JP6726376B1 - ガス漏洩検知システム、ガス漏洩検知装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の可燃性ガス検知センサの検知結果だけによりガスの漏洩を検知する場合に比べ、ガス漏洩をより正確に検知することができる漏洩検知システム等を提供する。【解決手段】空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサ２０と、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサ３０と、匂いセンサ３０における、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得手段と、ガスセンサ２０によるガス検知結果と取得手段により取得した匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするガス漏洩検知システム１。【選択図】図１
Description
本発明は、ガス漏洩検知システム、ガス漏洩検知装置、プログラムに関する。
例えば、都市ガスの漏洩を検知するために使用するセンサとして、一般に、単一成分を対象とした可燃性ガス検知器が用いられている。例えば、一般のガスセンサでは、都市ガスの主成分であるメタンを検知するために、ガスセンサを昇温させ、メタンとセンサ表面上の酸素を反応させている。また、メタン以外の可燃性ガスに反応させず感度劣化による誤報を防ぐために、雑ガス除去層を設け、経年的な雑ガスによる影響を軽減する工夫も検討されている。
特許文献１には、可燃性ガス検知器の検査方法が記載されている。この検査方法によれば、熱線型半導体式ガス検知素子のメタンに対する応答時間を測定し、その測定時間が劣化していないものの基準応答時間と比べて第一許容値以上である場合、被検査対象の熱線型半導体式ガス検知素子が、珪素化合物被毒により劣化しているものと判定する。あるいは、水素の出力が、基準出力値と比べて第二許容値以上であるものを珪素化合物被毒により劣化しているものと判定する。あるいは、熱線型半導体式ガス検知素子の水素の出力が、劣化していないものの基準出力値と比べて第二許容値未満、第三許容値以上であるもののメタンに対する応答時間を測定し、上記判断基準に照らし合わせて判定する。
しかしながら、一般の可燃性ガス検知器は、このような雑ガス除去層を設けたとしても、都市ガス以外の可燃性ガスの影響を十分に軽減できるとは言えない。例えば、飲食店や工場にてガス漏洩検査をする際に、料理に使われるアルコールや工場内外に充満するＶＯＣ成分等にセンサが反応してしまい、その結果、可燃性ガス検知器だけでは、ガス漏洩を正しく検知できない場合もあり得る。
本発明は、従来の可燃性ガス検知センサの検知結果だけによりガスの漏洩を検知する場合に比べ、ガス漏洩をより正確に検知することができる漏洩検知システム等を提供することを目的とする。
本発明は、従来の可燃性ガス検知センサの検知結果だけによりガスの漏洩を検知する場合に比べ、ガス漏洩をより正確に検知することができる漏洩検知システム等を提供することを目的とする。
かくして本発明によれば、空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサと、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサと、匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得手段と、可燃性ガスの匂い検知結果と匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定部と、ガスセンサによるガス検知結果と取得手段により取得した匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするガス漏洩検知システムが提供される。
ここで、匂いセンサは、複数の匂い分子を吸着する膜と、膜での匂い分子の吸着を検知するセンサと、センサからの情報を処理する制御部と、を備えるようにすることができる。この場合、種々の匂いを検知することができる。
また、制御部は、匂い分子の重さによる共振振動数変化を検知し、可燃性ガスと他の匂い分子との変化パターンからこれらを識別することができる。この場合、可燃性ガスと他の匂い分子との区別をするのが、より容易になる。
さらに、他の匂い分子は、空気中に含まれる有機化合物および／または水素であるようにすることができる。この場合、ガスセンサの誤動作が生じやすいガスの存在を把握することができる。
またさらに、可燃性ガスの成分は、メタンおよびプロパンの少なくとも１つであるようにすることができる。この場合、都市ガスやプロパンガスの漏洩を検知することができる。
また、制御部は、匂い分子の重さによる共振振動数変化を検知し、可燃性ガスと他の匂い分子との変化パターンからこれらを識別することができる。この場合、可燃性ガスと他の匂い分子との区別をするのが、より容易になる。
さらに、他の匂い分子は、空気中に含まれる有機化合物および／または水素であるようにすることができる。この場合、ガスセンサの誤動作が生じやすいガスの存在を把握することができる。
またさらに、可燃性ガスの成分は、メタンおよびプロパンの少なくとも１つであるようにすることができる。この場合、都市ガスやプロパンガスの漏洩を検知することができる。
さらに、本発明によれば、空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサから、可燃性ガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得手段と、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサから、匂いに関する情報を取得する匂い情報取得手段と、匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得手段と、可燃性ガスの匂い検知結果と匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定部と、ガスセンサによるガス検知結果と取得手段により取得した匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするガス漏洩検知装置が提供される。
またさらに、本発明によれば、コンピュータに、空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサから、可燃性ガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得機能と、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサから、匂いに関する情報を取得する匂い情報取得機能と、匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得機能と、可燃性ガスの匂い検知結果と匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定機能と、ガスセンサによるガス検知結果と取得機能により取得した匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。
本発明によれば、従来の可燃性ガス検知センサの検知結果だけによりガスの漏洩を検知する場合に比べ、ガス漏洩をより正確に検知することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜ガス漏洩検知システム１全体の説明＞
図１は、本実施の形態におけるガス漏洩検知システム１の構成例を示す図である。
図示するように本実施の形態のガス漏洩検知システム１は、調理を行う機器である調理装置１０と、ガスの漏洩を検知するガスセンサ２０と、匂いを検出する匂いセンサ３０と、可燃性ガスの漏洩を判断する端末装置４０とを備える。
ガスセンサ２０と端末装置４０、および匂いセンサ３０と端末装置４０とは、有線通信回線または無線通信回線により接続され、ガスセンサ２０で取得されたガス検知に関する情報、および匂いセンサ３０で取得された匂いに関する情報が、端末装置４０に送信される。有線通信回線としては、例えば、有線ＬＡＮ（Local Area Network）回線、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、光通信回線、公衆電話回線等が利用できる。また、無線通信回線としては携帯電話回線、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）回線、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）等が利用できる。また、インターネット等を併せて利用してもよい。
＜ガス漏洩検知システム１全体の説明＞
図１は、本実施の形態におけるガス漏洩検知システム１の構成例を示す図である。
図示するように本実施の形態のガス漏洩検知システム１は、調理を行う機器である調理装置１０と、ガスの漏洩を検知するガスセンサ２０と、匂いを検出する匂いセンサ３０と、可燃性ガスの漏洩を判断する端末装置４０とを備える。
ガスセンサ２０と端末装置４０、および匂いセンサ３０と端末装置４０とは、有線通信回線または無線通信回線により接続され、ガスセンサ２０で取得されたガス検知に関する情報、および匂いセンサ３０で取得された匂いに関する情報が、端末装置４０に送信される。有線通信回線としては、例えば、有線ＬＡＮ（Local Area Network）回線、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、光通信回線、公衆電話回線等が利用できる。また、無線通信回線としては携帯電話回線、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）回線、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）等が利用できる。また、インターネット等を併せて利用してもよい。
調理装置１０は、加熱により調理を行う。図示する調理装置１０は、いわゆるガスコンロである。この場合、調理装置１０は、可燃性ガスを燃料とするバーナであるガスバーナ１１と、鍋、フライパン等の調理器具を載せる五徳１２と、ガスの流量を調整するバーナコック１３とを有する。
ガスバーナ１１は、可燃性ガスを燃焼させることにより発生する炎により、調理器具を介し、調理対象を加熱する。可燃性ガスは、ここでは、都市ガスである。都市ガスは、メタンを主成分とし、他に、エタン、プロパン、ブタン等を含む。さらに、ガス漏れがあったときに、人に認識させるために、特有の匂いを付与する付臭剤が含まれる。付臭剤としては、例えば、ターシャリーブチルメルカプタン、ジメチルサルファイド、テトラヒドロチオフェン等が用いられる。
また、調理対象は、特に限られるものではなく、例えば、肉、魚介類、野菜、麺類、スープなどである。
五徳１２は、調理器具を載せるとともに、ガスバーナ１１による炎との間を適切な距離に保持する。
バーナコック１３は、ガスバーナ１１で燃焼させる都市ガスの量を調整する。燃焼する都市ガスの量を調整することで、調理対象に与える熱量を調整することができる。
ガスバーナ１１は、可燃性ガスを燃焼させることにより発生する炎により、調理器具を介し、調理対象を加熱する。可燃性ガスは、ここでは、都市ガスである。都市ガスは、メタンを主成分とし、他に、エタン、プロパン、ブタン等を含む。さらに、ガス漏れがあったときに、人に認識させるために、特有の匂いを付与する付臭剤が含まれる。付臭剤としては、例えば、ターシャリーブチルメルカプタン、ジメチルサルファイド、テトラヒドロチオフェン等が用いられる。
また、調理対象は、特に限られるものではなく、例えば、肉、魚介類、野菜、麺類、スープなどである。
五徳１２は、調理器具を載せるとともに、ガスバーナ１１による炎との間を適切な距離に保持する。
バーナコック１３は、ガスバーナ１１で燃焼させる都市ガスの量を調整する。燃焼する都市ガスの量を調整することで、調理対象に与える熱量を調整することができる。
ガスセンサ２０は、漏洩した都市ガスを検知する。この場合、ガスセンサ２０は、空気中に含まれる都市ガス中の可燃性成分を検知して反応する。この可燃性成分は、例えば、メタンである。
図２は、ガスセンサ２０の構成について示した概略図である。
図示するガスセンサ２０は、センサ素子２００と、加熱制御部２５０と、ガス検出部２６０とを有する。
センサ素子２００は、支持層２０５の端部がシリコン基板２０１に支持された、ダイアフラム構造をとる。支持層２０５は、熱酸化膜２０２と、Ｓｉ３Ｎ４膜２０３と、ＳｉＯ２膜２０４とが順に積層されることで形成されている。また、支持層２０５の上にヒータ層２０６が形成される、さらに、ヒータ層２０６の全体を覆うように絶縁層２０７が形成される。またさらに、絶縁層２０７の上に一対の接合層２０８が形成され、接合層２０８の上に一対の電極層２０９が形成される。また、一対の電極層２０９には、ガス検知層２１０が接続され、さらに、一対の電極層２０９およびガス検知層２１０を覆うように触媒層２１１が形成される。
図２は、ガスセンサ２０の構成について示した概略図である。
図示するガスセンサ２０は、センサ素子２００と、加熱制御部２５０と、ガス検出部２６０とを有する。
センサ素子２００は、支持層２０５の端部がシリコン基板２０１に支持された、ダイアフラム構造をとる。支持層２０５は、熱酸化膜２０２と、Ｓｉ３Ｎ４膜２０３と、ＳｉＯ２膜２０４とが順に積層されることで形成されている。また、支持層２０５の上にヒータ層２０６が形成される、さらに、ヒータ層２０６の全体を覆うように絶縁層２０７が形成される。またさらに、絶縁層２０７の上に一対の接合層２０８が形成され、接合層２０８の上に一対の電極層２０９が形成される。また、一対の電極層２０９には、ガス検知層２１０が接続され、さらに、一対の電極層２０９およびガス検知層２１０を覆うように触媒層２１１が形成される。
ガス検知層２１０は、金属酸化物を主成分とする半導体の層である。本実施形態では、金属酸化物として、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）を主成分とする混合物を用いる。
触媒層２１１は、金属酸化物を主成分とする担体に、触媒金属を担持させて構成される。具体的には、触媒金属を担持した金属酸化物をバインダを介して互いに結合させて形成される。触媒金属としては、検出対象ガスの検出に際して誤検知を引き起こし得る干渉ガスを、酸化除去できるものが用いられる。この場合、干渉ガスとしては、アルコールや水素（Ｈ２）等が挙げられる。
触媒金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等が使用可能である。
触媒金属を担持する担体としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。
担体を結合させるバインダとしては、金属酸化物の微粉末を用いることができる。金属酸化物の微粉末は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）粉末、シリカ（ＳｉＯ２）粉末、シリカゾル、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末等である。
触媒層２１１は、金属酸化物を主成分とする担体に、触媒金属を担持させて構成される。具体的には、触媒金属を担持した金属酸化物をバインダを介して互いに結合させて形成される。触媒金属としては、検出対象ガスの検出に際して誤検知を引き起こし得る干渉ガスを、酸化除去できるものが用いられる。この場合、干渉ガスとしては、アルコールや水素（Ｈ２）等が挙げられる。
触媒金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等が使用可能である。
触媒金属を担持する担体としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。
担体を結合させるバインダとしては、金属酸化物の微粉末を用いることができる。金属酸化物の微粉末は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）粉末、シリカ（ＳｉＯ２）粉末、シリカゾル、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末等である。
ヒータ層２０６は、通電することで発熱する。ヒータ層２０６への通電は、加熱制御部２５０により制御される。そしてこれにより、ガス検知層２１０を検出対象ガスの種類に応じた適切な温度にまで加熱する。そして、この温度を保持した状態で、ガス検知層２１０の電気抵抗値、電圧値などの特性の変化に基づいて検出対象ガスを検出する。電気抵抗値、電圧値などの特性の変化は、ガス検出部２６０が検出する。本実施形態では、検出対象ガスとして、都市ガスの主成分であるメタン（ＣＨ４）を検出する。
触媒層２１１は、メタン検知を行う際にはヒータ層２０６により３００℃以上に加熱されて、より活性が高い一酸化炭素（ＣＯ）や水素（Ｈ２）等の雑ガスを燃焼させる。さらに、より活性が低いメタン（ＣＨ４）を、透過・拡散させてガス検知層２１０へ到達させる。これにより、メタン（ＣＨ４）の検出精度を高めることができる。
また、ガスセンサ２０は、図２に示したものに限られるものではない。ガスセンサ２０としては、例えば、半導体式、接触燃焼式、気体熱電動式があるが、何れの方式であってもよい。
触媒層２１１は、メタン検知を行う際にはヒータ層２０６により３００℃以上に加熱されて、より活性が高い一酸化炭素（ＣＯ）や水素（Ｈ２）等の雑ガスを燃焼させる。さらに、より活性が低いメタン（ＣＨ４）を、透過・拡散させてガス検知層２１０へ到達させる。これにより、メタン（ＣＨ４）の検出精度を高めることができる。
また、ガスセンサ２０は、図２に示したものに限られるものではない。ガスセンサ２０としては、例えば、半導体式、接触燃焼式、気体熱電動式があるが、何れの方式であってもよい。
匂いセンサ３０は、匂いのもととなる成分を検出する。匂いセンサ３０は、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する。
図３は、匂いセンサ３０の構成について示した概略図である。
図示する匂いセンサ３０は、水晶振動子３１０と、感応膜３２０とを備える。
水晶振動子３１０は、水晶片３１１と、１組の電極３１２ａ、３１２ｂとを備える。
水晶片３１１は、例えば、ＡＴカットにより切り出した水晶の薄片である。そして、水晶片３１１は、１組の電極３１２ａ、３１２ｂにより挟持される。
１組の電極３１２ａ、３１２ｂは、発振回路Ｈｃに接続され、発振回路Ｈｃにより、交流電圧を印加すると、水晶片３１１に所定の振動数で共振が生じる。この振動数は、共振周波数であり、例えば、水晶片３１１のカット面、厚み、水晶の弾性率等で定まる。
図３は、匂いセンサ３０の構成について示した概略図である。
図示する匂いセンサ３０は、水晶振動子３１０と、感応膜３２０とを備える。
水晶振動子３１０は、水晶片３１１と、１組の電極３１２ａ、３１２ｂとを備える。
水晶片３１１は、例えば、ＡＴカットにより切り出した水晶の薄片である。そして、水晶片３１１は、１組の電極３１２ａ、３１２ｂにより挟持される。
１組の電極３１２ａ、３１２ｂは、発振回路Ｈｃに接続され、発振回路Ｈｃにより、交流電圧を印加すると、水晶片３１１に所定の振動数で共振が生じる。この振動数は、共振周波数であり、例えば、水晶片３１１のカット面、厚み、水晶の弾性率等で定まる。
感応膜３２０は、空気中に含まれ、匂いのもととなる化学成分を吸着および脱着する。この場合、感応膜３２０は、匂いのもととなる化学成分として、匂い分子を吸着および脱着する。そして、匂い分子が、吸着すると、水晶片３１１の共振周波数が変化する。これは、水晶片３１１の振動モードが変化すると言うこともできる。そして、制御装置Ｓで、この共振周波数の変化量を検出することで、感応膜３２０に吸着した匂い分子の有無や量を判断することができる。
感応膜３２０として、吸着する匂い分子に選択性があるものを使用することができる。そしてこれにより、この匂い分子に起因する特定の匂いに反応する匂いセンサ３０を作成することができる。例えば、エタノールを選択的に吸着する感応膜３２０を使用することで、酒類の匂いを検出することができる匂いセンサ３０を作成できる。また、種々の選択性を有する感応膜３２０を有する複数の匂いセンサ３０を配することで、種々の匂い分子の吸着を行うことができ、種々の匂いを検出することができる。また、１つの匂いセンサ３０の中に、複数の感応膜３２０を設けてもよい。この場合、感応膜３２０は、複数の匂い分子を吸着する膜として機能する。また、発振回路Ｈｃは、感応膜３２０での匂い分子の吸着を検知するセンサとして機能する。さらに、制御装置Ｓは、発振回路Ｈｃからの情報を処理する制御部として機能する。そして、制御装置Ｓは、匂い分子の重さによる共振振動数変化を検知し、可燃性ガスと他の匂い分子との変化パターンからこれらを識別する。この変化パターンは、共振周波数の変化である。
感応膜３２０は、水晶振動子３１０の振動を阻害しにくいことが求められるため、薄膜である。また、特定の匂い分子以外の吸着を阻止するため、感応膜３２０に、さらにバリヤ層を設けることもできる。
感応膜３２０は、水晶振動子３１０の振動を阻害しにくいことが求められるため、薄膜である。また、特定の匂い分子以外の吸着を阻止するため、感応膜３２０に、さらにバリヤ層を設けることもできる。
なお、感応膜３２０に匂い分子が吸着した後に、乾燥空気を流すと、匂い分子は、吸着した状態から脱着し、共振周波数は、もとに戻る。つまり、匂い分子を含む空気と乾燥空気とを交互に流すことで、継続的に匂いの検出を行うことができる。
端末装置４０は、ガス漏洩検知装置の一例であり、ガスセンサ２０から取得した都市ガスの漏洩に関する情報や匂いセンサ３０から取得した匂いに関する情報を基に、総合的に都市ガスの漏洩の有無を判断する。そして、都市ガスの漏洩の有無を表示したり、音声や警告音等の音を発することで、ユーザに対し通知する。
端末装置４０は、例えば、スマートフォン、タブレット、携帯電話、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ等のコンピュータ装置である。
端末装置４０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶手段であるメインメモリを備える。ここで、ＣＰＵは、ＯＳ（基本ソフトウェア）やアプリ（応用ソフトウェア）等の各種ソフトウェアを実行する。また、メインメモリは、各種ソフトウェアやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域である。さらに、端末装置４０は、外部との通信を行うための通信インタフェース（以下、「通信Ｉ／Ｆ」と表記する）と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構と、入力ボタン、タッチパネル、キーボード等の入力機構とを備える。また、端末装置４０は、補助記憶装置として、ストレージを備える。ストレージは、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）である。さらに、端末装置４０は、音を発するスピーカを備えることもできる。
端末装置４０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶手段であるメインメモリを備える。ここで、ＣＰＵは、ＯＳ（基本ソフトウェア）やアプリ（応用ソフトウェア）等の各種ソフトウェアを実行する。また、メインメモリは、各種ソフトウェアやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域である。さらに、端末装置４０は、外部との通信を行うための通信インタフェース（以下、「通信Ｉ／Ｆ」と表記する）と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構と、入力ボタン、タッチパネル、キーボード等の入力機構とを備える。また、端末装置４０は、補助記憶装置として、ストレージを備える。ストレージは、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）である。さらに、端末装置４０は、音を発するスピーカを備えることもできる。
次に、本実施の形態のガス漏洩検知システム１の詳細な機能構成および動作について説明する。
＜ガス漏洩検知システム１の機能構成の説明＞
図４は、ガス漏洩検知システム１の機能構成例を示したブロック図である。
なおここでは、ガス漏洩検知システム１が有する種々の機能のうち本実施の形態に関係するものを選択して図示している。
ガスセンサ２０は、外部に情報を送信する送受信部２１と、都市ガスを検出するガス検出部２２と、ガスの漏洩に関する情報を作成する漏洩情報作成部２３とを備える。
＜ガス漏洩検知システム１の機能構成の説明＞
図４は、ガス漏洩検知システム１の機能構成例を示したブロック図である。
なおここでは、ガス漏洩検知システム１が有する種々の機能のうち本実施の形態に関係するものを選択して図示している。
ガスセンサ２０は、外部に情報を送信する送受信部２１と、都市ガスを検出するガス検出部２２と、ガスの漏洩に関する情報を作成する漏洩情報作成部２３とを備える。
送受信部２１は、漏洩情報を端末装置４０に対し送信する。送受信部２１は、例えば、ガス検出部２６０に対応する。
ガス検出部２２は、都市ガスを検出する機能部である。即ち、上述したセンサ素子２００に対応する。
ガス検出部２２は、都市ガスを検出する機能部である。即ち、上述したセンサ素子２００に対応する。
漏洩情報作成部２３は、ガスの漏洩に関する情報を漏洩情報として作成する。ガスの漏洩に関する情報は、この場合、例えば、ガスセンサ２０により検知された、ガス検知層２１０の電気抵抗値や電圧値などである。また、漏洩情報は、都市ガスを検出しているときと、都市スを検出していないときとの電気抵抗値や電圧値の差分を表す情報であってもよい。また、漏洩情報は、電気抵抗値や電圧値を基に加工された情報であってもよい。例えば、都市ガスを検出していない状態を、０、検出限界上限まで検出している状態を９９とし、漏洩情報を、１００段階の数値として表すようにしてもよい。
また、漏洩情報は、これらの情報だけでなく、他の情報を含んでいてもよい。例えば、漏洩情報の取得時刻、ガスセンサ２０の固有ＩＤなどを含んでいてもよい。
漏洩情報作成部２３は、例えば、ガス検出部２６０に対応する。
また、漏洩情報は、これらの情報だけでなく、他の情報を含んでいてもよい。例えば、漏洩情報の取得時刻、ガスセンサ２０の固有ＩＤなどを含んでいてもよい。
漏洩情報作成部２３は、例えば、ガス検出部２６０に対応する。
匂いセンサ３０は、外部に情報を送信する送受信部３１と、匂いを検出する匂い検出部３２と、匂いに関する情報を作成する匂い情報作成部３３とを備える。
送受信部３１は、匂いに関する情報を出力情報として端末装置４０に対し送信する。送受信部３１は、例えば、制御装置Ｓに対応する。
匂い検出部３２は、匂い分子を検出する機能部である。即ち、上述した水晶振動子３１０、感応膜３２０、発振回路Ｈｃ、制御装置Ｓに対応する。匂い検出部３２は、水晶振動子３１０の共振周波数を検知する。
匂い検出部３２は、匂い分子を検出する機能部である。即ち、上述した水晶振動子３１０、感応膜３２０、発振回路Ｈｃ、制御装置Ｓに対応する。匂い検出部３２は、水晶振動子３１０の共振周波数を検知する。
匂い情報作成部３３は、匂いに関する情報を出力情報として作成する。匂いに関する情報は、この場合、例えば、匂いセンサ３０により検知された共振周波数を基に作成された振動の情報である。振動の情報は、共振周波数を表す情報であってもよく、匂い分子を検出しているときと匂い分子を検出していないときとの共振周波数の差分を表す情報であってもよい。また、匂いに関する情報は、振動の情報を基に加工された情報であってもよい。例えば、匂い分子を検出していない状態を、０、検出限界上限まで検出している状態を９９とし、匂いに関する情報を、１００段階の数値として表すようにしてもよい。
また、匂いに関する情報は、匂いについての情報だけでなく、他の情報を含んでいてもよい。例えば、匂いの取得時刻、匂いを取得した匂いセンサ３０の固有ＩＤなどを含んでいてもよい。また、匂いセンサ３０中に実装されるセンサチップの固有ＩＤであってもよい。
匂い情報作成部３３は、例えば、制御装置Ｓに対応する。
また、匂いに関する情報は、匂いについての情報だけでなく、他の情報を含んでいてもよい。例えば、匂いの取得時刻、匂いを取得した匂いセンサ３０の固有ＩＤなどを含んでいてもよい。また、匂いセンサ３０中に実装されるセンサチップの固有ＩＤであってもよい。
匂い情報作成部３３は、例えば、制御装置Ｓに対応する。
端末装置４０は、ガスセンサ２０からガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得部４１と、匂いセンサ３０から匂いに関する情報を取得する匂い情報取得部４２と、匂い検知結果を取得する検知結果取得部４３と、実際にガスの漏洩が生じているか否かを決定する決定部４４と、ユーザに対する通知情報を作成して出力する出力部４５と、ガスの漏洩に関する情報や匂いに関する情報を記憶する記憶部４６とを備える。
漏洩情報取得部４１は、漏洩情報取得手段の一例であり、ガスセンサ２０から、ガスの漏洩に関する情報として漏洩情報を取得する。
また、匂い情報取得部４２は、匂い情報取得手段の一例であり、匂いセンサ３０から、匂いに関する情報として出力情報を取得する。
また、匂い情報取得部４２は、匂い情報取得手段の一例であり、匂いセンサ３０から、匂いに関する情報として出力情報を取得する。
検知結果取得部４３は、取得手段の一例であり、匂いセンサ３０における都市ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する。匂い検知結果は、匂いセンサ１０により検知可能な匂いの情報であり、試験等を行うことで予め求められる。つまり、匂い検知結果は、匂いセンサ１０により過去に検知できた匂いの情報の履歴であると言うこともできる。この場合、検知結果取得部４３は、匂いセンサ３０により検知される匂い検知結果として、都市ガスの匂い検知結果と他の匂い分子の匂い検知結果とをそれぞれ取得する。
図５（ａ）〜（ｂ）は、匂い検知結果の一例について示した図である。
図５（ａ）〜（ｂ）では、匂いセンサ３０による匂い検知結果として、匂いセンサ３０により検知された匂いを、主成分分析により二次元マッピングした結果を示している。ここで、横軸は、第１主成分であり、縦軸は、第２主成分である。図では、それぞれをＰＣ（主成分：Principal Component）１、ＰＣ２として図示している。
図５（ａ）〜（ｂ）では、匂いセンサ３０による匂い検知結果として、匂いセンサ３０により検知された匂いを、主成分分析により二次元マッピングした結果を示している。ここで、横軸は、第１主成分であり、縦軸は、第２主成分である。図では、それぞれをＰＣ（主成分：Principal Component）１、ＰＣ２として図示している。
このうち、図５（ａ）は、水蒸気、エタノール（５％）、都市ガスのそれぞれの匂いを、主成分分析した結果を示している。また、図５（ｂ）は、水蒸気、アセトン（０．１％）、都市ガスのそれぞれの匂いを、主成分分析した結果を示している。なおここでは、匂いセンサ３０として、第一精工株式会社製のｎｏｓｅ＠ＭＥＭＳを使用した。この匂いセンサ３０では、１８０種類の感応膜３２０を有し、種々の匂いを識別できる。
図５（ａ）で図示するように、水蒸気、エタノール（５％）、都市ガスについては、匂いの匂い検知結果が異なっており、それぞれが区別可能である。同様に、図５（ｂ）で図示するように、水蒸気、アセトン（０．１％）、都市ガスについても、匂い検知結果が異なっており、それぞれが区別可能である。つまり、このような匂い検知結果にて、都市ガスと他の匂い成分との区別が可能である。そして、この匂い検知結果により、匂いセンサ３０により検知された匂いが、都市ガスによるものであるか、他の匂い成分によるものであるかの判断も可能である。
図５（ａ）で図示するように、水蒸気、エタノール（５％）、都市ガスについては、匂いの匂い検知結果が異なっており、それぞれが区別可能である。同様に、図５（ｂ）で図示するように、水蒸気、アセトン（０．１％）、都市ガスについても、匂い検知結果が異なっており、それぞれが区別可能である。つまり、このような匂い検知結果にて、都市ガスと他の匂い成分との区別が可能である。そして、この匂い検知結果により、匂いセンサ３０により検知された匂いが、都市ガスによるものであるか、他の匂い成分によるものであるかの判断も可能である。
決定部４４は、匂いセンサ３０により検知された匂いが、都市ガスによるものであるか、他の匂い成分によるものであるかの判断を行う。つまり、図５（ａ）〜（ｂ）で示したような、匂い検知結果を基に、この判断を行う。そして、決定部４４は、ガスセンサ２０からガスの漏洩に関する情報があったときに、これが実際に、都市ガスの漏洩によるものであるか否かを決定する。
出力部４５は、出力手段の一例であり、決定部４４が、都市ガスの漏洩があったと判断したときに、ユーザに対し通知を行う。ここでは、都市ガスの漏洩の有無を表示したり、音声や警告音等の音を発することで、ユーザに対し通知する。出力部４５は、ガスセンサ２０によるガス検知結果と検知結果取得部４３により取得した匂い検知結果とを用いて都市ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段として機能する。
記憶部４６は、ガスの漏洩に関する情報や匂いに関する情報を記憶する他、上述した匂い検知結果を記憶する。即ち、検知結果取得部４３は、記憶部４６を参照することで、匂い検知結果を取得する。
記憶部４６は、ガスの漏洩に関する情報や匂いに関する情報を記憶する他、上述した匂い検知結果を記憶する。即ち、検知結果取得部４３は、記憶部４６を参照することで、匂い検知結果を取得する。
＜ガス漏洩検知システム１の動作の説明＞
次に、ガス漏洩検知システム１の実際の動作例について説明を行う。
図６は、ガス漏洩検知システム１の動作を説明したフローチャートである。
まず、ガスセンサ２０のガス検出部２２が、空気中の都市ガスを検出する（ステップ１０１）。そして、漏洩情報作成部２３が、ガスの漏洩に関する情報である漏洩情報を作成する（ステップ１０２）。漏洩情報は、送受信部２１を介して、端末装置４０に送られ、端末装置４０の漏洩情報取得部４１が受信する（ステップ１０３）。
次に、ガス漏洩検知システム１の実際の動作例について説明を行う。
図６は、ガス漏洩検知システム１の動作を説明したフローチャートである。
まず、ガスセンサ２０のガス検出部２２が、空気中の都市ガスを検出する（ステップ１０１）。そして、漏洩情報作成部２３が、ガスの漏洩に関する情報である漏洩情報を作成する（ステップ１０２）。漏洩情報は、送受信部２１を介して、端末装置４０に送られ、端末装置４０の漏洩情報取得部４１が受信する（ステップ１０３）。
一方、匂いセンサ３０の匂い検出部３２が、空気中の匂い成分を検出する（ステップ１０４）。そして、匂い情報作成部３３が、匂いに関する情報である出力情報を作成する（ステップ１０５）。出力情報は、送受信部３１を介して、端末装置４０に送られ、端末装置４０の匂い情報取得部４２が受信する（ステップ１０６）。
そして、端末装置４０の決定部４４が、漏洩情報を基に、ガスセンサ２０が都市ガスの漏洩を検知しているか否かを判断する（ステップ１０７）。
その結果、検知していない場合（ステップ１０７でＮｏ）、ステップ１０１に戻る。
対して、検知している場合（ステップ１０７でＹｅｓ）、検知結果取得部４３が、記憶部４６を参照し、図５（ａ）〜（ｂ）で示したような匂い検知結果を取得する（ステップ１０８）。
その結果、検知していない場合（ステップ１０７でＮｏ）、ステップ１０１に戻る。
対して、検知している場合（ステップ１０７でＹｅｓ）、検知結果取得部４３が、記憶部４６を参照し、図５（ａ）〜（ｂ）で示したような匂い検知結果を取得する（ステップ１０８）。
そして、決定部４４は、匂い情報作成部３３が取得した出力情報を基に、匂いセンサ３０で検知された匂い成分が、都市ガスの匂い検知結果に合致するか否かを判断する（ステップ１０９）。なおこのとき、決定部４４は、１つの匂い検知結果に基づき判断してもよいが、複数の匂い検知結果に基づき判断することもできる。例えば、決定部４４は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示した２つの匂い検知結果に基づき判断を行う。これにより、都市ガスの漏洩の検知精度がさらに向上する。
その結果、合致した場合（ステップ１０９でＹｅｓ）、決定部４４は、都市ガスが漏洩していると判断する（ステップ１１０）。つまり、ガスセンサ２０で検出されたガスは、都市ガスであると判断する。そして、出力部４５が、ユーザに対し通知を行う（ステップ１１１）。
対して、合致しない場合（ステップ１０９でＮｏ）、決定部４４は、都市ガスが漏洩していないと判断する（ステップ１１２）。つまり、ガスセンサ２０で検出されたガスは、都市ガスではないと判断する。
その結果、合致した場合（ステップ１０９でＹｅｓ）、決定部４４は、都市ガスが漏洩していると判断する（ステップ１１０）。つまり、ガスセンサ２０で検出されたガスは、都市ガスであると判断する。そして、出力部４５が、ユーザに対し通知を行う（ステップ１１１）。
対して、合致しない場合（ステップ１０９でＮｏ）、決定部４４は、都市ガスが漏洩していないと判断する（ステップ１１２）。つまり、ガスセンサ２０で検出されたガスは、都市ガスではないと判断する。
以上詳述した形態によれば、より的確に、都市ガスの漏洩を検知することができる。ガスセンサ２０は、図２で上述したように、触媒層２１１などを設け、干渉ガスが、ガス検知層２１０に達することを抑制している。ただし、例えば、ＶＯＣ（揮発性有機化合物：Volatile Organic Compounds）濃度が高い場所などでは、空気中に含まれる都市ガス以外の有機化合物が、ガス検知層２１０に達するのを阻止することは困難である。この場合、この有機化合物により、ガスセンサ２０が、都市ガスを検知したとして、誤動作することがある。この有機化合物は、特に限られるものではないが、例えば、トルエン、エタノール、酢酸ブチルなどである。また、水素により、ガスセンサ２０が、都市ガスを検知したとして、誤動作することがある。本実施の形態では、ガスセンサ２０とともに、匂いセンサ３０を使用し、ガスセンサ２０が都市ガスを検知したとしたときでも、匂いセンサ３０で検知された匂いにより、ガスセンサ２０によるガス検知結果が正しいか否かをさらに判断する。その結果、例えば、ＶＯＣ濃度が高い場所であっても、より的確に、都市ガスの漏洩を検知することができる。
＜変形例＞
なお、以上説明した例では、都市ガスの漏洩について検知する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、プロパンガスの漏洩について検知する場合について適用することができる。つまり、ガスセンサ２０の検出対象ガスとして、プロパン（Ｃ３Ｈ８）を検出する。そして、匂い検知結果として、プロパンと他の匂い成分とを区別できるものを用意する。これは、例えば、図５（ａ）〜（ｂ）に示した匂い検知結果において、都市ガスの代わりにプロパンが入ったものとなる。そして、端末装置４０の決定部４４では、匂いセンサ３０により検知された匂いが、プロパンによるものであるか、他の匂い成分によるものであるかの判断を行う。
なお、以上説明した例では、都市ガスの漏洩について検知する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、プロパンガスの漏洩について検知する場合について適用することができる。つまり、ガスセンサ２０の検出対象ガスとして、プロパン（Ｃ３Ｈ８）を検出する。そして、匂い検知結果として、プロパンと他の匂い成分とを区別できるものを用意する。これは、例えば、図５（ａ）〜（ｂ）に示した匂い検知結果において、都市ガスの代わりにプロパンが入ったものとなる。そして、端末装置４０の決定部４４では、匂いセンサ３０により検知された匂いが、プロパンによるものであるか、他の匂い成分によるものであるかの判断を行う。
また、匂いセンサ３０は、図３に示したものに限られるものではない。例えば、水晶振動子３１０の代わりに、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）センサを用い、ＣＭＯＳセンサと感応膜とを組み合わせたもの、水晶振動子３１０の代わりに、圧電素子（ピエゾ素子）を用い、圧電素子と感応膜とを組み合わせたもの、匂い分子が感応膜に吸着したときの表面応力の変化を表面応力センサで検出するものが挙げられる。また、他にも、分子ナノワイヤによる匂い分子の濃縮を利用し、ケモレジスタンスやＦＥＴ（Field effect transistor：電界効果トランジスタ）で匂い分子を検知するもの、人の嗅覚受容体を模した生体膜を使用し、生体膜に匂い分子が吸着したときの変化をカメラで捉えるもの、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor：金属酸化物半導体）が匂い分子と接触したときに生じる抵抗値の変化を利用して匂いを検出する半導体センサや、半導体センサと空気質センサとを組み合わせたものなどであってもよい。
例えば、上述した例では、匂いセンサ３０として、第一精工株式会社製のｎｏｓｅ＠ＭＥＭＳを使用する場合を示したが、匂いセンサ３０として、例えば、株式会社アロマビット製のニオイ識別センサａｒｏｍａ ｂｉｔ、新コスモス電機株式会社製のニオイセンサＸＰ−３２９ＩＩＩＲ、国立研究開発法人物質・材料研究機構製のＭＳＳ嗅覚ＩｏＴセンサなども使用できる。
＜プログラムの説明＞
ここで、以上説明を行った本実施の形態における端末装置４０が行う処理は、例えば、アプリケーションソフトウェア等のプログラムとして用意される。そして、この処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、端末装置４０に設けられたコンピュータ内部の図示しないＣＰＵが、上述した各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。
ここで、以上説明を行った本実施の形態における端末装置４０が行う処理は、例えば、アプリケーションソフトウェア等のプログラムとして用意される。そして、この処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、端末装置４０に設けられたコンピュータ内部の図示しないＣＰＵが、上述した各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。
よって、本実施の形態で、端末装置４０が行う処理は、コンピュータに、空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサ２０から、可燃性ガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得機能と、複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサ３０から、匂いに関する情報を取得する匂い情報取得機能と、匂いセンサ３０における、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得機能と、ガスセンサ２０によるガス検知結果と取得機能により取得した匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力機能と、を実現させるためのプログラムとして捉えることもできる。
以上、本実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１…ガス漏洩検知システム、１０…調理装置、２０…ガスセンサ、３０…匂いセンサ、４０…端末装置、４１…漏洩情報取得部、４２…匂い情報取得部、４３…検知結果取得部、４４…決定部、４５…出力部、４６…記憶部、３１０…水晶振動子、３２０…感応膜、Ｈｃ…発振回路、Ｓ…制御装置
Claims (7)
- 空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサと、
複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサと、
前記匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得手段と、
可燃性ガスの匂い検知結果と前記匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、当該匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定部と、
前記ガスセンサによるガス検知結果と前記取得手段により取得した前記匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするガス漏洩検知システム。 - 前記匂いセンサは、
複数の匂い分子を吸着する膜と、
前記膜での前記匂い分子の吸着を検知するセンサと、
前記センサからの情報を処理する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知システム。 - 前記制御部は、前記匂い分子の重さによる共振振動数変化を検知し、可燃性ガスと他の匂い分子との変化パターンからこれらを識別することを特徴とする請求項２に記載のガス漏洩検知システム。
- 前記他の匂い分子は、空気中に含まれる有機化合物および／または水素であることを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知システム。
- 可燃性ガスの成分は、メタンおよびプロパンの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知システム。
- 空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサから、可燃性ガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得手段と、
複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサから、匂いに関する情報を取得する匂い情報取得手段と、
前記匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得手段と、
可燃性ガスの匂い検知結果と前記匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、当該匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定部と、
前記ガスセンサによるガス検知結果と前記取得手段により取得した前記匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするガス漏洩検知装置。 - コンピュータに、
空気中に含まれる可燃性ガスの成分を検知して反応するガスセンサから、可燃性ガスの漏洩に関する情報を取得する漏洩情報取得機能と、
複数の匂い分子を検知して匂いを識別する匂いセンサから、匂いに関する情報を取得する匂い情報取得機能と、
前記匂いセンサにおける、可燃性ガスと他の匂い分子との反応の違いによる匂い検知結果を取得する取得機能と、
可燃性ガスの匂い検知結果と前記匂いセンサにより検知された匂いとの匂い検知結果とに基づき、当該匂いセンサにより検知された匂いが、可燃性ガスによるものであるか否かを決定する決定機能と、
前記ガスセンサによるガス検知結果と前記取得機能により取得した前記匂い検知結果とを用いて可燃性ガス漏洩の有無に関する情報を出力する出力機能と、
を実現させるためのプログラム。
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-
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