(57)【要約】【課題】定電位電解式ガスセンサに特有の出力の変動に対して適宜検量線の補正を行うともに、センサに故障や異常が生じた場合に的確に検知することを課題とする。【解決手段】標準ガスにより検量線の補正をする場合に、標準ガスによる電流値に応じた出力を複数回得ることで検出する出力のばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断するとともに、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線に基づいて提示すべきガス濃度を異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないか判断するために利用される規定値Ａと比較判断し、さらに提示すべきガス濃度を前記規定値Ａよりも大きくガスセンサの異常を判定するために利用される規定値Ｂと比較判断し、それら判断結果に応じてガスセンサ異常を検知し、あるいは、検量線の補正要否の判断可能な定電位電解式ガスセンサを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスをガス透過性膜を介して液体溶媒中の分子と反応させ、発生したイオンによって生じる電流値に応じて電流値と提示すべきガス濃度との関係を示す検量線に基づいてガス濃度を提示する定電位電解式ガスセンサであって、
測定対象ガスをほぼ含まない標準ガスにより検量線を補正する場合に、
標準ガスによる前記電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出するばらつき検出部と、
前記検出されたばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断するばらつき判断部と、
標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線に基づいて提示すべきガス濃度を異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないか判断するために利用される規定値Ａと比較判断する第一濃度値比較判断部と、
前記提示すべきガス濃度を前記規定値Ａよりも大きくガスセンサの異常を判定するために利用される規定値Ｂと比較判断する第二濃度値比較判断部と、
前記異常を検出するために前記判断部を制御する制御部と、
標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線を補正する補正部と、
を有する定電位電解式ガスセンサ。
【請求項２】
制御部は、順にばらつき判断部、第一濃度値比較判断部の順に異常が判定されない限り動作させる第一動作手段を有する請求項１に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【請求項３】
制御部は、第一濃度値比較判断部での判断結果が異常、又は検量線の補正をしなければならないとの判断結果である場合には第二濃度値比較判断部を次に動作させる第二動作手段を有する請求項２に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【請求項４】
制御部は、第二濃度値比較判断部での判断結果がガスセンサの異常でないとの判断結果である場合には前記補正部を動作させる第三動作手段を有する請求項３に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【請求項５】
補正部は、標準ガスによって生じる電流の値に応じて提示すべきガス濃度が０となるように検量線を補正する第一補正手段を有する請求項１から請求項４のいずれか一に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【請求項６】
補正部は、今回補正前検量線による標準ガス中ガス濃度に所定の係数を乗じた値が補正量となるように検量線を補正する第二補正手段を有する
請求項１から請求項５のいずれか一に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【請求項７】
補正部は、第一補正手段によって今回補正を行うか、第二補正手段によって今回補正を行うかの選択を受付ける選択受付手段を有する請求項５に従属する請求項６に記載の定電位電解式ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電位電解式ガスセンサに関し、標準ガスによる検量線の補正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定電位電解式ガスセンサは、電解液を収容する電解液槽の側面にガス透過性膜と、ガス透過性膜の表面に触媒作用を有する白金などを塗布して形成した電極（作用極と対極）と、電解液槽内に配置される参照極とを備え、作用極と参照極の電位差はポテンショスタット回路により一定に保たれている。そして、ガス透過性膜を通った対象ガスは作用極でイオン交換が行われ、それに伴い対極では対反応が生じることで電解電流が流れる。この電流と対象ガス濃度とが比例することを利用してガス濃度測定を行う。
【０００３】
このような構成の定電位電解式ガスセンサは、大気圧や周囲温度の変化により電解液槽に満たされる電解液の体積変動が生じ得る。また、電解液としてよく用いられる硫酸は吸湿性を有するが、ガスセンサが高湿度環境に置かれた場合には、硫酸の吸湿性により外部の水蒸気を取込み、電解液量を増加させることで電解液の体積が増す。このような電解液の体積変動は電解液槽内の内圧の変動をもたらし、これにより電解電流の出力に変動を生じさせる場合がある。
【０００４】
また、上述した電解液の体積変動により容器内の内圧変動は、電極付近での電解液の漏出をもたらす場合もあり、さらに電極と接続されるリード端子に漏出した電解液がリード端子の腐食をもたらす場合がある。
【０００５】
以上のような定電位電解式ガスセンサに生じ得る事象は、検知精度の低下や検知不能をもたらすため、従来の定電位電解式ガスセンサにおいても対応が図られていた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、電解液槽内に気体収容部を設けた定電位電解式ガスセンサが開示されている。係る構成により、気体収容部に収容されるガスが電解液の体積変動を吸収し、電解液槽内の内圧の変動幅を小さくすることで、検知精度低下や検知不能の防止を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−７１６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
定電位電解式ガスセンサの検知範囲は数百ｐｐｂ〜数十ｐｐｍであり極めて高感度である。また、電極間の設定電位差によって被検知ガスの選択性を持たせられるという特徴により、毒性ガスである一酸化炭素、硫化水素、シラン、アルシンなどを低濃度で検知可能なため、作業者が装着する携帯用ガスセンサとしてよく利用されている。一方で、耐用年数は１年程度と比較的短期である。
【０００９】
電解液の体積変動により生じる問題を、特許文献１の発明のように電解液槽内に空気収容部を設けるといった構造的な解決はガスセンサの大型化をもたらし、携帯性を損ねることになる。また、そもそも耐用年数が１年と短い定電位電解式ガスセンサに複雑な構造を設けることは使用年数に対するコストをいたずらに増加させることになる。それよりも経年劣化による故障や異常を的確に把握し、新しいガスセンサに交換しながら使う方がコスト的に有益である。
【００１０】
そこで、本発明は、定電位電解式ガスセンサに特有の出力の変動に対して適宜検量線の補正を行うことで測定精度の低下を防ぐとともに、電解液の体積変動などによりセンサに故障や異常が生じた場合に的確に検知することを図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明において、測定対象ガスをガス透過性膜を介して液体溶媒中の分子と反応させ、発生したイオンによって生じる電流値に応じて電流値と提示すべきガス濃度との関係を示す検量線に基づいてガス濃度を提示する定電位電解式ガスセンサであって、測定対象ガスをほぼ含まない標準ガスにより検量線を補正する場合に、標準ガスによる前記電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出するばらつき検出部と、前記検出されたばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断するばらつき判断部と、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線に基づいて提示すべきガス濃度を異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないか判断するために利用される規定値Ａと比較判断する第一濃度値比較判断部と、前記提示すべきガス濃度を前記規定値Ａよりも大きくガスセンサの異常を判定するために利用される規定値Ｂと比較判断する第二濃度値比較判断部と、前記異常を検出するために前記判断部を制御する制御部と、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線を補正する補正部と、を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１２】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、制御部は、順にばらつき判断部、第一濃度値比較判断部の順に異常が判定されない限り動作させる第一動作手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１３】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、制御部は、第一濃度値比較判断部での判断結果が異常、又は検量線の補正をしなければならないとの判断結果である場合には第二濃度値比較判断部を次に動作させる第二動作手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１４】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、制御部は、第二濃度値比較判断部での判断結果がガスセンサの異常でないとの判断結果である場合には前記補正部を動作させる第三動作手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１５】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、補正部は、標準ガスによって生じる電流の値に応じて提示すべきガス濃度が０となるように検量線を補正する第一補正手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１６】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、補正部は、今回補正前検量線による標準ガス中ガス濃度に所定の係数を乗じた値が補正量となるように検量線を補正する第二補正手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【００１７】
また、上記構成を備える定電位電解式ガスセンサであって、補正部は、第一補正手段によって今回補正を行うか、第二補正手段によって今回補正を行うかの選択を受付ける選択受付手段を有する定電位電解式ガスセンサを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、電解液の体積変動などにより生じる検知精度低下を防止するとともに、ガスセンサの異常を的確に判定することができる定電位電解式ガスセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図２】定電位電解式ガスセンサの基本的な構成を示す概念図
【図３】所定の幅Ｃを説明するための概念図
【図４】標準ガスを測定した回数と、その測定回でのガス濃度値を示す概念図
【図５】標準ガスを測定した回数と、その測定回でのガス濃度値を示す概念図
【図６】実施形態１の定電位電解式ガスセンサのハードウェア構成の一例を示す概念図
【図７】標準ガスにより検量線の補正をする場合の処理の流れの一例を示すフロー図
【図８】標準ガスにより検量線の補正をする場合の処理の流れの他の例を示すフロー図
【図９】標準ガスにより検量線の補正をする場合の処理の流れの他の例を示すフロー図
【図１０】実施形態２の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図１１】実施形態３の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図１２】実施形態４の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図１３】実施形態５の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図１４】実施形態６の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図
【図１５】第二補正手段により検量線を補正を行う場合における提示すべきガス濃度値の変化を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００２１】
なお、実施形態１では、主に請求項１について説明する。実施形態２では、主に請求項２について説明する。実施形態３では、主に請求項３について説明する。実施形態４では、主に請求項４について説明する。実施形態５は、主に請求項５について説明する。実施形態６は、主に請求項６及び７について説明する。
＜実施形態１＞
＜実施形態１  概要＞
【００２２】
実施形態１の発明では、濃度換算する前のガスセンサ出力のばらつきと、換算した濃度値とを、それぞれの規定値と比較した結果から、標準ガスによる検量線の補正やガスセンサの異常判定を行う。
＜実施形態１  構成＞
【００２３】
図１は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」０１００は、「制御部」０１０１と、「ばらつき検出部」０１０２と、「ばらつき判断部」０１０３と、「第一濃度値比較判断部」０１０４と、「第二濃度値比較判断部」０１０５と、「補正部」０１０６と、からなる。
【００２４】
なお、以下に記載する各機能的構成は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、ＣＰＵや主メモリ、バス、あるいは二次記憶装置（フラッシュメモリやＳＳＤなどの不揮発性メモリ、ＣＤやＤＶＤなどの記憶メディアとそれらメディアの読取ドライブなど）、情報入力に利用される入力デバイス、印刷機器や表示装置、その他の外部周辺装置などのハードウェア構成部、またその外部周辺装置用のインターフェース、通信用インターフェース、それらハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、ユーザインターフェース用アプリケーションなどが挙げられる。そして主メモリ上に展開したプログラムに従ったＣＰＵの演算処理によって、入力デバイスやその他インターフェースなどから入力され、メモリやハードディスク上に保持されているデータなどが加工、蓄積されたり、上記各ハードウェアやソフトウェアを制御するための命令が生成されたりする。あるいは本装置の機能ブロックは専用ハードウェアによって実現されてもよい。またガス導入機構、センサの設置構造体、測定用のチャンバ又は測定用のガス流路を備えるものとしてもよい。
【００２５】
また、本明細書に記載の各実施形態は装置として実現できるのみでなく、その一部または全部を方法としても実現可能である。また、このような装置の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、及び同製品を固定した記録媒体も、当然に本明細書に記載の各実施形態の技術的な範囲に含まれる（本明細書の全体を通じて同様である）。
【００２６】
上記各部の構成について説明する前に定電位電解式ガスセンサの基本的な構成について図２を用いて説明する。
【００２７】
定電位電解式ガスセンサは、上下開口の「プラスティック容器」０２０１の上面に「作用極」０２０２を重ねた「ガス透過性膜」０２０３と、容器下面に「対極」０２０４を重ねた「ガス透過性膜」０２０５とを配置し、容器内に「参照極」０２０６を配置するとともに、電解質の液体溶媒を満たしている。
【００２８】
ガス透過性膜は、液体は透過させず気体のみを透過させる膜であり、例えばＰＴＦＥ膜（ポリテトラフルオロエチレン膜）などのフッ素樹脂よりなる多孔質膜を用いる。また、作用極などの電極は、ガス透過性膜の表面に白金や金などの触媒作用を有する金属の粉粒体を塗布したり、係る金属の粉粒体をバインダーと混錬焼成して薄膜としたものをガス透過性膜に重ねるなどして構成される。
【００２９】
そして、作用極と参照極間をポテンショスタット回路を用いて特定の電位差に保つ。係る状態にて、図示するように、作用極に測定対象ガスであるＣＯ（一酸化炭素）が接触すると、作用極と対極のそれぞれにおいて、以下の化学反応が生じる。
作用極：ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−
対極  ：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
全反応：ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
この化学反応により作用極と対極との間に電解電流が流れ、この電解電流値を出力として取得し、所定の検量線に基づきＣＯガス濃度値に換算し提示することができる。なお、作用極と参照極間の電位差や電解液を適宜選択することで、ＣＯガスだけでなく種々のガスの濃度測定を行うことができる。
【００３０】
本実施形態は、上記のような定電位電解式ガスセンサにおいて、ＣＯガスなどの測定対象ガスを含まない標準ガスにより検量線を補正する場合の処理に特徴を有する。標準ガスによる検量線の補正は、標準ガスを測定したときに、ガスセンサが提示する測定対象ガスのガス濃度が０又は０に近づくように検量線を補正することである。以下に、図１で示した各構成について説明する。なお、標準ガスによる検量線の補正のタイミングはとくに限定しないが、例えばユーザによる指示入力に基づいて行ったり、予め規定されるスケジュールに基づいて自動で行うようにしてもよい。
【００３１】
まず、「制御部」０１０１は、異常を検出するために後述するばらつき判断部、第一濃度値比較判断部及び第二濃度値比較判断部を制御する。例えば、各判断部の動作条件や動作順序などを制御する。また、各判断部が判断の基準とする規定値の設定や変更などについても制御するように構成してもよい。
【００３２】
「ばらつき検出部」０１０２は、検量線の補正のタイミングにて標準ガスによる前記電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出する機能を有する。標準ガスは測定対象ガスをほぼ含まないガスであり、測定対象ガスが通常空気中に含まれない種類のガスである場合、例えばＣＯガス、水素ガス、硫化水素ガスのような場合、一般的には空気を用いる。電解電流を生じさせる化学反応に酸素が必要なガスを測定対象とする場合には酸素が含まれる標準ガスを用いる。また、標準ガスによる電流値とは、作用極を標準ガスに曝すことにより生じる電解電流値をいう。また、電流値に応じた出力は、電流値そのものであってもよいし、電流値を電圧値に変換した値であってもよい。
【００３３】
標準ガスによる電流値に応じた出力のばらつきは、ガスセンサ素子自体の誤差やＡＤ変換の際の誤差や増幅回路の誤差などによって生じ得る。ある程度のばらつきが生じることはガスセンサにとって通常のことと言えるが、ばらつきの程度が通常の程度を超えて大きくなっている場合には、ガスセンサの故障や損傷などの異常な状態になっている可能性が高い。そこで、ばらつき検出部は、後述のばらつき判断部にてガスセンサの異常を判定するために出力のばらつきを検出する。検出する出力のばらつきの具体的な態様は種々あり、ばらつき判断部で規定される幅Ｃに応じたものとする。
【００３４】
「ばらつき判断部」０１０３は、ばらつき検出部で検出された出力のばらつきが異常か異常でないかの判定のための所定の幅Ｃを利用し、ばらつきが所定の幅Ｃに収まっているか判断する機能を有する。所定の幅Ｃは、正常なガスセンサにより複数回取得した出力値から、例えば、最小値から最大値までの幅、第１四分位数から第３四分位数までの幅、中心値−σ（標準偏差）から中心値＋σなどで規定する。
【００３５】
図３は、連続して複数回取得した出力値と所定の幅Ｃを折れ線グラフとして示した図である。横軸は出力値の取得回数で、縦軸は出力値である。なお、出力値は電流値でも電圧値でもよい。また、出力値はセンサによって様々な値をとるため、縦軸に示した出力値は説明のための相対的な値である。
【００３６】
図示するように、５０回分の出力値には、この幅Ｃを外れている出力値が多々存在している。したがって、このような出力値のばらつきが検出された場合には、ばらつき判断部はガスセンサが異常であると判定する。より具体的には、測定点のばらつきの所定パーセント例えば１００％や９０％がばらつき幅Ｃ内である、というように測定点の幅Ｃのばらつき範囲内の全体から見た割合で判断できる。好ましい割合としては９０％から１００％程度である。また、測定点のばらつきの標準偏差規定量がばらつきの幅Ｃ内であるというように判断したりできる。標準偏差規定量とは、例えばプラスマイナス２シグマ、や、プラスマイナス２．３シグマなどで表されるものである。標準偏差で規定する場合には概ねその値はプラスマイナス２シグマからプラスマイナス３シグマの範囲内であることが好ましい。あるいは標準偏差の大きさで規定してもよい。標準偏差の大きさが平均値に対してどの程度の大きさになるかである。平均値に対してばらつきが大きいとガスセンサ異常である可能性が高くなる。標準偏差の大きさとしては平均値に対して２０％から３０％程度が好ましい。
【００３７】
「第一濃度値比較判断部」０１０３は、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線に基づいて提示すべきガス濃度を異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないか判断するために利用される規定値Ａと比較判断する機能を有する。
【００３８】
標準ガスを導入した際の提示すべきガス濃度は、測定対象ガスが標準ガスに含まれないことが前提である場合には０ｐｐｍとなるべきである。また、標準ガスに含まれるガス濃度が予め想定される場合は、その想定されるガス濃度が提示されるべきである。また、測定したガス濃度値が想定されるガス濃度値とずれがあったとしても、ガスセンサの許容できるドリフトの範囲であれば、検量線を補正することで問題ない測定を行うことができる。一方、測定したガス濃度値と想定されるガス濃度値とのずれが、許容できるドリフトの範囲を超えるような場合には、測定したガス濃度値は異常であってガスセンサが異常であると判定する。
【００３９】
第一濃度値比較判断部は、標準ガスの測定によって検量線で換算された表示ガス濃度値と上述した想定されるガス濃度値とのずれに基づき、ガスセンサの異常や検量線の補正の要否を判断する。そして、想定されるガス濃度値に対するずれ幅が規定値Ａを超えるかによって判断する。規定値プラスマイナスＡ（絶対値Ａ）を超える場合には少なくとも検量線の補正などの措置が必要であって、大きく超える場合には補正での対応はできず、センサ自体が異常であり、交換するしかないとの情報を利用者に与える。
【００４０】
図４は、標準ガスによる表示ガス濃度値と規定値Ａとの比較を行った回数と、その比較した回での表示ガス濃度値（ｐｐｍ）を示す概念図である。本図においては、測定対象ガスが標準ガスに含まれないことが前提とされる場合であって、規定値Ａを「５ｐｐｍ」としている。ここで、規定値はずれ幅を規定する値であるので、−５ｐｐｍから＋５ｐｐｍの範囲を超える場合に、異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないと判断する。（異常判定とするか、補正必要判定とするかは、別途の判断基準によって判断する。）
【００４１】
図において、規定の範囲を斜線領域で示している、０回から６回のガス濃度値は規定された範囲に収まっているが、７回目の比較時にその範囲を超えている。第一濃度値比較判断部は、７回目の測定結果により、異常判定又は検量線の補正をしなければならないとの判断をする。このような判断は、規定値で規定される範囲を超えたときに直ちに判定又は判断をしてもよいし、範囲を超えた結果が連続して所定回数発生した場合に判定又は判断するようにしてもよい。
【００４２】
「第二濃度値比較判断部」０１０４は、前記提示すべきガス濃度を前記規定値Ａよりも大きくガスセンサの異常を判定するために利用される規定値Ｂと比較判断する機能を有する。図５は、標準ガスの測定によって検量線で換算された表示ガス濃度値を規定値Ｂと比較した回数と、その比較回での表示ガス濃度値を示す概念図である。ここで、規定値Ａは「５ｐｐｍ」であり、規定値Ｂは規定値Ａより大きい「２０ｐｐｍ」としている。規定値Ｂも、規定値Ａと同様にガス濃度値の幅を規定する値であり、規定値Ｂにより規定される幅は、−２０ｐｐｍから＋２０ｐｐｍの範囲となる。図中において、−２０ｐｐｍと＋２０ｐｐｍのそれぞれの目盛線を太点線で示している。なお、図中にて表示ガス濃度値がマイナスの値をとっているが、これは本ガスセンサの機器内部での計算上の値であり、実際にガスセンサ使用者に提示するものではない。少なくとも、検量線の補正要否やガスセンサの異常判定などのための処理を行っている間は、例えばガス濃度値を表示するディスプレイには「０ｐｐｍ」などの表示がなされる。また、上述した第一濃度値比較判断部においても同様である。
【００４３】
図において、１８回目における表示ガス濃度値が−２０ｐｐｍを下回っており、第二濃度値比較判断部は、このような結果となった場合にガスセンサの異常と判定する。この判定に基づき、ガスセンサが異常であることを表示したり、ガスセンサを交換させるための表示を行ったりするように構成してもよい。また、表示ガス濃度値が規定値Ａを超えるものの規定値Ｂを超えない場合には、ガスセンサは異常ではないが検量線の補正が必要であるということが分かる。
【００４４】
このように、第二濃度値比較判断部は、ガスセンサが異常であるという事態と、検量線の補正の必要があるという事態とを判別する機能を果たしている。また、第一濃度値比較判断部は、ガスセンサが異常でなく検量線の補正も必要がないという事態を判別し得る。したがって、第一濃度値比較判断部と第二濃度値比較判断部の機能により、ばらつき判断部による異常判定の他に、ガスセンサにおいて生じ得る上記三つの事態を判別することができる。
【００４５】
「補正部」０１０６は、標準ガスによって生じる電流の値によって検量線を補正する機能を有する。補正の実行は、第一濃度値比較判断部の判断結果や第二濃度値比較判断部の判断結果に基づく。例えば、第一濃度値比較判断部の判断結果が異常又は検量線の補正をしなければならないとの結果であって、第二濃度値比較判断部の判断結果がガスセンサが異常であるとの結果でなかった場合に、検量線の補正を行う。これは、標準ガスによって生じる電流の値と検量線に基づき換算した表示ガス濃度が規定値Ａにより規定されるガス濃度の幅に収まらず、かつ規定値Ｂにより規定されるガス濃度の幅に収まっている場合に検量線の補正を行うということを表している。
＜実施形態１  ハードウェア＞
【００４６】
図６は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサのハードウェア構成の一例を示す概念図である。図示するように、定電位電解式ガスセンサは、ＣＰＵ０６０１と、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＳＳＤなど）０６０２と、主メモリ０６０３と、インターフェースＩ／Ｆ０６０４と、Ｉ／Ｆを介して定電位電解式のガスセンサ素子０６０５、ディスプレイ０６０６を備え、それらの間で信号の授受等を行うためのシステムバス０６０７を備える。
【００４７】
不揮発性メモリには、標準ガスによる前記電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出するばらつき検出プログラムと、前記検出されたばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断するばらつき判断プログラムと、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線に基づいて提示すべきガス濃度を異常と判定し、又は検量線の補正をしなければならないか判断するために利用される規定値Ａと比較判断する第一濃度値比較判断プログラムと、前記提示すべきガス濃度を前記規定値Ａよりも大きくガスセンサの異常を判定するために利用される規定値Ｂと比較判断する第二濃度値比較判断プログラムと、前記異常を検出するために前記判断プログラムの実行を制御する制御プログラムと、標準ガスによって生じる電流の値に応じて検量線を補正する補正プログラムなどの各種プログラムや、検量線、規定値Ａ、規定値Ｂ、幅Ｃなどの情報が保持されている。また、不揮発性メモリには、上述の各プログラムの実行により取得される標準ガスによって生じる電流値、判断結果などが保持される。そして、主メモリは、不揮発性メモリに蓄積されている上述の各プログラムを展開及び実行し、判断し、判断結果に応じて検量線の補正を行ったり、あるいはガスセンサの異常を通達したりする。
＜実施形態１  処理の流れ＞
【００４８】
図７は、定電位電解式ガスセンサにおいて標準ガスにより検量線を補正し、またはガスセンサの異常判定をする場合の処理の流れの一例を示すフロー図である。なお、以下のフローは、標準ガスに測定対象ガスがほとんど含まれていない前提である。図示するように、まず、ガス流路に流したガスに標準ガスによる電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出する（Ｓ０７０１）。そして、検出したばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断する（Ｓ０７０２）。幅Ｃに収まっていない場合には、異常であると判定し通報する（Ｓ０７０３）。一方、幅Ｃに収まっている場合は、標準ガスによる電流値に応じた出力と検量線から換算した測定対象の表示ガス濃度を取得する（Ｓ０７０４）。そして、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ａより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ａ）か判断する。（Ｓ０７０５）。規定値Ａより小さいとの判断結果の場合は終了する。一方、規定値Ａより小さくないとの判断結果の場合は、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ｂより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ｂ）か判断する（Ｓ０７０６）。規定値Ｂより小さいとの判断結果の場合は、検量線を補正し（Ｓ０７０７）、終了する。一方、規定値Ｂより小さくないとの判断結果の場合は、異常であると判定し通報し（Ｓ０７０３）、終了する。
【００４９】
なお、異常と判定して通報する処理は、幅Ｃを用いた判断結果に基づく場合と規定値Ｂを用いた判断結果に基づく場合とで異なる処理として、通報内容をそれぞれの場合に応じたものとするなどしてもよい。
【００５０】
図８は、定電位電解式ガスセンサにおいて標準ガスにより検量線を補正し、またはガスセンサの異常判定をする場合の処理の流れの他の例を示すフロー図である。図示するように、まず、標準ガスによる電流値に応じた出力と検量線から換算した測定対象の表示ガス濃度を取得する（Ｓ０８０１）。そして、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ａより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ａ）か判断する。（Ｓ０８０２）。規定値Ａより小さいとの判断結果の場合は、ガス流路に流したガスに標準ガスによる電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出する（Ｓ０８０３）。そして、検出したばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断する（Ｓ０８０４）。幅Ｃに収まっている場合は、終了する。一方、幅Ｃに収まっていない場合には、異常であると判定し通報する（Ｓ０８０５）。
【００５１】
Ｓ０８０２の比較判断の結果が、規定値Ａより小さくないとの判断結果の場合は、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ｂより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ｂ）か判断する（Ｓ０８０６）。規定値Ｂより小さくないとの判断結果の場合は、異常であると判定し通報し（Ｓ０８０５）、終了する。一方、規定値Ｂより小さいとの判断結果の場合は、上述した出力のばらつきを検出する（Ｓ０８０７）。そして、検出したばらつきが上述した幅Ｃに収まっているか判断する（Ｓ０８０８）。幅Ｃに収まっていない場合には、異常であると判定し通報する（Ｓ０８０５）。一方、幅Ｃに収まっている場合は、検量線を補正し（Ｓ０８０９）、終了する。
【００５２】
図９は、さらに他の例を示すフロー図である。図示するように、まず、標準ガスによる電流値に応じた出力と検量線から換算した測定対象の表示ガス濃度を取得する（Ｓ０９０１）。そして、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ｂより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ｂ）か判断する（Ｓ０９０２）。規定値Ｂより小さくないとの判断結果の場合は、異常であると判定し通報し（Ｓ０９０３）、終了する。一方、規定値Ｂより小さいとの判断結果の場合は、取得した表示ガス濃度の絶対値が規定値Ａより小さい（｜ガス濃度｜＜規定値Ａ）か判断する。（Ｓ０９０４）。規定値Ａより小さいとの判断結果の場合は、ガス流路に流したガスに標準ガスによる電流値に応じた出力を複数回得ることでその出力のばらつきを検出する（Ｓ０９０５）。そして、検出したばらつきが異常と判定されないための所定の幅Ｃに収まっているか判断する（Ｓ０９０６）。幅Ｃに収まっていない場合には、異常であると判定し通報する（Ｓ０９０３）。一方、幅Ｃに収まっている場合は、終了する。
【００５３】
Ｓ０９０４の比較判断の結果が、規定値Ａより小さくないとの判断結果の場合は、上述した出力のばらつきを検出する（Ｓ０９０７）。そして、検出したばらつきが上述した幅Ｃに収まっているか判断する（Ｓ０９０８）。幅Ｃに収まっていない場合には、異常であると判定し通報する（Ｓ０９０３）。一方、幅Ｃに収まっている場合は、検量線を補正し（Ｓ０９０９）、終了する。
【００５４】
また、上記フローでは、幅Ｃを用いた判断と、規定値Ａを用いた判断と、規定値Ｂを用いた判断とを一連の流れのなかで行うよう制御部又は制御プログラムにより各判断処理が制御されているが、各判断処理は個別の処理フローとして行われるよう制御してもよい。
＜実施形態１  効果＞
【００５５】
本実施形態により、定電位電解式ガスセンサに特有の出力の変動に対して必要に応じて検量線の補正を行うとともに、ガスセンサに故障や異常が生じたことを的確に検知することができる。
＜実施形態２＞
＜実施形態２  概要＞
【００５６】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、実施形態１を基本とし、制御部が、ばらつき判断部、第一濃度値比較判断部の順に異常が判定されない限り動作させるように構成されている。
＜実施形態２  構成＞
【００５７】
図１０は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」１０００は、「第一動作手段」１００７を有する「制御部」１００１と、「ばらつき検出部」１００２と、「ばらつき判断部」１００３と、「第一濃度値比較判断部」１００４と、「第二濃度値比較判断部」１００５と、「補正部」１００６と、からなる。制御部以外の構成は実施形態１の定電位電解式ガスセンサにおける同名の構成と同様である。したがって、ここでは制御部について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００５８】
「第一動作手段」１００７は、順にばらつき判断部、第一濃度値比較判断部の順に異常が判定されない限り動作させる機能を有する。
【００５９】
実施形態１で説明したように、ばらつき判断部では幅Ｃを用いた判断を行い、ばらつきが幅Ｃに収まっている場合には異常と判定されない。そして、異常と判定されない場合には、続いて規定値Ａを用いて比較判断する第一濃度値比較判断部を動作させる。したがって、ばらつき判断部を動作させて得られた結果が異常であるとの判定結果である場合には、第一濃度値比較判断部を動作させない。
【００６０】
本実施形態のハードウェア構成は、実施形態１のハードウェア構成に準じて実現することができ、さらに順にばらつき判断部、第一濃度値比較判断部の順に異常が判定されない限り動作させる第一動作プログラムを保持し、適宜実行することで実現することができる。
【００６１】
また、本実施形態の処理の流れは、図７を用いて説明した実施形態１における処理の流れに含まれているため説明は省略する。
＜実施形態２  効果＞
【００６２】
本実施形態によれば、ばらつきと幅Ｃとに基づく判断の結果、異常が判定された場合にはガス濃度値と規定値Ａとの比較判定は行われない。したがって、無用となる第一濃度値比較判断部での動作を行わずに済む。
＜実施形態３＞
＜実施形態３  概要＞
【００６３】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、実施形態１又は２を基本とし、制御部が、第一濃度値比較判断部の判断結果に応じて第二濃度値比較判断部を次に動作させるよう構成されている。
＜実施形態３  構成＞
【００６４】
図１１は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」１１００は、「第一動作手段」１１０７と「第二動作手段」１１０８を有する「制御部」１１０１と、「ばらつき検出部」１１０２と、「ばらつき判断部」１１０３と、「第一濃度値比較判断部」１１０４と、「第二濃度値比較判断部」１１０５と、「補正部」１１０６と、からなる。制御部以外の構成は実施形態１又は２の定電位電解式ガスセンサにおける同名の構成と同様である。したがって、ここでは制御部について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００６５】
「第二動作手段」１１０８は、第一濃度値比較判断部での判断結果が異常、又は検量線の補正をしなければならないとの判断結果である場合には第二濃度値比較判断部を次に動作させる機能を有する。
【００６６】
実施形態１又は２で説明したように、第一濃度値比較判断部は標準ガスによって生じる電流の値と検量線に基づいて提示すべきガス濃度を取得する。そして、取得したガス濃度と規定値Ａとの比較により、ガス濃度が異常又は検量線の補正が必要であるか判断する。ガス濃度が異常又は検量線の補正が必要であるとの判断結果となった場合に、第二動作手段は、さらに規定値Ｂを用いて比較判断する第二濃度値比較判断部を動作させる。
【００６７】
本実施形態のハードウェア構成は、実施形態１又は２のハードウェア構成に準じて実現することができ、第一濃度値比較判断部での判断結果が異常、又は検量線の補正をしなければならないとの判断結果である場合には第二濃度値比較判断部を次に動作させる第二動作プログラムを保持し、適宜実行することで実現することができる。
【００６８】
また、本実施形態の処理の流れは、図７を用いて説明した実施形態１における処理の流れに含まれているため説明は省略する。
＜実施形態３  効果＞
【００６９】
規定値Ａとの比較により、ガス濃度の異常ではなく、かつ検量線の補正が必要でもないとの判断結果の場合には、第二濃度値比較判断部の動作は不要である。本実施形態によれば、ガス濃度の異常ではなく、かつ検量線の補正が必要でもない場合には、第二動作手段により第二濃度値比較判断部での動作を行わずに済む。
＜実施形態４＞
＜実施形態４  概要＞
【００７０】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、実施形態１から３のいずれかを基本とし、制御部が、第二濃度値比較判断部の判断結果に応じて補正部を動作させるよう構成されている。
＜実施形態４  構成＞
【００７１】
図１２は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」１２００は、「第一動作手段」１２０７と「第二動作手段」１２０８と「第三動作手段」１２０９とを有する「制御部」１２０１と、「ばらつき検出部」１２０２と、「ばらつき判断部」１２０３と、「第一濃度値比較判断部」１２０４と、「第二濃度値比較判断部」１２０５と、「補正部」１２０６と、からなる。制御部以外の構成は実施形態１から３のいずれかの定電位電解式ガスセンサにおける同名の構成と同様である。したがって、ここでは制御部について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００７２】
「第三動作手段」１２０９は、制御部が、第二濃度値比較判断部での判断結果がガスセンサの異常でないとの判断結果である場合には補正部を動作させる機能を有する。
【００７３】
実施形態１から３で説明したように、第二濃度値比較判断部は標準ガスによって生じる電流の値と検量線に基づいて提示すべきガス濃度と規定値Ｂとの比較を行う。第三動作手段は、その比較によりガスセンサの異常でないとの判定結果が得られた場合に、補正部を動作させて検量線の補正を実行させる。
【００７４】
本実施形態のハードウェア構成は、実施形態１から３のいずれかのハードウェア構成に準じて実現することができ、制御部が、第二濃度値比較判断部での判断結果がガスセンサの異常でないとの判断結果である場合には補正部を動作させる第三動作プログラムを保持し、適宜実行することで実現することができる。
【００７５】
また、本実施形態の処理の流れは、図７を用いて説明した実施形態１における処理の流れに含まれているため説明は省略する。
＜実施形態４  効果＞
【００７６】
規定値Ｂとの比較により、ガスセンサが異常であるとの判定結果を得た場合には、以上の通達などの処理を行うべきで、検量線の補正を行う必要はなく。本実施形態の第三動作手段により、無用の検量線の補正が行われずに済む。
＜実施形態５＞
＜実施形態５  概要＞
【００７７】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、実施形態１から４のいずれかを基本とし、補正部による検量線の補正が、標準ガスによるガス濃度が０となるように補正するように構成されている。
＜実施形態５  構成＞
【００７８】
図１３は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」１３００は、「制御部」１３０１と、「ばらつき検出部」１３０２と、「ばらつき判断部」１３０３と、「第一濃度値比較判断部」１３０４と、「第二濃度値比較判断部」１３０５と、「第一補正手段」１３０７を有する「補正部」１３０６と、からなる。なお、制御部が、第一から第三の動作手段のいずれかを有するものであってもよい。補正部以外の構成は実施形態１の定電位電解式ガスセンサにおける同名の構成と同様である。したがって、ここでは補正部について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００７９】
「第一補正手段」１３０７は、標準ガスによって生じる電流の値に応じて提示すべきガス濃度が０となるように検量線を補正する機能を有する。
【００８０】
第一濃度値比較判断部及び第二濃度値比較判断部により検量線の補正が必要であると判断された場合に、第一補正手段による検量線の補正がなされることで、提示すべきガス濃度の誤差が補正される。
【００８１】
本実施形態のハードウェア構成は、実施形態１から４のいずれかのハードウェア構成に準じて実現することができ、補正部が、標準ガスによって生じる電流の値に応じて提示すべきガス濃度が０となるように検量線を補正する第一補正プログラムを保持し、適宜実行することで実現することができる。また、本実施形態の処理の流れは、図７を用いて説明した実施形態１における処理の流れと同様であるため説明は省略する。
＜実施形態５  効果＞
【００８２】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサによれば、検量線の補正が必要と判断された場合に検量線の補正がなされることで、提示するガス濃度の誤差が補正される。
＜実施形態６＞
＜実施形態６  概要＞
【００８３】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、実施形態１から５のいずれかを基本とし、検量線の補正を所定の係数に応じた補正量にて行うように構成したものである。
＜実施形態６  構成＞
【００８４】
図１４は、本実施形態の定電位電解式ガスセンサの機能的構成の一例を示す概念図である。図示するように、本実施形態の「定電位電解式ガスセンサ」１４００は、「制御部」１４０１と、「ばらつき検出部」１４０２と、「ばらつき判断部」１４０３と、「第一濃度値比較判断部」１４０４と、「第二濃度値比較判断部」１４０５と、「第一補正手段」１４０７と「第二補正手段」１４０８を有する「補正部」１４０６と、からなる。なお、制御部が、第一から第三の動作手段のいずれかを有するものであってもよい。補正部以外の構成は実施形態１の定電位電解式ガスセンサにおける同名の構成と同様である。したがって、ここでは補正部について説明し、他の構成についての説明は省略する。
【００８５】
「第二補正手段」１４０８は、今回補正前検量線による標準ガス中ガス濃度に所定の係数を乗じた値が補正量となるように検量線を補正する機能を有する。
【００８６】
例えば、標準ガス中ガス濃度Ｘが規定値Ａで規定される幅に収まらず、かつ規定値Ｂで規定される幅には収まっている場合、第一濃度値比較判断部と第二濃度値比較判断部により検量線の補正が必要であると判断される。ここで、実施形態５における第一補正手段により検量線の補正が行われる場合には、ガス濃度Ｘの基となった電流値が出力された場合にガス濃度０と提示するように検量線の補正がなされる。この補正により、次に標準ガスにより生じた電流値に変わりがなければ、補正した検量線に基づきガス濃度０が提示される。
【００８７】
一方、第二補正手段による検量線の補正では、例えば２０％といった係数をガス濃度Ｘに乗じた値である０．２Ｘを補正量として補正を行う。これにより、補正前の検量線に基づけば濃度０．８Ｘに換算される電力値がガス濃度０に対応する検量線に補正されたことになる。この補正による補正量では先の測定時の標準ガスによる出力と検量線とに未だずれが残っている。したがって、続いて検量線の補正を行うことが好ましい。この場合、残存するずれ量である０．８Ｘに係数である２０％を乗じた値を補正量として補正する。
【００８８】
このように段階的に補正をする一方で、標準ガスの測定も継続して行うことが好ましい。例えば、１回補正する毎に標準ガスによる電流値を補正開始時の検量線に基づき濃度換算し、その濃度値を第一濃度値比較判断部と第二比較判断部によって補正が必要であるか判断する。そして、補正が必要であると判断された場合には上述した係数を乗じた補正量にて補正する。一方、補正が必要でないと判断された場合には、その判断の基となった電流値に対応するガス濃度が０となるように検量線を補正して、第二補正手段による補正を終了する。図１５は、第二補正手段により検量線を補正を行う場合における提示すべきガス濃度値の変化を示す概念図である。
【００８９】
図１５（ａ）は係数を２０％とした場合を示し、図１５（ｂ）は係数を５０％とした場合を示す図である。なお、横軸は標準ガスの測定回数を示し、縦軸は標準ガスによる電流値に応じて換算されたガス濃度値を示し、図中の丸点での濃度５ｐｐｍで一定してプロットされているは補正開始時の検量線に基づいて各測定時の電力値に応じたガス濃度値である。すなわち、実際の標準ガス中の測定対象ガスの濃度に変化はない。そして、図中の四角点でプロットされているのは、測定毎に補正された検量線に基づくガス濃度値である。この場合では、規定値Ａは０．５ｐｐｍに設定されている。
【００９０】
図１５（ａ）に示すように５回目の測定において提示すべきガス濃度値が５ｐｐｍとなり、規定値０．５ｐｐｍを超えたため検量線の補正が必要であると判断される。そして、このときのガス濃度値である５ｐｐｍに係数２０％を乗じた値である１ｐｐｍが補正量となる。この検量線の補正により提示すべきガス濃度値は４ｐｐｍになる。つづいて６回目の測定においても丸点で示すガス濃度値は検量線の補正が必要と判断される値のままである。したがって、残存するずれ量である４ｐｐｍに係数である２０％を乗じた値である０．８ｐｐｍを補正量として検量線を補正する。この補正された検量線により提示すべきガス濃度値は３．２ｐｐｍとなる。このように補正を重ねて行い補正した検量線に基づくガス濃度値が規定値Ａを下回ったところで（１５回目）、一連の補正を終了する。一方、図１５（ｂ）に示すように、補正量を規定する係数を大きくすると、ガス濃度値が規定値Ａに収まるまでの測定回数が少なくなり、一連の補正は相対的に早く終了する。
【００９１】
定電位電解式ガスセンサは、測定範囲を超えるような高濃度の測定対象ガスに暴露した場合、測定対象ガスが電極に吸着し一時的に残存してしまうことがある。この場合に、標準ガスにより生じる電流値に基づくガス濃度値が検量線の補正を必要とするほどに高くなり得るが、この際に大きな係数によって補正を行うと短時間で大幅に検量線の補正がなされる。しかし、残存したガスの影響は一時的であり、その影響が消失した後は補正した検量線によるガス濃度測定値が誤差を含んだものとなり不都合である。係数を小さくして緩やかに検量線の補正をすることで、高濃度ガスの暴露といった一時的な影響に対しても大きな測定誤差が生じにくく使いやすい。一方、測定時に湿度や気圧などの変動が見込まれる場合には、変動に応じて速やかに検量線の補正を行うことが測定精度維持に寄与するため好ましい。
【００９２】
補正量を規定する係数を適宜設定することで、測定環境や測定態様に好適な検量線の補正を行うことができる。また、本実施形態の定電位電解式ガスセンサは、第二補正手段における係数の設定を受付けるための構成を備えるものとしてもよい。
【００９３】
また、補正部は、実施形態５で説明した第一補正手段によって今回補正を行うか、第二補正手段によって今回補正を行うかの選択を受付ける選択受付手段を有してもよい。
【００９４】
本実施形態のハードウェア構成は、実施形態１から５のいずれかのハードウェア構成に準じて実現することができ、今回補正前検量線による標準ガス中ガス濃度に所定の係数を乗じた値が補正量となるように検量線を補正する第二補正プログラムを保持し、適宜実行することで実現することができる。また、本実施形態の処理の流れは、図７を用いて説明した実施形態１における処理の流れと同様であるため説明は省略する。
＜実施形態６  効果＞
【００９５】
本実施形態の定電位電解式ガスセンサによれば、係数に応じた補正量にて検量線の補正を行うことができる。
【符号の説明】
【００９６】
０１００  定電位電解式ガスセンサ
０１０１  制御部
０１０２  ばらつき検出部
０１０３  ばらつき判断部
０１０４  第一濃度値比較判断部
０１０５  第二濃度値比較判断部
０１０６  補正部
【図１】
2020173143.tif 000003
【図２】
2020173143.tif 000004
【図３】
2020173143.tif 000005
【図４】
2020173143.tif 000006
【図５】
2020173143.tif 000007
【図６】
2020173143.tif 000008
【図７】
2020173143.tif 000009
【図８】
2020173143.tif 000010
【図９】
2020173143.tif 000011
【図１０】
2020173143.tif 000012
【図１１】
2020173143.tif 000013
【図１２】
2020173143.tif 000014
【図１３】
2020173143.tif 000015
【図１４】
2020173143.tif 000016
【図１５】
2020173143.tif 000017