JP2009210344A - ガス検知装置及びガス検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検出対象ガスの有無及び濃度の検出を行うにあたり、消費電力の低減を図りつつ、より正確な検出対象ガスの有無及び濃度を検出できる技術を提供する。
【解決手段】ガス検知層及びこれを加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、ヒータ層への通電を断続的に行う通電駆動手段と、ヒータ層通電時のガス検知層の電気的特性に基づいて検出対象ガスを検出するガス検出手段とを備え、電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、通電駆動手段がヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、予備検知通電時間内の電気的特性に基づいてガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、ガス種判定手段による判定結果に従って、本検知移行基準値を決定する基準値決定手段を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及びガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、ヒータ層への通電を断続的に行って、ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、ヒータ層通電時のガス検知層の電気的特性に基づいて、検出対象ガスを検出するガス検出手段とを備え、当該電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、通電駆動手段がヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して、検出対象ガスの検出を行うガス検知装置及びそのガス検知装置において実行されるガス検知方法に関する。

このようなガス検知装置においては、ヒータ層への通電を開始することにより、ガス検知層を検出対象ガスの種類に応じた適切な温度にまで加熱し、この加熱されたガス検知層の電気的特性（電気抵抗値、電圧値など）に基づいて検出対象ガスの有無及び濃度を検出する。この際には、電気的特性、例えば、電気抵抗値が所定の本検知移行基準値（この場合の本検知移行基準値は、本願におけるメタンガス対応の本検知移行基準値である。）よりも低下している場合（検出対象ガスが高濃度で存在する可能性が高い場合）には、より検出精度を上げて検出対象ガスの有無及び濃度を正確に検出するため、ヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長することとされており、この延長後の電気抵抗値（電気的特性）を用いて検出対象ガスの有無及び濃度を検出することとされている（特許文献１参照）。
これにより、特許文献１に記載のガス検知装置においては、メタンガスのように出力応答特性の遅いガスであっても、正確な出力応答を生成する時間を十分に確保することができ、より正確な検出対象ガスの有無及び濃度を検出することができる。

特開平１０−２８３５８３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の発明では、ガス検知層の雰囲気中にメタンガス以外の種々のガス（一酸化炭素や水素など）が存在することにより、例えば、当該ガスの影響によってガス検知層の電気抵抗値が低下すると、この電気抵抗値は、予備検知通電時間から本検知通電時間に延長する際に基準となる本検知移行基準値（本願のメタンガス対応の本検知移行基準値）よりも低下することがあり、メタンガスが存在しないにも関わらず、不必要にメタンガスの正確な検出のため通電時間を延長しまうおそれがある。このような誤検知による通電時間の延長は、メタンガスが存在しないにも関わらず無駄に延長が行われているものであり、消費電力が増加する。特に、ガス検知装置が、内蔵された電池により駆動する場合には、このような無駄な電力消費は極力低減することが望まれる。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みて、検出対象ガスの有無及び濃度の検出を行うにあたり、消費電力の低減を図りつつ、より正確な検出対象ガスの有無及び濃度を検出できる技術の提供を目的とする。

〔構成１〕
上記の目的を達成するための本発明に係るガス検知装置は、検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及び前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
前記ヒータ層への通電を断続的に行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
ヒータ層通電時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、を備え、
前記電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、前記通電駆動手段が前記ヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置であって、その特徴構成は、
前記予備検知通電時間内における電気的特性に基づいて、前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
前記ガス種判定手段による判定結果に従って、前記本検知移行基準値を決定する基準値決定手段を備えた点にある。

また、上記の目的を達成するための本発明に係るガス検知方法は、上記特徴構成を有するガス検知装置により好適に実行されるものであり、検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及び前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子を用いて、
通電駆動手段が前記ヒータ層への通電を断続的に行って、前記ガス検知層の温度を変化させ、
ガス検出手段がヒータ層通電時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出する構成で、
前記電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、前記通電駆動手段が前記ヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知方法であって、その特徴手段は、
前記検出対象ガスの検出前に、ガス種判定手段が、前記予備検知通電時間内における電気的特性に基づいて、前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定し、
前記ガス種判定手段による判定結果に従って、基準値決定手段が、前記本検知移行基準値を決定する点にある。
なお、本願における基準値決定手段による決定には、本検知移行基準値を他の値に変更するほか、本検知移行基準値をそのまま維持する場合も含まれる。

上記構成１のガス検知装置及びガス検知方法によれば、ヒータ層への通電時間を延長する前に、ガス検知層の電気的特性（ガス検知層の電気抵抗値、電圧値の変化状態）に基づいて当該ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定した上で、この判定結果を考慮しつつ、ガス検知層の電気的特性に基づいて予備検知から本検知に移行するか否かを決定することができる。すなわち、本検知移行基準値をガス検知層の雰囲気中に存在するガス種に応じた本検知移行基準値に適切に決定し、この決定された本検知移行基準値とガス検知層の電気的特性とを比較することができるので、ガス種に応じて延長が必要な場合にのみ本検知通電時間に延長して、より正確な検出対象ガスの有無及び濃度の検出を行うことができ、また、無駄に延長が行われることを防止して消費電力の低減を図ることができる。なお、本検知移行基準値は、通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長することが必要か否かを判定するために用いられる閾値であり、所定の濃度の検出対象ガスがガス検知層の雰囲気ガス中に存在する場合において、ガス検知層が高温状態（検出対象ガスのガス検知を適切に行うのに適切な温度）に近づいて電気的特性が安定化する付近に上記本検知移行基準値を設定することで、所定の濃度よりも濃い検出対象ガスが存在する場合に通電時間の延長が必要であると判断することができる。

〔構成２〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１のガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更する点にある。

また、本発明に係るガス検知方法は、上記特徴構成を有するガス検知装置により好適に実行されるものであり、上記構成１のガス検知方法の手段に加えて、その特徴手段は、前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更する点にある。

上記構成２のガス検知装置及びガス検知方法によれば、ガス判定手段によるガス種の判定結果がメタンガス以外のガスの場合には予備検知通電時間から本検知通電時間に延長する際に基準となる本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更するので、ガス検知層の電気的特性が本検知移行基準値（検出対象ガスとしてのメタンガス対応の本検知移行基準値）と比較して所定の変動をした場合であっても、延長抑制基準値からみて本検知に移行するための条件を満足できず、即座に本検知通電時間に延長してしまうことを回避でき、予備検知通電時間内において、延長する必要があるか否かを的確に判断して誤検知を防止することができるとともに、消費電力の低減を図ることができる。

すなわち、ガス種が検出対象ガスであるメタンガスの場合には、その存在の有無及び濃度をより正確に検出するため、ガス検知層の予備検知通電時間内における電気的特性を本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）と比較して延長の必要性を検討し、必要な場合に通電時間を本検知通電時間に延長する。なお、本検知通電時間は、通電による加熱でメタンガス以外のガスが燃焼除去され、この時間の終了間際にメタンガスを精度よく検出できるように設定されている。ここで、ガス種がメタンガスの場合には、例えば、図２に示すように、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値（電気的特性の一例）との関係は、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の値に近づいて安定化する軌跡を描くものである。従って、上記本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）と比較して電気抵抗値が低下するか否かにより、延長の要否を決定して、当該本検知移行基準値よりも低下した場合には、例えば、図３に示すように、通電時間を延長した後にメタンガスの検出を行うことで正確な検出を行うことができる。
なお、図２、図３には、メタンガス対応の本検知移行基準値を、単に本検知移行基準値と記載しており、メタンガス以外のガスに対応する本検知移行基準値を延長抑制基準値と記載している。さらに、この例では、延長抑制基準値は、本検知においてメタンガスの存在を確認するためのメタンガス漏れ用基準値と一致させている。

一方、ガス種がメタンガス以外のガスの場合には、できるだけ延長を防止して、その存在の有無をより正確に検出するとともに消費電力を低減するため、ガス検知層の予備検知通電時間内における電気的特性を、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）よりも、延長を抑制するように変更した延長抑制基準値と比較して延長の必要性を検討し、必要な場合に通電時間を本検知通電時間に延長する。ここで、ガス種がメタンガス以外のガスの場合には、例えば、図２に示すように、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値との関係は、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の極小値を経て漸近増加に転じる軌跡を描くものである。この漸近減少は、センサ素子のガス検知層などに吸着した一酸化炭素や水素などのガスが、ヒータ層への通電が行われてガス検知層の温度が上昇する際に燃焼されることにより生じているものである。したがって、この漸近減少（特に、極小値）により低下した電気抵抗値と上記本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）とを比較する場合は、この漸近減少による電気抵抗値の低下をメタンガスにより生じた電気抵抗値の低下として誤検知する可能性がある。そこで、上記本検知移行基準値を所定の延長抑制基準値にまで低下させることにより、予備検知通電時間内において、漸近減少により低下した電気抵抗値が延長抑制基準値よりも高くなることを利用して、当該電気抵抗値が上記本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）より低下した場合であっても誤検知することを低減でき、メタンガスの検知精度の向上を図ることができる。
さらに、このように延長抑制基準値との比較をした後、依然として電気抵抗値が低い場合には通電時間を本検知通電時間に延長することにより（図３参照）、メタンガス以外のガス（例えば、図３上、水素ガス、一酸化炭素ガス）が存在する場合における上記電気抵抗値の漸近増加があると、本検知通電時間の終了間際（例えば、図３上、２００ｍｓ付近）にガス検知層の電気抵抗値に基づいてガス漏れの有無を検出した際には、当該電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値（一例として、図３上では、このメタンガス漏れ用基準値は延長抑制基準値と同じ値に設定されている。）よりも上昇することとなる。従って、ガス検知層の雰囲気中にメタンガス以外のガスが存在する場合であっても、当該ガスの影響によりメタンガスが所定濃度以上存在するものと誤検知することが防止され、メタンガスの検出をより正確に行うことができる。

〔構成３〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１のガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値に維持し、前記通電駆動手段が通電を前記予備検知通電時間の経過時に終了する点にある。

また、本発明に係るガス検知方法は、上記特徴構成を有するガス検知装置により好適に実行されるものであり、上記構成１のガス検知方法の手段に加えて、その特徴手段は、前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値に維持し、前記通電駆動手段が通電を前記予備検知通電時間の経過時に終了する点にある。

上記構成３のガス検知装置及びガス検知方法によれば、ガス種判定手段によるガス種の判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値のままで維持し、通電を予備検知通電時間の経過時に終了するので、検出対象ガスであるメタンガスの場合にのみ延長を行い、延長が無駄に行われることを防止して消費電力の低減を図ることができる。なお、予備検知通電時間内においてガス種判定手段によるガス種の判定精度が高い場合には、このように通電時間の延長をしなくても充分にメタンガスの誤検出を防止でき、併せて、消費電力の低減を図ることができる。

〔構成４〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１から３の何れかのガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記ガス種判定手段が、前記予備検知通電時間内における電気的特性として電気抵抗値の変化状態を用いて、前記雰囲気中に存在するガス種を判定する点にある。

上記構成４のガス検知装置によれば、予備検知通電時間内におけるガス検知層の電気抵抗値の変化状態を用いて、雰囲気中に存在するガス種を判定するので、検出対象ガスであるメタンガスであるか、メタンガス以外のガス（一酸化炭素、水素など）であるかを正確に判定することができる。
すなわち、図２、図３との関係で説明したように、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値との関係（変化状態）は、メタンガスの場合、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の値に安定化する軌跡を描くものであり、一方、メタンガス以外のガスの場合、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の極小値を経て漸近増加に転じる軌跡を描くものである。
したがって、ガス検知層の雰囲気中のガス種を判定するに当たり、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値との軌跡が、どのような軌跡を描くかを調べることにより、正確かつ簡便にガス種を判定することができる。

〔構成５〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１から４の何れかのガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定するに、複数の前記電気抵抗値の差分を用いる点にある。

上記構成５のガス検知装置によれば、短い時間での電気抵抗値の変化によりガス種を判定することができるので、より簡便にガス種を判定することができる。
すなわち、メタンガス以外のガスの通電時間と電気抵抗値との関係（軌跡）は、上述の通り、極小値から漸近増加する部分を有するため、複数の電気抵抗値を抽出してその差分（通電時間の長い電気抵抗値から通電時間の短い電気抵抗値を引いたときの値）をとることにより、その差分が正となる場合にはメタンガス以外のガスであると即座に判定することができる。

〔構成６〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１から４の何れかのガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定するに、前記電気抵抗値の極小値の出現を用いる点にある。

上記構成６のガス検出装置によれば、短い時間での電気抵抗値の変化によりガス種を判定することができるので、より簡便にガス種を判定することができる。
すなわち、メタンガス以外のガスの通電時間と電気抵抗値との関係（軌跡）は、上述の通り、極小値を有するため、この極小値の出現（存在）を抽出することにより、この極小値が出現（存在）する場合にはメタンガス以外のガスであると即座にガス種を判定することができる。この極小値は、予備検知通電時間内において時間的に比較的早く現れるため短い時間でガス種を判定することができる。なお、メタンガスの場合には、電気抵抗値は所定の値に安定化するため極小値は存在しない。

〔構成７〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１から６の何れかのガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、前記センサ素子が薄膜状に形成されるとともに、前記予備検知通電時間が０．１秒に設定されている点にある。

上記構成７のガス検知装置によれば、センサ素子が薄膜状に形成されているので、センサ素子を構成するガス検知層の熱容量は非常に小さく、ヒータ層からの熱の入力に対し非常に応答性が高く構成することができる。
また、予備検知通電時間が０．１秒（１００ｍｓ）に設定されているので、非常に早くガス種を判定することが可能となる。すなわち、通電の開始から０．１秒が経過するまでには、メタンガス以外のガスの電気的特性はメタンガスの電気的特性とは異なる変化状態となっており、この変化状態を用いるため予備検知通電時間を０．１秒に設定すると、ガス種の判定を、確実に、かつできるだけ短い時間で行うことができる。また、これに伴い、通電時間を短くして、消費電力を低減することもできる。

〔構成８〕
本発明に係るガス検知装置は、上記構成１から７の何れかのガス検知装置の構成に加えて、その特徴構成は、内蔵された電池からの電力供給により駆動する点にある。

上記構成８のガス検知装置によれば、ガス検知装置は、内蔵された電池からの電力供給により駆動するので、固定の電源の近傍に設置する必要が無くなり、設置性が向上する。
また、上記ガス検知装置においては、通電時間をできるだけ延長しないように構成されているので、消費電力が低減されていることから、内蔵する電池を用いた場合であっても、所定の期間充分に稼動を続けることができるガス検知装置を構成することができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係るガス検知装置１００の第１実施形態について詳細を説明する。
ガス検知装置１００は、図１に示すように、薄膜式のセンサ素子２０と、ヒータ層６への通電を断続的に行って、ガス検知層１０の温度を変化させる通電駆動手段１２と、ガス検知層１０の電気抵抗値（電気的特性の一例）に基づいて検出対象ガスを検出するガス検出手段１３と、ガス検知層１０の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段１４と、ガス種判定手段１４によるガス種の判定結果に従って本検知移行基準値を変更する基準値決定手段１５と、これらに電力供給するリチウム電池（図示せず）とを備えて構成される。
なお、後述するように、ガス検知装置１００においては、検出対象ガスは、例えば、メタンガスとされており、基本的には、ヒータ層６への通電を断続的に行って、ヒータ層６への通電時である予備検知通電時間内にガス検知層１０の雰囲気中に存在するガス種を判定し、この判定結果を用いるとともに、予備検知通電時間の終了間際の電気抵抗値と本検知移行基準値（本願では、後述するように、検出対象ガスとしてのメタンガス対応の本検知移行基準値と、メタンガス以外のガスに対応する延長抑制基準値とを含む）とを比較して通電駆動手段１２が通電時間を本検知通電時間に延長するか否かを決定する（図２参照）。延長した場合には、ガス検知層１０の電気抵抗値が比較的安定する高温状態（本検知通電時間の終了間際）においてメタンガスを検出するように構成されている（図３参照）。

なお、図１は、ガス検知装置１００の概略構成を示す図であり、図２は、予備検知通電時間における、空気、空気に１０００ｐｐｍの濃度で含まれるメタンガス、空気に４０００ｐｐｍの濃度で含まれるメタンガス、空気に４０００ｐｐｍの濃度で含まれる水素ガス、空気に５００ｐｐｍの濃度で含まれる一酸化炭素ガス、それぞれの通電時間と電気抵抗値との関係を示しており、図３は、本検知通電時間における、上記の各ガスそれぞれの通電時間と電気抵抗値の関係を示しており、図４は、ガス種判定及びガス検出を示すフローを示している。
図２及び図３に示すように、例えば、予備検知通電時間は、通電開始から１００ｍｓに設定され、本検知通電時間は、通電開始から２００ｍｓに設定されており、ガス種の判定は、予備検知通電時間内の２０ｍｓ〜８０ｍｓ程度（２０ｍｓ〜予備検知通電時間の終了間際程度）に設定されている。

〔センサ素子〕
図１に本発明の実施形態に用いた薄膜式のセンサ素子２０の構造を示す。
センサ素子２０は、薄膜状の支持層５の外周部又は両端部がＳｉ基板１により支持されたダイアフラム構造の支持基板上に、検出対象ガスの有無及び濃度の少なくとも一方により電気的特性としての電気抵抗値が変化するガス検知層１０、及びガス検知層１０を加熱するためのヒータ層６を形成して構成されている。

次に、センサ素子２０の詳細な構造及び製造方法を説明する。
センサ素子２０は、Ｓｉ基板１上に、支持層５、ヒータ層６及び絶縁層７、一対の電極９及びガス検知層１０、選択触媒層１１が、半導体プロセスにより順次積層されて製造される薄膜式のセンサ素子２０であり、その各々の層厚は０．１〜５０μｍ程度のものである。そして、センサ素子２０による一回のガス検出のために必要な期間の消費電力量が８．０ｍＪ未満とされ、通電を開始してからガス検知層１０の温度が所定の高温状態となるまでのセンサ素子２０の応答時間は、５０〜１００ｍｓとなる。なお、この高温状態となるのは、後述する本検知通電時間の終了間際である。

より詳しくは、センサ素子２０は、熱酸化膜２、Ｓｉ₃Ｎ₄膜３、ＳｉＯ₂膜４が順次積層された支持層５の上にヒータ層６を設けて構成され、当該ヒータ層６の上側に全体を覆う状態でＳｉＯ₂膜からなる絶縁層７を設けるとともに、当該絶縁層７の上に一対の電極層９を設け、当該一対の電極層９上及びこれら電極層９に渡ってガス検知層１０を設けて構成される。さらに、図１に示す例の場合は、一対の電極層９およびガス検知層１０の全体を覆う形態で、選択触媒層１１が設けられている。

ガス検知層１０は、例えば酸化スズ（ＳｎＯ₂）のｎ型半導体を、スパッタリング法などにより形成したものである。

選択触媒層１１は、金属酸化物からなる担体上に触媒を担持して構成されるものであり、触媒を担持した金属酸化物をバインダーを介して互いに結合させて層状に構成するものである。
触媒としては、検出対象ガスに対して妨害ガスともなる還元性ガスを酸化除去できる、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等を使用する。
担体を構成する金属酸化物としては、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化インジュウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化銅（ＣｕＯ）あるいはこれらの混合物等を使用できる。
また、上記の金属酸化物（触媒を担持する金属酸化物）同士を結合させるバインダーとしては、例えばアルミナ微粉末、アルミナゾル、シリカ微粉末、シリカゾル、マグネシアを使用することができる。
ここで、上記のような触媒、金属酸化物、バインダーはいずれも、１種類を単独で使用してもよいし、２種以上を併用することもできる。

センサ素子２０は、以下のように製造される。
図１に示すように、両面に熱酸化膜２が付いたＳｉ基板１上に、ダイアフラム構成の支持層５として、Ｓｉ₃Ｎ₄膜３、ＳｉＯ₂膜４を、順次プラズマＣＶＤ法にて形成する。次にダイアフラム構造の中央部分にヒータ層６、このヒータ層６を覆うようにＳｉＯ₂絶縁層７を、順にスパッタ法で形成する。その上に一対の接合層８、この接合層８の上に一対の電極層９を形成する。成膜はＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行なう。成膜条件は接合層８（ＴａまたはＴｉ）、電極層９（ＰｔまたはＡｕ）とも同じで、Ａｒガス圧力１Ｐａ、基板温度３００℃、ＲＦパワー２Ｗ／ｃｍ²、膜厚は、例えば接合層８／電極層９＝５００Å／２０００Åとする。

次に、前記一対の電極層９上及びこれら電極層９に渡ってガス検知層１０であるＳｎＯ₂膜を成膜する。成膜にはＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、反応性スパッタリング法によって行なう。ターゲットにはＳｂを０．５質量％有するＳｎＯ₂を用いる。成膜条件はＡｒガス圧力２Ｐａ、基板温度１５０〜３００℃、ＲＦパワー２Ｗ／ｃｍ²である。ガス検知層１０の大きさは５０〜２００μｍ角程度、厚さは、例えば、０．２〜１．６μｍ程度が望ましい。

ガス検知層１０の上にはＡｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃などの多孔質金属酸化物からなる担体にＰｄまたはＰｔなどの貴金属酸化触媒を担持し、無機バインダーと溶剤でペースト状にした選択触媒層材料をスクリーン印刷法により塗布し、５００℃で１時間以上焼成することによって、ガス検知層１０の全体を覆うように選択触媒層１１を形成する。選択触媒層１１は、ガス検知層１０の全体を十分に覆いきる大きさに形成する必要がある。最後に、Ｓｉ基板１の裏面よりエッチングによりＳｉ（シリコン）を除去し、ダイアフラム構造とする。
選択触媒層１１の役割は、検出対象ガスであるメタンガス以外の水素ガス、一酸化炭素ガス、アルコールガスなどの還元性（妨害）ガスを燃焼してガス検知層１０に到達しないようにし、薄膜状のセンサ素子２０にガス選択性を持たせることにある。さらに、ガス検知層１０の表面に酸素を供給することにより、感度を向上する役割をも果たしていると考えられる。
この選択触媒層１１に含まれるＰｄまたはＰｔなどの貴金属酸化触媒の担持量は、５〜９質量％（触媒質量／（触媒＋担体）質量×１００）とする。

〔通電駆動手段〕
次に、通電駆動手段１２は、ヒータ層６へのパルス状の通電を断続的に行って、ガス検知層１０の温度を低温状態と高温状態との間で繰り返し変化させることができるように構成されている。後述するように、この高温状態においてメタンガスの検出が行われる。このパルス通電は、例えば、パルス通電から次のパルス通電が行われるまでの間隔を３０ｓ（３０秒）周期とし、その３０ｓのうち、ヒータ層通電を１００ｍｓ（後述する予備検知通電時間）の間実施し、２９．９０ｓの間実施しないように、断続的に（繰り返し）行うことができる。
また、通電駆動手段１２は、ヒータ層通電時において、通電時間を比較的短い時間の予備検知通電時間（例えば、１００ｍｓ）と比較的長い時間の本検知通電時間（例えば、２００ｍｓ）との間で切り替えるように構成されている。そして、この通電駆動手段１２は、ヒータ層通電時には、予備検知通電時間終了間際のガス検知層１０の電気抵抗値と本検知移行基準値とを比較して、通電時間を延長するか否かの判定ができるように構成されている（図２上、延長判定と記載）。この際には、後述するガス種判定手段１４によるガス種の判定結果に従い、判定結果がメタンガスと考えられる場合には、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）と上記電気抵抗値を比較し、判定結果がメタンガス以外のガスと考えられる場合には、後述する基準値決定手段１５によりメタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制するように変更された延長抑制基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値よりも低い値）と上記電気抵抗値とを比較して、延長するか否かの判定ができるように構成されている。
ここで、メタンガスを良好に検出することができる上記高温状態は、検出対象ガスに応じて設定することができ、例えば、メタンガスの場合には、３５０℃〜４５０℃（高温状態）とすることにより精度高く検知することができる。
また、通電駆動手段１２がヒータ層６を高温状態にまで加熱する際には、センサ素子２０の周囲温度を検出して、この周囲温度に応じて補正を行った上で、ヒータ層６への通電を制御することが好ましい。これにより、適切な通電により、ヒータ層６の温度を高温状態にまで正確に加熱することができる。

〔ガス検出手段〕
ガス検出手段１３は、ガス検知層１０の温度が検出対象ガスを精度高く検出可能な温度になった状態（高温状態）での、ガス検知層１０の電気抵抗値に基づいて、検出対象ガスの有無や濃度を検出することができるように構成されている。すなわち、ヒータ層６に通電してメタンガス存在下でガス検知層１０が高温状態となるに従い、このガス検知層１０の電気抵抗値が低下して所定の電気抵抗値に近づいて安定化するため、この安定化した電気抵抗値を用いることにより、メタンガスの有無や濃度を正確かつ精度の高い状態で検出することができる。本実施形態において、この安定化した電気抵抗値が得られるのは、上記通電駆動手段１２による通電が開始されて本検知通電時間が終了する間際となるように設定されている（図３上、ガス漏れ検出と記載）。なお、上記電気抵抗値は、センサ素子２０中に直列に設けられた固定抵抗と可変抵抗のうち、可変抵抗の電気抵抗値を意味している。
そして、本検知通電時間終了間際に検出した電気抵抗値は、ガス検知層１０の雰囲気中にメタンガスが存在する場合と存在しない場合の電気抵抗値や、雰囲気中（例えば、空気中）に特定の濃度のメタンガスが存在する場合の電気抵抗値を予めガス検知装置（センサ素子）ごとに設定しておき、この設定結果と上記検出した電気抵抗値とを比較することにより、メタンガスの有無や濃度を検出することができる。例えば、図３に示すように、本検知通電時間終了間際の電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値（メタンガスが空気中に１０００ｐｐｍ程度の濃度で存在する場合の電気抵抗値）付近よりも低下している場合（メタンガスが空気中に４０００ｐｐｍの濃度で存在する場合など）には、メタンガスが漏れているものとしてガス漏れを検出することができる（図３上、ガス漏れ検出と記載）。なお、精度は落ちるが、上記に加えて、予備検知通電時間終了間際に検出した電気抵抗値を用いてメタンガスの検出を行うこともできる。

〔ガス種判定手段〕
ガス種判定手段１４は、ヒータ層６への通電を開始してから所定時間経過するまで（予備検知通電時間内、好ましくは２０ｍｓ〜予備検知通電時間の終了間際程度（図２上、ガス種判定時間と記載）、特に好ましくは、２０ｍｓ〜８０ｍｓ程度）の電気抵抗値の変化状態に基づいて、ガス検知層１０の雰囲気中に存在するガスの種類を検出することができるように構成されている。ここで、図２に示すように、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値との関係（変化状態）は、空気中に含まれるガス種がメタンガスの場合、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の値に安定化する軌跡を描くものであり、一方、空気中に含まれるガス種がメタンガス以外の場合、時間が経過するにつれ電気抵抗値が漸近減少し、所定の極小値を経て漸近増加に転じる軌跡を描くものである。したがって、ガス種判定手段１４により、ガス検知層の雰囲気中のガス種を判定するに当たり、予備検知通電時間内における通電時間と電気抵抗値との軌跡が、どのような軌跡を描くかを調べることにより、正確かつ簡便にガス種（検出対象ガスであるメタンガスか、メタンガス以外の一酸化炭素ガス若しくは水素ガス等か）の判定をすることができる。

具体的には、予備検知通電時間内の複数の電気抵抗値の差分に基づいて空気中に含まれるガス種を判定する。
すなわち、図２に示すように予備検知通電時間を１００ｍｓにした場合に、メタンガス以外のガス（一酸化炭素、水素）である場合の電気抵抗値は、通電開始から４０ｍｓ程度経過後、１００ｍｓ程度経過するまでの間では漸近増加していることから、この４０ｍｓから１００ｍｓ間程度での電気抵抗値を２点（例えば、４０ｍｓ時と６０ｍｓ時、６０ｍｓ時と８０ｍｓ時など）で検出して、通電時間の長い方の電気抵抗値から短い方の電気抵抗値を引いた値（差分）が、正であるときは、メタンガス以外のガスが存在すると判定することができる。一方、メタンガスの場合の電気抵抗値は、上記４０ｍｓから１００ｍｓ間では、漸近減少して安定化していることから、上記差分が負であるときは、メタンガスが存在すると判定することができる。なお、図２では、空気に１０００ｐｐｍの濃度でメタンガスが含まれている場合の電気抵抗値は、本検知移行基準値付近（メタンガス対応の本検知移行基準値付近）で安定化しつつある。上記では２点の電気抵抗値を用いて差分をとったが、３点以上の電気抵抗値の差分をとってもよく、また、電気抵抗値の微分値から傾きを検出して、ガス種を判定してもよい。

また、予備検知通電時間内の極小値の存在に基づいて空気中に含まれるガス種を判定することもできる。
すなわち、図２に示すように予備検知通電時間を１００ｍｓにした場合に、メタンガス以外のガス（一酸化炭素、水素）である場合の電気抵抗値は、通電開始から漸近減少し、２０ｍｓ程度経過後４０ｍｓ程度経過するまでの間で極小値を迎え、４０ｍｓ程度経過後１００ｍｓ程度経過するまで漸近増加している。したがって、３点（例えば、２０ｍｓ時、４０ｍｓ時、６０ｍｓ時など）の電気抵抗値を検出して、これら電気抵抗値のうち４０ｍｓ時の電気抵抗値が一番小さい値となっているなど、２０ｍｓ時から６０ｍｓ時までの間で電気抵抗値が極小値を有しているときには、メタンガス以外のガスが存在すると判定することができる。一方、メタンガスの場合の電気抵抗値は、通電開始から１００ｍｓの間では、漸近減少して安定化していることから極小値は存在せず、上記３点（例えば、２０ｍｓ時、４０ｍｓ時、６０ｍｓ時など）の電気抵抗値が極小値を有しないときは、メタンガスが存在すると判定することができる。なお、この際には、さらに、４点以上の電気抵抗値をとってもよく、また、電気抵抗値の微分値から傾きを検出して、ガス種を判定するようにしてもよい。
なお、予備検知通電時間は、雰囲気中にメタンガスを含む場合には電気抵抗値が通電開始から漸近減少して安定化する時間帯、及び雰囲気中にメタンガスを含まない場合には電気抵抗値が通電開始から漸近減少し極小値を迎え漸近増加する時間帯を含み、ガス種を良好に判定することができる時間帯であればよく、図２、図３からも判明するように、通電開始からの時間が６０ｍｓ程度以上であればよい。また、予備検知により消費電力を低減するためには予備検知通電時間を本検知通電時間よりも短く設定する必要があり、好ましくは予備検知通電時間を本検知通電時間の２／３程度以下とすると良好に消費電力を軽減することができる。よって、予備検知通電時間は、６０ｍｓ以上本検知通電時間の２／３以下とすることが好ましい。図２、図３では、予備検知通電時間を通電開始から１００ｍｓ、本検知通電時間を通電開始から２００ｍｓとしている。

〔基準値決定手段〕
基準値決定手段１５は、通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長することが必要か否かを判定するために用いられる本検知移行基準値を決定できるように構成されている。すなわち、基準値決定手段１５は、ガス種判定手段１４によるガス種の判定結果に従って、判定結果がメタンガスである場合には本検知移行基準値をそのままの値（メタンガス対応の本検知移行基準値）に維持し、一方、判定結果がメタンガス以外のガスの場合には本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値から延長抑制基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値よりも低い値）に変更できるように構成されている。これにより、ガス検知層１０の雰囲気中に存在するガス種に応じて延長判定に用いる本検知移行基準値を適切に変更し、この変更された延長抑制基準値とガス検知層１０の電気的特性とを比較して延長の判定をすることができるので、ガス種に応じて延長が必要な場合にのみ本検知通電時間に延長することが可能となる。

〔電池〕
電池は、ガス検知装置１００の内部に配置されて、上記各手段に電力を供給するように構成されている。例えば、耐用年数の比較的長いリチウム電池を用いる。

〔ガス種の判定およびメタンガスの有無および濃度の検出〕
以下、図２、図３、図４を用いて、上記構成のガス検知装置１００における、ガス検知層１０の雰囲気（空気）中に存在するガス種の判定、及びメタンガスの存在の有無、濃度の検出に関して説明する。

まず、ガス種の判定について説明すると、図４に示すように、通電駆動手段１２によりヒータ層６に通電が開始されると（ステップ＃１）、予備検知通電時間内（図２で示すように、例えば、通電駆動の開始から１００ｍｓ経過まで）の電気抵抗値の変化状態を用いてガス種判定手段１４により空気に含まれるガス種の判定が行われる（ステップ＃２）。すなわち、上記ガス種判定手段１４の説明のように、例えば、２点（４０ｍｓ時と６０ｍｓ時）の電気抵抗値を検出してその電気抵抗値の差分が、正であれば空気にメタンガスを含まない（ステップ＃３：ＮＯ）と、負であれば空気にメタンガスが含まれる（ステップ＃３：ＹＥＳ）とガス種を判定する。これにより、簡便にガス種を判定することができるとともに、予備検知通電時間という比較的短い時間内で早期にガス種を判定することができる。そして、ガス種判定手段１４によるガス種の判定の結果、メタンガスを含む場合（ステップ＃３：ＹＥＳ）には、予備検知通電時間終了間際の電気抵抗値を検出し（ステップ＃４）、この電気抵抗値と本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値（図２上、１点鎖線で示す））とが比較される（ステップ＃５）。これにより、詳しくは後述するが、通電時間の延長の必要性を判定することができる。

一方、ガス種判定手段１４によるガス種の判定の結果、メタンガスが含まれない場合（ステップ＃３：ＮＯ）には、基準値決定手段１５が本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値（図２上、１点鎖線で示す））を、延長を抑制する延長抑制基準値（図２上、２点鎖線で示す）に変更する、すなわち、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）よりも低い値に変更する（ステップ＃６）。そして、予備検知通電時間終了間際の電気抵抗値を検出し（ステップ＃７）、この電気抵抗値と延長抑制基準値とが比較される（ステップ＃８）。これにより、メタンガスが含まれないと判定された場合には、できるだけ通電時間が延長されないように本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）を延長抑制基準値に低下させて、誤検知を防止するとともに、無駄な延長による電力消費を抑制することができる。

次に、メタンガスを含む場合において、電気抵抗値と本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値（図２上、１点鎖線で示す））とが比較された結果（ステップ＃５）、電気抵抗値が、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）以下である場合には（ステップ＃５：ＹＥＳ）、通電時間を予備検知通電時間から、本検知通電時間に延長する（ステップ＃９）。一方、電気抵抗値が、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）より大きい場合には（ステップ＃５：ＮＯ）、通電時間は予備検知通電時間のままで、通電時間を本検知通電時間に延長しない（ステップ＃１０）。これにより、メタンガスが所定の濃度よりも濃い状態（電気抵抗値がメタンガス対応の本検知移行基準値よりも低下した状態）となったときにだけ、本検知通電時間に延長することができ、不必要な延長を防止して消費電力を低減することができる。

また、メタンガスが含まれない場合に於いて、電気抵抗値と延長抑制基準値（図２上、２点鎖線で示す）とが比較された結果（ステップ＃８）、電気抵抗値が、延長抑制基準値以下である場合には（ステップ＃８：ＹＥＳ）、通電時間を予備検知通電時間から、本検知通電時間に延長する（ステップ＃９）。一方、電気抵抗値が、延長抑制基準値より大きい場合には（ステップ＃８：ＮＯ）、通電時間は予備検知通電時間のままで、通電時間を本検知通電時間に延長しない（ステップ＃１０）。これにより、延長抑制基準値との比較をした後、依然として電気抵抗値が低い場合には通電時間を本検知通電時間に延長することにより、メタンガスが含まれない場合における上記電気抵抗値の漸近増加があると、後述するように、本検知通電時間の終了間際にガス検知層の電気抵抗値に基づいてガス漏れの有無を検出した際には、当該電気抵抗値が延長抑制基準値よりも上昇することとなる。従って、ガス検知層の雰囲気中にメタンガス以外のガスが存在する場合であっても、当該ガスの影響によりメタンガスが所定濃度以上存在するものと誤検知することが防止され、メタンガスの検出をより正確に行うことができる。

なお、本検知通電時間は通電開始から２００ｍｓ経過時までの時間であり、この時間は、低温状態においてガス検知層１０に吸着された雑ガスである一酸化炭素ガスや水素ガスを高温状態にすることにより略完全に燃焼することができる時間に設定されており、図３では、通電開始から２００ｍｓに設定されている。

したがって、ガス検知層１０の雰囲気中のガス種を判定し、その判定結果、すなわち、メタンガスが存在すると考えられる場合、メタンガスが存在しないと考えられる場合にそれぞれ対応して、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）を変更せず若しくは本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）を延長抑制基準値に変更しつつ、その本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）若しくは延長抑制基準値と比較して延長の必要性を判断することとなる。これにより、無駄に誤検知をできるだけ防止できるとともに、延長されることによる消費電力の低減を図ることができる。

次に、図３、図４に示すように、通電時間を本検知通電時間に延長した後（ステップ＃９）、本検知通電時間終了間際の電気抵抗値を検出し（ステップ＃１１）、この電気抵抗値とメタンガス漏れ用基準値とが比較される（ステップ＃１２）。このメタンガス漏れ用基準値は、ガス検知層１０の雰囲気（空気）中に、爆発若しくは中毒症状を生じるおそれがある所定濃度のメタンガスが存在する場合に、ガス検知層１０が示す電気抵抗値よりも高く、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）以下となるように設定されている。なお、メタンガス漏れ用基準値を、本検知移行基準値としての延長抑制基準値と同じ値に設定することもでき、図３では、延長抑制基準値とメタンガス漏れ用基準値とを同じ値として用いている（図３上、２点鎖線で示す）。

本検知通電時間の終了間際の電気抵抗値とメタンガス漏れ用基準値とが比較された結果（ステップ＃１２）、電気抵抗値が、メタンガス漏れ用基準値以下である場合には（ステップ＃１２：ＹＥＳ）、警報手段１７によりガス漏れ警報が発せられ、電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値よりも大きくなるまでステップ＃９からステップ＃１３を繰り返す。これにより、電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値よりも低くなることにより、雰囲気中のメタンガス濃度が所定の濃度よりも濃くなったものと判断でき、この場合、本ガス検知装置１００の周囲に存在する人に警報手段１７としてのスピーカからの警報の発生や液晶ディスプレイでの警報の表示などにより、メタンガス漏れの異常状態の発生を報知することができる。
一方、電気抵抗値が、メタンガス漏れ用基準値よりも大きい場合には（ステップ１２：ＮＯ）、メタンガス漏れが無いものとしてステップ＃１に戻り再度ガス種の判定が行われることとなる。

よって、ガス種に応じて延長が必要な場合にのみ本検知通電時間に延長して、より正確なメタンガスの有無及び濃度の検出を行うことができ、また、無駄に延長が行われることを防止して消費電力の低減を図ることができる。すなわち、ガス種判定手段１４によるガス種の判定結果がメタンガスを含まない場合には予備検知通電時間から本検知通電時間に延長する際に基準となる本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更するので、ガス検知層１０の電気的特性が本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）と比較して所定の変動をした場合であっても、即座に本検知通電時間に延長してしまうことを回避でき、予備検知通電時間内において、延長する必要があるか否かを的確に判断して誤検知を防止することができるとともに、消費電力の低減を図ることができる。

〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、基準値決定手段１５が、ガス種判定手段１４の判定結果がメタンガスを含まない場合には、本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更し、通電駆動手段１２がこの延長抑制基準値と予備検知通電時間の終了間際における電気抵抗値とを比較して、延長するか否かを判定した。これに対し、本第２実施形態では、ガス種判定手段１４の判定結果がメタンガスを含まない場合には、基準値決定手段１５が本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値のまま維持し、通電駆動手段１２が通電を予備検知通電時間の経過時に終了するように構成することもできる。このように、基準値決定手段１５による本検知移行基準値の決定には、本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値のまま維持して用いることも含まれる。この第２実施形態のガス検知装置１００について以下に説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成、ガス判定及びガス検出方法については説明の簡単のため適宜記載を省略する。

まず、ガス種の判定について説明すると、図５に示すように、通電駆動手段１２によりヒータ層６に通電が開始されると（ステップ＃２１）、予備検知通電時間内（図２で示すように、例えば、通電駆動の開始から１００ｍｓ経過まで）の電気抵抗値の変化状態を用いてガス種判定手段１４により空気に含まれるガス種の判定が行われる（ステップ＃２２）。すなわち、上記ガス種判定手段１４の説明のように、例えば、３点（２０ｍｓ時、４０ｍｓ時、６０ｍｓ時）の電気抵抗値を検出してその電気抵抗値のうち、４０ｍｓ時の値が他の２つの値よりも小さい場合には極小値が存在するとして空気にメタンガスを含まない（ステップ＃２３：ＮＯ）と、４０ｍｓ時の値が他の２つの値よりも大きい場合には極小値が存在しないとして空気にメタンガスが含まれる（ステップ＃２３：ＹＥＳ）とガス種を判定する。これにより、簡便にガス種を判定することができるとともに、予備検知通電時間という比較的短い時間内で早期にガス種を判定することができる。
そして、ガス種判定手段１４によるガス種の判定の結果、メタンガスを含む場合（ステップ＃２３：ＹＥＳ）には、予備検知通電時間終了間際の電気抵抗値を検出し（ステップ＃２４）、この電気抵抗値と本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値（図２上、１点鎖線で示す））とが比較される（ステップ＃２５）。これにより、詳しくは後述するが、通電時間の延長の必要性を判定することができる。

一方、ガス種判定手段１４によるガス種の判定の結果、メタンガスが含まれない場合（ステップ＃２３：ＮＯ）には、即座に延長へ向けた処理を中止し、通電時間を延長せず（ステップ＃３０）、ステップ＃１に戻る。すなわち、上記第１実施形態のように、本検知移行基準値の延長抑制基準値への変更、予備検知通電時間終了間際の電気抵抗値の検出、この電気抵抗値と延長抑制基準値との比較、本検知通電時間への延長、本検知通電時間終了間際の電気抵抗値とメタンガス漏れ用基準値との比較は行わない。ガス種判定手段１４によるガス種の判定の結果、検出対象のメタンガスが所定の濃度以上で存在しないことが明らかであるような確度が高い場合には、その後の延長等の処理を省略することにより消費電力の低減を図ることができる。

次に、メタンガスが含まれるとガス種判定手段１４により判定された場合において、電気抵抗値と本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値（図２上、１点鎖線で示す））とが比較された結果（ステップ＃２５）、電気抵抗値が、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）以下である場合には（ステップ＃２５：ＹＥＳ）、通電時間を予備検知通電時間から、本検知通電時間に延長する（ステップ＃２６）。一方、電気抵抗値が、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）より大きい場合には（ステップ＃２５：ＮＯ）、通電駆動手段１２が通電を予備検知通電時間の経過時に終了し、本検知通電時間には延長しない（ステップ＃３０）。これにより、メタンガスが所定の濃度よりも濃い状態（電気抵抗値がメタンガス対応の本検知移行基準値よりも低下した状態）となったときにだけ、本検知通電時間に延長することができ、不必要な延長を防止して電力消費を抑制することができる。

したがって、ガス検知層１０の雰囲気中のガス種を判定し、その判定結果、すなわち、メタンガスが存在すると考えられる場合、メタンガスが存在しないと考えられる場合にそれぞれ対応して、延長の必要性を判断することとなる。これにより、誤検知をできるだけ防止できるとともに、無駄に延長されることによる消費電力の低減を図ることができる。

次に、図３、図５に示すように、通電時間を本検知通電時間に延長した後（ステップ＃２６）、本検知通電時間終了間際の電気抵抗値を検出し（ステップ＃２７）、この電気抵抗値とメタンガス漏れ用基準値とが比較される（ステップ＃２８）。このメタンガス漏れ用基準値は、ガス検知層１０の雰囲気（空気）中に、爆発若しくは中毒症状を生じるおそれがある所定濃度のメタンガスが存在する場合に、ガス検知層１０が示す電気抵抗値よりも高く、本検知移行基準値（メタンガス対応の本検知移行基準値）以下となるように設定されている。

本検知通電時間の終了間際の電気抵抗値とメタンガス漏れ用基準値とが比較された結果（ステップ＃２７）、電気抵抗値が、メタンガス漏れ用基準値以下である場合には（ステップ＃２８：ＹＥＳ）、警報手段１７によりガス漏れ警報が発せられ、電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値よりも大きくなるまでステップ＃２６からステップ＃２９を繰り返す。これにより、電気抵抗値がメタンガス漏れ用基準値よりも低くなることで、雰囲気中のメタンガス濃度が所定の濃度よりも濃くなったものと判断でき、この場合、本ガス検知装置１００の周囲に存在する人に警報手段１７としてのスピーカからの警報の発生や液晶ディスプレイでの警報の表示などにより、メタンガス漏れの異常状態の発生を報知することができる。
一方、電気抵抗値が、メタンガス漏れ用基準値よりも大きい場合には（ステップ２８：ＮＯ）ガス漏れが無いものとしてステップ＃２１に戻り再度ガス種の判定が行われることとなる。

よって、ガス種に応じて延長が必要な場合にのみ本検知通電時間に延長して、より正確なメタンガスの有無及び濃度の検出を行うことができ、また、無駄に延長が行われることを防止して消費電力の低減を図ることができる。すなわち、ガス種判定手段によるガス種の判定結果がメタンガスを含まない場合には、本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値のままで維持し、通電を予備検知通電時間の経過時に終了するので、検出対象ガスであるメタンガスが含まれる場合にのみ延長を行い、延長が無駄に行われることを防止して消費電力の低減を図ることができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態においては、ガス検知層１０（センサ素子２０）の電気的特性として可変抵抗の電気抵抗値を用いてガス種及びメタンガスの存在を検出したが、特にこれに限定されるものではなく、ガス検知層１０（センサ素子２０）の固定抵抗の出力電圧を用いてガス種及びメタンガスの存在を検出することもできる。

（２）上記実施形態においては、ガス検知層１０を酸化スズ（ＳｎＯ₂）を主成分とする材料からなるものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、このような主成分材料としては、検出対象ガスに応じ、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）等も採用できる。

（３）上記実施形態においては、内蔵された電池からの電力供給により駆動するように構成したが、特にこれに限定されるものではなく、ガス検知装置の設置箇所の近傍に固定電源が存在するのであれば、この固定電源から電力供給を受ける構成としてもよい。

（４）上記実施形態においては、延長抑制基準値とメタンガス漏れ用基準値とを同じ値として説明したが、誤検知を防止することができる値であれば、それぞれ異なる値を用いることができる。

（５）上記実施形態においては、図１に示したように、支持層５の上に設けられたヒータ層６の全体を覆う状態でＳｉＯ₂膜からなる絶縁層７が設けられ、当該絶縁層７の上に一対の電極層９が設けられる構成を例示した。しかし、絶縁層７が設けられることなく、ヒータ層の上に電極層が設けられる構成であってもよい。また、電極層とヒータ層とが独立して設けられず、兼用される構成であってもよい。

（６）上記実施形態においては、検出対象ガスをメタンガスとして説明したが、メタンガスと同様の電気的特性の変化状態をもつガスであれば、特に制限無く検出対象ガスとすることができる。

本発明は、検出対象ガスの有無及び濃度の検出を行うにあたり、消費電力の低減を図りつつ、より正確な検出対象ガスの有無及び濃度を検出できるガス検知装置及びガス検知方法に適用することができる。

ガス検知装置の構造を示す概略図 予備検知通電時間内の通電時間と電気抵抗値との関係を示すグラフ図 本検知通電時間内の通電時間と電気抵抗値との関係を示すグラフ図 本発明の第１実施形態に係るガス検知装置のガス種判定及びガス検出を示すフロー図 本発明の第２実施形態に係るガス検知装置のガス種判定及びガス検出を示すフロー図

符号の説明

１： Ｓｉ基板（支持基板）
６： ヒータ層
１０： ガス検知層
１１： 選択触媒層
１２： 通電駆動手段
１３： ガス検出手段
１４： ガス種判定手段
１５： 基準値決定手段
２０： センサ素子
１００：ガス検知装置

Claims (11)

1. 検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及び前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
   前記ヒータ層への通電を断続的に行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
   ヒータ層通電時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、を備え、
   前記電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、前記通電駆動手段が前記ヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置であって、
   前記予備検知通電時間内における電気的特性に基づいて、前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
   前記ガス種判定手段による判定結果に従って、前記本検知移行基準値を決定する基準値決定手段を備えたガス検知装置。
2. 前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更する請求項１に記載のガス検知装置。
3. 前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値に維持し、前記通電駆動手段が通電を前記予備検知通電時間の経過時に終了する請求項１に記載のガス検知装置。
4. 前記ガス種判定手段が、前記予備検知通電時間内における電気的特性として電気抵抗値の変化状態を用いて、前記雰囲気中に存在するガス種を判定する請求項１から３の何れか一項に記載のガス検知装置。
5. 前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定するに、複数の前記電気抵抗値の差分を用いる請求項４に記載のガス検知装置。
6. 前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定するに、前記電気抵抗値の極小値の出現を用いる請求項４に記載のガス検知装置。
7. 前記センサ素子が薄膜状に形成されるとともに、前記予備検知通電時間が０．１秒に設定されている請求項１から６の何れか一項に記載のガス検知装置。
8. 内蔵された電池からの電力供給により駆動する請求項１から７の何れか一項に記載のガス検知装置。
9. 検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層、及び前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子を用いて、
   通電駆動手段が前記ヒータ層への通電を断続的に行って、前記ガス検知層の温度を変化させ、
   ガス検出手段がヒータ層通電時の前記ガス検知層の電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出する構成で、
   前記電気的特性が本検知移行基準値と比較して所定の変動をした場合に、前記通電駆動手段が前記ヒータ層への通電時間を予備検知通電時間から本検知通電時間に延長して、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知方法であって、
   前記検出対象ガスの検出前に、ガス種判定手段が、前記予備検知通電時間内における電気的特性に基づいて、前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定し、
   前記ガス種判定手段による判定結果に従って、基準値決定手段が、前記本検知移行基準値を決定するガス検知方法。
10. 前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値を、メタンガス対応の本検知移行基準値よりも通電時間の延長を抑制する延長抑制基準値に変更する請求項９に記載のガス検知方法。
11. 前記ガス種判定手段による判定結果がメタンガス以外のガスの場合には、前記基準値決定手段が前記本検知移行基準値をメタンガス対応の本検知移行基準値に維持し、前記通電駆動手段が通電を前記予備検知通電時間の経過時に終了する請求項９に記載のガス検知方法。

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