JPH063242A - 匂い検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、匂いサンプル中の匂い成分が僅か
であっても感度良く、且つ連続的にその匂い成分を検知
することができる匂い検知装置を提供することを目的と
する。 【構成】 本発明は、匂いサンプル中の匂い成分を透過
させないガス分離膜と、該ガス分離膜で隔てられた導入
側気室及び排出側気室からなるセンサセルと、該導入側
気室内に設けられた匂い検知手段と、匂いサンプルの濃
度測定時、上記排出側気室に接続され、上記排出側気室
内を上記導入側気室内より低圧にする吸引ポンプと、を
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、匂いを検知する匂い検
知装置に関するものであり、特に低濃度の匂いを検知す
るのに有効な匂い検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の匂い検知装置が、特開平１−２５
９２５０号公報に開示されており、その匂い検知装置を
図８に示す同図において、筐体２０の対面に夫々吸引口
２１と排気口２２とを備え、両者間に匂いサンプルが通
る通路２３が形成されている。その通路２３の下流側に
は吸引ポンプ２４が、またその上流側にはＳｎＯ₂−Ｃ
ａＯ系センサ２５が設けられている。そのセンサ２５に
は、例えばブリッジ回路からなる測定回路２６が接続さ
れており、この測定回路２６はセンサ２５の抵抗値の変
化を測定できるように構成されている。また、その測定
回路２６にはセンサ２５の抵抗値の変化に応じて匂いの
強さを表示できる匂い表示部２７が設けられている。

【０００３】そこで、その匂い検知装置を用いて匂いを
検知するには、まず、吸引ポンプ２４により匂いサンプ
ルを取り込むことによって、その取り込まれた匂いサン
プルを、センサ２５部分を通過せしめ、このとき、その
匂いサンプル中の匂いがセンサ２５の表面に付着乃至吸
着したりすることによって、センサ２５の抵抗値が減少
し、測定回路２６によってその抵抗値の減少を測定する
と共に、匂い表示部２７で匂いの強さを表示するように
なっている。

【０００４】しかしながら、上述の匂い検知装置では、
匂いサンプル中の匂い成分と匂いセンサ２５を直接接触
させることによって、匂いセンサ２５の表面に匂い成分
を付着乃至吸着させており、一定量以上の匂い成分が、
匂いセンサ２５表面に付着乃至吸着して初めて匂いサン
プル中の匂いの強さを検知することができ、測定感度は
低いものであった。

【０００５】そこで、匂いサンプル中の匂い成分の濃度
を濃縮する方法が、日本化学会 第35回香料・テルペン
および精油化学に関する討論会講演要旨集 Ｐ136（199
1）に提案されている。

【０００６】この濃縮方法は、捕集剤を充填した捕集管
中に、匂いサンプルを一定時間通して、匂いサンプル中
の匂いを捕集剤に吸着させた後、捕集剤を加熱すること
によって、その捕集剤から匂い成分を脱着させるもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述の濃
縮方法においては、捕集剤における匂い成分の吸着後
に、その捕集剤を加熱する必要があり、この間は捕集剤
の匂い成分の付着乃至吸着動作を中断しなければなら
ず、測定動作を間欠的にしか行うことができない。

【０００８】従って、本発明は、上述の問題に鑑み成さ
れたものであり、匂いサンプル中の匂い成分が僅かであ
っても感度良く、且つ連続的にその匂い成分を検知する
ことができる匂い検知装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、匂い成分を透
過させないガス分離膜と、該ガス分離膜で隔てられた導
入側気室及び排出側気室からなるセンサセルと、該導入
側気室内に設けられた匂い検知手段と、上記排出側気室
に接続され、上記排出側気室内を上記導入側気室内より
低圧にする吸引ポンプと、を備えた匂い検知装置におい
て、匂いサンプルの濃度測定時、無臭ガスを含む匂いサ
ンプルを上記導入側気室内に供給すると共に、上記吸引
ポンプを作動させて上記無臭ガスを上記ガス分離膜を介
して透過させることによって、匂いサンプル中の匂い成
分を上記導入側気室内で濃縮し、その濃縮された匂い成
分の濃度を上記匂い検知手段で測定することを特徴とす
る。

【００１０】更に、本発明は、匂い成分を透過させない
ガス分離膜と、該ガス分離膜で隔てられた導入側気室及
び排出側気室からなるセンサセルと、該導入側気室内に
設けられた匂い検知手段と、上記導入側気室に接続さ
れ、該導入側気室内を上記排出側気室内より低圧にする
吸引ポンプと、フラッシュガスを上記排出側気室内に供
給するフラッシュガス供給手段と、を備えた匂い検知装
置において、上記吸引ポンプを作動させて上記フラッシ
ュガス供給手段から上記排出側気室内に供給されたフラ
ッシュガスを、上記ガス分離膜を介して透過させて上記
導入側気室から外方へ放出させることを特徴とする。

【００１１】

【作用】匂い成分を透過させないガス分離膜で導入側気
室及び排出側気室に隔てたセンサセル内の導入側気室内
に、無臭ガスを含む匂いサンプルを導入し、この導入側
気室より排出側気室を低圧設定することにより、導入側
気室内の匂いサンプル中の無臭ガスをガス分離膜を介し
て排出側気室に透過させると共に、匂いサンプル中の匂
い成分を導入側気室内に残存させることによって、匂い
サンプル中の匂い成分を導入側気室内で濃縮し、この濃
縮された匂い成分を匂い検知手段にて検知する。

【００１２】一方、ガス分離膜の活性化の際には、排出
側気室内にフラッシュガスを導入して、排出側気室より
導入側気室を低圧設定して、そのフラッシュガスをガス
分離膜を介してセンサセルの外部に放出させる。

【００１３】

【実施例】本発明を図１乃至図７に基づいて説明する。

【００１４】図１及び図２は本発明の匂い検知装置の概
略図を示したものであり、同図において、１は匂いサン
プル導入口、２はダストフィルタ、３は匂いサンプル導
入管、４は匂いサンプル導入管３に設けられた開閉自在
の電磁弁、５はセンサセルであり、このセンサセル５は
ガス分離膜６を挟んで導入側気室７と排出側気室８とに
分離され、その導入側気室７の側壁には対向して接続口
５ａ、５ｂが、また排出側気室８の底面には接続口５ｃ
が設けられている。

【００１５】９は検知素子９ａ及びその検知素子９ａを
駆動させる駆動回路からなり、導入側気室７に設けられ
た匂い検知手段、１０は接続口５ｂから外方に向かって
配された高濃度ガス排出管、１１はガス排出管１０に設
けられた可変流量弁、１２はガス排出管１０の下流側に
設けられた吸引ポンプ、１３はフラッシュガス供給手
段、１４はフラッシュガス供給手段１３から吸引ポンプ
１２の上流側の高濃度ガス排出管１０に接続された低濃
度ガス排出管であり、この低濃度ガス排出管１４の接続
口１４ａと接続口５ｃとは管で接続されている。

【００１６】１５、１６は低濃度ガス排出管１４の接続
口１４ａの上流側、並びに下流側近傍に夫々設けられた
開閉自在の電磁弁、１７はセンサセル５の接続口５ａと
吸引ポンプ１２の上流側の高濃度ガス排出管１０との間
を接続するフラッシュガス排出管である。

【００１７】図３はセンサセル５内部の詳細図である。
同図において、７１、８１は孔を無数に有する整流板で
ある。７２は匂い検知手段９の上方から接続口５ｂに接
続され、導入側気室７内の高濃度のガス抜きを行なうガ
ス抜き管である。

【００１８】ここで、ガス分離膜６及び匂い検知手段９
について詳細に説明する。

【００１９】ガス分離膜６は、セルロース系高分子材料
のスルホエチルセルロースと、ポリエーテルスルホンと
の複合膜から構成されている。具体的な製法としては、
まず、リンターを原料とするセルロースを、２−プロパ
ノール中でアルカリ処理した後、２−ブロモエタンスル
ホン酸でエーテル化反応を行うことによってスルホエチ
ルセルロースを合成する。

【００２０】そして、このスルホエチルセルロースにト
リメトキシメチルメラミン系の水溶性架橋剤と架橋触媒
を加え、これをポリエーテルスルホンの多孔膜上に塗布
し、流延した後、加熱することによって膜厚約０．４μ
ｍのガス分離膜６が得られる。このとき、架橋剤の仕込
み量は１０ｗｔ％である。

【００２１】上述の如き製法によって作製されたガス分
離膜６は、窒素、酸素等の低分子量成分を選択的に透過
させ、匂い成分等の比較的高分子量（分子量としては百
乃至数百前後）の成分は透過させない性質を有すること
が、本発明者の実験によって確かめられている。

【００２２】図４は、匂い検知手段９に用いる検知素子
９ａを示したものである。その検知素子９ａとしては、
基準周波数１２ＭＨｚで、ＡＴカットの円板形状の水晶
板９１を使用し、この水晶板９１の両面に金電極９２を
配し、これらの電極９２上にポリスチレンの有機薄膜９
３を膜厚約１６０ｎｍで真空蒸着させたものを使用し
た。そして、その検知素子９ａは、図５に示す駆動回路
中に組み込まれ、有機薄膜９３の表面に匂い成分が付着
乃至吸着することによる水晶板９１の発振周波数の低下
量を周波数カウンタで計測することができるようになっ
ている。

【００２３】斯る図１に示す構成において、匂いサンプ
ル中の匂い成分の濃度を測定するには、まず可変流量弁
１１及び吸引ポンプ１２の初期設定をする。尚、図１に
おいて、極太線で描かれた管はガスが流れていることを
示している。

【００２４】まず、図６に示すように電磁弁４、１６を
開状態にすると共に、電磁弁１５、１８を閉状態に設定
し、吸引ポンプ１２を作動させた後、例えばオレンジの
香りの一成分であるＤ−（＋）−リモネンを無臭乾燥空
気中に混合させた匂いサンプルを匂い導入口１から導入
させることによって、その匂いサンプルを導入側気室７
内に導入する。

【００２５】このとき、導入側気室７内の圧力より排出
側気室８の圧力の方が低くなるように可変流量弁１１の
開閉度を調整する。この圧力調整は、高濃度ガス排出管
１０の接続口５ｂの下流側の流量計、及び低濃度ガス排
出管１４の電磁弁１６の下流側の流量計（共に図示せ
ず）によって行うことができる。

【００２６】導入側気室７内に導入された匂いサンプル
中の無臭乾燥空気成分は、導入側気室７と排出側気室８
との圧力差に従って、ガス分離膜６を透過して排出側気
室８内に移動するが、匂い成分はガス分離膜６を透過で
きず、導入側気室７内に残存してしまう結果、匂いサン
プル導入口１への導入時より、匂い濃度は濃縮され、導
入側気室７内の検知素子９ａの近傍は匂い濃度に関して
定常状態となる。

【００２７】この定常状態の後に、連続して匂いサンプ
ルを導入側気室７内に導入すると、匂い成分の濃度は濃
くなって、非定常状態となってしまうので、ガス抜き管
７２にて濃縮された匂いサンプルを導入側気室７内から
外方に徐々に放出したり、また導入側気室７内への匂い
サンプルの導入を中止することが考えられる。

【００２８】そこで、幾つかの濃度の異なる匂いサンプ
ルを用いて、上述の定常状態に設定して、検知素子９ａ
における匂い成分の付着乃至吸着による発振周波数の低
下量を測定すると、図７のＡのような特性が得られる。

【００２９】今度は、実際に匂いサンプルの匂い濃度を
測定するに際し、吸引ポンプ１２及び可変流量弁１１を
調整しながら、匂いサンプルを導入側気室７内に導入し
て、上述の定常状態を再現した後、その導入側気室７内
の検知素子９ａの近傍を匂い濃度に関して定常状態とし
たときの検知素子９ａの発振周波数の低下量を図７のＡ
の特性に基づいて推定することによって匂いサンプルの
匂い成分の濃度が得られる。

【００３０】因みに、図７のＢは、匂いサンプルを全く
濃縮せずに、直接検知素子９ａに接触させて匂いサンプ
ルの匂い成分の濃度を測定した従来の方法によるもので
あり、これをみれば、ガス分離膜６を用いて匂いサンプ
ルを濃縮した本発明の方が、測定感度が良くなっている
ことが分かる。

【００３１】一方、ガス分離膜６を長期間連続して使用
すると、そのガス分離膜６に匂い成分が付着乃至吸着し
てしまうので、これを活性化するためフラッシュガスを
使用して匂い成分を除去する方法を図２及び図６に従っ
て以下に述べる。図１と同様に図２において、極太線で
描かれた管はガスが流れていることを示している。

【００３２】まず、図６に示すように電磁弁４、１１及
び１６を閉状態にすると共に、電磁弁１５、１８を開状
態に設定し、吸引ポンプ１２を作動させながら、フラッ
シュガス供給手段１９からフラッシュガスが、低濃度ガ
ス排出管１４を通り、排出側気室８内に導入される。こ
のフラッシュガスは分離膜６を透過し、導入側気室７内
に移動することによって、ガス分離膜６に付着乃至吸着
した匂い成分は除去される。導入側気室７内のフラッシ
ュガスは、センサセル５の接続口５ａからフラッシュガ
ス排出管１７を通り、大気中に放出される結果、ガス分
離膜６は活性化される。

【００３３】そのフラッシュガスとしては、無臭空気、
窒素ガス又はヘリウムガスを用いることができ、必要に
応じてガス分離膜６に付着した匂い成分の除去を促進す
るメタン、アンモニア等を使用してもよい。

【００３４】尚、上述の実施例では、ガス分離膜６を活
性化する際には、電磁弁１５、１８のみを開状態とした
が、更に電磁弁１１も開状態にすることによって、高濃
度ガス排出管１０、ガス抜き管７２に付着した匂い成分
を除去してもよい。

【００３５】また、上述の実施例では、検知素子９ａを
ガス分離膜６と別に設けたが、これには限られず、ガス
分離膜６上に網膜状電極、有機薄膜及び網膜状電極を積
層形成してもよい。このとき、有機薄膜９３として、匂
い成分が付着乃至吸着することにより導電率が変化する
ポリピロール、ポリチオフェン又はポリアニリン、若し
くは誘電率が変化するフェノール樹脂、セルロースアセ
テートブチレート等の材料を用いても良い。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、匂い成分を透過させな
いガス分離膜を用いて、センサセルを導入側気室及び排
出側気室に隔てると共に、導入側気室より排出側気室を
低圧設定することによって、導入側気室内に導入された
無臭ガスを含む匂いサンプル中の無臭ガスのみを、ガス
分離膜を介して排出側気室に透過させて、匂い成分を導
入側気室内で濃縮することができる。

【００３７】これによって、匂いサンプル中の匂い成分
が僅かであっても感度良く、且つ連続的にその匂い成分
を検知することができる。

【００３８】更に、ガス分離膜の活性化の際には、フラ
ッシュガスを排出側気室から導入側気室にガス分離膜を
介して透過させるので、ガス分離膜に付着乃至吸着した
匂い成分を簡単に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における匂いサンプル導入時の匂い検知
装置の概略図

【図２】本発明におけるフラッシュガス導入時の匂い検
知装置の概略図

【図３】本発明のセンサセルの部分拡大図

【図４】本発明における匂い検知手段に用いる検知素子
の側面図

【図５】本発明における検知素子を駆動させる駆動回路

【図６】本発明の匂い検知装置の電磁弁の開閉状態図

【図７】本発明並びに従来の匂い検知装置における検知
素子の発振周波数の低下量と匂い濃度との関係

【図８】従来の匂い検知装置の概略断面図

【符号の説明】

１ 匂いサンプル導入口 ５ センサセル ６ ガス分離膜 ７ 導入側気室 ８ 排出側気室 ９ 匂い検知手段 ９ａ 検知素子 １１ 可変流量弁 １２ 吸引ポンプ １３ フラッシュガス供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 匂い成分を透過させないガス分離膜と、
   該ガス分離膜で隔てられた導入側気室及び排出側気室か
   らなるセンサセルと、該導入側気室内に設けられた匂い
   検知手段と、上記排出側気室に接続され、上記排出側気
   室内を上記導入側気室内より低圧にする吸引ポンプと、
   を備えた匂い検知装置において、 匂いサンプルの濃度測定時、無臭ガスを含む匂いサンプ
   ルを上記導入側気室内に供給すると共に、上記吸引ポン
   プを作動させて上記無臭ガスを上記ガス分離膜を介して
   透過させることによって、匂いサンプル中の匂い成分を
   上記導入側気室内で濃縮し、その濃縮された匂い成分の
   濃度を上記匂い検知手段で測定することを特徴とする匂
   い検知装置。
2. 【請求項２】 匂い成分を透過させないガス分離膜と、
   該ガス分離膜で隔てられた導入側気室及び排出側気室か
   らなるセンサセルと、該導入側気室内に設けられた匂い
   検知手段と、上記導入側気室に接続され、該導入側気室
   内を上記排出側気室内より低圧にする吸引ポンプと、フ
   ラッシュガスを上記排出側気室内に供給するフラッシュ
   ガス供給手段と、を備えた匂い検知装置において、 上記吸引ポンプを作動させて上記フラッシュガス供給手
   段から上記排出側気室内に供給されたフラッシュガス
   を、上記ガス分離膜を介して透過させて上記導入側気室
   から外方へ放出させることを特徴とする匂い検知装置。