(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部を備え、前記ガス感応部を複数種の検知温度に設定切換した場合に、夫々の前記検知温度で異なる被検知ガスを検知可能なガス検知装置の運転方法であって、
複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンに従って、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度に順次切り換えるガス検知装置の運転方法。
【請求項２】
前記複数種の検知温度の切り換えに際して、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度よりも高いパージ温度に設定してパージ処理する請求項１に記載のガス検知装置の運転方法。
【請求項３】
前記複数の被検知ガスが、少なくとも３種の被検知ガスである請求項１又は２に記載のガス検知装置の運転方法。
【請求項４】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部と、前記ガス感応部の温度を設定可能な温度設定手段とを備え、
複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された検知パターンに従って、前記温度設定手段を働かせ、前記ガス感応部を、複数種の検知温度に順次切り換えて、夫々の前記検知温度で異なる被検知ガスを検知する制御手段を備えたガス検知装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記複数種の検知温度の切り換えに際して、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度よりも高いパージ温度に設定する制御手段を備えた請求項４に記載のガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部を備え、前記ガス感応部を複数種の検知温度に設定切換した場合に、夫々の前記検知温度で異なる被検知ガスを検知可能なガス検知装置及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の金属酸化物半導体として酸化インジウム半導体を主成分とするガス感応部を備えたガス検知装置における、被検知ガスとしての一酸化炭素ガス（ＣＯ）の検知にあっては、ＣＯ検知用に、酸化インジウムにＣＯガス増感剤としてＲｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｇ等の貴金属を添加したものが知られている。これらのガス検知装置では、ＣＯガス感度が１５０℃以下、常温までの低温側で高く、また、水素ガス（Ｈ2）、エタノール等の妨害ガスに対する感度が、逆に１００℃以下において低くなる。そのためＣＯガス選択性を得るためにＣＯガスの検知温度を常温程度にして使用される。しかし、このように素子温度が、１００℃程度の低温になると、吸着したＣＯガスが脱着しにくいため、一旦素子温度を上昇させ脱着しなければならず、そのためのパージが必要であった（特公昭５３−４３３２０号公報、特公昭５８−３０５３５号公報）。それに対し、より高温で動作できる（２５０℃以上）酸化ズス半導体ＣＯガス検知用のセンサとして、酸化スズにＰｔ、Ａｕ、Ｐｄ等の貴金属を、上述のセンサより少量（０．０４５重量％以下）添加したものが知られている（特公平６−１７８８４号）。このガス検知装置にあっては、ＣＯガス感度のピークが２５０℃前後まで上昇し、この温度より少し低い温度域（これが一酸化炭素ガス検知温度）でＣＯガスを検知する。このようなガス検知装置は、比較的高温のＣＯガス検知温度域において、速い応答速度で、妨害ガスである水素ガス、メタン（ＣＨ4）さらには、イソブタン（ｉ−Ｃ4Ｈ10）等の炭化水素に対して、選択性を有してＣＯガスを検知できる。
【０００３】
また、このようなガス検知装置を利用して、ガス感応部の温度を、ＣＯガスを検知するためのＣＯ検知温度（常温）と、その検知温度よりも高いパージ処理用のパージ温度とに交互に切り換えて設定する運転を行い、ＣＯ検知温度においてＣＯガスを検知し、パージ温度において、ＣＯを脱着するパージ処理を行うと共に、メタン（ＣＨ4）の検知を行うことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなガス検知装置の運転方法においては、メタン（ＣＨ4）に選択性を有するガス感応部の温度が、ＣＯを脱着することができるパージ温度とすることができるので、２種類の被検知ガスを検知可能であるが、これら以外の被検知ガスで、パージ温度よりも低くＣＯガス検知温度よりも高い中間検知温度で選択性を有する水素ガスやプロパンガス（Ｃ3Ｈ8）等を検知しようとする場合、ガス感応部の温度がパージ温度からＣＯ検知温度まで変化していくなかで、上記の中間検知温度になったときに検知することが考えられるが、検知時間を充分にとることができないので、好ましい精度で検知することは不可能であった。
また、このように複数の被検知ガスを検知する場合、ガス感応部の温度を夫々の検知ガスを検知するための検知温度に順次切り換えるのであるが、夫々の検知周期が大きくなってしまう。
また、このような中間検知温度で選択性を有する被検知ガスとＣＯガスとを検知する場合、中間検知温度においてＣＯガスを充分に脱着することができないので、被検知ガスを好ましい状態で検知することができない。
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、複数の被検知ガスを好ましい状態で検知することができるガス検知装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成１〕
本発明に係るガス検知装置の運転方法は、請求項１に記載したごとく、複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンに従って、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度に順次切り換えることを特徴とする。
【０００６】
〔作用効果〕
本構成のごとく、複数の被検知ガスを検知可能なガス検知装置において、ガス感応部の温度を、複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンに従って切り換えて、夫々の被検知ガスを検知することで、たとえば、ガス漏れ検知目的で検知されるメタンガスやプロパンガス等の必要検知頻度が高い被検知ガスの検知においては、検知周期を短くして高い頻度で検知するようにして、中毒防止目的で検知されるＣＯガスや、空気汚れモニタ目的で検知される水素ガス等の必要検知頻度の低いガスの検知においては、上記の必要検知頻度が高い被検知ガスよりも検知周期を長くして低い頻度で検知することができ、検知目的に応じて複数の被検知ガスを検知することができる。
【０００７】
〔構成２〕
本発明に係るガス検知装置の運転方法は、請求項２に記載したごとく、前記複数種の検知温度の切り換えに際して、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度よりも高いパージ温度に設定してパージ処理することを特徴とする。
【０００８】
〔作用効果〕
本構成のごとく、ガス感応部を複数の被検知ガスから選ばれる１つの被検知ガスに対応する検知温度に設定する前に、必ず、ガス感応部をパージ温度に設定することで、次のガス検知温度に設定したときのガス感応部においては検知する被検知ガス以外の妨害ガスを脱着させたフレッシュ状態とすることができるので、被検知ガスに対する選択性を向上させた好ましい状態で被検知ガスを検知することができ、例えばパージ温度よりも低い検知温度において検知される複数の被検知ガスを検知しても、常に、検知温度に設定する際のガス感応部をパージ処理後のフレッシュ状態として順次複数の被検知ガスを検知することができる。
【０００９】
〔構成３〕
本発明に係るガス検知装置の運転方法は、請求項３に記載したごとく、上記構成１又は２のガス検知装置の運転方法の構成に加えて、前記複数の被検知ガスが、少なくとも３種の被検知ガスであることを特徴とする。
【００１０】
〔作用効果〕
また、このようなガス検知装置の運転方法は、本構成のごとく、３種以上の被検知ガスを検知する場合に、例えば、ガス漏れをモニタしながら、空気の汚れや不完全燃焼を複合的にモニタしたり、空気の汚れを、たばこによるものと建材等の他の要因によるものとに区別しながら、精密に分析しつつモニタすることが可能となる。
【００１１】
〔構成４〕
本発明に係るガス検知装置は、請求項４に記載したごとく、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部と、前記ガス感応部の温度を設定可能な温度設定手段とを備え、
複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された検知パターンに従って、前記温度設定手段を働かせ、前記ガス感応部を、複数種の検知温度に順次切り換えて、夫々の前記検知温度で異なる被検知ガスを検知する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
〔作用効果〕
本構成のごとく、ガス感応部の温度を、複数の被検知ガスに対応する複数の検知温度に設定可能な温度設定手段を備えたガス検知装置において、制御手段により記憶手段に記憶された検知パターンに基づいて温度設定手段を制御し、ガス感応部の温度を、複数の被検知ガスの夫々の必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンに従って切り換えて、夫々の被検知ガスを検知することで、たとえば、ガス漏れ検知目的で検知されるメタンガスやプロパンガス等の必要検知頻度が高い被検知ガスにおいては、頻繁に検知するようにして、中毒防止目的で検知されるＣＯガスや、空気汚れモニタ目的で検知される水素ガス等においては、上記の必要検知頻度が高い被検知ガスよりも検知周期を長くして検知することができ、検知目的に応じて複数の被検知ガスを検知することができる。
また、構成４のガス検知装置は、構成１のガス検知装置の運転方法を実施するためのガス検知装置であるので、構成１と同様の作用効果を発揮することができる。
【００１３】
〔構成５〕
本発明に係るガス検知装置は、請求項５に記載したごとく、前記制御手段は、前記複数種の検知温度の切り換えに際して、前記ガス感応部を、前記複数種の検知温度よりも高いパージ温度に設定することを特徴とする。
【００１４】
〔作用効果〕
本構成のごとく、ガス感応部を複数の被検知ガスから選ばれる１つの被検知ガスに対応する検知温度に設定する前に、必ず、ガス感応部をその検知温度よりも高いパージ温度にパージ温度に設定することで、次のガス検知温度に設定したときのガス感応部においては検知する被検知ガス以外の妨害ガスが脱着した状態となるので、被検知ガスに対する選択性を向上させた好ましい状態で被検知ガスを検知することができ、例えばパージ温度よりも低い検知温度において検知される複数の被検知ガスを検知しても、常に、検知温度に設定する際のガス感応部を常にパージ処理後のフレッシュ状態として被検知ガスを検知することができる。
また、構成５のガス検知装置は、構成２のガス検知装置の運転方法を実施するためのガス検知装置であるので、構成２と同様の作用効果を発揮することができる。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス検知装置及びその運転方法の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
ガス検知装置１は、半導体型ガスセンサ２（具体的には熱線型）を備え、本発明に係るガス検知装置の運転方法を実施して、中毒防止目的のＣＯガス検知、建材等から排出されるホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）検知、及びたばこの煙等の検知目的の水素ガス検知を夫々行う。
図１に熱線型半導体式ガスセンサの構成を、図２に本願のガス検知装置の検知回路のブロック構成を、さらに、図３に本願のガス検知装置の運転方法を実施した場合のガス感応部の経時的温度変化状態を示した。
図１に示すように、本願のガス検知装置１に採用される所謂、熱線型半導体式ガスセンサ２は、主として酸化インジウム半導体よりなるガス感応部３と、このガス感応部３内に備えられる白金等の貴金属線（合金線であってもよい）であるコイル抵抗体４を備えて構成されており、ガス吸着による酸化物半導体の抵抗値変化を、コイル両端においてコイル抵抗体４と酸化物半導体との合成抵抗の変化として検知する。センサの概略構造は以上のとおりであるが、前述のガス感応部３を構成する酸化インジウム半導体には、Ｐｄが０．５ｍｏｌ％添加されている。
【００１７】
図２に示すように、ガス検知装置１の検知回路構成にあたっては、例えばホイートストーンブリッジ５内の一抵抗として、この熱線型半導体式ガスセンサ２を組み込んで、その合成抵抗値の変化を検知してガスの検知をおこなう。ガス検知装置１の検知系１０は、マイコン回路部１１（この部位にはセンサ電源制御部１１ａとセンサ検知結果出力部１１ｂとメモリ１１ｃ（記憶手段）が備えられている）、ガス感応部温度設定用電源回路部１２及び検知回路部１３とを備えている。センサ電源制御部１１ａとガス感応部温度設定用電源回路部１２は、熱線型半導体ガスセンサ２に印加される電圧（以下、印加電圧と呼ぶ。）を切替え、制御手段として機能し、ガス感応部３の温度（具体的にはセンサ温度）が、前述の複数種の検知温度に切換設定される。この系に備えられる抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、検知ガスに対して適切に選択される。即ち、ガス検知装置１は、熱線型半導体ガスセンサ２に対して、コイル抵抗体４に掛かる電圧（電流）を制御することにより、ガス感応部３の温度を、複数の被検知ガスを検知するための複数の検知温度と、この検知温度に対して高く、且つ、高温パージを行えるパージ温度とに設定する手段（温度設定手段）を備えている。
【００１８】
図３に、上記の印加電圧及びガス感応部３の温度の温度切替え状況を示した。
ガス感応部３の温度は、夫々の被検知ガスを検知するための検知温度に切り換えられて、ＣＯガスの検知温度としての常温（印加電圧０Ｖ）とされるＣＯ検知工程、ホルムアルデヒドの検知温度としての１４０℃（印加電圧０．８Ｖ）とされるホルムアルデヒド検知工程、水素ガスの検知温度としての２５０℃（印加電圧１．２Ｖ）とされる水素ガス検知工程とに切り換えられ、夫々の検知工程における検知時間は８ｓｅｃとされている。さらに、この夫々の検知工程の前には、ガス感応部３はパージ処理されるパージ工程が実行される。ここで、パージ温度は５００℃（印加電圧２．５Ｖ）であり、パージ時間は２ｓｅｃである。つまり、夫々の検知工程の間には、常にパージ工程が実行されることになる。
【００１９】
また、このようなＣＯガス検知工程、水素ガス検知工程、及びホルムアルデヒド検知工程とは、マイコン回路部１１に設けられたメモリ１１ｃに予め記憶されている検知パターンに基づいて切り換えられ、このような検知パターンは、被検知ガスの必要検知頻度に基づいて決定され、具体的には、中毒防止目的のＣＯガス検知工程を頻繁に行うように、ＣＯ検知工程を２０秒周期で行い、水素ガス検知工程とホルムアルデヒド検知工程とを４０秒周期で行うように決定されており、ＣＯ検知工程を他の工程よりも２倍の頻度で行うことになる。
【００２０】
夫々の検知ガスを検知する場合のガス濃度とガス感度との関係を説明する。
前述の２ｓｅｃのパージ工程を行った後に、ガス感応部３の温度を常温に８ｓｅｃ維持するＣＯガス検知工程を実行したときのガス感度とガス濃度の関係を図４に示す。図示されるようにＣＯガスに対して高感度、高選択性の非常に良好なセンサが得られており、他の妨害ガスの影響を殆ど受けていない。
【００２１】
次に、前述の２ｓｅｃのパージ工程を行った後に、ガス感応部３の温度を１４０℃に８ｓｅｃ維持するホルムアルデヒド検知工程を実行したときのガス感度とガス濃度の関係を図５に示す。図示されるようにホルムアルデヒドに対して高感度、高選択性の非常に良好なセンサが得られており、他の妨害ガスの影響を殆ど受けていない。
【００２２】
次に、前述の２ｓｅｃのパージ工程を行った後に、ガス感応部３の温度を１４０℃に８ｓｅｃ維持する水素ガス検知工程を実行したときのガス感度とガス濃度の関係を図５に示す。図示されるように水素ガスに対して高感度、高選択性の非常に良好なセンサが得られており、他の妨害ガスの影響を殆ど受けていない。
【００２３】
〔別実施の形態〕
次に、本発明のガス検知装置及びその運転方法の別の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〈１〉  上記の実施の形態において、被検知ガスとして、ＣＯガス、ホルムアルデヒド、及び水素ガスを検知する構成を説明したが、別にこれらの被検知ガスは本発明を限定するものではなく、検知温度が互いに異なる複数の被検知ガスを検知する場合において、本発明のガス検知装置及びその運転方法を実施することができる。
たとえば、中毒防止目的のＣＯガス検知、たばこの煙等の検知目的の水素ガス検知、ガス漏れ検知目的のプロパンガス検知を行う場合、ガス感応部３の温度は、夫々の被検知ガスを検知するための検知温度に切り換えられて、ＣＯガスの検知温度としての常温（印加電圧０Ｖ）とされるＣＯ検知工程、水素ガスの検知温度としての２５０℃（印加電圧１．２Ｖ）とされる水素ガス検知工程、プロパンガスの検知温度としての３３０℃（印加電圧１．８Ｖ）とされるプロパンガス検知工程とに切り換えられ、夫々の検知工程における検知時間は８ｓｅｃとされる。ここで、この夫々の検知工程の前には、ガス感応部３はパージ処理されるパージ工程が実行され、夫々の検知工程は、マイコン回路部１１に設けられたメモリ１１ｃに予め記憶され、被検知ガスの必要検知頻度に基づいて決定された検知パターンに基づいて切り換えられ、例えば、その検知パターンは、ガス漏れ検知目的のプロパンガス検知工程を頻繁に行うように、プロパンガス検知工程を２０秒周期で行い、ＣＯガス検知工程と水素ガス検知工程とを４０秒周期で行うように決定され、プロパンガス検知工程を他の工程よりも２倍の頻度で行うことができる。
【００２４】
〈２〉  上記の実施例において、ガス検知装置に採用すべきガセンサ２として熱線型半導体式のガスセンサを採用したが、これは、基板型等任意の構成が採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  熱線型半導体式ガスセンサの構成を示す概略図
【図２】  本願のガス検知装置の検知回路のブロック構成図
【図３】  本願のガス検知装置の運転方法を実施した場合のガス感応部の経時的温度変化状態を示す図
【図４】  ＣＯ検知工程におけるガス感度とガス濃度の関係を示すグラフ図
【図５】  ホルムアルデヒド検知工程におけるガス感度とガス濃度の関係を示すグラフ図
【図６】  水素ガス検知工程におけるガス感度とガス濃度の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１        ガス検知装置
２        ガスセンサ
３        ガス感応部
４        コイル抵抗体
５        ホイートストーンブリッジ
１１      マイコン回路部
１１ａ    センサ電源制御部
１１ｂ    センサ検知結果出力部
１１ｃ    メモリ（記憶手段）
１２      ガス感応部温度設定用電源回路部
【図１】
0004497676.tif 000002
【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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