JP4007933B2

JP4007933B2 - ガス検知装置

Info

Publication number: JP4007933B2
Application number: JP2003059779A
Authority: JP
Inventors: 勝己檜垣; 総一田畑; 博一佐々木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2004271263A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天ぷら調理においてしばしば発生する食用油脂の異常過熱による火災を防止するため、食用油脂の熱分解成分ガスを識別して検知するガス検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火災を検知する手段として、煙検知式、熱検知式などの火災警報機が使用されている。煙を検知する煙検知式のものでは、火災炎による光の減衰作用を利用するものなどが存在するが、この方式では、魚の焼き調理などに発生する焼き調理の煙に対しても感度をもつため、誤報が多いという問題がある。一方、熱を検知する熱式検知のものでは、上述した誤報の発生は少なくなるものの、火災が発生したときの温度上昇をとらえるため、火災の発生を未然に防止することができないという問題がある。
【０００３】
このようなことから、火災の初期に発生する薫焼ガスを検知して火災を検知する検知器も種々のものが提案されている。例えば、焼き魚による誤報を防止するため、従来の煙検知手段とガス検知手段とを組み合わせた排煙フードに関するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、たばこの喫煙や食用油脂が加熱されたとき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ためのガス検知器も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
これらはいずれも、食用油脂の火災については、アセトアルデヒド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、食用油脂の熱分解ガスの成分分析を行った結果、アセトアルデヒドは、食用油脂を構成する脂肪酸の１つであるリノレン酸が、酸素（空気）の供給が好適な条件、たとえばフラスコ内に食用油を入れ空気流通下で加熱した場合にのみ発生するガスであって、普通の調理で鍋を加熱する場合、アセトアルデヒドはほとんど発生しないことが判明した。まして、リノレン酸の含有率の少ない、オレイン酸リッチベニ花油のような食用油脂や、ひまわり油のような食用油脂では、その発生量は皆無に近いことが判った。即ち、アセトアルデヒドの含有量に応じたセンサ信号により食用油脂の過熱状態を判断することは、極めて信頼性の低い手法であることが判明した。
【０００５】
食用油脂の熱分解成分ガスの分析を行った結果、食用油脂の種類によらず、天ぷら油加熱時に発生するガスに反応し、油の温度の異常過熱状態を検知するためのガス検知手段としては、第１に、食用油脂種によらず加熱時に高濃度で安定して発生するガスである、炭素数６〜９のアルデヒドに高感度であり、第２に、調理時の誤報を避けるため、炭素数６〜９のアルデヒドに対する感度が調理酒蒸気（エタノール）と比較して高感度であるという要件を満たすことが重要である。
【０００６】
一方で、可燃性ガス（メタン、プロパン）や不完全燃焼ガス（ＣＯ）に対してのガスセンサとして、酸化錫を主成分とする半導体式ガスセンサが広く使用されている。この酸化錫を主成分とするガスセンサは、検知ガス成分の選択性に乏しくて可燃性ガス全般に感応するという特性を有している。それ故に、調理酒蒸気（エタノール）への誤報を抑制するために、このガスセンサに活性炭（活性炭フィルタ）などのセンサキャップを取り付けて対応している。しかし、実験により判明した食用油脂の熱分解成分ガスであるアルデヒドは、この活性炭フィルタに吸着されてガスセンサまで到達せず、このような半導体式ガスセンサでは対応することができない。このようなことから、活性炭フィルタを省略することも考えられるが、このようにした場合、酸化錫を主成分とする半導体式ガスセンサでは、食用油脂の熱分解成分ガスに含まれるアルデヒド類に対する感度は乏しく、また、エタノール感度との相対比にも問題があり、アルデヒド類を正確に検知することが難しい。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１５５１３２号公報
【特許文献２】
特開平８−１７０９５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明者等は、ガス検知手段として上述した要件を満たし、上述食用油脂の熱分解成分ガスであるアルデヒドに対する検知選択性の高いガス検知センサの材料として、三酸化タングステン（ＷＯ_３）を主要成分とするものが好適であることを見出し提案した。この材料をガス検知センサに用いることで、活性炭フィルタを搭載しないガス検知センサにおいても、アルデヒドに対する感度は、同濃度のエタノールへの感度に対するものよりも、約５倍の感度を持たせることができた。
【０００９】
しかしながら、このようなアルデヒドに対する検知選択性に優れた材料（三酸化タングステンを主成分とするもの）を用いた場合においても、お燗のような、エタノールを大量に発生するような条件においては、油を２４０℃相当に加熱したときに発生する出力相当にまで、出力が発生することが判明し、この温度付近に警報設定することは誤報の可能性が高くなる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、食用油脂の熱分解成分ガス以外のガスによる誤作動を抑制し、天ぷら油が出火する前に油温の異常をより早く正確に検知可能なガス検知装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のガス検知装置は、三酸化タングステンを主成分とする金属酸化物から形成されたガス検知手段と、前記ガス検知手段を検知温度範囲に加熱するための加熱手段と、前記加熱手段を制御するための加熱制御手段と、前記ガス検知手段の電気抵抗値を測定するための抵抗値測定手段と、を具備するガス検知装置であって、
前記ガス検知手段は、前記検知温度範囲内において温度を変化せたときに清浄空気中及びエタノールを含有する環境においては温度の上昇に伴ってその電気抵抗値が小さくなるように変化し、また炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境においては温度を変化させたときにその電気抵抗値がほぼ一定である特性を有するとともに、ガスを監視するための監視モードとガス成分を識別するための識別モードによりガスを検知し、前記加熱制御手段は、前記監視モードにおいては前記ガス検知手段が前記検知温度範囲内の第１温度に保持されるように前記加熱手段を制御し、前記識別モードにおいては前記ガス検知手段が前記検知温度範囲内の前記第１温度よりも低い第２温度に保持されるように前記加熱手段を制御し、前記抵抗値測定手段に関連して、更に、成分ガスを識別するための成分ガス識別手段が設けられており、前記成分ガス識別手段は、前記監視モード及び前記識別モードにおける前記ガス検知手段の電気抵抗値の変化度合いに基づいて熱分解成分ガスを識別することを特徴とする。
【００１２】
このガス検知装置においては、ガス検知手段が三酸化タングステンを主成分とする金属酸化物から形成されており、このようなガス検知手段においては、清浄空気中やエタノールが共存するような環境で、ガス検知手段の温度を検知温度範囲、例えば２５０〜５００℃の範囲で変化させたときには、その電気抵抗値が大きく変化して温度上昇に伴ってその電気抵抗値が小さくなるのに対して、食用油脂の主要熱分解成分ガスである炭素数６〜９のアルデヒドが存在する環境で、ガス検知手段の温度を上述したように変化させたときには、その電気抵抗値はほぼ一定で、ほとんど変化しないという特異な特性を有している。このような特性を利用し、ガス検知手段は監視モードにおいては検知温度範囲の第１温度、例えば４３０℃前後に保持され、識別モードにおいては検知温度範囲の第１温度よりも低い第２温度、例えば３３０℃前後に保持される。抵抗値測定手段は、監視モード及び識別モードにおけるガス検知手段の電気抵抗値を計測し、成分ガス判別手段は監視モード及び識別モードにおけるガス検知手段の電気抵抗値の変化度合いに基づいて熱分解成分ガスを識別するので、食用油脂種の熱分解成分ガスと非食用油脂種の熱分解成分ガスとを正確に判別することができる。即ち、監視モードから識別モードへの移行によるガス検知手段の電気抵抗値の変化幅（変化の度合い）が所定値以上であると、エタノールを含有する環境、換言すると食用油脂の熱分解成分ガス以外のガスと識別するのに対し、ガス検知手段のこの電気抵抗値の変化幅（変化の度合い）が所定値より小さいと、炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境、換言すると食用油脂の熱分解成分ガスと識別し、このように識別することによって、エタノールなどの調理蒸気の正確な識別が可能となる。尚、監視モードの第１温度は、識別モードの第２温度よりも高い温度に設定してもよく、或いはこの第２温度よりも低い温度に設定するようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載のガス検知装置では、前記検知温度範囲においては、前記ガス検知手段の電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境よりも所定濃度のエタノールを含有する環境の方が大きく、所定濃度のエタノールを含有する環境における電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境における電気抵抗値の２．７〜３０倍であることを特徴とする。
このガス検知装置では、検知温度範囲において、所定濃度のエタノールを含有する環境におけるガス検知手段の電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境におけるその電気抵抗値よりも２．７〜３０倍大きいので、このアルデヒドに対する感度が高く、調理酒蒸気に含まれるエタノールによる誤報を避け、食用油脂種を加熱した際に発生する炭素数６〜９のアルデヒドを含む熱分解成分ガスを正確に検知することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載のガス検知装置では、前記ガス検知手段の前記検知温度範囲における電気抵抗値は、炭素数６〜９のアルデヒドを１０ｐｐｍ含有する環境において１〜３ｋΩの範囲内であり、またエタノールを１０ｐｐｍ含有する環境において８〜３０ｋΩの範囲内であることを特徴とする。
【００１５】
このガス検知装置では、検知温度範囲におけるガス検知手段の電気抵抗値は、炭素数６〜９のアルデヒドを１０ｐｐｍ含有する環境において１〜３ｋΩの範囲内であり、またエタノールを１０ｐｐｍ含有する環境において８〜３０ｋΩの範囲内であるので、食用油脂種を加熱した際に発生する炭素数６〜９のアルデヒドを含む熱分解成分ガスを所望の通りに正確に検知することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載のガス検知装置では、警報信号を生成する警報信号生成手段と、前記警報信号生成手段からの前記警報信号に基づいて作動する警報手段が設けられており、前記警報信号生成手段は、前記監視モードの前記ガス検知手段の電気抵抗値と第１警報値及びこの第１警報値と異なる第２警報値とを用い、炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境と識別した場合に前記ガス検知手段の電気抵抗値が前記第１警報値を超えると前記警報信号を生成し、エタノールを含有する環境と識別した場合に前記ガス検知手段の電気抵抗値が前記第２警報値を超えると前記警報信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
このガス検知装置においては、警報信号生成手段は熱分解成分ガスの種類によって第１警報値又は第２警報値を用いて警報信号を生成する。即ち、成分ガス識別手段により炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境（換言すると、食用油脂種の熱分解成分ガスを含んでいる）と識別したときには、警報を発する基準となる値として第１警報値が用いられ、警報信号生成手段は監視モードのガス検知手段の電気抵抗値が第１警報値を超えると警報信号を生成する。一方、成分ガス識別手段によりエタノールを含有する環境（換言すると、非食用油脂種の熱分解成分ガスを含んでいる）と識別したときには、警報を発する基準となる値として第２警報値が用いられ、警報信号生成手段は監視モードのガス検知手段の電気抵抗値が第２警報値を超えると警報信号を生成する。
【００２０】
三酸化タングステンを主成分とするガス検知手段では、炭素数６〜９のアルデヒドを含有する食用油脂種の熱分解成分ガスの存在により電気抵抗値が低くなるが、このようなガス検知手段を用いる場合、エタノールを含有する非食用油脂種の熱分解成分ガスのガス濃度を判定する第２警報値は、食用油脂種の熱分解成分ガスのガス濃度を判定する第１警報値よりも低い値が設定され、このように設定することによって、非食用油脂種の熱分解成分ガスにより警報が発せられるためには、より大きな感度変化が必要となり、これにより、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を少なくすることができる。従って、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を抑えつつ、食用油脂種の熱分解成分ガスを識別して正しく警報を発することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従うガス検知装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に従うガス検知装置の一実施形態のガスセンサを簡略的に示す断面図であり、図２は、一実施形態のガス検知装置を簡略的に示すブロック図であり、図３は、図１のガスセンサのガス感応部により各種ガスを検知したときのその温度とその電気抵抗値との関係を示す図であり、図４は、天ぷら油の温度とガス感応部の電気抵抗値との関係を示す図であり、図５は、図２のガス検知装置によるガス検知の流れを示すフローチャートである。
【００２２】
図１において、ガス検知装置のガスセンサ２は、ガスを感応するためのガス感応部４（ガス検知手段を構成する）を有し、ガス感応部４が絶縁性基板６の表面に設けられている。ガスセンサ２は、更に、ガス感応部４を加熱するための電気ヒータ８を有し、この電気ヒータ８がガス感応部４に対応して、絶縁性基板６の裏面に配設されている。電気ヒータ８には加熱用電流が供給され、電気ヒータ８によってガス感応部４が後述するように第１又は第２温度に保持される。また、ガス感応部４には一対の電極部１０，１２が設けられ、かかる一対の電極部１０，１２がガス検知用電源（図示せず）に電気的に接続され、ガス検知用電源からの検知電流がガス感応部４に供給され、後述するようにガス感応部４の電気抵抗値が計測される。
【００２３】
図示のガス感応部４は、図１に示すように膜状で、絶縁性基板６の上に積層された構造であるが、このような構造に限定されるものではなく、ガス感応部４の内部に電気ヒータ８を配設した構造（絶縁性基板６を含まない構造）で、球状や楕円球状のものであってもよい。
【００２４】
ガス感応部４は、三酸化タングステン（ＷＯ_３）を主成分とする金属酸化物から形成され、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム系のバインダーをタングステン（Ｗ）に対する元素比として約５％程度添加した酸化物焼結体として形成される。これらケイ素、アルミニウム系のバインダーは、ガス感応部４と絶縁性基板６との接着強度を向上させる目的で用いられる。これらの物質（元素）に限定されることなく、ガス感度に影響を与えない物質（元素）であれば、ガス感応部４中に含有させてもよい。なお、この実施形態では、タングステンに対してルテニウム（Ｒｕ）を元素比として２％の割合で添加しているが、これは、食用油脂種の熱分解成分ガスに対する感度を高めるためであり、この物質（元素）に限定されるものでなく、その他の物質、例えばパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）などの貴金属元素を添加してもよい。また、一般的に三酸化タングステン（ＷＯ_３）は、厳密にはＷＯ_３−δのように酸素欠損の不定比を取り、この欠損が、三酸化タングステンの導電性に寄与していることは広く知られている。ガス感応部４の三酸化タングステンにおいても、製造段階で、５５０〜７００℃の温度において焼成し冷却するという熱処理を行い、このような熱処理の結果、導電性が得られているため、酸素欠損の不定比をとっていることは容易に推測できる。即ち、ガス感応部４の主成分となる三酸化タングステンは、酸素欠損のないＷＯ_３のみを規定するものではなく、このような酸素欠損のものを含むものである。
【００２５】
図２を参照して、このガスセンサ２からの検知信号（電気抵抗信号）は制御手段１４に送給され、制御手段１４にて所要の通りに処理されて雰囲気中のガス濃度が計測される。制御手段１４は、例えばマイクロプロセッサから構成され、加熱制御手段１６、モード選択手段１８、抵抗値演算測定手段２０（抵抗値測定手段を構成する）、抵抗値判定手段２１、抵抗値比演算手段２２、成分ガス識別手段２４及び警報信号生成手段２６及びメモリ２８を含んでいる。この実施形態では、ガスセンサ２は監視モードと識別モードに設定されるように構成されている。加熱制御手段１６は電気ヒータ８を加熱制御し、監視モードにおいてはガス感応部４を検知温度範囲内の第１温度、例えば約４３０℃に保持し、識別モードにおいてはガス感応部４を検知温度範囲内の第２温度、例えば約３３０℃に保持する。モード切換手段１８は、ガスセンサ２を監視モードから識別モードに、また識別モードから監視モードに切り換える。
【００２６】
抵抗値演算測定手段２０は、ガス感応部４からの検知信号に基づいてガス感応部４の電気抵抗値を演算計測する。抵抗値判定手段２１は、抵抗値演算測定手段２０の演算した電気抵抗値と設定監視値（Ｒａ）、例えば８ｋΩとを対比して、この設定監視値（Ｒａ）以下かを判定する。また、抵抗値比演算手段２２は、後述するように、監視モード時におけるガス感応部４の電気抵抗値（Ｒ１）と識別モード時におけるガス感応部４の電気抵抗値（Ｒ２）との比（Ｒ２／Ｒ１）を演算し、成分ガス識別手段２４は、抵抗値比演算手段２２による演算値（Ｒ２／Ｒ１）に基づいて、食用油脂種の熱分解成分ガスか非食用油脂種の熱分解成分ガスかを識別する。警報信号生成手段２６は後述する如くして警報信号を生成する。また、メモリ２８には、監視モード及び識別モードにおける第１温度及び第２温度、監視モード及び識別モードにて測定されたガス感応部４の電気抵抗値（Ｒ１）、（Ｒ２）、抵抗値比演算手段２２による演算値（Ｒ２／Ｒ１）、監視モードから識別モードに切り換えるときの基準となる設定監視値（Ｒａ）、警報信号を生成する際に基準となる第１警報値及（Ｒｂ）び第２警報値（Ｒｃ）などが記憶される。
【００２７】
ガス検知装置は、更に、周囲に警報を発する警報手段３０を備えている。警報手段３０は、ブザーなどの警報音を発するブザー装置及び／又は警報光を発する発光手段、例えばＬＥＤなどから構成される。この警報手段３０は、後述するように、警報信号生成手段２６により生成された警報信号に基づいて作動する。
【００２８】
次に、図３を参照して、監視モード及び識別モードにおけるガス検知について説明する。図３は、三酸化タングステンを主成分とするガス感応部４を備えたガスセンサ２による各種ガスの感度をその温度との関係で示している。ヘキサナール、ノナナール、オクタナールといったアルデヒド類は、サラダ油などの食用油脂が加熱された時に発生する主要な成分ガスである。清浄空気中におけるガス感応部４（ガス検知手段）の電気抵抗値を基準として、電気抵抗値の低下する幅、検知ガスに対する感度が大きいことを示している。図３から明らかなように、上述したガス感応部４を備えたガスセンサ２では、調理酒蒸気成分（非食用油脂種の熱分解成分ガスの一種である）であるエタノールよりも、食用油脂種の熱分解成分ガスであるヘキサナール、ノナナール、オクタナールに対する感度が高いことがわかる。特に、着目すべき点は、三酸化タングステンを主成分とするガス感応部４の検知温度範囲が約２５０〜５００℃の温度範囲であるが、この検知温度範囲おいて、ヘキサナール、ノナナール、オクタナールが存在する雰囲気中におけるガス感応部４の電気抵抗値は１〜３ｋΩの範囲であり、この範囲に収まる小さな変化でしかない。これに対してし、清浄空気中におけるガス感応部４の電気抵抗値は１０〜２００ｋΩの範囲であり、またエタノールが存在する雰囲気中におけるガス感応部４の電気抵抗値は８〜３０ｋΩの範囲であり、これらの雰囲気中においては、ガス感応部４の電気抵抗値が極めて大きく変化する。このように、三酸化タングステンを主成分とするガス感応部４は、その検知温度範囲において非食用油脂種の熱分解成分ガス（換言すると、エタノールを含有するガス）と食用油脂種の熱分解成分ガス（換言すると、炭素数６〜９のアルデヒド累を含有するガス）とにより電気抵抗値の変動幅が大きく相違するという特異な温度特性を有しており、本ガス検知装置は、この特異な特性をガス検知に利用したものである。
【００２９】
次に、図５を参照して、上述したガス検知装置によるガス検知の流れを説明する。ガス検知装置によるガス検知は、まず、監視モードで行われる（ステップＳ１）。監視モードにおいては、加熱制御手段１６は、ガス感応部４が検知温度範囲内の第１温度、例えば４３０℃前後になるように電気ヒータ８を加熱制御し、ガス感応部４はこの第１温度に保持される。この第１温度は、ガス感応部４の応答性、回復性、安定性などが優れた４００〜５００℃の範囲で設定するのが望ましい。そして、この監視モードにおいて、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が計測される（ステップＳ２）。即ち、抵抗値演算測定手段２０はガス感応部４からの検知信号に基づいてその電気抵抗値Ｒ１を演算する。
【００３０】
その後、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が設定監視値Ｒａ以下（Ｒ１≦Ｒａ）であるかが判定される（ステップＳ３）。この判定は抵抗値判定手段２１により行われ、測定した電気抵抗値Ｒ１が設定監視値より大きい（Ｒ１＞Ｒａ）場合、監視モードによりガス検知が継続して行われ、ガス感応部４は第１温度に保持される。
【００３１】
一方、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が設定監視値（Ｒａ）以下（Ｒ１≦Ｒａ）である場合、ステップＳ４に進み、モード切換手段１８は監視モードから識別モードに切り換え、識別モードによるガス検知が行われる。識別モードにおいては、加熱制御手段１６は、ガス感応部４が検知温度範囲内の第２温度、例えば３３０℃前後になるように電気ヒータ８を加熱制御し、ガス感応部４はこの第２温度に保持される。この第２温度は、監視モードにおける第１温度よりも低い温度であって、２５０〜４００℃の範囲で設定するのが望ましい。そして、この識別モードにおいて、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ２の計測が行われる（ステップＳ５）。即ち、抵抗値演算測定手段２０はガス感応部４からの検知信号に基づいてその電気抵抗値Ｒ２を演算する。
【００３２】
その後、監視モードから識別モードに切り換わったときのガス感応部４の電気抵抗値の変化の度合いを調べるために、監視モードにおけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１に対する識別モードにおけるその電気抵抗値Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）が演算される（ステップＳ６）。この演算は、抵抗値比演算手段２２により行われる。そして、監視モードの電気抵抗値Ｒ１に対する識別モードの電気抵抗値Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）が所定値（例えば、約２〜３程度に設定される）以下であるかが判断される（ステップＳ７）。この電気抵抗値比（Ｒ２／Ｒ１）は、監視モードの第１温度（そのときの電気抵抗値）及び識別モードの第２温度（そのときの電気抵抗値）をどのように設定するかによって、適宜に設定される。
【００３３】
この電気抵抗値比（Ｒ２／Ｒ１）が上記所定値以下であると、ステップＳ８に進み、警報信号を生成する判定値として第１警報値Ｒｂ、例えば４ｋΩが設定される。この監視モード及び識別モードのガス感応部４の電気抵抗値の変化幅が小さいということは、図３から理解されるように、雰囲気中に含まれているガスが食用油脂種の熱分解成分ガスであり、従って、成分ガス識別手段２４は食用油脂種の熱成分ガスと判定して第１警報値Ｒｂを設定する。このときには、監視モード時におけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１と第１警報値Ｒｂとを対比し、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が第１警報値Ｒｂ以下（Ｒ１≦Ｒｂ）であると、ステップＳ９からステップＳ１０に進み、警報信号生成手段２６が警報信号を生成し、この警報信号に基づいて警報手段３０が作動し（ステップＳ１１）、雰囲気中に食用油脂種の熱分解ガスが所定濃度以上含まれていることを周囲に知らせる。尚、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が第１警報値Ｒｂを超えている（Ｒ１＞Ｒｂ）と、ステップＳ９からステップＳ１に戻り、モード切換手段１８により検知モードの切り換えが行われ、再び監視モードによるガス検知が行われる。
【００３４】
この電気抵抗値比（Ｒ２／Ｒ１）が上記所定値を超えていると、ステップＳ７からステップＳ１２に移り、警報信号を生成する判定値として第２警報値Ｒｃ、例えば１．５ｋΩが設定される。ガス感応部４の電気抵抗値の変化幅が大きいということは、図３から理解されるように、雰囲気中に含まれているガスが非食用油脂種の熱分解成分ガスであり、従って、成分ガス識別手段２４は非食用油脂種の熱成分ガスと判定して第２警報値Ｒｃを設定する。このときには、監視モード時におけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１と第２警報値Ｒｃとを対比し、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が第２警報値Ｒｃ以下（Ｒ１≦Ｒｃ）であると、ステップＳ１３からステップＳ１０に移り、警報信号生成手段２６が警報信号を生成し、この警報信号に基づいて警報手段３０が作動し、雰囲気中の非食用油脂種の熱分解成分ガスの濃度が高いことをことを周囲に知らせる。尚、ガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１が第２警報値Ｒｃを超えている（Ｒ１＞Ｒｃ）と、ステップＳ１３からステップＳ１に戻り、再び監視モードによるガス検知が行われる。
【００３５】
第１警報値Ｒｂ及び第２警報値Ｒｃは、具体的には、次の通りに設定される。図４を参照して、第１警報値Ｒｂは、後述するように、ガス検知装置（ガスセンサ２）の取付位置で、食用油脂（天ぷら油）の加熱温度とガス感応部４の電気抵抗値との関係を求めたときの、食用油脂の温度が２３０〜２５０℃、例えば２３０℃に対応する監視モードの電気抵抗値、例えば４ｋΩに設定され、第２警報値Ｒｃは、上述した関係を求めたときの、食用油脂の温度が２６０〜２８０℃、例えば２７０℃に対応する監視モードの電気抵抗値、例えば１．５ｋΩに設定される。
【００３６】
このように雰囲気中のガスを食用油脂種の熱分解成分ガスと非食用油脂種の熱分解成分ガスとに識別し、非食用油脂種の熱分解成分ガスの場合に、その警報値を食用油脂種の熱分解成分ガスの場合と異ならせる（この実施形態では、第２警報値を第１警報値よりも小さく設定する）ことによって、非食用油脂種の場合にはより大きな感度が必要となり、これによって、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を少なくすることができる。
【００３７】
このガス検知装置は、図６に示すようにしてガス検知を行うようにしてもよい。図６は、他の様式のガス検知の流れを示すフローチャートである。この様式では、監視モードと識別モードとが周期的に行われるように構成されているが、その他の構成は、上述した構成と実質上同一である。
【００３８】
図６において、この様式では、監視モードと識別モードが周期的に繰り返し遂行されるように構成されている。即ち、まず、監視モードによる検知が行われ（ステップＳ２１）、第１温度（例えば、４３０℃）に保持された状態でガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１の測定が行われる（ステップＳ２２）。次いで、監視モードから識別モードに切り換えられ、識別モードによる検知が行われ（ステップＳ２３）、第２温度（例えば、３３０℃）に保持された状態でガス感応部４の電気抵抗値Ｒ２の測定が行われる（ステップＳ２３）。この監視モードと識別モードは、例えば１０秒毎に交互に繰り返すように遂行される。
【００３９】
その後、監視モードと識別モードとの電気抵抗値の変化の度合いを調べるために、ガス感応部４の電気抵抗値比（Ｒ２／Ｒ１）が演算され（ステップＳ２５）、この電気抵抗値の比（Ｒ２／Ｒ１）が所定値以下であると、ステップＳ２６からステップＳ２７に進み、ステップＳ２７からステップＳ３０が遂行され、これのステップＳ２７からステップＳ３０は、図５のフローチャートにおけるステップＳ８からステップＳ１１と同一である。一方、この電気抵抗値の比（Ｒ２／Ｒ１）が所定値を超えていると、ステップＳ２６からステップＳ３１に移り、ステップＳ３１からステップＳ３２を経てステップＳ２９及びステップＳ３０が遂行され、これらも図５のフローチャートにおけるステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１０及びステップＳ１１と同一である。このように構成しても、図１から図５に示す実施形態と同様に、雰囲気中のガスを食用油脂種の熱分解成分ガスと非食用油脂種の熱分解成分ガスとに識別し、非食用油脂種の熱分解成分ガスの場合に、その警報値を食用油脂種の熱分解成分ガスの場合と異ならせることによって、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を少なくすることができる。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、監視モードから識別モードに切り換わったときのガス感応部４の電気抵抗値の変化の度合いを調べるために、監視モードにおけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１に対する識別モードにおけるその電気抵抗値Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）を演算しているが、このように比を演算することに代えて、識別モードにおけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ２から監視モードにおけるその電気抵抗値Ｒ１の減算値（Ｒ２−Ｒ１）を演算するようにしてもよい。
【００４１】
また、例えば、上述した実施形態では、食用油脂種の熱分解成分ガスを検知してガス感応部４の電気抵抗値が第１警報値以下になったとき、また非食用油脂種の熱分解成分ガスを検知してガス感応部４の電気抵抗値が第２警報値以下になったときに、警報手段３０が作動する（例えば、同じ警報音を発する）ように構成しているが、このような構成に代えて、食用油脂種の熱分解成分ガスを検知したとき、非食用油脂種の熱分解成分ガスを検知したときとで警報手段３０の作動状態を変える（例えば、警報音を異なるようにする）ようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した実施形態では、警報信号生成手段が警報信号を生成したときには、この警報信号に基づいて警報手段３０を作動させているが、このような構成に代えて、又はこのような構成に加えて、警報信号に基づいて加熱器による加熱を停止するようにしてもよい（例えば、ガスコンロの場合、ガスコンロの燃焼を停止するようにしてもよい）。
【００４３】
実施例及び比較例
上述したガス検知装置の効果を確認するために、次の通りの実験を行った。実施例として、図７に示すように、図１〜図５で説明したガス検知装置５０を加熱器５２（ガスコンロ）の上方であって、排気ファンを装備した排気フード５４の壁に取り付け、加熱器５２で加熱して各種の調理を実施した。まず、天ぷら鍋５６に約１リットルの天ぷら油６０を入れ、温度計測器５８で油温の計測を行いながら、天ぷら料理の適温である１８０℃に、また天ぷら油から白煙が生ずる２４０℃に保持したときのガス検知装置５０の警報動作を確認した。次に、調理鍋に水を入れ、加熱器５２で加熱してお燗（お銚子２本）を１５分間行ったときのガス検知装置５０の警報動作を確認した。その後、調理鍋に調理物を入れ、調理酒を大さじ２杯加えて煮物調理を１５分行ったときのガス検知装置の警報動作を確認した。
【００４４】
この実験において、監視モードにおける第１温度を４３０℃に設定し、識別モードにおける第２温度を３３０℃に設定した。また、監視モードから識別モードに移行するときの判定基準となる設定監視値Ｒａを１０ｋΩに、熱分解成分ガスの識別基準となる電気抵抗値比（Ｒ２／Ｒ１）を２に設定し、この電気抵抗値比が２以下のときに食用油脂種の熱分解成分ガスと識別するように構成した。また、食用油脂種の熱分解成分ガスの警報判定基準となる第１警報値Ｒｂを４ｋΩと、非食用油脂種の熱分解成分ガスの警報判定基準となる第２警報値Ｒｃを１．５ｋΩと設定した。更に、ガス検知装置５０によって非食用油脂種の熱分解成分ガスと識別したときには、これがわかるように、発光ダイオード（ＬＥＤ）を別途にに設けて点灯するようにした。
【００４５】
実施例２として、実施例１と同様のガス検知装置を用いたが、その検知様式は図６に示すフローチャートに従って行い、監視モードと識別モードとを交互に繰り返してガス検知を行った。監視モード及び識別モードの保持時間はそれぞれ１０秒であった。実施例２においても、実施例１と同様に、天ぷら料理の適温である１８０℃、また天ぷら油から白煙が生ずる２４０℃に保持したときのガス検知装置５０の警報動作、更にお燗（お銚子２本）を１５分間行ったときの警報動作、更にまた調理酒を大さじ２杯加えて煮物調理を１５分行ったときの警報動作を確認した。
【００４６】
また、比較例として、実施例１と同じ構成のガス感応部を備えたガス検知装置を用いたが、その検知方式として従来様式を採用し、ガス感応部４を４３０℃に固定的に保持するとともに、警報判定基準となる電気抵抗値Ｒｂを３ｋΩに設定した。このガス検知装置を実施例１と同様の場所に取り付け、この比較例においても、実施例１と同様に、天ぷら料理の適温である１８０℃、また天ぷら油から白煙が生ずる２４０℃に保持したときのガス検知装置５０の警報動作、更にお燗（お銚子２本）を１５分間行ったときの警報動作、更にまた調理酒を大さじ２杯加えて煮物調理を１５分行ったときの警報動作を確認した。
【００４７】
実施例１及び２並びに比較例の結果は、図８に示す通りであった。比較例では、天ぷら油を２４０℃に加熱したときに警報手段が作動するとともに、お燗、煮物調理のいずれのときにも、調理蒸気により警報手段が作動し、ガス検知の警報が発生した。これに対して、実施例１及び２のいずれのときにも、天ぷら油を２４０℃に加熱したとき、またお燗、煮物調理のときにも警報手段が作動せず、誤報が発生することがなかった。このとき、発光ダイオードが点灯動作し、非食用油脂種の熱分解成分ガスとして識別したことが確認できた。
【００４８】
この実験結果から明らかなように、比較例のような従来の検知様式では、調理酒に基づく誤報を抑制するためには、必要以上に高い警報値を設定する必要があったが、実施例１及び２のような本発明のガス検知装置では、誤報を発生することなく、天ぷら油の如き食用油脂の温度が２４０℃付近の過熱状態を検知することが可能となった。尚、実施例１及び２の消費電力を調べたところ、実施例２の消費電力が実施例１に比して約１７％少く、実施例２の検知様式の方が省電力が達成できることがわかった。
【００４９】
以上、本発明に従うガス検知装置の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５０】
例えば、上述した実施形態では、監視モードから識別モードに切り換わったときのガス感応部４の電気抵抗値の変化の度合いを調べるために、監視モードにおけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ１に対する識別モードにおけるその電気抵抗値Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）を演算しているが、このように比を演算することに代えて、識別モードにおけるガス感応部４の電気抵抗値Ｒ２から監視モードにおけるその電気抵抗値Ｒ１の減算値（Ｒ２−Ｒ１）を演算するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、監視モードにおける第１温度が識別モードにおける第２温度よりも高く設定されているが、これとは反対に、上記第１温度を上記第２温度よりも低く設定するようにしてもよい。
【００５２】
また、例えば、上述した実施形態では、食用油脂種の熱分解成分ガスを検知してガス感応部４の電気抵抗値が第１警報値以下になったとき、また非食用油脂種の熱分解成分ガスを検知してガス感応部４の電気抵抗値が第２警報値以下になったときに、警報手段３０が作動する（例えば、同じ警報音を発する）ように構成しているが、このような構成に代えて、食用油脂種の熱分解成分ガスを検知したとき、非食用油脂種の熱分解成分ガスを検知したときとで警報手段３０の作動状態を変える（例えば、警報音を異なるようにする）ようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、警報信号生成手段が警報信号を生成したときには、この警報信号に基づいて警報手段３０を作動させているが、このような構成に代えて、又はこのような構成に加えて、警報信号に基づいて加熱器による加熱を停止するようにしてもよい（例えば、ガスコンロの場合、ガスコンロの燃焼を停止するようにしてもよい）。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のガス検知装置によれば、ガス検知手段は監視モードにおいては第１温度保持され、識別モードにおいては第２温度保持され、抵抗値測定手段は、監視モード及び識別モードにおけるガス検知手段の電気抵抗値を計測し、成分ガス判別手段は監視モード及び識別モードにおけるガス検知手段の電気抵抗値の変化度合いに基づいて成分ガスを識別するので、炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境、即ち食用油脂種の熱分解成分ガスと、エタノールを含有する環境、即ち非食用油脂種の熱分解成分ガスとを正確に判別することができる。また、監視モードの第１温度は識別モードの第２温度よりも高く設定されているので、ガス検知手段の応答性、回復性、安定性を向上させることができる。
【００５５】
また、本発明の請求項２に記載のガス検知装置によれば、検知温度範囲において、所定濃度のエタノールを含有する環境におけるガス検知手段の電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境におけるその電気抵抗値はよりも２．７〜３０倍大きいので、このアルデヒドに対する感度が高く、調理酒蒸気に含まれるエタノールによる誤報を避け、食用油脂種を加熱した際に発生する炭素数６〜９のアルデヒドを含む熱分解成分ガスを正確に検知することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項３に記載のガス検知装置によれば、検知温度範囲におけるガス検知手段の電気抵抗値は、炭素数６〜９のアルデヒドを１０ｐｐｍ含有する環境において１〜３ｋΩの範囲内であり、またエタノールを１０ｐｐｍ含有する環境において８〜３０ｋΩの範囲内であるので、食用油脂種を加熱した際に発生する炭素数６〜９のアルデヒドを含む熱分解成分ガスを所望の通りに正確に検知することができる。
【００５８】
また、本発明の請求項４に記載のガス検知装置によれば、食用油脂種の熱分解成分ガス（即ち、炭素数６〜９のアルデヒドを含有するガス）と識別したときには、警報を発する基準となる値として第１警報値が用いられる一方、非食用樹脂種の熱分解成分ガス（エタノールを含有するガス）と識別したときには、警報を発する基準となる値として第２警報値が用いられるので、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を少なくすることができる。従って、非食用油脂種の熱分解成分ガスによる誤報の発生を抑えつつ、食用油脂種の熱分解成分ガスを識別して正しく警報を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うガス検知装置の一実施形態のガスセンサを簡略的に示す断面図である。
【図２】ガス検知装置の一実施形態を簡略的に示すブロック図である。
【図３】図１のガスセンサのガス感応部により各種ガスを検知したときのその温度とその電気抵抗値との関係を示す図である。
【図４】天ぷら油の温度とガス感応部の電気抵抗値との関係を示す図である。
【図５】図２のガス検知装置によるガス検知の流れを示すフローチャートである。
【図６】ガス検知装置の他の様式によるガス検知の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例の実験の概要を簡略的に示す図である。
【図８】実施例１及び２並びに比較例の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
２ガスセンサ
４ガス感応部
８電気ヒータ
１４制御手段
１８モード切換手段
２０抵抗値演算測定手段
２１抵抗値判定手段
２２抵抗値比演算手段
２４成分ガス識別手段
２６警報信号生成手段
３０警報手段

Claims

三酸化タングステンを主成分とする金属酸化物から形成されたガス検知手段と、前記ガス検知手段を検知温度範囲に加熱するための加熱手段と、前記加熱手段を制御するための加熱制御手段と、前記ガス検知手段の電気抵抗値を測定するための抵抗値測定手段と、を具備するガス検知装置であって、
前記ガス検知手段は、前記検知温度範囲内において温度を変化せたときに清浄空気中及びエタノールを含有する環境においては温度の上昇に伴ってその電気抵抗値が小さくなるように変化し、また炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境において温度を変化させたときにその電気抵抗値がほぼ一定である特性を有するとともに、ガスを監視するための監視モードとガス成分を識別するための識別モードによりガスを検知し、前記加熱制御手段は、前記監視モードにおいては前記ガス検知手段が前記検知温度範囲内の第１温度に保持されるように前記加熱手段を制御し、前記識別モードにおいては前記ガス検知手段が前記検知温度範囲内の前記第１温度よりも低い第２温度に保持されるように前記加熱手段を制御し、前記抵抗値測定手段に関連して、更に、成分ガスを識別するための成分ガス識別手段が設けられており、前記成分ガス識別手段は、前記監視モード及び前記識別モードにおける前記ガス検知手段の電気抵抗値の変化度合いに基づいて熱分解成分ガスを識別することを特徴とするガス検知装置。
前記検知温度範囲においては、前記ガス検知手段の電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境よりも所定濃度のエタノールを含有する環境の方が大きく、所定濃度のエタノールを含有する環境における電気抵抗値は、所定濃度の炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境における電気抵抗値の２．７〜３０倍であることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
前記ガス検知手段の前記検知温度範囲における電気抵抗値は、炭素数６〜９のアルデヒドを１０ｐｐｍ含有する環境において１〜３ｋΩの範囲内であり、またエタノールを１０ｐｐｍ含有する環境において８〜３０ｋΩの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のガス検知装置。
警報信号を生成する警報信号生成手段と、前記警報信号生成手段からの前記警報信号に基づいて作動する警報手段が設けられており、前記警報信号生成手段は、前記監視モードの前記ガス検知手段の電気抵抗値と第１警報値及びこの第１警報値と異なる第２警報値とを用い、炭素数６〜９のアルデヒドを含有する環境と識別した場合に前記ガス検知手段の電気抵抗値が前記第１警報値を超えると前記警報信号を生成し、エタノールを含有する環境と識別した場合に前記ガス検知手段の電気抵抗値が前記第２警報値を超えると前記警報信号を生成する請求項１〜３のいずれかに記載のガス検知装置。