(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】監視装置、電気設備およびガスセンサ
(51)【国際特許分類】
G08B 17/117 20060101AFI20221220BHJP
G01N 27/12 20060101ALI20221220BHJP
【ＦＩ】
G08B17/117
G01N27/12 D
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2018165017
(22)【出願日】2018-09-04
(65)【公開番号】P2020038471
(43)【公開日】2020-03-12
【審査請求日】2021-08-11
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）『平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＩｏＴ推進のための横断技術開発プロジェクト／超高効率データ抽出機能を有する学習型スマートセンシングシステム研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適応を受ける特許出願』
(73)【特許権者】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岡村 誠
【審査官】松原 徳久
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－１８５７８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１８６１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０７１７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３０８０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２１８６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０９８０８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０１７２１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３２３４６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１６８８１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３６２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１６５１８２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｋ１／００－１９／００
Ｇ０１Ｎ２５／００－２７／２４
Ｇ０８Ｂ１７／００－１７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の触媒を含む第１の選択燃焼層を含む第１のガス感知部と、第１の触媒とは異なる第２の触媒を含む第２の選択燃焼層を含む第２のガス感知部と、
前記第１のガス感知部におけるガス感知結果と、前記第２のガス感知部におけるガス感知結果とに基づいて、３種類のガス成分の各ガス成分の有無を検知する検知部と
を備えるガスセンサ。
【請求項2】
前記ガスセンサは、１－ブタノール、２－エチル，１－ヘキサノール、および、トリイソプロピルベンゼンの３種類のガス成分のうち、少なくとも１種類のガス成分を検出する請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項3】
前記第１の触媒は白金パラジウム（ＰｔＰｄ）であり、前記第２の触媒はパラジウム（Ｐｄ）である請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項4】
前記ガスセンサは、前記第１のガス感知部および前記第２のガス感知部のそれぞれに対してヒーターを有しており、前記ガスセンサは、前記第１のガス感知部がガスを検知するときのヒーター温度と、前記第２のガス感知部がガスを検知するときのヒーター温度とが異なるように、それぞれの前記ヒーターを制御する
請求項２または３に記載のガスセンサ。
【請求項5】
前記ガスセンサは、前記第１のガス感知部および前記第２のガス感知部の一方におけるガス検知結果に基づいて、他方における前記ヒーター温度を制御する請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項6】
前記ガスセンサは、監視対象から揮発したガス成分を検出し、
前記検知部は、ガス成分の検知結果に基づいて、いずれの種類の前記監視対象が過熱状態であるかを検知する
請求項２から５のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項7】
監視対象から揮発したガス成分を検出する第１のガス感知部と前記監視対象から揮発したガス成分を検出する第２のガス感知部と、
前記第１のガス感知部におけるガス感知結果と、前記第２のガス感知部におけるガス感知結果とに基づいて、３種類のガス成分の各ガス成分の有無を検知する検知部と
を備えるガスセンサ。
【請求項8】
前記第１のガス感知部は前記３種類のガス成分のうちの２種類のガス成分に対する感度が前記第２のガス感知部と比べて高く、前記第２のガス感知部は前記３種類のガス成分のうち、前記第１のガス感知部とは異なる組み合わせの２種類のガスに対する感度が前記第１のガス感知部と比べて高い
請求項７に記載のガスセンサ。
【請求項9】
監視対象の過熱を監視する監視装置であって、
前記監視対象から揮発したガス成分を検出する請求項１から８のいずれか一項に記載のガスセンサを備え、
前記検知部は、前記ガスセンサにおけるガス成分の検出結果に基づいて、前記監視対象が過熱状態か否かを検知する
監視装置。
【請求項10】
前記検知部における検知結果を無線送信する無線部を更に備える請求項９に記載の監視装置。
【請求項11】
前記検知部における検知結果に基づいて警報を発生する警報部を更に備える請求項９に記載の監視装置。
【請求項12】
絶縁材料を含む電気装置と、前記絶縁材料を前記監視対象とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載の監視装置と
を備える電気設備。
【請求項13】
前記電気装置を収容する筐体部を更に備え、前記ガスセンサは、前記筐体部において前記電気装置よりも上方に配置されている
請求項１２に記載の電気設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、監視装置、電気設備およびガスセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電気設備内における配線等の部品の過熱による火災を検知する技術として、火災検知器が知られている。過熱異常を監視する技術が記載された先行技術文献として下記の文献がある。
特許文献１ 特開２０１２－９８０８５号公報
特許文献１ 特開２０１２－９８０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
火災検知器は、発火に伴う熱の上昇、または、煙の存在を検出することで火災の発生を検知する。このため、発火前における配線等の過熱を検出することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、監視対象の過熱を監視する監視装置を提供する。監視装置は、監視対象から揮発したガス成分を検出するガスセンサを備えてよい。監視装置は、ガスセンサにおけるガス成分の検出結果に基づいて、監視対象が過熱状態か否かを検知する検知部を備えてよい。ガスセンサは、１－ブタノール、２－エチル，１－ヘキサノール、および、トリイソプロピルベンゼンの３種類のガス成分のうち、少なくとも１種類のガス成分を検出してよい。
【0005】
ガスセンサは、第１の触媒を含む第１の選択燃焼層を含む第１のガス感知部を有してよい。ガスセンサは、第１の触媒とは異なる第２の触媒を含む第２の選択燃焼層を含む第２のガス感知部を有してよい。検知部は、第１のガス感知部におけるガス感知結果と、第２のガス感知部におけるガス感知結果とに基づいて、３種類のガス成分の各ガス成分の有無を検知してよい。
【0006】
第１の触媒は白金パラジウム（ＰｔＰｄ）であってよい。第２の触媒はパラジウム（Ｐｄ）であってよい。
【0007】
ガスセンサは、第１のガス感知部および第２のガス感知部のそれぞれに対してヒーターを有してよい。ガスセンサは、第１のガス感知部がガスを検知するときのヒーター温度と、第２のガス感知部がガスを検知するときのヒーター温度とが異なるように、それぞれのヒーターを制御してよい。
【0008】
ガスセンサは、第１のガス感知部および第２のガス感知部の一方におけるガス検知結果に基づいて、他方におけるヒーター温度を制御してよい。
【0009】
検知部は、ガス成分の検知結果に基づいて、いずれの種類の監視対象が過熱状態であるかを検知してよい。
【0010】
監視装置は、検知部における検知結果を無線送信する無線部を備えてよい。監視装置は、検知部における検知結果に基づいて警報を発生する警報部を備えてよい。
【0011】
本発明の第２の態様においては、絶縁材料を含む電気装置と、絶縁材料を監視対象とする第１の態様に係る監視装置とを備える電気設備を提供する。
【0012】
電気設備は、電気装置を収容する筐体部を備えてよい。ガスセンサは、筐体部において電気装置よりも上方に配置されていてよい。
【0013】
本発明の第３の態様においては、第１の触媒を含む第１の選択燃焼層を含む第１のガス感知部と、第１の触媒とは異なる第２の触媒を含む第２の選択燃焼層を含む第２のガス感知部と、第１のガス感知部におけるガス感知結果と、第２のガス感知部におけるガス感知結果とに基づいて、３種類のガス成分の各ガス成分の有無を検知する検知部とを備えるガスセンサを提供する。
【0014】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一つの実施形態に係る監視システム４００の一例を示す図である。
【図2】ガスセンサ１０４の一例を示す断面図である。
【図3A】第１のガス感知部１４０－１における各ガス成分に対する感度を、ヒーター温度毎に示している。
【図3B】第２のガス感知部１４０－２における各ガス成分に対する感度を、ヒーター温度毎に示している。
【図4】過熱される部材の種類に応じた、発生ガス種および発生ガス量の一例を示す図である。
【図5】ＣＶケーブルを加熱したときの感知層１４６の抵抗値の変化を示している。
【図6】監視装置１００の他の構成例を示す図である。
【図7】電気設備２００におけるガスセンサ１０４の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0017】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る監視システム４００の一例を示す図である。監視システム４００は、監視対象における過熱を監視する複数の監視装置１００と、集中管理装置３００とを備える。
【0018】
それぞれの監視装置１００は、監視対象から揮発したガス成分を検出することで、監視対象の過熱を監視する。本例において監視対象は、絶縁材料を含む電気装置２０２である。電気装置２０２は、一例として電気回路を含む。絶縁材料は、配線を被覆する絶縁体、電気素子を絶縁する絶縁体、その他、電気装置２０２に用いられる絶縁体の材料である。本例の監視装置１００は、絶縁材料が過熱されたときに揮発するガス成分を検出する。
【0019】
監視装置１００は、（１）１－ブタノール、（２）２－エチル，１－ヘキサノール、および、（３）トリイソプロピルベンゼンの３種類のガス成分のうち、少なくとも１種類のガス成分を検出する。本例の監視装置１００は、当該３種類のガス成分のそれぞれについて、ガス成分の有無を検出する。絶縁材料が過熱されたときに発生するガス成分は、絶縁材料の種類によって異なる。このため、これらのガス成分の発生を検知することで、いずれの種類の絶縁材料が過熱しているかを検知できる。また、電気装置２０２のいずれの箇所が過熱しているかを判別することが容易になる。
【0020】
一例として絶縁材料は、ＣＶケーブルの被覆材、ＩＶケーブルの被覆材、および、電気装置の端子等の電気部品を被覆する絶縁カバーとして用いられている。ＣＶケーブルの被覆材は、例えば架橋ポリエチレン絶縁ビニルを主成分として含んでおり、過熱されると、２－エチル，１－ヘキサノールのガス成分が比較的に多く発生する。ＩＶケーブルの被覆材は、例えばビニル絶縁体であり、過熱されると、トリイソプロピルベンゼンのガス成分が比較的に多く発生する。絶縁カバーは、例えば塩化ビニルを主成分として含んでおり、過熱されると、１－ブタノールのガス成分が比較的に多く発生する。なお絶縁材料が用いられている箇所は、上述したケーブルの被覆材等には限定されない。
【0021】
監視装置１００は、ガスセンサ１０４および検知部１０６を備える。監視装置１００は、電源部１０２および無線部１０８を更に備えてもよい。ガスセンサ１０４は、監視対象（本例では電気装置２０２）から揮発したガス成分を検出する。当該ガス成分は、上述した（１）～（３）の３種類のガス成分のうちの少なくとも１種類である。本例のガスセンサ１０４は、当該３種類のガス成分のそれぞれを検出可能なガスセンサである。
【0022】
ガスセンサ１０４は、低消費電力のガスセンサであることが好ましい。本例のガスセンサ１０４は、半導体製造技術で微細に加工されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ガスセンサである。ガスセンサ１０４は、シリコン等の半導体基板上に形成されていてよい。ガスセンサ１０４は、消費電力を低減すべく、所定の周期でガス検出動作を行い、ガス検出時以外は停止していてよい。
【0023】
検知部１０６は、ガスセンサ１０４におけるガス成分の検出結果に基づいて、監視対象が過熱状態か否かを検知する。検知部１０６は、ガスセンサ１０４における検出結果に基づいて、上述した（１）～（３）のガス成分のいずれが発生しているかを判別してよい。検知部１０６は、特定したガス成分の種類に基づいて、監視対象における過熱箇所を解析してもよい。
【0024】
電源部１０２は、ガスセンサ１０４に電力を供給する。電源部１０２は、電池であってよい。ガスセンサ１０４がＭＥＭＳガスセンサ等の低消費電力のセンサであれば、電池からでも長期間にわたって電力を供給できる。ガスセンサ１０４が電池駆動可能であれば、ガスセンサ１０４を様々な監視対象に容易に設けることができる。電源部１０２は、監視装置１００の他の構成要素にも電力を供給してよい。
【0025】
無線部１０８は、検知部１０６における検知結果を、集中管理装置３００に無線送信する。無線部１０８は、検知部１０６が検知結果を更新する毎に、検知結果を送信してよい。本例の無線部１０８は、集中管理装置３００からの信号を受信する受信機能を有していない。これにより、監視装置１００を小型化し、且つ、低消費電力化できる。ただし無線部１０８は受信機能を有していてもよい。
【0026】
集中管理装置３００は、それぞれの監視装置１００から受信した検知結果を記録する。集中管理装置３００は、それぞれの監視装置１００から受信した検知結果に基づいて、それぞれの電気設備２００の管理者に、電気装置２０２が過熱状態であるか否かに関する情報を提供してよい。集中管理装置３００は、電気装置２０２が過熱状態である場合に、電気装置２０２を制御する制御信号を、電気設備２００に送信してよい。当該制御信号は、電気装置２０２を停止させ、または、消費電力を低下させる信号であってよい。
【0027】
集中管理装置３００は、ガスセンサ１０４におけるガス検知結果を時系列に記録してよい。ガス検知結果には、ガスセンサ１０４が検知したガス成分の濃度に関する情報が含まれていてよい。集中管理装置３００は、それぞれのガスセンサ１０４におけるガス検知結果の履歴に基づいて、それぞれの電気装置２０２が正常状態におけるガス検知結果のモデルを生成してよい。集中管理装置３００は、現在のガス検知結果と当該モデルとの比較結果に基づいて、電気装置２０２が過熱状態か否かを判別してよい。
【0028】
図２は、ガスセンサ１０４の一例を示す断面図である。本例のガスセンサ１０４は、第１のガス感知部１４０－１と、第２のガス感知部１４０－２とを有する。それぞれのガス感知部１４０は、特定のガス成分に対して感度を有する。ガスセンサ１０４は、２つのガス感知部１４０における検出結果に基づいて、３種類のガス成分を検知する。
【0029】
本例では、それぞれのガス感知部１４０は、上述した（１）～（３）の３種類のガス成分に対する感度が異なる。より具体的には、第１のガス感知部１４０－１は、上述した３種類のガス成分のうちの２種類のガス成分に対する感度が比較的に高く、第２のガス感知部１４０－２は、上述した３種類のガス成分のうち、第１のガス感知部１４０－１とは異なる組み合わせの２種類のガス成分に対する感度が比較的に高い。
【0030】
本例では、第１のガス感知部１４０－１は、（２）２－エチル，１－ヘキサノール、および、（３）トリイソプロピルベンゼンに対する感度が、（１）１－ブタノールに対する感度よりも高い。感度とは、例えばそれぞれのガス成分の濃度変化に対する、ガス感知部１４０の出力変化の度合いである。感度が高いほど、ガス成分の濃度変化に対して、ガス感知部１４０の出力が大きく変化する。
【0031】
本例では、第２のガス感知部１４０－２は、（２）２－エチル，１－ヘキサノール、および、（１）１－ブタノールに対する感度が、（３）トリイソプロピルベンゼンに対する感度よりも高い。これにより、例えば、第１のガス感知部１４０－１および第２のガス感知部１４０－２の両方においてガス成分が検知された場合には、（２）２－エチル，１－ヘキサノールが存在していると推測でき、第１のガス感知部１４０－１だけでガス成分が検知された場合には、（３）トリイソプロピルベンゼンが存在していると推測でき、第２のガス感知部１４０－２だけでガスが検知された場合には、（１）１－ブタノールが存在していると推測できる。
【0032】
図２においては、半導体薄膜を用いた半導体式ガスセンサを示しているが、ガスセンサ１０４はこれに限定されない。ガスセンサ１０４は、電気化学式、接触燃焼式、熱伝導式等の他の方式の感知部であってよい。
【0033】
本例のガスセンサ１０４は、半導体基板１１０、薄膜積層部１２０、絶縁層１３０、２つのヒーター１３２、および、２つのガス感知部１４０を備えている。半導体基板１１０は、一例としてシリコン基板である。半導体基板１１０には、他の領域よりも基板厚が小さいダイヤフラム１１２が設けられている。ダイヤフラム１１２は、半導体基板１１０を貫通して設けられていてよい。
【0034】
薄膜積層部１２０は、半導体基板１１０の上面に積層されている。本例の薄膜積層部１２０は、熱酸化膜１２２、窒化膜１２４および酸化膜１２６を有する。熱酸化膜１２２は、半導体基板１１０の上面を熱酸化して形成されてよい。本例の熱酸化膜１２２はＳｉＯ２膜である。
【0035】
窒化膜１２４は、例えばプラズマＣＶＤ法により、熱酸化膜１２２の上面に積層される。本例の窒化膜１２４は、Ｓｉ３Ｎ４膜である。酸化膜１２６は、例えばプラズマＳＶＤ法により、窒化膜１２４の上面に積層される。本例の酸化膜１２６は、ＳｉＯ２膜である。薄膜積層部１２０は、ダイヤフラム構造の支持層及び熱絶縁層として機能する。
【0036】
ヒーター１３２は、薄膜積層部１２０の上面に形成される。ヒーター１３２は、白金、金およびニッケルの少なくともいずれかと、クロムおよびタングステンの少なくともいずれかとを含む膜である。本例のヒーター１３２は、酸化膜１２６の上面において、ガス感知部１４０の下方に設けられている。ヒーター１３２は、例えばスパッタ法で成膜する。
【0037】
絶縁層１３０は、例えばスパッタ法により、薄膜積層部１２０の上面に形成される。絶縁層１３０は、ヒーター１３２を覆って設けられている。本例の絶縁層１３０は、ＳｉＯ２膜である。
【0038】
ガス感知部１４０は、絶縁層１３０の上面に設けられている。２つのガス感知部１４０は、異なる半導体基板１１０に設けられていてよく、共通の半導体基板１１０に設けられていてもよい。ダイヤフラム１１２は、ガス感知部１４０毎に設けられていてよい。それぞれのダイヤフラム１１２は、少なくともガス感知部１４０およびヒーター１３２の少なくとも一方と重なる範囲に形成されてよい。ダイヤフラム１１２を設けることで、ヒーター１３２からの熱が半導体基板１１０に逃げることを抑制でき、ガス感知部１４０を効率よく過熱できる。
【0039】
それぞれのガス感知部１４０は、選択燃焼層１４８、感知層１４６、電極１４４、および、接合層１４２を有する。接合層１４２は、絶縁層１３０の上面に部分的に形成される。それぞれのガス感知部１４０は、２つの接合層１４２を有してよい。接合層１４２は、スパッタ法により形成してよい。本例の接合層１４２は、タンタルまたはチタンを含む材料で形成されている。
【0040】
電極１４４は、それぞれの接合層１４２の上面に形成される。電極１４４は、スパッタ法により形成してよい。本例の電極１４４は、白金または金を含む材料で形成されている。接合層１４２は、電極１４４と絶縁層１３０とを接続する。接合層１４２は、電極１４４よりも薄い膜であってよい。例えば接合層１４２の厚みは５０ｎｍであり、電極１４４の厚みは２００ｎｍである。
【0041】
感知層１４６は、一方の電極１４４の上面から、他方の電極１４４の上面まで延在して設けられている。２つの電極１４４の間において、感知層１４６は絶縁層１３０の上面に接して設けられてよい。感知層１４６は、スパッタ法により形成してよい。本例の感知層１４６は、ＳｂをドープしたＳｎＯ２膜である。ガスセンサ１０４は、２つの電極１４４の間における感知層１４６の抵抗値を検出することで、対象ガスを検知する。
【0042】
感知層１４６は、ガス成分が存在しない雰囲気では、表面に酸素が負電荷吸着している。表面に酸素が負電荷吸着すると、感知層１４６中のキャリア電子が少なくなり、感知層１４６の電気的な抵抗値は高くなる。一方で、特定のガス成分が存在すると、感知層１４６の表面に吸着していた酸素がガス成分と反応して、感知層１４６中のキャリア電子が増大する。このため、感知層１４６の抵抗値は低くなる。ヒーター１３２は、それぞれの感知層１４６における吸着酸素とガス成分との反応を促進すべく、感知層１４６を加熱する。
【0043】
選択燃焼層１４８は、感知層１４６を覆って設けられている。選択燃焼層１４８は、特定のガス成分を感知層１４６まで通過させ、水素等の可燃性ガスを燃焼して除去する。また、選択燃焼層１４８は触媒を担持している。選択燃焼層１４８に含まれる触媒の種類を選択することで、感知層１４６の表面に吸着した酸素と感度よく反応するガス成分を選択できる。
【0044】
本例の選択燃焼層１４８は、Ａｌ２Ｏ３に触媒を担持させた焼結材である。選択燃焼層１４８は、スクリーン印刷法により感知層１４６の全体を覆うように塗布した後、例えば５００℃で１時間以上焼成することで形成できる。選択燃焼層１４８を形成した後、半導体基板１１０の下面をエッチングして、ダイヤフラム１１２を形成する。選択燃焼層１４８は、感知層１４６の上面を覆うように塗布してもよい。
【0045】
第１のガス感知部１４０－１の第１の選択燃焼層１４８－１は、第１の触媒を含む。本例において第１の触媒は白金パラジウム（ＰｔＰｄ）である。第２のガス感知部１４０－２の第２の選択燃焼層１４８－２は、第１の触媒とは異なる第２の触媒を含む。本例において第２の触媒はパラジウム（Ｐｄ）である。
【0046】
第１の選択燃焼層１４８－１が触媒として白金パラジウムを担持することで、第１のガス感知部１４０－１は、２－エチル，１－ヘキサノールと、トリイソプロピルベンゼンの２つのガス成分に対して感度を有する。つまり、第１のガス感知部１４０－１における第１の感知層１４６－１の抵抗値は、２－エチル，１－ヘキサノール、および、トリイソプロピルベンゼンの少なくとも一方のガス成分が存在する場合に、急激に小さくなる。
【0047】
第２の選択燃焼層１４８－２が触媒としてパラジウムを担持することで、第２のガス感知部１４０－２は、２－エチル，１－ヘキサノールと、１－ブタノールの２つのガス成分に対して感度を有する。つまり、第２のガス感知部１４０－２における第２の感知層１４６－２の抵抗値は、２－エチル，１－ヘキサノール、および。１－ブタノールの少なくとも一方のガス成分が存在する場合に、急激に小さくなる。
【0048】
上述したように検知部１０６は、第１のガス感知部１４０－１におけるガス感知結果と、第２のガス感知部１４０－２におけるガス感知結果とに基づいて、３種類のガス成分の各ガス成分の有無を検知する。本例においてガス感知結果とは、２つの感知層１４６の各抵抗値の測定結果である。
【0049】
図３Ａは、第１のガス感知部１４０－１における各ガス成分に対する感度を、ヒーター温度毎に示している。本例の感度は相対的な値である。値が５以上である感度を、１ｐｐｍのガス成分を検出可能な感度とする。
【0050】
白金パラジウムを触媒として含む第１のガス感知部１４０－１は、ヒーター温度が５０℃以上２５０℃以下の範囲で、２－エチル，１－ヘキサノールと、トリイソプロピルベンゼンの２つのガス成分に対して感度を有する。第１のガス感知部１４０－１の下方に設けられたヒーター１３２－１は、当該温度範囲に制御されてよい。
【0051】
図３Ｂは、第２のガス感知部１４０－２における各ガス成分に対する感度を、ヒーター温度毎に示している。パラジウムを触媒として含む第２のガス感知部１４０－２は、ヒーター温度が５０℃以上３００℃以下の範囲で、２－エチル，１－ヘキサノールと、１－ブタノールの２つのガス成分に対して感度を有する。第２のガス感知部１４０－２の下方に設けられたヒーター１３２－２は、当該温度範囲に制御されてよい。
【0052】
なお、ヒーター１３２の温度は、ガス成分に対する感度が比較的に高くなる温度であり、且つ、選択燃焼層１４８において不要なガス成分の燃焼を促進させるべくある程度高い温度であることが好ましい。ガスセンサ１０４は、第１のガス感知部１４０－１がガスを検知するときのヒーター１３２－１の温度と、第２のガス感知部１４０－２がガスを検知するときのヒーター１３２－２の温度とが異なるように、それぞれのヒーター１３２を制御してよい。本例においてヒーター１３２－１の温度は１５０℃に設定され、ヒーター１３２－２の温度は、２００℃に設定されている。
【0053】
図４は、過熱される部材の種類に応じた、発生ガス種および発生ガス量の一例を示す図である。図４の例では、各部材を２００℃に加熱した状態での発生ガスを調べている。例えばＣＶケーブルが過熱状態になると、２－エチル，１－ヘキサノールが比較的多く発生し、α，α－ジメチル－ベンジルアルコールおよびアセトフェノンが中程度発生する。
【0054】
また、ＩＶケーブルが過熱状態になると、トリイソプロピルベンゼンが比較的に多く発生し、ジメチルベンゼンが中程度発生し、２－エチル，１－ヘキサノールが小程度発生する。また、絶縁カバーが過熱状態になると、１－ブタノールが比較的に多く発生し、ジブチル－４－メチルフェノールが中程度発生し、ベンズアルデヒドおよびベンジルアルコールが小程度発生する。
【0055】
ガスセンサ１０４が、それぞれの部材からの発生ガス量が多い、２－エチル，１－ヘキサノール、トリイソプロピルベンゼン、１－ブタノールを検出することで、それぞれの部材の過熱状態を容易に検出できる。ガスセンサ１０４は、各部材から発生する他のガス成分を検出してもよい。
【0056】
また、ガスセンサ１０４は、第１のガス感知部１４０－１および第２のガス感知部１４０－２の一方におけるガス検知結果に基づいて、他方におけるヒーター１３２の温度を制御してもよい。例えばガスセンサ１０４は、第２のガス感知部１４０－２を、５０℃から１００℃程度の比較的に低いヒーター温度で駆動させてよい。図４に示すように、２－エチル，１－ヘキサノールは、ＩＶケーブルからも少量揮発する。第２のガス感知部１４０－２は、２－エチル，１－ヘキサノールと、１－ブタノールに対して感度を有するので、第２のガス感知部１４０－２を駆動しておくことで、ＣＶケーブルから揮発した２－エチル，１－ヘキサノール、ＩＶケーブルから揮発した２－エチル，１－ヘキサノール、および、絶縁カバーから揮発した１－ブタノールを検出できる。このため、３つの部材のいずれかが過熱状態になった場合に、第２のガス感知部１４０－２により揮発ガスを検出できる。
【0057】
ガスセンサ１０４は、第２のガス感知部１４０－２が何らかの揮発ガスを検出するまで、第１のガス感知部１４０－１のヒーター温度を低く（例えばヒーターに電力を供給しない）しておき、第２のガス感知部１４０－２が何らかの揮発ガスを検出した場合に、所定のガス検出温度（例えば１５０℃）にヒーター１３２－１を制御してよい。なお、ガスセンサ１０４は、低温で駆動している第２のガス感知部１４０－２が何らかの揮発ガスを検出した場合に、所定のガス検出温度（例えば２００℃）にヒーター１３２－２を制御してよい。このような動作により、ガスセンサ１０４の消費電力を更に低減できる。
【0058】
図５は、ＣＶケーブルを加熱したときの感知層１４６の抵抗値の変化を示している。図５においては、縦横高さのサイズが５００ｍｍ×５００ｍｍ×１０００ｍｍの密閉容器内において対象部材をホットプレートで加熱し、密閉容器内のガスセンサ１０４の感知層１４６の抵抗値を測定した。
【0059】
図５において縦軸は、清浄空気雰囲気中における感知層１４６の抵抗値Ｒａｉｒを、対象部材を加熱した状態における感知層１４６の抵抗値Ｒｇａｓで除算した値を示している。上述したように、感知層１４６の抵抗値は、吸着酸素と反応するガス成分が存在する雰囲気では低下する。つまり、図５においては、縦軸の値が大きいほどガスセンサ１０４が感知したガス成分の濃度が高いことを示している。
【0060】
図５における横軸は、対象部材の温度（本例ではホットプレートの温度）を示している。また、図５の例では、第２のガス感知部１４０－２の感知層１４６－２の抵抗値を測定した。また、図５の例では、それぞれのガス感知部１４０のヒーター温度として、２５０℃、３５０℃、４５０℃の場合についてそれぞれ測定した。
【0061】
図５に示すように、対象部材を加熱していくと、温度が２００℃近傍において、感知層１４６の抵抗値Ｒｇａｓが急激に低下している。これは、対象部材から所定のガス成分が揮発しているためと考えられる。一方で、対象部材を２００℃まで加熱しても、対象部材において発火または発煙は観測されなかった。つまり、本例のガスセンサ１０４を用いることで、対象部材の発火または発煙前に、対象部材の過熱を検出ことができる。
【0062】
図６は、監視装置１００の他の構成例を示す図である。本例の監視装置１００は、警報部１０９を備える。監視装置１００は、図１に示した無線部１０８に代えて警報部１０９を備えてよく、無線部１０８および警報部１０９の両方を備えていてもよい。
【0063】
警報部１０９は、検知部１０６における検知結果に基づいて、所定の警報を発生する。警報部１０９は、検知部１０６において所定のガス成分が検知された場合に警報を発生してよい。警報部１０９は、サイレン等の警告音を警報として発生してよく、対象部材が過熱状態であることを伝える音声を警報として発生してもよい。この場合、警報部１０９は警報を発生するスピーカ等の報知部を有する。また警報部１０９は、対象部材が過熱状態であることを示す情報を表示するディスプレイ等の表示部を有してもよい。警報部１０９は、対象部材が過熱状態である場合に所定の点灯状態になるランプ等の点灯部を有してもよい。
【0064】
図７は、電気設備２００におけるガスセンサ１０４の配置例を示す図である。電気設備２００は、電気装置２０２を収容する筐体部２０４を備える。本例のガスセンサ１０４は、筐体部２０４の内部において、電気装置２０２よりも上方に配置されている。本例における上方とは、重力方向における上方である。ガスセンサ１０４は、重力方向において電気装置２０２の真上に配置されていてよく、真上以外の上方の領域に配置されていてもよい。
【0065】
ガスセンサ１０４が検出する３種類のガス成分、２－エチル，１－ヘキサノール、トリイソプロピルベンゼン、および、１－ブタノールは、空気よりも重いため、通常は電気装置２０２よりも下方に流れる。しかし、これらのガス成分は、絶縁材料が過熱状態となり揮発したガス成分のため、加熱された空気とともに電気装置２０２よりも上方に流れやすい。このため、ガスセンサ１０４を電気装置２０２よりも上方に配置することで、これらのガス成分を効率よく検出して、電気装置２０２の過熱状態を効率よく監視することができる。
【0066】
図７においては、ガスセンサ１０４以外の監視装置１００の構成を省略している。監視装置１００の他の構成は、少なくとも一部が筐体部２０４の内部に配置されていてよく、少なくとも一部が筐体部２０４の外側に配置されていてもよい。
【0067】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0068】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0069】
１００・・・監視装置、１０２・・・電源部、１０４・・・ガスセンサ、１０６・・・検知部、１０８・・・無線部、１０９・・・警報部、１１０・・・半導体基板、１１２・・・ダイヤフラム、１２０・・・薄膜積層部、１２２・・・熱酸化膜、１２４・・・窒化膜、１２６・・・酸化膜、１３０・・・絶縁層、１３２・・・ヒーター、１４０・・・ガス感知部、１４２・・・接合層、１４４・・・電極、１４６・・・感知層、１４８・・・選択燃焼層、２００・・・電気設備、２０２・・・電気装置、２０４・・・筐体部、３００・・・集中管理装置、４００・・・監視システム
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】