(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の変化量を検出する少なくとも一対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段とを備えたガス検知素子を用いて、被検知ガスに接触した時に得られる、前記半導体式ガス検出部の温度、半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別方法において、
測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している少なくとも二個以上の前記独立した変化量からの一定時間内の多時点情報により、測定中刻々変化しているガス種を判別することを特徴とするガス種判別方法。
【請求項２】
請求項１記載のガス種判別方法において、前記加熱手段により所定温度に保持された前記ガス検知素子に、複数種のガス濃度に調整された複数種のガス種をそれぞれ各別に接触させたときに得られる、前記金属酸化物半導体の前記独立した変化量の間の相関関係２０を、前記複数種のガス種について各別に予め求めておき、
前記加熱手段により所定温度に保持された前記ガス検知素子に、被検知ガスを接触させたときに得られる、測定中刻々変化している前記被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している少なくとも二個以上の前記独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係が前記相関関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが前記相関関係を与えるガス種であると判別するガス種判別方法。
【請求項３】
請求項２記載の、少なくとも二個以上（ｎ個）の前記独立した変化量の間の前記相関関係が、ｎ次元座標上の相関関係曲線であることを特徴とするガス種判別方法。
【請求項４】
ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段とを備えたガス検知素子を用いて、被検知ガスに接触した時に得られる、前記半導体式ガス検出部の温度、半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別装置において、
測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している少なくとも二個以上の前記独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係が、前記複数のガス種について各別に予め求められている前記相関関係のうちの何れかを満たしているかを判断する手段を具備していることを特徴とするガス種判別装置。
【請求項５】
ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段とを備えたガス検知素子を用いて、被検知ガスに接触した時に得られる、前記半導体式ガス検出部の温度、半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別装置において、
被検知ガスのガス濃度を変化させる手段、及び被検知ガスの濃度変化に対応して変化している少なくとも二個以上の前記独立した変化量からの一定時間内の多点情報から得られる関係が、前記複数のガス種について各別に予め求められている前記相関関係のうちの何れかを満たしているかを判断する手段を具備していることを特徴とするガス種判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未知のガス種を検知しそのガス種を判別する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、未知のガス種を特定するためには、ガス選択性の異なる複数個のガス検知素子を（通常６から８個、多い場合数十個）用い、各ガス検知素子から得られるパターン情報が、特定ガスにより異なることを利用してガス種を判別せざるをえなかった。ところで上述の情報処理操作を行うことは極めて煩雑、困難である。最近、パソコン及び情報処理技術の発展に伴い、パソコン等を用いたパターン情報処理技術を開発しガス種を判別しようとする試みが盛んに行われている。しかし、複数個のガス検知素子を用い情報処理によりガス種を判別する方法（以後パターン情報処理技術によるガス種を判別する方法と呼ぶ）も未だ不充分である。パターン情報処理技術によるガス種を判別する方法では、被検知ガスのガス濃度が特定濃度に調整された場合にガス種の判別が行われており、任意の濃度の被検知ガスのガス種の判別は非常に困難であり、実使用上有益なガス濃度領域内におけるガス種の判別さえも困難なのが実情である。更に測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合においては、ガス種の判別は実際上不可能である。
被検知ガスのガス濃度が広範囲に変わりうる場合の被検知ガスのガス種の判別方法は発明者等により開示されている。本発明は（例えば、特開平９−２２９８８７号、特願平９−２８１０３９号参照）に開示されている前記判別方法を発展させ、ガス種の判別範囲及び判別精度を向上させるものである。特に、測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合においてもガス種の判別を可能にし、むしろその判別精度を向上させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のパターン情報処理技術によるガス種を判別する方法によれば、複数個のガス検知素子を用いるために、ガス種の判別のための情報処理操作が煩わしいものになり情報処理量が増大し、検知部が大きくなり測定回路も複雑化し、ガス検知装置が大型化する、設置場所が限られる、高価になる、また消費電力が大きくなる等様々な不都合が生じる。さらに、複数のガス検知素子を用いることにより以下の問題が生じる。例えば、ガス種が同一でも濃度が異なる場合、各センサの濃度依存性の傾きが異なるためパターンの形状が必ずしも相似形ではなく、このため多くの情報量、高度な情報処理技術を必要とする。現状では、被検知ガスのガス濃度が特定濃度に調整された場合にガス種の判別が行われており、任意の濃度の被検知ガスのガス種の判別は非常に困難であり、実使用上有益なガス濃度領域内におけるガス種の判別さえも困難なのが実情である。更に測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合においては、ガス種の判別は実際上不可能である。
さらに、複数のガス検知素子を使用することで様々な困難が生じる。例えば、ガス検知素子の感ガス諸特性（例えば、清浄空気中における出力、検知ガスに対する出力及びガス濃度依存性、ガスに対する選択性、応答速度等）は環境温度及び湿度等の環境変化により影響を受ける。また、長期にわたる使用によっても、前記感ガス諸特性は変化する、さらに前記感ガス諸特性の環境温度依存性及び環境湿度依存性も長期にわたる使用により変化する。これ等の感ガス諸特性の環境変化による変化の度合い及び長期にわたる使用により変化する変化の度合いが各ガス検知素子ごとに異なるため、前記複数のガス検知素子について前記感ガス諸特性の変化を追跡・考慮した情報処理を行うことは困難である。このような現状では、前記感ガス諸特性の変化に対応した情報を欠くという点から、パターン情報処理技術自体に不確定要素が生じ、ガス種の判別は困難な状況にある。
【０００４】
発明者等により被検知ガスのガス濃度が未知の場合における、被検知ガスのガス種の判別及びガス濃度の決定方法が開示されている。説明のため、一例を挙げ
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ける軌跡を求める。前記軌跡は各ガス種に特有な曲線を形成する。予め種々のガス種について前記各ガス種に特有な曲線を求めておく。未知のガスのガス種を判
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スはこの曲線によって特徴付けられたガス種である。しかしこの方法も、あらゆるガス濃度において有効ではない。前記曲線は幾つかの交差点をもつからである。交差点の近傍ではガス種を判別することは困難となる。本発明はこの点に関してなされたものであり、あらゆるガス濃度の被検知ガスのガス種を判別可能とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、被検知ガス曝露時複数個のガス検知素子から複数の同質の情報（半導体式ガス検知素子なら半導体の抵抗の変化）を得て情報処理によりガス種を判別する従来の方法ではなく、一個の半導体式ガス検知素子から複数の異質の情報（半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス、半導体式ガス検出部の温度等の変化）を得ることによりガス種を判別できるという知見を見いだした。（例えば、特開平９−２２９８８７号、特願平９−２８１０３９号参照）これにより一定濃度範囲の被検知ガスのガス種を判別しその濃度を決定することが可能となった。しかし、任意のガス濃度の被検知ガスのガス種の判別を可能とするものではない。本発明はこの点に関してなされたものである。加熱手段により所定温度に保持された半導体式ガス検知素子に、複数種のガス濃度に調整された複数種のガス種をそれぞれ各別に接触させたときに得られる、半導体式ガス検出部の温度、半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の間の相関関係を、前記複数種のガス種について各別に予め求めておく。次に、様々な手段により被検知ガスのガス濃度を変化させ、前記加熱手段により所定温度に保持された前記ガス検知素子に被検知ガスを接触させる。測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記少なくとも二個以上の独立した変化量の、一定時間内の多時点情報から得られる関係が前記相関関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが前記相関関係を与えるガス種であると判別する。本ガス種の判別方法により、ガス種の判別範囲及び判別精度を向上させるものである。特に、測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合においてもガス種の判別を可能にし、むしろ判別精度を向上させるものである。しかも、本発明によるガス種判別方法は、一個の半導体式ガス検知素子を用いているために、ガス種の判別のための情報処理操作が簡単化し不確定要素を小さくでき信頼性あるガス種の判別方法となっている。しかも、従来、ガス種の判別には用いられていなかった新たな変化量（半導体の電気容量、インダクタンス、半導体式ガス検出部の温度）をガス種の判別に用いることにより、半導体の抵抗の変化の測定だけからでは得られなかったガス種の判別が可能となっている。ガス種が判別されれば、ガス濃度については、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量を選び、その変化量とガス濃度との関係から容易に求めることができる。または、前記相関関係とガス濃度との関係から求めることもできる。
【０００６】
［構成］先述の目的を達成するための本発明のガス種判別方法の手段は、ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段とを備えたガス検知素子を用いて、被検知ガスに接触した時に得られる、前記半導体式ガス検出部の温度Ｔ、半導体の抵抗Ｒ、電気容量Ｃ、インダクタンスＬ及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別方法において、測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記変化量のうち少なくとも二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報によりガス種を判別する方法である。
【０００７】
ガス種判別の手順としては、前記加熱手段により所定温度に保持された前記ガス検知素子に、複数種のガス濃度に調整された複数種のガス種をそれぞれ各別に接触させたときに得られる、前記半導体式ガス検出部の温度Ｔ、半導体の抵抗Ｒ、電気容量Ｃ、インダクタンスＬ及びそれらを引数とする関数のうち少なくとも二個以上の独立した変化量の間の相関関係を、前記複数種のガス種について各別に予め求めておく。次に、前記加熱手段により所定温度に保持された前記ガス検知素子に、ガス濃度が変化している被検知ガスを接触させる。測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記変化量のうち少なくとも二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係と、予め求めた前記相関関係とを比較する。前記一定時間内の多点情報から得られる関係が、前記相関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが前記相関関係を与えるガス種であると判別するものである。
【０００８】
ガス種が判別されれば、ガス濃度については、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量を選び、前記変化量とガス濃度との関係から容易に求めることができる。または、前記相関関係とガス濃度との関係から求めることもできる。
【０００９】
請求項４による発明のガス種の判別装置の構成は、ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段、及び前記半導体式ガス検出部の温度を測定する温度検出手段とを備えたガス検知素子、及び前記ガス検知素子を用いて、測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記少なくとも二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係が、前記複数のガス種について各別に予め求められている前記相関関係のうちの何れかを満たしているかを判断する手段を具備することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５によるガス種判別装置の構成は、前記請求項４による発明のガス種の判別装置の構成に加え、被検知ガスのガス濃度を変化させる手段を具備し、被検知ガスのガス濃度を恣意的に変化させることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に本発明によるガス種判別装置の装置構成ブロック図を示す。ガス種判別装置の主要構成部位は、ガス検知部７、ガス濃度変化手段８、及びガス種判別部９の３部から構成されている。前記ガス濃度変化手段８により、測定時間中、判別対象である被検知ガスのガス濃度を変化させる。ガス濃度を変化させられた被検知ガスは前記検知部７に導かれ半導体式ガス検知素子１と接触する。測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している半導体ガス検出部の少なくとも二個以上の独立した変化量を一定時間内に多時点情報として検出し、ガス種判別部９によりガス種を判別する。
【００１２】
以下にガス検知部７、ガス濃度変化手段８、ガス種判別部９、ガス種判別装置の順に詳細に説明する。
検知部７の主構成は半導体式ガス検知素子１と半導体の前記変化量を測定する回路からなる。
図２に示すように、本発明に用いるガス検知素子１は、基板５の一面に白金を主成分とする櫛形電極部３、他面に白金を主成分とする抵抗体４を設けてあり、前記櫛形電極部３上には酸化スズ半導体層２を設けてある。つまり、前記櫛形電極部３と櫛形電極部を覆う酸化スズ半導体層２とで半導体式ガス検出部を構成し、前記抵抗体４が前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段４となる。前記抵抗体４は必要に応じて温度検出手段６を兼ねることができる。
【００１３】
このようなガス検知素子は、図３に示すように、前記抵抗体４の両端に一定電圧を印加して、前記抵抗部で発生するジュール熱により前記半導体式ガス検出部を所定温度に保持すると共に、前記櫛形電極部３の両端を前記酸化スズ半導体２の変化量（半導体の抵抗、電気容量、インダクタンス等）を測定する測定回路中に接続して、前記酸化スズ半導体２が被検知ガスに接触したときの前記変化量の変化を測定可能な構成にする。また、前記抵抗体４の両端を素子温度測定回路に接続して、前記半導体式ガス検知素子１が被検知ガスに接触したときの前記半導体式ガス検出部の温度の変化を検知可能な構成にする。被検知ガスに接触したときの半導体式ガス検出部の温度の変化は小さいので、図３に示すように、前記抵抗体４の両端をブリッジ回路１０の一辺に接続して、前記半導体式ガス検出部の温度の変化を出力端子１５と出力端子１６との間のブリッジ出力の変化として検知自在な構成にしてある。この時、前記抵抗体４の両端の電圧を前記半導体式ガス検知素子１が所定温度に保持されるように設定しておけば、前記抵抗体４は素子温度検出手段６と素子加熱手段４を兼ねることになる。
【００１４】
なお、前記変化量は前記半導体式ガス検出部の温度、酸化スズ半導体２の抵抗、電気容量、インダクタンス、また前記半導体の電気伝導度、インピーダンス、位相等の、抵抗、電気容量、インダクタンス等を引数とする関数であってもよい。
【００１５】
ガス濃度変化手段８は、被検知ガスのガス濃度を変化させる手段である。例えば被検知ガスを清浄空気で希釈しても良い。その時希釈清浄空気の割合を変化させれば、希釈割合に応じてガス濃度は変化する。測定中ガス濃度が変化さえすれば変化の仕方はどの様であっても良く、ガス濃度が制御されていなくても良い。説明を分かり易くするため、ここでは前記ガス濃度変化手段をガス種判別装置に具備させたが、測定中ガス濃度が変化さえすれば前記ガス濃度変化手段を具備しなくても良い。
【００１６】
ガス種判別部９は、測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係が、前記複数のガス種について各別に予め求められている前記相関関係のうちの何れかを満たしているかを判断し、ガス種を判別する手段である。測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記二個以上の独立した変化量の、ガス検知部７からの出力は、必要に応じて増幅器、Ａ／Ｄ変換器を経てガス種判別部内のＣＰＵに入力される。ガス種判別部９においては、前記複数のガス種について各別に予め求められている、前記二個以上の独立した変化量の間の相関関係がメモリに記憶されている。前記二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係と、前記メモリに記憶されている前記変化量の間の相関関係とを、ＣＰＵにおいて比較検討することによりガス種を判別する。
【００１７】
次に本発明のガス種判別装置について説明する。この装置は前記半導体式ガス検知素子１を主要機器として具備したものである。ガス種判別装置は、主要構成部位として、前記半導体式ガス検知素子１が設置され、被検知ガスが導かれるガス検知部７、被検知ガスのガス濃度を変化させるガス濃度変化手段８、前記ガス検知部７にそのガス濃度が刻々変化している被検知ガスを導く被検知ガス導入部、検知部に被検知ガスを導くための吸引流を発生すると共に、これを排気するガス吸引・排出機構、更に、測定中刻々変化している被検知ガスの濃度変化に対応して刻々変化している前記二個以上の独立した変化量からの一定時間内の多時点情報から得られる関係が、前記複数のガス種について各別に予め求められている前記相関関係のうちの何れかを満たしているかを判断する前記ガス種判別部９を具備して構成されている。
【００１８】
複数個のガス検知素子を用いパターン情報処理技術によりガス種を判別する従来技術では、測定中被検知ガスのガス濃度が変化した場合、ガス種の判別は困難であった。本発明の構成により、測定中被検知ガスの濃度が変化してもガス種の判別が可能であり、むしろ被検知ガスの濃度が変化したほうがガス種の判別精度が向上することを以下により説明する。
【００１９】
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でｉは特定のガス種を示す。ガス濃度Ｃ１のガス種ｉに曝露されると前記半導体式ガス検知素子の半導体の抵抗値および半導体検出部の温度は変化しその抵抗値
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線を描きＦｉを形成する。ガス種によってこの相関関係曲線は異なり、ガス種ｉ、ｊ、ｋにはＦｉ、Ｆｊ、Ｆｋが対応する。各相関関係曲線Ｆｉ、Ｆｊ、Ｆｋが
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あれば被検知ガスはｋと判別できる。
【００２０】
しかし、相関関係曲線が他の相関関係曲線と交差点をもつ場合、交差点近傍のガス濃度については判別不能となる。また検知対象ガスが少ない場合は前記相関関係曲線は分離し易いが、検知対象ガスが多かったり、未知である場合には、各相関曲線は近接したり他の相関関係曲線と交差点を多くもつようになり、ガス種の判別が困難となる。
【００２１】
本発明によれば、測定中被検知ガスのガス濃度が変化するため、そのガス濃度
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、判別精度が向上する。また、相関関係曲線が他の相関関係曲線と交差点をもつ場合でも、たとえ測定点が交差点近傍にあっても、この線分と他の相関関係曲線とは分離できガス種の判別は可能である。検知対象ガスが多かったり、未知であったり、各相関関係曲線が近接したり他の相関関係曲線と交差点を多くもつような場合でも、点による判別でなく線分による判別のため、被検知ガスのガス種の判別は可能となる。
【００２２】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
所定濃度の四塩化スズ水溶液に、所定割合で塩化アンチモンを添加した水溶液を調整しておく。この水溶液にアンモニア水を滴下して水酸化スズの沈殿物を得る。前記沈殿物を水洗、乾燥後、電気炉で焼成して酸化スズを得る。前記酸化スズを粉砕して微粉末にし、水で練って酸化スズペーストを得る。また、アルミナ製基板５の一面に白金を主成分とする櫛形電極３を設けるとともに他面に白金を主成分とする抵抗体４を形成して素子基体を形成しておく。前記酸化スズのペーストを前記基体の前記櫛形電極３を覆うように塗布し、乾燥後、７００℃で２時間焼成することにより、前記基体に酸化スズ半導体層２を形成してガス検知素子ａを得る。同様な手順で素子を作製し９００℃及び１２００℃で２時間焼成することにより、前記基体に酸化スズ半導体層２を形成して、ガス検知素子ｂ、及びガス検知素子ｃを得る。
【実施例１】
【００２３】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
メタンＣＨ４、プロパンＣ３Ｈ８、ブタンｉ−Ｃ４Ｈ１０、エタノールＣ２Ｈ５ＯＨ等の可燃性ガスについてガス種の判別を行った。半導体式ガス検知素子としては前記ガス検知素子ｂを用い、素子作動温度は４７０℃である。前記変化量
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荷抵抗方式を、温度測定手段としては図３に示されているブリッジ回路を用いている。ガス濃度変化手段８としては、被検知ガスを清浄空気で希釈する手段を用いている。その時希釈清浄空気の割合を変化させることにより、希釈割合に応じて被検知ガス濃度は変化する。清浄空気としては、触媒等による可燃性ガス燃焼除去装置により室内大気を清浄化して用いている。
【００２４】
メタン、プロパン、ブタン、エタノールの各ガスについて、１００ｐｐｍから１％までガス濃度を変化させて、各ガスの相関関係曲線ＦＣＨ４、ＦＣ３Ｈ８、Ｆｉ−Ｃ４Ｈ１０、ＦＣ２Ｈ５ＯＨを得たところ図５の結果を得た。相関関係曲線ＦＣＨ４、ＦＣ３Ｈ８、Ｆｉ−Ｃ４Ｈ１０は全濃度領域で分離しているのでなく交差点をもつ。被検知ガスのガス濃度が交差点の近傍にある場合、被検知ガスのガス濃度が一定ではガス種の判別は困難である。
【００２５】
しかし、ガス濃度変化手段８により被検知ガスを清浄空気で希釈しそのガス濃
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に相関関係曲線ＦＣ３Ｈ８上を矢印で示されている線分間を移動した。この線分は他の相関関係曲線と明確に分離している。従って、この被検知ガスはプロパンである。
【実施例２】
【００２６】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
メタン、エタノール、水素等の可燃性ガスについてガス種の判別を行った。半導体式ガス検知素子としては前記ガス検知素子ａを用い、素子作動温度は４７０℃である。前記変化量として前記半導体の電気伝導度Ｇ、電気容量Ｃの二変化量をとり、この変化量の間の前記相関関係として二次元平面（Ｇ、Ｃ）上の相関関係曲線Ｆｉ＝Ｆｉ｛Ｇ、Ｃ｝をとる。電気伝導度、電気容量の測定手段としてＬＣＲメータを用いている。ガス濃度変化手段８としては、被検知ガスを清浄空気で希釈する手段を用いている。その時希釈清浄空気の割合を変化させることにより、希釈割合に応じて被検知ガス濃度は変化する。清浄空気としては、活性炭フィルターを通した室内大気を用いている。
【００２７】
メタン、エタノール、水素の各ガスについて、５０ｐｐｍから５０００ｐｐｍまでガス濃度を変化させて、各ガスの相関関係曲線ＦＣＨ４、ＦＨ２、ＦＣ２Ｈ５ＯＨを得たところ図５の結果を得た。相関関係曲線はＦＣＨ４、ＦＨ２は高濃度領域で交差点をもつ。この濃度領域近傍のメタン、水素の判別は困難である。
【００２８】
しかし、ガス濃度変化手段８により被検知ガスを清浄空気で希釈し、被検知ガ
0003894657.tif 000010
るように相関関係曲線ＦＣＨ４上を矢印で示されている線分間を移動した。この線分は相関関係曲線ＦＨ２と明確に分離している。従って、この被検知ガスはメタンである。
【実施例３】
【００２９】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
ベンゼンＣ６Ｈ６、キシレンＣ６Ｈ５ＣＨ３、トルエンＣ６Ｈ４（ＣＨ３）２、イソプロパノールｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨ等の溶剤についてガス種の判別を行った。半導体式ガス検知素子としては前記ガス検知素子ｃを用い、素子作動温度は４７０℃である。前記変化量として前記半導体の抵抗値変化を示す抵抗値測定手段の
0003894657.tif 000011
段としては負荷抵抗方式を、温度測定手段としては図３に示されているブリッジ回路を用いている。ガス濃度変化手段８としては、被検知ガスを被表面積の大きい粉末等を充填したカラム等に吸着させ濃縮する手段を用いている。必要に応じて冷却手段によりカラムを冷却し吸着効率を高めることもできる。次に、カラムを加熱手段により加熱し、高濃度に濃縮された被検知ガスを得る。一般的には被検知ガスの濃度は測定中変化さえすればよいが、センサの応答速度との兼ね合いで、加熱量を制御することにより適性な時間適性な濃度変化が得られるようにしている。
【００３０】
ベンゼン、キシレン、トルエン、イソプロパノールについて、２ｐｐｍから２００ｐｐｍまでガス濃度を変化させて、各ガスの相関関係曲線ＦＣ６Ｈ６、ＦＣ６Ｈ５ＣＨ３、ＦＣ６Ｈ４（ＣＨ３）２、Ｆｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨを得たところ図６の結果を得た。相関関係曲線ＦＣ６Ｈ５ＣＨ３、ＦＣ６Ｈ４（ＣＨ３）２、Ｆｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨは全濃度領域で分離しておらず、ＦＣ６Ｈ５ＣＨ３とＦｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨとは低濃度領域で、ＦＣ６Ｈ４（ＣＨ３）２とＦｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨとは高濃度領域で近接している。被検知ガスのガス濃度が近接している領域で、被検知ガスのガス濃度が一定ではガス種の判別は困難である。
【００３１】
しかし、ガス濃度変化手段８により被検知ガスを濃縮しそのガス濃度を変化し
0003894657.tif 000012
線Ｆｉ−Ｃ３Ｈ７ＯＨ上を矢印で示されている線分間を移動した。この線分は相関関係曲線ＦＣ６Ｈ５ＣＨ３、ＦＣ６Ｈ４（ＣＨ３）２と明確に分離している。従って、この被検知ガスはイソプロパノールである。
【実施例４】
【００３２】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
ガス漏れ警報機、一酸化炭素中毒防止用警報機等を想定し、ガス濃度変化手段８を特別に設けず、自然に変化している被検知ガスを測定した。一酸化炭素、水素、メタン、エタノール等の可燃性ガスについてガス種の判別を行った。半導体式ガス検知素子としては前記ガス検知素子ｃを用い、素子作動温度は４５０℃である。前記変化量として前記半導体の抵抗値変化を示すガス感度Ｓ（＝Ｒａｉｒ／Ｒｇａｓ；Ｒａｉｒ、Ｒｇａｓはそれぞれ清浄空気中及び被検知ガス中におけ
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度測定手段としては図３に示されているブリッジ回路を用いている。
【００３３】
一酸化炭素、水素、メタン、エタノールを１０ｐｐｍから５０００ｐｐｍまでガス濃度を変化させて、各ガスの相関関係曲線ＦＣＯ、ＦＨ２、ＦＣＨ４、ＦＣ２Ｈ５ＯＨを得たところ図７の結果を得た。相関関係曲線ＦＣＯ、ＦＣＨ４は交差点をもち、被検知ガスのガス濃度が交差点の近傍にある場合、被検知ガスのガス濃度が一定ではガス種の判別は困難である。
【００３４】
しかし、本発明のガス種判別装置近辺でガス漏れ試験を行った結果、測定点（
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れている線分間を移動した。この線分は相関関係曲線ＦＣＨ４と明確に分離している。従って、この被検知ガスは一酸化炭素である。
ガス種が判別されれば、ガス濃度については、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量を選び、その変化量とガス濃度との関係から容易に求めることができる。または、図７に示されている前記相関関係とガス濃度との関係から求めることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の効果は、従来のガス種判別方法では対応できなかった測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合に、ガス種の判別を可能にするものである。しかも、ガス種の判別の精度は、本発明によれば、むしろ測定中被検知ガスの濃度が一定である場合よりも変化した場合の方が、ガス種を特徴づける相関関係曲線との比較・判別が一点による判別でなく線分による判別になるため、判別の精度が高くなることを特徴としている。すなわち、従来のガス種の判別方法では困難であった広範囲のガス濃度においてガス種の判別が可能となっただけでなく、従来のガス種判別方法では対応ができなかった、測定中被検知ガスのガス濃度が変化する場合にも判別可能となっただけでなく、むしろガス種の判別精度を高精度化し判別の信頼性を高めるものである。
【００３６】
尚、本発明は図面などに記載されている半導体式ガス検知素子及びその構成部分の材料、構造、形状等に限定されるものではない。また、本発明ではガス種の判別としているが、実施例３でも明らかなように本発明はニオイの判別も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス種判別装置構成ブロック図
【図２】実施の形態におけるガス検知素子の概略図
【図３】実施の形態における検知回路の概念図
【図４】0003894657.tif 000015
【図５】ガス検知素子ａの感ガス時における半導体の電気容量Ｃと電気伝導度Ｇの相関関係図
【図６】0003894657.tif 000016
変化ＶＲの相関関係図
【図７】0003894657.tif 000017
感度Ｓの相関関係図
【符号の説明】
２  金属酸化物半導体
３  電極
４  抵抗体
６  温度測定部
７  ガス検知部
８  ガス濃度変化手段
９  ガス種判別部
【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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