JP2002296212A

JP2002296212A - 湿度検出装置

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Publication number: JP2002296212A
Application number: JP2001095533A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sunayama; 竜男砂山; Takahiko Sasahara; 隆彦笹原; Kazuhiro Toyoda; 和弘豊田; Hiromi Ishihara; 裕己石原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP3779886B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接触燃焼式ガスセンサをガス漏れ検出素子の
みならず、湿度検出素子としても実用可能にした湿度検
出装置を提供する。【解決手段】接触燃焼式ガスセンサ４０の通電後のセ
ンサ出力が安定するまでの立上り期間中の特定時点のセ
ンサ出力を利用して湿度を検出する。また、センサ出力
が安定する定常状態のセンサ出力をガス漏れ検出用とし
て利用してガス漏れ検出する。この結果、ひとつの接触
燃焼式ガスセンサ４０を用いて、駆動パルスの１周期で
湿度検出及びガス漏れ検出ができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿度を検出する湿
度検出装置に関し、特に、接触燃焼式ガスセンサを用い
て湿度を検出する湿度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスセンサを湿度センサとして用
いるアイディアが、特開２０００−２６６７１４号公報
等で提案されている。一方、ガス漏れ検出素子として、
量産の容易性やコスト面等の観点から、接触燃焼式ガス
センサが多用されている。そこで、この接触燃焼式ガス
センサをガスセンサのみならず、湿度センサとして用い
ることも考えられるが、一般的に、接触燃焼式ガスセン
サは４００℃程度の高温に加熱して駆動させる必要性が
あるため湿度に対する依存性が低く、接触燃焼式ガスセ
ンサは湿度センサとして用いることは困難であると考え
られていた。図８に、この種の従来の接触燃焼式ガスセ
ンサの一例を示す。

【０００３】図８は、従来の接触燃焼式ガスセンサの概
観図である。特に、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）はそれぞ
れ、感応素子部及び補償素子部の概観図である。この種
の接触燃焼式ガスセンサは、可燃性ガスと空気中の酸素
を触媒上で燃焼させることで得られる燃焼熱を白金コイ
ルの抵抗変化としてとらえるようにしている。図８
（Ａ）に示すように、感応素子部は、２０ｕｍφの（白
金）Ｐｔコイル４２Ａに直径約１ｍｍの球状になるよう
に、Ｐｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４３Ａが塗布されている。ま
た、図８（Ｂ）に示すように、補償素子部は、同様のＰ
ｔコイル４４Ａに直径約１ｍｍの球状になるように、Ａ
ｌ₂Ｏ₃触媒層４５Ａが塗布されている。そして、実用的
には、可燃性ガスに対するＰｔコイル４２Ａの抵抗変化
が微少であるため、上記感応素子部及び補償素子部をブ
リッジ回路に組み込み、直流又はパルスをこのブリッジ
回路の両端に印加し、可燃性ガスに対するブリッジ回路
の中点電圧の変化を、センサ出力として測定する。そし
て、ガス検出時には、上記感応素子部は４００℃程度の
高温に加熱される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
接触燃焼式ガスセンサのような構造では、熱容量が大き
いため、応答性及び測定精度が悪く実用的ではなかっ
た。また、一般的に、接触燃焼式ガスセンサは４００℃
程度の高温に加熱して駆動させる必要性があるため湿度
に対する依存性が低く、湿度センサとして用いることは
困難であると考えられていた。

【０００５】よって本発明は、上述した現状に鑑み、接
触燃焼式ガスセンサの熱容量を改善すると共に、センサ
出力の取得タイミングを最適化して、接触燃焼式ガスセ
ンサをガス漏れ検出素子のみならず、湿度検出素子とし
ても実用可能にした湿度検出装置を提供することを課題
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の湿度検出装置は、図１及び図
７に示すように、通電により加熱されて駆動する接触燃
焼式ガスセンサ４０から得られるセンサ出力に基づいて
湿度を検出する湿度検出装置であって、前記接触燃焼式
ガスセンサ４０の通電後の前記センサ出力が安定するま
での立上り期間中の特定時点の前記センサ出力を利用し
て前記湿度を検出することを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、接触燃焼式
ガスセンサ４０の通電後のセンサ出力が安定するまでの
立上り期間中の特定時点のセンサ出力を利用して湿度を
検出するようにしているので、従来湿度センサとしての
利用は困難とされていた接触燃焼式ガスセンサ４０を用
いつつ、正確に湿度が検出できるようになる。

【０００８】上記課題を解決するためになされた請求項
２記載の湿度検出装置は、図１及び図７に示すように、
請求項１記載の湿度検出装置において、湿度検出のため
に、前記特定時点でセンサ出力を取得する湿度検出用セ
ンサ出力取得手段１１と、取得された前記センサ出力を
湿度に換算する湿度換算手段１２と、換算された前記湿
度を出力する湿度出力手段３０とを含むことを特徴とす
る。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、湿度検出用
センサ出力取得手段１１、湿度換算手段１２及び湿度出
力手段３０を含む。このような構成において、湿度検出
用センサ出力取得手段１１は、湿度検出のために、立上
り期間中の特定時点で接触燃焼式ガスセンサ４０のセン
サ出力を取得する。そして、湿度換算手段１２は取得さ
れたセンサ出力を湿度に換算し、この換算された湿度は
湿度出力手段３０から出力される。

【００１０】上記課題を解決するためになされた請求項
３記載の湿度検出装置は、図１及び図７に示すように、
請求項２記載の湿度検出装置において、前記湿度換算手
段１２は、前記立上り期間中の特定時点における前記セ
ンサ出力の温度特性も参照して、前記センサ出力を湿度
に換算することを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、立上り期間
中の特定時点におけるセンサ出力の温度特性も参照して
センサ出力を湿度に換算するようにしているので、更に
正確な湿度検出が可能になる。

【００１２】上記課題を解決するためになされた請求項
４記載の湿度検出装置は、図１、図２及び図７に示すよ
うに、請求項３記載の湿度検出装置において、所定イン
ターバルで駆動パルスを間欠的に発生させるセンサ駆動
制御手段１３を更に含み、前記湿度検出用センサ出力取
得手段１１は、前記所定インターバルで発生する前記駆
動パルスに同期しつつ、前記特定時点でセンサ出力を取
得することを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明によれば、所定インタ
ーバルで発生する駆動パルスに同期しつつ、特定時点で
センサ出力を取得するようにしているので、所定インタ
ーバル毎に定期的に湿度データが得られ、より正確な湿
度検出が可能になる。

【００１４】上記課題を解決するためになされた請求項
５記載の湿度検出装置は、図１、図２及び図７に示すよ
うに、請求項４記載の湿度検出装置において、前記セン
サ駆動制御手段１３は、前記センサ出力が安定する定常
状態までパルスＯＮ時間が継続するように前記駆動パル
スを発生させ、ガス漏れ検出のために、前記定常状態で
前記センサ出力を取得するガス漏れ検出用センサ出力取
得手段１４と、前記定常状態における前記ガス漏れ検出
用センサ出力取得手段１４の前記センサ出力に基づいて
ガス漏れ検出をして、ガス漏れ警報を行うよう制御する
ガス漏れ検出手段１５とを更に含み、ガス漏れ検出機能
も有することを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
４で記載したように立上り期間中の特定時点のセンサ出
力を湿度検出用として利用し、更にセンサ出力が安定す
る定常状態でセンサ出力をガス漏れ検出用として利用す
るようにしているので、ひとつの接触燃焼式ガスセンサ
４０を用いて駆動パルスの１周期で湿度検出及びガス漏
れ検出ができるようになる。

【００１６】上記課題を解決するためになされた請求項
６記載の湿度検出装置は、図３に示すように、請求項
１、２、３、４又は５記載の湿度検出装置において、前
記接触燃焼式ガスセンサ４０は、シリコンウエハに支持
された絶縁膜上にヒータ素子及び触媒層が形成され、更
に前記シリコンウエハの裏面からエッチングされて薄膜
ダイヤフラムＤｓが形成されていることを特徴とする。

【００１７】請求項６記載の発明によれば、接触燃焼式
ガスセンサ４０は、シリコンウエハに支持された絶縁膜
上にヒータ素子及び触媒層が形成され、更にシリコンウ
エハの裏面からエッチングされて薄膜ダイヤフラムＤｓ
が形成されているので、熱容量を小さくできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。まず、図１及び図２を用いて、本
発明の一実施形態の基本構成及びその駆動波形について
説明する。図１は、本発明の湿度検出装置の一実施形態
の基本構成を示すブロック図である。図２は、本発明の
実施形態に関わる駆動波形の例を示すタイムチャートで
ある。

【００１９】図１に示すように、コントローラ１０に
は、駆動電源２０、湿度出力手段３０、検出用のブリッ
ジ回路を含む接触燃焼式ガスセンサ４０、及びガス漏れ
警報手段５０接続されている。この湿度検出装置では、
図２に示すような駆動パルスが供給されて接触燃焼式ガ
スセンサ４０が通電制御され、このセンサ４０のセンサ
出力に基づいて湿度、更にはガス漏れが検出される。こ
の原理については、図４〜図６を用いた説明で明らかに
なる。

【００２０】上記コントローラ１０は、検出時点Ｔｖｓ
１（図２参照）で取得されるセンサ出力から湿度を検出
する機能を有する。また、検出時点Ｔｖｓ２（図２参
照）で取得されるセンサ出力からガス漏れを検出する機
能も有する。この原理については、図４及び図５を用い
て後述する。このコントローラ１０は、湿度検出用セン
サ出力取得手段１１、湿度換算手段１２、センサ駆動制
御手段１３、ガス漏れ検出用センサ出力取得手段１４、
及びガス漏れ検出手段１５を含む。コントローラ１０
は、ハードウエアとして、演算部、記憶部及びタイマ部
等を有し、上記各手段１１〜１５は、記憶部に格納され
る制御プログラムにしたがって演算部が行う後述する図
７の処理動作に対応するものである。

【００２１】上記湿度検出用センサ出力取得手段１１
は、湿度検出のために、所定インターバル（例えば、３
０秒）の駆動パルスに同期しつつ、特定時点（上記検出
時点Ｔｖｓ１）でセンサ出力を取得する。湿度換算手段
１２は、湿度検出用センサ出力取得手段１１で取得され
たセンサ出力を湿度に換算する。また、湿度換算手段１
２は、上記特定時点におけるセンサ出力の温度特性も参
照してセンサ出力を湿度に換算するようにしてもよい。
センサ駆動制御手段１３は、接触燃焼式ガスセンサ４０
に対して駆動電源２０を通電制御して図２で示したよう
な駆動パルスを発生させ、接触燃焼式ガスセンサ４０を
駆動させる。ガス漏れ検出用センサ出力取得手段１４
は、ガス漏れ検出のために、センサ出力が安定する定常
状態（上記検出時点Ｔｖｓ２）でセンサ出力を取得す
る。ガス漏れ検出手段１５は、上記定常状態におけるガ
ス漏れ検出用センサ出力取得手段１４のセンサ出力を受
けて、これをガス基準値と比較することによってガス漏
れ判定し、ガス漏れ警報手段５０を指令して音声や発光
表示によりガス漏れを警報するように制御する。

【００２２】上記駆動電源２０は、既成の電池等が用い
られる。また湿度出力手段３０は、湿度換算手段１２で
換算された湿度を出力する。この湿度出力手段３０は、
例えば、湿度を数字で表示するＬＣＤ等の表示部３１か
ら構成される。この表示部３１は、このようなＬＣＤの
替わりにＬＥＤを用いて湿度を他段階表示、例えば、湿
度０〜３０％を緑色、湿度３１〜５０％を黄色、湿度５
１〜７０％を青色、そして湿度７１％以上を赤色に表示
するようにしてもよい。また、湿度出力手段３０は、音
声を使って湿度を出力するようにしてもよい。

【００２３】上記接触燃焼式ガスセンサ４０は、通電に
より加熱されて駆動し、この通電を制御するために図２
で示すような駆動パルスが供給される。図２で示すよう
に、駆動波形は所定のインターバル（例えば、３０秒間
隔）で間欠的に０．２秒間のＯＮ、２９．８秒間のＯＦ
Ｆを繰り返すパルス信号である。図２において、Ｔｏｎ
及びＴｏｆｆはそれぞれ、ＯＮ時点及びＯＦＦ時点を示
す。そして、ＯＮ時点Ｔｏｎから０．０２秒後及び０．
１５秒後にそれぞれ、検出時点Ｔｖｓ１及びＴｖｓ２が
設定されている。これら検出時点Ｔｖｓ１及びＴｖｓ２
はそれぞれ、接触燃焼式ガスセンサ４０を用いて湿度検
出及びガス漏れ検出する際にセンサ出力が取得されるタ
イミングである。これらのタイミングについては、再度
後述する。このように、所定インターバルで発生する駆
動パルスに同期しつつ、各検出時点Ｔｖｓ１及びＴｖｓ
２でセンサ出力を取得することにより、所定インターバ
ル毎に定期的に湿度データ及びガス漏れデータが得ら
れ、信頼性が向上する。

【００２４】また接触燃焼式ガスセンサ４０は、基本的
に、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒから構成されて
いる。感応素子部Ｒｓは（白金）Ｐｔヒータ４２及びＰ
ｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４３を含み、補償素子部ＲｒはＰｔ
ヒータ４４及び（アルミナ）Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４５を含
む。上記Ｐｔヒータ４２、４４は、固定抵抗Ｒ１、Ｒ２
及び可変抵抗Ｒｖと共にブリッジ回路を構成している。
そして、このブリッジ回路のＰｔヒータ４４及び固定抵
抗Ｒ１の接続点、並びにＰｔヒータ４２及び固定抵抗Ｒ
２の接続点には、上記コントローラ１０を介して駆動パ
ルスが所定のインターバルで間欠的に供給される。ま
た、Ｐｔヒータ４２及び４４の接続点、並びに可変抵抗
Ｒｖからは、センサ出力としての電圧値がコントローラ
１０に供給される。

【００２５】この接触燃焼式ガスセンサ４０を使用する
に際しては、まず、初期状態において、センサ出力を示
す電圧値がゼロになるように上記可変抵抗Ｒｖを調整す
る。この状態において、ＣＯガス等が感応素子部Ｒｓに
触れると触媒作用により、この素子の表面で酸化されて
反応熱が生じる。この反応熱により、Ｐｔヒータ４２の
抵抗値が上昇し、この抵抗値の上昇によりブリッジ回路
の平衡が崩れ、コントローラ１０にセンサ出力が供給さ
れる。この場合、Ｐｔヒータ４４は周囲温度の変動によ
るＰｔヒータ４２の抵抗値の変動を相殺し、反応熱に起
因するＰｔヒータ４２の抵抗値の変動成分のみを取り出
せるように補償する。上記接触燃焼式ガスセンサ４０の
構造については、図３を用いて後述する。

【００２６】ガス漏れ警報手段５０は、ガス漏れ警報を
音声や発光表示等により発する公知のスピーカやＬＥＤ
及びそれらのドライバー回路で構成される。

【００２７】次に、図３を用いて上記実施形態で用いら
れる接触燃焼式ガスセンサ４０の構造について説明す
る。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、この接
触燃焼式ガスセンサ４０の平面図、背面図及びＡＡ線断
面図である。

【００２８】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この
接触燃焼式ガスセンサは、（シリコン）Ｓｉウエハ４１
の上に、（酸化）ＳｉＯ₂膜４８ｃ、（窒化）ＳｉＮ膜
４８ｂ、及び（酸化ハフニウム）ＨｆＯ₂膜４８ａから
なる絶縁薄膜が生膜され、その上に、感応素子部Ｒｓと
して（白金）Ｐｔヒータ４２及びＰｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層
４３、補償素子部Ｒｒとして（白金）Ｐｔヒータ４４及
び（アルミナ）Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４５が形成されている。
また、図３（Ｃ）に示すように、異方性エッチングして
凹部４６及び４７を形成して、それぞれ薄膜ダイヤフラ
ムＤｓ及びＤｒを形成することにより熱容量を小さくし
ている。このような構成にすることにより、高速反応可
能でかつ測定精度が向上した接触燃焼式ガスセンサが得
られる。また、熱容量が小さくなるので、消費電力が低
減される。

【００２９】また、図４〜図６を用いて上記実施形態で
用いられる接触燃焼式ガスセンサ４０の特性について説
明する。図４は、接触燃焼式ガスセンサ４０の可燃性ガ
ス特性、すなわち、パルスＯＮ時点からの経過時間に対
する各可燃性ガスのセンサ出力特性を示すグラフであ
る。図５は、接触燃焼式ガスセンサ４０の湿度特性、す
なわち、パルスＯＮ時点からの経過時間に対する各湿度
におけるセンサ出力特性を示すグラフである。図６は、
接触燃焼式ガスセンサ４０の温度特性、すなわち、パル
スＯＮ時点からの経過時間に対する各温度におけるセン
サ出力特性を示すグラフである。なお、図４〜図６にお
いては、横軸は、前述の図２に示したような駆動パルス
を接触燃焼式ガスセンサ４０に供給した際のパルスＯＮ
時点（図中、０時点）からの経過時間を示す。但し、こ
れら図４〜図６においては、パルスＯＮの期間を０．２
ｓ以上に設定してセンサ出力を採取している。

【００３０】図４において、Ｓｖ１は（一酸化炭素）Ｃ
Ｏガスのセンサ出力特性を示し、同様に、Ｓｖ２、Ｓｖ
３及びＳｖ４はそれぞれ、（メタン）ＣＨ₄ガス、（水
素）Ｈ₂ガス、（イソブタン）Ｃ₄Ｈ₁₀ガスのセンサ出力
特性を示す。これらのガスはガス漏れ時に発生するもの
であり、ここでは、各ガスの濃度は共に３０００ｐｐｍ
にしてデータを採取した。この図４に示すように、本接
触燃焼式ガスセンサ４０は、各ガスに対してそれぞれ特
有のセンサ出力波形を有する。特に、４種類のガスに対
するセンサ出力は、０時点（パルスＯＮ時点）から０．
１ｓ経過するまでは特有の波形を描いて上昇するが、
０．１ｓ以降は固有出力値の定常状態になることがわか
る。このような特性を利用して、本接触燃焼式ガスセン
サ４０はガス漏れ検出をすることができる。

【００３１】また、図５に示すように、本接触燃焼式ガ
スセンサ４０は湿度特性も有する。図５において、ＲＨ
３０は相対湿度３０％のセンサ出力特性を示し、同様
に、ＲＨ５０及びＲＨ７０はそれぞれ、相対湿度５０％
及び７０％のセンサ出力特性を示す。ここでは、常温
（２５℃）における湿度データを採取した。この図５に
示すように、本接触燃焼式ガスセンサ４０は、各湿度に
対してそれぞれ特有のセンサ出力波形を有する。特に、
センサ出力は、０時点（パルスＯＮ時点）から０．１ｓ
経過するまでは各湿度特有の波形を描いて上昇し、０．
１ｓ以降は各湿度共、同センサ出力値で定常状態になる
ことがわかる。このように、０時点から０．１ｓ経過す
るまでの立上り期間中のセンサ出力の湿度特性を利用す
ることにより、従来困難とされていた接触燃焼式ガスセ
ンサ４０の湿度センサとしての利用が可能になる。ま
た、本来ガス漏れ検出に用いられるべき接触燃焼式ガス
センサ４０を湿度検出素子として利用するので装置のコ
ストダウンにも結びつく。

【００３２】更に、図６に示すように、本接触燃焼式ガ
スセンサ４０は、０時点から０．１ｓ経過するまでの立
上り期間中には、雰囲気温度の影響も受ける。図６は、
ＴＥ３０は雰囲気温度３０℃のセンサ出力特性を示し、
同様に、ＴＥ３５、ＴＥ４０、ＴＥ４５、ＴＥ５０、及
びＴＥ５５はそれぞれ、雰囲気温度３５℃、４０℃、４
５℃、５０℃、及び５５℃のセンサ出力特性の一例を示
す。この図６に示すように、本接触燃焼式ガスセンサ４
０は、立上り期間中には雰囲気温度の影響も受け、雰囲
気温度が高いほど正出力は大きくなる。換言すれば、雰
囲気温度が高いほど湿度に対する負出力は小さくなるこ
とがわかる。このように、立上り期間中のセンサ出力の
温度特性を、図５の湿度特性と共に用いることにより、
より正確な湿度検出が可能になる。更に、本接触燃焼式
ガスセンサ４０を絶対温度センサとして駆動することも
可能となる。

【００３３】上述のような接触燃焼式ガスセンサ４０の
センサ出力特性を利用して、湿度検出及びガス漏れ検出
を行う際に、上記コントローラ１０が行う処理動作につ
いて、図７を用いて説明する。

【００３４】図７は、本発明の実施形態に関わる処理動
作を示すフローチャートである。この実施形態では、図
２で示したような駆動パルスを用いて、パルスＯＮ時点
Ｔｏｎから０．０２秒後及び０．１５秒後をそれぞれ、
湿度検出時点Ｔｖｓ１及びガス漏れ検出時点Ｔｖｓ２と
し、３０秒間隔のインターバルで各センサ出力を取得す
ることにより、ひとつの接触燃焼式ガスセンサを用い
て、湿度及びガス漏れを検出するものである。

【００３５】図７のステップＳ１においては、パルスＯ
Ｎするタイミング（Ｔｏｎ）が待機されている。すなわ
ち、パルスＯＦＦ期間は上述のように２９．８秒間であ
るので、ここでは、前回の時点Ｔｏｆｆ（図２参照）か
ら２９．８秒経過して、再びパルスＯＮするタイミング
が待機されている（ステップＳ１のＮ）。そして、前回
の時点Ｔｏｆｆから２９．８秒経過すると新たにパルス
ＯＮを指令を出すべくステップＳ２に移行する（ステッ
プＳ１のＹ）。但し、スイッチＯＮ直後の検出開始時等
には、この２９．８秒待機なしにステップＳ２に移行す
る。ステップＳ２においては、時点Ｔｏｎ（図２参照）
でパルスＯＮが指令される。そして、時点Ｔｏｎから
０．０２秒経過して検出時点Ｔｖｓ１に到達すると（図
２参照）センサ出力が取得される（ステップＳ３のＹ、
ステップＳ４）。ここで検出時点Ｔｖｓ１を時点Ｔｏｎ
から０．０２秒後とした理由は、図５のグラフにおいて
湿度特性が顕著であるためである。この検出時点Ｔｖｓ
１は請求項１の立上り期間中の特定時点に相当する。ま
た、上記ステップＳ３及びステップＳ４は、湿度検出用
センサ出力取得手段に相当する。

【００３６】次にステップＳ５においては、ステップＳ
４で取得されたセンサ出力が湿度換算される。例えば、
コントローラ１０の記憶部に図５で示したような湿度特
性に基づき、検出時点Ｔｖｓ１に対応するセンサ出力−
湿度テーブルを格納しておき、このテーブルを参照して
ステップＳ４で取得されたセンサ出力を湿度に換算す
る。更に、図６で示したような温度特性に基づき、図５
の湿度特性を温度補正したセンサ出力−湿度テーブルを
格納しておき、このテーブルを参照してステップＳ４で
取得されたセンサ出力を湿度に換算するようにしてもよ
い。このステップＳ５は湿度換算手段に相当する。

【００３７】更にステップＳ６においては、湿度換算手
段１２で換算された湿度が湿度出力手段３０から出力さ
れる。この湿度出力は、上述したようにＬＣＤによる数
値表示、ＬＥＤによる他段階表示、又は音声等によるも
のである。このステップＳ６は湿度出力手段に相当す
る。

【００３８】そして、時点Ｔｏｎから０．１５秒経過し
て検出時点Ｔｖｓ２に到達すると（図２参照）再度セン
サ出力が取得される（ステップＳ７のＹ、ステップＳ
８）。ここで検出時点Ｔｖｓ２を時点Ｔｏｎから０．１
５秒後とした理由は、図４のグラフにおいて可燃性ガス
特性が安定的に出力されているためである。この検出時
点Ｔｖｓ２は請求項５の定常状態の一例に相当する。こ
の検出時点Ｔｖｓ２は、図４で示す経過時間０．１ｓ以
後であれば、本発明の主旨からして必ずしも０．１５秒
後でなくてもよい。上記ステップＳ７及びステップＳ８
はガス漏れ検出用センサ出力取得手段に相当する。

【００３９】次に、ステップＳ９において、ガス漏れ検
出処理が行われる。ここでは、ステップＳ８において取
得された接触燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力を受け
て、これを予めコントローラ１０の記憶部に格納された
ガス漏れと判断するためのガス漏れ基準値と比較するこ
とによってガス漏れ判定する。そして、ガス漏れと判定
すると、ガス漏れ警報手段５０を指令して音声や発光表
示によりガス漏れを警報するように制御する。なお、よ
り正確なガス漏れ判定をするため、一旦、検出時点Ｔｖ
ｓ２でガス漏れと判定すると、その後は図２で示した駆
動パルスのＯＮ期間を（０．２秒間でパルスＯＦＦする
ことなく）継続させることにより、複数回ガス漏れ判定
をするようにしてもよい。このステップＳ９はガス漏れ
検出手段に相当する。

【００４０】更に、時点Ｔｏｎから０．２秒経過してパ
ルスＯＦＦ時点Ｔｏｆｆに到達すると（図２参照）パル
スＯＦＦされる（ステップＳ１０のＹ、ステップＳ１
１）。そして、次のインターバルでの湿度検出及びガス
漏れ検出を行うべく、ステップＳ１に戻る。なお、上記
ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ１０及びステ
ップＳ１１はセンサ駆動制御手段に相当する。

【００４１】以上のように本実施形態によれば、接触燃
焼式ガスセンサ４０の通電後のセンサ出力が安定するま
での立上り期間中の特定時点のセンサ出力を利用して湿
度を検出するようにしているので、従来湿度センサとし
ての利用は困難とされていた接触燃焼式ガスセンサ４０
を用いつつ、正確に湿度が検出できるようになる。この
結果、接触燃焼式ガスセンサ４０の持つ量産の容易性や
コスト面等のメリットを享受しつつ、正確に湿度が検出
できる湿度検出装置が得られるようになる。また、本来
ガス漏れ検出に用いられるべき接触燃焼式ガスセンサ４
０を湿度検出素子として利用するので装置のコストダウ
ンにも結びつく。このような接触燃焼式ガスセンサ４０
の湿度応答性は、室内環境の清浄度測定等の雰囲気モニ
タとしても利用可能である。更に、立上り期間中の特定
時点（Ｔｖｓ１）のセンサ出力を湿度検出用として利用
し、更にセンサ出力が安定する定常状態（Ｔｖｓ２）で
センサ出力をガス漏れ検出用として利用するようにして
いるので、ひとつの接触燃焼式ガスセンサ４０を用いて
駆動パルスの１周期で湿度検出及びガス漏れ検出ができ
るようになる。この結果、コスト高を抑えた小型で精度
のよい湿度検出装置が得られるようになる。また更に、
図７で示したような処理動作を行わせることにより、現
実的な湿度検出装置が得られるようになる。

【００４２】なお、図３で示した感応素子部Ｒｓ及び補
償素子部Ｒｒと同一基板上に温度センサも実装して、こ
の温度センサのセンサ出力も利用することにより、装置
に１枚のセンサ基板を搭載するだけで、相対湿度及びガ
ス漏れ検出の他、絶対湿度検出も可能になる。

【００４３】またなお、本発明は、上記湿度検出時点及
びガス漏れ検出時点をそれぞれ、通電０．０２秒後及び
０．１５秒後に限定するものではなく、それらは立上り
及び定常状態の期間であれば、他の時点であってもよ
い。また、駆動パルスのインターバル、デューティ等も
適宜変更可能である。本発明は、その要旨を変更しない
範囲で、実施形態で採用した数値を適宜変更することが
可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、接触燃焼式ガスセンサ４０の通電後のセン
サ出力が安定するまでの立上り期間中の特定時点のセン
サ出力を利用して湿度を検出するようにしているので、
従来湿度センサとしての利用は困難とされていた接触燃
焼式ガスセンサ４０を用いつつ、正確に湿度が検出でき
るようになる。この結果、接触燃焼式ガスセンサ４０の
持つ量産の容易性やコスト面等のメリットを享受しつ
つ、正確に湿度が検出できる湿度検出装置が得られるよ
うになる。また、本来ガス漏れ検出に用いられるべき接
触燃焼式ガスセンサ４０を湿度検出素子として利用する
ので装置のコストダウンにも結びつく。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、湿度検出用
センサ出力取得手段１１、湿度換算手段１２及び湿度出
力手段３０により、接触燃焼式ガスセンサ４０を利用し
た現実的な湿度検出装置が得られるようになる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、立上り期間
中の特定時点におけるセンサ出力の温度特性も参照して
センサ出力を湿度に換算するようにしているので、更に
正確な湿度検出が可能になる。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、所定インタ
ーバルで発生する駆動パルスに同期しつつ、特定時点で
センサ出力を取得するようにしているので、所定インタ
ーバル毎に定期的に湿度データが得られ、より正確な湿
度検出が可能になる。

【００４８】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
４で記載したように立上り期間中の特定時点のセンサ出
力を湿度検出用として利用し、更にセンサ出力が安定す
る定常状態でセンサ出力をガス漏れ検出用として利用す
るようにしているので、ひとつの接触燃焼式ガスセンサ
４０を用いて駆動パルスの１周期で湿度検出及びガス漏
れ検出ができるようになる。この結果、請求項５記載の
発明によれば、コスト高を抑えた小型で精度のよい湿度
検出装置が得られるようになる。

【００４９】請求項６記載の発明によれば、接触燃焼式
ガスセンサ４０は、シリコンウエハに支持された絶縁膜
上にヒータ素子及び触媒層が形成され、更にシリコンウ
エハの裏面からエッチングされて薄膜ダイヤフラムＤｓ
が形成されているので、熱容量を小さくできる。この結
果、消費電力が低減され、かつ湿度変化やガス濃度変化
に対して高速に応答し、更に測定精度が向上するように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿度検出装置の一実施形態の基本構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明のの実施形態に関わる駆動波形の例を示
すタイムチャートである。

【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、本
発明の一実施形態に関わる接触燃焼式ガスセンサの平面
図、背面図及びＡＡ線断面図である。

【図４】本発明の一実施形態に関わる接触燃焼式ガスセ
ンサの可燃性ガス特性を示すグラフである。

【図５】本発明の一実施形態に関わる接触燃焼式ガスセ
ンサの湿度特性を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施形態に関わる接触燃焼式ガスセ
ンサの温度特性を示すグラフである。

【図７】本発明の実施形態に関わる処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）はそれぞれ、従来の
接触燃焼式ガスセンサの感応素子部及び補償素子部の概
観図である。

【符号の説明】

１０コントローラ２０駆動電源３０湿度出力手段４０接触燃焼式ガスセンサ４２、４４Ｐｔヒータ４３Ｐｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４５Ａｌ₂Ｏ₃触媒層５０ガス漏れ警報手段Ｒｓ感応素子部Ｒｒ補償素子部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊田和弘静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社内 (72)発明者石原裕己静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社内Ｆターム(参考） 2G060 AA02 AB02 AB03 AB08 AB17 AB18 AE11 AE19 AF07 BA03 BB03 BD10 HA03 HC02 HC09 HC10 HD01 HD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通電により加熱されて駆動する接触燃焼
式ガスセンサから得られるセンサ出力に基づいて湿度を
検出する湿度検出装置であって、前記接触燃焼式ガスセンサの通電後の前記センサ出力が
安定するまでの立上り期間中の特定時点の前記センサ出
力を利用して前記湿度を検出することを特徴とする湿度
検出装置。
【請求項２】請求項１記載の湿度検出装置において、湿度検出のために、前記特定時点でセンサ出力を取得す
る湿度検出用センサ出力取得手段と、取得された前記センサ出力を湿度に換算する湿度換算手
段と、換算された前記湿度を出力する湿度出力手段と、を含むことを特徴とする湿度検出装置。
【請求項３】請求項２記載の湿度検出装置において、前記湿度換算手段は、前記立上り期間中の特定時点にお
ける前記センサ出力の温度特性も参照して、前記センサ
出力を湿度に換算することを特徴とする湿度検出装置。
【請求項４】請求項３記載の湿度検出装置において、所定インターバルで駆動パルスを間欠的に発生させるセ
ンサ駆動制御手段を更に含み、前記湿度検出用センサ出力取得手段は、前記所定インタ
ーバルで発生する前記駆動パルスに同期しつつ、前記特
定時点でセンサ出力を取得することを特徴とする湿度検
出装置。
【請求項５】請求項４記載の湿度検出装置において、前記センサ駆動制御手段は、前記センサ出力が安定する
定常状態までパルスＯＮ時間が継続するように前記駆動
パルスを発生させ、ガス漏れ検出のために、前記定常状態で前記センサ出力
を取得するガス漏れ検出用センサ出力取得手段と、前記定常状態における前記ガス漏れ検出用センサ出力取
得手段の前記センサ出力に基づいてガス漏れ検出をし
て、ガス漏れ警報を行うよう制御するガス漏れ検出手段
とを更に含み、ガス漏れ検出機能も有することを特徴とする湿度検出装
置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の湿度
検出装置において、前記接触燃焼式ガスセンサは、シリコンウエハに支持された絶縁膜上にヒータ素子及び
触媒層が形成され、更に前記シリコンウエハの裏面から
エッチングされて薄膜ダイヤフラムが形成されているこ
とを特徴とする湿度検出装置。