JP4480759B2 - 油脂火災防止用ガス検知器及び油脂火災防止用ガス検知方法 - Google Patents
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Description
一方で、火災の初期に発生する薫焼ガスを検知することによる火災検知器について、種々の技術が提案されている。例えば、下記に示す特許公開公報には、焼き魚などからの煙による誤報を防止するために、従来の煙検知手段にガス検知手段を組み合せた排煙フードに関する技術が開示され、さらに、食用油脂を加熱する場合に大量のアセトアルデヒドが発生する点が記載されている(例えば、特許文献1参照)。また、たばこの喫煙時や食用油脂の加熱時に発生するアセトアルデヒドを検知するため、特にアセトアルデヒドとホルムアルデヒドに対して高感度を示す検知部の材料技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
本発明に係る油脂火災防止用ガス検知器の第一の特徴構成によれば、炭素数2〜8のアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子が検出作動し、そのセンサ素子の出力情報に基づいて、油温推定手段が油脂の温度を推定する。ここで、センサ素子は、酸化物半導体であるタングステン酸化物を主成分として、RuをWに対して元素比で0.5%〜5.0%の範囲で含有する1層構造の感ガス体材料より構成される。
すなわち、食用油等の油脂の加熱時に比較的高濃度で発生する熱分解ガスは、油脂の種類によらず、例えば、アルカンではペンタン(炭素数5)であり、さらにその他のガス成分として、エタン(炭素数2)やオクタン(炭素数8)を含む炭素数2〜8のアルカンも発生するので、これらのアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子によって、油脂の加熱に伴う発生ガスが検知可能である。そして、油脂の温度上昇に伴って、センサ素子に到達する上記アルカンのガス濃度が増加してセンサ素子の出力が変化するので、この油脂の温度とセンサ出力との相関関係を用いて、センサ出力から油脂の温度を推定することができる。
また、油脂が加熱されるときに発生するガスを検知して油脂の温度を推定するので、油脂火災発生前の時点での油脂の温度を的確に判断することができる。
従って、油脂の種類によらず、油脂の温度によって油脂火災をその発生前に検知することが可能となる油脂火災防止用ガス検知器が提供される。
すなわち、食用油等の油脂の加熱時に比較的高濃度で発生する熱分解ガスは、油脂の種類によらず、例えば、アルカンではペンタン(炭素数5)であり、さらにその他のガス成分として、エタン(炭素数2)やオクタン(炭素数8)を含む炭素数2〜8のアルカンも発生するので、これらのアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子によって、油脂の加熱に伴う発生ガスが検知可能である。
また、油脂が加熱されるときに発生するガスを検知して過熱状態を判定するので、油脂火災発生前の時点で火災発生の可能性を適切に判断することができる。
従って、油脂の種類によらず、油脂火災をその発生前に検知することが可能となる油脂火災防止用ガス検知器が提供される。
すなわち、焼き肉等の調理時においては、センサ出力が発生ガス濃度の増加に伴って増加したのち、フラットな領域が存在して増加傾向が長期間継続することが少ないのに対し、食用油脂等の加熱時に発生する炭素数2〜8のアルカンは沸点が室温よりも高いために、油脂加熱時の発生ガス濃度の増加によるセンサ出力の増加は比較的長い時間継続する傾向があり、上記焼き肉等の調理時におけるセンサ出力の変化とは異なる特異的な変化を示す。
従って、センサ出力の時間的な変化に基づいて、通常の調理時に発生するガスによる誤検知を適切に回避しながら、油脂の過熱状態の判定を的確に行うことが可能となり、油脂火災防止用ガス検知器の好適な実施形態が得られる。
すなわち、センサ素子の抵抗値の対数と検出するガス濃度の対数とはほぼ線形の関係にあり、また、油脂の加熱により発生するガス濃度の対数は時間に対してほぼ線形の関係にあるので、油脂加熱に伴ってガス濃度が増加したときに、そのガス濃度の増加を、センサ素子の抵抗値もしくは抵抗値に対応する量を対数変換した値の時間に対する線形的な変化としてとらえることができる。
従って、油脂加熱に伴うガス濃度の増加をセンサ素子の抵抗値もしくは抵抗値に対応する量の変化によって的確に検知することが可能となり、油脂火災防止用ガス検知器の好適な実施形態が得られる。
すなわち、油脂が加熱されてセンサ素子の出力が変化しても、熱分解ガスの発生量が少ないために、センサ素子の出力が判定開始用の設定値を超えていない場合は油脂の過熱についての判定は行われず、油脂の加熱が継続して熱分解ガスの発生量が多くなり、センサ素子の出力が設定値を超えた後、油脂の過熱についての判定が行われる。
従って、油脂が過熱状態にないにもかかわらず、センサ素子の出力値の時間的な変化率や、センサ素子の抵抗値もしくは抵抗値に対応する量の対数変換値の時間的な変化率が前述の所定条件を満たした場合に、油脂の過熱状態を誤検知する不都合を的確に回避することができ、油脂火災防止用ガス検知器の好適な実施形態が得られる。
従って、感ガス層の上に貴金属を担持した触媒層を積層するだけの比較的簡素な構造によって、センサ素子が炭素数2〜8のアルカンに含まれるガス成分に感度を有する場合にノイズ成分となる低級の可燃性ガスに対して感度を有しないようにして、センサ素子の検出選択性を確保することができ、油脂火災防止用ガス検知器の好適な実施形態が得られる。
従って、感ガス層と貴金属を担持した触媒層の2層構造よりもさらに単純な構成(1層構造)であるにも関わらず、同等の感度を持たせることができ、かつ、これらの感度を同濃度のエタノールに対する感度よりも高めることができるため、油の種類に依存せず、かつ、調理酒などの誤検出の可能性の少ない油脂火災防止用ガス検知器の実現が可能となる。
従って、通常は、警報手段を作動可能状態に設定して、油脂の過熱時に警報を適切に発生させるようにする一方、例えば油脂を意図的に高温に加熱するような場合には、警報手段を作動不能状態に設定して、不要な警報の発生を防止するような切り替え操作を適宜行うことができ、油脂火災防止用ガス検知器の好適な実施形態が得られる。
また、油脂が加熱されるときに発生するガスを検知して過熱状態を判定するので、油脂火災発生前の時点で火災発生の可能性を適切に判断することができる。
従って、油脂の種類によらず、油脂火災をその発生前に検知することが可能となる油脂火災検知方法が提供される。
〔第1参考形態〕
先ず、油脂火災防止用ガス検知器(以下、ガスセンサという)1の基本構成について説明する。図1(イ)に示すように、ガスセンサ1には、基盤10に支持されるとともに、ハウジング8で囲われた半導体式のセンサ素子3が備えられている。図中、9はハウジング8の上部側のガス取入口に設けた防塵用の金網である。
図4に、2種の食用油脂(通常のサラダ油とオレイン酸リッチベニハナ油)の250℃における熱分解ガスの組成を示している。尚、図中、ガス濃度の単位は任意単位である。図より、アセトアルデヒド(炭素数2)は食用油脂の種類によって約2倍(濃度比0.56)の濃度の差異があるのに対して、ヘキサナール(炭素数6)では油脂の種類による濃度の差異は小さく、また、炭素数3〜9のアルデヒドの総和においても濃度の差異が小さい。一方、アルカンについては、食用油脂の種類によらずメタン(炭素数2)の発生濃度は低く、また、食用油脂の種類によって、ペンタン(炭素数5)では濃度比で0.7倍程度、炭素数2〜8のアルカンの総和においても濃度比で1.3倍程度の変化しかない。
以上のことから、炭素数3〜9のアルデヒド、及び、炭素数2〜8のアルカンが、食用油脂の熱分解ガスについての検知対象として適していることが分かる。
先ず、サラダ油について温度を徐々に上昇させたときの油温とセンサ素子3の出力との関係を図6に示す。図6より、油温とセンサ素子3の出力との間に明確な相関がみられ、本ガスセンサ1を用いて、センサ素子3の出力値により油温の予知が可能となることが分かる。
そして、前記制御部2の信号処理部内に、前記センサ素子3の出力情報に基づいて、油脂の温度を推定する油温推定手段100が構成されている。
次に、油脂火災防止用ガス検知器の第2実施形態について説明するが、この第2参考形態では、前記判定手段101の具体構成が異なる。以下、相違点について説明する。
前記判定手段101が、前記センサ素子3の出力からそのセンサ素子3の抵抗値Rsに対応する量を算出して、その抵抗値Rsに対応する量を対数変換した値の時間的な変化率が設定値以上である状態が設定時間以上継続したときに、油脂が過熱状態にあることを判定するように構成されている。上記センサ素子3の抵抗値Rsに対応する量としては、センサ素子3の抵抗値Rsを前記エアレベル状態でのセンサ素子3の抵抗値Rsoで割った量Rs/Rsoを採用する。
次に、本発明に係る油脂火災防止用ガス検知器の第1実施形態について説明するが、この第1実施形態では、前記センサ素子3の構成が第1、第2参考形態と異なる。以下、相違点について説明する。
図10に示すように、前記センサ素子3が、酸化物半導体を主成分として、貴金属を含有する感ガス体材料13より構成される。具体的には、酸化物半導体がタングステン酸化物であり、貴金属がRuである。感ガス体材料13は基板4上に層状に形成されている。
以下に別参考形態・実施形態を説明する。
上記第1参考形態では、センサ素子3の抵抗Rsに直列に固定抵抗Roを接続して、固定抵抗Roの両端電圧Voのエアレベル電圧からの増分をセンサ素子3の出力として取り出したが、逆にセンサ素子3の抵抗Rsの両端電圧のエアレベル電圧からの減少分をセンサ素子3の出力として取り出すようにしてもよい。従って、この別実施形態では、油温の上昇とともにセンサ出力は減少するので、センサ出力の減少した値が設定値を下回るか否か、及び、センサ出力の時間的な減少率が設定値以上である状態が設定時間以上継続するか否かを判断して、油脂の過熱状態を判定する。
さらに、センサ素子3の抵抗Rsに直列に固定抵抗Roを接続する代わりに、図9に示すように、固定抵抗Ro,R2、可変抵抗R1とともにブリッジ回路を構成して、図のe−f間の電圧値又は電流値を、センサ出力として取り出すようにしてもよい。
5 感ガス層
7 触媒層
11 警報手段
13 感ガス体材料
100 温度推定手段
101 判定手段
Claims (7)
- 炭素数2〜8のアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子と、そのセンサ素子の出力情報に基づいて、油脂の温度を推定する油温推定手段とを備え、前記センサ素子が、酸化物半導体であるタングステン酸化物を主成分として、RuをWに対して元素比で0.5%〜5.0%の範囲で含有する1層構造の感ガス体材料より構成される油脂火災防止用ガス検知器。
- 炭素数2〜8のアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子と、そのセンサ素子の出力情報に基づいて、油脂が過熱状態にあるか否かの判定を行う判定手段とを備え、前記センサ素子が、酸化物半導体であるタングステン酸化物を主成分として、RuをWに対して元素比で0.5%〜5.0%の範囲で含有する1層構造の感ガス体材料より構成される油脂火災防止用ガス検知器。
- 前記判定手段が、前記センサ素子の出力の時間的な変化率が設定値以上である状態が設定時間以上継続したときに、油脂が過熱状態にあることを判定するように構成されている請求項2に記載の油脂火災防止用ガス検知器。
- 前記判定手段が、前記センサ素子の出力からその抵抗値もしくは抵抗値に対応する量を算出して、その抵抗値もしくは抵抗値に対応する量を対数変換した値の時間的な変化率が設定値以上である状態が設定時間以上継続したときに、油脂が過熱状態にあることを判定するように構成されている請求項2に記載の油脂火災防止用ガス検知器。
- 前記判定手段が、前記センサ素子の出力が判定開始用の設定値を超えて変化しているときに、前記判定を行うように構成されている請求項2、3、4のいずれか一項に記載の油脂火災防止用ガス検知器。
- 前記判定手段にて油脂の過熱状態が判定されたときに警報作動する警報手段を備え、その警報手段が作動可能又は作動不能のいずれかの状態に変更設定自在に構成されている請求項2、3、4、5のいずれか一項に記載の油脂火災防止用ガス検知器。
- 炭素数2〜8のアルカンのうちの少なくとも1つのガス成分に感度を有するセンサ素子であって、酸化物半導体であるタングステン酸化物を主成分として、RuをWに対して元素比で0.5%〜5.0%の範囲で含有する1層構造の感ガス体材料より構成されるセンサ素子の出力情報に基づいて、油脂が過熱状態にあるか否かを判定する油脂火災防止用ガス検知方法。
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