(57)【要約】【課題】半導体式ガスセンサの故障判断精度を向上させることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供する。【解決手段】ガス警報器１は、半導体式ガスセンサ１０と、半導体式ガスセンサ１０の空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出部２１と、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正部２２と、センサ値補正部２２により補正されたセンサ値と予め定められた警報状態を判断するための警報閾値との比較結果から警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報を出力させる警報制御部２３と、エアベース比率、及び、補正される前の半導体式ガスセンサ１０のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて、半導体ガスセンサ１０の故障を判断する故障判断部２４と、を備えている。【選択図】図２
2018005594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、
前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、
前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正手段と、
前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値と予め定められた警報状態を判断するための警報閾値との比較結果から警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、
前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率、及び、前記センサ値補正手段により補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値と前記警報閾値との比較結果に基づいて、前記半導体ガスセンサの故障を判断する故障判断手段と、
を備えることを特徴とするガス警報器。
【請求項２】
前記センサ値補正手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定範囲内である場合に、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を当該エアベース比率に基づいて補正し、
前記警報制御手段は、前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値が示すガス濃度が、予め定められた警報状態の前段階である予備警報状態を判断するための予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合に予備警報状態であると判断して警報出力部に所定の動作を行わせ、
前記故障判断手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記半導体ガスセンサの劣化方向に前記所定範囲を外れており、前記センサ値補正手段により補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値が示すガス濃度が、前記予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合、前記所定の動作を禁止する
ことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器。
【請求項３】
前記故障判断手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記所定範囲を前記半導体ガスセンサの劣化方向に外れた後に、前記所定範囲内に復帰した場合、前記半導体ガスセンサの故障であると判断する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のガス警報器。
【請求項４】
金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、
前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正工程と、
前記センサ値補正工程において補正されたセンサ値と予め定められた警報状態を判断するための警報閾値との比較結果から警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、
前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率、及び、前記センサ値補正工程において補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値と前記警報閾値との比較結果に基づいて、前記半導体ガスセンサの故障を判断する故障判断工程と、
を有することを特徴とするガス警報器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス警報器及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、ガス感応体が検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサを備えたガス警報器が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このガス警報器では、シロキサン等の被毒物質によりガス感応体の表面が不活性化され、空気雰囲気におけるセンサ値（エアベース値）が低下してしまう。これにより、検知対象ガス（都市ガスにおいてはメタン、ＬＰガスにおいてはプロパンやブタン）の警報濃度は、鋭敏化傾向に推移してしまう。このため、上記ガス警報器では、エアベース値の初期値に対する変動比率を示すエアベース比率を算出し、算出したエアベース比率に基づいて、故障を判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１４８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載のガス警報器は、エアベース比率のみに基づいて故障判断を行うことから、外来因子によってエアベース比率の算出精度が低下してしまい故障判断精度が低下してしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体式ガスセンサの故障判断精度を向上させることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス警報器は、金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正手段と、前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値と予め定められた警報状態を判断するための警報閾値との比較結果から警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率、及び、前記センサ値補正手段により補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値と前記警報閾値との比較結果に基づいて、前記半導体ガスセンサの故障を判断する故障判断手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このガス警報器によれば、エアベース比率、及び、補正される前の半導体式ガスセンサのセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて、故障を判断する。このため、エアベース比率のみならず、補正前のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて故障が判断されることとなる。特に、半導体ガスセンサが大きく劣化すると、エアベース比率に影響を与えるだけでなく、補正前のセンサ値が示すガス濃度が大きくなる。よって、エアベース比率と補正前のセンサ値とから故障を判断することで、半導体式ガスセンサの故障判断精度を向上させることができる。
【０００９】
また、このガス警報器において、前記センサ値補正手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定範囲内である場合に、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を当該エアベース比率に基づいて補正し、前記警報制御手段は、前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値が示すガス濃度が、予め定められた警報状態の前段階である予備警報状態を判断するための予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合に予備警報状態であると判断して警報出力部に所定の動作を行わせ、前記故障判断手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記半導体ガスセンサの劣化方向に前記所定範囲を外れており、前記センサ値補正手段により補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値が示すガス濃度が、前記予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合、前記所定の動作を禁止することが好ましい。
【００１０】
このガス警報器によれば、補正されたセンサ値が示すガス濃度が、予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合に予備警報状態であると判断して警報出力部に所定の動作を行わせるため、警報状態の前段階であることを報知することができる。また、エアベース比率が半導体ガスセンサの劣化方向に所定範囲を外れ、補正される前のセンサ値が示すガス濃度が、予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合、所定の動作を禁止するため、半導体式ガスセンサの劣化により予備警報状態であると判断された可能性があるときには、所定の動作を禁止して誤報知を防止することができる。
【００１１】
また、このガス警報器において、前記故障判断手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記所定範囲を前記半導体ガスセンサの劣化方向に外れた後に、前記所定範囲内に復帰した場合、前記半導体ガスセンサの故障であると判断することが好ましい。
【００１２】
このガス警報器によれば、エアベース比率が所定範囲を半導体ガスセンサの劣化方向に外れた後に、所定範囲内に復帰した場合、半導体ガスセンサの故障であると判断する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサの劣化が進行すると、エアベース比率が所定範囲を外れた後に復帰する方向に向かうことを見出した。このため、たとえ補正前のセンサ値が示すガス濃度が、警報閾値が示すガス濃度以上とならない場合であっても半導体式ガスセンサの故障を判断することができる。
【００１３】
また、本発明のガス警報器の制御方法は、金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正工程と、前記センサ値補正工程において補正されたセンサ値と予め定められた警報状態を判断するための警報閾値との比較結果から警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率、及び、前記センサ値補正工程において補正される前の前記半導体式ガスセンサのセンサ値と前記警報閾値との比較結果に基づいて、前記半導体ガスセンサの故障を判断する故障判断工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
このガス警報器によれば、エアベース比率、及び、補正される前の半導体式ガスセンサのセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて、故障を判断する。このため、エアベース比率のみならず、補正前のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて故障が判断されることとなる。特に、半導体ガスセンサが大きく劣化すると、エアベース比率に影響を与えるだけでなく、補正前のセンサ値が示すガス濃度が大きくなる。よって、エアベース比率と補正前のセンサ値とから故障を判断することで、半導体式ガスセンサの故障判断精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体式ガスセンサの故障判断精度を向上させることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第１段階目の処理を示している。
【図４】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第２段階目の処理を示している。
【図５】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第３段階目の処理を示している。
【図６】図２に示したエアベース比率算出部により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。
【図７】図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。
【図８】図７に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。
【図９】半導体式ガスセンサの使用経過年数と、エアベース比率及びセンサ値との相関を示すグラフである。
【図１０】本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。
【図１１】本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、警報故障判断処理を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。図１に示すように、ガス警報器１は、検知対象ガスの濃度が所定濃度以上であると判断した場合に警報出力するものであって、半導体式ガスセンサ１０と、制御部２０と、警報音発生部（警報出力部）３０と、表示部（警報出力部）４０とを備えて構成されている。
【００１９】
半導体式ガスセンサ１０は、金属酸化物半導体をガス感応体として有し、ガス感応体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力するものである。具体的に半導体式ガスセンサ１０は、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、例えば還元性ガスであるメタンガスに曝されたときの抵抗値の低下に応じた信号を出力する。この半導体式ガスセンサ１０は、ヒータによって所定温度に保たれたり、２以上の温度間で温度変化させられたり、オンオフされたりして、駆動されている。
【００２０】
なお、以下において半導体式ガスセンサ１０のセンサ値は、半導体式ガスセンサ１０から出力された信号を抵抗値換算した値（すなわちセンサ抵抗値）であるものとして説明する。
【００２１】
制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されるプログラムを実行して、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断するものである。警報音発生部３０は、例えばスピーカと音声出力回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、警報音を出力するものである。表示部４０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）と点灯回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、点灯出力又は点滅出力するものである。
【００２２】
図２は、図１に示した制御部２０の機能ブロック図である。図２に示すように、制御部２０は、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）２１と、センサ値補正部（センサ値補正手段）２２と、警報制御部（警報制御手段）２３と、故障判断部（故障判断手段）２４とが機能する。
【００２３】
エアベース比率算出部２１は、半導体式ガスセンサ１０の空気雰囲気（清浄状態の空気雰囲気）におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するものである。このエアベース比率算出部２１は、後述する更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。ここで、半導体式ガスセンサにおいてエアベース値（清浄状態の空気雰囲気におけるセンサ値）は、長期使用された場合の被毒の影響によって初期値よりも低下する傾向にある。よって、エアベース比率算出部２１は、後述する更新候補値を初期値で除することで、１以下のエアベース比率を算出することとなる。
【００２４】
図３〜図５は、図２に示したエアベース比率算出部２１によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、図３は第１段階目の処理を示し、図４は第２段階目の処理を示し、図５は第３段階目の処理を示している。
【００２５】
まず、エアベース比率算出部２１は、図３に示すように、所定時間Ｔ毎に半導体式ガスセンサ１０から得られる信号を抵抗値換算してセンサ値を求め、このセンサ値を記憶保存していく。そして、記憶保存したセンサ値がＬ個（Ｌは３以上の整数）となった場合、すなわち第１所定期間Ｐ１が経過した場合、Ｌ個のセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、（Ｌ−２）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。
【００２６】
次に、エアベース比率算出部２１は、図４に示すように、第１所定期間Ｐ１毎に算出した第１候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第１候補値がＭ個（Ｍは３以上の整数）となった場合、すなわち第２所定期間Ｐ２が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値を第２候補値として算出する。
【００２７】
ここで、第２候補値には、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第１候補値が採用されてもよい。
【００２８】
次いで、エアベース比率算出部２１は、図５に示すように、第２所定期間Ｐ２毎に算出した第２候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第２候補値がＮ個（Ｎは３以上の整数）となった場合、すなわち第３所定期間Ｐ３が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値を更新候補値として算出する。
【００２９】
ここで、更新候補値には、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第２候補値が採用されてもよい。
【００３０】
エアベース比率算出部２１は、上記のようにして更新候補値を算出する。そして、エアベース比率算出部２１は、算出した更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。なお、初期値は、予め記憶された値であってもよいし、ガス警報器１の設置直後のセンサ値から求められる値であってもよい。
【００３１】
ここで、エアベース比率を算出するための更新候補値については、空気雰囲気のセンサ値に基づいて得られた値である必要がある。このため、エアベース比率算出部２１は、警報音発生部３０及び表示部４０から警報出力されているときのセンサ値を第１候補値の算出に用いないこととする。
【００３２】
例えば、Ｌ個のセンサ値のうち、２つのセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、まずＬ個のセンサ値のうち警報出力時のセンサ値を除いて（Ｌ−２）個とし、（Ｌ−２）個のセンサ値の最大値と最小値とを除いた（Ｌ−４）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。また、所定時間Ｔ毎の検出タイミングにおけるセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、警報出力が解除されるまで待機し、解除されたときのセンサ値を所定時間Ｔ毎のセンサ値の１つとしてもよい。この場合、待機時間分だけ第１所定期間Ｐ１が延長されてもよいし、延長されなくともよい。
【００３３】
再度、図２を参照する。センサ値補正部２２は、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率に基づいて補正するものである。具体的にセンサ値補正部２２は、エアベース比率が所定範囲（０．２を超え０．９以下）内に収まる場合に、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率で除することでセンサ値を補正する。なお、センサ値補正部２２は、エアベース比率が所定範囲外である場合には、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値を補正しないこととなる。
【００３４】
警報制御部２３は、センサ値補正部２２により補正されたセンサ値と、予め定められた警報閾値（後述の第２段警報点）との比較結果から警報状態であるかを判断するものである。この警報判断部２３は、補正されたセンサ値が示す検知対象ガスのガス濃度が、警報閾値が示すガス濃度以上となると判断した場合に警報状態であると判断する。また、警報判断部２３は、警報状態であると判断した場合、警報音発生部３０から警報音を出力させ、表示部４０を点灯又は点滅させるものである。
【００３５】
さらに、警報制御部２３は、補正されたセンサ値が示す検知対象ガスのガス濃度が、予備警報閾値（後述の第１段警報点）が示すガス濃度以上となると判断した場合に、警報状態の前段階である予備警報状態であると判断する。また、警報判断部２３は、予備警報状態であると判断した場合、表示部４０を点滅させる（所定の動作の一例）ものである。
【００３６】
なお、センサ値補正部２２は、エアベース比率が所定範囲外である場合には、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値を補正しない。この場合、警報制御部２３は、補正されていないセンサ値に基づいて、警報状態や予備警報状態と判断することとなる。
【００３７】
次に、センサ値の補正の様子を説明する。図６は、図２に示したエアベース比率算出部２１により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。更新候補値はガス感応体の被毒によって低下していく傾向がある。このため、エアベース比率算出部２１により算出されるエアベース比率についても被毒が進行すると低い値となる。
【００３８】
図６に示す例においては、１００日及び２００日経過時点におけるエアベース比率が約０．８強となっており、３００日経過時点におけるエアベース比率が約０．７強となっており、４００日経過時点におけるエアベース比率が約０．５強となっている。
【００３９】
図７は、図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。図７に示すように、０日（初期）において、第１段警報点は３０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は３５００ｐｐｍとなっている。すなわち、初期においては、検知対象ガスが３０００ｐｐｍであるときに第１段警報が発せられ（すなわち表示部４０が点滅させられ）、検知対象ガスが３５００ｐｐｍであるときに第２段警報が発せられる（すなわち警報音発生部３０から警報音を出力させられ、表示部４０が点灯又は点滅させられる）。
【００４０】
しかし、１００日経過すると、第１段警報点は約２０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約２５００ｐｐｍとなっている。このため、１００日経過時点においては、検知対象ガスが２０００ｐｐｍしかない環境下において第１段警報が発せられ、検知対象ガスが２５００ｐｐｍしかない環境下において第２段警報が発せられてしまう。
【００４１】
また、２００日経過すると、第１段警報点は約１３００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１７００ｐｐｍとなっており、３００日経過すると、第１段警報点は約１０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１４００ｐｐｍとなっている。このため、２００日経過時点や３００日経過時点では、これらの検知対象ガスしかない環境下において第１又は第２段警報が発せられてしまう。特に、４００日経過すると、第１段警報点及び第２段警報点は共に１０００ｐｐｍを下回ってしまう。すなわち、検定下限レベルを下回る結果となってしまう。
【００４２】
図８は、図７に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。図８に示すように、センサ値をエアベース比率で補正することで、第１段警報点及び第２段警報点の低下を抑えることができ、４００日経過時点において検定下限レベルを下回ることがないようになっている。すなわち、警報の鋭敏化を食い止める結果となっている。
【００４３】
以上のように、センサ値のエアベース比率で補正することにより、警報が鳴り易くなってしまう事態を防止している。
【００４４】
再度、図２を参照する。故障判断部２４は、半導体式ガスセンサ１０の故障を判断するものである。ここで、図６等に示したように、エアベース比率は、半導体式ガスセンサ１０のガス感応体の被毒が進行するに従って低下していく傾向がある。このため、故障判断部２４は、エアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率に基づいて半導体式ガスセンサ１０の故障を判断することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態において故障判断部２４は、エアベース比率のみならず、センサ値補正部２２により補正される前の半導体式ガスセンサ１０のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて、故障を判断する。半導体ガスセンサ１０の劣化が進行すると、エアベース比率に影響を与えるだけでなく、補正前のセンサ値が大きく低下して補正前のセンサ値が示すガス濃度が大きくなる傾向がある。このため、補正前のセンサ値は警報閾値以下となる傾向がある。
【００４６】
よって、本実施形態では、エアベース比率のみならず、補正前のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて故障を判断することで、エアベース比率のみで故障を判断する場合よりも、半導体式ガスセンサ１０の故障判断精度を向上させることとしている。
【００４７】
図９は、半導体式ガスセンサ１０の使用経過年数と、エアベース比率及びセンサ値との相関を示すグラフである。なお、図９において縦軸についてはエアベース比率のみを示し、センサ値の値については図示を省略している。
【００４８】
まず、図６を参照して説明したように、エアベース比率は被毒が進行するほど低い値となる。また、図９に示すように、補正前のセンサ値についても被毒が進行するほど低い値を示す。
【００４９】
具体的にエアベース比率は、経過年数が約３年で所定範囲の下限以下となる。一方、この時点において補正前のセンサ値は警報閾値以下となっていない。このため、本実施形態に係る故障判断部２４は、経過年数が約３年時点において半導体式ガスセンサ１０が故障していると判断しない。
【００５０】
一方、経過年数が３年と４年との間の時刻ｔ１となり、補正前のセンサ値が警報閾値以下になったとする。この時点において本実施形態に係る故障判断部２４は、半導体式ガスセンサ１０が故障していると判断することとなる。
【００５１】
さらに本実施形態に係る故障判断部２４は以下の機能も備えている。まず、図９に示すように、エアベース比率は経過年数が３年半辺りから上昇している。また、図９においては経過年数が５年までしか図示していないが、経過年数が５年以降においてもエアベース比率は上昇する傾向にある。このように、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、エアベース比率が所定範囲を外れた後に復帰する方向に向かうことを見出した。
【００５２】
よって、本実施形態に係る故障判断部２４は、エアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率が所定範囲以下となった後に（所定範囲を半導体ガスセンサ１０の劣化方向に外れた後に）、所定範囲内に復帰した場合においても、半導体ガスセンサ１０の故障であると判断する。これにより、たとえ補正前のセンサ値が警報閾値以下とならない場合であっても半導体式ガスセンサ１０の故障を判断することができるからである。すなわち、図９に示すように、補正前のセンサ値は、時刻ｔ１〜ｔ２までの短い期間でしか警報閾値以下となっていない。このため、被毒の状況や半導体式ガスセンサ１０の個体差によっては、補正前のセンサ値が警報閾値以下にならない可能性もある。よって、故障判断部２４が上記の如く判断することで、より精度の高い故障判断につなげることができる。
【００５３】
加えて、本実施形態に係る故障判断部２４は以下の機能も更に備えている。上記したように、警報判断部２３は、エアベース比率が所定範囲内である場合には補正後のセンサ値が予備警報閾値以下となるとき、エアベース比率が所定範囲外である場合には補正されていないセンサ値が予備警報閾値以下となるときに、予備警報状態であると判断して、表示部４０を点滅させていた。
【００５４】
ところが、本実施形態に係る故障判断部２４は、エアベース比率が所定範囲の下限以下であり、補正前のセンサ値が予備警報閾値以下であると判断した場合、表示部４０を点滅させる動作（所定の動作の一例）を禁止させる。すなわち、半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行している場合においては、鋭敏化の影響を受けて誤って予備警報状態であると判断し易くなることから、表示部４０を点滅させる動作を禁止する。これにより、誤報を防止するようにしている。
【００５５】
次に、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を説明する。図１０は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。なお、図１０に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。
【００５６】
図１０に示すように、制御部２０は、まず所定時間Ｔが経過したか否かを判断する（Ｓ１）。所定時間Ｔが経過していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、所定時間Ｔが経過したと判断するまで、この処理が繰り返される。
【００５７】
所定時間Ｔが経過したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ガスセンサ１０からの信号に基づくセンサ値を記憶する（Ｓ２）。次に、エアベース比率算出部２１は、第１所定期間Ｐ１が経過したかを判断する（Ｓ３）。第１所定期間Ｐ１が経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。
【００５８】
一方、第１所定期間Ｐ１が経過したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ２において記憶したセンサ値のうち、警報時のセンサ値を除外すると共に、除外したセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、センサ値の平均値を第１候補値として算出し記憶する（Ｓ４）。
【００５９】
次いで、エアベース比率算出部２１は、第２所定期間Ｐ２が経過したかを判断する（Ｓ５）。第２所定期間Ｐ２が経過していないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。
【００６０】
一方、第２所定期間Ｐ２が経過したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ４にて算出して記憶された第１候補値のうち、２番目に大きい値を第２候補値として算出し記憶する（Ｓ６）。その後、エアベース比率算出部２１は、第３所定期間Ｐ３が経過したかを判断する（Ｓ７）。
【００６１】
第３所定期間Ｐ３が経過していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。一方、第３所定期間Ｐ３が経過したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ６にて算出して記憶された第２候補値のうち、２番目に大きい値を更新候補値として算出する（Ｓ８）。
【００６２】
その後、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ８にて算出された更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する（Ｓ９）。その後、図１０に示す処理は終了する。
【００６３】
図１１は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、警報故障判断処理を示している。なお、図１１に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。
【００６４】
図１１に示すように、まず制御部２０は、ガスセンサ１０からの信号に基づくセンサ値を算出する（Ｓ１０）。次に、制御部２０は、現在のエアベース比率（図１０のステップＳ９で算出されたエアベース比率）が所定範囲内であるか（例えば０．２＜エアベース比率≦０．９であるか）を判断する（Ｓ１１）。所定範囲内でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はステップＳ１３に移行する。
【００６５】
一方、所定範囲内であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、センサ値補正部２２は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値を、エアベース比率により除することで、補正センサ値を算出する（Ｓ１２）。
【００６６】
その後、故障判断部２４は、現在のエアベース比率が所定範囲を劣化方向に外れ、且つ、ステップＳ１０にて算出されたセンサ値が警報閾値以下であるかに基づいて、半導体式ガスセンサ１０が故障であるかを判断する（Ｓ１３）。故障であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、警報判断部２３は、警報音発生部３０及び表示部４０を介して半導体式ガスセンサ１０が故障である旨を報知する（Ｓ１４）。そして、図１１に示す処理は終了する。
【００６７】
一方、現在のエアベース比率が所定範囲を劣化方向に外れておらず、又は、ステップＳ１０にて算出されたセンサ値が警報閾値以下でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、故障判断部２４は、半導体式ガスセンサ１０が故障していないと判断する。そして、警報制御部２３は、ステップＳ１２にて算出された補正センサ値、又は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断する（Ｓ１５）。このとき、警報制御部２３は、補正センサ値又はセンサ値と警報閾値とを比較して警報状態であるかを判断する。
【００６８】
警報状態であると判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、警報制御部２３は、第２段警報を出力させる（Ｓ１６）。すなわち、警報制御部２３は、警報音発生部３０から警報音を出力させ、表示部４０を点灯又は点滅させる。そして、図１１に示す処理は終了する。
【００６９】
警報状態でないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、警報制御部２３は、ステップＳ１２にて算出された補正センサ値、又は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値に基づいて予備警報状態であるかを判断する（Ｓ１７）。このとき、警報制御部２３は、補正センサ値又はセンサ値と予備警報閾値とを比較して予備警報状態であるかを判断する。
【００７０】
予備警報状態でないと判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、図１１に示す処理は終了する。予備警報状態であると判断した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、警報制御部２３は、故障判断部２４により表示部４０を点滅させる動作の禁止状態とされているかを判断する（Ｓ１８）。なお、故障判断部２４は、現在のエアベース比率が所定範囲を劣化方向に外れ、且つ、ステップＳ１０にて算出されたセンサ値が予備警報閾値以下であるかに基づいて、表示部４０を点滅させる動作を禁止すべきか否かを判断している。
【００７１】
禁止状態とされていると判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、図１１に示す処理は終了する。禁止状態とされていないと判断した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、警報制御部２３は、第１段警報を出力させる（Ｓ１９）。すなわち、警報制御部２３は、表示部４０を点滅させる。そして、図１１に示す処理は終了する。
【００７２】
このようにして、本実施形態に係るガス警報器１及びその制御方法によれば、エアベース比率、及び、補正される前の半導体式ガスセンサ１０のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて、故障を判断する。このため、エアベース比率のみならず、補正前のセンサ値と警報閾値との比較結果に基づいて故障が判断されることとなる。特に、半導体ガスセンサ１０が大きく劣化すると、エアベース比率に影響を与えるだけでなく、補正前のセンサ値が示すガス濃度が大きくなる。よって、エアベース比率と補正前のセンサ値とから故障を判断することで、半導体式ガスセンサ１０の故障判断精度を向上させることができる。
【００７３】
また、補正されたセンサ値が示すガス濃度が、予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合に予備警報状態であると判断して警報出力部に所定の動作を行わせるため、警報状態の前段階であることを報知することができる。また、エアベース比率が半導体ガスセンサ１０の劣化方向に所定範囲を外れ、補正される前のセンサ値が示すガス濃度が、予備警報閾値が示すガス濃度以上であると判断した場合、所定の動作を禁止するため、半導体式ガスセンサ１０の劣化により予備警報状態であると判断された可能性があるときには、所定の動作を禁止して誤報知を防止することができる。
【００７４】
また、エアベース比率が所定範囲を半導体ガスセンサ１０の劣化方向に外れた後に、所定範囲内に復帰した場合、半導体ガスセンサ１０の故障であると判断する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、エアベース比率が所定範囲を外れた後に復帰する方向に向かうことを見出した。このため、たとえ補正前のセンサ値が示すガス濃度が、警報閾値が示すガス濃度以上とならない場合であっても半導体式ガスセンサ１０の故障を判断することができる。
【００７５】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。
【００７６】
例えば、本実施形態に係るガス警報器１は、検知対象となる還元性ガスがメタンガスである都市ガス向けの警報器として説明したが、これに限らず、検知対象となるガスがプロパンガスやブタンガスなどであるＬＰガス向けの警報器であってもよい。また、ガス警報器１は、火災警報機能を更に有するガス火災警報器として構成されてもよい。
【００７７】
加えて、上記では、ガスセンサ１０から電圧信号を抵抗値換算した値をセンサ値としたが、これに限らず、電圧信号をセンサ値としてもよい。この場合、上記説明においてセンサ値の大小関係の概念が逆になるなど、適宜処理内容が変わることはいうまでもない。また、センサ値は抵抗値や電圧信号に限らず、電圧信号を濃度換算した値であってもよい。すなわち、センサ値とは、出力される信号そのもの、又はその信号から求められる値であれば、特に上記に限られるものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１      ：ガス警報器
１０    ：半導体式ガスセンサ
２０    ：制御部
２１    ：エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）
２２    ：センサ値補正部（センサ値補正手段）
２３    ：警報制御部（警報制御手段）
２４    ：故障判断部（故障判断手段）
３０    ：警報音発生部（警報出力部）
４０    ：表示部（警報出力部）
【図１】
2018005594.tif 000003
【図２】
2018005594.tif 000004
【図３】
2018005594.tif 000005
【図４】
2018005594.tif 000006
【図５】
2018005594.tif 000007
【図６】
2018005594.tif 000008
【図７】
2018005594.tif 000009
【図８】
2018005594.tif 000010
【図９】
2018005594.tif 000011
【図１０】
2018005594.tif 000012
【図１１】
2018005594.tif 000013