JP2002168818A

JP2002168818A - ガス検出装置及びガス検出方法

Info

Publication number: JP2002168818A
Application number: JP2000367274A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ozawa; 崇小澤; Hiromasa Takashima; 裕正高島
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP3723073B2

Abstract

(57)【要約】【課題】火災時に発生する低濃度のガス成分を、一酸
化炭素やメタン等のガスよりも高感度に検知し、更に
は、火災時に発生するガスと雑ガスとなるエタノールと
をそれぞれ識別する。【解決手段】ヒータ駆動回路５は、オン時間とオン時
間に対して十分に長く設定された第１オフ時間との合計
時間を周期とする第１パルス駆動信号で第１のガスセン
サ１をオン駆動／オフ駆動させ、オン時間と第１オフ時
間よりも長く設定された第２オフ時間との合計時間を周
期とする第２パルス駆動信号で第２のガスセンサ５をオ
ン駆動／オフ駆動させ、第１のセンサ出力検出部１３ａ
は、オン時間において第１のガスセンサ１の第１センサ
出力値を検出し、第２のセンサ出力検出部１３ｂは、オ
ン時間において第２のガスセンサ５の第２センサ出力値
を検出し、ガス識別部１５は、検出された第１センサ出
力値と第２センサ出力値とを比較し比較結果に基づきガ
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
低濃度のガス成分を、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）等のガスよりも高感度に検知し、更
には、火災時に発生するガスと雑ガスとなるエタノール
とをそれぞれ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は、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１３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１３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１３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１４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１４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１４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１５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、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】このように、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。また、エタノール等の雑ガス
に関しては、センサそのものの触媒能で、またセンサ素
子に活性炭やシリカゲル等のフィルター材を用いて感度
を有さないように工夫されていた。

【００１０】しかしながら、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エタノール等の雑ガスとのそれぞれ
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。

【００１１】そこで、本発明は、火災時に発生する低濃
度のガス成分を、その他の例えば不完全燃焼時に発生す
る一酸化炭素や都市ガスの漏洩時に発生するメタン等の
ガスよりも高感度に検知し、更には、火災時に発生する
ガスと雑ガスとなるエタノールとをそれぞれ識別するこ
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。

【００１２】

【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
けられた第１のガスセンサ及び第２のガスセンサと、オ
ン時間とオン時間に対して十分に長く設定された第１オ
フ時間との合計時間を周期とする第１パルス駆動信号で
前記第１のガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、前記
オン時間と前記第１オフ時間よりも長く設定された第２
オフ時間との合計時間を周期とする第２パルス駆動信号
で前記第２の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、前記オン時間において前記第１のガス
センサの第１センサ出力値を検出すると共に前記第２の
ガスセンサの第２センサ出力値を検出するセンサ出力検
出手段と、このセンサ出力検出手段で検出された前記第
１センサ出力値と前記第２センサ出力値とを比較し比較
結果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。

【００１３】請求項１の発明のガス検出装置によれば、
第１オフ時間と第２オフ時間とがオン時間に対して十分
に長く設定されているので、火災時に発生するガス（酢
酸）の低濃度時のセンサ感度が急激に増大する。このた
め、センサ出力検出手段で検出されたセンサ出力値も大
きくなり、ガス識別手段は、センサ出力値に基づき、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
メタン等のガスとを容易に識別することができる。ま
た、第１オフ時間と第２オフ時間とが互いに異なるの
で、ガスによっては、第１センサ出力値と第２センサ出
力値とに違いが出るため、各センサ出力値を比較し比較
結果に基づきガスの種類を識別することができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載のガス検
出装置において、前記ガス識別手段は、前記第１センサ
出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１しき
い値以上であり且つ前記第２センサ出力値が前記第１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。

【００１５】請求項２の発明によれば、第２センサ出力
値が第１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
ことことができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項２項記載のガス
検出装置において、前記ガス識別手段は、前記第１セン
サ出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１し
きい値以上であり且つ前記第１センサ出力値が前記第２
センサ出力値と略同一値である場合には、前記ガスを雑
ガスと判定することを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明によれば、第１センサ出力
値及び第２センサ出力値が予め定められた第１しきい値
以上であり且つ第１センサ出力値が第２センサ出力値と
略同一値である場合には、ガス識別手段によって、ガス
を雑ガスと判定することができる。

【００１８】請求項４の発明は、請求項２または請求項
３記載のガス検出装置において、前記ガス識別手段は、
前記第１センサ出力値及び第２センサ出力値が前記第１
しきい値よりも小さい第２しきい値以上である場合に
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。

【００１９】請求項４の発明によれば、第１センサ出力
値及び第２センサ出力値が第１しきい値よりも小さい第
２しきい値以上である場合には、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。

【００２０】請求項５の発明は、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において、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。

【００２１】請求項５の発明によれば、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。

【００２２】請求項６の発明のガス検出方法は、オン時
間とオン時間に対して十分に長く設定された第１オフ時
間との合計時間を周期とする第１パルス駆動信号で第１
のガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、前記オン時間
と前記第１オフ時間よりも長く設定された第２オフ時間
との合計時間を周期とする第２パルス駆動信号で第２の
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、前記オン時間において前記第１のガスセンサの
第１センサ出力値を検出すると共に前記第２のガスセン
サの第２センサ出力値を検出するセンサ出力検出ステッ
プと、検出された前記第１センサ出力値と前記第２セン
サ出力値とを比較し比較結果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し、請
求項１の発明の作用及び効果と同様な作用及び効果を得
ることができる。

【００２３】請求項７の発明は、請求項６記載のガス検
出方法において、前記ガス識別ステップは、前記第１セ
ンサ出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１
しきい値以上であり且つ前記第２センサ出力値が前記第
１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し、請求項２
の発明の作用及び効果と同様な作用及び効果を得ること
ができる。

【００２４】請求項８の発明は、請求項７項記載のガス
検出方法において、前記ガス識別ステップは、前記第１
センサ出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第
１しきい値以上であり且つ前記第１センサ出力値が前記
第２センサ出力値と略同一値である場合には、前記ガス
を雑ガスと判定することを特徴とし、請求項３の発明の
作用及び効果と同様な作用及び効果を得ることができ
る。

【００２５】請求項９の発明は、請求項７または請求項
８記載のガス検出方法において、前記ガス識別ステップ
は、前記第１センサ出力値及び第２センサ出力値が前記
第１しきい値よりも小さい第２しきい値以上である場合
には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定するこ
とを特徴とし、請求項４の発明の作用及び効果と同様な
作用及び効果を得ることができる。

【００２６】請求項１０の発明は、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において、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し、請求項５の
発明の作用及び効果と同様な作用及び効果を得ることが
できる。

【００２７】

【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。

【００２８】実施の形態のガス検出装置及びガス検出方
法は、火災時に発生する低濃度のガス成分を、その他、
例えば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等のガスよりも高感度に検知し、
更には、火災時に発生するガスと雑ガスとなるエタノー
ルとをそれぞれ識別することを特徴とするものである。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。図２
は第１の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は第１の実施の形態のガス
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。

【００３０】図１に示すガス検出装置は、第１のガスセ
ンサ１及び第２のガスセンサ５を有し、各ガスセンサ
は、たとえば、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。

【００３１】第１のガスセンサ１は、図２に示すよう
に、２０μｍ〜５０μｍの白金コイルからなるヒータ２
上にアルミナ系の触媒５１を塗布して素子を形成し、こ
の素子としてヒータ２を有するセンサ素子３とヒータ２
を有する比較素子４とを有している。

【００３２】センサ素子３は、パラジウム（Ｐｄ）を担
持したγ−アルミナを触媒として用い、比較素子４は、
γ−アルミナまたはα−アルミナを触媒として用いてい
る。触媒５１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。

【００３３】また、センサ素子３と比較素子４と抵抗Ｒ
１１と抵抗Ｒ１２とで第１のブリッジ回路１０を構成し
ている。そして、ヒータ駆動回路２５ａからの電圧を第
１のブリッジ回路１０の端子ａと端子ｂとに印加し、端
子ｃと端子ｄとから出力電圧Ｖをセンサ出力として取り
出している。すなわち、第１のブリッジ回路１０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。

【００３４】また、第２のガスセンサ５も第１のガスセ
ンサ１と同様に構成され、ヒータ６上にアルミナ系の触
媒５１を塗布して素子を形成し、この素子としてヒータ
６を有するセンサ素子７とヒータ６を有する比較素子８
とを有している。

【００３５】また、センサ素子７と比較素子８と抵抗Ｒ
１４と抵抗Ｒ１５とで第２のブリッジ回路９を構成して
いる。そして、ヒータ駆動回路２５ｂからの電圧を第２
のブリッジ回路９の端子ｅと端子ｆとに印加し、端子ｇ
と端子ｈとから出力電圧Ｖをセンサ出力として取り出し
ている。すなわち、第２のブリッジ回路９は、センサ素
子７と比較素子８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７の抵抗値変化、及び
比較素子８の抵抗値変化を、センサ素子７と比較素子８
との接続点から検出し、センサ出力としてＣＰＵ１１に
出力するようになっている。

【００３６】電源回路７は、第１のタイマー駆動回路２
８ａ、第２のタイマー駆動回路２８ｂ、第１のヒータ駆
動回路２５ａ、及び第２のヒータ駆動回路２５ｂに電源
を供給する。第１のタイマー駆動回路２８ａ及び第２の
タイマー駆動回路２８ｂは、電源回路７の電源供給を受
けて図示しないタイマーを駆動する。

【００３７】第１のヒータ駆動回路２５ａは、第１のタ
イマー駆動回路２８ａにより駆動されたタイマーからの
タイマー信号に基づき第１パルス駆動信号を発生し、発
生した第１パルス駆動信号をヒータ２に印加することに
より第１のガスセンサ１をオン／オフ駆動させる。

【００３８】第１パルス駆動信号は、図３（ａ）に示す
ように、５．１秒周期でオン／オフを繰り返す信号であ
り、周期は、オフ時間５秒と、オン時間０．１秒とから
なる。

【００３９】また、第２のヒータ駆動回路２５ｂは、第
２のタイマー駆動回路２８ｂにより駆動されたタイマー
からのタイマー信号に基づき第２パルス駆動信号を発生
し、発生した第２パルス駆動信号をヒータ６に印加する
ことにより第２のガスセンサ５をオン／オフ駆動させ
る。

【００４０】第２パルス駆動信号は、図３（ｂ）に示す
ように、３０．１秒周期でオン／オフを繰り返す信号で
あり、周期は、オフ時間３０秒と、オン時間０．１秒と
からなる。

【００４１】すなわち、第１のガスセンサ１でオフ時間
を５秒とし、第２のガスセンサ５でオフ時間を３０秒と
し、異なるオフ時間で各ガスセンサを独立に駆動させる
ようになっている。

【００４２】また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、パ
ルス駆動信号により各ガスセンサをオフ駆動することで
低温（Ｒ．Ｔ℃を９９００ｍｓ間だけ維持）とし、各ガ
スセンサをオン駆動することで高温（４００℃を１００
ｍｓ間だけ維持）としている。なお、第１のタイマー駆
動回路２８ａ、第２のタイマー駆動回路２８ｂ、第１の
ヒータ駆動回路２５ａ、及び第２のヒータ駆動回路２５
ｂは、パルス駆動手段を構成する。

【００４３】また、前記ＣＰＵ１１は、図１に示すよう
に、センサ出力検出手段としての第１のセンサ出力検出
部１３ａ、第２のセンサ出力検出部１３ｂ、ガス識別手
段としてのガス識別部１５を有する。

【００４４】第１のセンサ出力検出部１３ａは、センサ
温度が４００℃になっている期間中（オン時間）の第１
ガス検出ポイントＤＰ１（図３（ａ）中の黒丸印）にお
いて、第１のガスセンサ１のセンサ素子３からオフ時間
（５秒）におけるセンサ出力値Ｖ_５を検出する。

【００４５】第２のセンサ出力検出部１３ｂは、センサ
温度が４００℃になっている期間中（オン時間）の第２
ガス検出ポイントＤＰ２（図３（ｂ）中の黒丸印）にお
いて、第２のガスセンサ５のセンサ素子７からオフ時間
（３０秒）におけるセンサ出力値Ｖ_３０を検出する。

【００４６】ガス識別部１５は、第１のセンサ出力検出
部１３ａ及び第２のセンサ出力検出部１３ｂで検出され
た各々のセンサ出力値Ｖ_３０，Ｖ_５が予め定められた第
１しきい値ＳＨ１以上である場合には、センサ出力値Ｖ
_３０がセンサ出力値Ｖ_５よりも大きいかどうかを判定
し、センサ出力値Ｖ_３０がセンサ出力値Ｖ_５よりも大き
い場合には、識別対象ガスを火災時に発生するガス（酢
酸）と判定する。

【００４７】また、ガス識別部１５は、センサ出力値Ｖ
_３０がセンサ出力値Ｖ_５と略同一値を有する場合には、
識別対象ガスを雑ガスすなわちエタノールと判定する。

【００４８】また、ガス識別部１５は、センサ出力検出
部１３で検出された各々のセンサ出力値Ｖ_３０，Ｖ_５が
前記第１しきい値ＳＨ１よりも小さい予め定められた第
２しきい値ＳＨ２以上である場合には、識別対象ガスを
非火災時に発生するガス（ＣＯまたはメタン等）と判定
する。

【００４９】また、ＣＰＵ１１には、火災時に発生する
酢酸等のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ａ
と、雑ガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｂと、
非火災時の一酸化炭素やメタン等のガスを識別するため
に点灯するＬＥＤ２１ｃとが接続されている。スピーカ
１９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、ＬＥＤ２１ａ、ＬＥＤ２１ｂ、ＬＥ
Ｄ２１ｃは、報知手段を構成する。

【００５０】次に、このように構成された第１の実施の
形態のガス検出装置の動作の説明に先立って、第１の実
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１０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且つオフ時間を変
化させたときのガスセンサ１の各種ガスと酢酸とエタノ
ール感度特性を図５乃至図１０に示す。

【００５４】図５はガスセンサのオン／オフ周期による
ＣＯ濃度対センサ出力特性を示す。図６はガスセンサの
オン／オフ周期によるメタン濃度対センサ出力特性を示
す。図７はガスセンサのオン／オフ周期による水素濃度
対センサ出力特性を示す。図８はガスセンサのオン／オ
フ周期によるイソブタン濃度対センサ出力特性を示す。
図９はガスセンサのオン／オフ周期による酢酸濃度対セ
ンサ出力特性を示す。図１０はガスセンサのオン／オフ
周期によるエタノール濃度対センサ出力特性を示す。

【００５５】図５乃至図１０に示す例では、オン時間が
連続通電を除いて１００ｍｓｅｃで全て一定とし、オフ
時間を１秒、５秒、１０秒、３０秒としたときのガス濃
度に対するセンサ出力を表している。ここに表されてい
るセンサ出力（ｍＶ）は、センサ素子から得られたセン
サ出力を５０倍だけ増幅したものである。

【００５６】図５乃至図８に示すように、ＣＯ、メタ
ン、水素、イソブタン等の一般的なガス種では、基本的
にオフ時間が長くなると、感度が低下していく。一方、
図９及び図１０に示すように、酢酸とエタノールに関し
ては、オフ時間が長くなると、特に低濃度の感度が急激
に増大していることがわかる。

【００５７】この要因としては、酢酸は吸着性が高いこ
とが挙げられ、オフ時に触媒層４５表面に吸着した酢酸
がオン時に瞬間的に燃焼反応する。オフ時間が長くなる
ことにより、酢酸の吸着量が増加し、感度の増幅効果を
与えていると考えられる。また、ガスでも比較的吸着性
の高いＣＯでは、連続通電に比較してオン／オフ駆動さ
せた方が多少高い感度を示していることからもわかる。

【００５８】このため、図３に示すようなパルス駆動方
式で例えば、オフ時間を５秒以上にすることで、ＣＯや
メタン等の他ガスの影響を受けずに、火災時に発生する
酢酸を検知して、火災を判定することができるようにな
っている。

【００５９】さらに、エタノールでは５秒以上で感度特
性は等しくなるが、酢酸に関しては５秒以上でも低濃度
では出力に差が出てくる。すなわち、第１のガスセンサ
１でオフ時間を５秒とし、第２のガスセンサ５でオフ時
間を３０秒とし、各ガスセンサを独立に駆動させてセン
サ出力値を比較することでエタノールと酢酸とを識別可
能となっている。

【００６０】次に、このように構成された第１の実施の
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１１に示すフローチ
ャートを参照して説明する。

【００６１】まず、第１しきい値とこの第１しきい値よ
りも小さい第２しきい値を設定し（ステップＳ１０
１）、次に、第１のヒータ駆動回路２５ａが、図３
（ａ）に示す第１パルス駆動信号により第１のガスセン
サ１を駆動し、第２のヒータ駆動回路２５ｂが、図３
（ｂ）に示す第２パルス駆動信号により第２のガスセン
サ５を駆動する（ステップＳ１０３）。

【００６２】次に、第１のセンサ出力検出部１３ａは、
センサ温度が４００℃になったオン時間の第１ガス検出
ポイントＤＰ１（図３（ａ）中の黒丸印）において、オ
フ時間（５秒）における第１のガスセンサ１のセンサ素
子３からのセンサ出力値を検出し、検出されたセンサ出
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Ｖ_５を得る
（ステップＳ１０５）。

【００６３】次に、第２のセンサ出力検出部１３ｂは、
センサ温度が４００℃になったオン時間の第２ガス検出
ポイントＤＰ２（図３（ｂ）中の黒丸印）において、オ
フ時間（３０秒）における第２のガスセンサ５のセンサ
素子７からのセンサ出力値を検出し、検出されたセンサ
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Ｖ_３０を
得る（ステップＳ１０７）。

【００６４】さらに、ガス識別部１５は、得られた電圧
値Ｖ_３０，Ｖ_５のそれぞれが第１しきい値以上であるか
否かを判定し（ステップＳ１０９）、電圧値Ｖ_３０，Ｖ
_５が第１しきい値以上である場合には、センサ出力値Ｖ
_３０がセンサ出力値Ｖ_５よりも大きいかどうかを判定す
る（ステップＳ１１１）。センサ出力値Ｖ_３０がセンサ
出力値Ｖ_５よりも大きい場合には、識別対象ガスを火災
時に発生するガス（酢酸）と判定する（ステップＳ１１
３）。

【００６５】この場合、ＣＰＵ１１からの火災警報信号
によりＬＥＤ２１ａを点灯させて火災警報を行うので
（ステップＳ１１５）、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。

【００６６】また、ステップＳ１１１において、センサ
出力値Ｖ_３０がセンサ出力値Ｖ_５よりも大きくない場合
には、ガス識別部１５は、センサ出力値Ｖ_３０がセンサ
出力値Ｖ_５と略同一値を有するかどうかを判定し（ステ
ップＳ１１７）、センサ出力値Ｖ_３０がセンサ出力値Ｖ
_５と略同一値を有する場合には、ガス識別部１５は、識
別対象ガスを雑ガスすなわちエタノールと判定する（ス
テップＳ１１９）。この場合、ＣＰＵ１１からの警報信
号によりＬＥＤ２１ｂを点灯させるので、識別対象ガス
が雑ガスであることを容易に識別することができる。

【００６７】一方、ステップＳ１０９において、得られ
た電圧値Ｖ_３０，Ｖ_５が第１しきい値未満である場合に
は、得られた電圧値Ｖ_３０，Ｖ_５が第２しきい値以上で
あるか否かを判定し（ステップＳ１２１）、電圧値Ｖ
_３０，Ｖ_５が第２しきい値以上である場合には、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Ｓ１２３）。この場合、ＣＰＵ１１
からの警報信号によりＬＥＤ２１ｃ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。

【００６８】このように、第１の実施の形態のガス検出
装置によれば、オン時間に対してオフ時間を十分に長く
設定したパルス駆動信号により各ガスセンサ１，５をオ
ン駆動／オフ駆動させるが、パルス駆動信号のオフ時間
が十分に長くなると、火災時に発生するガスの低濃度時
のセンサ感度が急激に増大する。このため、検出された
センサ出力値も大きくなり、該センサ出力値に基づき火
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
メタン等のガスとを容易に識別することができ、これに
よって、一酸化炭素及びメタン等のガスの影響を受けず
に火災を検知することができる。

【００６９】また、２つのガスセンサ１，５を用いて、
互いに大きさの異なる第１オフ時間と第２オフ時間とを
交互に繰り返して駆動させ、第１センサ出力値と第２セ
ンサ出力値とを比較することにより、雑ガスであるエタ
ノールと火災発生時の酢酸等のガスとを識別することが
できる。

【００７０】また、その旨をスピーカ１９やＬＥＤ２１
ａ〜２１ｃ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。

【００７１】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態のガス検出装置について説明する。第２の実施の形態
のガス検出装置が特徴とするところは、ガスセンサとし
てマイクロガスセンサを用いた点にある。ガスセンサ以
外のガス検出装置のその他の構成は、図１に示す構成と
同一構成である。

【００７２】図１２は第２の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１２
（ａ）にガスセンサ１の断面図、図１２（ｂ）にガスセ
ンサの上面図を示す。

【００７３】第１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。第１
のガスセンサ１は、マイクロセンサからなり、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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】センサ素子３は、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。

【００７８】一方、第２のガスセンサ５は、触媒を加熱
する白金（Ｐｔ）からなるヒータ６と各種のガスを検出
するセンサ素子７と、比較素子４を有して構成される。
第２のガスセンサ５は、センサ素子７と比較素子８とを
有し、センサ素子７と比較素子８とでガスを検出するよ
うになっている。第２のガスセンサ５も、第１のガスセ
ンサ１の構成と基本的にはほぼ同一構成である。

【００７９】以上の構成のマイクロセンサからなる第１
のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５を用いても、第
１の実施の形態のガス検出装置の効果と同様な効果が得
られる。

【００８０】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、第１及び第２オン時間のそれぞれ
を０．１秒、第１オフ時間を約３０秒、第２オフ時間を
約５秒としたが、第１及び第２オン時間のそれぞれを例
えば約１秒、第１オフ時間を約３０秒、第２オフ時間を
約５秒としても良い。

【００８１】

【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、第１オフ時間と第２
オフ時間とがオン時間に対して十分に長く設定されてい
るので、火災時に発生するガス（酢酸）の低濃度時のセ
ンサ感度が急激に増大する。このため、センサ出力検出
手段で検出されたセンサ出力値も大きくなり、ガス識別
手段は、センサ出力値に基づき、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とを
容易に識別することができる。また、第１オフ時間と第
２オフ時間とが互いに異なるので、ガスによっては、第
１センサ出力値と第２センサ出力値とに違いが出るた
め、各センサ出力値を比較し比較結果に基づきガスの種
類を識別することができる。

【００８２】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センサ出力値及び
第２センサ出力値が予め定められた第１しきい値以上で
あり且つ第２センサ出力値が第１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。

【００８３】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センサ出力値及び
第２センサ出力値が予め定められた第１しきい値以上で
あり且つ第１センサ出力値が第２センサ出力値と略同一
値である場合には、ガスを雑ガスと判定することができ
る。

【００８４】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センサ出力値及び
第２センサ出力値が第１しきい値よりも小さい第２しき
い値以上である場合には、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。

【００８５】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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のガス検出装置の回
路構成図である。

【図２】第１の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】第１の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】ガスセンサのオン／オフ周期によるＣＯ濃度対
センサ出力特性を示す図である。

【図６】ガスセンサのオン／オフ周期によるメタン濃度
対センサ出力特性を示す図である。

【図７】ガスセンサのオン／オフ周期による水素濃度対
センサ出力特性を示す図である。

【図８】ガスセンサのオン／オフ周期によるイソブタン
濃度対センサ出力特性を示す図である。

【図９】ガスセンサのオン／オフ周期による酢酸濃度対
センサ出力特性を示す図である。

【図１０】ガスセンサのオン／オフ周期によるエタノー
ル濃度対センサ出力特性を示す図である。

【図１１】第１の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１２】第２の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１３】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１４】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１５】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第１のガスセンサ２，６ヒータ３，７センサ素子４，８比較素子５第２のガスセンサ９第２のブリッジ回路１０第１のブリッジ回路１１ＣＰＵ１３ａ第１のセンサ出力検出部１３ｂ第２のセンサ出力検出部１５ガス識別部１９スピーカ２１ａ〜２１ｃＬＥＤ２５ａ第１のヒータ駆動回路２５ｂ第２のヒータ駆動回路２７電源回路２８ａ第１のタイマー駆動回路２８ｂ第２のタイマー駆動回路３１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４７金網ＤＰ１第１ガス検出ポイントＤＰ２第２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 BA01 BA04 BB02 BE02 BF05 BH06 BJ10 DA05 DB05 DC12 DC14 DC16 DC17 DC18 EB01 EB05 FB02 FB06 FC01 FE03 FE29 2G060 AA01 AB08 AB17 AE19 AF04 AG01 BA03 BB02 BB09 BB15 BD06 HA03 HA09 HB06 HC13 HC15 HC19 HC21 HC22 HD01 HD02 JA01 KA01 5C085 AA06 AB01 AC16 BA17 CA02 CA15 CA16 CA23 DA07 DA11 DA16 EA11 EA27 EA31 EA38 EA55

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
設けられた第１のガスセンサ及び第２のガスセンサと、オン時間とオン時間に対して十分に長く設定された第１
オフ時間との合計時間を周期とする第１パルス駆動信号
で前記第１のガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、前
記オン時間と前記第１オフ時間よりも長く設定された第
２オフ時間との合計時間を周期とする第２パルス駆動信
号で前記第２の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、前記オン時間において前記第１のガスセンサの第１セン
サ出力値を検出すると共に前記第２のガスセンサの第２
センサ出力値を検出するセンサ出力検出手段と、このセンサ出力検出手段で検出された前記第１センサ出
力値と前記第２センサ出力値とを比較し比較結果に基づ
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、前記第１センサ出
力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１しきい
値以上であり且つ前記第２センサ出力値が前記第１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、前記第１センサ出
力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１しきい
値以上であり且つ前記第１センサ出力値が前記第２セン
サ出力値と略同一値である場合には、前記ガスを雑ガス
と判定することを特徴とする請求項２項記載のガス検出
装置。
【請求項４】前記ガス識別手段は、前記第１センサ出
力値及び第２センサ出力値が前記第１しきい値よりも小
さい第２しきい値以上である場合には、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
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】オン時間とオン時間に対して十分に長く
設定された第１オフ時間との合計時間を周期とする第１
パルス駆動信号で第１のガスセンサをオン駆動／オフ駆
動させ、前記オン時間と前記第１オフ時間よりも長く設
定された第２オフ時間との合計時間を周期とする第２パ
ルス駆動信号で第２の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、前記オン時間において前記第１のガスセンサの第１セン
サ出力値を検出すると共に前記第２のガスセンサの第２
センサ出力値を検出するセンサ出力検出ステップと、検出された前記第１センサ出力値と前記第２センサ出力
値とを比較し比較結果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、前記第１セン
サ出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１し
きい値以上であり且つ前記第２センサ出力値が前記第１
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、前記第１セン
サ出力値及び第２センサ出力値が予め定められた第１し
きい値以上であり且つ前記第１センサ出力値が前記第２
センサ出力値と略同一値である場合には、前記ガスを雑
ガスと判定することを特徴とする請求項７項記載のガス
検出方法。
【請求項９】前記ガス識別ステップは、前記第１セン
サ出力値及び第２センサ出力値が前記第１しきい値より
も小さい第２しきい値以上である場合には、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。