JP2001175970A

JP2001175970A - ガス検出装置及びガス検出方法

Info

Publication number: JP2001175970A
Application number: JP35981799A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Takashima; 裕正高島; Takashi Ozawa; 崇小澤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP3715162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】火災時に発生するガス成分と不完全燃焼時に
発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメ
タン等のガスを容易に識別する。【解決手段】パルス発生部１２がパルス駆動信号を発
生し、このパルス駆動信号をトランジスタＴｒ１、Ｔｒ
２を介してブリッジ回路６のヒータ２に印加すると、ガ
スセンサ１をオン駆動／オフ駆動させ、データサンプリ
ング部１３は、ガスセンサ１がオン駆動期間中の複数の
ガス検出ポイントにおいて、センサ素子３で検出された
センサ出力値をサンプリングし、ガス識別部１５は、デ
ータサンプリング部１３により複数のガス検出ポイント
においてサンプリングされた複数のセンサ出力値に基づ
きガスの種類を識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火災時に発生する
ガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸
化炭素（ＣＯ）や都市ガスの漏洩時に発生するメタン
（ＣＨ_４）等の各々のガスを１つのガスセンサで検出し
て識別するガス検出装置及びガス検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都
市ガス漏洩時に発生するメタンとをそれぞれ識別するた
めのガスセンサとしては、従来より例えば半導体式ガス
センサが用いられており、この半導体ガスセンサの触媒
活性を利用して、一酸化炭素とメタンとを弁別してい
る。図１１にＳｎＯ_２触媒を用いた半導体式ガスセンサ
のガス感度特性を示す。

【０００３】図１１において、横軸はセンサの素子温度
であり、縦軸はセンサ抵抗である。図１１からもわかる
ように、ＳｎＯ_２触媒は、低温域で一酸化炭素に対する
活性が高く、高温域でメタンに対する活性が高い性質を
有している。すなわち、一酸化炭素は低温域でセンサ抵
抗が小さく、メタンは高温域でセンサ抵抗が小さいた
め、半導体式ガスセンサは、低温域で一酸化炭素を選択
し、高温域でメタンを選択する特性を持つ。

【０００４】このため、図１２に示すようなパルス駆動
方式で、ガス検出装置に設けられた１つのガスセンサを
低温域（例えば、１００℃）と高温域（例えば、４００
℃）とに周期的に交互に駆動させることにより、低温域
のＣＯ検知ポイント（図１２中の黒丸印）において一酸
化炭素ガス濃度を検出し、高温域のメタン検知ポイント
（図１２中の黒丸印）においてメタンガス濃度を検出す
ることができる。

【０００５】また、従来のこの種のガス検出装置として
は、例えば特開昭５９−１４３９４８号公報に記載され
たガス漏れ検出装置が知られている。

【０００６】この特開昭５９−１４３９４８号公報に記
載されたガス漏れ検出装置は、図１３に示すように、可
燃性ガスに触れると抵抗値の低下する金属酸化物の感応
体１０２と、この感応体１０２を所定温度に保持するヒ
ータ１０３と、感応体１０１の抵抗値の変化を検出する
電圧弁別回路１０６と、この電圧弁別回路１０６の出力
によりヒータ１０３のヒータ電圧を変化させるヒータ電
圧制御回路１０５と、感応体１０１の抵抗値の変化によ
り温度依存性を検知し、可燃性ガスの種類を判別する演
算回路１０８とを有する。

【０００７】このようなガス漏れ検出装置によれば、可
燃性ガスが感応体１０２に触れて抵抗値が低下し、Ａ点
の電位が設定された基準電位よりも下がると、電圧弁別
回路１０６が作動してタイマ回路１０７を作動させ、ヒ
ータ電圧制御回路１０５によりヒータ１０３に印加され
る電圧を変化させる。

【０００８】そして、ヒータ１０３の電圧変化前後の電
位を演算回路１０８で演算し、現在検出しているガスの
温度依存性を演算することにより、特性ガスの種類を検
知することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス検出装置や特開昭５９−１４３９４８号公報に記載
されたガス漏れ検出装置にあっては、不完全燃焼時に発
生する一酸化炭素と都市ガスの漏洩時に発生するメタン
とを識別することができるが、火災時に発生するガス
と、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの
漏洩時に発生するメタンとを識別することができなかっ
た。また、火災時に発生するガス成分さえも明確に分か
っていないのが現状であった。

【００１０】そこで、本発明は、火災時に発生するガス
成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭
素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスを容
易に識別することができるガス検出装置及びガス検出方
法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明のガス
検出装置は、ヒータとガスを検出するセンサ素子とが設
けられたガスセンサと、パルス駆動信号を発生し、この
パルス駆動信号を前記ヒータに印加することにより前記
ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段
と、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス
検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセ
ンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、こ
のサンプリング手段により前記複数のガス検出ポイント
においてサンプリングされた複数のセンサ出力値に基づ
き前記ガスの種類を識別するガス識別手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明のガス検出装置によれば、
パルス駆動手段が、パルス駆動信号を発生し、パルス駆
動信号をヒータに印加することによりガスセンサをオン
駆動／オフ駆動させると、サンプリング手段は、ガスセ
ンサがオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおい
て、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリン
グし、ガス識別手段は、サンプリング手段により複数の
ガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数のセ
ンサ出力値に基づきガスの種類を識別するので、火災時
に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発
生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタ
ン等のガスを容易に識別することができる。

【００１３】請求項２の発明の前記ガス識別手段は、第
１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検
出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセン
サ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発
生するガスと判定することを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明によれば、第１ガス検出ポ
イントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時
刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超
えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを火災
時に発生するガスと判定することができる。

【００１５】請求項３の発明の前記ガス識別手段は、第
１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検
出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセン
サ出力値未満である場合には、ガスを非火災時に発生す
るガスと判定することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明によれば、第１ガス検出ポ
イントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時
刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満
である場合には、ガス識別手段によって、ガスを非火災
時に発生するガスと判定することができる。

【００１７】請求項４の発明の前記第１ガス検出ポイン
トは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第
２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設
定されていることを特徴とする。

【００１８】請求項４の発明によれば、第１ガス検出ポ
イントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガ
ス検出ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されて
いるので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対し
て第２ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易に
わかる。

【００１９】請求項５の発明のガス検出装置は、前記ガ
ス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知す
る報知手段を備えることを特徴とする。

【００２０】請求項５の発明の報知手段は、ガス識別手
段で識別されたガスの種類の識別結果を報知するので、
発生したガスの種類を容易に識別することができ、これ
によって安全性を向上することができる。

【００２１】請求項６の発明のガス検出方法は、パルス
駆動信号を発生し、このパルス駆動信号をガスセンサに
設けられたヒータに印加することにより前記ガスセンサ
をオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、前
記ガスセンサが前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポ
イントにおいて、前記ガスセンサに設けられたセンサ素
子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプ
リングステップと、前記複数のガス検出ポイントにおい
てサンプリングされた複数のセンサ出力値に基づき前記
ガスの種類を識別するガス識別ステップとを含むことを
特徴とする。

【００２２】請求項７の発明の前記ガス識別ステップ
は、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１
ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけ
るセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災
時に発生するガスと判定することを特徴とする。

【００２３】請求項８の発明の前記ガス識別ステップ
は、第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１
ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけ
るセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災
時に発生するガスと判定することを特徴とする。

【００２４】請求項９の発明の前記第１ガス検出ポイン
トは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第
２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設
定されていることを特徴とする。

【００２５】請求項１０の発明のガス検出方法は、前記
ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を
報知する報知ステップを含むことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガス検出装置及び
ガス検出方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。

【００２７】図１は本発明の実施の形態のガス検出装置
の回路構成図である。図２は実施の形態のガス検出装置
におけるガスセンサの詳細な構造図である。図３は実施
の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイ
ミングチャートである。

【００２８】実施の形態のガス検出装置及びガス検出方
法は、材木の火災時に発生するガスの成分（酢酸等の含
酸系化合物や一酸化炭素）と不完全燃焼時に発生する一
酸化炭素や都市ガス漏洩時に発生するメタンとを識別す
ることを特徴とするものである。

【００２９】図１に示すガス検出装置において、ガスセ
ンサ１は、例えば、接触燃焼式ガスセンサであり、この
接触燃焼式ガスセンサは、ヒータを有するガス検知素子
（以下、センサ素子と称する。）とヒータを有する比較
素子とで、ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出
し、得られたセンサ出力に基づいてガスを識別する。

【００３０】このガスセンサ１は、触媒を加熱する白金
（Ｐｔ）からなるヒータ２と各種のガスを検出するセン
サ素子３と、比較素子４とを有して構成される。図２
（ａ）にガスセンサ１の断面図、図２（ｂ）にガスセン
サの上面図を示す。ガスセンサ１は、マイクロセンサか
らなり、図２に示すように、センサ素子３と比較素子４
とを有し、センサ素子３と比較素子４とでガスを検出す
るようになっている。

【００３１】センサ台座３１上にはシリコン単結晶から
なる基板３３が設けられており、この基板３３にはダイ
アフラム３５が形成されている。このダイアフラム３５
は、基板３３を異方性エッチングすることによって形成
されている。

【００３２】センサ素子３及び比較素子４のそれぞれ
は、基板３３上に設けられ、ダイアフラム３５に接触し
た状態で、ダイアフラム３５上に積層されたＳｉＯ_２膜
からなる酸化膜３７及びＳｉ_３Ｎ_４膜３９上に積層され
ている。

【００３３】センサ素子３及び比較素子４のそれぞれ
は、ヒータ２を有し、センサ素子３のヒータ２は、電極
４１ａ、４１ｂに接続され、比較素子４のヒータ２は、
電極４１ｃ、４１ｄに接続されていて、各電極４１ａ〜
４１ｄは金（金線４３）のワイヤボンディングにより固
定されている。

【００３４】センサ素子３は、ガスの燃焼を促すための
ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つパラジウム
（Ｐｄ）５〜１５ｗｔ％担持したγ−アルミナを触媒と
した触媒層４５とを備えている。比較素子４は、ヒータ
２と、このヒータ２上に積層され且つγ−アルミナまた
はα−アルミナを触媒とした触媒層（図示せず）とを備
えて構成されている。ヒータ２は、ガスの燃焼を促すも
のであり、触媒層４５は、ヒータ２の発熱量に応じて発
熱してガスの燃焼に対して触媒として作用する。

【００３５】以上の構成のガスセンサ１によれば、ヒー
タ２で発生した発熱量を効率よく且つ短時間で触媒層４
５に伝導することができるため、これによって、高感度
で且つ高速にガスを燃焼させることができる。

【００３６】また、図１に示すガス検出装置は、直列に
接続されたセンサ素子３及び比較素子４を有するブリッ
ジ回路６を備えている。このブリッジ回路６は、直列に
接続されたセンサ素子３及び比較素子４と、直列に接続
された抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２と、が並列に接続されて構成
されている。このブリッジ回路６にはトランジスタＴｒ
２及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電
源が印加されるようになっている。

【００３７】このブリッジ回路６は、センサ素子３と比
較素子４とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因
して発生するセンサ素子３の抵抗値変化、及び比較素子
４の抵抗値変化を、センサ素子３と比較素子４との接続
点から検出し、センサ出力として後述する中央処理装置
（ＣＰＵ）１１に出力するようになっている。

【００３８】また、集積回路（ＩＣ）１には＋５Ｖ電源
が供給され、このＩＣ１は、非反転入力端子に抵抗Ｒ７
〜Ｒ９の電位を入力し、反転入力端子に基準電圧を入力
し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６を介してトランジ
スタＴｒ２に出力している。前記基準電圧は、可変抵抗
ＶＲから入力される。並列に接続された可変抵抗ＶＲ及
びツェナーダイオードＺＤと、並列に接続された抵抗Ｒ
１及びコンデンサＣ１とが直列に接続された回路には、
＋５Ｖ電源が供給されている。

【００３９】トランジスタＴｒ１のエミッタには＋５Ｖ
電源が供給され、ベースには抵抗Ｒ２が接続され、エミ
ッタ−ベース間には抵抗Ｒ４が接続され、コレクタは抵
抗Ｒ５を介してＩＣ１の出力に接続されるとともに、抵
抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２のベースに接続され
ている。また、＋５Ｖ電源とＩＣ１の出力との間には抵
抗Ｒ３が接続されている。

【００４０】トランジスタＴｒ２のエミッタには、並列
接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給さ
れ、ベースは抵抗Ｒ６に接続され、コレクタはブリッジ
回路６の比較素子４及び抵抗Ｒ１０に接続される。

【００４１】また、前記ＣＰＵ１１は、図１に示すよう
に、パルス発生部１２、サンプリング手段としてのデー
タサンプリング部１３、ガス識別手段としてのガス識別
部１５を有する。パルス発生部１２は、ヒータ２を駆動
するためのパルス駆動信号を発生し、発生したパルス駆
動信号を抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に出力す
る。

【００４２】パルス駆動信号は、図３に示すように、１
秒周期でオンオフを繰り返す信号であり、オン期間が１
００ｍｓでオフ期間が９９０ｍｓであり、このパルス駆
動信号はトランジスタＴｒ１に出力される。

【００４３】トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号に
よりオン／オフする。トランジスタＴｒ２は、トランジ
スタＴｒ１がオンのときにオンしてヒータ２をオン駆動
し、トランジスタＴｒ１がオフのときにオフしてヒータ
２をオフ駆動する。

【００４４】このため、ＣＰＵ１１は、図３に示すよう
に、パルス駆動信号により、ガスセンサ１をオフ駆動す
ることで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）と
し、ガスセンサ１をオン駆動することで高温（４００℃
を１００ｍｓ間だけ維持）としている。

【００４５】トランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９
は、ガスセンサ１内部のヒータ２を駆動するヒータ駆動
部を構成する。このヒータ駆動部及び前述したパルス発
生部１２は、パルス駆動手段を構成する。

【００４６】データサンプリング部１３は、センサ温度
が４００℃になった時（パルス駆動信号がオンした時）
から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ
１（図３中の黒丸印）、７５ｍｓ経過時における第２ガ
ス検出ポイントＤＰ２、１００ｍｓ経過時における第３
ガス検出ポイントＤＰ３の各々の検出ポイントにおい
て、ガスセンサ１のセンサ素子３からセンサ出力値をサ
ンプリングしている。

【００４７】ガス識別部１５は、第１ガス検出ポイント
ＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤ
Ｐ２におけるセンサ出力値を超え、且つ第２ガス検出ポ
イントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイ
ントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合に
は、識別対象ガスを火災時に発生するガスと判定する。

【００４８】また、ガス識別部１５は、第１ガス検出ポ
イントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイ
ントＤＰ２におけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス
検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検
出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値未満である場合
には、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定す
る。

【００４９】また、ＣＰＵ１１には一酸化炭素やメタン
等の非火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２
１ａと火災時に発生する酢酸等の火災時のガスを識別す
るために点灯するＬＥＤ２１ｂが接続されている。スピ
ーカ１９は、非火災時のガスまたは火災時のガスである
ことを音声により報知する。スピーカ１９、ＬＥＤ２１
ａ、ＬＥＤ２１ｂは、報知手段を構成する。

【００５０】次に、このように構成された実施の形態の
ガス検出装置の動作の説明に先立って、実施の形態のガ
ス検出装置が図３に示すようなパルス駆動方式を採用し
た理由を図４乃至図９の図面を参照して説明する。

【００５１】まず、材木を燻焼させた場合に発生するガ
ス、すなわち、材木の火災時に発生する各種のガスを分
析した。図４に材木を燻焼させた場合のガス分析結果を
示す。無機ガスは、ガスクロマトグラフィー法により測
定し、低沸点化合物及び高沸点化合物は、ガスクロマト
グラフィー法、質量分析法により測定した。ホルムアル
デヒド、アセトアルデヒドの定量分析は、液体クロマト
グラフィー法により測定し、酢酸、ギ酸の定量分析は、
イオンクロマトグラフィー法により測定した。

【００５２】図４からもわかるように、材木の火災時に
発生する各種のガスの主成分として、一酸化炭素（ガス
濃度１１２０ｐｐｍ）及び酢酸（ガス濃度８４０ｐｐ
ｍ）が検出された。

【００５３】次に、実施の形態のガスセンサ１を図３に
示すようなパルス駆動方式で作動させたときのガスセン
サ１の各種ガス感度応答特性を図５乃至図９に示す。図
５はガスセンサ１の酢酸ガス感度応答特性を示す。図５
（ａ）は、ガスセンサ１の高温域における１００ｐｐ
ｍ，５００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの各々の濃度におい
て、０，５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓ時におけるセ
ンサ出力（ｍＶ）を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の
センサ出力をプロットした結果を示している。図５から
もわかるように、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も
大きい値を示し、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順
番にセンサ出力が減少している。

【００５４】図６はガスセンサ１の一酸化炭素ガス感度
応答特性を示す。図６からもわかるように、５０ｍｓ、
７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一
値を示している。図７はガスセンサ１の酢酸ガスと一酸
化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す。図７
からもわかるように、このときの感度応答特性は、図５
に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同等の特性を示し、
５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示して
いる。

【００５５】図８はガスセンサ１のメタンガス感度応答
特性を示す。図８からもわかるように、５０ｍｓ，７５
ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が増加し、１００
ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示してい
る。図９はガスセンサ１のイソブタンガス感度応答特性
を示す。図９からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍ
ｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示
している。

【００５６】以上のことから、一酸化炭素やメタンに対
する過渡特性と、酢酸及び一酸化炭素＋酢酸の過渡特性
とには大きな相違があることが判明した。この相違の一
要因としては、酢酸等は低温域でより酸化活性が高いこ
とが考えられる。

【００５７】このため、図３に示すようなパルス駆動方
式でガスセンサ１を駆動させ、パルス駆動信号がオン時
（高温域開始時）から５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ
の複数検出ポイントにおいてセンサ出力値をサンプリン
グし、サンプリングされた複数の検出ポイントにおける
センサ出力に基づき、火災時に発生するガスとその他の
ガスとの識別が可能となる。

【００５８】次に、このように構成された実施の形態の
ガス検出装置の動作、すなわちガス検出方法を図３に示
すタイミングチャート及び図１０に示すフローチャート
を参照して説明する。

【００５９】まず、パルス発生部１２が図３に示すよう
なパルス駆動信号を発生し（ステップＳ１０１）、この
パルス駆動信号が抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１
に印加される。トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号
がオフ期間では、オフとなる。このとき、トランジスタ
Ｔｒ２もオフとなるので、ブリッジ回路６には電流が流
れない。このため、ヒータ２は低温となる。

【００６０】一方、パルス駆動信号がオン期間では、ト
ランジスタＴｒ１は、オンとなる。このとき、トランジ
スタＴｒ２もオンとなるので、ブリッジ回路６のヒータ
２に電流が流れて、ヒータ２が加熱される。このため、
ヒータ２は高温となる。

【００６１】すなわち、パルス駆動信号によりヒータ２
がオン駆動／オフ駆動され、図３に示すように、オフ駆
動によりガスセンサ１が低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間
だけ維持）となり、オン駆動により高温（４００℃を１
００ｍｓ間だけ維持）となる（ステップＳ１０３）。

【００６２】次に、データサンプリング部１３は、セン
サ温度が４００℃になった時から５０ｍｓ経過時におけ
る第１ガス検出ポイントＤＰ１（図３中の黒丸印）にお
いて、ガスセンサ１のセンサ素子３から、センサ出力値
をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値を
図示しないアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）により
Ａ／Ｄ変換することにより、電圧値Ｖ１を得る（ステッ
プＳ１０５）。

【００６３】さらに、データサンプリング部１３は、セ
ンサ温度が４００℃になった時から７５ｍｓ経過時にお
ける第２ガス検出ポイントＤＰ２において、ガスセンサ
１のセンサ素子３からセンサ出力値をサンプリングし、
サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ
変換することにより、電圧値Ｖ２を得る（ステップＳ１
０７）。

【００６４】最後に、データサンプリング部１３は、セ
ンサ温度が４００℃になった時から１００ｍｓ経過時に
おける第３ガス検出ポイントＤＰ３において、ガスセン
サ１のセンサ素子３からセンサ出力値をサンプリング
し、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ
／Ｄ変換することにより、電圧値Ｖ３を得る（ステップ
Ｓ１０９）。

【００６５】次に、ガス識別部１５は、第１ガス検出ポ
イントＤＰ１における電圧値Ｖ１が第２ガス検出ポイン
トＤＰ２における電圧値Ｖ２を超えているか否かを判定
し（ステップＳ１１１）、電圧値Ｖ１が電圧値Ｖ２を超
えている場合には、第２ガス検出ポイントＤＰ２におけ
る電圧値Ｖ２が第３ガス検出ポイントＤＰ３における電
圧値Ｖ３を超えているか否かを判定する（ステップＳ１
１３）。

【００６６】電圧値Ｖ２が電圧値Ｖ３を超えている場
合、すなわち、（１）式が成立する場合には、識別対象
ガスを火災時に発生する酢酸等のガスと判定する（ステ
ップＳ１１５）。

【００６７】Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３・・・・（１）この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｂを点灯させるの
で、識別対象ガスが火災時に発生する酢酸等のガスであ
ることを容易に識別することができる。また、スピーカ
１９により、識別対象ガスが火災時のガスであることを
報知することもできる。

【００６８】一方、ステップＳ１１１において、第１ガ
ス検出ポイントＤＰ１における電圧値Ｖ１が第２ガス検
出ポイントＤＰ２における電圧値Ｖ２未満で、且つ、ス
テップＳ１１３において、第２ガス検出ポイントＤＰ２
における電圧値が第３ガス検出ポイントＤＰ３における
電圧値Ｖ３未満である場合には、すなわち、（２）式が
成立する場合には、ガス識別部１５は、識別対象ガスを
非火災時に発生するガスと判定する（ステップＳ１１
７）。

【００６９】Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３・・・・（２）この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ａを点灯させるの
で、識別対象ガスが非火災時に発生する一酸化炭素やメ
タン等のガスであることを容易に識別することができ
る。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが非火災
時のガスであることを報知することもできる。

【００７０】このように、実施の形態のガス検出装置に
よれば、ガスセンサ１に対して図３に示すようなパルス
駆動を行い、その出力波形を認識することにより、木材
の火災時に発生する酢酸ガス等のガスと、それ以外の一
酸化炭素ガス及び都市ガス漏洩時に発生するメタン等の
ガスと、を容易に識別することができる。

【００７１】また、その旨をスピーカ１９やＬＥＤ２１
ａ、２１ｂにより報知するので、容易にガスの種類を識
別することができ、安全性を向上することができる。

【００７２】また、１つのガスセンサ１によって、木材
の火災時に発生する酢酸ガス等のガスとそれ以外の一酸
化炭素ガス及びメタン等のガスとを容易に識別すること
ができるため、火災センサ等を設ける必要がなくなり、
安価なガス検出装置を提供することができる。

【００７３】なお、本発明は、前述した実施の形態のガ
ス検出方法及びガス検出装置に限定されるものではな
い。実施の形態では、マイクロマシーニング技術を用い
ない白金コイルを用いた接触燃焼式ガスセンサについて
説明したが、例えば、接触燃焼式ガスセンサに代えて、
半導体ガスセンサを用いるようにしても、同様にガスを
識別することができる。このほか、本発明の技術的思想
を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿
論である。

【００７４】

【発明の効果】請求項１の発明のガス検出装置、請求項
６の発明のガス検出方法によれば、パルス駆動信号を発
生し、パルス駆動信号をヒータに印加することによりガ
スセンサをオン駆動／オフ駆動させ、ガスセンサのオン
駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ
素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、複数
のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた複数の
センサ出力値に基づきガスの種類を識別するので、火災
時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に
発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメ
タン等のガスを容易に識別することができる。

【００７５】請求項２の発明のガス検出装置、請求項７
の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイント
におけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の
第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えてい
る場合には、ガスを火災時に発生するガスと判定するこ
とができる。

【００７６】請求項３の発明のガス検出装置、請求項８
の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイント
におけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の
第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である
場合には、ガスを非火災時に発生するガスと判定するこ
とができる。

【００７７】請求項４の発明のガス検出装置、請求項９
の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイント
が、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガス検出
ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されているの
で、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２
ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわか
る。

【００７８】請求項５の発明のガス検出装置、請求項１
０の発明のガス検出方法によれば、ガスの種類の識別結
果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別す
ることができ、これによって安全性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成
図である。

【図２】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサ
の詳細な構造図である。

【図３】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサ
の温度のタイミングチャートである。

【図４】材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す図
である。

【図５】ガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す図で
ある。

【図６】ガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示
す図である。

【図７】ガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合さ
れた場合の感度応答特性を示す図である。

【図８】ガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す図
である。

【図９】ガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示
す図である。

【図１０】実施の形態のガス検出装置により実現される
ガス検出方法を説明するためのフローチャートである。

【図１１】従来の触媒を用いた半導体式ガスセンサのガ
ス感度特性を示す図である。

【図１２】従来のガス検出装置におけるガスセンサの温
度のタイミングチャートである。

【図１３】従来のガス漏れ検出装置の構成ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ガスセンサ２ヒータ３センサ素子４比較素子５ヒータ駆動部６ブリッジ回路１１ＣＰＵ１２パルス発生部１３データサンプリング部１５ガス識別部１９スピーカ２１ａ，２１ｂＬＥＤ３１センサ台座３３基板３５ダイアフラム３７酸化膜３９Ｓｉ_３Ｎ_４膜４１電極４３金線４５触媒層Ｔｒ１トランジスタＩＣ１集積回路ＤＰ１第１ガス検出ポイントＤＰ２第２ガス検出ポイントＤＰ３第３ガス検出ポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G046 AA11 AA19 AA20 AA21 BA01 BB02 BC04 BE02 BJ02 DA05 DB05 DC12 DC14 DC16 DC18 EB01 2G060 AA02 AB08 AB17 AB18 AE19 AF04 AF07 AG06 BA01 BA03 BB02 BB09 BD02 HA03 HB06 HC02 HC10 HC19 HC21 HC22 HD01 HD02 HD03 KA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒータとガスを検出するセンサ素子とが
設けられたガスセンサと、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記ヒ
ータに印加することにより前記ガスセンサをオン駆動／
オフ駆動させるパルス駆動手段と、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出
ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ
出力値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記複数のガス検出ポイン
トにおいてサンプリングされた複数のセンサ出力値に基
づき前記ガスの種類を識別するガス識別手段と、を備え
ることを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】前記ガス識別手段は、第１ガス検出ポイ
ントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻
後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超え
ている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判
定することを特徴とする請求項１記載のガス検出装置。
【請求項３】前記ガス識別手段は、第１ガス検出ポイ
ントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻
後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満で
ある場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判
定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の
ガス検出装置。
【請求項４】前記第１ガス検出ポイントは、前記オン
駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイ
ントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されているこ
とを特徴とする請求項２または請求項３記載のガス検出
装置。
【請求項５】前記ガス識別手段で識別されたガスの種
類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のガス検
出装置。
【請求項６】パルス駆動信号を発生し、このパルス駆
動信号をガスセンサに設けられたヒータに印加すること
により前記ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパル
ス駆動ステップと、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出
ポイントにおいて、前記ガスセンサに設けられたセンサ
素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサン
プリングステップと、前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされ
た複数のセンサ出力値に基づき前記ガスの種類を識別す
るガス識別ステップと、を含むことを特徴とするガス検
出方法。
【請求項７】前記ガス識別ステップは、第１ガス検出
ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント
時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を
超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガス
と判定することを特徴とする請求項６記載のガス検出方
法。
【請求項８】前記ガス識別ステップは、第１ガス検出
ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント
時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未
満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガス
と判定することを特徴とする請求項６または請求項７記
載のガス検出方法。
【請求項９】前記第１ガス検出ポイントは、前記オン
駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイ
ントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されているこ
とを特徴とする請求項７または請求項８記載のガス検出
方法。
【請求項１０】前記ガス識別ステップで識別されたガ
スの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むこと
を特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載
のガス検出方法。