(57)【要約】【課題】従来臭気センサーの感度と人の官能感度とを一致させることの困難さ故に実現されなかった臭気強度測定器の新しい設計方法を提示し、経済的で実用的小型軽量の臭気強度測定器を提供すること。【解決手段】一つのガスセンサーを用いて複数の臭い物質を検知するに当たって、それぞれの臭気強度３における検知出力が同じになるようにガスセンサー感度を修飾すること。臭気強度の表示スケールを２から４の範囲において拡大表示すること。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の臭気物質の大気中濃度を電圧、電流等の電気量として検知する臭気センサーにおいて、個々の臭気物質に対するセンサー感度を個々の臭気物質の臭気強度３に対応する大気中濃度においてほぼ等しくすることを特徴とする臭気強度の測定方法。
【請求項２】
０から５までの６段階表示による臭気強度計のアナログ表示スケールにおいて、０から２までの低域および４から５までの高域を圧縮し、３を中心として２から４までの中央域を拡大して表示することを特徴とする臭気強度の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気中の複数の臭い物質からなる臭気強度を定量的に表示する操作が簡単で小形携帯型の臭気測定方法及び臭気測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】悪臭の強さを表す指標として、臭気強度表示や臭気濃度表示がある。我が国の悪臭防止法の規定によれば、臭気強度は０から５までの６段階表示となっている。臭気濃度とは閾値濃度に対する倍率を意味する。何れも人の悪臭物質に対する官能感度を基準とするもので、悪臭物質の無中濃度との関係は、個々の悪臭物質によって異なる。特定の悪臭物質の濃度を検知してその臭気強度を客観的に推定する装置としては、ガスクロマトグラフィ法やガス検知管法等がある。しかしガスクロマトグラフィ法は精度に優れてはいるものの持ち運びに不便で計測に時間が掛かるなどの欠点があり、ガス検知管法は簡便ではあるが臭気強度との相関を示すための測定精度を有していないという欠点がある。
【０００３】我々の生活環境の中で悪臭が広い範囲に影響を及ぼすときに、これを公害と考えて悪臭除去の対策が取られているが、その基本となる臭気評価は今なをパネラーと呼ばれる複数人からなる臭気判定士の官能検査に頼っている。パネラーによる臭気判定は公的に認知されてはいるものの応急的な判定手段とはいえず、訓練を要する検査のためコスト高になる問題がある。
【０００４】近年臭気の１次判定用として小型のガスセンサーを臭気センサーとして利用する携帯用の臭気測定装置が開発されている。ガスセンサーには半導体型、振動子型、金属電極型等があり、一つないし、複数の臭気物質濃度に対するセンサー感度を電気信号に置き換え、電気信号をデジタル又はアナログ量として表示している。しかし何れもその表示値は臭気強度、臭気濃度との対応が不明確で実用的とは言えない侭である。
【０００５】臭気物質に対する人の官能感度を元に作られた６段階の臭気強度レベルは主観的、人為的な基準とは言えいわゆる感覚受容器の対数法則に従い、０レベルを例外としてその１から５までのレベル値は概ね臭気センサーの感度の対数出力に相当する。即ち臭気強度１；やっと感知できるにおい。臭気強度２；何のにおいかわかる弱いにおい。臭気強度３；楽に感知できるにおい。臭気強度４；強いにおい。臭気強度５；強烈なにおいと規定されていて、臭気強度Ｎとセンサー感度Ｘとの間には
Ｎ＝  Ｋ・ｌｏｇＸ  ＋Ｍ  ・・・・  （１）
なる関係が一般に成り立つとされる。ここで、Ｎは臭気強度、Ｋは比例係数、Ｘはセンサー感度ないし臭気物質濃度、Ｍは感度定数である。
【０００６】図１は臭気物質の濃度検知から臭気強度を表示する装置の原理図である。図１の１−１は複数の臭気物質を検知するために対象とする臭気物質毎の複数の臭気センサーを設け、（１）式に従って各々のセンサー感度を演算回路で演算、合成することによって原理的には臭気強度を表示することが可能である。しかし対象とする臭気物質ごとにセンサーを設けることはコストの増加を招くばかりではなく、電源容量や重量、容積が大きくなり屋外に携帯可能な小形の装置としての実用性は無くなる。
図１の１−２は１個のセンサーによって複数の臭気物質を検知対象とする装置である。複数の臭気物質センサに対する感度を人の官能感度と一致させるために選択性ガス透過膜や感応触媒層を設け、（１）式で表される係数Ｋ，定数Ｍを変化させることを基本とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】我が国の悪臭防止法で規定されている悪臭物質は二十数種類にものぼるが、悪臭源から同時に発生する物質は数種類に限られると考えられる。例えば下水、し尿やゴミを悪臭源とするときはアンモニア、硫化水素、硫化メチル、メチルメルカブタンを原因物質として代表させることが出来る。又塗料工場等の薬品を扱う箇所ではトルエン、アルデヒド、酢酸エチル等に代表させることが出来る。即ち、多くて数種類の臭気物質を特定して検知可能なことが臭気強度計としての目的に充分叶うと考えられる。原理的には図１の１−２で示したように一つのセンサーで２ないし３の臭気物質の濃度を検知し、これを対象とする臭気物質による臭気強度として表示することが求められるが、実際は以下のような要因によって極めて実現が困難である。
まず第１には、特定物質を対象としても臭気強度レベル１から５に対応する臭気物質の濃度差は１０の２乗から３乗に達してセンサー感度の範囲を超えること。第２には臭気物質によって官能感度とセンサー感度が大きく異なり、原因物質毎にセンサー感度と官能感度とを広い感度域に亘って一致させることが不可能であることが挙げられる。図２はこの状態を表す一例をグラフで示したもので、図２の２−１はＡ物質とＢ物質の気中濃度に対する臭気強度レベルと臭気センサー感度を示す。図中実線Ａ、ＢはＡ物質とＢ物質に対応したセンサー感度を示し、点線ａ、ｂは同じくＡ物質とＢ物質に対応した官能感度を示す。２−１図から判るようにＡ物質のセンサー感度Ａと官能感度ａは広い範囲にわたってほぼ等しい値を示すがＢ物質のセンサー感度Ｂと官能感度ｂは大きな隔たりがある。Ｂ物質のセンサー感度と官能感度を等しくする方法として物質Ｂのセンサー感度を下げる方法がある。例えばセンサー表面に選択性透過膜を被覆する等の修飾を施すことによってと図２の２−２に示された直線Ｂ’のように物質Ｂのセンサー感度が相対的に低下してＢとＢ’はある臭気強度で値が一致する。しかしこの補正方法は臭気強度２や４のレベルでは一致しない上更に広い範囲でズレが大きくなることが判る。
即ち１個のセンサーを用いて２つ以上の臭気物質の臭気強度レベルを測定するには技術的な制約が多く、また設計指針が確定されていなかった。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
本発明に係わる発明者は臭気強度という人の官能感度を基準とした判定基準の曖昧さに鑑みて、装置に使用される臭気センサーや、臭気強度の表示方法について以下のような設計指針を考案した。図３は本発明に係わる複数の臭気物質に関してセンサー感度と官能感度に相当する臭気強度レベルとを一致させるグラフで、図３の３−１では１個の臭気センサーのセンサー感度Ｂと官能感度ｂとを選択性透過膜や触媒等のセンサー感度修飾により感度勾配をＢ’からＢ”に変化させた上で臭気強度レベル３において一致させる。この場合感度勾配の一致は必ずしも必要ではない。  図３の３−２は３−１で得られたセンサー特性によるＡ、Ｂ両物質による臭気強度レベルの出力を表し、臭気強度は誤差の無い３を中心にして上下に誤差が拡大する結果が得られる。以上の図２図３の説明は臭気物質がＡ、Ｂの２つを対象としたものであるが、３つ以上の場合についても臭気強度レベル３においてセンサー感度と官能感度一致させる方法は同様とする。
【０００９】更に本発明は図４に示すように臭気強度レベルを液晶バーや目盛針等のアナログ量として表示するに際して、臭気強度レベル３を表示中心とし、０から５までのレベル位置にかんして２から４の表示間隔については広く、レベル０から２の間および４から５の間の表示間隔については狭く設定することを特徴とする。図４の４−１は本発明に係わる液晶バー表示方法の一例であり、４−２は本発明に係わる目盛針表示方法の一例である。何れの方法においてもレベル２．５から３．５の間を刻み間隔０．１としてあるが、刻み間隔は０．２ないし０．５などに適宜設定することも可とする。一般にセンサー入力に対して表示出力を対数表示や非線型表示にするには、アナログアンプの非線形性を利用することよって可能であるが、本発明のように表示中央部を拡大表示するには、Ａ／Ｄ変換後のＣＰＵ処理にによって実現可能である。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明にあっては複数の臭気物質の大気中濃度を電圧、電流等の電気量として検知する臭気センサーにおいて、個々の臭気物質に対するセンサー感度を個々の臭気物質の臭気強度３に対応する大気中濃度においてほぼ等しくすることによって、複数の臭気物質が示す臭気強度を１個のセンサー又は対象とする臭気物質の数より少ない個数の臭気センサーによって検知し、人の官能感度に最も近似した臭気強度レベル表示装置を提供することを可能とする。
【００１１】悪臭防止法に定められた臭気強度３の臭気は、楽に感知できるにおいであって、生活環境におけるにおいの強度境界としての臭気強度２の何のにおいかわかる弱いにおい、臭気強度４の強いにおいの中間に位置し、これを対象とする臭気物質全てについて臭気センサーの物理的感度に一致させることによって、生活環境における臭気強度表示装置としての基本的機能を備えることが出来る。また多数の臭気物質を少数のセンサーによって検知するために装置の小型軽量化が可能で、携帯用の臭気強度表示装置としての活用を図ることが出来る。
【００１２】請求項２に記載された発明にあっては、０から５までの６段階表示による臭気強度計のアナログ表示スケールにおいて、０から２までの低域および４から５までの高域を圧縮し、３を中心として２から４までの中央域を拡大して表示することによって請求項１に記載された発明の効果を強め、さらには人の生活感覚に最も近い臭いの官能感度領域を臭気強度として精度良く視認することが出来る。
【００１３】すなわち０から５までの６段階表示による臭気強度レベルにおいて無臭とされる０レベルおよび強烈なにおいとされる５レベルはそれぞれがいわゆる官能閾値と感覚限界を超える値であって官能感覚の対数則を満たさない領域である。即ち６段階の臭気強度レベルにおいて０と５は対数則の指数と関係付けることの困難な数値であり、元来物理的定義と相容れない曖昧さを持った値である。さらにレベル１はレベル２の識別閾値をに対して検知閾値と言われ、人の嗅覚の微妙な検知限界線上の値であってその判定は究極的には人の嗅覚判定に従うべきである。結局人の嗅覚判定に因らない臭気強度計測にあっては臭気強度２以上４以下が実用的な意味を持つものと判断される。一方請求項１の発明において複数の臭気物質に対するセンサー感度を臭気強度３で一致するように設計されたが、この設計方法は３を中心にして精度の比較的良い２と４の範囲を拡大する一方、精度の悪い１から２の領域、及び４から５の領域を縮小するのでセンサー感度のズレを最小にする方法でもあり、結果的に臭気強度計としての精度を高める効果のあることがわかる。
【００１４】さらには図４の４−１、４−２に示されたように３を中心として２から４の範囲を拡大した臭気強度スケール表示方法は明らかに２から４の範囲において視認の分解能に優れ、通常の嗅覚範囲における臭気強度の範囲内で例えば２．５から３．５に亙って１０等分の小刻みの分割が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図５は、本発明に係わる臭気強度計の外観構造例である。図５において、１は臭気強度計本体の筐体部である。２は臭気強度表示パネルケース、３は表示針、４はスケールの２から４の間が拡大された表示スケールである。
５は臭気センサーを内蔵するセンサープローブである。６は内蔵するバッテリーを電源とする電源スイッチ、７は表示値の零点校正用スイッチである。８はバッテリーチャージ用コネクタである。
【００１６】図５に示された装置の主要部分である筐体１はプラスチック製で全体に手のひらに乗る程度に携帯用として小型、軽量化されている。表示パネルケース２、表示針３はガルバノメータを構成部品としている。表示スケール４は臭気強度２から４までが０から５までのスケール全体の巾にたいして約３分の２の巾を占めている。センサープローブ５に内蔵された臭気センサーは複数の臭気物質に対して臭気強度３で感度が等しくなるよう設計されている。電源スイッチ６は直流電源をオンオフさせるスイッチである。電源電源は屋外携帯を考慮して内臓バッテリーから供給される。零点校正用スイッチ７は無臭状態においてセンサー感度を臭気強度０レベルに合わせるためのものである。使用後にはバッテリーを外部チャージャーから充電可能のためにチャージャーとの接続コネクタ８が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】臭気物質の濃度検知から臭気強度を表示する装置の原理図。
【図２】複数の臭気物質のセンサー感度と官能感度の相違を表すグラフ。
【図３】３−１；複数の臭気物質のセンサー感度と官能感度を合わせる方法を示すグラフ。
３−２；センサーの修飾により複数の臭気物質のセンサー感度と臭気強度レベルが一致した模様を示すグラフ。
【図４】本発明に係わる臭気強度レベルの表示スケール図の例
【図５】本発明に係わる携帯型臭気強度計の外観構造図。
【符号の説明】
１      臭気強度計表示部筐体
２      表示部のケース
３      表示針
４      表示スケール
５      臭気センサー内臓プローブ
６      電源スイッチ
７      零点校正用スイッチ
８      バッテリーチャージ用コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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