JP2001141681A - 可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法 - Google Patents
可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可燃性ガスを構成するガス種の識別を、簡便
に、且つ、低濃度領域であっても確実に行なうことがで
きる可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法を提供
する。 【解決手段】 半導体式メタンガスセンサ２１と、半導
体式可燃性ガスセンサ２２とを備えたガス検知手段２を
備え、前記半導体式メタンガスセンサ２１から得られた
出力信号をメタンガス濃度に変換する第一変換手段３１
と、前記半導体式可燃性ガスセンサ２２から得られた出
力信号を可燃性ガス濃度に変換する第二変換手段３２
と、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差を
減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を算出する減算手
段３３とを有する演算手段３を備えていると共に、前記
メタンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比に基
づいて、検知対象ガスのガス種を判定する識別手段４を
備えた可燃性ガス識別装置。
に、且つ、低濃度領域であっても確実に行なうことがで
きる可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法を提供
する。 【解決手段】 半導体式メタンガスセンサ２１と、半導
体式可燃性ガスセンサ２２とを備えたガス検知手段２を
備え、前記半導体式メタンガスセンサ２１から得られた
出力信号をメタンガス濃度に変換する第一変換手段３１
と、前記半導体式可燃性ガスセンサ２２から得られた出
力信号を可燃性ガス濃度に変換する第二変換手段３２
と、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差を
減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を算出する減算手
段３３とを有する演算手段３を備えていると共に、前記
メタンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比に基
づいて、検知対象ガスのガス種を判定する識別手段４を
備えた可燃性ガス識別装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可燃性ガス識別装置
に関するものであって、例えば、プロパンやブタンを主
体とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、主にメタンからなる
液化天然ガス（ＬＮＧ）等を主材料として都市ガスを製
造、輸送、消費する過程や、ＬＰＧ、ＬＮＧ、都市ガス
を燃料等として用いる過程において、漏洩したガスのガ
ス種を識別する装置に関する。
に関するものであって、例えば、プロパンやブタンを主
体とする液化石油ガス（ＬＰＧ）、主にメタンからなる
液化天然ガス（ＬＮＧ）等を主材料として都市ガスを製
造、輸送、消費する過程や、ＬＰＧ、ＬＮＧ、都市ガス
を燃料等として用いる過程において、漏洩したガスのガ
ス種を識別する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＰＧ、ＬＮＧ及び都市ガスの用途拡大
により、これらを近接した地域で使用する場合が想定さ
れる。保安上、これらの可燃性ガスの漏洩等を検知した
場合に、漏洩部位の特定を容易にし、又、ガス種に応じ
た適切な後処理を行なう等の目的から、可燃性ガスのガ
ス種を特定する技術が求められている。可燃性ガスのガ
ス種を特定する際には、液化石油ガスの様にメタン（Ｃ
Ｈ4）を主成分とするガスか否かの識別が重要であると
考えられており、従来、可燃性ガスがメタンを主成分と
するガスであるか否かを識別する可燃性ガス識別装置と
しては、以下に示す装置が知られていた。 （１） 半導体式又は接触燃焼式の可燃性ガスセンサを
用いて、可燃性ガスの漏洩を検知する。 （２） ガスクロマトグラフ装置を備えた成分分離型ガ
ス検知装置を用いて、検知対象ガスを分析し、その信号
パターンに基づいて測定者が識別する。 （３） メタンを含めて広く可燃性ガス全般に感応する
接触燃焼式ガスセンサから得られた信号と、メタン以外
の可燃性ガス（非メタン可燃性ガス）に感応する接触燃
焼式ガスセンサから得られた信号とに基づいて演算処理
を行なって、非メタン可燃性ガス濃度を算出すると共に
メタンガス濃度を間接的に算出し、これらの存在比から
検出対象ガスのガス種を推定する（実公平４−４８５２
８号公報）。
により、これらを近接した地域で使用する場合が想定さ
れる。保安上、これらの可燃性ガスの漏洩等を検知した
場合に、漏洩部位の特定を容易にし、又、ガス種に応じ
た適切な後処理を行なう等の目的から、可燃性ガスのガ
ス種を特定する技術が求められている。可燃性ガスのガ
ス種を特定する際には、液化石油ガスの様にメタン（Ｃ
Ｈ4）を主成分とするガスか否かの識別が重要であると
考えられており、従来、可燃性ガスがメタンを主成分と
するガスであるか否かを識別する可燃性ガス識別装置と
しては、以下に示す装置が知られていた。 （１） 半導体式又は接触燃焼式の可燃性ガスセンサを
用いて、可燃性ガスの漏洩を検知する。 （２） ガスクロマトグラフ装置を備えた成分分離型ガ
ス検知装置を用いて、検知対象ガスを分析し、その信号
パターンに基づいて測定者が識別する。 （３） メタンを含めて広く可燃性ガス全般に感応する
接触燃焼式ガスセンサから得られた信号と、メタン以外
の可燃性ガス（非メタン可燃性ガス）に感応する接触燃
焼式ガスセンサから得られた信号とに基づいて演算処理
を行なって、非メタン可燃性ガス濃度を算出すると共に
メタンガス濃度を間接的に算出し、これらの存在比から
検出対象ガスのガス種を推定する（実公平４−４８５２
８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た識別装置（１）によれば、前記可燃性ガスセンサが可
燃性ガス一般に感応するために、検知対象ガス中に含ま
れる可燃性ガスの種類を特定することができず、メタン
ガスを主体とするガスであるか、主にプロパン、ブタン
を主体とするＬＰＧであるか等の判定を下すことが困難
であるという問題点があった。前記識別装置（２）によ
れば、操作が煩雑である上に、検体当たりの測定時間が
長く、更に、得られた測定データの解析に個人差が大き
いという問題点があった。又、装置が大型で高価である
という問題点があった。又、前記識別装置（３）によれ
ば、接触燃焼式センサの性質上、ベースラインの変動が
比較的激しく、又、センサ自身が劣化しやすいために、
感度が変動し易く、低濃度領域（例えば、１０００ｐｐ
ｍ以下）でのガスの検出精度が低いという問題点があっ
た。従って、ガス種判定結果の信頼性が低いという問題
点があった。又、メタンガス濃度を直接測定するもので
はないので、例えば、検出対象ガスが低濃度である場合
にメタン以外の可燃性ガスがメタンと混在していると、
メタンを特定して検出できない可能性が高い等の問題点
があった。
た識別装置（１）によれば、前記可燃性ガスセンサが可
燃性ガス一般に感応するために、検知対象ガス中に含ま
れる可燃性ガスの種類を特定することができず、メタン
ガスを主体とするガスであるか、主にプロパン、ブタン
を主体とするＬＰＧであるか等の判定を下すことが困難
であるという問題点があった。前記識別装置（２）によ
れば、操作が煩雑である上に、検体当たりの測定時間が
長く、更に、得られた測定データの解析に個人差が大き
いという問題点があった。又、装置が大型で高価である
という問題点があった。又、前記識別装置（３）によれ
ば、接触燃焼式センサの性質上、ベースラインの変動が
比較的激しく、又、センサ自身が劣化しやすいために、
感度が変動し易く、低濃度領域（例えば、１０００ｐｐ
ｍ以下）でのガスの検出精度が低いという問題点があっ
た。従って、ガス種判定結果の信頼性が低いという問題
点があった。又、メタンガス濃度を直接測定するもので
はないので、例えば、検出対象ガスが低濃度である場合
にメタン以外の可燃性ガスがメタンと混在していると、
メタンを特定して検出できない可能性が高い等の問題点
があった。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑
み、メタンガスの存在濃度・存在比率を指標に、可燃性
ガスを構成するガス種の識別を、簡便に、且つ、低濃度
領域であっても確実に行なうことができる可燃性ガス識
別装置を提供することにある。
み、メタンガスの存在濃度・存在比率を指標に、可燃性
ガスを構成するガス種の識別を、簡便に、且つ、低濃度
領域であっても確実に行なうことができる可燃性ガス識
別装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の可燃性ガス識別装置の特徴構成は、メタンガ
スを選択的に検知可能な半導体式メタンガスセンサと、
可燃性ガスを検知可能な半導体式可燃性ガスセンサとを
備えたガス検知手段を備え、前記半導体式メタンガスセ
ンサから得られた出力信号をメタンガス濃度に変換する
第一変換手段と、前記半導体式可燃性ガスセンサから得
られた出力信号を可燃性ガス濃度に変換する第二変換手
段と、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差
を減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を算出する減算
手段とを有する演算手段を備えていると共に、前記メタ
ンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比に基づい
て、検知対象ガスのガス種を判定する識別手段を備えた
点にある。更に、好ましくは、前記メタンガス濃度が前
記非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合には前
記検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判定し、
前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１
／３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガス種が
液化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判定し、
前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１
／３倍より高く３倍未満であるである場合には前記検知
対象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガスであ
ると判定する前記識別手段を備えた点にある。更に、好
ましくは、前記半導体式メタンガスセンサが、酸化物半
導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように設けられ
た触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面か
らの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させた構成の
ガスセンサであって、前記触媒層中の、前記酸化物半導
体表面からの距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金
を含有しない、もしくは１重量％未満の白金を含有し、
前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも
２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上
の白金を含有する上層部領域が存在するガスセンサであ
る点にある。ここで、前記上層部領域の厚みの上限は１
ｍｍであって白金の最大含有量は２０重量％である。更
に、好ましくは、メタンガスを選択的に検知可能な半導
体式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な半導
体式可燃性ガスセンサとを備えたガス検知手段を備え、
前記半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号を
メタンガス濃度に変換する第一変換手段と、前記半導体
式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性ガス
濃度に変換する第二変換手段と、前記可燃性ガス濃度と
前記メタンガス濃度との差を減算処理して非メタン可燃
性ガス濃度を算出する減算手段とを有する演算手段を備
えていると共に、少なくとも前記第一変換手段及び前記
減算手段の演算結果を出力する出力手段を設けている点
にある。又、この目的を達成するための本発明の可燃性
ガス識別方法の特徴手段は、メタンガスを選択的に検知
可能な半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号
をメタンガス濃度に変換し、可燃性ガスを検知可能な半
導体式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性
ガス濃度に変換し、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガ
ス濃度との差を減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を
算出した後に、前記メタンガス濃度と前記非メタン可燃
性ガス濃度の比に基づいて、検知対象ガスのガス種を判
定する点にある。更に、好ましくは、前記メタンガス濃
度が前記非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合
には前記検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判
定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃
度の１／３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガ
ス種が液化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判
定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃
度の１／３倍より高く３倍未満であるである場合には前
記検知対象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガ
スであると判定する点にある。更に、好ましくは、前記
半導体式メタンガスセンサが、酸化物半導体と、この酸
化物半導体の表面を覆うように設けられた触媒層を有
し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面からの距離に応
じて組成の異なる触媒を積層させた構成のガスセンサで
あって、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの
距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しな
い、もしくは１重量％未満の白金を含有し、前記触媒層
中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも２μｍ以上
離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上の白金を含
有する上層部領域が存在するガスセンサである点にあ
る。ここで、前記上層部領域の厚みの上限は１ｍｍであ
って白金の最大含有量は２０重量％である。そして、こ
れらの作用効果は、以下の通りである。
の本発明の可燃性ガス識別装置の特徴構成は、メタンガ
スを選択的に検知可能な半導体式メタンガスセンサと、
可燃性ガスを検知可能な半導体式可燃性ガスセンサとを
備えたガス検知手段を備え、前記半導体式メタンガスセ
ンサから得られた出力信号をメタンガス濃度に変換する
第一変換手段と、前記半導体式可燃性ガスセンサから得
られた出力信号を可燃性ガス濃度に変換する第二変換手
段と、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差
を減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を算出する減算
手段とを有する演算手段を備えていると共に、前記メタ
ンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比に基づい
て、検知対象ガスのガス種を判定する識別手段を備えた
点にある。更に、好ましくは、前記メタンガス濃度が前
記非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合には前
記検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判定し、
前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１
／３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガス種が
液化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判定し、
前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１
／３倍より高く３倍未満であるである場合には前記検知
対象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガスであ
ると判定する前記識別手段を備えた点にある。更に、好
ましくは、前記半導体式メタンガスセンサが、酸化物半
導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように設けられ
た触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面か
らの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させた構成の
ガスセンサであって、前記触媒層中の、前記酸化物半導
体表面からの距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金
を含有しない、もしくは１重量％未満の白金を含有し、
前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも
２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上
の白金を含有する上層部領域が存在するガスセンサであ
る点にある。ここで、前記上層部領域の厚みの上限は１
ｍｍであって白金の最大含有量は２０重量％である。更
に、好ましくは、メタンガスを選択的に検知可能な半導
体式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な半導
体式可燃性ガスセンサとを備えたガス検知手段を備え、
前記半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号を
メタンガス濃度に変換する第一変換手段と、前記半導体
式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性ガス
濃度に変換する第二変換手段と、前記可燃性ガス濃度と
前記メタンガス濃度との差を減算処理して非メタン可燃
性ガス濃度を算出する減算手段とを有する演算手段を備
えていると共に、少なくとも前記第一変換手段及び前記
減算手段の演算結果を出力する出力手段を設けている点
にある。又、この目的を達成するための本発明の可燃性
ガス識別方法の特徴手段は、メタンガスを選択的に検知
可能な半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号
をメタンガス濃度に変換し、可燃性ガスを検知可能な半
導体式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性
ガス濃度に変換し、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガ
ス濃度との差を減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を
算出した後に、前記メタンガス濃度と前記非メタン可燃
性ガス濃度の比に基づいて、検知対象ガスのガス種を判
定する点にある。更に、好ましくは、前記メタンガス濃
度が前記非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合
には前記検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判
定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃
度の１／３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガ
ス種が液化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判
定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃
度の１／３倍より高く３倍未満であるである場合には前
記検知対象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガ
スであると判定する点にある。更に、好ましくは、前記
半導体式メタンガスセンサが、酸化物半導体と、この酸
化物半導体の表面を覆うように設けられた触媒層を有
し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面からの距離に応
じて組成の異なる触媒を積層させた構成のガスセンサで
あって、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの
距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しな
い、もしくは１重量％未満の白金を含有し、前記触媒層
中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも２μｍ以上
離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上の白金を含
有する上層部領域が存在するガスセンサである点にあ
る。ここで、前記上層部領域の厚みの上限は１ｍｍであ
って白金の最大含有量は２０重量％である。そして、こ
れらの作用効果は、以下の通りである。
【０００６】つまり、メタンガスを選択的に検知可能な
半導体式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な
半導体式可燃性ガスセンサとを、高感度（例えば、１０
ｐｐｍレベルでも検出可能）で長寿命である半導体式ガ
スセンサとすることで、高感度で長寿命なガス検知手段
を得ることができ、このように前記ガス検知手段を構成
することで、前記半導体式メタンガスセンサから得られ
た出力信号を第一変換手段で変換して直接得られるメタ
ンガス濃度の値は、信頼性が高いものとなる。ここで、
メタンガス濃度と他のガス濃度との比較によってガス種
を判定するという方法を採用するにあたって、直接メタ
ンガス濃度を測定できるということは、誤差を低減する
上で有効である。又、同様に、前記半導体式可燃性ガス
センサから得られた出力信号を第二変換手段で変換して
得られる可燃性ガス濃度の値も、信頼性が高いものとな
る。そして、演算手段に設けられた減算手段によって、
前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差を減算
処理すると、非メタン可燃性ガス濃度を算出することが
できる。このようにして求めたメタンガス及び非メタン
可燃性ガスの濃度比に基づいて、識別手段が検知対象ガ
スのガス種を判定すると、従来の識別装置（１）と比較
して、分析者の個人差に基づく誤差が生じ難いと共に、
簡便且つ迅速に検知対象ガスのガス種を特定することが
できる。又、本願発明に係る可燃性ガス識別装置にあっ
ては、従来の識別装置（２）と比較して耐久性が向上し
ていると共に、後述する試験結果に示すように、燃焼式
ガスセンサで検知できないような１０００ｐｐｍ以下の
低濃度領域であっても可燃性ガスのガス種を判定するこ
とができるようになっている。
半導体式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な
半導体式可燃性ガスセンサとを、高感度（例えば、１０
ｐｐｍレベルでも検出可能）で長寿命である半導体式ガ
スセンサとすることで、高感度で長寿命なガス検知手段
を得ることができ、このように前記ガス検知手段を構成
することで、前記半導体式メタンガスセンサから得られ
た出力信号を第一変換手段で変換して直接得られるメタ
ンガス濃度の値は、信頼性が高いものとなる。ここで、
メタンガス濃度と他のガス濃度との比較によってガス種
を判定するという方法を採用するにあたって、直接メタ
ンガス濃度を測定できるということは、誤差を低減する
上で有効である。又、同様に、前記半導体式可燃性ガス
センサから得られた出力信号を第二変換手段で変換して
得られる可燃性ガス濃度の値も、信頼性が高いものとな
る。そして、演算手段に設けられた減算手段によって、
前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差を減算
処理すると、非メタン可燃性ガス濃度を算出することが
できる。このようにして求めたメタンガス及び非メタン
可燃性ガスの濃度比に基づいて、識別手段が検知対象ガ
スのガス種を判定すると、従来の識別装置（１）と比較
して、分析者の個人差に基づく誤差が生じ難いと共に、
簡便且つ迅速に検知対象ガスのガス種を特定することが
できる。又、本願発明に係る可燃性ガス識別装置にあっ
ては、従来の識別装置（２）と比較して耐久性が向上し
ていると共に、後述する試験結果に示すように、燃焼式
ガスセンサで検知できないような１０００ｐｐｍ以下の
低濃度領域であっても可燃性ガスのガス種を判定するこ
とができるようになっている。
【０００７】尚、経験的に、前記メタンガス濃度が前記
非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合には前記
検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判定し、前
記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／
３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガス種が液
化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判定し、前
記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／
３倍より高く３倍未満であるである場合には前記検知対
象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガスである
と判定することができるので、前記識別手段における判
定基準も、そのように設定することができる。
非メタン可燃性ガス濃度の３倍以上である場合には前記
検知対象ガスのガス種がメタンガスであると判定し、前
記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／
３倍以下である場合には前記検知対象ガスのガス種が液
化石油ガス又はその他の可燃性ガスであると判定し、前
記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／
３倍より高く３倍未満であるである場合には前記検知対
象ガスのガス種がメタン又はその他の可燃性ガスである
と判定することができるので、前記識別手段における判
定基準も、そのように設定することができる。
【０００８】更に、前記半導体式メタンガスセンサが、
酸化物半導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように
設けられた触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導
体表面からの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させ
た構成のガスセンサであって、前記触媒層中の、前記酸
化物半導体表面からの距離が２μｍ未満の下層部領域に
は、白金を含有しない、もしくは１重量％未満の白金を
含有し、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少
なくとも２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重
量％以上の白金を含有する上層部領域が存在するガスセ
ンサであると、他の可燃性ガスに対するメタン選択性が
著しく高いので、検知対象ガスに含まれるメタンガスの
濃度を正確に測定することができる。従って、メタンガ
ス濃度及び非メタン可燃性ガス濃度の算定精度が著しく
向上するので、これらに基づいた検知対象ガスのガス種
判定の精度を向上させることができる。
酸化物半導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように
設けられた触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導
体表面からの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させ
た構成のガスセンサであって、前記触媒層中の、前記酸
化物半導体表面からの距離が２μｍ未満の下層部領域に
は、白金を含有しない、もしくは１重量％未満の白金を
含有し、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少
なくとも２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重
量％以上の白金を含有する上層部領域が存在するガスセ
ンサであると、他の可燃性ガスに対するメタン選択性が
著しく高いので、検知対象ガスに含まれるメタンガスの
濃度を正確に測定することができる。従って、メタンガ
ス濃度及び非メタン可燃性ガス濃度の算定精度が著しく
向上するので、これらに基づいた検知対象ガスのガス種
判定の精度を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、総
可燃性ガスとメタンガスとの存在比に基づいて、検知対
象ガスのガス種を識別する可燃性ガス識別装置を例示し
て、図面に基づいて説明する。本発明に係る可燃性ガス
識別装置１は、図１に示すように、検知対象ガス中の可
燃性ガスを検知するガス検知手段２を有し、前記ガス検
知手段２は、メタンガスを選択的に検知する半導体式メ
タンガスセンサ２１と、広く可燃性ガス一般に感応する
半導体式総可燃性ガスセンサ２２とを備えている。前記
半導体式メタンガスセンサ２１は、図２（イ）に示すよ
うに、加熱手段としての膜状ヒーター２１１を備えた絶
縁基板２１２（例えばアルミナ基板）上に、酸化物半導
体（例えば酸化スズ）からなる感応層２１３を備えると
共に、この感応層２１３を覆うように、触媒層２１４を
設けて形成される。この感応層２１３の両端部には、こ
の層２１３の抵抗値の変化を検出するための一対の電極
２１５ａ，２１５ｂが設けられる。更に、上記の触媒層
２１４は、前記感応層２１３の表面に接触する側に設け
られる触媒層下層部領域２１４ａと触媒層上層部領域２
１４ｂとに別れる。このような基板２１２としては、こ
の基板の何れかの部位に膜状ヒーター２１１を設けたも
のを用いることができる。即ち、図２（イ）のように、
基板下部に設ける他、図２（ロ）に示されるような、シ
リコン基板上にＳｉＯ2絶縁層を形成し、膜状ヒーター
２１１を内蔵した基板を用いることもできる。ここで、
「メタンガスを選択的に検知する」とは、基準メタンガ
ス濃度（１０〜１００００ｐｐｍ）に対する感度が、基
準メタンガスの３倍の基準非メタンガスに対する感度を
上回ることを意味する。これに対して、半導体式総可燃
性ガスセンサ２２は、この感度比が３倍未満である。
可燃性ガスとメタンガスとの存在比に基づいて、検知対
象ガスのガス種を識別する可燃性ガス識別装置を例示し
て、図面に基づいて説明する。本発明に係る可燃性ガス
識別装置１は、図１に示すように、検知対象ガス中の可
燃性ガスを検知するガス検知手段２を有し、前記ガス検
知手段２は、メタンガスを選択的に検知する半導体式メ
タンガスセンサ２１と、広く可燃性ガス一般に感応する
半導体式総可燃性ガスセンサ２２とを備えている。前記
半導体式メタンガスセンサ２１は、図２（イ）に示すよ
うに、加熱手段としての膜状ヒーター２１１を備えた絶
縁基板２１２（例えばアルミナ基板）上に、酸化物半導
体（例えば酸化スズ）からなる感応層２１３を備えると
共に、この感応層２１３を覆うように、触媒層２１４を
設けて形成される。この感応層２１３の両端部には、こ
の層２１３の抵抗値の変化を検出するための一対の電極
２１５ａ，２１５ｂが設けられる。更に、上記の触媒層
２１４は、前記感応層２１３の表面に接触する側に設け
られる触媒層下層部領域２１４ａと触媒層上層部領域２
１４ｂとに別れる。このような基板２１２としては、こ
の基板の何れかの部位に膜状ヒーター２１１を設けたも
のを用いることができる。即ち、図２（イ）のように、
基板下部に設ける他、図２（ロ）に示されるような、シ
リコン基板上にＳｉＯ2絶縁層を形成し、膜状ヒーター
２１１を内蔵した基板を用いることもできる。ここで、
「メタンガスを選択的に検知する」とは、基準メタンガ
ス濃度（１０〜１００００ｐｐｍ）に対する感度が、基
準メタンガスの３倍の基準非メタンガスに対する感度を
上回ることを意味する。これに対して、半導体式総可燃
性ガスセンサ２２は、この感度比が３倍未満である。
【００１０】前記半導体式メタンガスセンサ２１の信号
と、前記半導体式総可燃性ガスセンサ２２の信号は、図
１に示すように、演算手段３（例えば、ＣＰＵ等）に送
られ、夫々、第一変換手段３１と第二変換手段３２によ
って、メタンガス濃度及び総可燃性ガス濃度に変換され
る。そして、前記メタンガス濃度の値と前記総可燃性ガ
ス濃度の値は、前記演算手段３に備えた減算手段３３に
送られて、ここで、前記総可燃性ガス濃度と前記メタン
ガス濃度との差を減算処理することによって、非メタン
可燃性ガス濃度が算出される。前記第一変換手段３１、
前記第二変換手段３２及び前記減算手段３３の出力、即
ち、メタンガス濃度、総可燃性ガス濃度及び非メタン可
燃性ガス濃度の値は、夫々、出力手段５（例えば、スピ
ーカ等を備えた報知装置、ディスプレイ等を備えた表示
装置、プリンタ、記録媒体）に出力可能に構成されてい
る。又、前記第一変換手段３１と前記減算手段３３の出
力信号であるメタンガス濃度と非メタン可燃性ガス濃度
の値は、識別手段４に送られ、前記識別手段４は、前記
２種のガスの存在比に基づいて、前記検知対象ガスのガ
ス種を判定し、その結果を前記出力手段５に出力する。
と、前記半導体式総可燃性ガスセンサ２２の信号は、図
１に示すように、演算手段３（例えば、ＣＰＵ等）に送
られ、夫々、第一変換手段３１と第二変換手段３２によ
って、メタンガス濃度及び総可燃性ガス濃度に変換され
る。そして、前記メタンガス濃度の値と前記総可燃性ガ
ス濃度の値は、前記演算手段３に備えた減算手段３３に
送られて、ここで、前記総可燃性ガス濃度と前記メタン
ガス濃度との差を減算処理することによって、非メタン
可燃性ガス濃度が算出される。前記第一変換手段３１、
前記第二変換手段３２及び前記減算手段３３の出力、即
ち、メタンガス濃度、総可燃性ガス濃度及び非メタン可
燃性ガス濃度の値は、夫々、出力手段５（例えば、スピ
ーカ等を備えた報知装置、ディスプレイ等を備えた表示
装置、プリンタ、記録媒体）に出力可能に構成されてい
る。又、前記第一変換手段３１と前記減算手段３３の出
力信号であるメタンガス濃度と非メタン可燃性ガス濃度
の値は、識別手段４に送られ、前記識別手段４は、前記
２種のガスの存在比に基づいて、前記検知対象ガスのガ
ス種を判定し、その結果を前記出力手段５に出力する。
【００１１】前記識別手段４における検知対象ガスのガ
ス種の判定は、検知対象となり得るガスのメタンガス／
非メタン可燃性ガス濃度比に基づいて、任意に設定可能
である。例えば、検知対象ガスのメタンガス濃度が非メ
タン可燃性ガス濃度の３倍以上であると、経験的に、前
記２つのガス検知における識別検知が可能とみなすこと
ができる有意な差であると判断することができるので、
この存在比で検出された場合には、前記検知対象ガスの
ガス種がメタンガスであると判定を下すことができる。
同様に、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス
濃度の１／３倍以下である場合には、前記検知対象ガス
のガス種が液化石油ガス又はその他の可燃性ガスである
と判定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガ
ス濃度の１／３倍より高く３倍未満であるである場合に
は前記検知対象ガスのガス種がメタンガス又はその他の
可燃性ガスであると判定することができる。
ス種の判定は、検知対象となり得るガスのメタンガス／
非メタン可燃性ガス濃度比に基づいて、任意に設定可能
である。例えば、検知対象ガスのメタンガス濃度が非メ
タン可燃性ガス濃度の３倍以上であると、経験的に、前
記２つのガス検知における識別検知が可能とみなすこと
ができる有意な差であると判断することができるので、
この存在比で検出された場合には、前記検知対象ガスの
ガス種がメタンガスであると判定を下すことができる。
同様に、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガス
濃度の１／３倍以下である場合には、前記検知対象ガス
のガス種が液化石油ガス又はその他の可燃性ガスである
と判定し、前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃性ガ
ス濃度の１／３倍より高く３倍未満であるである場合に
は前記検知対象ガスのガス種がメタンガス又はその他の
可燃性ガスであると判定することができる。
【００１２】尚、前記識別手段４による判定に代えて、
少なくとも前記第一変換手段及び前記減算手段の演算結
果を出力する出力手段５により出力された夫々のガス濃
度の情報を、使用者が検討して判定を下しても良い。
少なくとも前記第一変換手段及び前記減算手段の演算結
果を出力する出力手段５により出力された夫々のガス濃
度の情報を、使用者が検討して判定を下しても良い。
【００１３】前記半導体式メタンガスセンサ２１及び前
記半導体式総可燃性ガスセンサ２２は、半導体式センサ
であること自体で、安定、高感度、長寿命を達成するこ
とが可能であるが、特に、メタンガス選択性が高い半導
体式メタンガスセンサとして、酸化物半導体と、この酸
化物半導体の表面を覆うように設けられた触媒層を有
し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面からの距離に応
じて組成の異なる触媒を積層させた構成のガスセンサで
あって、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの
距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しな
い、もしくは１重量％未満の白金を含有し、前記触媒層
中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも２μｍ以上
離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上の白金を含
有する上層部領域が存在するガスセンサ（特願平１１−
１０４４６８号参照）を挙げることができる。
記半導体式総可燃性ガスセンサ２２は、半導体式センサ
であること自体で、安定、高感度、長寿命を達成するこ
とが可能であるが、特に、メタンガス選択性が高い半導
体式メタンガスセンサとして、酸化物半導体と、この酸
化物半導体の表面を覆うように設けられた触媒層を有
し、前記触媒層中に、酸化物半導体表面からの距離に応
じて組成の異なる触媒を積層させた構成のガスセンサで
あって、前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの
距離が２μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しな
い、もしくは１重量％未満の白金を含有し、前記触媒層
中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも２μｍ以上
離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上の白金を含
有する上層部領域が存在するガスセンサ（特願平１１−
１０４４６８号参照）を挙げることができる。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 〔実施例〕前記半導体式メタンガスセンサ２１として、
酸化物半導体としての酸化スズと、この酸化物半導体の
表面を覆うように設けられたアルミナを触媒担体とする
触媒層を有し、前記触媒層中に、前記酸化物半導体表面
からの距離が５０μｍまでの０．１重量％パラジウムを
含有した下層部領域（触媒構成材料１ｇ当たりのパラジ
ウムの表面積は０．５ｍ2）と、前記下層部領域の外周
に３５０μｍ厚の、５重量％の白金を含有する上層部領
域（触媒構成材料１ｇ当たりの白金の表面積は１．９ｍ
2）が存在するガスセンサを用いた。前記半導体式総可
燃性ガスセンサ２２としては、酸化スズを酸化物半導体
とする半導体式ガスセンサ（ＦＩＳガスセンサＳＰ−１
２Ａ、ＦＩＳ株式会社製）を用いた。前記半導体式総可
燃性ガスセンサ２２も、感応層として酸化スズを採用し
ているが、前記半導体式メタンガスセンサ２１に備えら
れているような二層構造の触媒層は備えていない。この
半導体式全可燃性ガスセンサ２２にあっても、前記感応
層の抵抗値の変化を、前記感応層に備えられた電極によ
り検出して、総可燃性ガス濃度に応じた出力を得ること
ができる。これらのガスセンサを図１に示す可燃性ガス
識別装置１の半導体式メタンガスセンサ、半導体式総可
燃性ガスセンサとして用いたものを実施例として、以下
の試験に用いた。尚、図４に示すように、前記半導体式
メタンガスセンサ２１は、ブタン、プロパン、水素等の
各種炭化水素ガス（ここでは、水素ガスも含める）に対
しても感度を有するものであるが、同一濃度条件におい
ては、メタンを除く炭化水素ガスの指示濃度はメタンガ
スの指示濃度のほぼ１％以下であって、メタンガスに対
して高い選択性を有することがわかる。又、前記半導体
式総可燃性ガスセンサ２２は、各種炭化水素ガスに対し
て図５に示すように応答し、水素ガスに対する感度は若
干低いものの、メタンガス、ブタンガス及びプロパンガ
スに対しては、夫々試験に供したガスの濃度に対応した
指示濃度が得られるものであることがわかる（但し、こ
れらのガスの種類を識別検知することはできない）。
酸化物半導体としての酸化スズと、この酸化物半導体の
表面を覆うように設けられたアルミナを触媒担体とする
触媒層を有し、前記触媒層中に、前記酸化物半導体表面
からの距離が５０μｍまでの０．１重量％パラジウムを
含有した下層部領域（触媒構成材料１ｇ当たりのパラジ
ウムの表面積は０．５ｍ2）と、前記下層部領域の外周
に３５０μｍ厚の、５重量％の白金を含有する上層部領
域（触媒構成材料１ｇ当たりの白金の表面積は１．９ｍ
2）が存在するガスセンサを用いた。前記半導体式総可
燃性ガスセンサ２２としては、酸化スズを酸化物半導体
とする半導体式ガスセンサ（ＦＩＳガスセンサＳＰ−１
２Ａ、ＦＩＳ株式会社製）を用いた。前記半導体式総可
燃性ガスセンサ２２も、感応層として酸化スズを採用し
ているが、前記半導体式メタンガスセンサ２１に備えら
れているような二層構造の触媒層は備えていない。この
半導体式全可燃性ガスセンサ２２にあっても、前記感応
層の抵抗値の変化を、前記感応層に備えられた電極によ
り検出して、総可燃性ガス濃度に応じた出力を得ること
ができる。これらのガスセンサを図１に示す可燃性ガス
識別装置１の半導体式メタンガスセンサ、半導体式総可
燃性ガスセンサとして用いたものを実施例として、以下
の試験に用いた。尚、図４に示すように、前記半導体式
メタンガスセンサ２１は、ブタン、プロパン、水素等の
各種炭化水素ガス（ここでは、水素ガスも含める）に対
しても感度を有するものであるが、同一濃度条件におい
ては、メタンを除く炭化水素ガスの指示濃度はメタンガ
スの指示濃度のほぼ１％以下であって、メタンガスに対
して高い選択性を有することがわかる。又、前記半導体
式総可燃性ガスセンサ２２は、各種炭化水素ガスに対し
て図５に示すように応答し、水素ガスに対する感度は若
干低いものの、メタンガス、ブタンガス及びプロパンガ
スに対しては、夫々試験に供したガスの濃度に対応した
指示濃度が得られるものであることがわかる（但し、こ
れらのガスの種類を識別検知することはできない）。
【００１５】前記可燃性ガス識別装置１付近でＬＮＧが
漏洩した場合を想定して、１０〜１００００ｐｐｍの濃
度のメタンガスが空気中に存在する条件下における、前
記可燃性ガス識別装置１の検出結果を、図６に示す。前
記可燃性ガス識別装置１が検出したメタンガス濃度の実
測値は、低濃度域から高濃度域の全般に亘って、供給し
た試験ガス（メタンガス）の濃度にほぼ等しかった。一
方、非メタン可燃性ガス濃度の実測値は、概ねメタンガ
ス濃度の実測値の１％以下であって誤差の範囲内である
と考えられ、メタンガスと非メタン可燃性ガスの識別が
正確になされているといえる。この様な場合、前記識別
手段４は、前記半導体式メタンガスセンサ２１と前記半
導体式総可燃性ガスセンサ２２から得られた信号を前記
演算手段３で変換・演算した結果を受けて、メタンガス
が非メタン可燃性ガスの３倍以上の濃度で存在している
という判定を下し、前記出力手段５に対して、「検知対
象ガスがメタンガスである」という判定結果を出力する
こととなる。
漏洩した場合を想定して、１０〜１００００ｐｐｍの濃
度のメタンガスが空気中に存在する条件下における、前
記可燃性ガス識別装置１の検出結果を、図６に示す。前
記可燃性ガス識別装置１が検出したメタンガス濃度の実
測値は、低濃度域から高濃度域の全般に亘って、供給し
た試験ガス（メタンガス）の濃度にほぼ等しかった。一
方、非メタン可燃性ガス濃度の実測値は、概ねメタンガ
ス濃度の実測値の１％以下であって誤差の範囲内である
と考えられ、メタンガスと非メタン可燃性ガスの識別が
正確になされているといえる。この様な場合、前記識別
手段４は、前記半導体式メタンガスセンサ２１と前記半
導体式総可燃性ガスセンサ２２から得られた信号を前記
演算手段３で変換・演算した結果を受けて、メタンガス
が非メタン可燃性ガスの３倍以上の濃度で存在している
という判定を下し、前記出力手段５に対して、「検知対
象ガスがメタンガスである」という判定結果を出力する
こととなる。
【００１６】又、前記可燃性ガス識別装置１付近でＬＰ
Ｇが漏洩した場合を想定して、１０〜１００００ｐｐｍ
の濃度のプロパン／ブタン混合ガス（プロパンガス：ブ
タンガス＝３：１）が空気中に存在する条件下におい
て、前記可燃性ガス識別装置１が検出したガス濃度を、
図７に示す。前記可燃性ガス識別装置１が検出した非メ
タン可燃性ガス濃度の実測値は、低濃度域から高濃度域
の全般に亘って、供給した試験ガス（プロパン／ブタン
混合ガス）の濃度にほぼ等しかった。一方、メタンガス
濃度の実測値は、概ねプロパン／ブタン混合ガス濃度の
実測値の１％前後であって誤差の範囲内であると考えら
れ、メタンガスと非メタン可燃性ガスの識別が正確にな
されているといえる。この様な場合、前記識別手段４
は、メタンガスが非メタン可燃性ガスの１／３倍以下の
濃度で存在しているという判定を下し、前記出力手段５
に対して、「検知対象ガスはＬＰＧ又はその他の可燃性
ガスである」という判定結果を出力することとなる。
Ｇが漏洩した場合を想定して、１０〜１００００ｐｐｍ
の濃度のプロパン／ブタン混合ガス（プロパンガス：ブ
タンガス＝３：１）が空気中に存在する条件下におい
て、前記可燃性ガス識別装置１が検出したガス濃度を、
図７に示す。前記可燃性ガス識別装置１が検出した非メ
タン可燃性ガス濃度の実測値は、低濃度域から高濃度域
の全般に亘って、供給した試験ガス（プロパン／ブタン
混合ガス）の濃度にほぼ等しかった。一方、メタンガス
濃度の実測値は、概ねプロパン／ブタン混合ガス濃度の
実測値の１％前後であって誤差の範囲内であると考えら
れ、メタンガスと非メタン可燃性ガスの識別が正確にな
されているといえる。この様な場合、前記識別手段４
は、メタンガスが非メタン可燃性ガスの１／３倍以下の
濃度で存在しているという判定を下し、前記出力手段５
に対して、「検知対象ガスはＬＰＧ又はその他の可燃性
ガスである」という判定結果を出力することとなる。
【００１７】〔比較例１〕図８に示すように、総可燃性
ガスセンサ７１として前記半導体式ガスセンサ（ＦＩＳ
ガスセンサＳＰ−１２Ａ、ＦＩＳ株式会社製）を備える
と共に、前記総可燃性ガスセンサ７１から得られた出力
信号をガス濃度に変換する変換手段７２と、前記検知対
象ガス濃度を出力する出力手段７３を備えた単一センサ
型可燃性ガス識別装置７を比較例１として、実施例と同
じ試験を行なった。尚、前記単一センサ型可燃性ガス検
知装置７の可燃性ガスに対する出力パターンは、実施例
の半導体式総可燃性ガスセンサ２２と同じセンサを用い
ていることから、図５に示すものと同じである。
ガスセンサ７１として前記半導体式ガスセンサ（ＦＩＳ
ガスセンサＳＰ−１２Ａ、ＦＩＳ株式会社製）を備える
と共に、前記総可燃性ガスセンサ７１から得られた出力
信号をガス濃度に変換する変換手段７２と、前記検知対
象ガス濃度を出力する出力手段７３を備えた単一センサ
型可燃性ガス識別装置７を比較例１として、実施例と同
じ試験を行なった。尚、前記単一センサ型可燃性ガス検
知装置７の可燃性ガスに対する出力パターンは、実施例
の半導体式総可燃性ガスセンサ２２と同じセンサを用い
ていることから、図５に示すものと同じである。
【００１８】図９は、メタンガス又はプロパン／ブタン
混合ガスを試験ガスとして供給したときの前記可燃性ガ
ス検知装置７の実測値を夫々示すものである。この可燃
性ガス検知装置７は、低濃度域から高濃度域に亘って、
前記２種のガスの供給濃度に対応して実測値を出力する
ことができる。しかし、前記出力手段７３から出力され
るのは、単に可燃性ガスの総量であって、ガス種を特定
することができない。従って、当初の目的である、可燃
性ガスのガス種の特定は、この種の可燃性ガス検知装置
７では達成することができない。
混合ガスを試験ガスとして供給したときの前記可燃性ガ
ス検知装置７の実測値を夫々示すものである。この可燃
性ガス検知装置７は、低濃度域から高濃度域に亘って、
前記２種のガスの供給濃度に対応して実測値を出力する
ことができる。しかし、前記出力手段７３から出力され
るのは、単に可燃性ガスの総量であって、ガス種を特定
することができない。従って、当初の目的である、可燃
性ガスのガス種の特定は、この種の可燃性ガス検知装置
７では達成することができない。
【００１９】〔比較例２〕実公平４−４８５２８号公報
に記載された可燃性ガス識別装置と同様に、総可燃性ガ
スに感度を有するガス接触燃焼式総可燃性ガスセンサ８
２と、メタンガスを除く可燃性ガスに感度を有する接触
燃焼式非メタン可燃性ガスセンサ８３を備えたガス検知
手段８１と、前記接触燃焼式総可燃性ガスセンサ８２か
ら得られた出力信号を総可燃性ガス濃度に変換する第三
変換手段８５と、前記接触燃焼式非メタン可燃性ガスセ
ンサ８３から得られた出力信号を非メタン可燃性ガス濃
度に変換する第四変換手段８６と、前記総可燃性ガス濃
度と前記非メタン可燃性ガス濃度との差を減算処理して
メタンガス濃度を算出する減算手段８７とを有する演算
手段８４を備えていると共に、前記メタンガス濃度と前
記非メタン可燃性ガス濃度の比に基づいて、検知対象ガ
スのガス種を判定する識別手段８８を備え、その判定結
果を出力する出力手段８９を備えた接触燃焼式可燃性ガ
ス識別装置８（図１０参照）を、比較例２として、実施
例と同じ試験を行なった。
に記載された可燃性ガス識別装置と同様に、総可燃性ガ
スに感度を有するガス接触燃焼式総可燃性ガスセンサ８
２と、メタンガスを除く可燃性ガスに感度を有する接触
燃焼式非メタン可燃性ガスセンサ８３を備えたガス検知
手段８１と、前記接触燃焼式総可燃性ガスセンサ８２か
ら得られた出力信号を総可燃性ガス濃度に変換する第三
変換手段８５と、前記接触燃焼式非メタン可燃性ガスセ
ンサ８３から得られた出力信号を非メタン可燃性ガス濃
度に変換する第四変換手段８６と、前記総可燃性ガス濃
度と前記非メタン可燃性ガス濃度との差を減算処理して
メタンガス濃度を算出する減算手段８７とを有する演算
手段８４を備えていると共に、前記メタンガス濃度と前
記非メタン可燃性ガス濃度の比に基づいて、検知対象ガ
スのガス種を判定する識別手段８８を備え、その判定結
果を出力する出力手段８９を備えた接触燃焼式可燃性ガ
ス識別装置８（図１０参照）を、比較例２として、実施
例と同じ試験を行なった。
【００２０】図１１は、メタンガス又はプロパン／ブタ
ン混合ガスを試験ガスとして供給したときの前記接触燃
焼式可燃性ガス識別装置８の実測値を示すものである。
この接触燃焼式可燃性ガス識別装置８は、前記演算手段
８４及び識別手段８８の働きによって、メタンガス又は
プロパン／ブタン混合ガスの供給濃度に対応し、夫々の
ガス種を識別して、メタンガス又はＬＰＧとして実測値
を出力することができる。しかし、前記接触燃焼式可燃
性ガス識別装置８から出力されるのは、１０００ｐｐｍ
以上の高濃度域であって、１０００ｐｐｍ以下の低濃度
域では検出することができない。従って、低濃度域であ
ってもガス種を特定して検出することができる点で、本
願発明に係る可燃性ガス識別装置１は、優れているとい
える。
ン混合ガスを試験ガスとして供給したときの前記接触燃
焼式可燃性ガス識別装置８の実測値を示すものである。
この接触燃焼式可燃性ガス識別装置８は、前記演算手段
８４及び識別手段８８の働きによって、メタンガス又は
プロパン／ブタン混合ガスの供給濃度に対応し、夫々の
ガス種を識別して、メタンガス又はＬＰＧとして実測値
を出力することができる。しかし、前記接触燃焼式可燃
性ガス識別装置８から出力されるのは、１０００ｐｐｍ
以上の高濃度域であって、１０００ｐｐｍ以下の低濃度
域では検出することができない。従って、低濃度域であ
ってもガス種を特定して検出することができる点で、本
願発明に係る可燃性ガス識別装置１は、優れているとい
える。
【００２１】以上の結果をまとめた表１及び表２を、以
下に示す。
下に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】つまり、本願発明に係る可燃性ガス識別装
置１は、検出対象ガスにおけるメタンガスの存在濃度・
存在比率を指標に、簡便な操作で、迅速に可燃性ガスの
ガス種を識別し得ると共に、検出対象ガスを低濃度から
高濃度まで広い範囲で検出可能な点で、従来の可燃性ガ
ス識別装置７、８と比較して優れているといえる。
置１は、検出対象ガスにおけるメタンガスの存在濃度・
存在比率を指標に、簡便な操作で、迅速に可燃性ガスの
ガス種を識別し得ると共に、検出対象ガスを低濃度から
高濃度まで広い範囲で検出可能な点で、従来の可燃性ガ
ス識別装置７、８と比較して優れているといえる。
【００２５】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。メタンガスを選択的に検知可能な半導体式メタンガ
スセンサと、広く可燃性ガス一般を検知可能な半導体式
総可燃性ガスセンサとを備えた可燃性ガス識別装置を例
示して説明したが、前記可燃性ガスセンサは半導体式総
可燃性ガスセンサに限らず、測定対象、条件等により適
宜変更可能である。例えば、前記半導体式総可燃性ガス
センサに代えて、液化石油ガス、メタン・エタン及び液
化石油ガス、飽和炭素水素全般等の可燃性ガスを選択的
に検知可能な半導体式可燃性ガスセンサを備えた可燃性
ガス識別装置であっても良い。又、前記半導体式メタン
ガスセンサとして、基板型半導体式ガスセンサを例示し
て説明したが、半導体式ガスセンサであれば他の型であ
っても適用可能であって、例えば、図３に示すように、
電極及びヒーターを兼ねる電極線２１６のコイルの周り
に、酸化物半導体からなる感応層２１３を形成し、この
周部に触媒層２１４を形成する場合も適応できる。この
場合も、触媒層２１４内において、感応層２１３に接触
する側を触媒層下層部領域２１４ａ，外側を触媒層上層
部領域２１４ｂとみなして、本願の特徴構成を適応すれ
ば良い。又、傍熱型半導体式ガスセンサ、マイクロチッ
プ型半導体式ガスセンサ等を用いることもできる。
る。メタンガスを選択的に検知可能な半導体式メタンガ
スセンサと、広く可燃性ガス一般を検知可能な半導体式
総可燃性ガスセンサとを備えた可燃性ガス識別装置を例
示して説明したが、前記可燃性ガスセンサは半導体式総
可燃性ガスセンサに限らず、測定対象、条件等により適
宜変更可能である。例えば、前記半導体式総可燃性ガス
センサに代えて、液化石油ガス、メタン・エタン及び液
化石油ガス、飽和炭素水素全般等の可燃性ガスを選択的
に検知可能な半導体式可燃性ガスセンサを備えた可燃性
ガス識別装置であっても良い。又、前記半導体式メタン
ガスセンサとして、基板型半導体式ガスセンサを例示し
て説明したが、半導体式ガスセンサであれば他の型であ
っても適用可能であって、例えば、図３に示すように、
電極及びヒーターを兼ねる電極線２１６のコイルの周り
に、酸化物半導体からなる感応層２１３を形成し、この
周部に触媒層２１４を形成する場合も適応できる。この
場合も、触媒層２１４内において、感応層２１３に接触
する側を触媒層下層部領域２１４ａ，外側を触媒層上層
部領域２１４ｂとみなして、本願の特徴構成を適応すれ
ば良い。又、傍熱型半導体式ガスセンサ、マイクロチッ
プ型半導体式ガスセンサ等を用いることもできる。
【図１】本発明に係る可燃性ガス識別装置のブロック図
【図２】本発明に係る可燃性ガス識別装置の半導体式メ
タンガスセンサを表わす断面図
タンガスセンサを表わす断面図
【図３】本発明に係る可燃性ガス識別装置の半導体式メ
タンガスセンサの別実施形態を表わす断面図
タンガスセンサの別実施形態を表わす断面図
【図４】本発明に係る可燃性ガス識別装置の半導体式メ
タンガスセンサの感度を示すグラフ
タンガスセンサの感度を示すグラフ
【図５】本発明に係る可燃性ガス識別装置の半導体式総
可燃性ガスセンサの感度を示すグラフ
可燃性ガスセンサの感度を示すグラフ
【図６】本発明に係る可燃性ガス識別装置のメタンガス
に対する応答を示すグラフ
に対する応答を示すグラフ
【図７】本発明に係る可燃性ガス識別装置の液化石油ガ
スに対する応答を示すグラフ
スに対する応答を示すグラフ
【図８】比較例に係る半導体式総可燃性ガスセンサのブ
ロック図
ロック図
【図９】比較例に係る半導体式可燃性ガスンサのメタン
及び液化石油ガスに対する応答を示すグラフ
及び液化石油ガスに対する応答を示すグラフ
【図１０】比較例に係る接触燃焼式可燃性ガス識別装置
のブロック図
のブロック図
【図１１】比較例に係る接触燃焼式可燃性ガス識別装置
のメタン及び液化石油ガスに対する応答を示すグラフ
のメタン及び液化石油ガスに対する応答を示すグラフ
１ 可燃性ガス識別装置 ２ ガス検知手段 ３ 演算手段 ４ 識別手段 ２１ 半導体式メタンガスセンサ ２２ 半導体式可燃性ガスセンサ ３１ 第一変換手段 ３２ 第二変換手段 ３３ 減算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 晃太 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 2G046 AA04 AA05 AA19 AA20 AA21 AA22 BA01 BA02 BA05 BA06 BB02 BC03 BC04 BE02 BE03 BE05 DB05 DC12 DC14 DC16 DC17 DC18 DD01 DD02 EA04 EB05 FB02 FE29 FE31 FE38 FE39 3J071 AA02 CC11 EE37 FF03
Claims (7)
- 【請求項１】 メタンガスを選択的に検知可能な半導体
式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な半導体
式可燃性ガスセンサとを備えたガス検知手段を備え、 前記半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号を
メタンガス濃度に変換する第一変換手段と、前記半導体
式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性ガス
濃度に変換する第二変換手段と、前記可燃性ガス濃度と
前記メタンガス濃度との差を減算処理して非メタン可燃
性ガス濃度を算出する減算手段とを有する演算手段を備
えていると共に、 前記メタンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比
に基づいて、検知対象ガスのガス種を判定する識別手段
を備えた可燃性ガス識別装置。 - 【請求項２】 前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃
性ガス濃度の３倍以上である場合には前記検知対象ガス
のガス種がメタンガスであると判定し、前記メタンガス
濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／３倍以下であ
る場合には前記検知対象ガスのガス種が液化石油ガス又
はその他の可燃性ガスであると判定し、前記メタンガス
濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／３倍より高く
３倍未満であるである場合には前記検知対象ガスのガス
種がメタン又はその他の可燃性ガスであると判定する前
記識別手段を備えた請求項１記載の可燃性ガス識別装
置。 - 【請求項３】 前記半導体式メタンガスセンサが、酸化
物半導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように設け
られた触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導体表
面からの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させた構
成のガスセンサであって、 前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの距離が２
μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しない、もしく
は１重量％未満の白金を含有し、 前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも
２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上
の白金を含有する上層部領域が存在するガスセンサであ
る請求項１記載の可燃性ガス識別装置。 - 【請求項４】 メタンガスを選択的に検知可能な半導体
式メタンガスセンサと、可燃性ガスを検知可能な半導体
式可燃性ガスセンサとを備えたガス検知手段を備え、 前記半導体式メタンガスセンサから得られた出力信号を
メタンガス濃度に変換する第一変換手段と、前記半導体
式可燃性ガスセンサから得られた出力信号を可燃性ガス
濃度に変換する第二変換手段と、前記可燃性ガス濃度と
前記メタンガス濃度との差を減算処理して非メタン可燃
性ガス濃度を算出する減算手段とを有する演算手段を備
えていると共に、 少なくとも前記第一変換手段及び前記減算手段の演算結
果を出力する出力手段を設けた可燃性ガス識別装置。 - 【請求項５】 メタンガスを選択的に検知可能な半導体
式メタンガスセンサから得られた出力信号をメタンガス
濃度に変換し、可燃性ガスを検知可能な半導体式可燃性
ガスセンサから得られた出力信号を可燃性ガス濃度に変
換し、前記可燃性ガス濃度と前記メタンガス濃度との差
を減算処理して非メタン可燃性ガス濃度を算出した後
に、 前記メタンガス濃度と前記非メタン可燃性ガス濃度の比
に基づいて、検知対象ガスのガス種を判定する可燃性ガ
ス識別方法。 - 【請求項６】 前記メタンガス濃度が前記非メタン可燃
性ガス濃度の３倍以上である場合には前記検知対象ガス
のガス種がメタンガスであると判定し、前記メタンガス
濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／３倍以下であ
る場合には前記検知対象ガスのガス種が液化石油ガス又
はその他の可燃性ガスであると判定し、前記メタンガス
濃度が前記非メタン可燃性ガス濃度の１／３倍より高く
３倍未満であるである場合には前記検知対象ガスのガス
種がメタン又はその他の可燃性ガスであると判定する請
求項５記載の可燃性ガス識別方法。 - 【請求項７】 前記半導体式メタンガスセンサが、酸化
物半導体と、この酸化物半導体の表面を覆うように設け
られた触媒層を有し、前記触媒層中に、酸化物半導体表
面からの距離に応じて組成の異なる触媒を積層させた構
成のガスセンサであって、 前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面からの距離が２
μｍ未満の下層部領域には、白金を含有しない、もしく
は１重量％未満の白金を含有し、 前記触媒層中の、前記酸化物半導体表面から少なくとも
２μｍ以上離れた部分のいずれかに、１．５重量％以上
の白金を含有する上層部領域が存在するガスセンサであ
る請求項５記載の可燃性ガス識別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32376499A JP3919405B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32376499A JP3919405B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001141681A true JP2001141681A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3919405B2 JP3919405B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=18158373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32376499A Expired - Lifetime JP3919405B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 可燃性ガス識別装置及び可燃性ガス識別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3919405B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258422A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
| JP2018163076A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 東京瓦斯株式会社 | ガス種特定装置、ガス種特定方法、及びプログラム |
| US10393721B2 (en) | 2014-08-20 | 2019-08-27 | Cummins, Inc. | Systems and methods for determining the composition of gaseous fuel |
| JP2019183801A (ja) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関及び内燃機関の制御方法 |
| CN113658413A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-16 | 成都千嘉科技有限公司 | 城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法 |
| CN114170768A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-03-11 | 深圳芯闻科技有限公司 | 一种应用于燃气泄露的监测系统 |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32376499A patent/JP3919405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258422A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
| JP4641832B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2011-03-02 | 富士電機システムズ株式会社 | 薄膜ガスセンサ |
| US10393721B2 (en) | 2014-08-20 | 2019-08-27 | Cummins, Inc. | Systems and methods for determining the composition of gaseous fuel |
| JP2018163076A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 東京瓦斯株式会社 | ガス種特定装置、ガス種特定方法、及びプログラム |
| JP2019183801A (ja) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関及び内燃機関の制御方法 |
| CN113658413A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-16 | 成都千嘉科技有限公司 | 城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法 |
| CN114170768A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-03-11 | 深圳芯闻科技有限公司 | 一种应用于燃气泄露的监测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3919405B2 (ja) | 2007-05-23 |
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