JP2003228778A

JP2003228778A - 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

Info

Publication number: JP2003228778A
Application number: JP2002336722A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Higaki; 勝己檜垣; Soichi Tabata; 総一田畑; Hiroichi Sasaki; 博一佐々木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP4082991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】油脂の種類によらず、油脂火災を発生前に検
知することが可能となる油脂火災防止用ガス検知器、並
びに、油脂火災防止用ガス検知方法を提供する。【解決手段】炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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３と、そのセンサ素子３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１０１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天ぷら油等の油脂
の過熱による火災を防止するための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に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、天ぷら油等の油脂火災を検知する
手段として、煙探知式や熱検知式の火災警報機が使用さ
れている。このうち、煙検知式のものは、火災発生時の
炎から生じる煙の光減衰作用を利用するものであるた
め、通常の調理時に発生する焼き魚などからの煙に対し
ても感度を有し、誤報が多い不利がある。一方、熱検知
式のものでは、誤報可能性は低くなるものの、火災が進
行した状況での温度上昇を検知するため、火災の発生を
未然に防ぐ手段にはなり得なかった。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）。

【０００３】

【特許文献１】特開平４−１５５１３２号公報（第２−
４頁、図１−図７）

【特許文献２】特開平８−１７０９５５号公報（第２−
４頁、図１−図２）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のガス検知式
の火災検知器は、油脂火災について、アセトアルデヒド
（炭素数２）のような低級のアルデヒドを検知すること
を目的とするものであるが、発明者らが食用油脂の熱分
解ガスの分析を行った結果によれば、アセトアルデヒド
は、リノレン酸含有率の低い、例えばオレイン酸リッチ
ベニ花油のような食用油脂では発生量が極めて低く、従
って、従来のガス検知式の火災検知器では、油脂火災を
確実に検知することができないことが判明した。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、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、並びに、油脂火災防止用ガ
ス検知方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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は、特許請求の範囲の
欄の請求項１に記載した如く、炭素数３〜９のアルデヒ
ド、及び、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ている点にある。

【０００７】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、炭素数３〜９のアルデヒ
ド、及び、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ている点にある。

【０００８】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加え
て、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
成されている点にある。

【０００９】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第二の特徴構成に加え
て、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
に構成されている点にある。

【００１０】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した如く、上記第二から第四のいずれ
かの特徴構成に加えて、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いるときに、前
記判定を行うように構成されている点にある。

【００１１】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した如く、上記第一から第五のいずれ
かの特徴構成に加えて、前記センサ素子が、酸化物半導
体を主成分とする感ガス層の上に、低級の可燃性ガスを
燃焼除去するための貴金属を担持した触媒層を積層した
構造からなる点にある。

【００１２】同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項７に記載した如く、上記第一から第五のいずれ
かの特徴構成に加えて、前記センサ素子が、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より
構成される点にある。

【００１３】同第八の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項８に記載した如く、上記第七の特徴構成に加え
て、前記酸化物半導体がタングステン酸化物であり、前
記貴金属が、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕのうちの少なくと
も１つである点にある。

【００１４】同第九の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項９に記載した如く、上記第二から第八のいずれ
かの特徴構成に加えて、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点にある。

【００１５】本発明に係る油脂火災防止用ガス検知方法
の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１０に記載
した如く、炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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点にある。

【００１６】以下に作用並びに効果を説明する。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３〜９のアルデヒド、及び、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。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）、アルデヒドで
はヘキサナール（炭素数６）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、及び、プロピオン
アルデヒド（炭素数３）やノナナール（炭素数９）を含
む炭素数３〜９のアルデヒドも発生するので、これらの
アルカン及びアルデヒド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デヒド及び
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。

【００１７】同第二の特徴構成によれば、炭素数３〜９
のアルデヒド、及び、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、判
定手段が油脂が過熱状態にあるか否かの判定を行う。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）、アルデヒドではヘキサ
ナール（炭素数６）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、及び、プロピオンアルデヒ
ド（炭素数３）やノナナール（炭素数９）を含む炭素数
３〜９のアルデヒドも発生するので、これらのアルカン
及びアルデヒド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。

【００１８】同第三の特徴構成によれば、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
態にあると判定する。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３〜９のアルデヒド及び炭素数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。

【００１９】同第四の特徴構成によれば、判定手段が、
前記センサ素子の出力からセンサ素子の抵抗値もしくは
抵抗値に対応する量を算出し、その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と判定する。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。

【００２０】同第五の特徴構成によれば、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、判定手段が油脂が過熱状態にあるか否かの判定を行
う。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。

【００２１】同第六の特徴構成によれば、低級の可燃性
ガスは、貴金属を担持した触媒層で燃焼除去されるた
め、触媒層の下の酸化物半導体を主成分とする感ガス層
に達せず検出されない。一方、炭素数３〜９のアルデヒ
ド及び炭素数２〜８のアルカンの高級な可燃性ガスは、
貴金属を担持した触媒層で燃焼除去されることなく、触
媒層の下の酸化物半導体を主成分とする感ガス層に達し
て検出される。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３〜９のアルデヒド及び炭素数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。

【００２２】同第七の特徴構成によれば、低級の可燃性
ガスは、感ガス体材料に含有した貴金属で燃焼除去され
て検出されず、一方、炭素数３〜９のアルデヒド及び炭
素数２〜８のアルカンの高級な可燃性ガスは、貴金属で
燃焼除去されることなく、上記感ガス体材料の主成分で
ある酸化物半導体によって検出される。従って、第六の
特徴構成（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、とりわけ、炭素数６〜９のアルデヒド類の各成
分に対して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。

【００２３】同第八の特徴構成によれば、低級の可燃性
ガスは、感ガス体材料に含有したＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒ
ｕのうちの少なくとも１つの貴金属で燃焼除去され、炭
素数３〜９のアルデヒド及び炭素数２〜８のアルカンの
高級な可燃性ガスは、上記貴金属で燃焼除去されること
なく、上記感ガス体材料の主成分であるタングステン酸
化物によって検出される。従って、上記第七の特徴構成
の油脂火災防止用ガス検知器を実現するための具体的な
実施形態が得られる。

【００２４】同第九の特徴構成によれば、警報手段が作
動可能状態に変更設定されていれば、判定手段にて油脂
の過熱状態が判定されたときに警報手段が警報作動し、
警報手段が作動不能状態に変更設定されていれば、判定
手段にて油脂の過熱状態が判定されても警報手段は警報
作動しない。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。

【００２５】本発明に係る油脂火災防止用ガス検知方法
の特徴構成によれば、炭素数３〜９のアルデヒド、及
び、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、油脂が過熱状態にあ
るか否かを判定する。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）、アルデヒドではヘキサナール（炭素数６）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、及び、プロピオンアルデヒド（炭素数３）やノナ
ナール（炭素数９）を含む炭素数３〜９のアルデヒドも
発生するので、これらのアルカン及びアルデヒドのうち
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検知方法が提供される。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明に係る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の実施の形態に
ついて図面に基づいて説明する。〔第１実施形態〕先ず、本発明に係る油脂火災防止用ガ
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、本発明に係る
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。

【００２７】センサ素子３は、炭素数３〜９のアルデヒ
ド、及び、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している。特にアルデヒドで
は、ヘキサナール（炭素数６）、ヘプタナール（炭素数
７）、ノナナール（炭素数９）、アルカンでは、ペンタ
ン（炭素数５）に対して顕著な感度を有することが望ま
しい。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。

【００２８】さらに、図５に、サラダ油についての熱分
解ガス濃度と油脂の温度との関係を示している。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）やメタン（炭素数２）について
も、油脂の温度上昇とともに発生濃度が指数関数的に増
加する傾向があるものの、プロピオンアルデヒド（炭素
数３）やヘキサナール（炭素数６）、あるいはペンタン
（炭素数５）といった炭素数の多い高級なアルデヒドや
アルカンの方が、発生濃度が高い。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。

【００２９】前記センサ素子３は、具体的には、図１
（ロ）に示すように、アルミナ製の基板４上に、酸化物
半導体を主成分とする感ガス層５を備え、さらに感ガス
層５の上に、エタノールやメタン等の低級の可燃性ガス
を燃焼除去するための貴金属（例えばパラジウム）を担
持した触媒層７を積層した構造からなる。感ガス層５の
両端には信号電極５ｃが形成され、また、基板４の下面
には加熱用のヒータ６が付設されている。センサ素子３
からは、ヒータ６の通電用の２本のリード線、及び、感
ガス層５の信号電極５ｃに接続される信号取出し用の２
本のリード線の計４本のリード線が取出され、これらは
ハウジング８の底面から取出されたリードピンと接続さ
れている。そして、図２に示すように、上記センサ素子
３は前記リード線によって、マイコン等からなる制御部
２に接続されている。尚、感ガス層５は検出作動時に４
００〜５５０℃の温度範囲に加熱される。

【００３０】上記感ガス層５は、酸化スズ、酸化亜鉛、
酸化インジウムなどのｎ型半導体膜５ａと、このｎ型半
導体膜５ａを被覆するように、Ｗ、Ｍｏなどの金属を担
持した触媒層５ｂとで形成され、さらに、この触媒層５
ｂを被覆するように、前記触媒層７を積層している。こ
の構成により、最外側の触媒層７で低級の可燃性ガスが
燃焼除去されるとともに、内側の触媒層５ｂによって感
ガス層５の特性が変化し、炭素数３〜９のアルデヒド、
及び、炭素数２〜８のアルカンに含まれるガス成分に感
度を有するように構成している。

【００３１】次に、第１実施形態に係るセンサ素子３の
出力を検出する回路を図３に示す。図３において、Ｒｓ
はセンサ素子３の抵抗値となる感ガス部５ａ（実際は前
記半導体膜５ａ）の抵抗であり、この感ガス部５ａの抵
抗Ｒｓに直列に固定抵抗Ｒｏを接続し、この感ガス部５
ａの抵抗Ｒｓと固定抵抗Ｒｏの直列配置に対して電圧Ｖ
ｔを印加したときの固定抵抗Ｒｏの両端電圧Ｖｏを測定
する。そして、油脂の熱分解ガスが存在しない清浄な空
気だけの状態（エアレベル）での上記電圧Ｖｏを基準と
して、このエアレベル電圧からの電圧Ｖｏの増分をセン
サの出力として取出している。尚、上記固定抵抗Ｒｏの
抵抗値は、検知対象の油脂を所定温度に保持したときの
センサ素子３の抵抗値Ｒｓとほぼ同等の値に選定する。
具体的には、食用油脂の場合は、２５０℃付近で白煙が
生じるため、この付近でのセンサ抵抗値Ｒｓと同等の抵
抗値に選定する。

【００３２】次に、本ガスセンサ１による計測について
説明する。尚、図示しないが、食用油脂を加熱するコン
ロの直上１．５ｍの位置にガスセンサ１を設置してい
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。

【００３３】さらに、図６において、加熱された油脂の
自然発火は、センサ出力値が油温３５０℃に相当する
１．８Ｖを超えた領域で発生している。そこで、センサ
出力値が、上記自然発火温度よりも低い温度、例えば油
温２３０〜２５０℃に相当する０．６〜０．８Ｖを超え
るか否かによって、油温の異常、すなわち油脂が過熱状
態にあるか否かを判断している。そして、この油温の異
常が判断されると、後述の警報手段１１によって警報が
発せられることになる。

【００３４】ところで、本ガスセンサ１は、動物油脂の
熱分解時に発生するガスに対しても感度を有するため、
通常の調理（焼き肉や焼き魚等）時においてもセンサ出
力が増加する。そこで、通常の調理時に本ガスセンサ１
が誤動作しないようにするために、図２に示すように、
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、油脂が過熱状態にあるか否かの判定
を行う判定手段１０１が設けられ、この判定手段１０１
が、前記センサ素子３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。
尚、判定手段１０１は、センサ素子３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、前記油脂が過
熱状態にあるか否かの判定を行う。

【００３５】さらに、前記判定手段１０１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１１を
備え、その警報手段１１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。具体的に
は、警報手段１１は制御部２に接続された警報音発生用
のブザーや、音声で警報するスピーカー、あるいは光の
点滅等を表示するランプで構成される。そして、制御部
２に接続した手動スイッチ１２をオン又はオフに切り替
えることで、警報手段１１を作動可能状態と作動不能状
態とに変更設定できるようになっている。

【００３６】前記判定手段１０１について具体的に説明
すると、図７に示すように、サラダ油を加熱した場合に
は、発生ガスの濃度の増加によるセンサ出力の増加の傾
向は比較的長い時間継続するが、一方、焼き肉において
は、センサ出力が増加するときに、途中で出力が変化し
ないフラットな領域が存在したりして、増加の傾向が長
時間継続することが少ないことが分かる。因みに、この
ようなセンサ出力の変化に差異があるのは、通常の調理
時における熱分解ガスの発生濃度の変化は、調理者の調
理作業により不規則であるのに対して、例えば天ぷら油
火災等の原因になる食用油脂の場合には、天ぷら鍋から
調理者が離れるため油温は単調に増加し、それに伴い熱
分解ガスも指数関数的に増加し続けるためと推論され
る。

【００３７】そこで、センサ出力の増加率判定を行う判
定開始用の設定値を、天ぷら油の適温である１８０℃相
当の出力値０．３５Ｖとし（図６参照）、１分ごとにセ
ンサ出力値を測定して、その１分ごとのセンサ出力値の
変化率が設定値０．１Ｖ／分を超えている状態が、設定
時間である４分間以上継続するかどうかを判定してい
る。このように判定手段１０１を構成することにより、
焼き肉等の調理時において誤動作することなく、自然発
火温度（３５０℃）よりも低い油温の時点で油脂の過熱
状態を判定して、警報を発することができた。因みに、
図７の例においては、天ぷら油の温度が２９０℃付近に
なった時点で、過熱状態を判定することができた。

【００３８】本ガスセンサ１の設置場所としては、油脂
からの熱分解ガスが発生する種々の場所が可能である
が、例えば台所においては、油脂が過熱して発生した熱
分解ガスは換気扇で集められて外部に排気されるので、
換気扇のフード内、又は、排気通路内などが本ガスセン
サ１の設置場所として好適である。

【００３９】次に、本発明に係る油脂火災防止用ガス検
知方法は、炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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
度を有する前記センサ素子３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ものである。具体
的には、図１に示すセンサ素子３の出力を外部の計測装
置に入力し、その計測装置によってセンサ素子３の出力
信号を解析して、油脂の過熱状態を判定する。この場合
には、センサ素子３を使う使用者が、センサ素子３の出
力信号を解析する解析内容について検知対象の油脂の条
件等を考慮して自由に設定することができるメリットが
得られる。

【００４０】〔第２実施形態〕次に、本発明に係る油脂
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実施形態では、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。

【００４１】これは、油脂の熱分解により発生する炭素
数３〜９のアルデヒド、及び、炭素数２〜８のアルカン
のガス濃度が時間経過（温度上昇）とともに指数関数的
に増加するかどうかを判断するものであり、そのために
は、半導体式のセンサ素子３の抵抗値Ｒｓの対数はガス
濃度の対数とほぼ線形関係にあり、また、ガス濃度の対
数は時間に対してほぼ線形の関係にあるため、センサ抵
抗値Ｒｓの対数は時間に対して線形の関係で変化するこ
とから、センサ素子３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で判断することが好ましいこ
とによる。

【００４２】図８に示すように、サラダ油を加熱した場
合に、上記センサ素子３の抵抗値Ｒｓに対応する量Ｒｓ
／Ｒｓｏを対数変換した値Ｌｏｇ（Ｒｓ／Ｒｓｏ）が時
間と共に線形的に減少する傾向が確認できるので、上記
Ｌｏｇ（Ｒｓ／Ｒｓｏ）が判定開始用の設定値−０．６
５より低下したかどうか（これは、センサ素子３の出力
が判定開始用の設定値を超えているかどうかに対応す
る）を判断し、判定開始用の設定値−０．６５より低下
していれば、上記Ｌｏｇ（Ｒｓ／Ｒｓｏ）の時間的な減
少率を測定して、その減少率が設定値０．０８／分以上
の状態が設定時間である４分以上継続したか否かを判断
する。そして、この条件が満たされると、油脂が過熱状
態にあると判定され、前記警報手段１１によって警報が
発せられる。

【００４３】〔第３実施形態〕次に、本発明に係る油脂
火災防止用ガス検知器の第３実施形態について説明する
が、この第３実施形態では、前記センサ素子３の構成が
第１、第２実施形態と異なる。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、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒ
ｈ，Ｒｕのうちの少なくとも１つである。感ガス体材料
１３は基板４上に層状に形成されている。

【００４４】図１０に示すセンサ素子３が図１（ロ）の
センサ素子３と異なる点は、感ガス体材料１３の１層構
造であり、その材料が、三酸化タングステンを主成分と
し、これにＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕより選ばれる１以上
の元素を０．５％〜５．０％の範囲で担持させたことで
ある。尚、三酸化タングステンの焼結助材として、Ｓ
ｉ，Ａｌなどの元素を、タングステン（Ｗ）に対する元
素比で５〜３０％程度添加しても、油脂熱分解ガスに対
する高感度な特性を損なうことは無い。この感ガス体材
料１３を使用する場合、特に図１（ロ）のセンサ素子３
の触媒層７のような層を形成する必要は無い。この感ガ
ス体材料１３の層が、３００〜４５０℃の範囲内の温度
（例えば、３６０℃付近）で保持されるための通電加熱
用のヒータ６を備え、この通電加熱時の感ガス体材料１
３の層の電気抵抗値を測定するために、感ガス体材料１
３の層と電気的に接するように検出電極１３ａを両端に
設けている。

【００４５】次に、上記構造のセンサ素子３によるガス
検知特性について説明する。ここでは、ガス感度におい
て最も良好であった、ＲｕをＷに対して２％添加したサ
ンプルを代表例として述べる。図１１に示すように、特
に炭素数６，７のアルデヒドに対して、１０ｐｐｍ程度
の低濃度においても、極めて有意な感度を有しているこ
とが判る。しかも、エタノールに対する感度は同濃度の
アルデヒド感度に比してはるかに小さく、料理酒などに
よる誤検出（誤報）の確率を低くすることが可能とな
る。尚、感度はセンサ素子３のエアレベル状態での抵抗
値Ｒｓｏと上記濃度での抵抗値Ｒｓとの比で表わしてい
る。

【００４６】図１２は、図１０のセンサ素子３を油の加
熱を行う箇所の真上１３０ｃｍの地点に設置し、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）を２４０℃まで加熱したときの油の温度とセンサ応
答との関係を示している。ここで、縦軸はセンサ抵抗値
Ｒｓ（Ω）の対数変換値、横軸は油の温度である。図１
２から判るように、オレイン酸リッチベニハナ油のよう
なその熱分解ガスにアセトアルデヒド、ホルムアルデヒ
ドといった成分を含有しない種類の油であっても、加熱
時に大きな感度を有し、かつ、食用油脂の種類（通常の
サラダ油とオレイン酸リッチベニハナ油）によらず、同
等の高感度を得ることができる。

【００４７】なお、図１２において油の温度の上昇とと
もに減少するセンサ抵抗値Ｒｓの対数変換値Ｌｏｇ（Ｒ
ｓ）が、ある温度箇所でやや上がる傾向が見られるが、
これは測定中の気流の影響であると考えられる。こうい
った気流の影響は油温予測精度に影響するが、実用に供
し得る誤差範囲で、油温の推定や過熱状態にあるか否か
の判定が可能となる。例えば、センサ抵抗値Ｒｓが５ｋ
Ω（対数変換値で、３．７０）を超えて下回ることで過
熱状態にあることを判定する場合、気流の影響を加味し
ても、２２０℃〜２４０℃の幅程度の誤差であり、実用
に供することができる。

【００４８】図１３は、図１０のセンサ素子３を油の加
熱を行う箇所の真上８３ｃｍの地点に設置し、天ぷら油
を２５０℃まで加熱したときのセンサ抵抗値Ｒｓの対数
値の応答特性を示している。ここで、縦軸はセンサ抵抗
値Ｒｓ（Ω）の対数変換値、横軸は加熱時間である。図
１３には、同じ設置位置におけるセンサ応答で、約１ヶ
月のモニター試験において感度が大きかった各種調理の
場合のセンサ応答も示している。図１３から、正常調理
時の抵抗値は、２４０℃相当の抵抗値である１．９ｋΩ
（対数変換値で、３．２８）よりも下回ることがないこ
とが分かる。したがって、前記判定手段１０１を、セン
サ抵抗値Ｒｓが１．９ｋΩ（対数変換値Ｌｏｇ（Ｒｓ）
＝３．２８）を超えて下回った場合に油脂が過熱状態に
あると判定させるようにすれば、正常調理時と識別して
油脂過熱に基づく警報を発することが可能となる。

【００４９】また一方で、図１０のセンサ素子３を用い
た場合には、センサ抵抗値Ｒｓの対数変換値Ｌｏｇ（Ｒ
ｓ）において、０．１／分以上の減少が２分以上継続す
るか否かで、正常調理時と識別して油脂過熱に基づく警
報を発することが可能となる。特に、上記の経時的変化
の判定を、油の温度が２２０℃相当の抵抗値Ｒｓ＝３．
１ｋΩ（対数変換値Ｌｏｇ（Ｒｓ）＝３．４９）を超え
て下回った時点で開始し、Ｌｏｇ（Ｒｓ）の減少率とし
て０．１／分以上の減少率が、２分を超えるか否かでも
って、油の温度が異常か否かを判断した場合には、油の
温度がより低い時点で、食用油脂が無人で加熱している
状況を予測することが可能となり、セキュリティが向上
する。

【００５０】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。上記第１実施形態では、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。

【００５１】上記第１実施形態では、油温推定手段１０
０が推定した油温が設定温度を超えている場合に油脂の
過熱状態を判定して、警報手段１１を警報作動させるよ
うにしたが、これ以外に、推定した油温を数字表示器等
に表示してもよい。この形態によれば、業務用等におい
て、調理者が表示された油温の値を見て、油脂が過熱状
態にあるかどうかを判断することになる。

【００５２】上記第２及び第３実施形態では、前記判定
手段１０１が、前記センサ素子３の出力からその抵抗値
Ｒｓに対応する量Ｒｓ／Ｒｓｏを算出して、その抵抗値
Ｒｓに対応する量Ｒｓ／Ｒｓｏ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
に構成したが、前記センサ素子３の出力からその抵抗値
Ｒｓを算出して、その抵抗値Ｒｓ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
うに構成してもよい。

【００５３】上記実施形態では、センサ素子３を構成す
る感ガス層５又は感ガス体材料１３の主成分である酸化
物半導体を、ｎ型半導体で構成したが、ｐ型半導体で構
成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油脂火災防止用ガス検知器の構造
を示す側面断面図

【図２】本発明に係る油脂火災防止用ガス検知器のブロ
ック図

【図３】第１実施形態に係るガス検知部の等価回路を示
す図

【図４】油脂の過熱時に発生するガスの特性を示す図

【図５】油脂の過熱時に発生するガスの特性を示すグラ
フ

【図６】第１実施形態に係るガス検知器のガス検知特性
を示すグラフ

【図７】第１実施形態に係るガス検知器のガス検知特性
を示すグラフ

【図８】第２実施形態に係るガス検知器のガス検知特性
を示すグラフ

【図９】別実施形態に係るガス検知部の等価回路を示す
図

【図１０】第３実施形態に係るガス検知器の構造を示す
側面断面図

【図１１】第３実施形態に係るガス検知器のガス種別感
度を示す数表

【図１２】第３実施形態に係るガス検知器のガス検知特
性を示すグラフ

【図１３】第３実施形態に係るガス検知器のガス検知特
性を示すグラフ

【符号の説明】

３センサ素子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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 27/12 Ｇ０１Ｎ 27/12 Ｄ (72)発明者佐々木博一大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 2G046 AA20 AA22 AA25 BA01 BA04 BA06 BA09 BB02 BE03 BF01 BF05 BG01 BH03 BH05 BH09 BJ02 BJ10 DB05 DC07 DC09 DC14 DC16 DC17 DC18 EB01 FB02 FE15 FE22 FE39 FE46 FE48 2G060 AB16 AB18 AB22 AE19 AF07 AG10 BA01 BB02 BB09 BB16 BB18 BD06 BD08 HA04 HB03 HB06 HC08 HC13 HC15 HC19 HC22 HC26 HD01 HD02 HD07 KA01 5C085 AA05 BA15 CA30 FA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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
備えている油脂火災防止用ガス検知器。
【請求項２】炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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ている油脂火災防止用ガス検知器。
【請求項３】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記載の油脂火災防止用
ガス検知器。
【請求項４】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記載の油脂火災
防止用ガス検知器。
【請求項５】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２〜４のいず
れかに記載の油脂火災防止用ガス検知器。
【請求項６】前記センサ素子が、酸化物半導体を主成
分とする感ガス層の上に、低級の可燃性ガスを燃焼除去
するための貴金属を担持した触媒層を積層した構造から
なる請求項１〜５のいずれかに記載の油脂火災防止用ガ
ス検知器。
【請求項７】前記センサ素子が、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より構成され
る請求項１〜５のいずれかに記載の油脂火災防止用ガス
検知器。
【請求項８】前記酸化物半導体がタングステン酸化物
であり、前記貴金属が、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕのうち
の少なくとも１つである請求項７記載の油脂火災防止用
ガス検知器。
【請求項９】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２〜８のいずれかに記載の
油脂火災防止用ガス検知器。
【請求項１０】炭素数３〜９のアルデヒド、及び、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。