アセトン、酪酸、リボグルコサン又はバニリンである請
求項２記載のニオイ検出方法。 - 【請求項６】 ニオイを検知するニオイセンサと、 このニオイセンサによって検知される環境中のニオイ
を、所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭を基
準にして数値化するニオイ数値化部と、 このニオイ数値化部によって数値化されたニオイ指数を
表示する表示器と を備えたニオイ検出装置。 - 【請求項７】 ニオイを検知するニオイセンサと、 この ニオイセンサによって検知される環境中のニオイ
を、基準となるニオイ物質のニオイとは異なる較正用の
ニオイ物質のニオイと比較して前記基準となるニオイ物
質のニオイを基準にして数値化するニオイ数値化部と、 このニオイ数値化部によって数値化されたニオイ指数を
表示する表示器と を備えた ニオイ検出装置。 - 【請求項８】 前記基準になるニオイ物質のニオイが、
所定量の可燃性物質の燻焼時に発生する焦げ臭である請
求項７記載のニオイ検出装置。 - 【請求項９】 前記可燃性物質が、コピーペーパ又はセ
ルローズである請求項８記載のニオイ検出装置。 - 【請求項１０】 前記較正用のニオイ物質が、オゾン、
アンモニア、水素、トリメチルアミン、ジメチルアミ
ン、エチルアミン、メチルアミン、メチルメルカプタ
ン、エチルメルカプタン、硫化水素、亜硫酸ガス、ジメ
チルサルファイド、ジエチルサルファイド、ニコチン、
メタノール、エタノール、２−プロパノール、トリエチ
ルアミン、フラン、フルフラール、ブチレン、アクロレ
イン、アセトン、酪酸、リボグルコサン又はバニリンで
ある請求項７記載のニオイ検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06383194A JP3318433B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | ニオイ検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06383194A JP3318433B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | ニオイ検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270362A JPH07270362A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3318433B2 true JP3318433B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=13240698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06383194A Expired - Fee Related JP3318433B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | ニオイ検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318433B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3690702B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2005-08-31 | 能美防災株式会社 | 煙感知器 |
| JP5109932B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2012-12-26 | 株式会社島津製作所 | におい測定装置 |
| JP5501901B2 (ja) * | 2010-06-28 | 2014-05-28 | 京セラ株式会社 | 窒素酸化物センサおよび窒素酸化物検出方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP06383194A patent/JP3318433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07270362A (ja) | 1995-10-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |