(57)【要約】【課題】触媒部位の性能を高め、メタンおよびＣＯの両方に対する感度を向上させたガス検知装置を提供する。【解決手段】ガス検知装置１００は、ガス検知層１０と、ヒータ層６と、ヒータ層６による加熱を制御する加熱制御部１２と、ガス検知層１０の特性を測定して検出対象ガスを検出するガス検出部１３と、周辺温度を検出する温度検出部１４とを有する。加熱制御部１２は、温度検出部１４が検出した温度に基づいてヒータ層６による加熱を制御してガス検知層１０および触媒層１１を一酸化炭素検出用温度に加熱する一酸化炭素検出用加熱動作を行うよう構成される。一酸化炭素検出用温度は６０℃以上２００℃以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガスとの接触により特性が変化するガス検知部位と、
前記ガス検知部位を加熱するヒータ部位と、
前記ヒータ部位による加熱を制御する加熱制御部と、
前記ガス検知部位またはその周辺の温度を検出する温度検出部と、
前記ガス検知部位の特性を測定して検出対象ガスを検出するガス検出部とを有するガス検知装置であって、
前記加熱制御部は、
前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位を一酸化炭素検出用温度に加熱する一酸化炭素検出用加熱動作を行うよう構成され、前記一酸化炭素検出用温度が６０℃以上２００℃以下であるガス検知装置。
【請求項２】
前記一酸化炭素検出用温度が１００℃以上１６０℃以下である請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記加熱制御部は、前記一酸化炭素検出用加熱動作を行う前に、前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位を一酸化炭素検出準備用温度に加熱する一酸化炭素検出準備用加熱動作を行うよう構成され、前記一酸化炭素検出準備用温度が設置環境温度よりも高く、前記一酸化炭素検出用温度より低い請求項１または２に記載のガス検知装置。
【請求項４】
前記加熱制御部は、前記一酸化炭素検出準備用加熱動作を行う際に、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記ヒータ部位による加熱を制御するよう構成される請求項３に記載のガス検知装置。
【請求項５】
前記加熱制御部は、前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位を表面クリーニング用温度に加熱するクリーニング用加熱動作を行うよう構成され、前記表面クリーニング用温度が３００℃以上である請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象ガスとの接触により特性が変化するガス検知部位と、ガス検知部位を加熱するヒータ部位と、ヒータ部位による加熱を制御する加熱制御部と、ガス検知部位の特性を測定して検出対象ガスを検出するガス検出部とを有するガス検知装置が知られている。このようなガス検知装置においては、加熱制御部によりヒータ部位による加熱を制御することにより、ガス検知部位を検出対象ガスの種類に応じた適切な温度にまで加熱して、この温度を保持した状態におけるガス検知部位の特性（電気抵抗値、電圧値など）に基づいて検出対象ガスを検出する。
【０００３】
特許文献１のガス検知装置では、ヒータ部位を高温（３００〜５００℃）に保持してセンサ素子をクリーニングし、その後、低温（約６０〜２００℃）に保持してＣＯを検知することができる。また、高温に保持してクリーニングのみならずメタン検知も行い、低温の状態でＣＯ検知を行ういわゆるメタン／ＣＯワンセンサとして動作させることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９０２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
省電力を目的として間欠駆動にてＣＯを検知する場合、高温でガス検知部位の表面をクリーニングし、その後休止し、低温でＣＯを検知する、Ｈｉｇｈ−Ｏｆｆ−Ｌｏｗ駆動が一般的である。従来、Ｌｏｗ駆動時には、周囲温度に関係なく一定の電圧を印加している。すると、ガス検知部位の表面温度は、周囲温度に依存して変動するが、ＣＯの吸着量（表面被覆率）は温度によって異なることから、ガス検知部位（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量に差が生じて同じＣＯ濃度であっても周囲温度によってＣＯ感度がばらつく原因となる。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周囲温度の影響を抑制してＣＯ感度のバラツキを低減したガス検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜構成１＞
上記目的を達成するためのガス検知装置の特徴構成は、
検出対象ガスとの接触により特性が変化するガス検知部位と、
前記ガス検知部位を加熱するヒータ部位と、
前記ヒータ部位による加熱を制御する加熱制御部と、
前記ガス検知部位またはその周辺の温度を検出する温度検出部と、
前記ガス検知部位の特性を測定して検出対象ガスを検出するガス検出部とを有するガス検知装置であって、
前記加熱制御部は、
前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位を一酸化炭素検出用温度に加熱する一酸化炭素検出用加熱動作を行うよう構成され、前記一酸化炭素検出用温度が６０℃以上２００℃以下である点にある。
【０００８】
上記の特徴構成によれば、一酸化炭素検出用加熱動作が、温度検出部が検出した温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御して行われ、ガス検知部位またはその周辺の温度によらず加熱時のガス検知部位の温度を常に一定で保持することにより、Ｌｏｗ駆動でのＣＯ検知時のガス検知部位（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量（表面被覆率）を一定に保つことができ、ＣＯの吸着量のバラツキによるＣＯ感度のバラツキを抑制することができる。なお、前記一酸化炭素検出用温度が６０℃以上２００℃以下であれば一酸化炭素に対して有意な感度が発現し、一酸化炭素検出が可能であることが実験にて確認されている。
【０００９】
＜構成２＞
本発明に係るガス検知装置は、前記一酸化炭素検出用温度が１００℃以上１６０℃以下であるよう構成すると、より高いＣＯ感度を発現させることができ、さらに好適である。
【００１０】
＜構成３＞
本発明に係るガス検知装置の別の特徴構成は、前記加熱制御部は、前記一酸化炭素検出用加熱動作を行う前に、前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位および前記触媒部位を一酸化炭素検出準備用温度に加熱する一酸化炭素検出準備用加熱動作を行うよう構成され、前記一酸化炭素検出準備用温度が設置環境温度より高く、前記一酸化炭素検出用温度より低い点にある。
【００１１】
従来のＨｉｇｈ−Ｏｆｆ−Ｌｏｗ駆動によるガス検知装置では、Ｏｆｆの間は設置環境温度となるが、その温度は周囲環境により変動するため、ＣＯ検知時のガス検知部位表面でのＣＯ吸着量に差が生じてＣＯ感度がばらついてしまう。上記の特徴構成によれば、一酸化炭素検出準備用加熱動作を行うことにより、ガス検知部位またはその周辺の温度によらず加熱時のガス検知部位の温度がほぼ一定で保持される。したがって、Ｌｏｗ駆動でのＣＯ検知時の検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量（表面被覆率）をほぼ一定に保つことができ、ＣＯの吸着量のバラツキによるＣＯ感度のバラツキを大幅に抑制することができる。
【００１２】
＜構成４＞
本発明に係るガス検知装置の別の特徴構成は、前記加熱制御部は、前記一酸化炭素検出準備用加熱動作を行う際に、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記ヒータ部位による加熱を制御するよう構成される点にある。
【００１３】
上記の特徴構成によれば、一酸化炭素検出準備用加熱動作が、温度検出部が検出した温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御して行われるから、ガス検知部位またはその周辺の温度によらず加熱時のガス検知部位の温度を常に一定で保持される。そうすると、一酸化炭素検出用加熱動作の開始時点でのＣＯ吸着量のバラつきに伴う加熱後の吸着量変化挙動のバラツキを抑制し、所定の時間経過後の吸着量をＣＯ濃度が同じ場合には常に一定とすることで、加熱温度における吸着量が平衡に達するまで待ってから検知する必要がなく、吸着量が平衡に達する前の過渡的な状態であってもＣＯ濃度に依存した吸着量となるため、平衡に達する前の過渡状態（短時間加熱）での検知が可能となる。したがってＣＯ感度のバラツキを抑制することに加えて省電力化も可能となる。
【００１４】
＜構成５＞
本発明に係るガス検知装置は、前記加熱制御部は、前記ヒータ部位による加熱を制御して前記ガス検知部位を表面クリーニング用温度に加熱するクリーニング用加熱動作を行うよう構成され、前記クリーニング用温度が３００℃以上であるよう構成すると、周囲環境によるＣＯ感度変動を抑制することができ、より好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ガス検知装置の概要を示す概略図
【図２】周囲温度とＣＯ感度との関係を示すグラフ
【図３】周囲温度とＣＯ感度との関係を示すグラフ
【図４】ガス検知装置の構造を示す概略図
【図５】ガス検知装置の構造を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態に係るガス検知装置１００を図１に基づいて説明する。ガス検知装置１００は、センサ素子２０と、加熱制御部１２と、ガス検出部１３と、温度検出部１４とを有する。センサ素子２０は、ガス検知層１０（ガス検知部位の一例）と、触媒層１１と、ヒータ層６（ヒータ部位の一例）とを有している。
【００１７】
ガス検知装置１００は、加熱制御部１２によりヒータ層６への通電を行うことにより、ガス検知層１０を検出対象ガスの種類に応じた適切な温度にまで加熱して、この温度を保持した状態におけるガス検知層１０の特性（電気抵抗値、電圧値など）に基づいて検出対象ガスを検出する。本実施形態では、検出対象ガスとして一酸化炭素を想定している
【００１８】
触媒層１１は、ヒータ層６により加熱されて高温となり、その温度において活性のある（燃焼する）ガスを燃焼させ、その温度では不活性な可燃性ガスを透過・拡散させてガス検知層１０へ到達させる。これにより、加熱温度を適切に制御することによって可燃性ガス（たとえば、ＣＨ4（メタン）、Ｃ3Ｈ8（プロパン）等）の検出精度が高められている。換言すれば触媒層１１は、メタン等の可燃性ガスを検出する際に、検出対象ガス以外の水素ガス、アルコールガスなどの還元性ガス（非検出対象ガス）を燃焼させてガス検知層１０に到達しないようにし、ガス検知装置１００にガス選択性を持たせる機能を有するため、メタン等の可燃性ガスを検出する際には必要となる。なお、低温（１６０℃以下）ではＣＯ以外のガスはガス検知層１０においてもその温度域では反応しない（３００℃以上でないと反応しない）ため、ガス検知層１０へ到達したとしても検出されないことから、ＣＯ検知のみを行う際には、触媒層１１は必ずしも必要ではない。
【００１９】
（センサ素子）
センサ素子２０は、支持層５の端部がシリコン基板１に支持された、ダイアフラム構造をとる。支持層５は、熱酸化膜２と、Ｓｉ3Ｎ4膜３と、ＳｉＯ2膜４とが順に積層されて形成されている。そして支持層５の上にヒータ層６が形成され、ヒータ層６の全体を覆って絶縁層７が形成され、絶縁層７の上に一対の接合層８が形成され、接合層８の上に電極層９が形成されている。ヒータ層６は通電により発熱してガス検知層１０および触媒層１１を加熱する。センサ素子２０は、ブリッジ構造をとってもよく、ヒータ層６は、電極を兼用してもよい。
【００２０】
絶縁層７の上の、一対の電極層９の間に、ガス検知層１０が形成されている。ガス検知層１０は、金属酸化物を主成分とする半導体の層である。本実施形態では、ガス検知層１０として酸化スズ（ＳｎＯ2）を主成分とする混合物を用いる。ガス検知層１０は、検出対象ガスとの接触により電気抵抗値が変化する。
【００２１】
ガス検知層１０の上に、ガス検知層１０を覆う形態にて、触媒層１１が形成されている。触媒層１１は、金属酸化物を主成分とする担体に、触媒金属を担持させて構成される。具体的には、触媒金属を担持した金属酸化物をバインダーを介して互いに結合させて形成される。ガス検知層１０は、厚さが０．２〜１．６μｍ程度の薄膜としてもよいし、１．６μｍを越える厚さを有する膜（厚膜）としてもよい。
【００２２】
触媒金属としては、メタン等の可燃性ガスを検知する際に、検出対象ガスの検出に際して誤検知を引き起こし得る干渉ガス（エタノールやＨ2（水素）等の還元性ガスその他の雑ガス）を、酸化除去できる触媒となる金属を用いる。触媒金属としてパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等が使用可能であるが、本実施形態では、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウムのうち少なくとも一つを含むものを用いる。
【００２３】
触媒金属を担持する担体としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、または酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を用いることができる。
【００２４】
担体を結合させるバインダーとしては、金属酸化物の微粉末、例えば酸化ジルコニウム、シリカ微粉末、シリカゾル、マグネシア等を用いることができる。バインダーとしての微量の使用であれば、触媒層１１の機能を阻害しない範囲で、アルミナ微粉末またはアルミナゾルを用いることも可能である。
【００２５】
上述した触媒金属、担体としての金属酸化物、バインダーはいずれも、１種類を単独で使用してもよいし、２種以上を併用することもできる。
【００２６】
触媒層１１に含有される触媒金属の量は、触媒金属と担体の合計質量に対して０．３〜９質量％とするのが好適であり、さらに望ましくは触媒金属と担体の合計質量に対して０．５質量％〜６質量％とするのが良い。
【００２７】
（加熱制御部）
加熱制御部１２は、ヒータ層６に通電する加熱動作（ヒータ部位によるガス検知部位の加熱をする動作）と、ヒータ層６に通電しない非加熱動作（ヒータ部位によるガス検知部位の加熱を停止する非加熱動作）とを行うよう構成される。また加熱制御部１２は、ヒータ層６の温度を変動させるよう構成されており、ヒータ層６の温度を設定された任意の温度へ加熱することが可能なように構成されている。
【００２８】
具体的には加熱制御部１２は、図示しない電池等の電源から電源供給を受け、センサ素子２０のヒータ層６に通電して、センサ素子２０を加熱する。加熱する温度、すなわちガス検知層１０および触媒層１１の到達温度は、例えばヒータ層６に印可する電圧を変更することにより、制御される。
【００２９】
（ガス検出部）
ガス検出部１３は、ガス検知層１０の特性を測定して検出対象ガスを検出する。本実施形態ではガス検出部１３は、一対の電極層９の間の電気抵抗値（電気的特性）を測定することにより、ガス検知層１０の抵抗値を測定して、その変化から検出対象ガスの濃度を検出する。
【００３０】
温度検出部１４は、ガス検知層１０またはその周辺の温度（ガス検知装置１００の周辺温度）を検出する。具体的には温度検出部１４は、サーミスタ等の温度センサである。また、ヒータ層６の抵抗値を計測することによってヒータ層６の温度（ガス検知層１０の温度とほぼ同等）を検出することもできる。温度検出部１４によって検出された温度（以下「周辺温度」と記す場合がある。）は、加熱制御部１２へ送られる。
【００３１】
（検出対象ガスの検出）
以上の様に構成されたガス検知装置１００における、検出対象ガスの検出の際の動作について説明する。本実施形態に係るガス検知装置では、一酸化炭素検出用加熱動作と、クリーニング用加熱動作が行われる。
【００３２】
一酸化炭素検出用加熱動作は、加熱制御部１２が、温度検出部１４が検出した温度（周辺温度）に基づいてヒータ層６（ヒータ部位）による加熱を制御してガス検知層１０（ガス検知部位）および触媒層１１（触媒部位）を一酸化炭素検出用温度に加熱する動作である。一酸化炭素検出用温度は、１００℃以上１６０℃以下の所定の温度である。例えば一酸化炭素検出用温度は、１５０℃である。
【００３３】
具体的には、加熱制御部１２が、ヒータ層６への通電を制御して、ガス検知層１０および触媒層１１を一酸化炭素検出用温度にし、０．０５秒〜１０秒の間温度を保持する。この間にガス検出部１３がガス検知層１０の抵抗値を測定して、その値からＣＯ（一酸化炭素）の濃度を検出する。
【００３４】
一酸化炭素検出用加熱動作において、加熱制御部１２によるヒータ層６への通電は、温度検出部１４が検出した周辺温度に基づいて行われる。具体的には加熱制御部１２は、周辺温度に基づいてヒータ層６へ印加するヒータ駆動電圧ＶＨを制御する。例えば、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが低く設定され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが高く設定される。つまり、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動のための電力が低くなるように制御され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動のための電力が高くなるように制御され、周辺温度によらずガス検知層１０の温度が一定となるように制御している。
【００３５】
本実施形態のガス検知装置１００では、一酸化炭素検出用加熱動作が、周辺温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御して行われ、周囲温度によらず温度を常に一定で保持することにより、Ｌｏｗ駆動でのＣＯ検知時の検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量（表面被覆率）を一定に保つことができ、ＣＯの吸着量のバラツキによるＣＯ感度のバラツキを抑制することができる。
【００３６】
クリーニング用加熱動作は、加熱制御部１２が、周辺温度に基づいてヒータ層６（ヒータ部位）による加熱を制御してガス検知層１０（ガス検知部位）および触媒層１１（触媒部位）を表面クリーニング用温度に加熱して、Ｌｏｗ駆動では除去しきれないガス検知層１０の表面吸着物（水分、よごれなど）を加熱除去する動作である。表面クリーニング用温度は、３００℃以上５００℃以下の所定の温度である。例えば表面クリーニング用温度は、４００℃である。
【００３７】
具体的には、加熱制御部１２が、ヒータ層６への通電を制御して、ガス検知層１０および触媒層１１を表面クリーニング用温度にし、０．０５秒〜０．５秒の間温度を保持する。この動作により、水分等のガス検知層１０の表面吸着物を除去し表面をクリーニングして、周囲環境による表面の汚れによるＣＯ感度の変動を抑制する。
【００３８】
クリーニング用加熱動作において、加熱制御部１２によるヒータ層６への通電は、温度検出部１４が検出した周辺温度に基づいて行われる。具体的には加熱制御部１２は、周辺温度に基づいてヒータ層６へ印加するヒータ駆動電圧ＶＨを制御する。例えば、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが低く設定され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが高く設定される。つまり、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動のための電力が低くなるように制御され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動のための電力が高くなるように制御される。
【００３９】
本実施形態では、一酸化炭素検出用加熱動作およびクリーニング用加熱動作は、休止動作（ヒータ層６への通電を停止する動作）を挟んで繰り返し行われる。なお、それぞれの動作の時間は適宜設定・変更が可能であり、休止動作は省略することも可能である。また、一酸化炭素検出用加熱動作とクリーニング用加熱動作の実行頻度は等しくてもよいし、異なっていてもよい。例えば、一酸化炭素検出用加熱動作を５回を行う都度、クリーニング用加熱動作を１回行うようガス検知装置１００を構成するなど、使用環境に応じてクリーニング動作の頻度を減らしてもよい。また、クリーニング用加熱動作時に表面クリーニングのみならずメタン検出を行ってもてもよい。その場合は、表面クリーニング用加熱動作時にガス検出部１３がガス検知層１０の抵抗値を測定して、その値からメタンの濃度を検出する。
【００４０】
図２は、一酸化炭素検出用加熱動作において、周辺温度に基づくヒータ駆動電力の制御を行った場合（実施例１）と行わない場合（比較例）の、ＣＯ感度の周囲温度依存性を測定した結果である。なお、ヒータ駆動方法は、クリーニング用加熱動作（４００℃，０．２秒）、休止動作（５秒）、一酸化炭素検出用加熱動作（１５０℃、０．５秒）、休止動作（５４．３秒）を繰り返し、ＣＯ感度の測定は、ＣＯ濃度３００ｐｐｍの環境下で周囲温度を０℃から５０℃まで変化させて行った。また、ＣＯ感度の測定は、一酸化炭素検出用加熱動作開始０．５秒後に行った。図２のグラフは、周囲温度２０℃でのＣＯ感度を１として示している。
【００４１】
比較例では、周囲温度が上昇するとＣＯ感度が減少した。一方、実施例１では、周囲温度が変化してもＣＯ感度は変化しなかった。以上の結果から、周辺温度に基づくヒータ駆動電力の制御を行うことにより、周囲温度によるＣＯ感度変化が抑制されることが示された。
【００４２】
（第２実施形態）
本実施形態に係るガス検知装置１００では、一酸化炭素検出用加熱動作とクリーニング用加熱動作に加えて、一酸化炭素検出準備用加熱動作が実行される。
【００４３】
一酸化炭素検出準備用加熱動作は、加熱制御部１２が、一酸化炭素検出用加熱動作を行う前に、ヒータ層６（ヒータ部位）による加熱を制御してガス検知層１０（ガス検知部位）および触媒層１１（触媒部位）を一酸化炭素検出準備用温度に加熱する動作である。一酸化炭素検出準備用温度は、設置環境温度より高く、一酸化炭素検出用温度より低い所定の温度である。例えば一酸化炭素検出準備用温度は、５０℃である。
【００４４】
具体的には、加熱制御部１２が、ヒータ層６への通電を制御して、ガス検知層１０および触媒層１１を一酸化炭素検出準備用温度にし、０．０５秒〜２０秒の間温度を保持する。例えば、５秒保持する。なお、先に示した実施形態と同様、一酸化炭素検出用加熱動作とクリーニング用加熱動作の実行頻度は等しくてもよいし、異なっていてもよいが、一酸化炭素検出準備用加熱動作は、必ず一酸化炭素検出用加熱動作の直前に行う。また、クリーニング用加熱動作時に表面クリーニングのみならずメタン検出を行ってもてもよい。
【００４５】
一酸化炭素検出準備用加熱動作において、加熱制御部１２によるヒータ層６への通電は、温度検出部１４が検出した周辺温度に基づいて行われてもよい。具体的には加熱制御部１２は、周辺温度に基づいてヒータ層６へ印加するヒータ駆動電圧ＶＨを制御する。例えば、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが低く設定され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが高く設定される。つまり、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動のための電力が低くなるように制御され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動のための電力が高くなるように制御される。
【００４６】
本実施形態に係るガス検知装置１００では、一酸化炭素検出準備用加熱動作が終了した直後に、一酸化炭素検出用加熱動作が行われる。従来のＨｉｇｈ−Ｏｆｆ−Ｌｏｗ駆動によるガス検知装置では、Ｏｆｆの間は設置環境温度となるが、その温度は周囲環境により変動するため、ＣＯ検知時の検知層表面でのＣＯ吸着量（温度によって吸着量は変動する）に差が生じてＣＯ感度がばらついてしまう。一酸化炭素検出準備用加熱動作を行うことにより、Ｌｏｗ駆動でのＣＯ検知時の検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量（表面被覆率）を一定に保つことができ、ＣＯの吸着量のバラツキによるＣＯ感度のバラツキを抑制することができる。そして本実施形態では、一酸化炭素検出準備用加熱動作が、周辺温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御して行われるから、周囲温度によらず温度を常に一定で保持される。そうすると、一酸化炭素検出用加熱動作の開始時点でのＣＯ吸着量は温度には依存せず、ＣＯ濃度のみによって決定されるため、加熱後の吸着量変化挙動はＣＯ濃度依存して一定となり、周囲温度によるバラツキが抑制されるため、吸着平衡に達する前の所定の時間経過時点での吸着量変化は一定となり、一酸化炭素検出用加熱動作による吸着量が平衡に達する（吸着量が安定する）まで待ってから検知する必要がなく、吸着量が平衡に達する前の過渡的な状態であってもＣＯ濃度に依存した吸着量となるため、平衡前の過渡状態（短時間加熱）での検知が可能となる。したがって省電力化も可能となる。
【００４７】
図３は、一酸化炭素検出用加熱動作において、周辺温度に基づくヒータ駆動電力の制御を行う場合（実施例２）と、さらに、一酸化炭素検出準備用加熱（周辺温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御）動作も行う場合（実施例３）の、ＣＯ感度の周囲温度依存性を測定した結果である。ヒータ駆動方法は、クリーニング用加熱動作（４００℃，０．２秒）、一酸化炭素検出準備用加熱動作（実施例３、５秒）または休止動作（実施例２、５秒）、一酸化炭素検出用加熱動作（１５０℃、０．１秒）、休止動作（５４．７秒）を繰り返し、ＣＯ感度の測定は、一酸化炭素検出用加熱動作開始０．１秒後に行い、ＣＯ濃度３００ｐｐｍの環境下で周囲温度を０℃、２０℃および５０℃に変化させて行った。図３のグラフは、周囲温度２０℃でのＣＯ感度を１として示している。なお、一酸化炭素検出用加熱動作後にＣＯ吸着量が平衡に達するまでに０．２秒以上必要であることがわかっている。
【００４８】
実施例２では、周囲温度が上昇するとＣＯ感度が減少した。これは、一酸化炭素検出用加熱動作の開始時点での検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯ吸着量が、周囲温度によってばらつくため、一酸化炭素検出用加熱動作開始後のＣＯ吸着量変化挙動も周囲温度によってばらつき、一酸化炭素検出用加熱動作開始０．１秒後（ＣＯ吸着量が平衡に達する前の過渡状態）の吸着量も、同じＣＯ濃度であっても周囲温度によってばらついてしまうためと考えられる。一方、実施例３では、周囲温度が変化してもＣＯ感度は変化しなかった。これは、一酸化炭素検出用加熱動作の開始時点での検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯ吸着量が周囲温度によらず一定であるため、一酸化炭素検出用加熱動作開始０．１秒経過時点でのＣＯ吸着量も周囲温度によらず一定であるためと考えられる。なお、図示しないが、周辺温度に基づいてヒータ部位による加熱を制御せずに一酸化炭素検出準備用加熱動作をする場合でも、周囲温度によるＣＯ感度変動は、実施例２と比べて抑制されることが確認されている。以上の結果から、一酸化炭素検出準備用加熱動作を行うことにより、０．１秒程度の短時間加熱での検知を行う場合でも周囲温度によるＣＯ感度変化が抑制されることから、より省電力な駆動での検知が可能となることが示された。
【００４９】
表１は、高湿（２０℃９０％ＲＨ）中にて１００時間駆動後のＣＯ感度を、クリーニング用加熱動作の頻度によって比較した結果である。ヒータ駆動方法は、クリーニング用加熱動作（４００℃，０．２秒）、一酸化炭素検出準備用加熱動作（５秒）、一酸化炭素検出用加熱動作（１５０℃、０．１秒）、休止動作（５４．７秒）を１サイクルとして繰り返すことを基本とし、＜ａ＞クリーニング用加熱動作を毎サイクル行うもの、＜ｂ＞クリーニング用加熱動作を５サイクルに１回行うもの、＜ｃ＞クリーニング用加熱動作を表面汚染検知（後述）時のみ行うもの、＜ｄ＞クリーニング用加熱動作を行わないもの、の４通りで比較した。ＣＯ感度の測定は、一酸化炭素検出用加熱動作開始０．１秒後に行い、ＣＯ濃度３００ｐｐｍの環境下（測定時のみ）で高湿中での駆動開始直後（初期）と２４時間駆動後に測定し、初期の感度を１とした時の１００時間駆動後の感度を求めた。また、表面汚染検知とは、一酸化炭素検出加熱動作における空気雰囲気中での出力値が、表面の汚染（水分吸着や汚れ等）によって変化（低抵抗化）することを検知する方法であり、具体的には、出力値が１０％変化（ＣＯ検知と判定する出力変化よりも小さい）した場合に表面汚染検知とした。クリーニングを行わない場合または、５サイクルに１回の低頻度であると、表面汚染によって感度が大きく低下してしまうが、表面汚染検知時のみにクリーニングを行う場合は、感度低下が僅かしか見られなかった。このことから、クリーニング用加熱動作を毎サイクル行わず表面汚染検知時のみに行うことで、表面汚染による感度低下を最小限に抑制しつつ、クリーニング頻度低減による省電力化を実現できる。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
（他の実施形態）
＜１＞上述の実施形態では、ガス検知装置１００の構造は、図１に示されるいわゆる基板型であるが、他の構造も可能である。例えば、ヒータ層６を覆う絶縁層７が設けられず、ヒータ層６が電極層９を兼ねる構造も可能である。また、例えば図４に示すように、電極とヒータ部位とを兼ねる電極線２１のコイル２２の周囲に、酸化物半導体からなるガス検知部位２３を形成し、その周囲に触媒層２４を形成する構造も可能である。また図５に示すように、電極とヒータ部位とを兼ねる電極線３１のコイル３２の中心に、別の電極３３を配置して、コイル３２の周囲に、酸化物半導体からなるガス検知部位３４を形成し、その周囲に触媒層３５を形成する構造も可能である。
【００５２】
＜２＞また上述の実施例においては、一酸化炭素検出準備用加熱動作は、クリーニング用加熱動作の直後に行ったが、クリーニング用加熱動作後に休止動作を挟んで一酸化炭素検出準備用加熱動作を行ってもよい。
【００５３】
なお上述の実施形態（他の実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
６        ：ヒータ層（ヒータ部位）
１０      ：ガス検知層（ガス検知部位）
１１      ：触媒層（触媒部位）
１２      ：加熱制御部
１３      ：ガス検出部
１４      ：温度検出部
２１      ：電極線（ヒータ部位）
２３      ：ガス検知部位
２４      ：触媒層（触媒部位）
３１      ：電極線（ヒータ部位）
３４      ：ガス検知部位
３５      ：触媒層（触媒部位）
１００    ：ガス検知装置
【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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