ニオイ火災感知に活用する調理時のニオイ変化に基づくニオイマップの作成

• Project/Area Number: 21K04566
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 25020:Safety engineering-related
• Research Institution: Suwa University of Science
• Principal Investigator: 上矢 恭子 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (10803356)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡 泰資 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (10240764)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ニオイ / 定性分析 / 火災感知 / 調理臭 / 火災臭 / におい識別装置 / 標準火源 / 類似度比率 / 分類 / 食品 / FT-IR / TG-DTA / ニオイ分析 / ニオイマップ

Outline of Research at the Start

ニオイにより火災感知を行う際に大きく影響を与えると考えられる調理時のニオイの種別を明らかにするため、調理臭を定性・定量的に測定する。調理臭は、材料単体の加熱により発生するニオイと、材料が混在し加熱により発生する混合化したニオイの両方が考えられる。そのため、材料単体と複合化したニオイを分類したニオイマップを作成する。また、調理臭と火災臭が混合した際のニオイをニオイマップ上で明らかにし、火災臭の指標となるニオイ基準を作成する。① 調理臭の定性・定量的測定、② ニオイ測定結果からニオイマップを作成、および③ 火災臭のニオイ基準の作成の3つの主柱から成り、それぞれお互いを支える構成となっている。

Outline of Annual Research Achievements

私たちは、焦げたニオイにより異常を感じるなどニオイで様々な物事を判断している。火災時には、 熱や煙の他にニオイも発生しており、ニオイの変化により火災感知できる可能性がある。ニオイを新し物理量として、火災感知に活用するには、誤検知について検討する必要がある。今年度は、火災時に発生するニオイと、調理時に発生するニオイを分析し、調理臭を火災と誤検知しないニオイ火災感知の判定基準を提案した。
実験は、1600×1650×2200 mmの小屋内で行った。小屋中央天井部分のガスを採取し、におい識別装置((株)島津製作所、FF-2A)を用いて分析した。火災の標準火源である綿灯芯と木材の燻焼燃焼時及び、ウレタンの有炎燃焼のニオイを火災臭として測定した。調理臭は、食材をフライパンに入れ、カセットコンロの中火で調理した。全体的に火が通り調理が完了した後、火加減をそのままの状態で放置し、焦げた場合のニオイも採取した。食材には、豚肉、カット野菜、鯖を用いた。
標準火源の燃焼実験では、木材及び綿灯芯の両方で、煙が天井面に到達した段階で、硫化水素およびアンモニアに対する類似度が減少し、アルデヒド系の類似度が上昇した。野菜炒めの実験では、調理開始から芳香族系の類似度が上昇し、アルデヒド系の類似度が減少した。また、調理の途中調理の途中で放置し焦がしていくと、アンモニアと有機酸系の類似度が減少した。豚肉、鯖の場合も同様の結果が得られた。これらの結果より、調理臭を誤検知しないニオイ火災感知の判定基準を「アルデヒド系/硫化水素」と「アルデヒド系/アンモニア」の類似度比率が 1.5以上かつ、「アルデヒド系/芳香族系」の類似度比率が4以上と定めた。この基準値であれば、煙、熱火災感知器で反応しなかったウレタンも火災として検知することができた。今後は更に実験を重ね、この数値が妥当か否かを検討していく必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、代表的な火源である、木材、綿灯芯、ウレタンの燃焼時に発生するニオイを火災臭として、測定した。調理時のニオイは、野菜、肉、魚を対象として、火を入れた時に発生するニオイを調理臭とした。これらの結果を基に、ニオイの類似度比率から、火災とする閾値を算出した。これまでの結果は、計画通りであり、来年度に繋がる実験データを取得することができた。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は、最終年度であり研究計画通り、調理臭では単品ではなく、複数種類の材料を用いて調理した際のニオイを採取し、2022年度に提案した閾値に妥当性があるのかを検証していき、トライアンドエラーで閾値を模索していく。