(57)【要約】      （修正有）【課題】温度や湿度による影響を排除し、より高精度な検知を実現するガス検知装置、および、ガス検知方法を提供する。【解決手段】ヒータ層駆動部２２を駆動してヒータ層がガス感知層を加熱して検出可能状態とし、ガス検知部２３からの出力に基づいてガス濃度を検知し、ヒータ層抵抗検知部２４からのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知し、ヒータ層抵抗検知部２４からのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を算出し、算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、ガス濃度に対して補正値を用いて補正し、補正されたガス濃度によりガスの有無を判定するガス検知装置またはガス検知方法とした。【選択図】図１
2015045546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ガスセンサ周囲の湿度に応じた検出信号を出力する湿度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、温度検出部および湿度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
湿度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項２】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部およびヒータ層抵抗検知部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス検知装置において、
前記温度検知手段は、ヒータ層抵抗値を読み取り、ヒータ層抵抗値、ヒータ層抵抗の温度係数、および、基準温度時のヒータ層抵抗値から周囲温度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項４】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、ヒータ層抵抗検知部および温度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から所定期間加熱されるが多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発しきらない時の第１のヒータ層抵抗値と、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発した時の第２のヒータ層抵抗値と、を用いた比を算出し、この比に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発したヒータ層抵抗値に到達する時間を算出し、この時間に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のガス検知装置において、
少なくとも前記ガス感知層を含む空間を外界から区画するフィルタカバーと、
このフィルタカバーに設けられ、検知対象ガスのうちの所定のガスを吸着した上でフィルタカバー内に導入するフィルタと、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項８】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
検出用多孔質層と、  
検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層と、
検出用ヒータ層を駆動する検出用ヒータ層駆動部と、
検出用ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知する検出用ヒータ層抵抗検知部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、検出用ヒータ層駆動部および検出用ヒータ層抵抗検知部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
検出用ヒータ層駆動部を駆動して検出用ヒータ層が検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後の検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項９】
請求項８に記載のガス検知装置において、
前記温度検知手段は、ヒータ層抵抗値を読み取り、ヒータ層抵抗値、ヒータ層抵抗の温度係数、および、基準温度時のヒータ層抵抗値から周囲温度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１０】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
検出用多孔質層と、  
検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層と、
検出用ヒータ層を駆動する検出用ヒータ層駆動部と、
検出用ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知する検出用ヒータ層抵抗検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、検出用ヒータ層駆動部、検出用ヒータ層抵抗検知部および温度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
検出用ヒータ層駆動部を駆動して検出用ヒータ層が検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、検出用ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から所定期間加熱されるが多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発しきらない時の第１のヒータ層抵抗値と、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発した時の第２のヒータ層抵抗値と、を用いた比を算出し、この比に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発したヒータ層抵抗値に到達する時間を算出し、この時間に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１３】
請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のガス検知装置において、
少なくとも前記ガス感知層および検出用多孔質層を含む空間を外界から区画するフィルタカバーと、
このフィルタカバーに設けられ、検知対象ガスのうちの所定のガスを吸着した上でフィルタカバー内に導入するフィルタと、
を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記ガスセンサは、
貫通孔を有するＳｉ基板と、
前記貫通孔の開口部に張られるダイヤフラム様の熱絶縁支持層と、
前記熱絶縁支持層上に設けられる前記ヒータ層と、
前記熱絶縁支持層および前記ヒータ層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
前記電気絶縁層上に設けられる一対の感知電極層と、
前記電気絶縁層および前記一対の感知電極層の上であって前記ヒータ層の近傍に設けられ、接触したガスによりそのセンサ抵抗値が変化する酸化物半導体からなる前記ガス感知層と、
を備えるセンサであることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のガス検知装置において、
前記ガスセンサは、更に前記ガス感知層の表面を覆うように設けられ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、または、ＰｄとＰｔとを含む合金を触媒として担持したＡｌ２Ｏ３焼結材によるガス選択燃焼層を備えることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５の何れか一項に記載のガス検知装置において、
内蔵された電池の電源部からの電力供給により駆動されることを特徴とするガス検知装置。
【請求項１７】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、備えるガス検知装置で用いられるガス検知方法であって、  
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とし、ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知し、算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正し、補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定することを特徴とするガス検知方法。
【請求項１８】
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、を備えるガス検知装置で用いられるガス検知方法であって、  
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とし、ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知し、温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知し、算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正し、補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定することを特徴とするガス検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力型のガス検知装置及びガス検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス検知装置は、一般的にガス漏れ警報器等の用途に用いられる。このガス検知装置に用いられるガスセンサは、ある特定ガス、例えば、ＣＯ，ＣＨ４，Ｃ３Ｈ８，Ｃ２Ｈ５ＯＨ等の還元性ガスに選択的に感応するデバイスであり、その性格上、高感度、高選択性、高応答性、高信頼性、低消費電力が必要不可欠である。
【０００３】
ところで、家庭用として普及しているガス漏れ警報器には、都市ガス用やプロパンガス用の可燃性ガスの検知を目的としたもの、燃焼機器の不完全燃焼ガスの検知を目的としたもの、または、これら両方の機能を併せ持ったもの等があるが、何れもコストや設置性の問題から普及率はそれほど高くない。そこで、ガス漏れ警報器の普及率を向上させる観点から、設置性の改善、具体的には、ガス漏れ警報器を電池駆動としてコードレス化することが望まれている。
【０００４】
電池駆動を実現するためには低消費電力化が最も重要である。しかしながら、接触燃焼式や半導体式のガスセンサでＣＨ４、Ｃ３Ｈ８を検知する場合は、４００℃〜５００℃の高温に加熱して検知する必要がある。低消費電力で高温に加熱するため、微細加工プロセスを用いてダイヤフラム構造等により超低熱容量構造としたガスセンサを、検知周期に合わせて間欠運転する必要がある。
【０００５】
このようなガス検知装置の従来技術としては、例えば、特許文献１（特開２００９−２１０３４２号公報）に記載されたダイヤフラム構造のガスセンサがある。特許文献１の図１のガス検知装置１００は、薄膜式のセンサ素子２０と、ヒータ層６への通電を断続的に行って、ガス検知層１００の温度を変化させる通電駆動手段１２と、ガス検知層１００の電気抵抗値に基づいて検知対象ガスを検出するガス検出手段１３と、検知対象ガスが含まれる被検出ガスの湿度を検出する湿度検出手段１４と、湿度検出手段１４により検出された湿度を表示する湿度表示手段１５と、これらに電力供給するリチウム電池（図示せず）と、湿度検出手段１４により検出された湿度に基づいて電気的特性を補正する補正手段１７と、を備えて構成される。
【０００６】
また、センサ素子２０は、Ｓｉ基板１上に、支持層５、ヒータ層６及び絶縁層７、一対の電極９及びガス検知層１０、選択触媒層１１が、半導体プロセスにより順次積層されて製造される薄膜式の素子である。特許文献１の図２のグラフで示すようにパルス状の電圧信号により駆動されるときのガス検知層１０のセンサ抵抗値によりガスを検出するというものであり、低消費電力化を実現している。従来技術はこのようなものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２１０３４２号公報（段落［００３３］〜［００３６］、図１，図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
選択触媒層は、一般的に、ＣＨ４，Ｃ３Ｈ８，ＣＯ等の検知ガスを透過・拡散させるため担体として多孔質体であるγ−Ａｌ２Ｏ３等を用いている。さらに、非検知対象ガスを効率よく燃焼除去するため、貴金属触媒（例えばＰｔやＰｄ）を担持することが多い。
また、ＳｎＯ２であるガス検知層も多孔質化や柱状構造を採用し、比面積を増大させている。このような構成を採用することで検知対象ガスとの接触面積を増加させ、検出感度を高めている。
【０００９】
このような多孔質体や柱状構造体では、開口径が数ｎｍ〜数μｍの細孔が多数存在する。この細孔では、次式で表される毛管凝縮により水が吸着する傾向を有し、その吸着量は湿度に依存することが知られている。
【００１０】
【数１】
2015045546.tif 000003
【００１１】
したがって、高湿度環境では、選択触媒層やガス検知層の微細な細孔へ水分が吸着する。この水分は、蒸発時に吸熱現象が起こって温度を変化させる蒸発潜熱の要因となっていた。特にガス検知装置では熱容量が極めて小さい、つまり熱しやすく冷めやすいというものであり、このような蒸発潜熱が無視できないものとなっていた。一般的に温度により抵抗値が変化するため、ガス検知層１０のセンサ抵抗値も変化するおそれがあった。また、外部環境の周囲温度によっても、ガスの検知特性が変動し、検知信頼性のうえで問題となるおそれがある。
【００１２】
特許文献１のガス検知装置は、ヒータオフ時のセンサ抵抗値から湿度を把握するものであるが、高湿度環境では微細な細孔に吸着された水分や周囲温度に影響されてセンサ抵抗値が変化し、センサ抵抗値に誤差を含む場合もあった。
【００１３】
そこで、本発明は上記した課題を解決しようとするものであり、その目的は、温度や湿度による影響を排除し、より高精度な検知を実現するガス検知装置、および、ガス検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ガスセンサ周囲の湿度に応じた検出信号を出力する湿度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、温度検出部および湿度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
湿度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００１５】
また、請求項２に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部およびヒータ層抵抗検知部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００１６】
また、請求項３に記載した発明は、
請求項２に記載のガス検知装置において、
前記温度検知手段は、ヒータ層抵抗値を読み取り、ヒータ層抵抗値、ヒータ層抵抗の温度係数、および、基準温度時のヒータ層抵抗値から周囲温度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００１７】
また、請求項４に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、ヒータ層抵抗検知部および温度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００１８】
また、請求項５に記載した発明は、
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から所定期間加熱されるが多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発しきらない時の第１のヒータ層抵抗値と、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発した時の第２のヒータ層抵抗値と、を用いた比を算出し、この比に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００１９】
また、請求項６に記載した発明は、
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発したヒータ層抵抗値に到達する時間を算出し、この時間に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００２０】
また、請求項７に記載した発明は、
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のガス検知装置において、
少なくとも前記ガス感知層を含む空間を外界から区画するフィルタカバーと、
このフィルタカバーに設けられ、検知対象ガスのうちの所定のガスを吸着した上でフィルタカバー内に導入するフィルタと、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００２１】
また、請求項８に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
検出用多孔質層と、  
検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層と、
検出用ヒータ層を駆動する検出用ヒータ層駆動部と、
検出用ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知する検出用ヒータ層抵抗検知部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、検出用ヒータ層駆動部および検出用ヒータ層抵抗検知部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
検出用ヒータ層駆動部を駆動して検出用ヒータ層が検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後の検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００２２】
また、請求項９に記載した発明は、
請求項８に記載のガス検知装置において、
前記温度検知手段は、ヒータ層抵抗値を読み取り、ヒータ層抵抗値、ヒータ層抵抗の温度係数、および、基準温度時のヒータ層抵抗値から周囲温度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００２３】
また、請求項１０に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、
検出用多孔質層と、  
検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層と、
検出用ヒータ層を駆動する検出用ヒータ層駆動部と、
検出用ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知する検出用ヒータ層抵抗検知部と、
ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、
ヒータ層駆動部、ガス検知部、検出用ヒータ層駆動部、検出用ヒータ層抵抗検知部および温度検出部が接続される中央処理部と、
を備え、中央処理部は、
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とするヒータ層駆動手段と、
検出用ヒータ層駆動部を駆動して検出用ヒータ層が検出用多孔質層を加熱する検出用ヒータ層駆動手段と、
ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知するガス検知手段と、
温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知する温度検知手段と、
検出用ヒータ層抵抗検知部から検出用ヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知する湿度検知手段と、
算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正する補正手段と、
補正されたガス濃度によりガスの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００２４】
また、請求項１１に記載した発明は、
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、検出用ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から所定期間加熱されるが多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発しきらない時の第１のヒータ層抵抗値と、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発した時の第２のヒータ層抵抗値と、を用いた比を算出し、この比に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００２５】
また、請求項１２に記載した発明は、
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記湿度検知手段は、ヒータ層抵抗についてのヒータオン開始からのヒータ層抵抗値の昇温特性の変化として、ヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体である検出用多孔質層に吸着した水分が蒸発したヒータ層抵抗値に到達する時間を算出し、この時間に対応する湿度を算出する手段であることを特徴とするガス検知装置である。
【００２６】
また、請求項１３に記載した発明は、
請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のガス検知装置において、
少なくとも前記ガス感知層および検出用多孔質層を含む空間を外界から区画するフィルタカバーと、
このフィルタカバーに設けられ、検知対象ガスのうちの所定のガスを吸着した上でフィルタカバー内に導入するフィルタと、
を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００２７】
また、請求項１４に記載した発明は、
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載のガス検知装置において、
前記ガスセンサは、
貫通孔を有するＳｉ基板と、
前記貫通孔の開口部に張られるダイヤフラム様の熱絶縁支持層と、
前記熱絶縁支持層上に設けられる前記ヒータ層と、
前記熱絶縁支持層および前記ヒータ層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
前記電気絶縁層上に設けられる一対の感知電極層と、
前記電気絶縁層および前記一対の感知電極層の上であって前記ヒータ層の近傍に設けられ、接触したガスによりそのセンサ抵抗値が変化する酸化物半導体からなる前記ガス感知層と、
を備えるセンサであることを特徴とするガス検知装置である。
【００２８】
また、請求項１５に記載した発明は、
請求項１４に記載のガス検知装置において、
前記ガスセンサは、更に前記ガス感知層の表面を覆うように設けられ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、または、ＰｄとＰｔとを含む合金を触媒として担持したＡｌ２Ｏ３焼結材によるガス選択燃焼層を備えることを特徴とするガス検知装置である。
【００２９】
また、請求項１６に記載した発明は、
請求項１〜請求項１５の何れか一項に記載のガス検知装置において、
内蔵された電池の電源部からの電力供給により駆動されることを特徴とするガス検知装置である。
【００３０】
また、請求項１７に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、備えるガス検知装置で用いられるガス検知方法であって、  
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とし、ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでガス感知層周囲の温度を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知し、算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正し、補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定することを特徴とするガス検知方法である。
【００３１】
また、請求項１８に記載した発明は、
検知対象ガスとの接触により電気抵抗特性が変化するガス感知層、および、ガス感知層を加熱するヒータ層を有するガスセンサと、ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、ガス感知層の電気抵抗の変化を検知するガス検知部と、ヒータ層のヒータ層抵抗の変化を検知するヒータ層抵抗検知部と、ガスセンサ周囲の温度に応じた検出信号を出力する温度検出部と、を備えるガス検知装置で用いられるガス検知方法であって、  
ヒータ層駆動部を駆動してヒータ層の加熱によりガス感知層を検出可能状態とし、ガス検知部からの出力に基づいてセンサ出力を検知し、温度検出部からの出力に基づいてガス感知層周囲の温度を検知し、ヒータ層抵抗検知部からヒータ層抵抗についてのヒータ層抵抗値を読み込んでヒータオン後のヒータ層抵抗値の昇温特性の変化に基づいてガス感知層周囲の湿度を検知し、算出した温度および湿度に基づいて補正値を算出し、センサ出力に対して補正値を用いて補正し、補正されたセンサ出力によりガスの有無を判定することを特徴とするガス検知方法である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、温度や湿度による影響を排除し、より高精度な検知を実現するガス検知装置、および、ガス検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施するための第１の形態のガス検知装置のブロック構成図である。
【図２】ガスセンサの断面図である。
【図３】高温炉での外部加熱による薄膜ガスセンサのヒータ抵抗変化を示す特性図である。
【図４】２０℃におけるヒータオン時のヒータ層抵抗の時間変化の湿度依存性を示す特性図である。
【図５】５０℃におけるヒータオン時のヒータ層抵抗の時間変化の湿度依存性を示す特性図である。
【図６】５０℃における２０ｍｓ時のヒータ層抵抗／２００ｍｓ時のヒータ層抵抗の湿度依存性を示す特性図である。
【図７】周囲温度・周囲湿度補正前のセンサ出力の特性図である。
【図８】周囲温度・周囲湿度補正後のセンサ出力の特性図である。
【図９】２０℃におけるヒータ抵抗値が閾値に達する時間の湿度依存性を示す特性図である。
【図１０】２０℃におけるヒータＯｎ時のヒータ抵抗の時間変化の湿度依存性（１６０℃）を示す特性図である。
【図１１】２０℃におけるヒータ抵抗値が閾値に達する時間の湿度依存性（１６０℃）を示す特性図である。
【図１２】本発明を実施するための第２の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【図１３】本発明を実施するための第３の形態のガス検知装置のブロック構成図である。
【図１４】ガスセンサの断面図である。
【図１５】本発明を実施するための第４の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【図１６】本発明を実施するための第５の形態のガス検知装置のブロック構成図である。
【図１７】ガスセンサの断面図である。
【図１８】本発明を実施するための第６の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【図１９】本発明を実施するための第７の形態のガス検知装置のブロック構成図である。
【図２０】ガスセンサの断面図である。
【図２１】本発明を実施するための第８の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【図２２】本発明を実施するための第９の形態のガス検知装置のブロック構成図である。
【図２３】ガスセンサの断面図である。
【図２４】本発明を実施するための第１０の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の第１の形態のガス検知装置１について図を参照しつつ説明する。ガス検知装置１は、図１で示すように、ガスセンサ１０と、駆動制御・信号処理部２０と、を備えている。駆動制御・信号処理部２０がガスセンサ１０を駆動制御するとともに、ガスセンサ１０からの検出信号を受信し、ガスの有無を検知する装置である。
【００３５】
まず、ガスセンサ１０の詳細について説明する。
ガスセンサ１０は、図２の断面図で示すように、Ｓｉ基板１１の上側に、熱酸化ＳｉＯ２層１２１、ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４層１２２、ＣＶＤ−ＳｉＯ２層１２３によってダイヤフラム構造の熱絶縁支持層１２が形成されている。
【００３６】
ヒータ層１３は、Ｎｉ−Ｃｒにより形成されており、熱絶縁支持層１２の上側に設けられる。熱絶縁支持層１２およびヒータ層１３は、スパッタＳｉＯ２層からなる電気絶縁層１４により覆われる。Ｐｔによる一対の感知電極層１５２の下側には、下地酸化膜である電気絶縁層１４に対する中間層として、Ｔａによる接合層１５１も形成されている。一対の感知電極層１５２にはＳｂをドープしたＳｎＯ２層からなるガス感知層１５３が渡された状態で設けられる。
【００３７】
電気絶縁層１４の一部、一対の感知電極層１５２およびガス感知層１５３はＰｄ担持Ａｌ２Ｏ３焼結材であるガス選択燃焼層１５４により覆われている。なお、Ｐｄ担持Ａｌ２Ｏ３焼結材に代えてＰｔ担持Ａｌ２Ｏ３焼結材やＰｄ・Ｐｔ合金担持Ａｌ２Ｏ３焼結材としても良い。
【００３８】
続いて、図２に断面構造を示したガスセンサ１０の製造方法を以下に説明する。両面に熱酸化膜が付いたシリコンウェハー１１上にＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２膜を順次プラズマＤＶＤ法にて形成する。次にヒータ層１３、ＳｉＯ２絶縁層１４を、順にスパッタ法で形成する。その上に接合層１５１、感知層電極１５２、ガス感知層１５３を形成する。成膜はＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行う。成膜条件は接合層（ＴａあるいはＴｉ）１５１、感知層電極（ＰｔあるいはＡｕ）１５２とも同じで、Ａｒガス圧力１Ｐａ、基板温度３００℃、ＲＦパワー２Ｗ／ｃｍ２、膜厚は接合層１５１／感知層電極１５２＝５００Å／２０００Åである。
【００３９】
次に、ＳｂをドープしたＳｎＯ２のガス感知層１５３と、Ａｌ２Ｏ３にＰｄを触媒として担持した焼結材で構成されたガス選択燃焼層１５４を構成する。ガス選択燃焼層１５４をスクリーン印刷法により塗布した後、５００℃で１時間以上焼成する。ガス選択燃焼層１５４の大きさはガス感知層１５３を十分に覆うようにする。最後にシリコンウェハーの裏面からエッチングによりシリコンを除去し、ダイヤフラム構造とした。
【００４０】
続いて、駆動制御・信号処理部２０について説明する。駆動制御・信号処理部２０は、図１で示すように、中央処理部２１、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、ヒータ層抵抗検知部２４、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８、電源部２９を備えている。
【００４１】
中央処理部２１は、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、ヒータ層抵抗検知部２４、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８と接続される。中央処理部２１は、マイクロコンピュータ等のＣＰＵおよびその周辺部によって構成されており、ヒータ層駆動手段２１１、都市ガス検知手段２１２、ＣＯガス検知手段２１３、温度検知手段２１４、湿度検知手段２１５、補正手段２１６、判定手段２１７、表示制御手段２１８、出力制御手段２１９の各機能をハードウェアならびにソフトウェアにより実現し、各種の制御や信号処理を行う。
【００４２】
ヒータ層駆動部２２は、電源部２９から供給された電圧を、ガスを精度よく検知するためのヒータ電圧に変換し、ヒータ層１３を通電により駆動するような回路部である。ヒータ層駆動部２２は、中央処理部２１内のヒータ層駆動手段２１１により各種制御が行われる。例えばヒータオン時間２００ｍｓ、駆動周期６０ｓ等のパルス状に通電する。これら駆動の詳細については後述する検知処理にて説明する。
【００４３】
ガス検知部２３は、感知電極層１５２を介してガス感知層１５３と接続されており、ガス感知層１５３の抵抗値を検出する。この抵抗値に基づいて中央処理部２１内の都市ガス検知手段２１２およびＣＯガス検知手段２１３により、都市ガス及びＣＯガスを検知し、センサ出力として補正手段２１６へ送る。都市ガス検知手段２１２およびＣＯガス検知手段２１３は本発明のガス検知手段の具体例であり、他にも各種ガスを検知するような手段を採用できる。
【００４４】
ヒータ層抵抗検知部２４は、ヒータ層抵抗を検出する手段からなり、検出信号を中央処理部２１へ送信する。中央処理部２１の温度検知手段２１４は、ヒータ層抵抗値に基づいて後述する手法により周囲温度を計測する。また、中央処理部２１の湿度検知手段２１５は、ヒータ層抵抗値に基づいて後述する手法により周囲湿度を計測する。この周囲温度・周囲湿度の算出の際に記憶部２５にアクセスし、各種データを取得する。
【００４５】
なお、ガス検知部２３、および、ヒータ層抵抗検知部２４からの出力はアナログ信号であるため、中央処理部２１はこれらのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を備えている。
【００４６】
記憶部２５は、中央処理部２１に接続されて各種データの読み出しや書き込みがなされる。記憶部２５は、各種の警報を発生するための閾値等の設定値や周囲温度・周囲湿度による補正値等やガス検知装置が警報を発した時の状態データ等の履歴データを記憶している。
【００４７】
中央処理部２１では、温度検知手段２１４及び湿度検知手段２１５からの周囲温度・周囲湿度をもとに、補正手段２１６が補正値を算出し、都市ガス検知手段２１２及びＣＯガス検知手段２１３のセンサ出力に対してこの補正値を用いて補正を行い、この補正されたセンサ出力を判定手段２１７へ送る。判定手段２１７は補正されたセンサ出力に基づいてガスの有無を判定する。このような補正により周囲温度・周囲湿度の影響を極力排除した精度の高いガス検知を行っている。
【００４８】
中央処理部２１の判定手段２１７は、ガスが検知されたと判定した場合に表示制御手段２１８を介して警報表示部２６に警報表示させる制御を行い、また、出力制御手段２１９を介して警報音出力部２７や外部出力部２８に出力するように制御を行う。
【００４９】
警報表示部２６は、例えばＬＥＤ、ランプ、ＬＣＤディスプレイなどの表示部とそのドライバで構成されており、異常検知時等に警報を表示することが可能である。中央処理部２１では、判定手段２１７の出力を受けた表示制御手段２１８が、都市ガス、または、ＣＯガスが異常検知されたとする検知内容を警報表示する制御を行う。
【００５０】
警報音出力部２７は、例えばスピーカとそのドライバで構成されており、警報音や音声としてスピーカ等により出力することが可能である。中央処理部２１では、判定手段２１７の出力を受けた出力制御手段２１９が、都市ガス、または、ＣＯガスが異常検知されたとする検知内容を警報音出力する制御を行う。
【００５１】
外部出力部２８は、例えば接点部や通信部などであって、警報を外部へ出力することが可能である。中央処理部２１では、判定手段２１７の出力を受けた出力制御手段２１９が、都市ガス、または、ＣＯガスが異常検知されたとする検知内容を電圧等や通信信号の出力信号として外部へ出力する制御を行う。
【００５２】
電源部２９は、中央処理部２１、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、ヒータ層抵抗検知部２４、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８に図示しない電源線で接続されており、これらに対して電力を供給する。この電源部２９は、内蔵される乾電池や充電池などの消耗電池を想定しているが、ＡＣ１００Ｖ等の商用電源と定電圧部により構成しても良い。
ガス検知装置１の全体構成はこのようなものである。
【００５３】
続いてガス検知装置１による検知動作について説明する。ガス検知装置１の全体の制御は、中央処理部２１が司る。ガスセンサ１０は、図２で示すように、ヒータ層駆動部２２からの駆動信号が細線で示された導線を通じてヒータ層１３に入力されてヒータ駆動を行う。そして、ヒータ層１３により４００℃〜５００℃の高温に加熱された状態でガス感知層１５３がガスに接触し、ガス感知層１５３の変化するセンサ抵抗値を細線で示された導線を通じてガス検知部２３が検知信号として出力することでガスを検知する。
【００５４】
このようなガス検知装置１は、特に都市ガス（ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガス）を検知する。例えば、ヒータ層１３が５０〜５００ｍｓの一定時間にわたり通電され、ヒータ層１３、つまりガス感知層１５３の温度が５０〜５００ｍｓの一定時間にわたり高温（Ｈｉｇｈ４００〜５００℃）に保持される。このような高温の状態で感知電極層１５２によりガス感知層１５３のセンサ抵抗値がガス検知部２３により測定され、その変化からＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等の有無や可燃性ガス濃度を検知する。このような検知は周期的（例えば３０秒毎）に行われる。（Ｈｉｇｈ−Ｏｆｆ方式）。
【００５５】
ここで高温時のガス選択燃焼層１５４は、ＣＯ、Ｈ２等の還元性ガスその他の雑ガスを燃焼させるが、不活性なＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスをガス選択燃焼層１５４は透過させる。可燃性ガスはガス選択燃焼層１５４内を拡散してガス感知層１５３に到達してガス感知層１５３のＳｎＯ２と反応し、ＳｎＯ２のセンサ抵抗値を変化させる。このセンサ抵抗値の変化を検知してガス機器などのガス漏れ時に発生するＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスの有無や濃度を検知する。
【００５６】
また、不完全燃焼（ＣＯ）を検知する場合、一旦、ヒータ層１３の温度を５０〜５００ｍｓの一定期間にわたり高温（Ｈｉｇｈ４００〜５００℃）にし、ガス感知層１５３のクリーニングを行う。そして、低温（Ｌｏｗ約１００℃）に降温して不完全燃焼（ＣＯ）の検知を行う。これにより、ＣＯ感度およびガス選択性が高くなることが知られている（Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ−Ｏｆｆ方式）。
【００５７】
また、Ｈｉｇｈ状態で、クリーニングのみならずＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガス検知も行い、Ｌｏｗ状態でのＣＯ等の不完全燃焼ガスの検知と合わせ、ワンセンサで可燃性ガス・不完全燃焼ガスの両方を検知できるガスセンサとしても良い。
【００５８】
これらガスセンサのヒータ駆動方式は、上記のように（１）薄膜ガスセンサのヒータの温度をＨｉｇｈ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば６０秒周期）で繰り返す駆動、または（２）薄膜ガスセンサのヒータ温度をＨｉｇh−Ｌｏｗ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば１５０秒周期）で繰り返す駆動、を所定の周期（例えば１５０秒周期）で繰り返す間欠駆動としており、低消費電力化を図っている。ガス検知はこれら方式を採用できる。
【００５９】
続いてセンサ検出値の補正について説明する。まず、周囲温度がセンサ抵抗値やヒータ抵抗値に影響する点について説明する。図２で示した構造のガスセンサ１０を高温炉に入れてガスセンサ１０の周囲の温度を上げ、ヒータ層１３のヒータ層抵抗値の変化を測定した。図３のヒータ層抵抗値の変化で示すように、０から約５００℃の温度範囲においてヒータ層抵抗値は温度に対してほぼ線形に変化している。従って、周囲温度が上がるにつれてヒータ層抵抗値も上がり、また、周囲温度が下がるにつれてヒータ層抵抗値も下がる。このような傾向から、ヒータ層抵抗値のみならずガス感知層１５３のセンサ抵抗値も周囲温度に影響する、換言すれば周囲温度の検出に利用できることが推察される。
【００６０】
続いて、周囲湿度がセンサ抵抗値に影響する点について説明する。先に説明したように、ガス感知層１５３およびガス選択燃焼層１５４は、水分を吸着する多孔質体であり、ヒータオフ時では設置環境の周囲湿度に比例する水分を吸着している。そして、ヒータオン時では、多孔質体に吸着した水分が蒸発する際に吸熱し、この蒸発潜熱により湿度に起因した温度変化が生じる。この傾向は湿度が高いほど水分が多くなり、蒸発潜熱も多くなることから、湿度が高いと温度を下げる方向に作用すると推察される。
【００６１】
この湿度による温度変化の影響について説明する。図２で示した構造のガスセンサ１０に対して湿度を変化させつつ通電したものである。図４は、周囲温度２０℃で駆動周期６０ｓ、ヒータオン時間２００ｍｓで通電し、ヒータオン時のヒータ抵抗の時間変化を示している。約５ｍｓ〜８０ｍｓの立ち上がり期間では同じ時（例えば４０ｍｓの時）で湿度が５０％〜９０％と大きくなるにつれて、ヒータ層抵抗は逆に小さくなっている。
【００６２】
また、図５は、周囲温度５０℃で駆動周期６０ｓ、ヒータオン時間２００ｍｓで通電し、ヒータオン時のヒータ抵抗の時間変化を示している。これも約５ｍｓ〜８０ｍｓの立ち上がり期間では同じ時（例えば４０ｍｓの時）で湿度が５０％〜９０％と大きくなるにつれて、ヒータ層抵抗は逆に小さくなっている。
【００６３】
これら図４、図５に示すように、ヒータオン時のヒータ抵抗の時間変化は、周囲湿度の増加に伴い、約５ｍｓ〜８０ｍｓの昇温特性に変化が認められる。
これは、先に説明したが、多孔質化や柱状構造である選択触媒層およびガス感知層の多数の細孔に吸着した水分を蒸発させるための蒸発潜熱により温度を低くする。そして、この水分が多い、つまり湿度が高いほど、蒸発潜熱が大きくなり、温度が低くなってヒータ層抵抗値を低くするためと推察される。これはガス感知層１５３のセンサ抵抗値も同様である。
このように周囲温度・周囲湿度にヒータ層１３のヒータ層抵抗値やガス感知層１５３のセンサ抵抗値が影響される。
【００６４】
周囲温度・周囲湿度による影響は、図７で示すように、センサ出力に影響を及ぼしている。そこで、ある周囲温度とある周囲湿度における補正値を予め算出しておき、この周囲温度、周囲湿度および補正値を連関させて補正値を登録しておく。このような登録は、想定しうる周囲温度と、想定しうる周囲湿度と、を組み合わせて多数登録することになる。そして、検出した現状の周囲温度と周囲湿度とから最適な補正値を読み出してセンサ出力を補正する。このようにすることで周囲温度と周囲湿度とに影響されない正確な検出を可能とする。
【００６５】
続いて、ヒータ層抵抗検知部２４および温度検知手段２１４によるヒータ層抵抗値を用いる周囲温度の検出について説明する。温度検出は、ヒータオフ時における周囲温度としている。なお、ヒータオン時は、後述するが周囲湿度を検出する。
【００６６】
ヒータ層抵抗検知部２４は、図２で示すように、細線で示された導線を通じてヒータ層１３からヒータ層抵抗値を測定するようになされており、シャント抵抗を備える。このシャント抵抗は、あらかじめ抵抗値が把握されており、ヒータ層１３と直列に接続されている。さらにヒータ層１３の両端電圧とシャント抵抗の両端電圧が計測できるように回路構成されている。
【００６７】
ヒータオフ時のヒータ層抵抗を測定する場合、ヒータ層１３とシャント抵抗とに所定電圧を印加し、ヒータ層１３の両端電圧を測定すると同時に直列に配置したシャント抵抗の両端電圧値も測定する。これら両端電圧値が温度検知手段２１４へ送られる。そして、温度検知手段２１４では、直列に配置したシャント抵抗の両端電圧値と直列に配置した既知のシャント抵抗値とから電流を算出する。そして、この電流と、読取ったヒータ層１３の両端電圧とからヒータ層抵抗値を算出する。そして、測定したヒータ層１３のヒータ層抵抗値を用い、温度検知手段２１４は、以下の式からヒータオフ時におけるヒータ層１３の温度Ｔを算出する。
【００６８】
【数２】
2015045546.tif 000004
【００６９】
このようにしてヒータ層の温度Ｔとほぼ等しい周囲温度Ｔが算出される。
ここに、Ｒ０の値は予め計測により求められている。またαの値は、センサ毎に決定される値であるが、薄膜センサを作成するウェハーごとのバラつきは少ないので、１枚のウェハーから取れる薄膜センサでは同じ値を与えても良い。あるいは、１ロットで複数のウェハーを流す場合には、同じロットの薄膜センサに同じ値を与えてもよい。
【００７０】
続いて、ヒータ層抵抗値を用いる周囲湿度の検出について説明する。図４、図５で、周囲温度の増加に伴い認められた、約５ｍｓ〜８０ｍｓの立ち上がり期間における昇温特性の変化は、ヒータ層への投入時のＰｏｗｅｒが蒸発潜熱に費やされ、昇温特性の変化として現れる。この昇温特性がどのような挙動を取るか、つまりヒータ層抵抗値に応じて湿度を推定することができる。そこで、湿度検出は、本発明の特徴であるが、ヒータオフ時ではなくヒータオン時における蒸発潜熱に影響される抵抗変化を参照しつつ周囲湿度を計測している。
【００７１】
続いて、ヒータ層抵抗検知部２４および湿度検知手段２１５による湿度検知を説明する。ヒータ層抵抗検知部２４は、先ほども説明した手法によりヒータオン時のヒータ層抵抗値を測定する。このヒータ層抵抗値が湿度検知手段２１５へ送られる。そして、湿度検知手段２１５は、ヒータオン時から安定時までのヒータ層の抵抗値の挙動（ヒータ昇温特性の変化）から周囲の湿度を推定する。
【００７２】
一例を以下に示す。周囲温度が５０℃であり、図５で示すような特性に従うものとする。今回使用したサンプルにおいて、多孔質体に吸着した水分が蒸発しきらない約５ｍｓ〜８０ｍｓの間から選択された２０ｍｓ時のヒータ層抵抗値を第一のヒータ層抵抗値とし、ヒータが十分に加熱され多孔質体に吸着した水分が蒸発した約８０ｍｓ〜２００ｍｓの間から選択された２００ｍｓ時のヒータ層抵抗値を第二のヒータ層抵抗値とし、これら第一のヒータ層抵抗値と第二のヒータ層抵抗値との比を湿度別に予め算出しておき、周囲湿度依存性として記憶部２５に登録している。周囲湿度依存性を図６に示す。なお、この周囲湿度依存性は温度別に異なるものであるから温度別に登録されている。例えば、周囲温度が２０℃であれば、図４で示すような特性に基づいて予め生成された周囲湿度依存性を採用し、また、温度が５０℃であれば、図５で示すような特性に基づいて予め生成された周囲湿度依存性を採用するというものである。これは先に求めた周囲温度により決定される。本形態では周囲温度が５０℃であり、この５０℃用の周囲湿度依存性を参照しつつ説明する。
【００７３】
採用された周囲湿度依存性の縦軸の比、つまりヒータオン開始から所定期間加熱されるが多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発しきらない時（本形態では２０ｍｓ時）の第一のヒータ層抵抗値を検出し、続いてヒータオン開始から十分に加熱され多孔質体であるガス感知層に吸着した水分が蒸発した時（本形態では２００ｍｓ時）の第二のヒータ層抵抗値を検出する。そして、湿度検知手段２１５は、これら第一のヒータ層抵抗値と第二のヒータ層抵抗値との比を求め、記憶部２５に登録された周囲湿度依存性（比に対応する周囲湿度）のデータベースにアクセスし、算出した比に対応する周囲湿度を読み出す。これは、図６に示す特性と対応する湿度を算出することで、周囲湿度を推定するというものである。このようにして周囲湿度が算出される。
【００７４】
中央処理部２１の補正手段２１６はこれら周囲湿度・周囲温度により、ガス感知部１５の周囲温度・周囲湿度に合わせてガスの検出値を補正する。これはある周囲温度・ある周囲湿度に応じた補正値を予め算出しておき、そして想定される全ての周囲温度・全ての周囲湿度に応じた補正値（例えば、周囲温度２０℃・周囲湿度６５％で補正値ａ、周囲温度３５℃・周囲湿度９０％で補正値ｂ、周囲温度５０℃・周囲湿度６５％で補正値ｃ、周囲温度５０℃・周囲湿度９０％で補正値ｄ）を予め記憶部２５に登録しておく。そして、計測した周囲温度・周囲湿度に対応する補正値を記憶部２５から読み出し、この補正値に基づいてセンサ出力を補正するというものである。例えば、補正値を係数として乗じたり、また、加算するようにしても良い。補正原理はこのようになる。
【００７５】
補正により改善した例を図７，図８を用いて説明する。補正前では図７で示すように、センサ出力が周囲温度・周囲湿度により変化が生じていたが、補正後では図８で示すように、センサ出力では周囲温度・周囲湿度による変化を吸収している。
【００７６】
中央処理部２１の判定手段２１７は、補正手段２１６からの補正されたセンサ出力が警報閾値を超えるか否かについて判断する。そして、補正されたセンサ出力が警報閾値を超える場合には判定手段２１７は表示制御手段２１８および出力制御手段２１９に閾値を超えてガスが検知されたことを通知する。表示制御手段２１８は、警報表示部２６に警報表示をするように制御すると警報表示部２６が警報表示を行う。出力制御手段２１９は警報音出力部２７に警報音を出力するように制御すると警報音出力部２７が警報音を出力し、また、外部出力部２８に警報が報知されたことを外部へ出力するように制御すると外部出力部２８は警報を外部へ出力する。このようにしてガス検知がなされる。
本形態のガス検知装置１はこのようなものである。
【００７７】
以上説明した本発明によれば、周囲湿度を、ヒータの昇温特性から検出することが可能である。詳しくは、ヒータオン時にガス感知層１５３およびガス選択燃焼層１５４に吸着する水分が蒸発する際の蒸発潜熱の影響がヒータの昇温特性に反映されており、湿度検出に使用できることを知見した。このようにして得た周囲の温度・湿度により、ガス感知層の周囲の温湿度に合わせてガスの検出値を補正する。そこで、湿度の影響を排除した精度の高いガス検知が可能となる。
【００７８】
続いて他の形態について説明する。本形態では先の形態と構造が同じであるが湿度検出手法のみが異なるものである。以下、湿度検出について説明するとともに他の構成や温度検出手法等については同じであるものとして重複する説明を省略する。
【００７９】
本形態では、ヒータＯＮ時のヒータ昇温特性の変化として、計測して得たヒータ抵抗値が、閾値である特定のヒータ抵抗値を超えるまでの時間を計測し、この時間により周囲湿度を推定する。この検出原理について図を参照しつつ説明する。図９は、ある湿度においてヒータＯＮによりヒータ昇温させ、閾値としてヒータ抵抗が９５Ωを越えた時間をプロットしたものである。この際の周辺温度は２０℃である。この特性によれば、周囲湿度上昇に伴い、９５Ωを越える時間がほぼ比例的に長くなることが分かる。換言すれば、９５Ωを越える時間が解れば周囲湿度が推察できる。
【００８０】
例えば、９５Ωを超えた時間が１５ｍｓであるならば、周囲湿度が約５５％付近にあると推察される。このようにある周囲湿度に対してセンサ抵抗値９５Ωを超える時間を記憶部２５に複数登録する。なお、この周囲湿度依存性は温度別に異なるものであるから温度別に登録されている。例えば、周囲温度が２０℃であれば、図９で示すような特性に基づいて予め生成された周囲湿度依存性を採用する。温度が異なれば、２５℃、３０℃というように温度別に登録されているその他の周囲湿度依存性を利用する。
【００８１】
まず、ヒータ層抵抗検知部２４および温度検知手段２１４による温度検知を説明する。ヒータ層抵抗検知部２４は、先ほども説明した手法によりヒータオフ時のヒータ層抵抗値を測定している。温度検知手段２１４はこのヒータオフ時のヒータ層抵抗値を用いて周囲温度を算出する。そしてこの周囲温度により最適な周囲湿度−時間特性を採用する。本形態では周囲温度が２０℃であり、この図９で示すような２０℃用の周囲湿度−時間特性を選択したものとして説明する。
【００８２】
続いて、ヒータ層抵抗検知部２４および湿度検知手段２１５による湿度検知を説明する。ヒータ層抵抗検知部２４は、先ほども説明した手法によりヒータオン時のヒータ層抵抗値を測定する。ヒータオン時のヒータ層抵抗値が湿度検知手段２１５へ順次送られる。そして、湿度検知手段２１５は、ヒータオン開始から所定期間加熱されるにつれて上昇するヒータ層抵抗値が所定の閾値（９５Ω）に到達したことを検出する。湿度検知手段２１５は、この到達時刻を記憶し、記憶部２５に登録された周囲湿度−時間特性のデータベースにアクセスし、計測した時刻に対応する周囲湿度を選択することで、周囲湿度を推定する。
【００８３】
また、ヒータ昇温特性として、ガス検知時のセンサ駆動温度より大幅に低くしたヒータ温度としてもよい。例えば、先の説明ではヒータ温度が５００℃であるのに対し、ここではヒータ温度を１６０℃とした。このようなヒータオン時のヒータ昇温抵抗の時間変化を図１０に示す。この図１０では周囲温度２０℃として先の説明と同じ条件としている。この図１０でも明らかなようにヒータ抵抗値の閾値である９５Ωに到達する時間を長くしている。
【００８４】
このようなヒータ昇温特性では、特に、ヒータ温度が低いため、吸着した水分を蒸発させる時間が長くなり、ヒータ昇温特性において、ヒータ抵抗の閾値を超えるまでの時間を長くしている。従って時間分解能を下げてより正確に湿度を推定することを可能にしている。図１１に、閾値としてヒータ抵抗が９５Ωを越えた時間をプロットした特性でも、周囲湿度上昇に伴い、９５Ωを越える時間が長くなることが分かる。このようにセンサ温度よりも大幅にヒータ温度を低くして湿度を算出することでより正確に湿度を推定することが可能となる。
【００８５】
続いて他の形態について説明する。
本形態は、図１のガス検知装置１のうち、特にガスセンサの改良を図るものであり、図１のガスセンサ１０に代えて、図１２で示すようなガスセンサ３０を採用するものである。そこで、ガスセンサ３０以外は先のガス検知装置１の各構成と同じであるものとして重複する説明を省略し、ガスセンサ３０についてのみ説明する。図１２は、本発明を実施するための第２の形態のガス検知装置のガスセンサの断面図である。
【００８６】
一般にガス検知装置１が使用される環境では、検知対象ガスに加え、ガスセンサにとって悪影響を及ぼす他の雑ガスも共存する。雑ガスは、検知対象外の可燃性ガス、酸素、窒素、炭酸ガス、水蒸気などのガス種である。このようなガスの一部には、ガスセンサにとって干渉ガス（ガスセンサが抵抗変化しあたかも検知対象ガスが存在するかのように振舞う誤検出を誘発するガス）となり、誤検知を誘発する場合がある。
【００８７】
このような干渉ガスの影響を排除し、検知対象ガスの有無および濃度を正確に検知するためには、干渉ガスをガス選択燃焼層１５４で除去し、さらに検知対象ガスが検知可能な高温で十分な時間にわたり通電する必要がある。しかしながら、このような加熱が、低消費電力化の妨げになっているという課題があった。
【００８８】
そこで、干渉ガスの影響を防止するため、ガスセンサ３０では、図１２で示すように、ガス感知層１５３およびガス選択燃焼層１５４をフィルタケース３１で覆い、フィルタケース３１のガス導入口にフィルタ３２を設けている。このフィルタ３２は、例えば活性炭吸着層を備えており、干渉ガスを吸着除去している。
【００８９】
この活性炭吸着層は、空気中の水分についても吸脱着するため、フィルタケース３１外（環境中）の湿度変化に対し、フィルタケース内の検出空間３１１の湿度応答が遅れるが、湿度検出を行うヒータ層１３がフィルタケース３１内に設けられており、問題はない。これにより、湿度の影響を大幅に排除した上で、先に説明した補正を行うため、さらに正確な補正が可能になる。このようなガス検知装置１としても良い。
【００９０】
続いて他の形態について図１３を参照しつつ説明する。ガス検知装置２は、図１３で示すように、ガスセンサ１０と、駆動制御・信号処理部４０と、を備えている。駆動制御・信号処理部４０がガスセンサ１０を駆動制御するとともに、ガスセンサ１０からの検出信号を受信し、ガスの有無を検知する装置である。先に説明した図１のガス検知装置１は、ヒータ層１３にヒータ層抵抗値を用いて温度検出や湿度検出を行っていた。本形態では図１４で示すように温度検出を行う温度検出部４１を採用し、湿度検出についてはヒータ層抵抗検知部２４を採用したものである。
【００９１】
図１４で示すガスセンサ１０は、先の図２を用いて説明した構成と同じであり、同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。駆動制御・信号処理部４０は、図１３で示すように、中央処理部２１、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、ヒータ層抵抗検知部２４、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８、電源部２９、温度検出部４１を備えている。先に図１を用いて説明した駆動制御・信号処理部２０と比較すると温度検出部４１が追加された点のみが相違する。駆動制御・信号処理部４０については、温度検出部４１による周囲温度検出方法のみが相違するものであってこの点ついて重点的に説明するものとし、他の構成や周囲湿度検出については図１のガス検知装置１の各構成と同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００９２】
温度検出部４１は、例えばサーミスタであり、温度に応じて抵抗値を変化させるものである。温度検出部４１は上記のシャント抵抗を有し、温度検出部４１のサーミスタの抵抗値が検出できるようになされている。中央処理部２１の温度検知手段２１４は、温度検出部４１のサーミスタの抵抗値に基づいて上記の数２を用いる手法により周囲温度を計測する。
【００９３】
また、中央処理部２１の湿度検知手段２１５は、ヒータ層抵抗検知部２４を介して得たヒータ層抵抗値に基づいて上記の手法により周囲湿度を計測する。中央処理部２１のヒータ層駆動手段２１１は、ヒータ層駆動部２２を制御し、上記したような周囲湿度の検出時の駆動を行う。すると、ヒータ層抵抗検知部２４を介して得たヒータオン時のヒータ層１３のヒータ層抵抗値の昇温時の変化（図６の比や図９，図１１の時間）に基づいて、湿度検知手段２１５が周囲湿度の検出を行う。以下この周囲温度や周囲湿度を用いて上記のような補正・判定を行うことになる。
【００９４】
このような本発明によれば、特に周囲温度の検出と、周囲湿度の検出とを、それぞれ独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。
【００９５】
続いて他の形態について説明する。本形態は、図１３のガス検知装置２において、図１４のガスセンサ１０に代え、図１５に示すようなガスセンサ３０を採用したものである。この図１５に示すガスセンサ３０は、図１４のガスセンサ１０の構成に対し、さらにフィルタケース３１，フィルタ３２を追加したものである。これら構成は先の図１２を用いたガスセンサ３０の説明と同じであるが、特に温度検出部４１はフィルタケース３１内に配置されて、フィルタケース３１内の周囲温度を検出することが好ましい。なお、温度検出部４１をフィルタケース３１の外側に配置しても温度検出は可能である。また、周囲温度・周囲湿度の検出方法、ガスの検出方法、補正方法等については先の説明と同じであり、重複する説明を省略する。
このようなガス検知装置２では、湿度の影響を大幅に排除した上で、先に説明した補正を行うため、さらに正確な補正が可能になる。このようなガス検知装置２としても良い。
【００９６】
続いて他の形態について図１６を参照しつつ説明する。ガス検知装置３は、ガスセンサ５０と、駆動制御・信号処理部６０と、を備えている。駆動制御・信号処理部６０が図１７で示すようなガスセンサ５０を駆動制御するとともに、ガスセンサ５０からの検出信号を受信し、ガスの有無を検知する装置である。先に説明した図１のガス検知装置１は、ヒータ層１３にヒータ層抵抗値を用いて温度検出や湿度検出を行っていた。本形態では検出に特化した検出部５１をガスセンサ５０に搭載し、この検出部５１が温度検出や湿度検出を行うというものである。
【００９７】
ガスセンサ５０は、図１７で示すように、Ｓｉ基板１１、熱絶縁支持層１２、ヒータ層１３、電気絶縁層１４、ガス感知部１５、検出部５１を備える。このうちＳｉ基板１１、熱絶縁支持層１２、ヒータ層１３、電気絶縁層１４、ガス感知部１５については先の説明と同様であり、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００９８】
検出部５１は、検出用ヒータ層５１１、検出用多孔質層５１２を備える。
検出用ヒータ層５１１は、Ｎｉ−Ｃｒにより形成されており、熱絶縁支持層１２の上側に設けられる。検出用ヒータ層５１１は、スパッタＳｉＯ２層からなる電気絶縁層１４により覆われる。検出用多孔質層５１２は、ガス選択燃焼層１５４と同じ材料であるＰｄ担持Ａｌ２Ｏ３焼結材、Ｐｔ担持Ａｌ２Ｏ３焼結材やＰｄ・Ｐｔ合金担持Ａｌ２Ｏ３焼結材を採用することができる。検出用ヒータ層５１１、検出用多孔質層５１２は、ヒータ層１３やガス選択燃焼層１５４の形成時に同じ材料を用いて同時に形成することができる。
【００９９】
なお、この検出部５１（検出用ヒータ層５１１、検出用多孔質層５１２）の位置は、ガス感知部１５の近傍であって、ダイヤフラム上の範囲内に配置される。これは、ダイヤフラム上の範囲外に配置されていると、Ｓｉ基板１１に熱が逃げてしまい、昇温が緩やかになり、また、温度が上がりきらなくなるためである。このように、ダイヤフラム上に配置することで熱が逃げにくくなり、低消費電力化を実現できる。
【０１００】
続いて、駆動制御・信号処理部６０について説明する。駆動制御・信号処理部６０は、図１６で示すように、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８、電源部２９、中央処理部６１、検出用ヒータ層駆動部６２、検出用ヒータ層抵抗検知部６３を備えている。中央処理部６１、検出用ヒータ層駆動部６２、検出用ヒータ層抵抗検知部６３について重点的に説明するものとし、他の構成については同じ番号を付すとともにガス検知方法等の重複する説明を省略する。
【０１０１】
中央処理部６１は、ヒータ層駆動手段２１１、都市ガス検知手段２１２、ＣＯガス検知手段２１３、温度検知手段２１４、湿度検知手段２１５、補正手段２１６、判定手段２１７、表示制御手段２１８、出力制御手段２１９に加え、検出用ヒータ層駆動手段６１１を備える。
【０１０２】
検出用ヒータ層駆動部６２は、電源部２９から供給された電圧を、周囲温度や周囲湿度を精度よく検知するためのヒータ電圧に変換し、検出用ヒータ層５１１を通電により駆動するような回路部である。
検出用ヒータ層抵抗検知部６３は、検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗を検出する手段からなり、検出信号を中央処理部６１へ送信する。中央処理部６１の温度検知手段２１４は、検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗値に基づいて上記の数２を用いる手法により周囲温度を計測する。また、中央処理部６１の湿度検知手段２１５は、検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗値に基づいて上記の手法により周囲湿度を計測する。
【０１０３】
中央処理部６１の検出用ヒータ層駆動手段６１１は、検出用ヒータ層駆動部６２を制御し、上記したような周囲温度・周囲湿度の検出時の駆動を行う。すると、検出用ヒータ層抵抗検知部６３を介して得たヒータオフ時の検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗値に基づいて、中央処理部６１の温度検知手段２１４が周囲温度検出を行う。そして、検出用ヒータ層抵抗検知部６３を介して得たヒータ層抵抗値であって、ヒータオン時における検出用多孔質層５１２に吸着された水分の影響を含む検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗値の昇温時の変化（図６の比や図９，図１１の時間）に基づいて、湿度検知手段２１５が周囲湿度の検出を行う。以下この周囲温度や周囲湿度を用いて上記のような補正・判定を行うことになる。
【０１０４】
このような本発明によれば、周囲温度・周囲湿度の検出を独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。
【０１０５】
続いて他の形態について説明する。本形態は、図１６のガス検知装置３において、図１７に示すようなガスセンサ５０に代え、図１８に示すようなガスセンサ７０を採用したものである。この図１８に示すガスセンサ７０は、図１７のガスセンサ５０の構成に対し、さらにフィルタケース３１，フィルタ３２を追加したものである。そして、検出部５１もフィルタケース３１の検出空間３１１内に位置する。このフィルタケース３１，フィルタ３２の構成は先の説明と同じであり、また、周囲温度・周囲湿度の検出方法、ガスの検出方法、補正方法等については先の説明と同じであり、重複する説明を省略する。
【０１０６】
このようなガス検知装置３では、湿度の影響を大幅に排除した上で、先に説明した補正を行うため、さらに正確な補正が可能になる。また、周囲温度・周囲湿度の検出を独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。このようなガス検知装置３としても良い。
【０１０７】
続いて他の形態について図１９を参照しつつ説明する。ガス検知装置４は、ガスセンサ５０と、駆動制御・信号処理部８０と、を備えている。駆動制御・信号処理部８０が図２０で示すようなガスセンサ５０を駆動制御するとともに、ガスセンサ５０からの検出信号を受信し、ガスの有無を検知する装置である。本形態では温度検出については上記の温度検出部４１を採用し、この温度検出部４１が温度検出を行う。また、湿度検出については上記の検出用ヒータ層抵抗検知部６３を採用したものである。
【０１０８】
ガスセンサ５０は、先の図１７を用いて説明した構成と同じであり、重複する説明を省略する。駆動制御・信号処理部８０は、図１９で示すように、中央処理部６１、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８、電源部２９、検出用ヒータ層駆動部６２、検出用ヒータ層抵抗検知部６３、温度検出部４１を備えている。先に図１６を用いて説明した駆動制御・信号処理部６０と比較すると温度検出部４１が追加された点のみが相違する。駆動制御・信号処理部８０については、温度検出部４１による周囲温度検出方法のみが相違するものであってこの点ついて重点的に説明するものとし、他の構成や周囲湿度検出については図１６のガス検知装置３の各構成と同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。
【０１０９】
温度検出部４１は、例えばサーミスタであり、温度に応じて抵抗値を変化させるものである。温度検出部４１は上記のシャント抵抗を有し、サーミスタの抵抗値が検出できるようになされている。中央処理部６１の温度検知手段２１４は、サーミスタの抵抗値に基づいて上記の手法により周囲温度を計測する。また、中央処理部６１の湿度検知手段２１５は、検出用ヒータ層抵抗検知部６３を介して得た検出用のヒータ層抵抗値に基づいて上記の手法により周囲湿度を計測する。
【０１１０】
中央処理部６１の検出用ヒータ層駆動手段６１１は、検出用ヒータ層駆動部６２を制御し、上記したような周囲湿度の検出時の駆動を行う。すると、検出用ヒータ層抵抗検知部６３を介して得た、ヒータオン時の検出用ヒータ層５１１のヒータ層抵抗値の昇温時の変化（図６の比や図９，図１１の時間）に基づいて、湿度検知手段２１５が周囲湿度の検出を行う。以下、この周囲温度や周囲湿度を用いて上記のような補正・判定を行うことになる。
【０１１１】
このような本発明によれば、特に周囲温度の検出と、周囲湿度の検出とを、ヒータ層駆動と分離させつつ、それぞれ独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。
【０１１２】
続いて他の形態について説明する。本形態は、図１９のガス検知装置４において、ガスセンサ５０に代え、図２１に示すようなガスセンサ７０を採用したものである。この図２１に示すガスセンサ７０は、図２０のガスセンサ５０の構成に対し、さらにフィルタケース３１，フィルタ３２を追加したものである。これら構成は先の説明と同じであり、また、周囲温度・周囲湿度の検出方法、ガスの検出方法、補正方法等については先の説明と同じであり、重複する説明を省略する。
【０１１３】
このようなガス検知装置４では、湿度の影響を大幅に排除した上で、先に説明した補正を行うため、さらに正確な補正が可能になる。特に周囲温度の検出と、周囲湿度の検出とを、ヒータ層駆動と分離させつつ、それぞれ独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。このようなガス検知装置４としても良い。
【０１１４】
続いて他の形態について図２２を参照しつつ説明する。ガス検知装置５は、図２２で示すように、ガスセンサ９０と、駆動制御・信号処理部１００と、を備えている。駆動制御・信号処理部１００がガスセンサ９０を駆動制御するとともに、ガスセンサ９０からの検出信号を受信し、ガスの有無を検知する装置である。本形態では特に温度検出を行う温度検出部４１と、湿度検出を行う湿度検出部１０２と、を採用したものである。
【０１１５】
図２３で示すガスセンサ９０は、Ｓｉ基板１１、熱絶縁支持層１２、ヒータ層１３、電気絶縁層１４、ガス感知部１５を備える。これらＳｉ基板１１、熱絶縁支持層１２、ヒータ層１３、電気絶縁層１４については先の説明と同様であり、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【０１１６】
駆動制御・信号処理部１００は、図２２で示すように、中央処理部１００、ヒータ層駆動部２２、ガス検知部２３、記憶部２５、警報表示部２６、警報音出力部２７、外部出力部２８、電源部２９、温度検出部４１、湿度検出部１０２を備えている。駆動制御・信号処理部１００については、温度検出部４１による周囲温度検出方法と湿度検出部１０２による周囲温度検出方法が相違するものであってこの点について重点的に説明するものとし、他の構成については図１のガス検知装置１の各構成と同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。
【０１１７】
温度検出部４１は、例えばサーミスタであり、温度に応じて抵抗値を変化させるものである。温度検出部４１は上記のシャント抵抗を有し、サーミスタの抵抗値が検出できるようになされている。中央処理部１０１の温度検知手段２１４は、温度検出部４１のサーミスタの抵抗値に基づいて上記の数２を用いる手法により周囲温度を計測する。
【０１１８】
湿度検出部１０２は、例えば湿度に応じて感湿体に吸着される水分吸収量に比例して抵抗値を変化させるものである。中央処理部１０１の湿度検知手段２１５は、湿度検出部１０２の感湿体の抵抗値に基づいて上記のような手法にて周囲湿度を計測する。以下この周囲温度や周囲湿度を用いて上記のような補正・判定を行うことになる。
【０１１９】
このような本発明によれば、特に周囲温度の検出と、周囲湿度の検出とを、それぞれ独立して行えるようにしたため、設置箇所や検出時間を自由に設定できるという利点がある。
【０１２０】
続いて他の形態について説明する。本形態は、図２２のガス検知装置５において、図２３のガスセンサ９０に代え、図２４に示すようなガスセンサ１１０を採用したものである。この図２４に示すガスセンサ１１０は、図２３のガスセンサ９０の構成に対し、さらにフィルタケース３１，フィルタ３２を追加したものである。これら構成は先の図２３を用いたガスセンサ９０の説明と同じであるが、特に温度検出部４１および湿度検出部１０２はフィルタケース３１内に配置されて、フィルタケース３１内の周囲温度・周囲湿度を検出することが好ましい。なお、温度検出部４１および湿度検出部１０２をフィルタケース３１の外側に配置しても温度検出・湿度検出は可能であり、このような構成としても良い。また、ガスの検出方法、周囲温度・周囲湿度を用いる補正方法等については先の説明と同じであり、重複する説明を省略する。
【０１２１】
このようなガス検知装置５では、湿度の影響を大幅に排除した上で、先に説明した補正を行うため、さらに正確な補正が可能になる。このようなガス検知装置としても良い。
【０１２２】
以上、本発明のガス検知装置について図を参照しつつ説明した。なお、先に説明した形態では何れもガス選択燃焼層１５４を備える構成であるものとして説明したが、このガス選択燃焼層１５４がないようなガス感知層１５であっても良い。この場合も、多孔質であるガス感知層１５３があればガス検知は可能である。このようなガス選択燃焼層１５４がない構成を採用しても良い。
【０１２３】
このように先に説明したガス検知装置によれば、周囲温度・周囲湿度の影響を排除でき、正確なガス検知を実現する。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明のガス検知装置は、特にガス漏れ警報器等の用途に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１，２，３，４，５：ガス検知装置
１０，３０，５０，７０，９０，１１０：ガスセンサ
１１：Ｓｉ基板
１２：熱絶縁支持層
１２１：熱酸化ＳｉＯ２層
１２２：ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４層
１２３：ＣＶＤ−ＳｉＯ２層
１３：ヒータ層
１４：電気絶縁層
１５：ガス検知部
１５１：接合層
１５２：感知電極層
１５３：ガス感知層
１５４：ガス選択燃焼層
２０，４０，６０，８０，１００：駆動制御・信号処理部
２１，６１，１０１：中央処理部
２１１：ヒータ層駆動手段
２１２：都市ガス検知手段
２１３：ＣＯガス検知手段
２１４：温度検知手段
２１５：湿度検知手段
２１６：補正手段
２１７：判定手段
２１８：表示制御手段
２１９：出力制御手段
６１１：検出用ヒータ層駆動手段
２２：ヒータ層駆動部
２３：ガス検知部
２４：ヒータ層抵抗検知部
２５：記憶部
２６：警報表示部
２７：警報音出力部
２８：外部出力部
２９：電源部
３１：フィルタケース
３１１：検出空間
３２：フィルタ
４１：温度検出部
５１：検出部
５１１：検出用ヒータ層
５１２：検出用多孔質層
５２：検出用ヒータ層駆動部
５３：検出用ヒータ層抵抗検知部
１０２：湿度検出部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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