(57)【要約】【課題】有極性ガスの濃度に拘わらず、ガス種を特定することが可能なガス検出装置及びガス種特定方法を提供する。【解決手段】ガスセンサ装置１においてセンサ駆動制御部１１は、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させる高温制御と、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動させる低温制御とを繰り返し行う。ガス種特定部１４は、接触燃焼式ガスセンサ２１の出力に基づいて有極性ガスの種類を特定する。ここで、センサ駆動制御部１１は、所定の時間長だけ低温制御を行う基準期間と、基準期間と異なる時間長だけ低温制御を行う参照期間において、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動させ、ガス種特定部１４は、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定する。【選択図】図１
2009287975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触燃焼式ガスセンサからの出力をもとに有極性ガスの種類を特定するガス検出装置であって、
前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御手段と、
前記センサ駆動制御手段により駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力を取得するセンサ出力取得手段と、
前記センサ出力取得手段により取得された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて有極性ガスの種類を特定するガス種特定手段とを備え、
前記センサ駆動制御手段は、所定の時間長を有する基準期間と、前記基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行い、
前記ガス種特定手段は、前記基準期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、前記参照期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定する
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
前記基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、前記参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値をガス種別に記憶した記憶手段をさらに備え、
前記ガス種特定手段で、求めた比率値と、前記記憶手段により記憶されたガス種別の予測比率値との比較から、ガス種を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記センサ駆動制御手段は、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、
前記ガス種特定手段は、前記基準期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、前記複数の参照期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記センサ出力取得手段により取得された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出手段をさらに備え、
前記濃度算出手段は、前記基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出すると共に、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載のガス検出装置。
【請求項５】
接触燃焼式ガスセンサからの出力をもとに有極性ガスの種類を特定するガス種特定方法であって、
前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御工程と、
前記センサ駆動制御工程において駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力を取得するセンサ出力取得工程と、
前記センサ出力取得工程において取得された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて有極性ガスの種類を特定するガス種特定工程とを有し、
前記センサ駆動制御工程では、所定の時間長を有する基準期間と、前記基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行い、
前記ガス種特定工程では、前記基準期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、前記参照期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定する
ことを特徴とするガス種特定方法。
【請求項６】
前記ガス種特定工程では、予め記憶した、前記基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、前記参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値と、求めた比率値との比較から、ガス種を特定する
ことを特徴とする請求項５に記載のガス種特定方法。
【請求項７】
前記センサ駆動制御工程では、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、
前記ガス種特定工程では、前記基準期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、前記複数の参照期間直後に高温制御された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定する
ことを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載のガス種特定方法。
【請求項８】
前記センサ出力取得工程において取得された前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出工程をさらに有し、
前記濃度算出工程では、前記基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出すると共に、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載のガス種特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置及びガス種特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接触燃焼式ガスセンサからのセンサ出力に応じて、酢酸やエタノールなどの有極性ガスを特定するガス検出装置が知られている。このガス検出装置は、有極性ガスの分子が高い吸着性を有することを利用しており、間欠駆動される接触燃焼式ガスセンサの低温駆動期間（又は非通電期間）が、有極性ガスの飽和吸着時間（約１０秒から数１０秒）以上に設定されている。この構成により、高温駆動期間（又は通電期間）において得られる接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力のうち最大値と定常値との比率が、ガス種に応じて或る特定の値となる。このため、ガス検出装置は、センサ出力の最大値と定常値との比率を演算により求めて、接触燃焼式ガスセンサがいかなる有極性ガスの雰囲気中にあるかを特定することができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２３４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のガス検出装置では、低温駆動期間を有極性ガスの飽和吸着時間以上に設定しておかなければならず、有極性ガスの濃度が低い場合には、飽和するまでの時間が長くなり、有極性ガスを特定することができない。
【０００４】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、有極性ガスの濃度に拘わらず、ガス種を特定することが可能なガス検出装置及びガス種特定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のガス検出装置は、接触燃焼式ガスセンサからの出力をもとに有極性ガスの種類を特定するガス検出装置であって、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御手段と、センサ駆動制御手段により駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力を取得するセンサ出力取得手段と、センサ出力取得手段により取得された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて有極性ガスの種類を特定するガス種特定手段とを備え、センサ駆動制御手段は、所定の時間長を有する基準期間と、基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行い、ガス種特定手段は、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のガス検出装置において、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値をガス種別に記憶した記憶手段をさらに備え、ガス種特定手段で、求めた比率値と、記憶手段により記憶されたガス種別の予測比率値との比較から、ガス種を特定することが好ましい。
【０００７】
また、本発明のガス検出装置において、センサ駆動制御手段は、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、ガス種特定手段は、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定することが好ましい。
【０００８】
また、本発明のガス検出装置において、センサ出力取得手段により取得された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出手段をさらに備え、濃度算出手段は、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出すると共に、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のガス種特定方法は、接触燃焼式ガスセンサからの出力をもとに有極性ガスの種類を特定するガス種特定方法であって、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御工程と、センサ駆動制御工程において駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力を取得するセンサ出力取得工程と、センサ出力取得工程において取得された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて有極性ガスの種類を特定するガス種特定工程とを有し、センサ駆動制御工程では、所定の時間長を有する基準期間と、基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行い、ガス種特定工程では、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のガス種特定方法において、ガス種特定工程では、予め記憶した、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値と、求めた比率値との比較から、ガス種を特定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明のガス種特定方法において、センサ駆動制御工程では、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、ガス種特定工程では、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明のガス種特定方法において、センサ出力取得工程において取得された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出工程をさらに有し、濃度算出工程では、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出すると共に、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス検出装置によれば、所定の時間長を有する基準期間と、基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行う。このため、高温駆動と低温駆動とが繰り返し実行される接触燃焼式ガスセンサにおいて、低温駆動の期間は少なくとも２つの時間長からなり、接触燃焼式ガスセンサは異なった時間で低温駆動されることとなる。また、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定する。ここで、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力は、基準期間における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。同様に、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力は、参照期間における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。このため、各出力に基づく比率値は有極性ガスの吸着度合いの推移を示すものとなる。ここで、吸着度合いの推移はガス種によって異なっているため、比率値に基づいてガス種を特定することができる。特に、比率値を用いることから、基準期間及び参照期間は、飽和吸着時間よりも短くともよく、これら期間を飽和吸着時間以上に設定しておく必要がない。このため、有極性ガスの濃度が低い場合に飽和するまでの時間が長くなり、有極性ガスを特定できなくなる事態が生じない。従って、有極性ガスの濃度に拘わらず、ガス種を特定することができる。
【００１４】
また、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値をガス種別に記憶した記憶手段をさらに備え、求めた比率値と、記憶手段により記憶されたガス種別の予測比率値との比較から、ガス種を特定する。このため、ガス種を特定するにあたり、記憶手段の記憶内容を参照するだけでガス種を特定でき、複雑な演算を行うことなく、処理負荷を軽減させることができる。
【００１５】
また、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定する。このため、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間毎に比率値が求められることとなり、より詳細な吸着度合いの推移を知ることができる。従って、より正確にガス種を特定することができる。
【００１６】
また、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出する。そして、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出する。このため、ガス濃度の算出にあたり、吸着度合いを求めるために存在する参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力が利用でき、しかも、ガス濃度の算出には最も長い時間長を有する期間直後の出力電圧に基づく濃度が最も高精度であるという事実に基づいて重み付けを行って、ガス濃度の算出精度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明のガス種特定方法によれば、所定の時間長を有する基準期間と、基準期間と異なる時間長を有する参照期間において、低温制御を行う。このため、高温駆動と低温駆動とが繰り返し実行される接触燃焼式ガスセンサにおいて、低温駆動の期間は少なくとも２つの時間長からなり、接触燃焼式ガスセンサは異なった時間で低温駆動されることとなる。また、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づく比率値を求め、求めた比率値からガス種を特定する。ここで、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力は、基準期間における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。同様に、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力は、参照期間における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。このため、各出力に基づく比率値は有極性ガスの吸着度合いの推移を示すものとなる。ここで、吸着度合いの推移はガス種によって異なっているため、比率値に基づいてガス種を特定することができる。特に、比率値を用いることから、基準期間及び参照期間は、飽和吸着時間よりも短くともよく、これら期間を飽和吸着時間以上に設定しておく必要がない。このため、有極性ガスの濃度が低い場合に飽和するまでの時間が長くなり、有極性ガスを特定できなくなる事態が生じない。従って、有極性ガスの濃度に拘わらず、ガス種を特定することができる。
【００１８】
また、予め記憶した、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力に対する、参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの予測出力から求められる予測比率値と、求めた比率値との比較から、ガス種を特定する。このため、ガス種を特定するにあたり、記憶手段の記憶内容を参照するだけでガス種を特定でき、複雑な演算を行うことなく、処理負荷を軽減させることができる。
【００１９】
また、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間において、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させ、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に対する、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力に基づくそれぞれの比率値を求め、求めた複数の比率値からガス種を特定する。このため、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間毎に比率値が求められることとなり、より詳細な吸着度合いの推移を知ることができる。従って、より正確にガス種を特定することができる。
【００２０】
また、基準期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力と、複数の参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出する。そして、仮算出された複数の濃度のうち、最も長い時間長を有する期間直後の出力に基づく濃度から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出する。このため、ガス濃度の算出にあたり、吸着度合いを求めるために存在する参照期間直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力が利用でき、しかも、ガス濃度の算出には最も長い時間長を有する期間直後の出力電圧に基づく濃度が最も高精度であるという事実に基づいて重み付けを行って、ガス濃度の算出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガス検出装置を示す構成図である。図１に示すように、ガス検出装置１は、センサ出力をもとに有極性ガスの種類を特定するものであって、制御部１０と、接触燃焼式ガスセンサ２１を有するガスセンサ部２０とを備えている。ここで、有極性ガスとは、分子内で正電荷と負電荷の重心が一致しないため、分子が電気的な双極子を有するガスであって、単に極性ガスともいう。このような有極性ガスは、例えば、エタノール、酢酸、ホルムアルデヒド及びトルエンなどが該当する。
【００２２】
制御部１０は、ガスセンサ部２０の駆動制御、ガス種の特定、及び、ガス濃度の算出を行うものであって、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）により構成されている。この制御部１０は、センサ駆動制御部（センサ駆動制御手段）１１、センサ出力取得部（センサ出力取得手段）１２、記憶部（記憶手段）１３、ガス種特定部（ガス種特定手段）１４、及び、濃度算出部（濃度算出手段）１５を有している。
【００２３】
センサ駆動制御部１１は、接触燃焼式ガスセンサ２１を駆動制御するものであって、高温制御と低温制御とを繰り返し行うものである。高温制御とは、接触燃焼式ガスセンサ２１を高温駆動（例えば約４００℃で駆動）させる制御である。低温制御とは、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動（例えば室温で駆動）させる制御である。また、センサ駆動制御部１１は、ハイレベル及びロウレベルの駆動パルスを出力し、これによって高温制御と低温制御を行う構成となっている。
【００２４】
センサ出力取得部１２は、センサ駆動制御部１１により駆動された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧の情報を取得するものである。このセンサ出力取得部１２は、ガス種特定部１４及び濃度算出部１５に接続されており、取得した出力電圧の情報をガス種特定部１４及び濃度算出部１５に送信する構成となっている。
【００２５】
記憶部１３は、ガス種を特定する際に必要となる情報を記憶したものである。また、ガス種特定部１４は、センサ出力取得部１２により取得された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧の値に基づいて有極性ガスの種類を特定するものである。このガス種特定部１４は、センサ出力取得部１２からの出力電圧の情報を取得すると、記憶部１３からガス種を特定する際に必要となる情報を読み出し、これら情報に基づいてガス種を特定する構成となっている。
【００２６】
濃度算出部１５は、センサ出力取得部１２により取得された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧の値に基づいて有極性ガスの濃度を算出するものである。ここで、記憶部１３は、ガス種を特定する際に必要となる情報に加えて、ガス濃度を算出する際に必要な情報についても記憶している。このため、濃度算出部１５は、センサ出力取得部１２からの出力電圧の情報を取得すると、記憶部１３からガス種を特定する際に必要となる情報を読み出し、これら情報に基づいて濃度を算出することとなる。
【００２７】
ガスセンサ部２０は、接触燃焼式ガスセンサ２１に加えて、各種抵抗Ｒｂ，Ｒ３、トランジスタＱ１、計装アンプ２２、及びＡ／Ｄ変換器２３を有している。
【００２８】
接触燃焼式ガスセンサ２１は、図１に示すように、４つの抵抗Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒ１，Ｒ２からなるブリッジ回路を構成している。リファレンス抵抗Ｒｒは、一端が電源電圧側に接続され、他端が接続点Ａにつながっている。センサ抵抗Ｒｓは、リファレンス抵抗Ｒｒと直列接続され、一端が接続点Ａにつながっており、他端がトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。
【００２９】
抵抗Ｒ１は、一端が電源電圧側に接続され、他端が接続点Ｂにつながっている。抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と直列接続され、一端が接続点Ｂにつながっており、他端がトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。
【００３０】
このような接触燃焼式ガスセンサ２１の詳細を図２に示す。図２は、図１に示した接触燃焼式ガスセンサ２１の詳細を示す外観図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す接触燃焼式ガスセンサ２１は、半導体製造プロセス技術を用いて製造された超小型センサである。この接触燃焼式ガスセンサ２１は、シリコンウェハ２１ａ上に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸化ハフニウム膜等からなる絶縁膜２１ｂが形成されており、絶縁膜２１ｂ上にセンサ抵抗Ｒｓとリファレンス抵抗Ｒｒが設けられている。
【００３２】
センサ抵抗Ｒｓは、白金からなる抵抗体であって、この抵抗体を包むように触媒層２１ｓが設けられている。触媒層２１ｓは、例えばパラジウムを担持したアルミナからなるＰｄ／Ａｌ２Ｏ３によって構成されている。また、リファレンス抵抗Ｒｒは、センサ抵抗Ｒｓと同様に白金からなる抵抗体であって、抵抗体を包むようにアルミナ層２１ｒが設けられている。
【００３３】
また、シリコンウェハ２１ａ上には３つのボンディングパッド２１ｃ〜２１ｅが形成されている。第１ボンディングパッド２１ｃは、図１に示したトランジスタＱ１のコレクタに接続されるようになっており、第２ボンディングパッド２１ｄは接続点Ａとなる。また、第３ボンディングパッド２１ｅは、電源電圧側に接続されるようになっている。
【００３４】
さらに、シリコンウェハ２１ａは、センサ抵抗Ｒｓ及びリファレンス抵抗Ｒｒに対応する位置に、裏面から異方性エッチングによって凹部２１ｆ，２１ｇが形成されている。接触燃焼式ガスセンサ２１は、これらの凹部２１ｆ，２１ｇによって熱容量が小さくなっている。
【００３５】
再度、図１を参照する。図１に示すように、抵抗Ｒｂは、一端がセンサ駆動制御部１１に接続され、他端がトランジスタＱ１のベースに接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタはグランド接続されている。このため、センサ駆動制御部１１から所定電圧が印加されると、トランジスタＱ１は導通状態となり、ブリッジ回路を構成する接触燃焼式ガスセンサ２１に電流が流れる。また、センサ駆動制御部１１から供給される電圧が遮断されると、トランジスタＱ１は非導通状態となり、接触燃焼式ガスセンサ２１に流れていた電流が遮断されることとなる。
【００３６】
このように、センサ駆動制御部１１は、接触燃焼式ガスセンサ２１に電流を流したり遮断したりして、高温駆動させたり低温駆動させたりすることとなる。なお、本実施形態では、低温駆動時において接触燃焼式ガスセンサ２１に電流を流さない構成となっているが、これに限らず、低温駆動時に電流を流し、高温駆動時にはそれよりも大きい電流を流すように構成してもよい。
【００３７】
計装アンプ２２は、非反転入力端子と反転入力端子に入力する電圧の差を増幅するものである。この計装アンプ２２は、非反転入力端子が接続点Ａにつながっており、反転入力端子が接続点Ｂにつながっている。このため、計装アンプ２２は、接続点Ａと接続点Ｂとの電圧差を増幅することとなる。また、計装アンプ２２には、可変抵抗Ｒ３が接続されている。可変抵抗Ｒ３は、検出対象となる有極性ガスの濃度が「０」であるときに、計装アンプ２２からの出力が「０」となるように調整されるものである。Ａ／Ｄ変換器２３は、計装アンプ２２から出力されたアナログ電圧を入力し、Ａ／Ｄ変換したうえで、センサ出力取得部１２に出力するものである。
【００３８】
このような構成となっているため、ガスセンサ部２０は以下のように動作する。まず、センサ駆動制御部１１がトランジスタＱ１のベースに所定電圧を印加しているとする。この状態から、センサ駆動制御部１１がトランジスタＱ１のベースに印加している電圧を遮断する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は低温駆動して燃焼温度未満となり、センサ抵抗Ｒｓを包んで設けられる触媒層２１ｓに有極性ガスが付着することとなる。
【００３９】
その後、センサ駆動制御部１１からトランジスタＱ１のベースに所定電圧を印加する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は高温駆動して燃焼温度に達し、触媒層２１ｓに付着していた有極性ガスが燃焼することなる。また、この燃焼と共にセンサ抵抗Ｒｓが温められ、センサ抵抗Ｒｓの抵抗値が変化する。これにより、ブリッジ回路のバランスが崩れ、計装アンプ２２からの出力は、付着していた有極性ガスの分子量（すなわち濃度）に応じた値を示すこととなる。
【００４０】
次に、制御部１０の基本動作について説明する。図３及び図４は、図１に示した制御部１０の動作を示す図であり、図３は基本動作を示し、図４は本実施形態に係る動作を示している。なお、図３及び図４において、縦軸はセンサ駆動制御部１１からの駆動パルスを示し、横軸は時間を示している。
【００４１】
図３に示すように、センサ駆動制御部１１は、まず、期間Ａ０だけトランジスタＱ１のベースに所定電圧Ｅ０（例えば０．６Ｖ）を印加する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は付着していた有極性ガスを燃焼させる。次に、センサ駆動制御部１１は、期間（吸着期間）ｂ１だけ電圧を遮断する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１には有極性ガスが付着することとなる。このとき、接触燃焼式ガスセンサ２１には、有極性ガスの濃度に応じた数のガス分子が付着する。なお、この期間ｂ１は、特定対象となるガス種に応じて１秒から６０秒程度に設定される。
【００４２】
そして、センサ駆動制御部１１は、期間（燃焼期間）Ｂ１だけトランジスタＱ１のベースに所定電圧Ｅ０を印加する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１に付着していたガス分子が燃焼する。特に、ガス分子は濃度に応じた数だけ付着しているため、センサ出力取得部１２により取得される電圧ＶＢ１は、濃度に応じて変化することとなる。
【００４３】
次いで、センサ駆動制御部１１は、期間（温度低下期間）ａ１だけ電圧を遮断する。これにより、期間Ｂ１において温められた接触燃焼式ガスセンサ２１の温度を室温まで低下させる。なお、この期間ａ１は、接触燃焼式ガスセンサ２１の温度が室温まで戻るのに充分な時間であり、特定対象となるガス種に応じて０．０５秒から０．５秒程度に設定される。
【００４４】
その後、センサ駆動制御部１１は、期間（ベース値検出期間）Ａ１だけトランジスタＱ１のベースに所定電圧Ｅ０を印加する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１に有極性ガスがほぼ吸着していない状態で接触燃焼式ガスセンサ２１を高温駆動させることとなる。センサ出力取得部１２は、この期間Ａ１において得られた電圧ＶＡ１をベース電圧として取得する。
【００４５】
本実施形態に係るガス検出装置１では、これら期間ｂ１から期間Ａ１までの期間を検出期間として設定しており、これら検出期間を繰り返すこととなる。
【００４６】
次に、図４を説明する。図４に示すように、本実施形態に係るセンサ駆動制御部１１は、吸着期間の時間長を異ならせている。例えば、第１検出期間における吸着期間ｂ１を８秒とし、第２検出期間における吸着期間ｂ２を４秒とする。同様に、第３検出期間における吸着期間ｂ３を２秒とし、第４検出期間における吸着期間ｂ２を１秒とし、第５検出期間における吸着期間ｂ５を０．５秒とする。そして、センサ駆動制御部１１は、第１〜第５検出期間まで制御を実行後、再度、第１検出期間に戻り、繰り返し制御を行う。
【００４７】
このように、センサ駆動制御部１１は、所定の時間長だけ低温制御を行う基準期間ｂ１と、基準期間ｂ１と異なる時間長だけ低温制御を行う参照期間ｂ２〜ｂ５において、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動させる。
【００４８】
なお、図４に示す例では、複数の参照期間ｂ２〜ｂ５において接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動させているが、これに限らず、参照期間ｂ２〜ｂ５は複数でなくともよい。すなわち、基準期間ｂ１と１つの参照期間ｂ２だけを繰り返すようにしてもよい。また、検出期間は第５まででなくともよく、それ以上であってもよいし、第３又は第４検出期間までであってもよい。
【００４９】
また、ガス種特定部１４は、以上のような駆動によって得られた接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧からガス種を特定し、濃度算出部１５は、以上のような駆動によって得られた接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧から有極性ガスの濃度を算出する。
【００５０】
再度、図１を参照してガス種の特定を説明する。図１に示すように、ガス種特定部１４は、比率算出部１４ａを備えている。比率算出部１４ａは、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１に対する、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５それぞれの比に基づく比率値を求めるものである。なお、比率値とは比を含む値をいう。また、以下の説明において出力電圧ＶＢ１に対する、出力電圧ＶＢ２の比を含む比率値をｒ２とし、出力電圧ＶＢ１に対する、出力電圧ＶＢ３の比を含む比率値をｒ３とする。他についても同様に比率値をｒ４，ｒ５とする。
【００５１】
具体的に、比率算出部１４ａは、（ＶＢ２−ＶＡ２）／（ＶＢ１−ＶＡ１）なる演算式より、比率値ｒ２を求める。他の比率値ｒ３〜ｒ５も同様である。なお、比率値の算出方法はこれに限らず、例えば、（ＶＢ２／ＶＡ２）／（ＶＢ１／ＶＡ１）であってもよい。また、比率算出部１４ａは、（ＶＢ２）／（ＶＢ１）のように比そのものを比率値としてもよい。さらに、各出力電圧には、最大値と定常値とがある。このため、比率算出部１４ａは、最大値を用いて、（ＶＢ２ｍａｘ−ＶＡ２ｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算式より、比率値ｒ２を求めることが望ましい。他の演算式（すなわち（ＶＢ２／ＶＡ２）／（ＶＢ１／ＶＡ１）や（ＶＢ２）／（ＶＢ１））によって求める場合も同様に最大値を用いて比率値を求めることが望ましい。さらには、最大値付近の積分値を用いて比率値を求めるようにしてもよい。
【００５２】
ここで、比率値を求める理由について説明する。基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１は、例えば基準期間ｂ１である８秒に応じた有極性ガスの吸着度合いを示す値となる。また、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５は、参照期間ｂ２〜ｂ５である４秒〜０．５秒に応じた有極性ガスの吸着度合いを示す値となる。よって、これらの比は、有極性ガスの吸着度合いの推移を示すものとなり、比率値についても有極性ガスの吸着度合いの推移を示すものとなる。そして、どのような吸着度合いであるかは、有極性ガスによって異なっており、ガス種特定部１４は、この吸着度合いの推移（比率値の変化）からガス種を特定することができる。
【００５３】
表１は、比率算出部１４ａによって算出された比を示す表である。なお、以下の説明では、出力電圧ＶＢ１に対する、出力電圧ＶＢ１の比率値ｒ１についても図示等する。また、以下の説明において比率値の算出式は、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）とする。ここで、ｎは、「１」から「５」までの整数である。
【表１】
2009287975.tif 000003
表１に示すように、ガスＡについて、比率値ｒ１は「１．００」となっている。また、比率値ｒ２は「０．９９」となっている。同様に比率値ｒ３〜ｒ５は、順に「０．５４」、「０．２７」及び「０．１１」となっている。さらに、ガスＢについて、比率値ｒ１〜ｒ５は、順に「１．００」、「０．９８」、「０．７２」、「０．４９」及び「０．２９」となっている。
【００５４】
このように、吸着度合いの推移は、有極性ガスのガス種によって異なっている。このため、このような吸着度合いの推移をガス種別に予め調べておき、記憶部１３に記憶させておくことで、ガス種特定部１４は、ガス種を特定することができる。すなわち、記憶部１３は、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の予測出力電圧に対する、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の予測出力電圧それぞれの予測比に基づく予測比率値をガス種別に記憶することとなる。
【００５５】
次に、波形図を参照してガス種の特定について、より詳細に説明する。図５は、本実施形態に係るガス検出装置１にて取得したガスＡの出力電圧を示す波形図である。なお、図５において、縦軸は計装アンプ２２の出力電圧を示し、横軸は時間を示している。図５に示すように、燃焼期間Ｂ１〜Ｂ５において出力電圧ＶＢ１ｍａｘ〜ＶＢ５ｍａｘが得られ、ベース値検出期間において出力電圧ＶＡ１ｍａｘ〜ＶＡ５ｍａｘが得られている。これらについて、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を図６に示す。
【００５６】
図６は、ガスＡの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示す図である。なお、図６において、縦軸は計装アンプ２２の出力電圧に（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示し、横軸は吸着期間を示している。また、図６では、３種類の濃度（濃度１〜濃度３）において出力電圧ＶＢ１ｍａｘ〜ＶＢ５ｍａｘ，ＶＡ１ｍａｘ〜ＶＡ５ｍａｘを取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示している。
【００５７】
図６に示すように、最も濃度が高い濃度１では、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果、吸着期間８秒について約７００ｍＶを示している。また、吸着期間４秒についても約７００ｍＶを示し、吸着期間２秒について約４０４ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約２０７ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約９３ｍＶを示している。
【００５８】
また、濃度１よりも濃度が低い濃度２では、吸着期間８秒について約４４４ｍＶを示し、吸着期間４秒についても約４４４ｍＶを示し、吸着期間２秒について約２４４ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約１１９ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約４９ｍＶを示している。
【００５９】
さらに、濃度２よりも濃度が低い濃度３では、吸着期間８秒について約２２０ｍＶを示し、吸着期間４秒について約２１３ｍＶを示し、吸着期間２秒について約１１２ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約５１ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約１９ｍＶを示している。このような結果から求めた比率値を図７に示す。
【００６０】
図７は、ガスＡの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算により比率値を求めた結果を示す図である。なお、図７において、縦軸は比率値を示し、横軸は吸着期間を示している。
【００６１】
図７に示すように、濃度１〜３全てにおいて、比率値は、吸着期間８秒で「１．００」を示し、吸着期間４秒で約「０．９９」を示し、吸着期間２秒で約「０．５４」を示し、吸着期間１秒で約「０．２７」を示し、吸着期間０．５秒で約「０．１１」を示している。すなわち、比率値ｒ１〜ｒ５は、濃度による依存性が非常に少ないといえる。
【００６２】
さらに、ガスＢについて図５〜図７と同様にして得られた結果を図８〜図１０に示す。図８は、本実施形態に係るガス検出装置１にて取得したガスＢの出力電圧を示す波形図である。なお、図８において、縦軸は計装アンプ２２の出力電圧を示し、横軸は時間を示している。図８に示すように、燃焼期間Ｂ１〜Ｂ５において出力電圧ＶＢ１ｍａｘ〜ＶＢ５ｍａｘが得られ、ベース値検出期間において出力電圧ＶＡ１ｍａｘ〜ＶＡ５ｍａｘが得られている。これらについて、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を図９に示す。
【００６３】
図９は、ガスＢの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示す図である。なお、図９において、縦軸は計装アンプ２２の出力電圧に（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示し、横軸は吸着期間を示している。また、図９では、３種類の濃度（濃度１〜濃度３）において出力電圧ＶＢ１ｍａｘ〜ＶＢ５ｍａｘ，ＶＡ１ｍａｘ〜ＶＡ５ｍａｘを取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示している。
【００６４】
図９に示すように、最も濃度が高い濃度１では、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果、吸着期間８秒について約１２４ｍＶを示している。また、吸着期間４秒についても約１２４ｍＶを示し、吸着期間２秒について約８８ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約６２ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約４０ｍＶを示している。
【００６５】
また、濃度１よりも濃度が低い濃度２では、吸着期間８秒について約８０ｍＶを示し、吸着期間４秒についても約８０ｍＶを示し、吸着期間２秒について約５６ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約４４ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約２７ｍＶを示している。
【００６６】
さらに、濃度２よりも濃度が低い濃度３では、吸着期間８秒について約５８ｍＶを示し、吸着期間４秒について約５６ｍＶを示し、吸着期間２秒について約４１ｍＶを示している。同様に、吸着期間１秒について約２５ｍＶを示し、吸着期間０．５秒について約１４ｍＶを示している。このような結果から求めた比率値を図１０に示す。
【００６７】
図１０は、ガスＢの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算により比率値を求めた結果を示す図である。なお、図１０において、縦軸は比率値を示し、横軸は吸着期間を示している。
【００６８】
図１０に示すように、濃度１〜３全てにおいて、比は、吸着期間８秒で「１．００」を示し、吸着期間４秒で約「０．９８」を示し、吸着期間２秒で約「０．７２」を示し、吸着期間１秒で約「０．４９」を示し、吸着期間０．５秒で約「０．２９」を示している。すなわち、ガスＢについても比率値ｒ１〜ｒ５は、濃度による依存性が非常に少ないといえる。
【００６９】
このように、比率値ｒ１〜ｒ５は濃度に依存しにくく、ほぼ一定となっている。このため、本実施形態に係るガス検出装置１は、有極性ガスの濃度が低くても、比率値ｒ１〜ｒ５を求めることによってガス種を特定できることとなる。
【００７０】
次に、有極性ガスの濃度の算出について説明する。図１に示す記憶部１３は、出力電圧と濃度との相関関係を示すデータをガス種別に記憶している。このため、濃度算出部１５は、ガス種特定部１４によるガス種特定後、例えば（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算を行い、得られた電圧値と記憶部１３に記憶されるデータとを照合することにより、濃度を算出することができる（第１方式）。
【００７１】
さらに、本実施形態において、濃度算出部１５は、第１方式によらず、以下に示す第２方式によって濃度を算出してもよい。この第２方式において濃度算出部１５は、（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）のように、すなわち基準期間ｂ１直後の燃焼期間において得られたＶＢ１ｍａｘとそのベース電圧ＶＡ１ｍａｘと用いるだけでなく、参照期間ｂ２〜ｂ５直後の燃焼期間において得られたＶＢ２ｍａｘ〜ＶＢ５ｍａｘとそのベース電圧ＶＡ２ｍａｘ〜ＶＡ５ｍａｘとを用いて濃度を算出する。より詳細に説明すると、まず、濃度算出部１５は、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１と、複数の参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５それぞれとに基づいて、有極性ガスの濃度を仮算出する。すなわち、濃度算出部１５は、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行い、得られた電圧値と記憶部１３に記憶されるデータとを照合することにより、濃度Ｄ１〜Ｄ５を仮算出する。なお、以下の説明において、濃度Ｄ１は、（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）から得られた濃度値を示し、濃度Ｄ２は、（ＶＢ２ｍａｘ−ＶＡ２ｍａｘ）から得られた濃度値を示している。他の濃度Ｄ３〜Ｄ５についても同様である。
【００７２】
また、本実施形態において濃度算出部１５は、重み設定部１５ａを備えている。重み設定部１５ａは、仮算出された複数の濃度Ｄ１〜Ｄ５のうち、最も長い時間長を有する期間ｂ１直後の出力電圧ＶＢ１に基づく濃度Ｄ１から順に大きな重みを設定するものである。具体的に、重み設定部１５ａは、濃度Ｄ１に対して「８」の重みを設定する。さらに、重み設定部１５ａは、濃度Ｄ２に対して「４」の重みを設定し、濃度Ｄ３に対して「２」の重みを設定する。同様に、重み設定部１５ａは、濃度Ｄ４に対して「１」の重みを設定し、濃度Ｄ５に対して「０．５」の重みを設定する。
【００７３】
そして、濃度算出部１５は、以下のようにして濃度を算出する。すなわち、濃度算出部１５は、例えば、（Ｄ１×８＋Ｄ２×４＋Ｄ３×２＋Ｄ４×１＋Ｄ５×０．５）／（８＋４＋２＋１＋０．５）なる演算式を行って、最終的な濃度を算出する。
【００７４】
このように、本実施形態に係るガス検出装置１は、吸着度合いを求めるために存在する参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧についても濃度算出に利用している。特に、ガス濃度の算出には、最も長い時間長を有する吸着期間ｂ１直後の出力電圧ＶＢ１を利用することが高精度化につながる。そこで、重み設定部１５ａは、上記のような重み付けを行うこととしている。これにより、濃度算出部１５は、ガス濃度の算出精度を高めることができる。以上が第２方式である。
【００７５】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガス種特定方法を説明する。図１１及び図１２は、本実施形態に係るガス検出装置１により実行されるガス種特定方法を示すフローチャートである。図１１に示すように、まず、センサ駆動制御部１１は、所定時間中、所定電圧Ｅ０をトランジスタＱ１のベースに印加する（Ｓ１）。これにより、トランジスタＱ１は導通状態となり、ブリッジ回路に電流が供給される。
【００７６】
次に、制御部１０は、変数ｎを「１」に初期化する（Ｓ２）。その後、センサ駆動制御部１１は、吸着時間を決定する（Ｓ３）。このとき、センサ駆動制御部１１は、例えば８／２ｎ−１なる演算式から吸着時間を決定する。なお、吸着時間の算出方法はこれに限らず他の方法であってもよい。次に、センサ駆動制御部１１は、ステップＳ３で決定した吸着時間だけ、電圧を遮断する（Ｓ４）。
【００７７】
次いで、センサ駆動制御部１１は、所定電圧Ｅ０をトランジスタＱ１のベースに印加する（Ｓ５）。ここでの印加時間は約０．４秒である。この印加時間が燃焼期間に該当する。次に、センサ出力取得部１２は、Ａ／Ｄ変換器２３により所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換された出力電圧ＶＢｎを取得する（Ｓ６）。そして、制御部１０は、所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換された出力電圧ＶＢｎから、最大値となるＶＢｎｍａｘを決定する（Ｓ７）。
【００７８】
その後、センサ駆動制御部１１は電圧を遮断する（Ｓ８）。ここでの遮断時間は約０．２５秒である。この遮断時間が温度低下期間に該当する。そして、センサ駆動制御部１１は、所定電圧Ｅ０をトランジスタＱ１のベースに印加する（Ｓ９）。ここでの印加時間は約０．４秒である。この印加時間がベース値検出期間に該当する。
【００７９】
次いで、センサ出力取得部１２は、Ａ／Ｄ変換器２３により所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換された出力電圧ＶＡｎを取得する（Ｓ１０）。次に、制御部１０は、所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換された出力電圧ＶＡｎから、最大値となるＶＡｎｍａｘを決定する（Ｓ１１）。
【００８０】
その後、制御部１０は、ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘなる演算式を実行して、Ｖｎを求める（Ｓ１２）。次に、制御部１０は、変数ｎが最大値であるか否かを判断する（Ｓ１３）。例えば、図４に示した例では最大値は「５」である。そして、変数ｎが最大値でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御部１０は、変数ｎをインクリメントし（Ｓ１４）、処理はステップＳ３に移行する。一方、変数ｎが最大値であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、処理は図１２のステップＳ１５に移行する。
【００８１】
ステップＳ１５において、比率算出部１４ａは、Ｖ１からＶ５の全てについてＶ１で除算し、比率値ｒ１〜ｒ５を算出する（Ｓ１５）。これにより、表１、図７及び図１０で示したような吸着度合いの推移を求めることができる。その後、ガス種特定部１４は、記憶部１３から吸着度合いの予測推移を示す予測比率値の情報（すなわち既知のガスの情報）を読み出す（Ｓ１６）。そして、ガス種特定部１４は、ステップＳ１５において算出した吸着度合いの推移（すなわち比率値）と、ステップＳ１６において読み出した吸着度合いの予測推移（すなわち予測比率値）とを対比させて、ガス種を特定する（Ｓ１７）。
【００８２】
次に、濃度算出部１５は、記憶部１３から濃度演算に必要となる情報を読み出し、Ｖ１〜Ｖｎそれぞれの値から、濃度Ｄ１〜Ｄｎを仮算出する（Ｓ１８）。次いで、重み設定部１５ａは、仮算出された各濃度Ｄ１〜Ｄｎに対して重み値Ｗ１〜Ｗｎを設定する（Ｓ１９）。このとき、重み設定部１５ａは、上記したように、吸着時間が長いものから順に大きな重み値を設定する。
【００８３】
そして、濃度算出部１５は、仮算出された濃度Ｄ１〜Ｄｎ、及び重み値Ｗ１〜Ｗｎに基づいて濃度を算出する（Ｓ２０）。具体的に、濃度算出部１５は、例えば、（Ｄ１×Ｗ１＋Ｄ２×Ｗ２＋Ｄ３×Ｗ３＋Ｄ４×Ｗ４＋Ｄ５×Ｗ５）／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５）なる演算式を行って、濃度を算出する。
【００８４】
その後、制御部１０は、特定したガス種の情報、及び濃度の情報を外部に出力する（Ｓ２１）。出力先は、例えばガス警報器やガス漏れ等を管理する管理センタなどである。そして、図１１及び図１２に示す処理は終了する。
【００８５】
このようにして、本実施形態に係るガス検出装置１及びガス種特定方法によれば、所定の時間長を有する基準期間ｂ１と、基準期間ｂ１と異なる時間長を有する参照期間ｂ２〜ｂ５において、低温駆動を行う。このため、高温駆動と低温駆動とが繰り返し実行される接触燃焼式ガスセンサ２１において、低温駆動の期間は少なくとも２つの時間長からなり、接触燃焼式ガスセンサ２１は異なった時間で低温駆動されることとなる。また、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１に対する、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＡ２〜ＶＢ５の比に基づく比率値ｒ２〜ｒ５を求め、求めた比率値ｒ２〜ｒ５に基づいてガス種を特定する。ここで、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１は、基準期間ｂ１における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。同様に、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５は、参照期間ｂ２〜ｂ５における有極性ガスの吸着度合いに応じた出力となる。このため、各出力に基づく比率値は有極性ガスの吸着度合いの推移を示すものとなる。ここで、吸着度合いの推移はガス種によって異なっているため、比率値に基づいてガス種を特定することができる。特に、比率値を用いることから、基準期間ｂ１及び参照期間ｂ２〜ｂ５は、飽和吸着時間よりも短くともよく、これら期間を飽和吸着時間以上に設定しておく必要がない。このため、有極性ガスの濃度が低い場合に飽和するまでの時間が長くなり、有極性ガスを特定できなくなる事態が生じない。従って、有極性ガスの濃度に拘わらず、ガス種を特定することができる。
【００８６】
また、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の予測出力電圧に対する、参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の予測出力電圧から求められる予測比率値をガス種別に記憶した記憶部１３をさらに備え、求めた比率値と、記憶部１３により記憶されたガス種別の予測比率値との比較から、ガス種を特定する。このため、ガス種を特定するにあたり、記憶部１３の記憶内容を参照するだけでガス種を特定でき、複雑な演算を行うことなく、処理負荷を軽減させることができる。
【００８７】
また、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間ｂ２〜ｂ５において、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動させ、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１に対する、複数の参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２それぞれの比に基づく比率値ｒ２〜ｒ５を求め、求めた複数の比率値ｒ２〜ｒ５に基づいてガス種を特定する。このため、それぞれ異なる時間長を有する複数の参照期間ｂ２〜ｂ５毎に比率値ｒ２〜ｒ５が求められることとなり、より詳細な吸着度合いの推移を求めることができる。従って、より正確にガス種を特定することができる。
【００８８】
また、基準期間ｂ１直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ１と、複数の参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５それぞれとから、有極性ガスの濃度Ｄ１〜Ｄ５を仮算出する。そして、仮算出された複数の濃度Ｄ１〜Ｄ５のうち、最も長い時間長を有する期間ｂ１直後の出力電圧ＶＢ１から得られた濃度Ｄ１から順に大きな重みを設定し、仮算出された複数の濃度Ｄ１〜Ｄ５と設定されたそれぞれの重みとから、有極性ガスの濃度を算出する。このため、ガス濃度の算出にあたり、吸着度合いを求めるために存在する参照期間ｂ２〜ｂ５直後に高温制御された接触燃焼式ガスセンサの出力電圧ＶＢ２〜ＶＢ５が利用でき、しかも、ガス濃度の算出には最も長い時間長を有する期間ｂ１直後の出力電圧ＶＢ１に基づく濃度Ｄ１が最も高精度であるという事実に基づいて重み付けを行って、ガス濃度の算出精度を高めることができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、ガスクロマトグラフ装置のように、ガス種を特定するためにガス分離を行う必要がない。さらに、ガス濃度の検出を中断することなく、ガス種を特定することができる。さらに、比率値を算出するにあたっては、吸着時間の長さに制約を受けないため、吸着時間をより短くすることにより、従来よりも短時間でガス種を特定することができる。さらに、温湿度や経時による劣化が生じて、接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧に変化が生じたとしても、各燃焼期間Ｂ１〜Ｂ５全ての出力電圧ＶＢ１〜ＶＢ５等が全体的に変化することとなり、比率値を算出にあたって影響は比較的少ない。このため、劣化に対するガス種の特定精度の低下を抑制することができる。
【００９０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態において接触燃焼式ガスセンサ２１は、リファレンス抵抗Ｒｒとセンサ抵抗Ｒｓとが直列接続され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列接続されているが、これに限らず、抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗Ｒｒとを直列接続し、抵抗Ｒ２とセンサ抵抗Ｒｓとを直列接続してもよい。
【００９１】
また、上記実施形態においてガス検出装置１の構成を図１に示したが、図１３に示す構成であってもよいし、他の構成であってもよい。
【００９２】
図１３は、本実施形態に係るガス検出装置１の変形例を示す構成図である。図１３に示す例においてセンサ駆動制御部１１からの出力電圧は、抵抗Ｒ６を介して誤差アンプ２４の非反転入力端子に入力される。誤差アンプ２４の出力は抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１のベースに入力される。トランジスタＱ１はコレクタが電源電圧側に接続され、エミッタがリファレンス抵抗Ｒｒ及び抵抗Ｒ１の一端（接続点Ｃ）に接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ５の一端に接続されている。抵抗Ｒ５の他端は誤差アンプ２４の反転入力端子に接続されている。また、抵抗Ｒ５の他端は、抵抗Ｒ７を介してグランド接続されている。他の接触燃焼式ガスセンサ２１、計装アンプ２２及びＡ／Ｄ変換器２３等の構成は、図１に示したものと同様である。この回路構成によれば、接続点Ｃにおける電圧Ｖｂを自由に制御できる構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態に係るガス検出装置を示す構成図である。
【図２】図１に示した接触燃焼式ガスセンサの詳細を示す外観図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【図３】図１に示した制御部の動作を示す図であり、基本動作を示している。
【図４】図１に示した制御部の動作を示す図であり、本実施形態に係る動作を示している。
【図５】本実施形態に係るガス検出装置にて取得したガスＡの出力電圧を示す波形図である。
【図６】ガスＡの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示す図である。
【図７】ガスＡの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算により比率値を求めた結果を示す図である。
【図８】本実施形態に係るガス検出装置にて取得したガスＢの出力電圧を示す波形図である。
【図９】ガスＢの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）なる演算を行った結果を示す図である。
【図１０】ガスＢの出力電圧を取得し、（ＶＢｎｍａｘ−ＶＡｎｍａｘ）／（ＶＢ１ｍａｘ−ＶＡ１ｍａｘ）なる演算により比率値を求めた結果を示す図である。
【図１１】本実施形態に係るガス検出装置１により実行されるガス種特定方法を示すフローチャートであり、前半部分を示している。
【図１２】本実施形態に係るガス検出装置１により実行されるガス種特定方法を示すフローチャートであり、後半部分を示している。
【図１３】本実施形態に係るガス検出装置の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…ガス検出装置
１０…制御部
１１…センサ駆動制御部（センサ駆動制御手段）
１２…センサ出力取得部（センサ出力取得手段）
１３…記憶部（記憶手段）
１４…ガス種特定部（ガス種特定手段）
１４ａ…比率算出部
１５…濃度算出部
１５ａ…重み設定部
２０…ガスセンサ部
２１…接触燃焼式ガスセンサ
２１ａ…シリコンウェハ
２１ｂ…絶縁膜
２１ｃ〜２１ｅ…ボンディングパッド
２１ｆ，２１ｇ…凹部
２１ｓ…触媒層
２１ｒ…アルミナ層
２２…計装アンプ
２３…Ａ／Ｄ変換器
２４…誤差アンプ
Ｒｓ…センサ抵抗
Ｒｒ…リファレンス抵抗
Ｒ１〜Ｒ７…抵抗
Ｑ１…トランジスタ
ｂ１…基準期間
ｂ２〜ｂ５…参照期間
【図１】
2009287975.tif 000004
【図２】
2009287975.tif 000005
【図３】
2009287975.tif 000006
【図４】
2009287975.tif 000007
【図５】
2009287975.tif 000008
【図６】
2009287975.tif 000009
【図７】
2009287975.tif 000010
【図８】
2009287975.tif 000011
【図９】
2009287975.tif 000012
【図１０】
2009287975.tif 000013
【図１１】
2009287975.tif 000014
【図１２】
2009287975.tif 000015
【図１３】
2009287975.tif 000016