JP3274928B2 - Environmental monitoring system - Google Patents
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ニオイ及びガス等が
存在する環境中の快適度を判断し、表示する環境モニタ
システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an environment monitor system for judging and displaying the degree of comfort in an environment where odor, gas and the like exist.
【０００２】[0002]
【従来の技術】通常の環境下においては、空気中にプラ
スイオン（還元性ガス）とマイナスイオン（酸化性ガ
ス）とが含まれており、これらプラスイオン及びマイナ
スイオンの濃度によってその環境が快適になったり、不
快になったりする。従来、環境中のプラスイオンあるい
はマイナスイオンを検出するセンサとして、いわゆるニ
オイセンサ及びガスセンサが知られている。ニオイセン
サは、例えば分子量５０〜２００程度の重い分子を検出
し、プラスイオンにもマイナスイオンにも感応する。一
方、ガスセンサは、より分子量の小さい軽い分子を検出
し、プラスイオンに対してのみ感応する。これらニオイ
センサ及びガスセンサは、イオン濃度に応じた半導体の
抵抗値変化を応用したもので、通常電圧値として出力を
得ている。2. Description of the Related Art Under normal circumstances, air contains positive ions (reducing gas) and negative ions (oxidizing gas), and the environment is comfortable due to the concentration of these positive ions and negative ions. Or become uncomfortable. Conventionally, so-called odor sensors and gas sensors have been known as sensors for detecting positive ions or negative ions in the environment. The odor sensor detects a heavy molecule having a molecular weight of about 50 to 200, for example, and is sensitive to both positive and negative ions. On the other hand, gas sensors detect lighter molecules with smaller molecular weights and are sensitive only to positive ions. These odor sensors and gas sensors apply a change in the resistance value of a semiconductor according to the ion concentration, and usually obtain an output as a voltage value.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のニオイセンサ及びガスセンサから出力される電圧値で
は、環境の変化に応じた空気中のプラスイオンあるいは
マイナスイオンの濃度の増減を検知し得るのみであり、
その時点の絶対的なイオン濃度を知ることはできない。
このため、環境の快適度を判定することが困難であると
いう問題点があった。However, the voltage values output from these odor sensors and gas sensors can only detect an increase or decrease in the concentration of positive ions or negative ions in the air in accordance with changes in the environment. ,
The absolute ion concentration at that time cannot be known.
For this reason, there has been a problem that it is difficult to determine the comfort level of the environment.
【０００４】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、環境中の快適度を判定することの
できる環境モニタシステムを提供することを目的とす
る。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an environment monitor system capable of determining a degree of comfort in an environment.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明に係る環境モニ
タシステムは、還元性ガスに対して感度を有するガスセ
ンサと、還元性ガス及び酸化性ガスの双方に対して感度
を有するニオイセンサと、所定の標準空気中におけるガ
スセンサの抵抗値及びニオイセンサの抵抗値をそれぞれ
第１及び第２のゼロ点抵抗値として記憶するメモリと、
環境中のガスセンサの抵抗値及びニオイセンサの抵抗値
をそれぞれメモリに記憶されている第１及び第２のゼロ
点抵抗値と比較することによりその環境のレベルを判定
する判定手段とを備えたものである。An environment monitoring system according to the present invention comprises a gas sensor having sensitivity to reducing gas, an odor sensor having sensitivity to both reducing gas and oxidizing gas, and a predetermined sensor. A memory that stores the resistance value of the gas sensor and the resistance value of the odor sensor in standard air as first and second zero-point resistance values, respectively;
Determining means for determining the level of the environment by comparing the resistance value of the gas sensor in the environment and the resistance value of the odor sensor with the first and second zero-point resistance values stored in the memory, respectively; It is.
【０００６】[0006]
【作用】この発明においては、互いに特性の異なるガス
センサとニオイセンサとを用いて環境中の還元性ガス及
び酸化性ガスを検出し、所定の標準空気に対するその環
境のレベルを判定する。According to the present invention, a reducing gas and an oxidizing gas in the environment are detected by using a gas sensor and an odor sensor having different characteristics, and the level of the environment with respect to a predetermined standard air is determined.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明の一実施例に係る環境モニ
タシステムを示すブロック図である。ＭＰＵ１にインタ
フェース５及び６を介してニオイセンサ２及びガスセン
サ３がそれぞれ接続されている。また、ＭＰＵ１にイン
タフェース７及び８を介して感度設定スイッチＳＷ１及
び感度確定スイッチＳＷ２が接続されると共に、インタ
フェース９を介して表示器４が接続されている。さら
に、ＭＰＵ１には、プログラムが格納されたＲＯＭ１
０、標準空気中におけるニオイセンサ２及びガスセンサ
３の各ゼロ点抵抗値を記憶するＲＡＭ１１、各種フラグ
の状態を記憶するＲＡＭ１２が接続されている。ＭＰＵ
１はこの発明の判定手段及び感度設定手段を構成し、Ｒ
ＡＭ１１はメモリを構成している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an environment monitoring system according to one embodiment of the present invention. The odor sensor 2 and the gas sensor 3 are connected to the MPU 1 via interfaces 5 and 6, respectively. A sensitivity setting switch SW1 and a sensitivity determination switch SW2 are connected to the MPU 1 via interfaces 7 and 8, and a display 4 is connected via an interface 9. Further, the MPU 1 has a ROM 1 in which a program is stored.
0, a RAM 11 for storing zero-point resistance values of the odor sensor 2 and the gas sensor 3 in standard air, and a RAM 12 for storing states of various flags. MPU
Reference numeral 1 denotes a determination unit and a sensitivity setting unit according to the present invention.
The AM 11 constitutes a memory.
【０００８】ニオイセンサ２としては薄膜型ＳｎＯ2 セ
ンサが用いられている。このニオイセンサ２は、例え
ば、裏面にヒータの付いたアルミナ基板上にＳｎＯ2 を
蒸着源として電子ビーム蒸着法でＳｎＯ2 薄膜を作成し
た後、経時安定性を向上させるために空気中で４００〜
７００℃で熱処理を行うことにより形成される。一方、
ガスセンサ３としては焼結型ＳｎＯ2 センサが用いられ
ている。As the odor sensor 2, a thin film type SnO 2 sensor is used. The odor sensor 2, for example, after creating a thin film of SnO 2 by electron-beam evaporation method SnO 2 as an evaporation source onto an alumina substrate with a heater on the back surface, 400 in air in order to improve the aging stability
It is formed by performing a heat treatment at 700 ° C. on the other hand,
As the gas sensor 3, a sintered SnO 2 sensor is used.
【０００９】ニオイセンサ２は、還元性ガスに対してそ
の抵抗値が低下し、酸化性ガスに対してその抵抗値が増
加する特性を有している。また、ガスセンサ３は、還元
性ガスに対してその抵抗値が低下するが、酸化性ガスに
対しては抵抗値がほとんど変化しない特性を有してい
る。The odor sensor 2 has a characteristic that its resistance decreases with respect to a reducing gas and increases with respect to an oxidizing gas. Further, the gas sensor 3 has a characteristic that its resistance value decreases with respect to a reducing gas, but hardly changes with respect to an oxidizing gas.
【００１０】ニコチン等の還元性ガスはプラスイオンと
して環境中に存在し、オゾン等の酸化性ガスはマイナス
イオンとして環境中に存在する。環境の快適度は空気中
のプラスイオン及びマイナスイオンのイオン濃度により
決定されるため、この実施例では、例えばニコチン等の
プラスイオンのイオン濃度あるいはオゾン等のマイナス
イオンのイオン濃度に対して、環境の快適度を表す“環
境のレベル”を図２に示されるように対応付ける。Reducing gas such as nicotine exists in the environment as positive ions, and oxidizing gas such as ozone exists in the environment as negative ions. Since the comfort level of the environment is determined by the ion concentrations of the positive ions and the negative ions in the air, in this embodiment, for example, the environmental concentration is higher than the ion concentration of the positive ions such as nicotine or the negative ion "Environment level" indicating the degree of comfort of the user is associated as shown in FIG.
【００１１】次に、図３のフローチャートを参照して、
この実施例の動作を説明する。まず、システムの電源を
投入した後、ゼロ点調整を行うために感度設定スイッチ
ＳＷ１をオンして感度設定モードとし、露点温度−６０
℃の乾燥空気（酸素２１％、窒素７９％）中にニオイセ
ンサ２及びガスセンサ３を加熱通電状態で置く。ＭＰＵ
１は、初期設定処理の後、一定時間が経過すると（ステ
ップＳ１、Ｓ２）、インタフェース５及び６を介してニ
オイセンサ２及びガスセンサ３の出力電圧値Ｄ１及びＤ
２を読み込む（ステップＳ３）。ここで、感度設定スイ
ッチＳＷ１がオンされているので、ＭＰＵ１はステップ
Ｓ３で読み込んだ電圧値Ｄ１及びＤ２を表示器４に表示
する（ステップＳ４〜Ｓ６）。Next, referring to the flowchart of FIG.
The operation of this embodiment will be described. First, after turning on the power of the system, the sensitivity setting switch SW1 is turned on in order to perform the zero point adjustment, and the sensitivity setting mode is set.
The odor sensor 2 and the gas sensor 3 are placed in dry air at 21 ° C. (oxygen 21%, nitrogen 79%) while heating and energizing. MPU
After a predetermined period of time has elapsed after the initial setting process (steps S1 and S2), the output voltage values D1 and D1 of the odor sensor 2 and the gas sensor 3 via the interfaces 5 and 6
2 is read (step S3). Here, since the sensitivity setting switch SW1 is turned on, the MPU 1 displays the voltage values D1 and D2 read in step S3 on the display 4 (steps S4 to S6).
【００１２】作業者は、表示された電圧値Ｄ１及びＤ２
の変動がなくなったところで感度確定スイッチＳＷ２を
オンする。これにより、ＭＰＵ１はこのときの電圧値Ｄ
１及びＤ２からニオイセンサ２及びガスセンサ３の抵抗
値Ｒａｏ及びＲｂｏを算出してこれらを第１及び第２の
ゼロ点抵抗値としてＲＡＭ１１に格納すると共に、表示
器４に“ＳＥＴ ＯＫ”を表示する（ステップＳ７、Ｓ
８）。The operator operates the displayed voltage values D1 and D2.
Is turned off, the sensitivity determination switch SW2 is turned on. As a result, the MPU 1 outputs the voltage value D at this time.
Calculate the resistance values Rao and Rbo of the odor sensor 2 and the gas sensor 3 from 1 and D2, store them in the RAM 11 as first and second zero-point resistance values, and display “SET OK” on the display 4. (Step S7, S
8).
【００１３】ここで、作業者が感度設定スイッチＳＷ１
をオフし、ニオイセンサ２及びガスセンサ３を測定しよ
うとする環境中に設置する。ＭＰＵ１は、この状態での
ニオイセンサ２及びガスセンサ３からの出力電圧値Ｄ１
及びＤ２を読み込み、これらの電圧値Ｄ１及びＤ２から
ニオイセンサ２及びガスセンサ３の抵抗値Ｒａｇ及びＲ
ｂｇを算出する（ステップＳ９）。そして、Ｒａｇ＞Ｒ
ａｏで且つＲｂｏ＞Ｒｂｇであれば、ｌｏｇ（Ｒｂｏ）
−ｌｏｇ（Ｒｂｇ）−［ｌｏｇ（Ｒａｏ）−ｌｏｇ（Ｒ
ａｇ）］＝ｌｏｇ［（Ｒｂｏ／Ｒｂｇ）／（Ｒａｏ／Ｒ
ａｇ）］を環境のレベルＸとし（ステップＳ１０、Ｓ１
１、Ｓ１２）、このレベルＸが予め定めた上限値Ａと下
限値Ｂとの間の値であれば、ＭＰＵ１は快適環境である
と判定して表示器４に“快適”とレベル“Ｘ”とを表示
し（ステップＳ１３、Ｓ１４）、上限値Ａと下限値Ｂと
の間に位置しなければ、ＭＰＵ１は不快環境であると判
定して表示器４に“不快”とレベル“Ｘ”とを表示する
（ステップＳ１３、Ｓ１５）。Here, the operator sets the sensitivity setting switch SW1.
Is turned off, and the odor sensor 2 and the gas sensor 3 are installed in the environment to be measured. The MPU 1 outputs the output voltage value D1 from the odor sensor 2 and the gas sensor 3 in this state.
And D2, and read the resistance values Rag and R of the odor sensor 2 and the gas sensor 3 from these voltage values D1 and D2.
bg is calculated (step S9). And Rag> R
If ao and Rbo> Rbg, log (Rbo)
-Log (Rbg)-[log (Rao) -log (R
ag)] = log [(Rbo / Rbg) / (Rao / R
ag)] is set as the environment level X (steps S10 and S1).
1, S12), if this level X is a value between the upper limit value A and the lower limit value B, the MPU 1 determines that the environment is a comfortable environment, and displays “comfort” on the display 4 and the level “X”. Is displayed (steps S13 and S14). If the MPU 1 is not located between the upper limit value A and the lower limit value B, the MPU 1 determines that the environment is uncomfortable, and displays “unpleasant” and the level “X” on the display 4. Is displayed (steps S13 and S15).
【００１４】また、Ｒａｇ＞Ｒａｏで且つＲｂｏ≦Ｒｂ
ｇであれば、ｌｏｇ（Ｒａｏ）−ｌｏｇ（Ｒａｇ）＝ｌ
ｏｇ（Ｒａｏ／Ｒａｇ）を環境のレベルＸとし（ステッ
プＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１６）、このレベルＸが下限値Ｂ
より大きい値であれば、ＭＰＵ１は快適環境であると判
定して表示器４に“快適”とレベル“Ｘ”とを表示し
（ステップＳ１７、Ｓ１４）、下限値Ｂ以下の値であれ
ば、ＭＰＵ１は不快環境であると判定して表示器４に
“不快”とレベル“Ｘ”とを表示する（ステップＳ１
７、Ｓ１５）。Also, Rag> Rao and Rbo ≦ Rb
If g, log (Rao) -log (Rag) = 1
og (Rao / Rag) is set as environment level X (steps S10, S11, S16), and this level X is the lower limit value B.
If the value is larger, the MPU 1 determines that the environment is comfortable and displays “comfort” and the level “X” on the display 4 (steps S17 and S14). The MPU 1 determines that the environment is uncomfortable and displays “uncomfortable” and the level “X” on the display 4 (step S1).
7, S15).
【００１５】さらに、Ｒａｇ≦Ｒａｏであれば、ｌｏｇ
（Ｒａｏ）−ｌｏｇ（Ｒａｇ）−［ｌｏｇ（Ｒｂｏ）−
ｌｏｇ（Ｒｂｇ）］＝ｌｏｇ［（Ｒａｏ／Ｒａｇ）／
（Ｒｂｏ／Ｒｂｇ）］を環境のレベルＸとし（ステップ
Ｓ１０、Ｓ１８）、このレベルＸが上限値Ａより小さい
値であれば、ＭＰＵ１は快適環境であると判定して表示
器４に“快適”とレベル“Ｘ”とを表示し（ステップＳ
１９、Ｓ１４）、上限値Ａ以上の値であれば、ＭＰＵ１
は不快環境であると判定して表示器４に“不快”とレベ
ル“Ｘ”とを表示する（ステップＳ１９、Ｓ１５）。Further, if Rag ≦ Rao, log
(Rao) -log (Rag)-[log (Rbo)-
log (Rbg)] = log [(Rao / Rag) /
(Rbo / Rbg)] is set as the environment level X (steps S10 and S18). If the level X is smaller than the upper limit value A, the MPU 1 determines that the environment is a comfortable environment and the display 4 displays “comfortable”. And the level “X” are displayed (step S
19, S14), if the value is equal to or more than the upper limit value A, the MPU 1
Determines that the environment is uncomfortable and displays “uncomfortable” and the level “X” on the display 4 (steps S19 and S15).
【００１６】すなわち、マイナスイオン側においては、
ニオイセンサ２の抵抗値Ｒａｇのゼロ点抵抗値Ｒａｏか
らのズレを対数で圧縮することにより環境のレベルＸを
算出し、プラスイオン側においては、ニオイセンサ２の
抵抗値Ｒａｇのゼロ点抵抗値Ｒａｏからのズレを対数で
圧縮すると共にガスセンサ３の抵抗値Ｒｂｇのゼロ点抵
抗値Ｒｂｏからのズレを対数で圧縮してこれらの差分に
より環境のレベルＸを得ている。That is, on the negative ion side,
The level X of the environment is calculated by compressing the deviation of the resistance value Rag of the odor sensor 2 from the zero-point resistance value Rao with a logarithm. On the positive ion side, the zero-point resistance value Rao of the resistance value Rag of the odor sensor 2 is calculated. And the deviation of the resistance value Rbg of the gas sensor 3 from the zero-point resistance value Rbo is logarithmically compressed to obtain the environmental level X from the difference therebetween.
【００１７】なお、上限値Ａ及び下限値Ｂは、例えばそ
れぞれ＋１及び−１のように、その環境に応じて適当な
値に設定される。The upper limit A and the lower limit B are set to appropriate values according to the environment, for example, +1 and -1, respectively.
【００１８】上記実施例では、ニオイセンサ２及びガス
センサ３としてＳｎＯ2 センサを用いたが、これに限る
ものではなく、例えばＺｎＯ等の他の金属酸化物半導体
を用いたセンサでもよい。また、ＭＰＵ１により環境が
不快と判定された場合に、不快である旨を表す信号を外
部に送出してその環境を快適な状態に復帰させるように
することもできる。例えば、不快を表す信号に基づいて
排気装置によりその環境の排気を行うようにしてもよ
い。In the above embodiment, the SnO 2 sensor is used as the odor sensor 2 and the gas sensor 3. However, the present invention is not limited to this, and a sensor using another metal oxide semiconductor such as ZnO may be used. Further, when the MPU 1 determines that the environment is unpleasant, a signal indicating that the environment is unpleasant can be sent to the outside to return the environment to a comfortable state. For example, the environment may be exhausted by an exhaust device based on a signal indicating discomfort.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る環
境モニタシステムにおいては、ある環境中におけるガス
センサの抵抗値とニオイセンサの抵抗値とを、それぞれ
所定の標準空気中におけるゼロ点抵抗値と比較すること
により、その環境の快適度（環境のレベル）を判定する
ことができる。As described above, in the environment monitoring system according to the present invention, the resistance value of the gas sensor and the resistance value of the odor sensor in a certain environment are respectively compared with the zero point resistance value in a predetermined standard air. By performing the comparison, the comfort level of the environment (level of the environment) can be determined.
【図１】この発明の一実施例に係る環境モニタシステム
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an environment monitoring system according to an embodiment of the present invention.
【図２】環境中のイオン濃度と環境のレベルとの対応を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the correspondence between the ion concentration in the environment and the level of the environment.
【図３】実施例の動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
１ ＭＰＵ ２ ニオイセンサ ３ ガスセンサ ４ 表示器 １０ ＲＯＭ １１ ＲＡＭ １２ ＲＡＭ ＳＷ１ 感度設定スイッチ ＳＷ２ 感度確定スイッチ 1 MPU 2 odor sensor 3 gas sensor 4 display 10 ROM 11 RAM 12 RAM SW1 sensitivity setting switch SW2 sensitivity determination switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−73144（ＪＰ，Ａ) 感応対応自動におい分析装置の開発, 機能材料，日本，株式会社シーエムシ ー，1993年 ９月 ５日，13巻10号，14 −19 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/12 G01N 27/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-73144 (JP, A) Development of a sensitive automatic odor analyzer, Functional Materials, Japan, CMC Corporation, September 5, 1993, 13 Vol. 10, No. 14-19 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/12 G01N 27/04 JICST file (JOIS)
Claims (4)
ンサと、 還元性ガス及び酸化性ガスの双方に対して感度を有する
ニオイセンサと、 所定の標準空気中における前記ガスセンサの抵抗値及び
前記ニオイセンサの抵抗値をそれぞれ第１及び第２のゼ
ロ点抵抗値として記憶するメモリと、 環境中の前記ガスセンサの抵抗値及び前記ニオイセンサ
の抵抗値をそれぞれ前記メモリに記憶されている第１及
び第２のゼロ点抵抗値と比較することによりその環境の
レベルを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする
環境モニタシステム。A gas sensor having sensitivity to a reducing gas; an odor sensor having sensitivity to both a reducing gas and an oxidizing gas; a resistance value of the gas sensor in predetermined standard air; A memory for storing the resistance value of the sensor as first and second zero-point resistance values; a first and a second memory for storing the resistance value of the gas sensor in the environment and the resistance value of the odor sensor, respectively, in the memory; An environmental monitoring system comprising: a determination unit that determines a level of the environment by comparing the zero-point resistance value with the zero-point resistance value.
を表示する表示器を備えたことを特徴とする請求項１に
記載の環境モニタシステム。2. The environmental monitoring system according to claim 1, further comprising a display for displaying the level of the environment determined by said determining means.
モードを設定するための感度設定スイッチと、 第１及び第２のゼロ点抵抗値を前記メモリに記憶させる
ための感度確定スイッチと、 感度設定スイッチが投入されると前記ガスセンサ及び前
記ニオイセンサからの出力値を前記表示器に表示すると
共に感度確定スイッチが投入されると前記表示器に表示
されていた出力値から前記ガスセンサの抵抗値及び前記
ニオイセンサの抵抗値を算出してそれぞれ第１及び第２
のゼロ点抵抗値として前記メモリに記憶する感度設定手
段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の環境モ
ニタシステム。3. A sensitivity setting switch for setting a mode for measuring first and second zero point resistance values, and a sensitivity determination switch for storing the first and second zero point resistance values in the memory. When the sensitivity setting switch is turned on, the output values from the gas sensor and the odor sensor are displayed on the display, and when the sensitivity determination switch is turned on, the output value of the gas sensor is displayed from the output value displayed on the display. Calculating the resistance value and the resistance value of the odor sensor, and calculating the first and second resistance values, respectively.
3. The environmental monitoring system according to claim 2, further comprising a sensitivity setting unit that stores the zero-point resistance value in the memory.
であり、前記ニオイセンサは薄膜型ＳｎＯ2 センサであ
ることを特徴とする請求項１に記載の環境モニタシステ
ム。4. The environment monitoring system according to claim 1, wherein the gas sensor is a sintered SnO 2 sensor, and the odor sensor is a thin film SnO 2 sensor.
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1994
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| 感応対応自動におい分析装置の開発，機能材料，日本，株式会社シーエムシー，１９９３年 ９月 ５日，１３巻１０号，１４−１９ |
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