(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータとガスを検出するセンサ素子とが設けられた接触燃焼式ガスセンサと、
パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記ヒータに印加することにより前記接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段と、
前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
このサンプリング手段により前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別手段と、
を備え、
前記ガス識別手段は、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定し、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第３ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記第１ガス検出ポイントと前記第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されていることを特徴とする請求項１記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス検出装置。
【請求項４】
パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を接触燃焼式ガスセンサに設けられたヒータに印加することにより前記接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、
前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記接触燃焼式ガスセンサに設けられたセンサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリングステップと、
前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別ステップと、
を含み、
前記ガス識別ステップは、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定し、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とするガス検出方法。
【請求項５】
前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第３ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記第１ガス検出ポイントと前記第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されていることを特徴とする請求項４記載のガス検出方法。
【請求項６】
前記ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のガス検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）や都市ガスの漏洩時に発生するメタン（ＣＨ４）等の各々のガスを１つのガスセンサで検出して識別するガス検出装置及びガス検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガス漏洩時に発生するメタンとをそれぞれ識別するためのガスセンサとしては、従来より例えば半導体式ガスセンサが用いられており、この半導体ガスセンサの触媒活性を利用して、一酸化炭素とメタンとを弁別している。図１１にＳｎＯ２触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す。
【０００３】
図１１において、横軸はセンサの素子温度であり、縦軸はセンサ抵抗である。図１１からもわかるように、ＳｎＯ２触媒は、低温域で一酸化炭素に対する活性が高く、高温域でメタンに対する活性が高い性質を有している。すなわち、一酸化炭素は低温域でセンサ抵抗が小さく、メタンは高温域でセンサ抵抗が小さいため、半導体式ガスセンサは、低温域で一酸化炭素を選択し、高温域でメタンを選択する特性を持つ。
【０００４】
このため、図１２に示すようなパルス駆動方式で、ガス検出装置に設けられた１つのガスセンサを低温域（例えば、１００℃）と高温域（例えば、４００℃）とに周期的に交互に駆動させることにより、低温域のＣＯ検知ポイント（図１２中の黒丸印）において一酸化炭素ガス濃度を検出し、高温域のメタン検知ポイント（図１２中の黒丸印）においてメタンガス濃度を検出することができる。
【０００５】
また、従来のこの種のガス検出装置としては、例えば特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置が知られている。
【０００６】
この特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置は、図１３に示すように、可燃性ガスに触れると抵抗値の低下する金属酸化物の感応体１０２と、この感応体１０２を所定温度に保持するヒータ１０３と、感応体１０１の抵抗値の変化を検出する電圧弁別回路１０６と、この電圧弁別回路１０６の出力によりヒータ１０３のヒータ電圧を変化させるヒータ電圧制御回路１０５と、感応体１０１の抵抗値の変化により温度依存性を検知し、可燃性ガスの種類を判別する演算回路１０８とを有する。
【０００７】
このようなガス漏れ検出装置によれば、可燃性ガスが感応体１０２に触れて抵抗値が低下し、Ａ点の電位が設定された基準電位よりも下がると、電圧弁別回路１０６が作動してタイマ回路１０７を作動させ、ヒータ電圧制御回路１０５によりヒータ１０３に印加される電圧を変化させる。
【０００８】
そして、ヒータ１０３の電圧変化前後の電位を演算回路１０８で演算し、現在検出しているガスの温度依存性を演算することにより、特性ガスの種類を検知することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス検出装置や特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置にあっては、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガスの漏洩時に発生するメタンとを識別することができるが、火災時に発生するガスと、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタンとを識別することができなかった。また、火災時に発生するガス成分さえも明確に分かっていないのが現状であった。
【００１０】
そこで、本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスを容易に識別することができるガス検出装置及びガス検出方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明のガス検出装置は、ヒータとガスを検出するセンサ素子とが設けられた接触燃焼式ガスセンサと、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記ヒータに印加することにより前記接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段と、前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別手段とを備え、前記ガス識別手段は、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定し、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明のガス検出装置によれば、パルス駆動手段が、パルス駆動信号を発生し、パルス駆動信号をヒータに印加することにより接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させると、サンプリング手段は、接触燃焼式ガスセンサがオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、ガス識別手段は、サンプリング手段により接触燃焼式ガスセンサのオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスを容易に識別することができる。また、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを火災時に発生するガスと判定でき、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガスを非火災時に発生するガスと判定できる。
【００１７】
請求項２の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第３ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記第１ガス検出ポイントと前記第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第３ガス検出ポイントは、オン駆動期間の略終点に設定され、第２ガス検出ポイントは、第１ガス検出ポイントと第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイント及び第３ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００１９】
請求項３の発明のガス検出装置は、前記ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明の報知手段は、ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【００２１】
請求項４の発明のガス検出方法は、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を接触燃焼式ガスセンサに設けられたヒータに印加することにより前記接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、前記接触燃焼式ガスセンサが前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記接触燃焼式ガスセンサに設けられたセンサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリングステップと、前記接触燃焼式ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値に基づき前記ガスの種類を識別するガス識別ステップとを含み、前記ガス識別ステップは、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定し、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第３ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記第１ガス検出ポイントと前記第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明のガス検出方法は、前記ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス検出装置及びガス検出方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。図２は実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの詳細な構造図である。図３は実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【００２８】
実施の形態のガス検出装置及びガス検出方法は、材木の火災時に発生するガスの成分（酢酸等の含酸系化合物や一酸化炭素）と不完全燃焼時に発生する一酸化炭素や都市ガス漏洩時に発生するメタンとを識別することを特徴とするものである。
【００２９】
図１に示すガス検出装置において、ガスセンサ１は、例えば、接触燃焼式ガスセンサであり、この接触燃焼式ガスセンサは、ヒータを有するガス検知素子（以下、センサ素子と称する。）とヒータを有する比較素子とで、ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出し、得られたセンサ出力に基づいてガスを識別する。
【００３０】
このガスセンサ１は、触媒を加熱する白金（Ｐｔ）からなるヒータ２と各種のガスを検出するセンサ素子３と、比較素子４とを有して構成される。図２（ａ）にガスセンサ１の断面図、図２（ｂ）にガスセンサの上面図を示す。ガスセンサ１は、マイクロセンサからなり、図２に示すように、センサ素子３と比較素子４とを有し、センサ素子３と比較素子４とでガスを検出するようになっている。
【００３１】
センサ台座３１上にはシリコン単結晶からなる基板３３が設けられており、この基板３３にはダイアフラム３５が形成されている。このダイアフラム３５は、基板３３を異方性エッチングすることによって形成されている。
【００３２】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、基板３３上に設けられ、ダイアフラム３５に接触した状態で、ダイアフラム３５上に積層されたＳｉＯ２膜からなる酸化膜３７及びＳｉ３Ｎ４膜３９上に積層されている。
【００３３】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、ヒータ２を有し、センサ素子３のヒータ２は、電極４１ａ、４１ｂに接続され、比較素子４のヒータ２は、電極４１ｃ、４１ｄに接続されていて、各電極４１ａ〜４１ｄは金（金線４３）のワイヤボンディングにより固定されている。
【００３４】
センサ素子３は、ガスの燃焼を促すためのヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つパラジウム（Ｐｄ）５〜１５ｗｔ％担持したγ−アルミナを触媒とした触媒層４５とを備えている。比較素子４は、ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つγ−アルミナまたはα−アルミナを触媒とした触媒層（図示せず）とを備えて構成されている。ヒータ２は、ガスの燃焼を促すものであり、触媒層４５は、ヒータ２の発熱量に応じて発熱してガスの燃焼に対して触媒として作用する。
【００３５】
以上の構成のガスセンサ１によれば、ヒータ２で発生した発熱量を効率よく且つ短時間で触媒層４５に伝導することができるため、これによって、高感度で且つ高速にガスを燃焼させることができる。
【００３６】
また、図１に示すガス検出装置は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４を有するブリッジ回路６を備えている。このブリッジ回路６は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４と、直列に接続された抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２と、が並列に接続されて構成されている。このブリッジ回路６にはトランジスタＴｒ２及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が印加されるようになっている。
【００３７】
このブリッジ回路６は、センサ素子３と比較素子４とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するセンサ素子３の抵抗値変化、及び比較素子４の抵抗値変化を、センサ素子３と比較素子４との接続点から検出し、センサ出力として後述する中央処理装置（ＣＰＵ）１１に出力するようになっている。
【００３８】
また、集積回路（ＩＣ）１には＋５Ｖ電源が供給され、このＩＣ１は、非反転入力端子に抵抗Ｒ７〜Ｒ９の電位を入力し、反転入力端子に基準電圧を入力し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２に出力している。前記基準電圧は、可変抵抗ＶＲから入力される。並列に接続された可変抵抗ＶＲ及びツェナーダイオードＺＤと、並列に接続された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１とが直列に接続された回路には、＋５Ｖ電源が供給されている。
【００３９】
トランジスタＴｒ１のエミッタには＋５Ｖ電源が供給され、ベースには抵抗Ｒ２が接続され、エミッタ−ベース間には抵抗Ｒ４が接続され、コレクタは抵抗Ｒ５を介してＩＣ１の出力に接続されるとともに、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。また、＋５Ｖ電源とＩＣ１の出力との間には抵抗Ｒ３が接続されている。
【００４０】
トランジスタＴｒ２のエミッタには、並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給され、ベースは抵抗Ｒ６に接続され、コレクタはブリッジ回路６の比較素子４及び抵抗Ｒ１０に接続される。
【００４１】
また、前記ＣＰＵ１１は、図１に示すように、パルス発生部１２、サンプリング手段としてのデータサンプリング部１３、ガス識別手段としてのガス識別部１５を有する。パルス発生部１２は、ヒータ２を駆動するためのパルス駆動信号を発生し、発生したパルス駆動信号を抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に出力する。
【００４２】
パルス駆動信号は、図３に示すように、１秒周期でオンオフを繰り返す信号であり、オン期間が１００ｍｓでオフ期間が９９０ｍｓであり、このパルス駆動信号はトランジスタＴｒ１に出力される。
【００４３】
トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号によりオン／オフする。トランジスタＴｒ２は、トランジスタＴｒ１がオンのときにオンしてヒータ２をオン駆動し、トランジスタＴｒ１がオフのときにオフしてヒータ２をオフ駆動する。
【００４４】
このため、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、パルス駆動信号により、ガスセンサ１をオフ駆動することで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）とし、ガスセンサ１をオン駆動することで高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）としている。
【００４５】
トランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９は、ガスセンサ１内部のヒータ２を駆動するヒータ駆動部を構成する。このヒータ駆動部及び前述したパルス発生部１２は、パルス駆動手段を構成する。
【００４６】
データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時（パルス駆動信号がオンした時）から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図３中の黒丸印）、７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２、１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３の各々の検出ポイントにおいて、ガスセンサ１のセンサ素子３からセンサ出力値をサンプリングしている。
【００４７】
ガス識別部１５は、第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合には、識別対象ガスを火災時に発生するガスと判定する。
【００４８】
また、ガス識別部１５は、第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値未満である場合には、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する。
【００４９】
また、ＣＰＵ１１には一酸化炭素やメタン等の非火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ａと火災時に発生する酢酸等の火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｂが接続されている。スピーカ１９は、非火災時のガスまたは火災時のガスであることを音声により報知する。スピーカ１９、ＬＥＤ２１ａ、ＬＥＤ２１ｂは、報知手段を構成する。
【００５０】
次に、このように構成された実施の形態のガス検出装置の動作の説明に先立って、実施の形態のガス検出装置が図３に示すようなパルス駆動方式を採用した理由を図４乃至図９の図面を参照して説明する。
【００５１】
まず、材木を燻焼させた場合に発生するガス、すなわち、材木の火災時に発生する各種のガスを分析した。図４に材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す。無機ガスは、ガスクロマトグラフィー法により測定し、低沸点化合物及び高沸点化合物は、ガスクロマトグラフィー法、質量分析法により測定した。ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドの定量分析は、液体クロマトグラフィー法により測定し、酢酸、ギ酸の定量分析は、イオンクロマトグラフィー法により測定した。
【００５２】
図４からもわかるように、材木の火災時に発生する各種のガスの主成分として、一酸化炭素（ガス濃度１１２０ｐｐｍ）及び酢酸（ガス濃度８４０ｐｐｍ）が検出された。
【００５３】
次に、実施の形態のガスセンサ１を図３に示すようなパルス駆動方式で作動させたときのガスセンサ１の各種ガス感度応答特性を図５乃至図９に示す。図５はガスセンサ１の酢酸ガス感度応答特性を示す。図５（ａ）は、ガスセンサ１の高温域における１００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの各々の濃度において、０，５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓ時におけるセンサ出力（ｍＶ）を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のセンサ出力をプロットした結果を示している。図５からもわかるように、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示し、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が減少している。
【００５４】
図６はガスセンサ１の一酸化炭素ガス感度応答特性を示す。図６からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。図７はガスセンサ１の酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す。図７からもわかるように、このときの感度応答特性は、図５に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同等の特性を示し、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。
【００５５】
図８はガスセンサ１のメタンガス感度応答特性を示す。図８からもわかるように、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が増加し、１００ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。図９はガスセンサ１のイソブタンガス感度応答特性を示す。図９からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。
【００５６】
以上のことから、一酸化炭素やメタンに対する過渡特性と、酢酸及び一酸化炭素＋酢酸の過渡特性とには大きな相違があることが判明した。この相違の一要因としては、酢酸等は低温域でより酸化活性が高いことが考えられる。
【００５７】
このため、図３に示すようなパルス駆動方式でガスセンサ１を駆動させ、パルス駆動信号がオン時（高温域開始時）から５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓの複数検出ポイントにおいてセンサ出力値をサンプリングし、サンプリングされた複数の検出ポイントにおけるセンサ出力に基づき、火災時に発生するガスとその他のガスとの識別が可能となる。
【００５８】
次に、このように構成された実施の形態のガス検出装置の動作、すなわちガス検出方法を図３に示すタイミングチャート及び図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
まず、パルス発生部１２が図３に示すようなパルス駆動信号を発生し（ステップＳ１０１）、このパルス駆動信号が抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に印加される。トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号がオフ期間では、オフとなる。このとき、トランジスタＴｒ２もオフとなるので、ブリッジ回路６には電流が流れない。このため、ヒータ２は低温となる。
【００６０】
一方、パルス駆動信号がオン期間では、トランジスタＴｒ１は、オンとなる。このとき、トランジスタＴｒ２もオンとなるので、ブリッジ回路６のヒータ２に電流が流れて、ヒータ２が加熱される。このため、ヒータ２は高温となる。
【００６１】
すなわち、パルス駆動信号によりヒータ２がオン駆動／オフ駆動され、図３に示すように、オフ駆動によりガスセンサ１が低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）となり、オン駆動により高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）となる（ステップＳ１０３）。
【００６２】
次に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図３中の黒丸印）において、ガスセンサ１のセンサ素子３から、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値を図示しないアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）によりＡ／Ｄ変換することにより、電圧値Ｖ１を得る（ステップＳ１０５）。
【００６３】
さらに、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２において、ガスセンサ１のセンサ素子３からセンサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、電圧値Ｖ２を得る（ステップＳ１０７）。
【００６４】
最後に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３において、ガスセンサ１のセンサ素子３からセンサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、電圧値Ｖ３を得る（ステップＳ１０９）。
【００６５】
次に、ガス識別部１５は、第１ガス検出ポイントＤＰ１における電圧値Ｖ１が第２ガス検出ポイントＤＰ２における電圧値Ｖ２を超えているか否かを判定し（ステップＳ１１１）、電圧値Ｖ１が電圧値Ｖ２を超えている場合には、第２ガス検出ポイントＤＰ２における電圧値Ｖ２が第３ガス検出ポイントＤＰ３における電圧値Ｖ３を超えているか否かを判定する（ステップＳ１１３）。
【００６６】
電圧値Ｖ２が電圧値Ｖ３を超えている場合、すなわち、（１）式が成立する場合には、識別対象ガスを火災時に発生する酢酸等のガスと判定する（ステップＳ１１５）。
【００６７】
Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３          ・・・・（１）
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｂを点灯させるので、識別対象ガスが火災時に発生する酢酸等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが火災時のガスであることを報知することもできる。
【００６８】
一方、ステップＳ１１１において、第１ガス検出ポイントＤＰ１における電圧値Ｖ１が第２ガス検出ポイントＤＰ２における電圧値Ｖ２未満で、且つ、ステップＳ１１３において、第２ガス検出ポイントＤＰ２における電圧値が第３ガス検出ポイントＤＰ３における電圧値Ｖ３未満である場合には、すなわち、（２）式が成立する場合には、ガス識別部１５は、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する（ステップＳ１１７）。
【００６９】
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３          ・・・・（２）
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ａを点灯させるので、識別対象ガスが非火災時に発生する一酸化炭素やメタン等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが非火災時のガスであることを報知することもできる。
【００７０】
このように、実施の形態のガス検出装置によれば、ガスセンサ１に対して図３に示すようなパルス駆動を行い、その出力波形を認識することにより、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスと、それ以外の一酸化炭素ガス及び都市ガス漏洩時に発生するメタン等のガスと、を容易に識別することができる。
【００７１】
また、その旨をスピーカ１９やＬＥＤ２１ａ、２１ｂにより報知するので、容易にガスの種類を識別することができ、安全性を向上することができる。
【００７２】
また、１つのガスセンサ１によって、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスとそれ以外の一酸化炭素ガス及びメタン等のガスとを容易に識別することができるため、火災センサ等を設ける必要がなくなり、安価なガス検出装置を提供することができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１の発明のガス検出装置、請求項４の発明のガス検出方法によれば、パルス駆動信号を発生し、パルス駆動信号をヒータに印加することにより接触燃焼式ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、接触燃焼式ガスセンサのオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、接触燃焼式ガスセンサのオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスを容易に識別することができる。また、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイント時刻後の第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを火災時に発生するガスと判定でき、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガスを非火災時に発生するガスと判定できる。
【００７７】
請求項２の発明のガス検出装置、請求項５の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第３ガス検出ポイントは、オン駆動期間の略終点に設定され、第２ガス検出ポイントは、第１ガス検出ポイントと第３ガス検出ポイントとの略中間点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイント及び第３ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００７８】
請求項３の発明のガス検出装置、請求項６の発明のガス検出方法によれば、ガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。
【図２】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの詳細な構造図である。
【図３】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図４】材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す図である。
【図５】ガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す図である。
【図６】ガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示す図である。
【図７】ガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す図である。
【図８】ガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す図である。
【図９】ガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示す図である。
【図１０】実施の形態のガス検出装置により実現されるガス検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来の触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す図である。
【図１２】従来のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図１３】従来のガス漏れ検出装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  ガスセンサ
２  ヒータ
３  センサ素子
４  比較素子
５  ヒータ駆動部
６  ブリッジ回路
１１  ＣＰＵ
１２  パルス発生部
１３  データサンプリング部
１５  ガス識別部
１９  スピーカ
２１ａ，２１ｂ  ＬＥＤ
３１  センサ台座
３３  基板
３５  ダイアフラム
３７  酸化膜
３９  Ｓｉ３Ｎ４膜
４１  電極
４３  金線
４５  触媒層
Ｔｒ１  トランジスタ
ＩＣ１  集積回路
ＤＰ１  第１ガス検出ポイント
ＤＰ２  第２ガス検出ポイント
ＤＰ３  第３ガス検出ポイント
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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