(57)【要約】【課題】  ガス検知電極に対して相互に干渉する複数種の検知対象ガス（目的ガス）の各々の濃度値を、精確に、かつ高い信頼性で検出することができ、従って、所期のガス検知を確実に行うことができるガス検知装置の提供。【解決手段】  ガス検知装置は、各々互いに種類が異なる第１および第２の目的ガスに主感度を有する第１および第２の作用電極を具え、第１および第２の作用電極がそれぞれ前記第２および第１の目的ガスに対して干渉感度を有するものであるセンサ本体に、第１の作用電極の主感度と干渉感度との感度比率および第２の作用電極の当該感度比率の両方が当該センサ本体に固有の感度情報として設定された記憶手段が設けられた定電位電解型ガスセンサを具えてなり、被検ガスにおける第１および第２の目的ガスの濃度値の各々を、前記感度情報を用い、第１および第２の作用電極の各々の出力値に基づいて算出する濃度演算手段を有することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の検知対象ガスに主感度を有する第１の作用電極と、前記第１の検知対象ガスと種類が異なる第２の検知対象ガスに主感度を有する第２の作用電極とを具え、第１の作用電極が前記第２の検知対象ガスに対して干渉感度を有するとともに、第２の作用電極が前記第１の検知対象ガスに対して干渉感度を有するものであるガスセンサ本体と、このガスセンサ本体に設けられた、当該ガスセンサ本体に固有の感度情報が設定された記憶手段とを有する定電位電解型ガスセンサを具えてなり、
記憶手段に設定されたガスセンサ本体に固有の感度情報は、第１の作用電極についての主感度と干渉感度との感度比率、および第２の作用電極についての主感度と干渉感度との感度比率の両方であり、
供給される被検ガスにおける第１の検知対象ガスの濃度値を、前記第１の作用電極についての感度比率を用いて、第１の作用電極の出力値および第２の作用電極の出力値に基づいて算出すると共に、第２の検知対象ガスの濃度値を、第２の作用電極についての感度比率を用いて、第１の作用電極の出力値および第２の作用電極の出力値に基づいて算出する濃度演算手段を有することを特徴とするガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数のガス検知電極を具え、それぞれのガス検知電極に対して相互に干渉する複数種の検知対象ガスを同時に検知することができるガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体工場における半導体材料ガスやその他の毒性ガスを検知するに際しては、検知されるべき検知対象ガスの選択性に優れ、高感度で、かつ、高い精度で濃度を検出することができるなどの理由から、定電位電解式ガスセンサが広く利用されている。
【０００３】
このような定電位電解式ガスセンサのある種のものにおいては、互いに種類が異なる複数の検知対象ガスを同時に検知するための２以上の作用電極を備えてなり、例えば参照電極に対する各々の作用電極の電位状態が調整されることにより、各々の作用電極は互いに異なる検知対象ガスに感応する状態とされている。
【０００４】
而して、この種の定電位電解式ガスセンサにおいては、参照電極に対する各々の作用電極の電位状態の最適化を図った場合であっても、それぞれの作用電極についての検知対象ガスのみを検出することは困難であり、当該検知対象ガス以外のガスによる干渉を受けることが多いため、例えば、作用電極に係る出力値を検知対象ガス以外のガス（干渉ガス）による相互干渉による影響を考慮して補正することにより、被検ガスにおける目的とする検知対象ガスの濃度値を算出することが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通常、ガスセンサには、その感度特性にバラツキ（個体差）があり、或る検知対象ガスについて主感度を有する作用電極に対する干渉ガスによる影響の程度は、当該干渉ガスの種類によって一義的に決定されるものではないので、信頼性の高いガス検知を行うためには、検知対象ガスの濃度値を算出するための濃度演算手段の設定条件をガスセンサに固有の感度特性に応じて変更する必要がある。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、互いに種類が異なる複数の検知対象ガスを検知するための複数の作用電極を具え、当該作用電極のそれぞれに対して相互干渉する複数の検知対象ガスの各々の濃度値を、精確に、かつ高い信頼性で得ることができ、従って、所期のガス検知を確実に行うことができる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】
本発明のガス検知装置は、第１の検知対象ガスに主感度を有する第１の作用電極と、前記第１の検知対象ガスと種類が異なる第２の検知対象ガスに主感度を有する第２の作用電極とを具え、第１の作用電極が前記第２の検知対象ガスに対して干渉感度を有するとともに、第２の作用電極が前記第１の検知対象ガスに対して干渉感度を有するものであるガスセンサ本体と、このガスセンサ本体に設けられた、当該ガスセンサ本体に固有の感度情報が設定された記憶手段とを有する定電位電解型ガスセンサを具えてなり、記憶手段に設定されたガスセンサ本体に固有の感度情報は、第１の作用電極についての主感度と干渉感度との感度比率、および第２の作用電極についての主感度と干渉感度との感度比率の両方であり、供給される被検ガスにおける第１の検知対象ガスの濃度値を、前記第１の作用電極についての感度比率を用いて、第１の作用電極の出力値および第２の作用電極の出力値に基づいて算出すると共に、第２の検知対象ガスの濃度値を、第２の作用電極についての感度比率を用いて、第１の作用電極の出力値および第２の作用電極の出力値に基づいて算出する濃度演算手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のガス検知装置によれば、第１の作用電極の出力値および第２の作用電極の出力値が、個々の定電位電解式ガスセンサの感度特性のバラツキが補償された状態において、第１の作用電極についての相互干渉ガスである第２の検知対象ガスによる影響の程度および第２の作用電極についての相互干渉ガスである第１の検知対象ガスによる影響の程度が考慮されて、補正されるので、被検ガスにおける第１の検知対象ガスおよび第２の検知対象ガスの各々の濃度値を、精確に、かつ、高い信頼性で得ることができ、従って、所期のガス検知を確実に行うことができる。
しかも、ガスセンサ本体が当該ガスセンサ本体に固有の感度情報が設定された記憶手段が設けられたものであることにより、ガスセンサ本体の交換に伴って、検知対象ガスの濃度値を算出するための濃度演算手段の設定条件が新たなガスセンサ本体に固有の感度特性に応じたものにいわば自動的に変更されるので、ガスセンサ本体を交換する度毎に新たなガスセンサ本体に固有の感度情報を取得して設定条件を変更するなどの煩雑な操作が不要となり、高い利便性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下においては、例えば一酸化炭素ガス（ＣＯガス）および硫化水素ガス（Ｈ2 Ｓガス）の２種のガスを同時に検知する場合を例に挙げて、本発明について説明する。
図１は、本発明のガス検知装置の一例における構成の概略を示す説明図である。図１においては、便宜上、ガスセンサ本体とこのガスセンサ本体に設けられる回路基板とを同一平面上に示してある。
【００１０】
このガス検知装置は、第１の検知対象ガスであるＣＯガスについて主感度を有する第１の作用電極であるＣＯガス検知用作用電極２３と、第２の検知対象ガスであるＨ2 Ｓガスについて主感度を有する第２の作用電極であるＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４との２つの作用電極を具えた定電位電解式ガスセンサ（以下、単に、「ガスセンサ」という。）１０と、このガスセンサ１０におけるＣＯガス検知用作用電極２３およびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４の各々に所定の大きさの電位を印加する印加電位制御手段と、ガスセンサ１０によるガス検知信号に基づいて、被検ガスにおけるＣＯガスの濃度値およびＨ2 Ｓガスの濃度値を算出する濃度演算手段４０と、算出されたＣＯガスの濃度値およびＨ2 Ｓガスの濃度値の各々を表示する濃度表示手段５０とを備えている。
ここに、ＣＯガス検知用作用電極２３は、第２の検知対象ガスであるＨ2 Ｓガスについて干渉感度を有し、Ｈ2 Ｓガス検知用作用電極２４は、第１の検知対象ガスであるＣＯガスについて干渉感度を有する。
【００１１】
ガスセンサ１０は、記憶手段１２を有する回路基板１１がガスセンサ本体２０に例えば一体的に設けられて構成されてなる、いわゆるインテリジェントセンサである。
ガスセンサ本体２０は、一端にガス透過口２１Ａを有し、このガス透過口２１Ａがガス透過性疎水隔膜２２により封止されて電解液が収容される電解液室Ｓが形成されるケーシング２１を備え、このケーシング２１内において、ＣＯガス検知用作用電極２３およびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４がガス透過性疎水隔膜２２の接液側の面（内面）に互いに離間して並ぶよう形成されていると共に対極２５および参照電極２６が当該作用電極２３、２４の各々と電解液を介して液密とされた状態で配置されて構成されている。
この例においては、ＣＯガス検知用作用電極２３およびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４の２つの作用電極が１つの参照電極２６により制御される構成とされており、これにより、ガスセンサ本体２０におけるガス検知電極の占める占有空間を小さくすることができ、小型のものとして構成することができる。
【００１２】
ＣＯガス検知用作用電極２３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなるガス透過性疎水隔膜２２の一面に電極部が形成されてなるシート状のものであり、参照電極２６に対する電位状態が調整されることにより、ＣＯガスについて主感度を有する状態に設定、すなわちＣＯガスが目的とする検知対象ガスとして設定されている。
電極部は、例えば白金、白金黒などの貴金属よりなる電極触媒を、例えば蒸着またはスパッタリングすることにより、あるいは電極触媒粉末をフッ素樹脂バインダーと混合して塗布、焼成することにより、形成することができる。
【００１３】
Ｈ2 Ｓガス検知用作用電極２４は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなるガス透過性疎水隔膜２２の一面に電極部が形成されてなるシート状のものであり、参照電極２６に対する電位状態が調整されることにより、Ｈ2 Ｓガスについて主感度を有する状態に設定、すなわちＨ2 Ｓガスが目的とする検知対象ガスとして設定されている。  電極部は、例えば金、ルテニウム、酸化ルテニウム、イリジウムなどの貴金属よりなる電極触媒を、例えば蒸着またはスパッタリングすることにより、あるいは電極触媒粉末をフッ素樹脂バインダーと混合して塗布、焼成することにより、形成することができる。
【００１４】
対極２５および参照電極２６の各々は、いずれも、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などよりなるシートの一面に、例えば白金、金などの貴金属よりなる電極触媒を、例えば蒸着またはスパッタリングすることにより、あるいは電極触媒粉末をフッ素樹脂バインダーと混合して塗布、焼成することにより、形成することができる。
【００１５】
印加電位制御手段は、例えばデュアル方式のポテンショスタット３０よりなり、ＣＯガス検知用作用電極２３および参照電極２６の間、並びにＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４および参照電極２６の間のそれぞれに、所定の大きさに制御された電位差を印加すると共に当該電極間の各々に生ずる電解電流値を検出して当該電解電流値に応じたガス検知信号を出力する機能を有する。
【００１６】
濃度演算手段４０は、被検ガスにおけるＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの各々の濃度値を、ポテンショスタット３０より出力されるＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの各々に係るガス検知信号に基づいて算出する機能を有し、具体的には、下記式（１）および式（２）による濃度算出回路を備え、この濃度算出回路によって、被検ガスにおけるＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの各々の濃度値が算出される。
【００１７】
【数１】
2005207877.tif 000002
【００１８】
上記式（１）および式（２）において、ＸはＣＯガスの濃度値、ＹはＨ2 Ｓガスの濃度値、ＣはＣＯガス検知用作用電極２３に係る出力値、ＨはＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４に係る出力値を示す。
また、上記式（１）および式（２）において、Ａ1 〜Ａ4 は、いずれも、ガスセンサ本体２０に固有のガス干渉係数であり、上記式（１）におけるＡ1 およびＡ2 は、ＣＯガス検知用作用電極２３についての主感度と干渉感度との感度比率を示すとともに、上記式（２）におけるＡ3 およびＡ4 は、Ｈ2 Ｓガス検知用作用電極２４についての主感度と干渉感度との感度比率を示している。
【００１９】
ガス干渉係数Ａ1 およびＡ3 は、例えばＣＯガスについての濃度が既知のスパンガス（Ｙ＝０）を導入したときのＣＯガス検知用作用電極２３に係る出力値およびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４に係る出力値を上記式（１）および式（２）に代入することにより得ることができる。
また、ガス干渉係数Ａ2 およびＡ4 は、例えばＨ2 Ｓガスについての濃度が既知のスパンガス（Ｘ＝０）を導入したときのＣＯガス検知用作用電極２３に係る出力値およびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４に係る出力値を上記式（１）および式（２）に代入することにより得ることができる。
そして、これらガスセンサ本体２０に固有のガス干渉係数Ａ1 〜Ａ4 は、ガスセンサ１０における回路基板１１の記憶手段１２に設定されている。
【００２０】
以上において、本発明に係るガスセンサ１０に用いられる電解液としては、例えば、硫酸水溶液、リン酸水溶液、あるいは、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）などの中性水溶液、ナフィオン（商品名）などの固体高分子電解質またはプロピレンカーボネート系の有機電解質などを例示することができる。
【００２１】
上記のガス検知装置においては、次のようにしてＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの２つの検知対象ガスのガス検知が行われる。すなわち、被検ガスがガス透過口２１Ａよりガス透過性疎水隔膜２２を介してケーシング２１内に供給されると共に、ポテンショスタット３０により所定の大きさに制御された電圧がＣＯガス検知用作用電極２３、Ｈ2 Ｓガス検知用作用電極２４および対極２５の各々に印加されてＣＯガス検知用作用電極２３と対極２５との間、並びにＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４と対極２５との間に、参照電極２６の電位状態を基準として所定の大きさの電位差が生じた状態とされ、ＣＯガス検知用作用電極２３と対極２５との間、並びにＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４と対極２５との間に生ずる電解電流値の各々がポテンショスタット３０により検出される。
そして、記憶手段１２に設定されたガスセンサ本体２０に固有の感度情報であるガス干渉係数Ａ1 〜Ａ4 が濃度演算手段４０によって取得され（読み出され）、ポテンショスタット３０により検出された電解電流値に応じたＣＯガス検知用作用電極２３に係る出力値ＣおよびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４に係る出力値Ｈに基づいて、被検ガスにおけるＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの各々の濃度値が濃度演算手段４０によって算出され、その結果が濃度表示手段５０に出力される。
【００２２】
而して、上記構成のガス検知装置によれば、ガスセンサ１０に固有の感度情報であるガス干渉係数Ａ1 〜Ａ4 を用いた上記式（１）および式（２）による特定の濃度検出回路によって、ＣＯガス検知用作用電極２３に係る出力値ＣおよびＨ2 Ｓガス検知用作用電極２４に係る出力値Ｈが、ガスセンサ１０の感度特性のバラツキ（個体差）が補償された状態において、ＣＯガス検知用作用電極２３に対するＨ2 Ｓガスの相互干渉による影響の程度およびＨ2 Ｓガス検知用電極２４に対するＣＯガスの相互干渉による影響の程度が実質的に排除されるよう補正されるので、被検ガスにおけるＣＯガスの濃度値およびＨ2 Ｓガスの濃度値を、精確に、かつ、高い信頼性で得ることができ、従って、所期のガス検知を確実に行うことができる。
しかも、ガスセンサ本体２０が当該ガスセンサ本体２０に固有の感度情報が設定された記憶手段１２が一体的に設けられたものであることにより、ガスセンサ本体２０の交換に伴って、ＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスの各々の濃度値を演算するための濃度演算手段４０における濃度算出回路の設定条件が新たなガスセンサ本体に固有の感度特性に応じたものにいわば自動的に変更されるので、ガスセンサ本体２０を交換する度毎に新たなガスセンサ本体に固有の感度情報を取得して設定条件を変更するなどの煩雑な操作が不要となり、高い利便性が得られる。
【００２３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、検知対象ガスの種類はＣＯガスおよびＨ2 Ｓガスに限定されるものではなく、例えばオゾンガス、二酸化窒素ガス、二酸化硫黄ガス、一酸化窒素ガス、ホスゲン、ＨＣｌ、半導体材料ガス（例えばＡｓＨ3 、ＰＨ3 、ＳｉＨ4 、Ｂ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 など）等を例示することができる。
検知対象ガスの数についても、２つに限定されるものではなく、目的に応じて、作用電極の数およびそれらの配置位置、並びに濃度演算手段（濃度算出回路）における設定条件（濃度算出式）を適宜に設定することができる。
【００２４】
さらに、ガスセンサ本体は、複数の作用電極、対極および参照電極が、各電極間のそれぞれに電解液保持部材が介在されて挟み込まれた状態で積層されて配置された構成のものであってもよい。
また、上記実施例においては、ポテンショスタット（電位制御装置）により電解電流の大きさを検知する構成とされているが、独立の電流計を別個に設け、これらの電流計によってそれぞれの作用電極に係る電解電流値を検知する構成とされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のガス検知装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  定電位電解式ガスセンサ
１１  回路基板
１２  記憶手段
２０  ガスセンサ本体
２１  ケーシング
２１Ａ  ガス透過口
２２  ガス透過性疎水隔膜
２３  ＣＯガス検知用作用電極
２４  Ｈ2 Ｓガス検知用作用電極
２５  対極
２６  参照電極
３０  ポテンショスタット
４０  濃度演算手段
５０  濃度表示手段
Ｓ  電解液室
【図１】
2005207877.tif 000003