(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化性ガスセンサにおいて、センサ感度を高める酸化性ガスセンサを提供する。【解決手段】ガス感知層と、ガス感知層を加熱するヒータと、ヒータを制御してガス感知層の温度を制御する加熱制御部と、ヒータによって測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する検出部とを備え、清浄空気中でのガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して電気抵抗値が極小値を呈するガス感知層の温度である極小値温度をＴｍｉｎ℃としたときに、加熱制御部は、ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるようにガス感知層を予備加熱させた後に、ガス感知層が測定温度に加熱されるようにヒータを制御する。【選択図】図６
2019015703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス感知層と、
前記ガス感知層を加熱するヒータと、
前記ヒータを制御して前記ガス感知層の温度を制御する加熱制御部と、
前記ヒータによって測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する検出部と、を備える酸化性ガスセンサであって、
清浄空気中での前記ガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して前記電気抵抗値が極小値を呈する前記ガス感知層の温度である極小値温度をＴｍｉｎ℃としたときに、前記加熱制御部は、前記ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるように前記ガス感知層を予備加熱させた後に、前記ガス感知層が前記測定温度に加熱されるように前記ヒータを制御する
酸化性ガスセンサ。
【請求項２】
前記予備加熱によって、前記ガス感知層の表面に吸着する酸素を脱離させる
請求項１に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項３】
前記清浄空気中での前記ガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して前記電気抵抗値が極大値を呈する前記ガス感知層の温度である極大値温度をＴｍａｘ℃としたときに、前記測定温度は極大値温度Ｔｍａｘ℃より低い
請求項１または２に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項４】
前記測定温度は、前記検出対象の酸化性ガスの吸着開始温度より高い
請求項３に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項５】
前記測定温度は、Ｔｍｉｎ＋５０℃以下である
請求項３に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項６】
前記予備加熱の時間は、１０秒以上１０分以下である
請求項１から５の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項７】
前記予備加熱の時間は可変である
請求項１から６の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項８】
前記ガス感知層の電気抵抗値が予め定められた第１閾値以上の場合に、前記加熱制御部は、前記予備加熱の時間を長くするよう変更し、
時間が長く変更された予備加熱の後に、前記測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて、前記検出部は、検出対象の酸化性ガスを検出する
請求項１から７の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項９】
第１酸化性ガスおよび第２酸化性ガスを検出する酸化性ガスセンサであって、
前記測定温度として、第１測定温度および第２測定温度が定められており、
前記検出部は、前記ヒータによって前記第１測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の第１酸化性ガスを検出し、前記ヒータによって前記第２測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の第２酸化性ガスを検出する
請求項１から８の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項１０】
前記加熱制御部は、前記予備加熱に先だって前記測定温度より高い温度に前記ガス感知層が加熱されるようにヒータを制御する
請求項１から９の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサ。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１項に記載の酸化性ガスセンサを備え、
前記酸化性ガスセンサが検出対象の酸化性ガスを検出したときに、警報を発生させる警報発生部を更に備える
ガス警報器。
【請求項１２】
ガス感知層と、前記ガス感知層を加熱するヒータとを有し、前記ヒータにより加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する酸化性ガスセンサを制御する制御装置であって、
清浄空気中での前記ガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して前記電気抵抗値が極小値を呈する前記ガス感知層の温度である極小値温度をＴｍｉｎ℃としたときに、前記ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるように前記ガス感知層を前記ヒータによって予備加熱させた後に、前記ガス感知層が測定温度に加熱されるように前記ヒータを制御する加熱制御部と、
前記ヒータによって前記測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する検出部と、を備える
制御装置。
【請求項１３】
ガス感知層と、前記ガス感知層を加熱するヒータとを有し、前記ヒータにより加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する酸化性ガスセンサの制御方法であって、
清浄空気中での前記ガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して前記電気抵抗値が極小値を呈する前記ガス感知層の温度である極小値温度をＴｍｉｎ℃としたときに、前記ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるように前記ガス感知層を前記ヒータによって予備加熱させた後に、前記ガス感知層が測定温度に加熱されるように前記ヒータを制御する制御段階と、
前記ヒータによって前記測定温度に加熱された前記ガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する検出段階と、を備える
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化性ガスセンサ、ガス警報器、制御装置、および制御方法に関する。
【０００２】
半導体膜の電気抵抗値の変化によってＮＯ２等の酸化性ガスを検出する半導体式ガスセンサが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照）。
［特許文献］
［特許文献１］  特開２０１１−７５５４５号公報
［特許文献２］  国際公開第２００４／０４８９５７号
［特許文献３］  特開２００６−１１９０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
酸化性ガスセンサにおいては、センサ感度を高めることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、酸化性ガスセンサを提供する。酸化性ガスセンサは、ガス感知層を備えてよい。酸化性ガスセンサは、ヒータを備えてよい。ヒータは、ガス感知層を加熱してよい。酸化性ガスセンサは、加熱制御部を備えてよい。加熱制御部は、ヒータを制御してガス感知層の温度を制御してよい。酸化性ガスセンサは、検出部を備えてよい。検出部は、ヒータによって測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出してよい。加熱制御部は、ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるようにガス感知層を予備加熱させた後に、ガス感知層が測定温度に加熱されるようにヒータを制御してよい。極小値温度がＴｍｉｎ℃であってよい。極小値温度は、清浄空気中でのガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して電気抵抗値が極小値を呈するガス感知層の温度であってよい。
【０００５】
予備加熱によって、ガス感知層の表面に吸着する酸素を脱離させてよい。
【０００６】
清浄空気中でのガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して電気抵抗値が極大値を呈するガス感知層の温度である極大値温度をＴｍａｘ℃としたときに、測定温度は極大値温度Ｔｍａｘ℃より低くてよい。
【０００７】
測定温度は、検出対象の酸化性ガスの吸着開始温度より高くてよい。
【０００８】
測定温度は、Ｔｍｉｎ＋５０℃以下であってよい。
【０００９】
予備加熱の時間は、１０秒以上１０分以下であってよい。
【００１０】
予備加熱の時間は可変であってよい。
【００１１】
ガス感知層の電気抵抗値が予め定められた第１閾値以上の場合に、加熱制御部は、予備加熱の時間を長くするよう変更してよい。時間が長く変更された予備加熱の後に、測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて、検出部は、検出対象の酸化性ガスを検出してよい。
【００１２】
酸化性ガスセンサは、第１酸化性ガスおよび第２酸化性ガスを検出してよい。測定温度として、第１測定温度および第２測定温度が定められてよい。検出部は、ヒータによって第１測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の第１酸化性ガスを検出してよい。検出部は、ヒータによって第２測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の第２酸化性ガスを検出してよい。
【００１３】
加熱制御部は、予備加熱に先だって測定温度より高い温度にガス感知層が加熱されるようにヒータを制御してよい。
【００１４】
ガス警報器は、酸化性ガスセンサを備えてよい。ガス警報器は、警報発生部を更に備えてよい。警報発生部は、酸化性ガスセンサが検出対象の酸化性ガスを検出したときに、警報を発生させてよい。
【００１５】
本発明の第２の態様においては、制御装置を提供する。制御装置は、酸化性ガスセンサを制御してよい。酸化性ガスセンサは、ガス感知層を有してよい。酸化性ガスセンサは、ヒータを有してよい。ヒータは、ガス感知層を加熱してよい。酸化性ガスセンサは、ヒータにより加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出してよい。制御装置は、加熱制御部を備えてよい。加熱制御部は、ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるようにガス感知層を予備加熱させた後に、ガス感知層が測定温度に加熱されるようにヒータを制御してよい。極小値温度がＴｍｉｎ℃であってよい。極小値温度は、清浄空気中でのガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して電気抵抗値が極小値を呈するガス感知層の温度であってよい。制御装置は、検出部を備えてよい。検出部は、ヒータによって測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出してよい。
【００１６】
本発明の第３の態様においては、制御方法を提供する。制御方法は、酸化性ガスセンサの制御方法であってよい。酸化性ガスセンサは、ガス感知層を有してよい。酸化性ガスセンサは、ヒータを有してよい。ヒータは、ガス感知層を加熱してよい。酸化性ガスセンサは、ヒータにより加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出してよい。制御方法は、制御段階を備えてよい。制御段階においては、清浄空気中でのガス感知層の電気抵抗値の温度特性に関して電気抵抗値が極小値を呈するガス感知層の温度である極小値温度をＴｍｉｎ℃としたときに、ガス感知層の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるようにガス感知層をヒータによって予備加熱させた後に、ガス感知層が測定温度に加熱されるようにヒータが制御されてよい。制御方法は、検出段階を備えてよい。検出段階においては、ヒータによって測定温度に加熱されたガス感知層の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスが検出されてよい。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態のガスセンサ１００の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態のガス警報器１０２の概略図である。
【図３】検知部１０の概略構成の一例を示す断面図である。
【図４】清浄空気中におけるガス感知層１２の電気抵抗値の温度特性を示す図である。
【図５】ヒータ１４の間欠駆動の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。
【図７】比較例のガスセンサにおけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第４実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態のガスセンサ１００の概略図である。本例のガスセンサ１００は、検出対象の酸化性ガスを検出する酸化性ガスセンサである。酸化性ガスとしては、二酸化窒素（以下、ＮＯ２）等の窒素酸化物ガス（ＮＯＸ）、塩素ガスやフッ素ガス等のハロゲン系ガス、および二酸化炭素（以下、ＣＯ２）等が挙げられる。
【００２１】
ガスセンサ１００は、検知部１０と制御装置２００とを備える。検知部１０は、ガス感知層１２およびヒータ１４を備える。本例の検知部１０は、ヒータ１４の温度を測定する温度測定部１６を備える。本例と異なり、検知部１０は、温度測定部１６を備えていなくてもよい。他の例として、ヒータ１４と温度測定部１６を兼ねても良い。具体的には、ヒータの電気抵抗値の温度依存性を予め取得し、所定の温度になるようにヒータ電圧を調整しても良い。
【００２２】
ガス感知層１２の電気特性は、存在するガスの種類および濃度によって異なる。ガス感知層１２の電気特性は、ガス感知層１２の電気抵抗値であってよい。ガス感知層１２の電気特性は、ガス感知層１２に電流を流したときのガス感知層１２の両端の電圧値であってよく、ガス感知層１２に両端に電圧を印加したときにガス感知層１２に流れる電流値であってもよい。
【００２３】
ヒータ１４は、ガス感知層１２を加熱する。ヒータ１４は、ガス感知層１２を測定温度まで加熱する。測定温度は、対象ガスを検出するためにガス感知層１２の電気特性を測定する温度を意味する。ガスセンサ１００は、ヒータ１４により測定温度に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する。本実施形態のガスセンサ１００は、ガス感知層１２の表面に吸着した酸素を脱離させるためにガス感知層１２を予備加熱した後に、ガス感知層１２が測定温度に加熱されるようにヒータ１４が制御される。
【００２４】
制御装置２００は、ガスセンサ１００を制御する。本例では、検知部１０および制御装置２００が共にガスセンサ１００に内蔵されている。但し、制御装置２００は、ガスセンサ１００に外付けされる制御装置であってもよい。制御装置２００は、検出部２０および加熱制御部３０を備える。検出部２０は、ヒータ１４によって測定温度に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する。検出部２０は、ガス感知層１２の電気特性を取得する。例えば、検出部２０は、センサ抵抗であるガス感知層１２の電気抵抗値を測定する。ガス感知層１２の電気特性は、ガス感知層１２の電気抵抗値であってよく、電気抵抗値に対応づけられた電圧または電流であってもよい。
【００２５】
加熱制御部３０は、ヒータ１４を制御してガス感知層１２の温度を制御する。具体的には、加熱制御部３０は、ヒータ１４に印加する電圧を制御してよい。特に、加熱制御部３０は、ヒータ１４によってガス感知層１２を予備加熱温度Ｔ１に予備加熱させる。そして、加熱制御部３０は、予備加熱の後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御する。加熱制御部３０は、マイクロコンピュータによって構成してよい。予備加熱温度Ｔ１および測定温度Ｔ２については後述する。
【００２６】
本例の制御装置２００は、設定部４０および記憶部５０を備える。設定部４０は、加熱制御部３０がヒータ１４を制御するために必要な情報またはパラメータを設定する。記憶部は、記憶部５０は、加熱制御部３０がヒータ１４を制御するために必要な情報またはパラメータを記憶する。記憶部５０は、予備加熱温度Ｔ１、測定温度Ｔ２、予備加熱時間ｔ１、および測定温度継続時間ｔ２についての情報を記憶してよい。予備加熱時間ｔ１は、ガス感知層１２を予備加熱する時間である。測定温度継続時間ｔ２は、ガス感知層１２を測定温度Ｔ２に維持する時間である。本例の制御装置２００が設定部４０および記憶部５０を含む場合を説明したが、制御装置２００は、この場合に限定されない。制御装置２００は、本例と異なり、各部を必ずしも含んでいなくてよい。
【００２７】
図２は、本発明の第１実施形態のガス警報器１０２の概略図である。本例のガス警報器１０２は、図１に示されるガスセンサ１００の各構成に加えて、警報発生部６０を更に備えている。警報発生部６０は、ガスセンサ１００が検出対象の酸化性ガスを検出したときに、警報を発生させる。具体的には、警報発生部６０は、検出部２０によるガス感知層１２の電気特性の測定に基づいて検出対象の酸化性ガスが検出された場合に警報を発生させる。警報発生部６０は、警報音等の音を発する警報音出力部を備えていてもよい。警報音出力部は、スピーカおよびブザー等で構成されてよい。警報発生部６０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等を点滅または点灯させて警報状態を表示する警報表示部を備えてもよい。
【００２８】
図３は、検知部１０の概略構成の一例を示す断面図である。本例の検知部１０は、薄膜半導体式ガスセンサである。本例の検知部１０は、シリコン基板２と、熱絶縁支持層３と、ヒータ１４として機能するヒータ層と、電気絶縁層４と、ガス感知部５とを備える。シリコン基板２には、貫通孔６が設けられている。貫通孔６は、ダイアフラム構造を構成する。ガス感知部５は、接合層７と、ガス感知層電極８と、ガス感知層１２と、触媒層９とを備えてよい。
【００２９】
ガス感知層１２は、例えば、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｎＯ、およびＴｉＯ２等の金属酸化物を主成分とする感知層として形成される。ガス感知層１２は、好ましくは、ＳｎＯ２またはＷＯ３であり、特に好ましくは、ＳｎＯ２である。触媒層９は、少なくとも一種の触媒を担持した焼結体であってよい。触媒層９は、検出対象の酸化性ガス以外のガスを選択的に燃焼させる。これにより、ガスセンサ１００は、検出対象の酸化性ガスを選択的に検出しやすくなる。但し、触媒層９は省略してもよい。
【００３０】
本例の検知部１０においては、ＭＥＭＳ技術を用いたヒータ構造が採用されている。本例のヒータ構造は、開口部を有する空間が形成せれたシリコン基板２を有する。本例では、開口部を有する空間として貫通孔６がシリコン基板２に形成されている。開口部を有する空間上に熱絶縁支持層３が設けられる。本例では、熱絶縁支持層３は、シリコン基板２の貫通孔６の開口部の全体に張られて、ダイアフラム構造が形成されてよい。ヒータ層であるヒータ１４は、熱絶縁支持層３によって支持される。
【００３１】
図３に示される検知部１０は、例えば、以下のように製造される。両面に熱酸化層が設けられたシリコン基板２上にダイアフラム構造の支持層として、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）膜と酸化珪素（ＳｉＯ２）膜とを順次にプラズマＣＶＤ法にて形成する。これにより、熱酸化膜、窒化珪素膜、および酸化珪素膜が、この並び順に積層された熱絶縁支持層３が形成される。
【００３２】
次に、酸化珪素膜上に、白金（Ｐｔ）−タングステン（Ｗ）をスパッタリング法により形成することによってヒータ１４が形成される。ヒータ１４を覆うように、ＳｉＯ２絶縁膜をスパッタリング法にて成膜することで、電気絶縁層４が形成される。電気絶縁層４上に、接合層７が形成される。さらに、ＲＦマグネトロンスパッタリング法によって白金（Ｐｔ）等の導電性膜を成膜する。これによって、ガス感知層電極８が形成される。次に、ガス感知層１２として、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｎＯ、およびＴｉＯ２等の金属酸化物の半導体膜が形成される。シリコン基板２の裏面側には、エッチング等によって貫通孔６が形成される。
【００３３】
以上のようなＭＥＭＳ技術を用いたヒータ構造により、低消費電力を実現したヒータ１４を用いたガスセンサ１００が実現される。しかしながら、検知部１０の構造は、ダイアフラム構造を有するものに限られない。検知部１０は、キャビティ型と呼ばれるヒータ構造を有してよい。
【００３４】
キャビティ型のヒータ構造においては、開口部を有する空間としてキャビティがシリコン基板に形成されている。キャビティは、シリコン基板の上面において開口部を有するが、シリコン基板２の下面側は、開口していない。キャビティは、四角錐または四角錐台形状を有してよい。キャビティ上に熱絶縁支持層が設けられている。熱絶縁支持層は、キャビティ上の中央に位置する中央部と、中央部と周辺部とを繋ぐ複数のブリッジ部とを備えてよい。
【００３５】
図４は、清浄空気中におけるガス感知層１２の電気抵抗値の温度特性を示す図である。清浄空気とは、検出対象の酸化性ガス等を含まない空気である。清浄空気は、酸素を含んでいる。薄膜半導体式のガスセンサ１００におけるガス感知層１２の表面、すなわち、ＳｎＯ２等の半導体表面には、酸素が負電荷吸着する。酸素が半導体表面に吸着することによって、半導体中のキャリアである電子が酸素に奪われる。これにより、半導体中の電子密度が少なくなり、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなる。
【００３６】
メタン、プロパン、およびブタン等の還元性ガスの検出は、４００℃程度の測定温度で実行される。図４に示されるとおり、ガス感知層１２の温度が４００℃程度になると、ガス感知層１２の表面には、酸素イオンＯ２−が吸着して、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなっている。この状態で、メタン、プロパン、およびブタン等の還元性ガスが存在すると、負電荷吸着している酸素と還元性ガスとが反応する。この反応のときに、電子が半導体中に戻って、半導体中の電子密度が高くなる。したがって、ガス感知層１２の電気抵抗値が低くなるように変化する。この電気抵抗値の変化の度合いが、ガスに対する感度に対応する。検出対象ガスが還元性ガスの場合は、十分な感度を得やすい。
【００３７】
一方、酸化性ガスが存在する場合には、既に酸素が吸着しているＳｎＯ２等の半導体表面に更に酸化性ガスが負電荷吸着して、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなる。しかしながら、清浄空気中において酸素が半導体表面に吸着してガス感知層１２が既に高抵抗化している。それゆえ、酸化性ガスが更に吸着しても、ガス感知層１２の電気抵抗値の変化は小さい。したがって、酸化性ガスを検出する場合は、還元性ガスを検出する場合と比べて感度が低くなる。
【００３８】
図４に示されるとおり、周辺温度から２５０℃までの温度範囲では、温度が高くなるのにしたがってガス感知層１２の電気抵抗値が低くなる。この電気抵抗値の低下過程は、ガス感知層１２にはＯ−（あるいはＯ２−）の形態で吸着していた酸素が、温度が高くなるのにしたがって脱離することに起因する。ガス感知層１２の温度が２５０℃を超えると、２５０℃から４００℃の温度範囲において、温度が高くなるのにしたがってガス感知層１２の電気抵抗値が高くなる。特に２５０℃から４００℃の温度変化率は、周辺温度から２５０℃までの温度変化率に比べて高い。この電気抵抗値の増加過程は、ガス感知層１２に対して、Ｏ２−の形態で酸素が吸着することに起因すると考えられている。ガス感知層１２が４００℃を過ぎると、ガス感知層１２の半導体としての特性として、温度が高くなるにつれて電気抵抗値が低くなる。
【００３９】
以上のとおり、清浄空気中でのガス感知層１２の電気抵抗値の温度特性に関して、ガス感知層１２の温度が極小値温度Ｔｍｉｎ（℃）であるときに、ガス感知層１２の電気抵抗値は極小値を呈する。本例のようにガス感知層１２がＳｎＯ２で形成さている場合、Ｔｍｉｎ（℃）は、２５０℃である。Ｔｍｉｎ（℃）は、ガス感知層１２に材料に依存する。一方、清浄空気中でのガス感知層１２の電気抵抗値の温度特性に関して、ガス感知層１２の温度が極大値温度Ｔｍａｘ（℃）であるときに、ガス感知層１２の電気抵抗値は極大値を呈する。Ｔｍａｘ（℃）は、４００℃である。Ｔｍａｘ（℃）についても、ガス感知層１２の材料に依存する。
【００４０】
本例のガスセンサ１００において、加熱制御部３０は、ガス感知層１２の温度が、Ｔｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲の予備加熱温度Ｔ１となるようにガス感知層１２を予備加熱させる。すなわち、加熱制御部３０は、予備加熱において、ガス感知層１２の温度が、極小値温度Ｔｍｉｎから１００℃を引いた温度以上、かつ、極小値温度Ｔｍｉｎに５０℃を加えた温度以下の温度範囲にガス感知層１２が加熱されるようにヒータ１４を制御する。そして、加熱制御部３０は、予備加熱の後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御する。
【００４１】
ガス感知層１２が予備加熱されることによって、ガス感知層１２の表面に吸着している酸素であるＯ−およびＯ２−の吸着量が軽減した状態となる。したがって、ガス感知層１２の表面に既に酸素が吸着されている状態に比べて、検出対象の酸化性ガスがガス感知層１２の表面に吸着しやすくなる。特に、窒素感化物ガス（ＮＯｘ）は、酸素より、清浄なガス感知層１２の表面に吸着しやすい。
【００４２】
加熱当初からガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御する場合に比べて、予備加熱を経た後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４が制御される方が、検出対象の酸化性ガスに対する感度が高くなる。すなわち、予め定められた予備加熱時間にわたって予備加熱した後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御する方が、予備加熱を経ずに、ガス感知層１２の温度が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４が制御する場合に比べて、検出対象の酸化性ガスの濃度に応じてガス感知層１２の電気抵抗値の上昇変化が大きくなる。
【００４３】
本例においては、測定温度Ｔ２は、予備加熱温度Ｔ１よりも高い。測定温度Ｔ２は、検出対象の酸化性ガスの吸着開始温度より高い。一方、測定温度Ｔ２は、極大値温度Ｔｍａｘ（℃）より低くてよい。より好ましくは、測定温度Ｔ２は、Ｔｍｉｎ＋５０℃以下であってよい。加熱制御部３０は、ガス感知層１２の温度が、極小値温度Ｔｍｉｎに５０℃を加えた温度以下の温度範囲にガス感知層１２が加熱されるようにヒータ１４を制御してよい。極大値温度Ｔｍａｘ（℃）以上の温度でガス感知層１２の電気特性を測定する場合には、ガス感知層１２の表面に酸素（Ｏ２−）が十分に吸着されており、酸化性ガスが吸着しにくい。一方、極大値温度Ｔｍａｘ（℃）より低い温度、より好ましくは、Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の温度でガス感知層１２の電気特性を測定する場合には、空気中の酸素に加えて、検出対象の酸化性ガスが存在することによって、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなりやすい。
【００４４】
図５は、ヒータ１４の間欠駆動の一例を示す図である。図５の縦軸は、ガス感知層１２の温度を示し、横軸は時間を示している。加熱制御部３０は、周期的にヒータ１４をパルス駆動してよい。すなわち、加熱制御部３０は、ヒータ１４に対してヒータ駆動電圧としてパルス状の電圧を周期的に印加する。
【００４５】
加熱制御部３０は、３０秒以上２４時間以下の周期ｔｃでパルス状の電圧をヒータ１４に印加してよい。周期ｔｃは、ガスセンサ１００の用途によって決定される。空調機器または植物工場等において二酸化炭素を検出して濃度を測定する場合には、検出頻度が重視され、周期ｔｃは、例えば、５分以下である。一方、環境測定用途において窒素酸化物を検出して濃度を測定する場合には、周期ｔｃは、例えば、１時間以上としてよい。図５に示されるとおり、加熱制御部３０は、予備加熱温度Ｔ１になるようにガス感知層１２を予備加熱させた後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２となるようにヒータ１４を制御する。
【００４６】
図６は、本発明の第１実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。図６は、図５に示される一つのパルス状の部分を拡大した波形を示している。図６の縦軸は、ガス感知層１２の温度を示し、横軸は時間を示している。図６に示されるとおり、周辺温度から予備加熱温度Ｔ１までガス感知層１２をヒータ１４によって予備加熱させる。予備加熱温度Ｔ１は、Ｔｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃の範囲で予め定められてよい。ガス感知層１２の材料がＳｎＯ２である場合は、Ｔｍｉｎは２５０℃である。したがって、予備加熱温度Ｔ１は、１５０℃以上３００℃の範囲であってよい。
【００４７】
予備加熱温度Ｔ１が１５０°より小さいと、ガス感知層１２の表面が水分の影響を受ける。したがって、予備加熱温度Ｔ１は、１５０℃以上であることが望ましい。予備加熱時間ｔ１は、予め定められてよい。予備加熱時間ｔ１は、１０秒以上１０分以下であってよい。温度を安定させるためには、予備加熱時間ｔ１が長い方が望ましい。一方、検出対象の酸化性ガスを迅速に検出するためには、予備加熱時間ｔ１が短い方が望ましい。加熱制御部３０は、予備加熱時間ｔ１の経過後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２となるようにヒータ１４を制御する。
【００４８】
測定温度Ｔ２は、極大値温度Ｔｍａｘ以下であってよい。また、測定温度Ｔ２は、Ｔｍｉｎ＋５０℃以下であってよい。ガス感知層１２の材料がＳｎＯ２である場合は、Ｔｍｉｎは２５０℃であり、Ｔｍａｘは４００℃である。したがって、ガス感知層１２の材料がＳｎＯ２である場合は、測定温度Ｔ２は、４００℃以下であってよく、より好ましくは３５０℃以下であってよく、更に好ましくは２５０℃より高く３２０℃以下であってよい。測定温度継続時間ｔ２は、予備加熱時間ｔ１より短くてよい。一例において、測定温度継続時間ｔ２は、０．１秒以上６０秒以下であってよい。
【００４９】
測定温度継続時間ｔ２の終了する直前のタイミングにおいて、検出部２０は、ガス感知層１２の電気特性を取得してよい。検出部２０は、ヒータ１４によって測定温度に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する。具体的には、ガス感知層１２の両端に既知の電圧を印加したときにガス感知層１２に流れる電流を測定し、ガス感知層１２の両端の電圧と電流とからガス感知層１２の電気抵抗値を取得してよい。記憶部５０には、電気抵抗値等の電気特性値と酸化性ガス濃度との関係とを示すルックアップテーブルが記憶されていてよい。検出部２０は、取得した電気特性値についてルックアップテーブルを参照して対応するガス濃度を検出してよい。
【００５０】
次に、以上のように構成される第１実施形態のガスセンサ１００の効果について、比較例を参照しつつ説明する。図７は、比較例のガスセンサにおけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。図７の縦軸は、ガス感知層１２の温度を示し、横軸は時間を示している。比較例のガスセンサの構造は、ヒータ駆動パターンの違いを除いて、図１から図３に示される第１実施形態のガスセンサ１００の構造と同様である。
【００５１】
比較例のガスセンサにおいては、加熱制御部３０は、ガス感知層１２を予備加熱することなく、ガス感知層１２を直接的に測定温度Ｔ２に加熱するようにヒータ１４を制御する。表１に、実施例１のガスセンサ１００と比較例１のガスセンサとのセンサ感度の比較結果を示す。実施例１は、図６に示される第１実施形態において、予備加熱温度Ｔ１が２５０℃、予備加熱時間ｔ１が３０秒、測定温度が３００℃、測定温度継続時間ｔ２が０．３秒である場合である。比較例１は、図７に示される比較例において、予備加熱を実行せず、測定温度が３００℃であり、測定温度継続時間ｔ２が３０秒である場合である。実施例１および比較例１において、検出対象の酸化性ガスはＮＯ２とし、ＮＯ２の濃度は４ｐｐｍとした。
【００５２】
【表１】
2019015703.tif 000003
【００５３】
ガス感度は、同じヒータ駆動条件において加熱した場合における清浄空気中のガス感知層１２の電気抵抗値をＲａｉｒとし、４ｐｐｍのＮＯ２ガスの雰囲気中のガス感知層１２の電気抵抗値をＲｇａｓとした場合に、ＲｇａｓとＲａｉｒの比率、具体的には、Ｒｇａｓ／Ｒａｉｒとして算出される。表１に示されるとおり、実施例１と比較例１とは、測定温度Ｔ２が同じであるにも関わらず、実施例１のガスセンサの方が、ガス感度が高くなることがわかった。実施例１においては、十分なガス感度が得られることがわかった。
【００５４】
図８は、本発明の第１実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。図８は、ガスセンサ１００の制御方法を示す。加熱制御部３０は、ガス感知層１２が予備加熱温度Ｔ１に加熱されるようにヒータ１４を制御する（ステップＳ１０１）。予備加熱時間ｔ１が経過するのを待って（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、加熱制御部３０は、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０１からステップＳ１０３は、ガス感知層１２の温度がＴｍｉｎ−１００℃以上Ｔｍｉｎ＋５０℃以下の範囲となるようにガス感知層１２をヒータ１４によって予備加熱させた後に、ガス感知層１２が測定温度に加熱されるようにヒータ１４を制御する制御段階に対応する。
【００５５】
ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱された状態において、予め定められた時間が経過するのを待って（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、検出部２０は、ガス感知層１２の電気特性を取得する（ステップＳ１０５）。予め定められた時間は、測定温度継続時間ｔ２であってもよく、測定温度継続時間ｔ２より短くてもよい。検出部２０は、取得した電気特性に基づいて、検出対象の酸化性ガスを検出する（ステップＳ１０６）。具体的には、本例においては、検出対象の酸化性ガスの濃度が高くなるにつれて、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなる。ステップＳ１０４からステップＳ１０６は、ヒータ１４によって測定温度Ｔ２に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の酸化性ガスを検出する検出段階に対応する。
【００５６】
検出対象の酸化性ガスが存在する場合、空気中の酸素と共に検出対象の酸化性ガスがガス感知層１２の表面に吸着するため、空気中の酸素のみがガス感知層１２の表面に吸着する場合に比べて、ガス感知層１２の電気抵抗値が高くなる。特に、本例では予備加熱によってガス感知層１２の表面が清浄になるため、酸化性ガスが吸着しやすい。検出部２０は、取得した電気抵抗値等の電気特性値について、ルックアップテーブル等を参照して対応するガス濃度を検出してよい。また、検出部２０は、ガス感知層１２の電気抵抗値と、記憶部５０に記憶された一または複数の閾値とを比較してよい。検出部２０は、ガス感知層１２の電気抵抗値が閾値より高ければ、検出対象の酸化性ガスが存在すると判断してよい。
【００５７】
また、検出対象の酸化性ガスがＮＯ２ガスの場合には、酸素よりＮＯ２ガスの方がガス感知層１２の表面に吸着されやすい。したがって、空気中の酸素がガス感知層１２の表面に吸着する場合に比べて、空気中の酸素のみならず、ＮＯ２ガスがガス感知層１２の表面に吸着する方が電気抵抗値の上昇が早期に生じやすい。それゆえ、検出部２０は、ガス感知層１２を測定温度Ｔ２に加熱し始めてから、電気抵抗値が所定値に到達するまでの時間が短い場合に、ＮＯ２ガスが存在すると判断してよい。また、検出部２０は、電気抵抗値が所定値に到達するまでの時間が短いほど、ＮＯ２ガスの濃度が高くなると判断してよい。
【００５８】
検出部２０が、検出対象の酸化性ガスを検出した場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御装置２００はガス検出信号を生成する（ステップＳ１０７）。例えば、図２に示されるようなガス警報器１０２においては、警報発生部６０が、検出対象の酸化性ガスが検出された旨の警報を発報する。次いで、加熱制御部３０は、予備加熱時間ｔ１と測定時間継続時間ｔ２とを合計した加熱時間が経過するのを待って、ヒータ１４への通電を停止してよい（ステップＳ１０８）。加熱制御部３０は、周期的にヒータ１４をパルス駆動してよい。したがって、加熱制御部３０は、ヒータ駆動の周期ｔｃが経過するのを待って（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ガス感知層１２が予備加熱温度Ｔ１に加熱されるようにヒータ１４を制御する（ステップＳ１０１）。
【００５９】
以上のように、本実施形態のガスセンサ１００によれば、清浄空気中でのガス感知層１２の電気抵抗値が極小値を呈する極小値温度をＴｍｉｎ℃の前後の温度範囲においてガス感知層１２を予備加熱する。予備加熱によって、ガス感知層１２に吸着している酸素の量が低減されて、ガス感知層１２の表面が清浄状態となる。このように予備加熱を経た後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御することで、検出対象の酸化性ガスに対するセンサ感度を高めることができる。
【００６０】
図９は、本発明の第２実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。第２実施形態のガスセンサ１００の構造は、ヒータ駆動パターンの違いを除いて第１実施形態のガスセンサ１００の構造と同様である。したがって、共通する部分についての繰返しの説明は省略される。図９は、第１実施形態における図６と同様に、図５に示されるような一つのパルス状の部分を拡大した波形を示している。図９の縦軸は、ガス感知層１２の温度を示し、横軸は時間を示している。
【００６１】
図９に示されるとおり、加熱制御部３０は、予備加熱温度Ｔ１への予備加熱に先だって、測定温度Ｔ２より高い初期加熱温度Ｔ０にガス感知層１２を加熱するようにヒータ１４を制御する。より好ましくは、初期加熱温度Ｔ０は、極大値温度Ｔｍａｘ以上であってよい。初期加熱温度Ｔ０は、検出対象ガスがガス感知層１２から脱離する温度であってよい。例えば、検出対象ガスがＮＯ２ガスである場合、初期加熱温度Ｔ０は、４００℃以上４７０℃以下であってよく、より好ましくは４２０℃以上４６０℃以下であってよい。初期加熱温度継続時間ｔ０は、予備加熱時間ｔ１より短くてよい。一例において、初期加熱温度継続時間ｔ０は、０．１秒以上６０秒以下であってよい。
【００６２】
初期加熱後は、図６に示される第１実施形態の場合と同様のヒータ駆動パターンが実行されてよい。本例によれば、加熱制御部３０は、予備加熱温度Ｔ１への予備加熱に先だって、測定温度Ｔ２より高い初期加熱温度Ｔ０にガス感知層１２が加熱される。したがって、一旦、ガス感知層１２の表面に吸着した検出対象の酸化性ガスを離脱させることができる。それゆえ、ガス感知層１２の表面が清浄となる。したがって、ガス感知層１２の表面に、検出対象の酸化性ガスが吸着しやすくなるので、検出対象の酸化性ガスに対するセンサ感度を高めることができる。
【００６３】
次に、以上のように構成される第２実施形態のガスセンサ１００の効果について、図７に示した比較例を参照しつつ説明する。表２に、実施例２のガスセンサ１００と比較例１のガスセンサとのセンサ感度の比較結果を示す。実施例２は、図９に示される第２実施形態において、初期加熱温度Ｔ０が４５０℃、初期加熱温度継続時間ｔ０が０．３秒、予備加熱温度Ｔ１が２５０℃、予備加熱時間ｔ１が３０秒、測定温度が３００℃、測定温度継続時間ｔ２が０．３秒である場合である。比較例１は、図７に示される比較例において、初期加熱および予備加熱を実行せず、測定温度Ｔ２が３００℃であり、測定温度継続時間ｔ２が３０秒である場合である。実施例２および比較例１において、検出対象の酸化性ガスはＮＯ２とし、ＮＯ２の濃度は４ｐｐｍとした。
【００６４】
【表２】
2019015703.tif 000004
【００６５】
表２に示されるとおり、実施例２と比較例１とは、測定温度Ｔ２が同じであるにも関わらず、実施例２のガスセンサの方が、比較例１のガスセンサに比べて高いガス感度を奏することがわかった。実施例２においては、十分なガス感度が得られることがわかった。第１実施形態において表１の実施例１の場合には、ガス感度が２．０であるのに対し、第２実施形態において表２の実施例２の場合には、ガス感度が５．０である。
【００６６】
図１０は、本発明の第２実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。加熱制御部３０は、ガス感知層１２が初期加熱温度Ｔ０に加熱されるようにヒータ１４を制御する（ステップＳ２０１）。初期加熱温度継続時間ｔ０が経過するのを待って（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、加熱制御部３０は、ガス感知層１２を予備加熱温度Ｔ１に加熱するようにヒータ１４を制御する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３からステップＳ２１１の処理内容は、図８におけるステップＳ１０１からステップＳ１０９の処理内容と同様である。したがって、繰り返しの説明が省略される。
【００６７】
以上のように、本実施形態のガスセンサ１００によれば、予備加熱温度Ｔ１への予備加熱に先だって、測定温度Ｔ２より高い初期加熱温度Ｔ０にガス感知層１２が加熱される。次いで、本実施形態のガスセンサ１００は、清浄空気中でのガス感知層１２の電気抵抗値が極小値を呈する極小値温度をＴｍｉｎ℃の前後の温度範囲においてガス感知層１２を予備加熱する。これによって、ガス感知層１２に吸着している酸素の量を低減して、ガス感知層１２の表面を清浄状態となる。このように初期加熱および予備加熱を経た後に、ガス感知層１２が測定温度Ｔ２に加熱されるようにヒータ１４を制御することで、検出対象の酸化性ガスに対するセンサ感度を高めることができる。
【００６８】
図１１は、本発明の第３実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。第３実施形態のガスセンサ１００の構造は、ヒータ駆動パターンの違いを除いて第１または第２実施形態のガスセンサ１００の構造と同様である。したがって、共通する部分についての繰返しの説明は省略される。図１１は、第１実施形態における図６と同様に、図５に示されるような一つのパルス状の部分を拡大した波形を示している。図１１の縦軸は、ガス感知層１２の温度を示し、横軸は時間を示している。
【００６９】
図１１に示されるとおり、第３実施形態のガスセンサ１００において、予備加熱時間ｔ１が可変である。本例では、当初のヒータ駆動においては予備加熱時間ｔ１１であるのに対し、後続するヒータ駆動においては予備加熱時間ｔ１２である。予備加熱時間ｔ１２は、予備加熱時間ｔ１１より長い。予備加熱時間は長いほど、温度が安定して検出精度が高まる。一方、予備加熱時間は長いほど、検出頻度が低下する。
【００７０】
本例においては、検出頻度を考慮して、予備加熱時間が設定される。そして、検出部２０がガス感知層１２の電気抵抗値を取得する。ガス感知層１２の電気抵抗値が、予め定められた第１抵抗値以上の場合には、検出対象の酸化性ガスが存在している蓋然性がある。したがって、ガス感知層１２の電気抵抗値が、予め定められた第１抵抗値以上の場合には、加熱制御部３０は、検出精度を考慮して、予備加熱時間を長くするように変更する。検出部２０は、予備加熱時間ｔ１２が長く変更された予備加熱の後に、測定温度に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて、検出部２０は、検出対象の酸化性ガスを検出する。
【００７１】
図１２は、本発明の第３実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０４までの処理は、ステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理と同様である。次いで、検出部２０は、ガス感知層１２の電気抵抗値を取得する（ステップＳ３０５）。そして、検出部２０は、ガス感知層１２の電気抵抗値が、第１閾値（第１抵抗値）以上であるかを判断する（ステップＳ３０６）。ガス感知層１２が第１閾値以上である場合には（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、加熱制御部３０は、予備加熱時間ｔ１を既に変更済みであるかを判断する（ステップＳ３０７）。
【００７２】
予備加熱時間ｔ１がまだ変更済みでない場合には（ステップＳ３０７：ＮＯ）、予備加熱時間ｔ１を長くするように変更する（ステップＳ３０８）。一方、既に、予備加熱時間ｔ１が変更済みである場合には（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、検出対象の酸化性ガスが検出されたとして、ガス検出信号を生成する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３１０およびステップＳ３１１については、図８のステップＳ１０８およびステップＳ１０９と同様である。したがって、繰返しの説明は省略する。
【００７３】
図１３は、本発明の第４実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの一例を示す図である。本例のガスセンサ１００は、第１酸化性ガスおよび第２酸化性ガスという複数種類の酸化性ガスを検出する。本例においては、測定温度Ｔ２として、酸化性ガスの種類に対応して第１測定温度Ｔ２１および第２測定温度Ｔ２２が定められている。検出部２０は、ヒータ１４によって第１測定温度Ｔ２１に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の第１酸化性ガスを検出する。検出部２０は、ヒータ１４によって第２測定温度に加熱されたガス感知層１２の電気特性に基づいて検出対象の第２酸化性ガスを検出する。
【００７４】
図１３に示されているとおり、ヒータ１４の駆動パターンにおいて、周期が変わるごとに測定温度を第１測定温度Ｔ２１および第２測定温度Ｔ２２の間で切り替えてよい。図１４は、本発明の第４実施形態のガスセンサ１００による処理内容の一例を示すフローチャートである。図１４において、ステップＳ４０１からＳ４０５の処理は、図８のステップＳ１０１からステップＳ１０５の処理と同様である。但し、ステップＳ４０３において、測定温度が第１測定温度Ｔ２１の場合もあり、第２測定温度Ｔ２２の場合もある。
【００７５】
ステップＳ４０３において、測定温度Ｔ２が第１測定温度Ｔ２１である場合には、検出部２０は、第１酸化性ガスを検出する（ステップＳ４０６）。一方、ステップＳ４０３において、測定温度Ｔ２が第２測定温度Ｔ２２である場合には、検出部２０は、第２酸化性ガスを検出する（ステップＳ４０６）。検出部２０が、検出対象の酸化性ガスを検出した場合には（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、制御装置２００は、検出された酸化性ガスの種類に応じたガス検出信号を生成する（ステップＳ４０７）。ステップＳ４０８およびステップＳ４０９の処理は、図８におけるステップＳ１０８およびステップＳ１０９の処理と同様である。ステップＳ４１０において、測定温度Ｔ２が第１測定温度Ｔ２１および第２測定温度Ｔ２２のどちらかに切り替える。
【００７６】
本例によれば、測定温度として複数の測定温度が準備されている。したがって、各測定温度に対応して複数種類の酸化性ガスを検出することができる。
【００７７】
図１５は、本発明の第４実施形態のガスセンサ１００におけるヒータ駆動パターンの他の例を示す図である。図１３に示される例では、周期が変わるごとに測定温度が第１測定温度Ｔ２１と第２測定温度Ｔ２２との間で切り替える場合を説明した。しかしながら、１つの周期中で、測定温度を第１測定温度Ｔ２１および第２測定温度Ｔ２２に順次に切り替えてもよい。
【００７８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８０】
２・・シリコン基板、３・・熱絶縁支持層、４・・電気絶縁層、５・・ガス感知部、６・・貫通孔、７・・接合層、８・・ガス感知層電極、９・・触媒層、１０・・検知部、１２・・ガス感知層、１４・・ヒータ、１６・・温度測定部、２０・・検出部、３０・・加熱制御部、４０・・設定部、５０・・記憶部、６０・・警報発生部、１００・・ガスセンサ、１０２・・ガス警報器、２００・・制御装置
【図１】
2019015703.tif 000005
【図２】
2019015703.tif 000006
【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】
2019015703.tif 000015
【図１２】
2019015703.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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