JP2019207208A

JP2019207208A - ガス検知器

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Publication number: JP2019207208A
Application number: JP2018103995A
Authority: JP
Inventors: 康介柏谷; Kosuke Kashiwatani
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: JP6991928B2

Abstract

【課題】電源投入後、より早期に、検知対象ガスの検知を行うことができるガス検知器を提供する。【解決手段】環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するためのガスセンサと、ガスセンサの基準値とセンサ出力値とに基づいて検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する制御部とを備え、制御部は、ガスセンサの第１の暖機処理期間において、ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第１の測定時間ｔ１および第２の測定時間ｔ２に、ガスセンサの第１のセンサ出力値Ｓ１および第２のセンサ出力値Ｓ２を取得する工程を実行するように構成され、制御部が、第１のセンサ出力値Ｓ１および第２のセンサ出力値Ｓ２のみを用いて、ガスセンサの基準値を算出する工程を実行するように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ガス検知器に関する。

従来、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために、熱線型半導体式ガス検知素子などのガスセンサを備えたガス検知器が用いられている。ガス検知器に備えられるガスセンサは、たとえば、環境雰囲気の状態や、ガス検知器の不使用期間などに応じて、ゼロ出力値（基準値）が変化するという特性を有している。したがって、ガス検知器は、検知対象ガスの検知を行なう毎に、起動してからガスセンサの暖機処理を行ない、ガスセンサが安定状態になるまで待って、安定状態で得られたセンサ強度を基準値として設定する必要がある。ガスセンサの暖機処理は、長時間を必要とするため、たとえば、携帯用のガス検知器などで、必要なときだけ電源を投入して検知対象ガスを早く検知したい場合に、問題となる。

このような問題を解決するために、特許文献１は、電源投入後、早期に、ガス濃度測定を行なうことができるガス検知器を提案している。このガス検知器では、ガス検知器に備えられるガスセンサの暖機処理期間中に、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値が、ガスセンサについて予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲内の大きさであることが検出されたときに、そのセンサ出力値が得られた時点から始まる一定の単位時間内におけるセンサ出力値の変化量が同じ許容範囲内の大きさである場合に、その単位時間範囲内において所定時間間隔毎に順次取得される複数のセンサ出力値の平均値が、新たなゼロ出力値として設定される。したがって、このガス検知器では、ガスセンサの暖機処理期間中であっても、ゼロ出力値が新たに設定されて、ガス濃度測定を一応の信頼性をもって実行することができる。

特開２０１５−２２４８９２号公報

しかしながら、特許文献１のガス検知器においては、少なくとも、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値が、ガスセンサについて予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲内の大きさとなるまでは、ガス濃度測定を行なうことができない。さらに、ガスセンサは、長年の使用もしくは不使用により、または、測定される環境雰囲気により、安定状態で得られるセンサ出力値が変動して、予め設定されたゼロ出力値に対して設定された許容範囲外の大きさになってしまう場合も考えられる。そのような場合には、予め設定されたゼロ出力値や許容範囲を修正しなければ、ガスセンサによって取得されるセンサ出力値がその許容範囲内の大きさになることがなく、ガス濃度測定を行なうことができない。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、電源投入後、より早期に、検知対象ガスの検知を行うことができるガス検知器を提供することを目的とする。

本発明のガス検知器は、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために使用されるガス検知器であって、前記検知対象ガスを検知するためのガスセンサと、前記ガスセンサの基準値とセンサ出力値とに基づいて前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する制御部とを備え、前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオンにされると前記ガスセンサの第１の暖機処理を開始し、前記ガスセンサの第１の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第１の測定時間に、前記ガスセンサの第１のセンサ出力値を取得する工程と、前記ガスセンサの第１の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、前記第１の測定時間より後の第２の測定時間に、前記ガスセンサの第２のセンサ出力値を取得する工程とを実行するように構成され、前記制御部が、前記第１のセンサ出力値および前記第２のセンサ出力値のみを用いて、前記ガスセンサの基準値を算出する工程を実行するように構成されることを特徴とする。

また、前記ガスセンサの基準値を算出する工程が、前記第２のセンサ出力値から前記第１のセンサ出力値を減算した差分値を、前記第２のセンサ出力値から減算する工程を含むことが好ましい。

また、前記制御部がさらに、前記第２の測定時間以降に前記検知対象ガスの検知を開始し、前記第２の測定時間より後の第３の測定時間に、前記ガスセンサの第３のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、前記制御部がさらに、前記第３のセンサ出力値および前記基準値を用いて、前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程を実行するように構成されることが好ましい。

また、前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオフにされてから所定時間内に、前記ガス検知器の電源がオンにされると、前記ガスセンサの第１の暖機処理とは異なる前記ガスセンサの第２の暖機処理を開始することが好ましい。

また、前記制御部は、前記ガスセンサの第２の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第２の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した第４の測定時間に、前記ガスセンサの第４のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、前記制御部がさらに、前記第４のセンサ出力値と前記基準値とを比較し、前記第４のセンサ出力値が前記基準値以上である場合、前記基準値を新たな基準値とし、前記第４のセンサ出力値が前記基準値より小さい場合、前記第４のセンサ出力値を新たな基準値とする工程を実行するように構成されることが好ましい。

本発明によれば、電源投入後、より早期に、検知対象ガスの検知を行うことができるガス検知器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガス検知器のブロック図である。図１のガス検知器の前回の電源オフから所定時間を経過した後に電源をオンにしたときの、ガスセンサのセンサ出力値の時間変化を概略的に示すグラフである。図１のガス検知器の前回の電源オフから所定時間以内に電源をオンにしたときの、ガスセンサのセンサ出力値の時間変化を概略的に示すグラフである。図１のガス検知器の動作を説明するフローチャートである。図１のガス検知器の動作を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るガス検知器を説明する。ただし、以下に示す実施形態は一例であり、本発明のガス検知器は、以下の例に限定されることはない。

本実施形態のガス検知器は、たとえば大気などの環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために使用される。検知対象ガスは、環境雰囲気において検知対象となるガスであり、特に限定されることはなく、水素、メタン、ブタン、一酸化炭素、酢酸、エタノールなどが例示される。ガス検知器は、たとえば、酢酸やエタノールを検知するように構成することで、使用者の体臭を検知するための携帯用のガス検知器として使用可能である。

図１は、本実施形態のガス検知器１の例示的な構成を示すブロック図である。ガス検知器１は、図１に示されるように、電源部２、ガスセンサ３、制御部４、通知部５および記憶部６を備えている。

電源部２は、ガス検知器１を構成する各要素に電力を供給する電力供給源である。電源部２は、本実施形態では、図１に示されるように、制御部４に電力供給可能に接続され、制御部４に電力を供給し、制御部４を介してガスセンサ３、通知部５および記憶部６に電力を供給する。電源部２は、本実施形態では、ガス検知器１内に設けられる電池またはバッテリである。電源部２は、ガス検知器１内の各構成要素への電力の供給をオン／オフするためのスイッチ（図示せず）を備えている。ただし、電源部２は、ガス検知器１を構成する各要素に電力を供給することができれば、上記構成に限定されることはなく、たとえば、各構成要素に直接電力を供給するように構成されていてもよいし、ガス検知器１の外に設けられた商用電源などの外部電源であってもよい。

ガスセンサ３は、環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために用いられる。ガスセンサ３は、検知対象ガスの有無および／または濃度に対応するセンサ出力値を出力するように構成される。ガスセンサ３は、本実施形態では、図１に示されるように、制御部４に通信可能に接続され、センサ出力値を制御部４に送るように構成される。

ガスセンサ３としては、本実施形態では、公知の熱線型半導体式ガスセンサが用いられる。熱線型半導体式ガスセンサは、金属酸化物半導体により構成される感応部の表面の吸着酸素と検知対象ガスとの化学反応によって感応部（および熱線型半導体式ガスセンサ）の抵抗値（電気伝導度）が変化することを利用して、検知対象ガスの有無および／または濃度に対応したセンサ出力値を出力する。熱線型半導体式ガスセンサは、たとえば公知のホイートストンブリッジ回路として構成される検知回路（図示せず）に組み込まれて使用される。検知回路は、熱線型半導体式ガスセンサの抵抗値の変化を検出するために、熱線型半導体式ガスセンサの抵抗値の変化によって生じる検知回路内の電位差の変化を測定し、測定された電位差の変化を、検知対象ガスの有無および／または濃度に対応したセンサ出力値として出力する。ただし、ガスセンサ３は、検知対象ガスを検知することができれば、上記構成に限定されることはない。ガスセンサ３は、たとえば、熱線型半導体式ガスセンサ以外にも、公知の基板型半導体式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサなどを用いることができる。また、ガスセンサ３は、たとえば、ホイートストンブリッジ回路として構成される検知回路に組み込まれることなく、他の種類の回路に組み込まれてもよい。

ガスセンサ３は、たとえば図２および図３に示されるように、検知対象ガスを含まない環境雰囲気において、ガス検知器１の電源がオンにされて電力が供給されると、電力供給開始からセンサ出力値が変化し、ある程度の時間が経過した後に、ほぼ一定のセンサ出力値を示す安定状態に至るという特性を有する（図中、点線を参照）。この特性は、ガス検知器１の電源がオフにされていた期間が長いほど顕著に現れる。したがって、一般的には、ガスセンサは、検知対象ガスを検知する前に、検知対象ガスを含まない環境雰囲気において、電力供給開始から、ほぼ一定のセンサ出力値を示す安定状態となるまで暖機処理が行なわれる。そして、ガス検知器では、暖機処理が終了した後に得られるセンサ出力値を基準値とし、その基準値と、その後に検知対象ガスを含む環境雰囲気に曝されて得られるセンサ出力値とに基づいて、検知対象ガスの有無および／または濃度の判定が行われる。それに対して、本実施形態のガス検知器１においては、以下で詳しく述べるように、ガスセンサ３の暖機処理期間中に取得されるセンサ出力値を用いて、ガスセンサ３の基準値が算出される。したがって、本実施形態のガス検知器１では、電源投入後、暖機処理期間の経過を待つことなく、早期に検知対象ガスの検知を行なうことができる。

制御部４は、ガスセンサ３のセンサ出力値を取得し、取得されるセンサ出力値に基づいた演算処理を行なう。より具体的には、制御部４は、ガスセンサ３の基準値とセンサ出力値とに基づいて検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する。検知対象ガスに関連する検知信号強度には、検知対象ガスの有無および／または濃度に対応して変化する検知信号強度が含まれる。制御部４は、本実施形態では、図１に示されるように、電源部２、ガスセンサ３、通知部５および記憶部６と接続される。制御部４は、ガスセンサ３から取得されるセンサ出力値に基づいて演算処理を行なうことができれば、特に限定されることはなく、たとえば公知の中央演算処理装置（ＣＰＵ）などを用いて構成することができる。

通知部５は、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器１の使用者に通知する。検知対象ガスに関連する情報には、たとえば、環境雰囲気における検知対象ガスの有無、検知対象ガスの濃度に対応する検知レベル、検知対象ガスを検知するために必要なガス検知器１の状態を示す情報などが含まれる。通知部５は、本実施形態では、図１に示されるように、制御部４に接続され、制御部４から検知対象ガスに関連する情報を受け取り、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器１の使用者に通知する。通知部５は、検知対象ガスに関連する情報をガス検知器１の使用者に通知することができれば、その通知方法は特に限定されることはない。通知部５は、たとえば、検知対象ガスに関連する情報を視覚的に通知するディスプレイや、検知対象ガスに関連する情報を聴覚的に通知するスピーカーとすることができる。通知部５は、本実施形態ではガス検知器１内に設けられているが、制御部４から得られる情報をガス検知器１の使用者に通知することができれば、ガス検知器１とは別の外部機器として設けられてもよい。

記憶部６は、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶する。記憶部６は、たとえば、ガス検知器１の動作履歴、ガスセンサ３のセンサ出力値、制御部４により算出される基準値および検知信号強度、制御部４により算出される検知信号強度と対照される閾値、制御部４が実行可能なプログラムなどを記憶する。記憶部６は、本実施形態では、図１に示されるように、制御部４に接続され、制御部４との間で検知対象ガスの検知に必要な情報を通信する。記憶部６としては、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶することができれば、特に限定されることはなく、たとえば公知のハードディスク、メモリ、光記録媒体などを用いることができる。記憶部６は、本実施形態ではガス検知器１内に設けられているが、検知対象ガスの検知に必要な情報を記憶することができれば、ガス検知器１とは別の外部機器として設けられてもよい。

つぎに、図２〜図５を参照して、制御部４が実行するように構成される工程を中心に、ガス検知器１の動作を説明する。以下では、図２および図３に示されるように、暖機処理によりセンサ出力値が低下し、検知対象ガスの検知によりセンサ出力値が増加する特性を有するガスセンサを例に挙げて、ガス検知器１の動作を説明する。しかし、暖機処理によりセンサ出力値が増加し、検知対象ガスの検知によりセンサ出力値が低下するなど、他の特性を有するガスセンサもまた、適宜演算処理を変更することにより適用可能である。また、以下に示す工程は、以下で説明する順に実行することもできるし、以下で説明する順とは異なる順で実行することもできる。

はじめに、ガス検知器１の電源がオンにされると、電源部２から電力が供給されて、ガス検知器１の各構成要素が起動される。制御部４は、ガス検知器１の電源がオンにされると、図４の工程Ｓｔｅｐ１１に示されるように、ガス検知器１の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器１の電源がオンされたか否かの判定を行なう。これは、前回の電源のオフからの時間に応じて、必要な暖機処理の時間が異なるためである。たとえば、前回の電源のオフから所定時間内にガス検知器１の電源がオンにされると、前回駆動時のガスセンサ３の暖機処理よりも、暖機処理の時間を短くすることができ、より短時間で検知対象ガスの検知が可能になる。前回の電源のオフからの所定時間は、本実施形態では５分と定められるが、ガスセンサ３の特性に応じて、たとえば、暖機処理が必要となる、経時によるガスセンサ３の状態変化の程度に応じて適宜設定が可能である。制御部４は、ガス検知器１の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器１の電源がオンされたと判定した場合には（工程Ｓｔｅｐ１１のＹｅｓ）、後述する工程Ｓｔｅｐ１２に進む。一方、制御部４は、ガス検知器１の前回の電源のオフから所定時間以内にガス検知器１の電源がオンされたと判定した場合には（工程Ｓｔｅｐ１１のＮｏ）、後述する図５の工程Ｓｔｅｐ２１に進む。なお、工程Ｓｔｅｐ１１は任意であり、制御部４は、ガス検知器１の前回の電源オフからの時間に関わらず、ガス検知器１の電源がオンされる毎に、工程Ｓｔｅｐ１２から続く工程を実行しても構わない。

制御部４は、ガス検知器１の前回の電源のオフから所定時間を経過した後にガス検知器１の電源がオンされたと判定した場合には（工程Ｓｔｅｐ１１のＹｅｓ）、ガスセンサ３の第１の暖機処理を開始する。第１の暖機処理は、本実施形態では、図２に示されるように、ガスセンサ３に電力が供給開始されてから所定時間経過後の開始時間ｔ０において開始される。ガスセンサ３への電力供給開始直後（時間＜ｔ０）は、検知回路の過渡現象などによって、センサ出力値に急激な増減が生じる。第１の暖機処理は、検知回路の過渡現象などがほぼ消失した時間である開始時間ｔ０に開始される。開始時間ｔ０は、本実施形態では電力供給の開始後３秒と定められるが、検知回路の過渡現象などが消失する時間に応じて適宜設定が可能である。

制御部４は、図２および図４に示されるように、ガスセンサ３の第１の暖機処理期間において、ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第１の測定時間ｔ１に、ガスセンサ３の第１のセンサ出力値Ｓ１を取得する工程Ｓｔｅｐ１２を実行する。また、制御部４は、ガスセンサ３の第１の暖機処理期間において、ガスセンサ３の第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、第１の測定時間ｔ１より後の第２の測定時間ｔ２に、ガスセンサ３の第２のセンサ出力値Ｓ２を取得する工程Ｓｔｅｐ１３を実行する。ここで、第１の暖機処理期間とは、検知対象ガスを含まない環境雰囲気に、前回の電源オフから所定時間を経過した後に電源がオンにされたガス検知器１が置かれた場合において、第１の暖機処理の開始から、ガスセンサ３のセンサ出力値が徐々に低下して、センサ出力値がほぼ一定の値を示す、ガスセンサ３の安定状態に至るまでの期間のことを意味する。第１の測定時間ｔ１および第２の測定時間ｔ２は、第１の暖機処理期間内であって、第２の測定時間ｔ２が第１の測定時間ｔ１よりも後であれば、特に限定されることはなく、暖機処理によるガスセンサ３のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定可能であり、たとえば、それぞれ第１の暖機処理の開始後７秒および１２秒とすることができる。

制御部４は、ガスセンサ３の第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２を取得した後、任意で、第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２が正常に取得されたものであるか否かを判定する工程Ｓｔｅｐ１４を実行してもよい。この工程Ｓｔｅｐ１４では、たとえば、第１のセンサ出力値Ｓ１が第２のセンサ出力値Ｓ２よりも大きいか否かが判定される。第１の暖機処理期間中のガスセンサ３のセンサ出力値は、図２に示されるように、時間の経過に従って徐々に低下するので、第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２が第１の暖機処理期間中に正常に取得されていれば、第１のセンサ出力値Ｓ１は第２のセンサ出力値Ｓ２よりも大きい値を示す。したがって、制御部４は、第１のセンサ出力値Ｓ１が第２のセンサ出力値Ｓ２よりも大きい場合には、第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２が第１の暖機処理期間中に正常に取得されたものと判定し（工程Ｓｔｅｐ１４のＹｅｓ）、後述する工程Ｓｔｅｐ１５に進む。一方、制御部４は、第１のセンサ出力値Ｓ１が第２のセンサ出力値Ｓ２以下の場合には、第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２が第１の暖機処理期間中に正常に取得されなかったものと判定し（工程Ｓｔｅｐ１４のＮｏ）、工程Ｓｔｅｐ１６のセンサエラー時処理に進む。工程Ｓｔｅｐ１６では、ガスセンサ３への電力供給が停止され、通知部５によって使用者にエラーが通知され、ガス検知器１の動作が終了する。

制御部４は、ガスセンサ３の第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２を取得した後、第１のセンサ出力値Ｓ１および第２のセンサ出力値Ｓ２のみを用いて、ガスセンサ３の基準値を算出する工程Ｓｔｅｐ１５を実行する。本実施形態のガス検知器１では、ガスセンサ３の安定状態におけるセンサ出力値から得られる基準値など、ガスセンサ３について予め設定された基準値とは無関係に、第１の暖機処理期間内の予め設定された第１および第２の測定時間ｔ１、ｔ２に第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２を取得し、その第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２のみを用いて基準値を算出するので、ガスセンサ３について予め設定された基準値に左右されることなく、より早期に、基準値を算出することができ、それによって検知対象ガスの検知を行なうことができる。

ここで、ガスセンサ３の基準値を算出する工程Ｓｔｅｐ１５は、第２のセンサ出力値Ｓ２から第１のセンサ出力値Ｓ１を減算した差分値（Ｓ２−Ｓ１）を、第２のセンサ出力値Ｓ２から減算する（Ｓ２−（Ｓ２−Ｓ１））工程を含むことが好ましい。この演算処理は、第１の測定時間ｔ１から第２の測定時間ｔ２までの間に低下したセンサ出力値と同じ値だけ第２のセンサ出力値Ｓ２から低下した値を基準値として算出する。この演算処理では、２つの第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２のみを用いて、減算処理を行なうだけなので、演算処理の負担が小さく、基準値の算出を短時間で行なうことができる。ただし、ガスセンサ３の基準値を算出する工程Ｓｔｅｐ１５は、第１および第２のセンサ出力値Ｓ１、Ｓ２のみを用いて実行するものであれば、上記方法に限定されることはなく、ガスセンサ３の特性に応じて演算方法を定めることが可能である。たとえば、第１の暖機処理によるガスセンサ３のセンサ出力値の減衰曲線を、第１のセンサ出力値Ｓ１および第２のセンサ出力値Ｓ２のみを用いて求めた減衰曲線式により近似して、基準値を算出しても構わない。

制御部４は、工程Ｓｔｅｐ１７において、第２の測定時間ｔ２以降に検知対象ガスの検知を開始する。本実施形態では、第２の測定時間ｔ２に検知対象ガスの検知を開始する。検知対象ガスの検知を開始すると、図２に示されるように、ガスセンサ３のセンサ出力値が増加する。検知対象ガスの検知の開始は、たとえば、検知対象ガスを含まない環境雰囲気にガスセンサ３が曝されない状態から、検知対象ガスを含む環境雰囲気にガスセンサ３が曝される状態に変化させることによって行なうことができる。たとえば、検知対象ガスの検知の開始は、検知対象ガスを含まない環境雰囲気から検知対象ガスを含む環境雰囲気にガス検知器１を移動することにより行なってもよいし、ガスセンサ３に対して検知対象ガスを遮断するフィルターを取り除くことにより行なってもよい。なお、検知対象ガスの検知を開始しても、検知対象ガスがガスセンサ３に到達するのに時間がかかったり、ガスセンサ３の応答が遅延したりするために、センサ出力値は、図２に示されるように、検知対象ガスの検知開始から徐々に上昇し、その後ほぼ一定の値になるという変化を示す。

制御部４は、検知対象ガスの検知を開始した後、第２の測定時間ｔ２より後の第３の測定時間ｔ３に、ガスセンサ３の第３のセンサ出力値Ｓ３を取得する工程Ｓｔｅｐ１７を実行する。第３の測定時間ｔ３は、検知対象ガスの検知を開始した後であって、第２の測定時間ｔ２より後の時間であれば、特に限定されることはなく、検知対象ガスの検知開始からのガスセンサ３のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定が可能である。第３の測定時間ｔ３は、できるだけ早期に、後述する検知対象ガスに関連する検知信号強度を得るという観点から、第１の暖機処理期間中の時間であることが好ましく、たとえば、第１の暖機処理開始後２２秒とすることができる。

制御部４は、ガスセンサ３の第３のセンサ出力値Ｓ３を取得した後、第３のセンサ出力値Ｓ３および基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Ｓｔｅｐ１８を実行する。検知信号強度は、たとえば、ガスセンサ３の第３のセンサ出力値Ｓ３と基準値との差分値から算出することができる。また、第３の測定時間ｔ３が、第１の暖機処理期間中の時間など、検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、第３のセンサ出力値Ｓ３と基準値との差分値に対して所定の値を乗算することによって、検知信号強度を算出してもよい。第３の測定時間ｔ３が検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、図２に示されるように、第３の測定時間ｔ３以降も、ガスセンサ３のセンサ出力値がわずかに上昇を続けるため、最終的に得られるセンサ出力値と基準値との差分値は、第３の測定時間ｔ３における第３のセンサ出力値Ｓ３と基準値との差分値よりもわずかに大きくなることが予想される。したがって、第３のセンサ出力値Ｓ３と基準値との差分値に対して所定の値を乗算して検知信号強度を算出することにより、より正確な検知信号強度を求めることができる。所定の値は、本実施形態では、１．２と定められるが、第３の測定時間ｔ３やガスセンサ３の特性に応じて適宜設定することが可能である。なお、検知対象ガスに関連する検知信号強度の算出は、第３のセンサ出力値Ｓ３と基準値とを用いて行われればよく、上記方法に限定されることはない。

制御部４は、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出した後、環境雰囲気における検知対象ガスの濃度に対応した検知レベルを判定する工程Ｓｔｅｐ１９を実行する。検知レベルの判定は、算出された検知対象ガスに関連する検知信号強度と、記憶部６に記憶された所定の閾値とを対照することによって行なわれる。所定の閾値は、検知対象ガスの濃度に対応した検知信号強度の複数の範囲によって定められており、検知対象ガスの濃度および検知信号強度の範囲のそれぞれに対して、検知レベルが割り当てられている。これにより、算出された検知信号強度から、対応する検知レベルおよび濃度が判定される。判定された検知レベルは、工程Ｓｔｅｐ２０において、通知部５によってガス検知器１の使用者に通知される。

工程Ｓｔｅｐ２０が終了すると、ガス検知器１の電源がオフにされて、検知対象ガスの検知動作が終了する。

以上に示したように、制御部４は、ガス検知器１の電源がオフにされてから所定時間が経過した後にガス検知器１の電源がオンにされた場合には、工程Ｓｔｅｐ１２〜Ｓｔｅｐ２０を実行する。それに対して、制御部４は、ガス検知器１の電源がオフにされてから所定時間内にガス検知器１の電源がオンにされた場合には、以下に述べるように、工程Ｓｔｅｐ２１〜Ｓｔｅｐ２７、Ｓｔｅｐ１９〜Ｓｔｅｐ２０を実行する。

制御部４は、ガス検知器１の電源がオフにされてから所定時間内に、ガス検知器１の電源がオンにされると、ガスセンサ３の第１の暖機処理とは異なるガスセンサ３の第２の暖機処理を開始する。第２の暖機処理は、本実施形態では、図３に示されるように、ガスセンサ３に電力が供給開始されてから所定時間経過後の開始時間ｔ０において開始される。上述したように、ガスセンサ３への電力供給開始直後（時間＜ｔ０）は、検知回路の過渡現象などによって、センサ出力値に急激な増減が生じる。第２の暖機処理は、検知回路の過渡現象などがほぼ消失した時間である開始時間ｔ０に開始される。開始時間ｔ０は、本実施形態では電力供給の開始後３秒と定められるが、検知回路の過渡現象などが消失する時間に応じて適宜設定が可能である。第２の暖機処理は、第１の暖機処理よりも短時間で行なうことが可能である。このように、ガス検知器１の前回の電源がオフされてからの時間に応じて暖機処理を変更することができることで、暖機処理に必要な時間に応じて暖機処理の時間を変更することができ、より早期に、検知対象ガスの検知を行なうことができるとともに、ガス検知器１の動作時間を短縮し、消費電力を低く抑えることができる。

制御部４は、ガスセンサ３の第２の暖機処理を開始した後、図３および図５に示されるように、ガスセンサ３の第２の暖機処理期間において、ガスセンサ３の第２の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した第４の測定時間ｔ４に、ガスセンサ３の第４のセンサ出力値Ｓ４を取得する工程Ｓｔｅｐ２１を実行する。ここで、第２の暖機処理期間とは、検知対象ガスを含まない環境雰囲気に、前回の電源オフから所定時間内に電源がオンにされたガス検知器１が置かれた場合において、第２の暖機処理の開始から、ガスセンサ３のセンサ出力値が徐々に低下して、センサ出力値がほぼ一定の値を示す、ガスセンサ３の安定状態に至るまでの期間のことを意味する。第４の測定時間ｔ４は、第２の暖機処理期間内であれば、特に限定されることはなく、暖機処理によるガスセンサ３のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定可能であり、たとえば、第２の暖機処理の開始後３秒とすることができる。

制御部４は、ガスセンサ３の第４のセンサ出力値Ｓ４を取得した後、任意で、第４のセンサ出力値Ｓ４が正常に取得されたか否かを判定する工程Ｓｔｅｐ２２を実行してもよい。この工程Ｓｔｅｐ２２では、たとえば、前回駆動時の第２のセンサ出力値Ｓ２と、今回取得された第４のセンサ出力値Ｓ４との差分値（Ｓ２−Ｓ４）が所定の値より小さいか否かが判定される。制御部４は、第２のセンサ出力値Ｓ２と第４のセンサ出力値Ｓ４との差分値が所定の値より小さい場合には、第４のセンサ出力値Ｓ４が第２の暖機処理期間中に正常に取得されたものであると判定し（工程Ｓｔｅｐ２２のＹｅｓ）、後述する工程Ｓｔｅｐ２３に進む。一方、制御部４は、第２のセンサ出力値Ｓ２と第４のセンサ出力値Ｓ４との差分値が所定の値以上の場合には、第４のセンサ出力値Ｓ４が第２の暖機処理期間中に正常に取得されたものでないと判定し（工程Ｓｔｅｐ２２のＮｏ）、工程Ｓｔｅｐ２４のセンサエラー時処理に進む。工程Ｓｔｅｐ２４では、上述した工程Ｓｔｅｐ１６のセンサエラー時処理と同様の処理が行なわれる。

制御部４は、工程Ｓｔｅｐ２３において、第４の測定時間ｔ４以降に検知対象ガスの検知を開始する。本実施形態では、第４の測定時間ｔ４に検知対象ガスの検知を開始する。検知対象ガスの検知を開始すると、図３に示されるように、ガスセンサ３のセンサ出力値が増加する。検知対象ガスの検知の開始は、たとえば、検知対象ガスを含まない環境雰囲気にガスセンサ３が曝されない状態から、検知対象ガスを含む環境雰囲気にガスセンサ３が曝される状態に変化させることによって行なうことができる。たとえば、検知対象ガスの検知の開始は、検知対象ガスを含まない環境雰囲気から検知対象ガスを含む環境雰囲気にガス検知器１を移動することにより行なってもよいし、ガスセンサ３に対して検知対象ガスを遮断するフィルターを取り除くことにより行なってもよい。なお、検知対象ガスの検知を開始しても、検知対象ガスがガスセンサ３に到達するのに時間がかかったり、ガスセンサ３の応答が遅延したりするために、センサ出力値は、図３に示されるように、検知対象ガスの検知開始から徐々に上昇し、その後ほぼ一定の値になるという変化を示す。

制御部４は、検知対象ガスの検知を開始した後、第４の測定時間ｔ４より後の第５の測定時間ｔ５に、ガスセンサ３の第５のセンサ出力値Ｓ５を取得する工程Ｓｔｅｐ２３を実行する。第５の測定時間ｔ５は、検知対象ガスの検知を開始した後であって、第４の測定時間ｔ４より後の時間であれば、特に限定されることはなく、検知対象ガスの検知開始からのガスセンサ３のセンサ出力値の変化に応じて適宜設定が可能である。第５の測定時間ｔ５は、できるだけ早期に、検知対象ガスに関連する検知信号強度を得るという観点から、第２の暖機処理期間中の時間であることが好ましく、たとえば、第２の暖機処理開始後１３秒とすることができる。

制御部４は、ガスセンサ３の第４のセンサ出力値Ｓ４を取得した後、工程Ｓｔｅｐ２５において、第４のセンサ出力値Ｓ４が、前回のガス検知器１の駆動時に算出された基準値（以下、「前回基準値」という）以上であるか否かを判定する。すなわち、制御部４は、第４のセンサ出力値Ｓ４と前回基準値とを比較し、第４のセンサ出力値Ｓ４が前回基準値以上である場合（工程Ｓｔｅｐ２５のＹｅｓ）、前回基準値を新たな基準値とし、第４のセンサ出力値Ｓ４が前回基準値より小さい場合（工程Ｓｔｅｐ２４のＮｏ）、第４のセンサ出力値Ｓ４を新たな基準値とする工程を実行する。このように、ガス検知器１の電源がオフにされてから所定時間内にガス検知器１の電源がオンにされた場合に、１つの第４のセンサ出力値Ｓ４を取得するだけで基準値を算出するので、複数のセンサ出力値を取得する場合と比べて、より早期に基準値を算出することができる。そして、前回の電源のオフからの時間に応じて基準値の算出方法を切り替えることで、ガス検知器１の動作時間を短縮し、消費電力を低く抑えることができる。

制御部４は、前回基準値を新たな基準値とする場合、第５のセンサ出力値Ｓ５および新たな基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Ｓｔｅｐ２６を実行する。また、制御部４は、第４のセンサ出力値Ｓ４を新たな基準値とする場合、第５のセンサ出力値Ｓ５および新たな基準値を用いて、検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程Ｓｔｅｐ２７を実行する。検知信号強度は、たとえば、ガスセンサ３の第５のセンサ出力値Ｓ５と新たな基準値との差分値から算出することができる。また、第５の測定時間ｔ５が、第２の暖機処理期間中の時間など、検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、第５のセンサ出力値Ｓ５と新たな基準値との差分値に対して所定の値を乗算することによって、検知信号強度を算出してもよい。第５の測定時間ｔ５が検知対象ガスの検知開始から早期の時間である場合には、図３に示されるように、第５の測定時間ｔ５以降も、ガスセンサ３のセンサ出力値がわずかに上昇を続けるため、最終的に得られるセンサ出力値と基準値との差分値は、第５の測定時間ｔ５における第５のセンサ出力値Ｓ５と新たな基準値との差分値よりもわずかに大きくなることが予想される。したがって、第５のセンサ出力値Ｓ５と新たな基準値との差分値に対して所定の値を乗算して検知信号強度を算出することにより、より正確な検知信号強度を求めることができる。所定の値は、本実施形態では、１．２と定められるが、第５の測定時間ｔ５やガスセンサ３の特性に応じて適宜設定することが可能である。なお、検知対象ガスに関連する検知信号強度の算出は、第５のセンサ出力値Ｓ５と新たな基準値とを用いて行われればよく、上記方法に限定されることはない。

制御部４は、工程Ｓｔｅｐ２６または工程Ｓｔｅｐ２７が終了すると、上述した工程Ｓｔｅｐ１９および工程Ｓｔｅｐ２０を実行する。工程Ｓｔｅｐ２０が終了すると、ガス検知器１の電源がオフにされて、検知対象ガスの検知動作が終了する。

１ガス検知器
２電源部
３ガスセンサ
４制御部
５通知部
６記憶部
ｔ０開始時間
ｔ１第１の測定時間
ｔ２第２の測定時間
ｔ３第３の測定時間
ｔ４第４の測定時間
ｔ５第５の測定時間
Ｓ１第１のセンサ出力値
Ｓ２第２のセンサ出力値
Ｓ３第３のセンサ出力値
Ｓ４第４のセンサ出力値
Ｓ５第５のセンサ出力値
Ｓｔｅｐ１１〜２７工程

Claims

環境雰囲気に含まれる検知対象ガスを検知するために使用されるガス検知器であって、
前記検知対象ガスを検知するためのガスセンサと、
前記ガスセンサの基準値とセンサ出力値とに基づいて前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオンにされると前記ガスセンサの第１の暖機処理を開始し、
前記ガスセンサの第１の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の第１の測定時間に、前記ガスセンサの第１のセンサ出力値を取得する工程と、
前記ガスセンサの第１の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第１の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した後の、前記第１の測定時間より後の第２の測定時間に、前記ガスセンサの第２のセンサ出力値を取得する工程と
を実行するように構成され、
前記制御部が、
前記第１のセンサ出力値および前記第２のセンサ出力値のみを用いて、前記ガスセンサの基準値を算出する工程
を実行するように構成される、
ガス検知器。
前記ガスセンサの基準値を算出する工程が、前記第２のセンサ出力値から前記第１のセンサ出力値を減算した差分値を、前記第２のセンサ出力値から減算する工程を含む、請求項１に記載のガス検知器。
前記制御部がさらに、前記第２の測定時間以降に前記検知対象ガスの検知を開始し、前記第２の測定時間より後の第３の測定時間に、前記ガスセンサの第３のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、
前記制御部がさらに、前記第３のセンサ出力値および前記基準値を用いて、前記検知対象ガスに関連する検知信号強度を算出する工程を実行するように構成される、
請求項１または２に記載のガス検知器。
前記制御部は、前記ガス検知器の電源がオフにされてから所定時間内に、前記ガス検知器の電源がオンにされると、前記ガスセンサの第１の暖機処理とは異なる前記ガスセンサの第２の暖機処理を開始する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス検知器。
前記制御部は、前記ガスセンサの第２の暖機処理期間において、前記ガスセンサの第２の暖機処理の開始から予め設定された時間が経過した第４の測定時間に、前記ガスセンサの第４のセンサ出力値を取得する工程を実行するように構成され、
前記制御部がさらに、前記第４のセンサ出力値と前記基準値とを比較し、前記第４のセンサ出力値が前記基準値以上である場合、前記基準値を新たな基準値とし、前記第４のセンサ出力値が前記基準値より小さい場合、前記第４のセンサ出力値を新たな基準値とする工程を実行するように構成される、
請求項４に記載のガス検知器。