(57)【要約】【課題】小型化を実現することができる揮発性有機化合物検出装置を提供する。【解決手段】非加熱時に光源３が発した赤外線に応じた赤外線センサ７のセンサ出力は、非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２によって非加熱時センサ出力として取り込まれる。また、加熱手段６が測定セル２内の被検気体を加熱して構成気体に分解されていると、該構成気体によって吸収波長帯域が吸収された赤外線が赤外線センサ７によって検出され、該センサ出力が加熱時センサ出力取込手段１１ａ３によって加熱時センサ出力として取り込まれ、割合算出手段１１ａ４によって非加熱時センサ出力に対する加熱時センサ出力の減少量が算出され、該減少量の非加熱時センサ出力における割合が算出され、揮発性有機化合物検出手段１１ａ５によってその割合と判定条件とが比較され、該比較結果に基づいて揮発性有機化合物の検出が行われ、その検出結果は通知手段１６によって通知される。【選択図】図１
2006194674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定セルに充填した被検気体に含まれる揮発性有機化合物を検出する揮発性有機化合物検出装置において、
前記揮発性有機化合物を構成する構成気体に分解するように、前記測定セルに充填した被検気体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段における前記被検気体を加熱する加熱状態と加熱しない非加熱状態を制御する加熱制御手段と、
前記測定セル内を通過させる赤外線を発する光源と、
前記光源が発した赤外線のうち、前記構成気体が吸収する吸収波長帯域の前記赤外線を透過するフィルタと、
前記フィルタを透過した赤外線の強度を示すセンサ出力を出力する赤外線センサと、
前記加熱制御手段の制御に基づいて、前記加熱手段によって加熱されていない前記測定セル内を通過した前記赤外線に対応して前記赤外線センサが出力したセンサ出力を非加熱時センサ出力として取り込む非加熱時センサ出力取込手段と、
前記加熱制御手段の制御に基づいて、前記加熱手段によって加熱された前記測定セル内を通過した前記赤外線に対応して前記赤外線センサが出力したセンサ出力を加熱時センサ出力として取り込む加熱時センサ出力取込手段と、
前記非加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ非加熱時センサ出力に対する前記加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ加熱時センサ出力の減少量を算出し、該減少量の前記非加熱時センサ出力における割合を算出する割合算出手段と、
前記割合算出手段が算出した割合と予め定められた前記揮発性有機化合物の有無を判定するための判定条件とを比較し、該比較結果に基づいて前記揮発性有機化合物の検出を行う揮発性有機化合物検出手段と、
前記揮発性有機化合物検出手段の検出結果を通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする揮発性有機化合物検出装置。
【請求項２】
前記被検気体による前記赤外線の吸収が濃度に依存する関係を用いて、前記非加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ非加熱時センサ出力と前記割合算出手段が算出した割合とに基づいて前記被検気体中の前記揮発性有機化合物の濃度を算出する濃度算出手段をさらに備え、
前記通知手段はさらに、前記濃度算出手段が算出した濃度を通知する
ことを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物検出装置。
【請求項３】
前記測定セルは、前記加熱手段が設けられて加熱した前記被検気体の測定を行う加熱用測定セルと、前記被検気体を加熱せずに測定を行う非加熱用セルと、を有し、
前記光源が、前記加熱用測定セル及び前記非加熱用セルの各々の内部を通過させるように前記赤外線を発する構成とし、
前記フィルタと前記赤外線センサが、前記加熱用測定セル及び前記非加熱用セルの各々に設けられる構成とし、
前記非加熱時センサ出力取込手段が、前記非加熱用セルを通過した赤外線に対応して前記赤外線センサが出力したセンサ出力を取り込み、
前記加熱時センサ出力取込手段が、前記加熱用測定セルを通過した赤外線に対応して前記赤外線センサが出力したセンサ出力を取り込むようにした
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の揮発性有機化合物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物検出装置に関し、より詳細には、測定セルに充填した被検気体に含まれる揮発性有機化合物を検出する揮発性有機化合物検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅の高気密化に伴って、建材、塗料、接着剤などから放出される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）によるシックハウス症候群や化学物質過敏症などの原因となることが報告されており、健康への影響の懸念から社会的な問題となっており、室内におけるＶＯＣ検出装置に対するニーズが高まっている。
【０００３】
ＶＯＣ検出装置に半導体の抵抗値の変化を利用した半導体ガスセンサを用いる場合、半導体の抵抗値の変化を測定することにより、ＶＯＣの濃度を測定することになるが、半導体ガスセンサは、半導体表面に対するガス分子の吸着といった化学反応を利用しているため、測定場所周辺の雰囲気の影響を受けやすく経年変化が大きくなってしまうという問題があり、かつ、精度の高い検出が難しいという問題があった。
【０００４】
そのため、新規なＶＯＣの測定方法が提案されてきた。この方法によれば、分析気体の導入口と排出口、ＶＯＣ分解能を有する光触媒の固定部を備え、分析気体が光触媒固定部の表面に導通された後に排出されるように気体流路が構成されたＶＯＣ分解装置に分析気体を導入し、分析気体にＶＯＣが含まれている場合にはこれを光触媒固定部の表面において光触媒反応により二酸化炭素に分解せしめた後、ＶＯＣ分解装置から排出される二酸化炭素の濃度を測定することで、分析気体に含まれていたＶＯＣの総量を測定するようにしてきた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５７００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したＶＯＣの測定方法では、酸化チタンを用いた触媒反応を利用してＶＯＣを二酸化炭素に分解しているため、触媒反応させるための酸化チタン、紫外線を発する光源、コールドトラップなどが必要となり、構成が大型化してしまうことから、研究機関等で用いるには問題ないが、例えば現場、家庭内等のＶＯＣモニタシステムとしては用いることが困難であった。よって、そのような場所にも普及させるために、ＶＯＣ検出装置の小型化が望まれていた。
【０００６】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、小型化を実現することができる揮発性有機化合物検出装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の揮発性有機化合物検出装置は、図１の基本構成図に示すように、測定セル２に充填した被検気体に含まれる揮発性有機化合物を検出する揮発性有機化合物検出装置において、前記揮発性有機化合物を構成する構成気体に分解するように、前記測定セル２に充填した被検気体を加熱する加熱手段６と、前記加熱手段６における前記被検気体を加熱する加熱状態と加熱しない非加熱状態を制御する加熱制御手段１１ａ１と、前記測定セル２内を通過させる赤外線を発する光源３と、前記光源３が発した赤外線のうち、前記構成気体が吸収する吸収波長帯域の前記赤外線を透過するフィルタ４，５と、前記フィルタ４，５を透過した赤外線の強度を示すセンサ出力を出力する赤外線センサ７と、前記加熱制御手段１１ａ１の制御に基づいて、前記加熱手段６によって加熱されていない前記測定セル２内を通過した前記赤外線に対応して前記赤外線センサ７が出力したセンサ出力を非加熱時センサ出力として取り込む非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２と、前記加熱制御手段１１ａ１の制御に基づいて、前記加熱手段６によって加熱された前記測定セル２内を通過した前記赤外線に対応して前記赤外線センサ７が出力したセンサ出力を加熱時センサ出力として取り込む加熱時センサ出力取込手段１１ａ３と、前記非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２が取り込んだ非加熱時センサ出力に対する前記加熱時センサ出力取込手段１１ａ３が取り込んだ加熱時センサ出力の減少量を算出し、該減少量の前記非加熱時センサ出力における割合を算出する割合算出手段１１ａ４と、前記割合算出手段１１ａ４が算出した割合と予め定められた前記揮発性有機化合物の有無を判定するための判定条件とを比較し、該比較結果に基づいて前記揮発性有機化合物の検出を行う揮発性有機化合物検出手段１１ａ５と、前記揮発性有機化合物検出手段１１ａ５の検出結果を通知する通知手段１６と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に記載した本発明の揮発性有機化合物検出装置によれば、測定セル２に被検気体が充填されると、被検気体が加熱されていない非加熱時に光源３が発した赤外線は、測定セル２内を通過し、フィルタ４，５を透過した吸収波長帯域の赤外線が赤外線センサ７に検出される、そして、検出した赤外線の強度に応じて赤外線センサ７が出力したセンサ出力は、非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２によって非加熱時センサ出力として取り込まれる。また、加熱制御手段１１ａ１による制御に応じて加熱手段６が測定セル２内の被検気体を加熱し、この被検気体が揮発性有機化合物を含んでいると、加熱よって二酸化炭素、水分等の構成気体に分解される。そして、この状態で光源３が発した赤外線が測定セル２内を通過する際に、測定セル２内の構成気体によって吸収波長帯域の赤外線が吸収され、吸収された赤外線が赤外線センサ７によって検出され、その強度を示すセンサ出力が出力される。そして、そのセンサ出力が加熱時センサ出力取込手段１１ａ３によって加熱時センサ出力として取り込まれると、割合算出手段１１ａ４によって非加熱時センサ出力に対する加熱時センサ出力の減少量が算出され、該減少量の非加熱時センサ出力における割合が算出される。そして、揮発性有機化合物検出手段１１ａ５によってその割合と予め定められた判定条件とが比較され、該比較結果に基づいて揮発性有機化合物の検出が行われ、その検出結果は通知手段１６によって通知される。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載の揮発性有機化合物検出装置において、前記被検気体による前記赤外線の吸収が濃度に依存する関係を用いて、前記非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２が取り込んだ非加熱時センサ出力と前記割合算出手段１１ａ４が算出した割合とに基づいて前記被検気体中の前記揮発性有機化合物の濃度を算出する濃度算出手段１１ａ６をさらに備え、前記通知手段１６はさらに、前記濃度算出手段１１ａ６が算出した濃度を通知することを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に記載した本発明の揮発性有機化合物検出装置によれば、割合算出手段１１ａ４によって割合が算出されると、該割合と非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２によって取り込まれた非加熱時センサ出力と被検気体による赤外線の吸収が濃度に依存する関係とに基づいて被検気体中における揮発性有機化合物の濃度が濃度算出手段１１ａ６によって算出され、該濃度は通知手段１６によって通知される。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１又は２に記載の揮発性有機化合物検出装置において、前記測定セル２は、前記加熱手段６が設けられて加熱した前記被検気体の測定を行う加熱用測定セル２ａと、前記被検気体を加熱せずに測定を行う非加熱用セル２ｂと、を有し、前記光源３が、前記加熱用測定セル２ａ及び前記非加熱用セル２ｂの各々の内部を通過させるように前記赤外線を発する構成とし、前記フィルタ４，５と前記赤外線センサ７が、前記加熱用測定セル２ａ及び前記非加熱用セル２ｂの各々に設けられる構成とし、前記非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２が、前記非加熱用セル２ｂを通過した赤外線に対応して前記赤外線センサ７が出力したセンサ出力を取り込み、前記加熱時センサ出力取込手段１１ａ３が、前記加熱用測定セル２ａを通過した赤外線に対応して前記赤外線センサ７が出力したセンサ出力を取り込むようにしたことを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に記載した本発明の揮発性有機化合物検出装置によれば、加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂの各々に被検気体が充填されると、加熱用測定セル２ａ内の被検気体が加熱手段６によって加熱される。そして、非加熱用セル２ｂを通過した赤外線に対応して赤外線センサ７が出力したセンサ出力は非加熱時センサ出力取込手段１１ａ２によって取り込まれ、また、加熱用測定セル２ａを通過した赤外線に対応して前記赤外線センサ７が出力したセンサ出力は加熱時センサ出力取込手段１１ａ３によって取り込まれる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の揮発性有機化合物検出装置によれば、揮発性有機化合物を構成する構成気体に分解するように測定セルに充填した被検気体を加熱する加熱手段を設け、非加熱時に測定セルを通過した吸収波長帯域の赤外線の強度を示す非加熱時センサ出力に対して、加熱時に測定セルを通過した吸収波長帯域の赤外線の強度を示す加熱時センサ出力の減少量を算出し、該減少量と予め定められた判定条件との比較結果に基づいて揮発性有機化合物の検出を行うようにしたことから、測定セル中の被検気体を加熱手段によって加熱するだけで良いため、装置構成を簡単化することができる。また、化学反応を利用した半導体ガスセンサを用いる必要がないため、半導体ガスセンサを用いることにより生じる雰囲気、経年変化の影響を受けることがなくなり、高精度の検出を行うことができる。従って、揮発性有機化合物検出装置の小型化を図ることができるため、リアルタイムモニタシステムとして工事現場、家庭内等に普及させることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、非加熱時センサ出力に対する加熱時センサ出力の減少量の割合を算出し、該割合と非加熱時センサ出力と被検気体による赤外線の吸収が濃度に依存する関係とに基づいて被検気体中における揮発性有機化合物の濃度を算出して通知するようにしたことから、被検気体が揮発性有機化合物を含んでいると、測定セル中の被検気体を加熱するだけ揮発性有機化合物の濃度まで測定することができるため、リアルタイムモニタシステムとしての利用価値を高めてより一層の普及に貢献することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、測定セルが加熱用測定セルと非加熱用測定セルとを有するように構成し、加熱用測定セルと非加熱用測定セルとの各々から加熱時センサ出力と非加熱時センサ出力を取り込むようにしたことから、同時に加熱用と非加熱用のセンサ出力を取り込むことができるため、測定時間の短縮を図ることが可能となり、揮発性有機化合物を速やかに検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は加熱されると、二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）とに分解される。そして、ＣＯ2とＨ2Ｏは固有の波長の赤外線を吸収する性質を持っており、例えば、ＣＯ2は４．３μｍ付近、Ｈ2Ｏは２．９４μｍ又は６．２７μｍ付近でそれぞれ吸収の強い波長であることが知られている。この特性を利用して装置の小型化を図った本発明に係るの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）検出装置の最良の形態を、図２〜図４の図面を参照して以下に説明する。
【００１７】
ここで、図２は本発明の揮発性有機化合物検出装置の概略構成を示す構成図であり、図３は図２のＣＰＵが実行するＶＯＣ検出処理の一例を示すフローチャートであり、図４は本発明の揮発性有機化合物検出装置の概略構成の他の例を示す構成図である。
【００１８】
図２に示すようにＶＯＣ検出装置１は、設置場所等の大気（被検気体）が充填される加熱用測定セル２ａ及び非加熱用測定セル２ｂと、加熱用測定セル２ａ、非加熱用測定セル２ｂを通過させる赤外線を発する光源３ａ，ｂと、ＣＯ2の吸収波長帯域の波長のみを透過するＣＯ2フィルタ４ａ，ｂと、Ｈ2Ｏの吸収波長帯域の波長のみを透過するＨ2Ｏフィルタ５ａ，ｂと、測定セル２ａに充填された被検気体を加熱するヒータ６と、ＣＯ2フィルタ４ａ，ｂ、Ｈ2Ｏフィルタを透過した赤外線の強度を検出する赤外線センサ７ａ，ｂ，ｃ，ｄと、赤外線センサ７ａ〜ｄが出力したセンサ信号に基づいて被検物質中のＶＯＣを検出するマイクロ・プロセッサ（ＭＰＵ）１１と、を有している。
【００１９】
加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂは、例えば、中空の円柱状、四角柱状等に形成しているフローセルであり、その一方側の内壁には光源３ａ，ｂをそれぞれ配置している。また、加熱用測定セル２ａの他方側の内壁には、光源３ａと対向するように、ＣＯ2フィルタ４ａと赤外線センサ７ａとを順次配置し、かつ、Ｈ2Ｏフィルタ５ａと赤外線センサ７ｂとを順次配置している。同様に、非加熱用測定セル２ｂの他方側の内壁には、ＣＯ2フィルタ４ｂと赤外線センサ７ｃとを順次配置し、かつ、Ｈ2Ｏフィルタ５ｂと赤外線センサ７ｄとを順次配置している。そして、光源３ａ，ｂから赤外線センサ７ａ〜ｄまでが距離Ｌとなっている。
【００２０】
加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂの各々は、外部から被検気体が流入する流入口２１，２３と、セル内部に流入した被検気体を外部に流出する流出口２２，２４と、を有している。そして、加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂとは、ＶＯＣ検出装置１を形成するケース内に収容されている。そして、非加熱用測定セル２ｂは、ヒータ６による加熱の影響を受けないように、断熱材等によって保護されている。
【００２１】
光源３ａ，ｂは、印加される電圧により赤外線（熱エネルギー）の波長が変わるものとし、例えば黒体炉、電球等を用いる。そして、光源３ａ，ｂは常にＯＮ状態にしておき、赤外線を含む光が常に発せられる状態にしている。なお、光源３ａ，ｂの点灯タイミングについては、ＶＯＣの検出時のみ点灯させるなど種々異なる形態とすることができる。
【００２２】
ＣＯ2フィルタ４ａ，ｂには、上述したように二酸化炭素の吸収波長である４．３μｍ付近の波長を透過する光学フィルタを用いている。そして、Ｈ2Ｏフィルタ５ａ，ｂには、水分の吸収波長である２．９４μｍ又は６．２７μｍ付近の波長を透過する光学フィルタを用いている。なお、各フィルタについては、対象となる気体に対応した吸収の強い波長帯域が複数存在する場合は、その中から任意の波長帯域を選択し、その波長帯域を透過する光学フィルタが用いられる。
【００２３】
赤外線センサ７ａ〜ｄは、焦電型赤外線センサ、サーモパイル等を用い、制御部１１に接続している。そして、この赤外線センサ７ａ〜ｄは、ＣＯ2フィルタ４ａ，ｂ若しくはＨ2Ｏフィルタ５ａ，ｂを透過した赤外線の熱を電気エネルギーに変換するもので、熱の変化を電気エネルギーに変換してセンサ出力として制御部１１に出力する。
【００２４】
ＭＰＵ１１は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１ａ、ＣＰＵ１１ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１１ｂ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ１１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１１ｃ等を有して構成している。
【００２５】
ＲＯＭ１１ｂはさらに、ヒータ（加熱手段）６における大気（被検気体）を加熱する加熱状態と加熱しない非加熱状態を制御する加熱制御手段、前記加熱制御手段の制御に基づいて、前記ヒータ６によって加熱されていない非加熱用測定セル２ｂ内を通過した赤外線に対応して赤外線センサ７が出力したセンサ出力を非加熱時センサ出力として取り込む非加熱時センサ出力取込手段、前記加熱制御手段の制御に基づいて、前記ヒータ６によって加熱された加熱用測定セル２ａ内を通過した赤外線に対応して赤外線センサ７が出力したセンサ出力を加熱時センサ出力として取り込む加熱時センサ出力取込手段、前記非加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ非加熱時センサ出力に対する前記加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ加熱時センサ出力の減少量を算出し、該減少量の前記非加熱時センサ出力における割合を算出する割合算出手段、前記割合算出手段が算出した割合と予め定められた前記揮発性有機化合物の有無を判定するための判定条件とを比較し、該比較結果に基づいて前記揮発性有機化合物の検出を行う揮発性有機化合物検出手段、及び、前記大気による赤外線の吸収が濃度に依存する関係を用いて、前記非加熱時センサ出力取込手段が取り込んだ非加熱時センサ出力と前記割合算出手段が算出した割合とに基づいて前記被検気体中の前記揮発性有機化合物の濃度を算出する濃度算出手段として、ＣＰＵ１１ａを機能させるためのプログラム等を記憶している。
【００２６】
ＭＰＵ１１には、装置本体がオフ状態の間も記憶内容の保持が可能な電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等のメモリ１２を接続している。このメモリ１２は、ＣＯ2とＨ2Ｏによる赤外線吸収の割合を算出してＶＯＣ濃度を算出するための算出式やテーブル等の各種情報を記憶する記憶エリアを有する。
【００２７】
ＶＯＣ検出装置１はさらに、ヒータ駆動回路１３、光源駆動回路１４、インタフェース部１５、表示部１６等を有しており、それらはＭＰＵ１１にそれぞれ接続している。そして、ヒータ駆動回路１３は、ＭＰＵ１１からの指示に応じてヒータ６の一定周期によるＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御する。例えば、周期を２秒とし、デューティー比５０％のタイミングでヒータ６のＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御している。なお、このＯＮ／ＯＦＦ切り換えタイミングについては、実験等によりＶＯＣを燃焼させる最適なタイミングが適用される。
【００２８】
光源駆動回路１４は、ＭＰＵ１１からの指示に応じて光源３ａ，ｂに印加する電圧を制御し、その電圧を変化させて光源３ａ，ｂが発する赤外線の光量を変化させることが可能な構成となっている。そして、印加された光源３ａ，ｂは、その電圧に応じた光量の赤外線を発する。
【００２９】
インタフェース部１５は、上述した赤外線センサ７ａ〜ｄとの接続が可能な構成となっており、赤外線センサ７ａ〜ｄの各々が出力したセンサ出力が、インタフェース部１５を介してＭＰＵ１１に入力される。そして、ＭＰＵ１１は、各赤外線センサ７ａ〜ｄからのセンサ出力を取り込んで、各センサに関連付けてＲＡＭ１１ｃ等に記憶する。
【００３０】
表示部１６は、液晶ディスプレイ等を用いており、ＭＰＵ１１から入力される各種情報を表示する。そして、表示部１６はさらに、ＭＰＵ１１からの指示に応じて警報音、音声出力等の出力が可能な構成となっており、請求項中の通知手段として機能している。なお、本最良の形態において、通知手段はこれに限定するものではなく、システム構成、製品仕様等に応じて遠隔地に通知する通信装置、音声出力装置など種々異なる形態で通知手段を実現することができる。
【００３１】
次に、上述した構成において、測定セル２ａ，ｂに充填された被検気体を通過した赤外線には、Ｂｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔの法則（以下、ランバート・ベールの法則という）を適用することができる。そして、距離Ｌ、濃度Ｃ、その吸光係数αの測定セル２ａ，ｂに波長λの入射光Ｉλ１が入射し、出射光Ｉλ２で出射する場合、そのときのセンサ出力をＶλとすると、ランバート・ベールの法則により以下の式が成り立つ。
Ｖλ＝ｌｎ（Ｉλ１／Ｉλ２）＝α＊Ｃ＊Ｌ  …（１）
【００３２】
二酸化炭素は、波長４．２６μｍ付近の赤外線を吸収することから、ＣＯ2フィルタ４ａ，ｂを透過した出射光Ｉλを赤外線センサ７ａ．ｃによって測定し、その測定結果に応じたセンサ出力と式（１）とに基づいてＣＯ2濃度を算出することができる。同様に、水分は、波長２．９４μｍ付近の赤外線を吸収することから、Ｈ2Ｏフィルタ５ａ，ｂを透過した出射光Ｉλを赤外線センサ７ｂ，ｄによって測定し、その測定結果に応じたセンサ出力と式（１）とに基づいてＨ2Ｏ濃度を算出することができる。
【００３３】
よって、メモリ１２に、上記式（１）の距離Ｌ、吸光係数Ｃ等のパラメータを記憶しておき、ＭＰＵ１１のＲＯＭ１１ｂに赤外線センサ７ａ〜ｄの各々から入力されるセンサ出力Ｖλと上記式（１）とに基づいて、ＣＯ2とＨ2ＯとＶＯＣの濃度を算出する濃度算出式を実行する濃度算出プログラム等を記憶している。
【００３４】
次に、ＶＯＣ検出装置１のＣＰＵ１１ａが実行する本発明に係るＶＯＣ検出処理の一例を、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００３５】
ステップＳ１（加熱制御手段）において、光源駆動回路１４に光源３ａ，ｂの点灯が指示されることで、光源駆動回路１４によって所定電圧が印加されて光源３ａ，ｂが点灯され、また、ヒータ駆動回路１３に加熱が指示されることで、ヒータ駆動回路によって揮発性有機化合物を構成する構成気体に分解する分解電圧がヒータ６に印加されて加熱用測定セル２ａの内部が加熱され、その後ステップＳ２に進む。
【００３６】
ステップＳ２において、非加熱用測定セル２ｂのＣＯ2フィルタ４ｂに対応した赤外線センサ７ｃからのセンサ出力がＣＯ2に対応した非加熱時ＣＯ2センサ出力Ｖ２１として取り込まれてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後、ステップＳ３において、非加熱用測定セル２ｂのＨ2Ｏフィルタ５ｂに対応した赤外線センサ７ｄからのセンサ出力がＨ2Ｏに対応した非加熱時Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ２２として取り込まれてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ４に進む。
【００３７】
ステップＳ４において、ＲＡＭ１１ｃの非加熱時ＣＯ2センサ出力Ｖ２１と非加熱時Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ２２との和が非加熱時センサ出力Ｖ２としてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ５に進む。よって、以上の説明からも明らかなように、ステップＳ２，Ｓ３が請求項中の非加熱時センサ出力取込手段として機能している。
【００３８】
ステップＳ５において、加熱用測定セル２ａのＣＯ2フィルタ４ａに対応した赤外線センサ７ａからのセンサ出力がＣＯ2に対応した加熱時センサＣＯ2出力Ｖ１１として取り込まれてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後、ステップＳ６において、加熱用測定セル２ａのＨ2Ｏフィルタ５ａに対応した赤外線センサ７ｂからのセンサ出力がＨ2Ｏに対応した加熱時Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ１２として取り込まれてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ７に進む。
【００３９】
ステップＳ７において、ＲＡＭ１１ｃの加熱時ＣＯ2センサ出力Ｖ１１と加熱時Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ１２との和が加熱時センサ出力Ｖ１としてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ８に進む。よって、以上の説明からも明らかなように、ステップＳ５，Ｓ６が請求項中の加熱時センサ出力取込手段として機能している。
【００４０】
ステップＳ８（割合算出手段）において、非加熱時センサ出力Ｖ２に対する加熱時センサ出力Ｖ１の減少量が算出されてＲＡＭ１１ｃに記憶され、該減少量の非加熱時センサ出力における割合が算出されてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ９に進む。
【００４１】
ステップＳ９（揮発性有機化合物検出手段）において、ＲＡＭ１１ｃの割合とＲＯＭ１１ｂに予め記憶している揮発性有機化合物の有無を判定するための判定条件とが比較され、該比較結果に基づいてＶＯＣが含まれているか否かが判定される。
【００４２】
なお、ヒータ６によって加熱された加熱用測定セル２ａにおいては、加熱によって分解されたＣＯ2とＨ2Ｏの分だけ、非加熱用測定セル２ｂよりもＣＯ2とＨ2Ｏの濃度が大きくなることから、ＣＯ2とＨ2Ｏによる赤外線の吸収量も大きくなるため、加熱時センサ出力Ｖ１は非加熱時センサ出力Ｖ２に対して大気中のＶＯＣの含有量に応じて減少することになる。よって、その減少量に応じた範囲等を判定条件とすることで、算出した減少量の割合からＶＯＣの有無を判定することができる。
【００４３】
ステップＳ９でＶＯＣが含まれていないと判定された場合は（Ｓ９でＮ）、ステップＳ１３に進む。一方、ＶＯＣが含まれていると判定された場合は（Ｓ９でＹ）、ステップＳ１０に進む。
【００４４】
ステップＳ１０（濃度算出手段）において、上述した大気（被検気体）による赤外線の吸収が濃度に依存する関係（ランバート・ベールの法則）を用いて、非加熱時センサ出力Ｖ２と算出した割合からＶＯＣに対応したＶＯＣセンサ出力を特定し、該ＶＯＣセンサ出力と上述した濃度算出式によってＶＯＣ濃度が算出されてＲＡＭ１１ｃに記憶され、その後ステップＳ１１に進む。
【００４５】
ステップＳ１１において、大気中におけるＶＯＣの有無、そのＶＯＣ濃度等を通知するための通知情報がＲＡＭ１１ｃに生成され、ステップＳ１２において、ＲＡＭ１１ｃの通知情報が表示部（通知手段）１６に出力されることで、表示部１６に通知情報が表示され、その後ステップＳ１３に進む。
【００４６】
ステップＳ１３において、終了要求を受けたか否かが判定される。終了要求を受けていないと判定競れた場合は（Ｓ１３でＮ）、ステップＳ２に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、終了要求を受けたと判定された場合は（Ｓ１３でＹ）、処理が終了される。
【００４７】
次に、上述した本発明に係るＶＯＣ検出装置１を用いたリアルタイムモニタシステムの本実施の形態の動作（作用）の一例を、以下に説明する。
【００４８】
ＶＯＣ検出装置１が家庭等に設置されると、加熱用測定セル２ａ及び非加熱用測定セル２ｂの各々には、流入口２１，２３から設置場所の大気が流入し、大気が充填された状態となる。そして、光源３ａ，ｂが点灯され、ヒータ６によって加熱用測定セル２ａが加熱され、大気中にＶＯＣが含まれていると、加熱用測定セル２ａ内では、ＶＯＣがＣＯ2とＨ2Ｏに分解される。
【００４９】
光源３ａが発した赤外線が加熱用測定セル２ａ内を通過する際に、加熱用測定セル２ａ内で分解されたＣＯ2とＨ2Ｏによって吸収波長帯域の赤外線が吸収され、吸収された赤外線が赤外線センサ７ａ，７ｂによって検出され、その強度を示すセンサ出力が出力されて加熱用ＣＯ2センサ出力Ｖ１１と加熱用Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ１２として取り込まれ、加熱時センサ出力Ｖ１が算出される。
【００５０】
また、光源３ｂが発した赤外線が非加熱用測定セル２ｂ内を通過する際に、非加熱用測定セル２ｂ内のＣＯ2とＨ2Ｏによって吸収波長帯域の赤外線が吸収され、吸収された赤外線が赤外線センサ７ｃ，７ｄによって検出され、その強度を示すセンサ出力が出力されて非加熱用ＣＯ2センサ出力Ｖ２１と非加熱用Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ２２として取り込まれ、非加熱時センサ出力Ｖ２が算出される。
【００５１】
非加熱時センサ出力Ｖ２に対する加熱時センサ出力Ｖ１の減少量が算出され、該減少量の非加熱時センサ出力における割合が算出され、該割合と予め定められた判定条件とが比較され、該比較結果に基づいてＶＯＣの検出が行われる。そして、ＶＯＣが検出されなかった場合は、一連の検出動作が繰り返される。一方、ＶＯＣが検出された場合は、ＶＯＣの濃度が算出され、該濃度等を示す通知情報が表示部１６に表示される。
【００５２】
以上説明したように、本発明のＶＯＣ検出装置１によれば、揮発性有機化合物を構成する構成気体に分解するように加熱用測定セル２ａに充填した被検気体を加熱するヒータ（加熱手段）６を設け、非加熱時に非加熱用測定セル２ｂを通過した吸収波長帯域の赤外線の強度を示す非加熱時センサ出力Ｖ２に対して、加熱時に加熱用測定セル２ａを通過した吸収波長帯域の赤外線の強度を示す加熱時センサ出力Ｖ１の減少量を算出し、該減少量と予め定められた判定条件との比較結果に基づいて揮発性有機化合物の検出を行うようにしたことから、加熱用測定セル２ａ中の被検気体を加熱手段によって加熱するだけで良いため、装置構成を簡単化することができる。また、化学反応を利用した半導体ガスセンサを用いる必要がないため、半導体ガスセンサを用いることにより生じる雰囲気、経年変化の影響を受けることがなくなり、高精度の検出を行うことができる。従って、ＶＯＣ検出装置１の小型化を図ることができるため、リアルタイムモニタシステムとして工事現場、家庭内等に普及させることができる。
【００５３】
また、非加熱時センサ出力Ｖ２に対する加熱時センサ出力Ｖ１の減少量の割合を算出し、該割合と非加熱時センサ出力Ｖ２と被検気体による赤外線の吸収が濃度に依存する関係（ランバート・ベールの法則）とに基づいて被検気体中における揮発性有機化合物の濃度を算出して通知するようにしたことから、被検気体が揮発性有機化合物を含んでいると、加熱用測定セル２ａ中の被検気体を加熱するだけ揮発性有機化合物の濃度まで測定することができるため、リアルタイムモニタシステムとしての利用価値を高めてより一層の普及に貢献することができる。
【００５４】
さらに、測定セル２が加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂとを有するように構成し、加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂとの各々から加熱用センサ出力Ｖ１と非加熱用センサ出力Ｖ２を取り込むようにしたことから、同時に加熱用と非加熱用のセンサ出力を取り込むことができるため、測定時間の短縮を図ることが可能となり、揮発性有機化合物を速やかに検出することができる。
【００５５】
なお、上述した本最良の形態では、ＶＯＣを構成する構成気体としてＣＯ2とＨ2Ｏとに着目した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ＣＯ2に対応したセンサ出力のみ、Ｈ2Ｏに対応したセンサ出力のみに着目してＶＯＣを検出して濃度を測定する形態とすることもできる。
【００５６】
また、上述した本最良の形態では、測定セル２が加熱用測定セル２ａと非加熱用測定セル２ｂを有する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、図４に示すように加熱用測定セル２ａだけを用いてＶＯＣ検出装置１を実現することもできる。なお、図４中の構成は、図２の構成と基本的には同一であるため、上述した構成で説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付し、異なる動作の部分についてのみを以下に説明する。
【００５７】
図４に示すＶＯＣ検出装置１において、の加熱用測定セル２ａの流入口２１から大気が流入させて大気が充填された状態になると、光源３ａが点灯される。そして、光源３ａが発した赤外線が赤外線センサ７ｃ，７ｄによって検出され、その強度を示すセンサ出力が出力されて非加熱用ＣＯ2センサ出力Ｖ２１と非加熱用Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ２２として取り込まれ、非加熱時センサ出力Ｖ２が算出される。
【００５８】
非加熱時センサ出力Ｖ２の算出が終了すると、ヒータ６によって加熱用測定セル２ａの内部が加熱され、大気中にＶＯＣが含まれていると、加熱用測定セル２ａ内では、ＶＯＣがＣＯ2とＨ2Ｏに分解される。そして、加熱用測定セル２ａ内で分解されたＣＯ2とＨ2Ｏによって吸収波長帯域の赤外線が吸収され、吸収された赤外線が赤外線センサ７ａ，７ｂによって検出され、その強度を示すセンサ出力が出力されて加熱用ＣＯ2センサ出力Ｖ１１と加熱用Ｈ2Ｏセンサ出力Ｖ１２として取り込まれ、加熱時センサ出力Ｖ１が算出される。
【００５９】
非加熱時センサ出力Ｖ２に対する加熱時センサ出力Ｖ１の減少量が算出され、該減少量の非加熱時センサ出力における割合が算出され、該割合と予め定められた判定条件とが比較され、該比較結果に基づいてＶＯＣの検出が行われる。そして、ＶＯＣが検出されなかった場合は、一連の検出動作が繰り返される。一方、ＶＯＣが検出された場合は、ＶＯＣの濃度が算出され、該濃度等を示す通知情報が表示部１６に表示される。
【００６０】
以上説明したように本発明のＶＯＣ検出装置１を実現するようにしても、上述した作用効果を得ることができる。そして、このような構成は、常時ＶＯＣの検出を行わないＶＯＣ検出装置１に好適である。また、このような構成とすることで、上述した構成よりも部品点数を減少させることができるため、ＶＯＣ検出装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の揮発性有機化合物検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の揮発性有機化合物検出装置の概略構成を示す構成図である。
【図３】図２のＣＰＵが実行するＶＯＣ検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の揮発性有機化合物検出装置の概略構成の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    揮発性有機化合物（ＶＯＣ）検出装置
２    測定セル
２ａ    加熱用測定セル
２ｂ    非加熱用測定セル
３    光源
４，５    フィルタ
６    加熱手段（ヒータ）
７    赤外線センサ
１１ａ１    加熱制御手段（ＣＰＵ）
１１ａ２    非加熱時センサ出力取込手段（ＣＰＵ）
１１ａ３    加熱時センサ出力取込手段（ＣＰＵ）
１１ａ４    割合算出手段（ＣＰＵ）
１１ａ５    揮発性有機化合物検出手段（ＣＰＵ）
１１ａ６    濃度算出手段（ＣＰＵ）
１６    通知手段（表示部）
【図１】
2006194674.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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