JP2002286668A - ガス検知出力補正方法およびガス検知装置 - Google Patents
ガス検知出力補正方法およびガス検知装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便に半導体式ガス検知素子の特性の検査を
行い、出力値を容易に補正したり、その検査結果を基に
そのガス検知素子の劣化を見いだし交換時期の特定を容
易にする技術を提供する。 【解決手段】 金属酸化物半導体を主成分とするガス感
応部を有する半導体式ガス検知素子１を備え、前記半導
体式ガス検知素子１に電圧を印加して前記半導体式ガス
検知素子１の抵抗値を測定可能なガス検知回路４に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子１を被検知ガスと接触
自在に設けたガス検知装置であって、前記半導体式ガス
検知素子１により測定された標準安定出力値と初期安定
出力値を記憶する記憶部７を備え、前記標準安定出力値
と前記初期安定出力値とを比較し、ガス検知出力の補正
値を演算する演算部８を備えたガス検知装置を用いる。
行い、出力値を容易に補正したり、その検査結果を基に
そのガス検知素子の劣化を見いだし交換時期の特定を容
易にする技術を提供する。 【解決手段】 金属酸化物半導体を主成分とするガス感
応部を有する半導体式ガス検知素子１を備え、前記半導
体式ガス検知素子１に電圧を印加して前記半導体式ガス
検知素子１の抵抗値を測定可能なガス検知回路４に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子１を被検知ガスと接触
自在に設けたガス検知装置であって、前記半導体式ガス
検知素子１により測定された標準安定出力値と初期安定
出力値を記憶する記憶部７を備え、前記標準安定出力値
と前記初期安定出力値とを比較し、ガス検知出力の補正
値を演算する演算部８を備えたガス検知装置を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物半導体
を主成分とするガス感応部を有する半導体式ガス検知素
子のガス検知出力補正方法と前記半導体式ガス検知素子
の劣化判定方法、および金属酸化物半導体を主成分とす
るガス感応部を有する半導体式ガス検知素子を備え、前
記半導体式ガス検知素子に電圧を印加して前記半導体式
ガス検知素子の抵抗値を測定可能なガス検知回路に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子を被検知ガスと接触自
在に設けたガス検知装置に関する。
を主成分とするガス感応部を有する半導体式ガス検知素
子のガス検知出力補正方法と前記半導体式ガス検知素子
の劣化判定方法、および金属酸化物半導体を主成分とす
るガス感応部を有する半導体式ガス検知素子を備え、前
記半導体式ガス検知素子に電圧を印加して前記半導体式
ガス検知素子の抵抗値を測定可能なガス検知回路に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子を被検知ガスと接触自
在に設けたガス検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可燃性ガスや毒性ガス等を検知する金属
酸化物半導体を主成分とするガス感応部を有する半導体
式ガス検知素子は、実使用の過程において種々の原因に
より特性が変化する。このような特性変化の原因とし
て、例えば以下のような場合が考えられる。
酸化物半導体を主成分とするガス感応部を有する半導体
式ガス検知素子は、実使用の過程において種々の原因に
より特性が変化する。このような特性変化の原因とし
て、例えば以下のような場合が考えられる。
【０００３】（１）被毒 例えば、長期に亘って電気絶縁体やシリコーン樹脂等の
珪素化合物に晒されるような雰囲気下で使用した場合、
前記珪素化合物が熱等の影響により揮発してガス検知素
子の周囲に到達すると、前記ガス感応部に対して被膜を
形成し、一酸化炭素等の被検知ガスに対する感度が鈍化
するという被毒現象を引き起こす。また、前記珪素化合
物の他に、トリクロロエチレン等のハロゲン化合物等に
おいても、同様に被毒現象を引き起こす原因となり得
る。 （２）経年劣化 長期に亘る使用の結果、半導体式ガス検知素子に対する
通電加熱によりガス感応部に添加されている触媒や、ガ
ス感応部を形成する半導体そのものの活性変化が起き
る。 （３）その他 ガス検知素子の破損、断線、変形等の物理的要因による
変化等の原因で前記半導体式ガス検知素子の特性が変化
する場合がある。
珪素化合物に晒されるような雰囲気下で使用した場合、
前記珪素化合物が熱等の影響により揮発してガス検知素
子の周囲に到達すると、前記ガス感応部に対して被膜を
形成し、一酸化炭素等の被検知ガスに対する感度が鈍化
するという被毒現象を引き起こす。また、前記珪素化合
物の他に、トリクロロエチレン等のハロゲン化合物等に
おいても、同様に被毒現象を引き起こす原因となり得
る。 （２）経年劣化 長期に亘る使用の結果、半導体式ガス検知素子に対する
通電加熱によりガス感応部に添加されている触媒や、ガ
ス感応部を形成する半導体そのものの活性変化が起き
る。 （３）その他 ガス検知素子の破損、断線、変形等の物理的要因による
変化等の原因で前記半導体式ガス検知素子の特性が変化
する場合がある。
【０００４】上述のような原因により、半導体式ガス検
知素子の特性の変化が認められた場合に、使用している
半導体式ガス検知素子がガス検知により得られた出力値
を補正して、補正後の値をガス検知出力として適用した
としても正しい出力が得られなくなるほど前記ガス検知
素子の出力特性が変化（劣化）してしまった場合には、
前記ガス検知装置に設けられるガス検知素子を交換する
必要が生じる。
知素子の特性の変化が認められた場合に、使用している
半導体式ガス検知素子がガス検知により得られた出力値
を補正して、補正後の値をガス検知出力として適用した
としても正しい出力が得られなくなるほど前記ガス検知
素子の出力特性が変化（劣化）してしまった場合には、
前記ガス検知装置に設けられるガス検知素子を交換する
必要が生じる。
【０００５】従来、このような半導体式ガス検知素子の
特性変化による出力値の補正は、劣化していない半導体
式ガス検知素子で所定濃度の被検知ガスを含有する標準
ガスに対する出力を基準出力として求めるとともに、実
使用中の半導体式ガス検知素子の標準ガスに対する測定
出力を求め、前記基準出力と前記測定出力との出力比を
算出し、被検知ガスに対する測定値に乗じることにより
行っていた。また、前記出力比を乗じて被検知ガスに対
する測定値を補正したとしても、その出力比が大きくな
るとばらつきが大きくなるばかりで正確な値が得られな
くなる傾向にあるため、前記出力比が許容値を越えて大
きくなった場合は、その半導体式ガス検知素子が劣化し
て使用に耐えなくなったと判定していた。
特性変化による出力値の補正は、劣化していない半導体
式ガス検知素子で所定濃度の被検知ガスを含有する標準
ガスに対する出力を基準出力として求めるとともに、実
使用中の半導体式ガス検知素子の標準ガスに対する測定
出力を求め、前記基準出力と前記測定出力との出力比を
算出し、被検知ガスに対する測定値に乗じることにより
行っていた。また、前記出力比を乗じて被検知ガスに対
する測定値を補正したとしても、その出力比が大きくな
るとばらつきが大きくなるばかりで正確な値が得られな
くなる傾向にあるため、前記出力比が許容値を越えて大
きくなった場合は、その半導体式ガス検知素子が劣化し
て使用に耐えなくなったと判定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の出力値
の補正には、標準ガスを準備する必要があり、ガス検知
装置を実使用している現場で容易に準備出来るものとは
限らず、前記半導体式ガス検知素子の特性の検査を簡便
に行うことは困難であった。また、前記標準ガスとして
は、所定濃度の被検知ガスを用いる必要性から、水素ガ
スやメタンガス等取り扱いに注意を要することもあり、
煩わしい作業となるという実状もあり、簡便化が望まれ
ている。
の補正には、標準ガスを準備する必要があり、ガス検知
装置を実使用している現場で容易に準備出来るものとは
限らず、前記半導体式ガス検知素子の特性の検査を簡便
に行うことは困難であった。また、前記標準ガスとして
は、所定濃度の被検知ガスを用いる必要性から、水素ガ
スやメタンガス等取り扱いに注意を要することもあり、
煩わしい作業となるという実状もあり、簡便化が望まれ
ている。
【０００７】従って、本発明の目的は、簡便に半導体式
ガス検知素子の特性の検査を行い、出力値を容易に補正
したり、その検査結果を基にそのガス検知素子の劣化を
見いだし交換時期の特定を容易にする技術を提供するこ
とにある。
ガス検知素子の特性の検査を行い、出力値を容易に補正
したり、その検査結果を基にそのガス検知素子の劣化を
見いだし交換時期の特定を容易にする技術を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】半導体式ガス検知素子は
長期に亘って使用していると、被検知ガスが存在しない
標準雰囲気中において、ガス検知装置に通電を開始して
から前記半導体式ガス検知素子の出力が安定する出力値
（初期安定出力）が、劣化していない半導体式ガス検知
素子を備えたガス検知装置に通電を開始してから前記劣
化していない半導体式ガス検知素子の出力が安定する出
力値（標準安定出力）に比べて上昇する傾向があること
が経験的に知られている。本発明は、この点に着目して
なされたものである。
長期に亘って使用していると、被検知ガスが存在しない
標準雰囲気中において、ガス検知装置に通電を開始して
から前記半導体式ガス検知素子の出力が安定する出力値
（初期安定出力）が、劣化していない半導体式ガス検知
素子を備えたガス検知装置に通電を開始してから前記劣
化していない半導体式ガス検知素子の出力が安定する出
力値（標準安定出力）に比べて上昇する傾向があること
が経験的に知られている。本発明は、この点に着目して
なされたものである。
【０００９】そこで、本発明者らは、上記目的を達成す
べく鋭意研究したところ、前記初期安定出力値の変動量
は、前記ガス検知素子の出力の補正量と相関のあること
を新たに見いだし、本発明を完成させるに到った。
べく鋭意研究したところ、前記初期安定出力値の変動量
は、前記ガス検知素子の出力の補正量と相関のあること
を新たに見いだし、本発明を完成させるに到った。
【００１０】尚、本発明において、劣化していない半導
体式ガス検知素子とは、例えば、製造後に実使用してい
ない半導体式ガス検知素子や、ほとんど使用されていな
い状態の半導体式ガス検知素子で、出力特性が実使用前
の出力特性と比べて実質的に変化が無い半導体式ガス検
知素子を指す。
体式ガス検知素子とは、例えば、製造後に実使用してい
ない半導体式ガス検知素子や、ほとんど使用されていな
い状態の半導体式ガス検知素子で、出力特性が実使用前
の出力特性と比べて実質的に変化が無い半導体式ガス検
知素子を指す。
【００１１】〔構成１〕この目的を達成するための本発
明のガス検知出力補正方法の特徴構成は、請求項１に記
載のように、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応
部を有する半導体式ガス検知素子のガス検知出力補正方
法であって、被検知ガスが存在しない標準雰囲気中にお
いて半導体式ガス検知素子に通電した時の初期安定出力
値を求め、前記標準雰囲気中において劣化していない半
導体式ガス検知素子により求められる標準安定出力値
と、前記初期安定出力との出力差を求め、前記半導体式
ガス検知素子による被検知ガスに対するガス検知出力を
前記出力差に基づき補正することにある。
明のガス検知出力補正方法の特徴構成は、請求項１に記
載のように、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応
部を有する半導体式ガス検知素子のガス検知出力補正方
法であって、被検知ガスが存在しない標準雰囲気中にお
いて半導体式ガス検知素子に通電した時の初期安定出力
値を求め、前記標準雰囲気中において劣化していない半
導体式ガス検知素子により求められる標準安定出力値
と、前記初期安定出力との出力差を求め、前記半導体式
ガス検知素子による被検知ガスに対するガス検知出力を
前記出力差に基づき補正することにある。
【００１２】また、この目的を達成するための本発明の
ガス検知素子の劣化判定方法の特徴構成は、請求項２に
記載のように、前記補正に適用された補正値が所定値を
越えた時に前記半導体式ガス検知素子が劣化していると
判定することにある。
ガス検知素子の劣化判定方法の特徴構成は、請求項２に
記載のように、前記補正に適用された補正値が所定値を
越えた時に前記半導体式ガス検知素子が劣化していると
判定することにある。
【００１３】〔作用効果１〕つまり、検知対象となる半
導体式ガス検知素子に通電した時の初期安定出力値を求
め、前記標準雰囲気中において劣化していない半導体式
ガス検知素子により求められる標準安定出力値と、前記
初期安定出力との出力差をガス検知前に求めておき、前
記半導体式ガス検知素子により被検知ガスに対するガス
検知出力を求めると、後述の実施例において示したよう
に、前記出力差と前記ガス検知出力との間には相関関係
があることが明らかになった。つまり、前記出力差に基
づいて補正値を決定することにより前記ガス検知出力が
補正されるから、前記ガス検知出力の補正値決定に伴う
操作が容易であるため、簡便かつ迅速に正確な被検知ガ
スの出力値を得ることができる。
導体式ガス検知素子に通電した時の初期安定出力値を求
め、前記標準雰囲気中において劣化していない半導体式
ガス検知素子により求められる標準安定出力値と、前記
初期安定出力との出力差をガス検知前に求めておき、前
記半導体式ガス検知素子により被検知ガスに対するガス
検知出力を求めると、後述の実施例において示したよう
に、前記出力差と前記ガス検知出力との間には相関関係
があることが明らかになった。つまり、前記出力差に基
づいて補正値を決定することにより前記ガス検知出力が
補正されるから、前記ガス検知出力の補正値決定に伴う
操作が容易であるため、簡便かつ迅速に正確な被検知ガ
スの出力値を得ることができる。
【００１４】つまり、前記半導体式ガス検知素子の初期
安定出力値と標準安定出力値の検査を行う際に、特に何
も準備する必要がなく、かつ、前記半導体式ガス検知素
子のガス検知出力の補正の操作も容易であることから、
簡便なガス検知出力補正方法を提供することができる。
安定出力値と標準安定出力値の検査を行う際に、特に何
も準備する必要がなく、かつ、前記半導体式ガス検知素
子のガス検知出力の補正の操作も容易であることから、
簡便なガス検知出力補正方法を提供することができる。
【００１５】ここで、特性変化を検査するための基準と
なる水素ガスやメタンガス等の可燃性ガスを準備する必
要がないのであるから、特性変化を検査する際、可燃性
ガスを扱う時のように換気や周囲の火元を注意するとい
った特別な配慮をする必要がない。また、前記可燃性ガ
ス以外にも、特に何も準備する必要がないので、手軽に
前記半導体式ガス検知素子の初期安定出力値と標準安定
出力値の検査を行うことができる。
なる水素ガスやメタンガス等の可燃性ガスを準備する必
要がないのであるから、特性変化を検査する際、可燃性
ガスを扱う時のように換気や周囲の火元を注意するとい
った特別な配慮をする必要がない。また、前記可燃性ガ
ス以外にも、特に何も準備する必要がないので、手軽に
前記半導体式ガス検知素子の初期安定出力値と標準安定
出力値の検査を行うことができる。
【００１６】また、前記補正に適用された補正値が所定
値を越えた時に前記半導体式ガス検知素子が劣化してい
ると判定するため、適切な所定値を設定することで半導
体式ガス検知素子の劣化の基準を客観的に明確に定義す
ることができ、実使用者においても容易に半導体式ガス
検知素子の劣化を判定できる劣化判定方法を提供するこ
とができる。
値を越えた時に前記半導体式ガス検知素子が劣化してい
ると判定するため、適切な所定値を設定することで半導
体式ガス検知素子の劣化の基準を客観的に明確に定義す
ることができ、実使用者においても容易に半導体式ガス
検知素子の劣化を判定できる劣化判定方法を提供するこ
とができる。
【００１７】〔構成２〕この目的を達成するための本発
明のガス検知装置の特徴構成は、請求項３に記載のよう
に、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部を有す
る半導体式ガス検知素子を備えるとともに、前記半導体
式ガス検知素子を、前記半導体式ガス検知素子に電圧を
印加して前記半導体式ガス検知素子の抵抗値を測定可能
なガス検知回路に組み込み、前記半導体式ガス検知素子
を被検知ガスと接触自在に設けたガス検知装置であっ
て、前記半導体式ガス検知素子により測定された標準安
定出力値と初期安定出力値とを記憶する記憶部を備え、
前記標準安定出力値と前記初期安定出力値とを比較して
ガス検知出力の補正を行う演算部を備えたことにある。
明のガス検知装置の特徴構成は、請求項３に記載のよう
に、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応部を有す
る半導体式ガス検知素子を備えるとともに、前記半導体
式ガス検知素子を、前記半導体式ガス検知素子に電圧を
印加して前記半導体式ガス検知素子の抵抗値を測定可能
なガス検知回路に組み込み、前記半導体式ガス検知素子
を被検知ガスと接触自在に設けたガス検知装置であっ
て、前記半導体式ガス検知素子により測定された標準安
定出力値と初期安定出力値とを記憶する記憶部を備え、
前記標準安定出力値と前記初期安定出力値とを比較して
ガス検知出力の補正を行う演算部を備えたことにある。
【００１８】〔作用効果２〕つまり、金属酸化物半導体
を主成分とするガス感応部を有する半導体式ガス検知素
子を備えるとともに、前記半導体式ガス検知素子を、前
記半導体式ガス検知素子に電圧を印加して前記半導体式
ガス検知素子の抵抗値を測定可能なガス検知回路に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子を被検知ガスと接触自
在に設けることにより、前記半導体式ガス検知素子が被
検知ガスに晒された場合に前記ガス感応部に被検知ガス
が吸着させられ、前記半導体式ガス検知素子に電圧を印
加することによって吸着させられた被検知ガスが前記ガ
ス感応部の触媒作用により酸化させられ、その酸化作用
に伴い前記半導体式ガス検知素子に、前記被検知ガス量
に対応する抵抗値変化を与えることができる。このガス
検知素子の抵抗値を測定可能に構成するから、前記抵抗
値から前記被検知ガス濃度を求めることができる。
を主成分とするガス感応部を有する半導体式ガス検知素
子を備えるとともに、前記半導体式ガス検知素子を、前
記半導体式ガス検知素子に電圧を印加して前記半導体式
ガス検知素子の抵抗値を測定可能なガス検知回路に組み
込み、前記半導体式ガス検知素子を被検知ガスと接触自
在に設けることにより、前記半導体式ガス検知素子が被
検知ガスに晒された場合に前記ガス感応部に被検知ガス
が吸着させられ、前記半導体式ガス検知素子に電圧を印
加することによって吸着させられた被検知ガスが前記ガ
ス感応部の触媒作用により酸化させられ、その酸化作用
に伴い前記半導体式ガス検知素子に、前記被検知ガス量
に対応する抵抗値変化を与えることができる。このガス
検知素子の抵抗値を測定可能に構成するから、前記抵抗
値から前記被検知ガス濃度を求めることができる。
【００１９】また、前記半導体式ガス検知素子により測
定された標準安定出力値と初期安定出力値とを記憶する
記憶部を備えているから、被検知ガスを検知する際に、
ベースとなる半導体式ガス検知素子の初期安定出力値
や、劣化していない半導体式ガス検知素子のベースであ
る標準安定出力値のデータを記憶することができる。
定された標準安定出力値と初期安定出力値とを記憶する
記憶部を備えているから、被検知ガスを検知する際に、
ベースとなる半導体式ガス検知素子の初期安定出力値
や、劣化していない半導体式ガス検知素子のベースであ
る標準安定出力値のデータを記憶することができる。
【００２０】また、演算部を設けてあるから前記記憶部
に記憶されている前記標準安定出力値と前記初期安定出
力値とを比較して出力差を求め、前記半導体式ガス検知
素子による被検知ガスに対するガス検知出力を前記出力
差に基づき補正するための補正量を計算することができ
る。
に記憶されている前記標準安定出力値と前記初期安定出
力値とを比較して出力差を求め、前記半導体式ガス検知
素子による被検知ガスに対するガス検知出力を前記出力
差に基づき補正するための補正量を計算することができ
る。
【００２１】
【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が、本発明は、これらによって限定
されるものではない。本発明のガス検知装置は、図１に
示すように、半導体式ガス検知素子１を、前記半導体式
ガス検知素子１に電圧を印加して前記半導体式ガス検知
素子１の抵抗値を測定可能なガス検知回路４に組み込
み、前記半導体式ガス検知素子１を被検知ガスと接触自
在に設けて構成してある。また、前記ガス検知回路４に
は、前記半導体式ガス検知素子１に被検知ガスとの接触
による抵抗値の変化が現れた場合、その抵抗値の変化を
電気信号として出力する出力部６を設けてある。さら
に、前記出力部６により、前記標準安定出力や前記初期
安定出力を測定した際の出力を記憶する記憶部７を設け
ると共に、被検知ガスを検知した際のガス検知出力を受
け、前記記憶部７に記憶された前記標準安定出力及び前
記初期安定出力に基づき補正する演算部８を設けてあ
り、前記演算部８により補正された補正出力を、外部に
警報音や警報表示を呈する警報装置５に出力自在に構成
してある。
に基づいて説明するが、本発明は、これらによって限定
されるものではない。本発明のガス検知装置は、図１に
示すように、半導体式ガス検知素子１を、前記半導体式
ガス検知素子１に電圧を印加して前記半導体式ガス検知
素子１の抵抗値を測定可能なガス検知回路４に組み込
み、前記半導体式ガス検知素子１を被検知ガスと接触自
在に設けて構成してある。また、前記ガス検知回路４に
は、前記半導体式ガス検知素子１に被検知ガスとの接触
による抵抗値の変化が現れた場合、その抵抗値の変化を
電気信号として出力する出力部６を設けてある。さら
に、前記出力部６により、前記標準安定出力や前記初期
安定出力を測定した際の出力を記憶する記憶部７を設け
ると共に、被検知ガスを検知した際のガス検知出力を受
け、前記記憶部７に記憶された前記標準安定出力及び前
記初期安定出力に基づき補正する演算部８を設けてあ
り、前記演算部８により補正された補正出力を、外部に
警報音や警報表示を呈する警報装置５に出力自在に構成
してある。
【００２２】前記ガス検知装置として、小型で携帯して
使用が可能な携帯用ガス検知器、家庭用として使用され
ている家庭用ガス警報器、産業用として使用されている
工業用定置式ガス検知警報装置等、ガスを検知すること
を目的として使用される機器全般を指す。
使用が可能な携帯用ガス検知器、家庭用として使用され
ている家庭用ガス警報器、産業用として使用されている
工業用定置式ガス検知警報装置等、ガスを検知すること
を目的として使用される機器全般を指す。
【００２３】前記半導体式ガス検知素子１は、図２に示
すように、白金、パラジウム、白金−パラジウム合金等
の貴金属線コイル２に酸化スズ、酸化インジウム等の金
属酸化物を主成分とする金属酸化物半導体を塗布、乾燥
後焼結成型してあるガス感応部３を備えた、いわゆる熱
線型半導体式ガス検知素子を用いることができる。
すように、白金、パラジウム、白金−パラジウム合金等
の貴金属線コイル２に酸化スズ、酸化インジウム等の金
属酸化物を主成分とする金属酸化物半導体を塗布、乾燥
後焼結成型してあるガス感応部３を備えた、いわゆる熱
線型半導体式ガス検知素子を用いることができる。
【００２４】前記金属酸化物半導体は、通常高温で焼結
するとＯ2-イオンの空格子に由来する過剰な電子（自由
電子）が存在し、ｎ型半導体性を示す。雰囲気中の酸素
が前記金属酸化物半導体の表面の自由電子を捕らえ、前
記金属酸化物半導体表面にマイナスイオンとなって吸着
する。このため、前記金属酸化物半導体表面近傍に電子
欠乏層が形成され、前記金属酸化物半導体は高抵抗状態
になる。一方、雰囲気中に被検知ガスが存在すると、前
記金属酸化物半導体表面で酸化反応が起こり、吸着して
いた酸素が消費される。その結果、前記酸素に捕らえら
れていた電子が放出されるため、自由電子が増加すると
共に電子欠乏層がなくなり、粒子間を電子が通り易くな
るため、前記金属酸化物半導体は、低抵抗状態となる。
このような抵抗値変化を前記ガス検知回路４で測定する
ことにより被検知ガスを検知することができる。
するとＯ2-イオンの空格子に由来する過剰な電子（自由
電子）が存在し、ｎ型半導体性を示す。雰囲気中の酸素
が前記金属酸化物半導体の表面の自由電子を捕らえ、前
記金属酸化物半導体表面にマイナスイオンとなって吸着
する。このため、前記金属酸化物半導体表面近傍に電子
欠乏層が形成され、前記金属酸化物半導体は高抵抗状態
になる。一方、雰囲気中に被検知ガスが存在すると、前
記金属酸化物半導体表面で酸化反応が起こり、吸着して
いた酸素が消費される。その結果、前記酸素に捕らえら
れていた電子が放出されるため、自由電子が増加すると
共に電子欠乏層がなくなり、粒子間を電子が通り易くな
るため、前記金属酸化物半導体は、低抵抗状態となる。
このような抵抗値変化を前記ガス検知回路４で測定する
ことにより被検知ガスを検知することができる。
【００２５】また、前記記憶部７は、ＥＥＰＲＯＭや、
前記半導体式ガス検知素子１により測定された出力値の
書き込み、消去が可能なものであれば使用できる。
前記半導体式ガス検知素子１により測定された出力値の
書き込み、消去が可能なものであれば使用できる。
【００２６】また、演算部８は、前記標準安定出力値と
前記初期安定出力値とを変数としてプログラム等に適用
することにより演算する形態であれば使用できる。
前記初期安定出力値とを変数としてプログラム等に適用
することにより演算する形態であれば使用できる。
【００２７】また、前記半導体式ガス検知素子１として
は前記熱線型半導体式のものに限らず、基板型などの形
態であってもよい。また、出力部６については、前記演
算部８において求められた補正値により補正された最終
的な出力値をデジタル表示するものであっても良いし、
警報装置５と組み合わせた複合的なものであっても良
い。
は前記熱線型半導体式のものに限らず、基板型などの形
態であってもよい。また、出力部６については、前記演
算部８において求められた補正値により補正された最終
的な出力値をデジタル表示するものであっても良いし、
警報装置５と組み合わせた複合的なものであっても良
い。
【００２８】前記半導体式ガス検知素子１は、被検知ガ
スとして可燃性ガスや一酸化炭素などの毒性ガスを検知
して測定された抵抗値に基づいた出力値を生じる特性を
有する。尚、この出力値は、前記ガス感応部３が被検知
ガスの接触した時に被検知ガス濃度に応じて抵抗値を変
化させることにより決定されるものであって、この出力
値は被検知ガス濃度に換算することが出来るものであ
る。
スとして可燃性ガスや一酸化炭素などの毒性ガスを検知
して測定された抵抗値に基づいた出力値を生じる特性を
有する。尚、この出力値は、前記ガス感応部３が被検知
ガスの接触した時に被検知ガス濃度に応じて抵抗値を変
化させることにより決定されるものであって、この出力
値は被検知ガス濃度に換算することが出来るものであ
る。
【００２９】
【実施例】上述のような構成のガス検知装置を用いた場
合に、以下のように出力差を補正する。熱線型半導体式
ガス検知素子をガス検知装置に装着した際に、前記半導
体式ガス検知素子のベースとなる標準安定出力を被検知
ガスが存在しない雰囲気中で測定し、記憶部であるＥＥ
ＰＲＯＭに保存しておく。前記ガス検知装置をガス検知
に用いた場合、前記熱線型半導体式ガス検知素子のベー
スとなる初期安定出力値を被検知ガスが存在しない雰囲
気中で測定し、前記記憶部に保存しておく。その後、検
知対象ガス中の被検知ガスを検知した際には、前記演算
部において、前記初期安定出力値を前記標準安定出力値
との出力差に基づいて、被検知ガスの出力値を図５より
補正する。
合に、以下のように出力差を補正する。熱線型半導体式
ガス検知素子をガス検知装置に装着した際に、前記半導
体式ガス検知素子のベースとなる標準安定出力を被検知
ガスが存在しない雰囲気中で測定し、記憶部であるＥＥ
ＰＲＯＭに保存しておく。前記ガス検知装置をガス検知
に用いた場合、前記熱線型半導体式ガス検知素子のベー
スとなる初期安定出力値を被検知ガスが存在しない雰囲
気中で測定し、前記記憶部に保存しておく。その後、検
知対象ガス中の被検知ガスを検知した際には、前記演算
部において、前記初期安定出力値を前記標準安定出力値
との出力差に基づいて、被検知ガスの出力値を図５より
補正する。
【００３０】製造後、実使用に供されていない熱線型半
導体式ガス検知素子における通電初期安定出力（標準安
定出力）を測定したところ、図３のようになった。（以
下、図中の出力は前記標準安定出力を０Ｖとして規格化
している）また、この熱線型半導体式ガス検知素子に、
１００ｐｐｍの被検知ガス（１３Ａ都市ガス）を含む空
気を供給したところ図３に示す感度出力Aが得られた。
導体式ガス検知素子における通電初期安定出力（標準安
定出力）を測定したところ、図３のようになった。（以
下、図中の出力は前記標準安定出力を０Ｖとして規格化
している）また、この熱線型半導体式ガス検知素子に、
１００ｐｐｍの被検知ガス（１３Ａ都市ガス）を含む空
気を供給したところ図３に示す感度出力Aが得られた。
【００３１】一方、先と同様に製造され、実使用に５年
以上供された熱線型半導体式ガス検知素子の劣化品にお
ける通電初期安定出力（測定初期安定出力）を求める
と、図４のようになった。図４より、初期安定出力は、
実使用によりａだけ増加していることが分かる。この熱
線型半導体式ガス検知素子に、１００ｐｐｍの被検知ガ
スを含む空気を供給したところ図４に示す感度出力Ｂが
得られた。感度出力は前記ガス検知素子の実使用に伴い
低下していることが分かる。
以上供された熱線型半導体式ガス検知素子の劣化品にお
ける通電初期安定出力（測定初期安定出力）を求める
と、図４のようになった。図４より、初期安定出力は、
実使用によりａだけ増加していることが分かる。この熱
線型半導体式ガス検知素子に、１００ｐｐｍの被検知ガ
スを含む空気を供給したところ図４に示す感度出力Ｂが
得られた。感度出力は前記ガス検知素子の実使用に伴い
低下していることが分かる。
【００３２】同様に、実使用期間の種々に異なる熱線型
半導体式ガス検知素子を用意するとともに、その熱線型
半導体式ガス検知素子に１００ｐｐｍの被検知ガスを含
む空気を供給した時の感度出力をそれぞれ求めた。その
結果、実使用後の熱線型半導体式ガス検知素子における
劣化した感度出力Ｂと前記初期安定出力の増加量ａとの
間には図５に示したような相関関係があることが明らか
になった。図５において、横軸がベースとなる前記初期
安定出力の増加量ａを示し、縦軸が劣化した感度出力Ｂ
を示す。
半導体式ガス検知素子を用意するとともに、その熱線型
半導体式ガス検知素子に１００ｐｐｍの被検知ガスを含
む空気を供給した時の感度出力をそれぞれ求めた。その
結果、実使用後の熱線型半導体式ガス検知素子における
劣化した感度出力Ｂと前記初期安定出力の増加量ａとの
間には図５に示したような相関関係があることが明らか
になった。図５において、横軸がベースとなる前記初期
安定出力の増加量ａを示し、縦軸が劣化した感度出力Ｂ
を示す。
【００３３】このような相関関係に基づき、演算部にお
いて測定初期安定出力と標準安定出力との差ａから、Ａ
／Ｂを係数として乗じる補正により劣化する前の感度出
力を求めることが出来ることが分かった。
いて測定初期安定出力と標準安定出力との差ａから、Ａ
／Ｂを係数として乗じる補正により劣化する前の感度出
力を求めることが出来ることが分かった。
【００３４】〔別実施形態〕被検知ガスに対する出力
を、前記熱線型半導体式ガス検知素子に対する間欠的な
通電駆動により求める場合、その通電駆動を停止してい
るときの初期安定出力を測定し、平均値をベースとして
測定安定出力として扱うことが出来る。この時、その後
に行う標準安定出力との比較等の操作は、上述の実施例
と同様に行うことができる。
を、前記熱線型半導体式ガス検知素子に対する間欠的な
通電駆動により求める場合、その通電駆動を停止してい
るときの初期安定出力を測定し、平均値をベースとして
測定安定出力として扱うことが出来る。この時、その後
に行う標準安定出力との比較等の操作は、上述の実施例
と同様に行うことができる。
【図１】ガス検知装置の概略を示すブロック図
【図２】熱線型半導体式ガス検知素子の概略図
【図３】実使用に供されていない熱線型半導体式ガス検
知素子における標準安定出力とガス検知後の感度出力の
グラフ
知素子における標準安定出力とガス検知後の感度出力の
グラフ
【図４】実使用に供された熱線型半導体式ガス検知素子
における初期安定出力とガス検知後の感度出力のグラフ
における初期安定出力とガス検知後の感度出力のグラフ
【図５】実使用後の熱線型半導体式ガス検知素子におけ
る劣化した感度出力と前記初期安定出力の増加量との相
関関係を表したグラフ。
る劣化した感度出力と前記初期安定出力の増加量との相
関関係を表したグラフ。
１ 半導体式ガス検知素子 ２ 貴金属線コイル ３ ガス感応部 ４ ガス検知回路 ５ 警報装置 ６ 出力部 ７ 記憶部 ８ 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G046 AA01 BA02 BA09 BB01 CA02 DC04 DC17 DC18 EA04 FB02 2G060 AA01 AE27 AF07 BA01 HC01 HC07 HC10
Claims (3)
- 【請求項１】 金属酸化物半導体を主成分とするガス感
応部を有する半導体式ガス検知素子のガス検知出力補正
方法であって、 被検知ガスが存在しない標準雰囲気中において半導体式
ガス検知素子に通電した時の初期安定出力値を求め、前
記標準雰囲気中において劣化していない半導体式ガス検
知素子により求められる標準安定出力値と、前記初期安
定出力との出力差を求め、前記半導体式ガス検知素子に
よる被検知ガスに対するガス検知出力を前記出力差に基
づき補正するガス検知出力補正方法。 - 【請求項２】 前記補正に適用された補正値が所定値を
越えた時に前記半導体式ガス検知素子が劣化していると
判定する半導体式ガス検知素子の劣化判定方法。 - 【請求項３】 金属酸化物半導体を主成分とするガス感
応部を有する半導体式ガス検知素子を備えるとともに、
前記半導体式ガス検知素子を、前記半導体式ガス検知素
子に電圧を印加して前記半導体式ガス検知素子の抵抗値
を測定可能なガス検知回路に組み込み、前記半導体式ガ
ス検知素子を被検知ガスと接触自在に設けたガス検知装
置であって、 前記半導体式ガス検知素子により測定された標準安定出
力値と初期安定出力値とを記憶する記憶部を備え、前記
標準安定出力値と前記初期安定出力値とを比較してガス
検知出力の補正を行う演算部を備えたガス検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087885A JP4791644B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ガス検知出力補正方法およびガス検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087885A JP4791644B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ガス検知出力補正方法およびガス検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286668A true JP2002286668A (ja) | 2002-10-03 |
| JP4791644B2 JP4791644B2 (ja) | 2011-10-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087885A Expired - Fee Related JP4791644B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | ガス検知出力補正方法およびガス検知装置 |
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| JP (1) | JP4791644B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007248458A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-09-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 接触燃焼式ガス検出装置 |
| JP2011027676A (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-10 | Denso Corp | アルコール濃度検出システム |
| CN102064762A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-05-18 | 柳州五菱汽车有限责任公司 | 一种他励电机控制器外部参数值生成系统及其方法 |
| JP2016145738A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 新コスモス電機株式会社 | ガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法 |
| WO2019082242A1 (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 三菱電機株式会社 | 環境監視装置 |
| CN113748327A (zh) * | 2019-04-22 | 2021-12-03 | 太阳诱电株式会社 | 运算装置、运算方法和气体检测系统 |
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| JPH0448252A (ja) * | 1990-06-16 | 1992-02-18 | Figaro Eng Inc | ガスセンサの較正方法 |
| JPH0894565A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Nohmi Bosai Ltd | ニオイモニタ |
| JPH11183418A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Shimadzu Corp | ガス測定装置 |
| JP2000206094A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス濃度センサの使用方法及びガス濃度センサの制御装置 |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087885A patent/JP4791644B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN113748327A (zh) * | 2019-04-22 | 2021-12-03 | 太阳诱电株式会社 | 运算装置、运算方法和气体检测系统 |
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| JP4791644B2 (ja) | 2011-10-12 |
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