JP2023132238A - ガスセンサ、電子機器およびガス検知方法 - Google Patents

ガスセンサ、電子機器およびガス検知方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金属酸化膜を利用したガスセンサにおいて、センサ起動後の検出感度を向上させる。【解決手段】ガスセンサ（１）は、起動直後に、センサ面（１１）に測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１モードと、第１モードを実行した後に、センサ面（１１）に測定対象の空気が接触している状態で抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて還元性ガスの量を演算する第２モードとで動作する。【選択図】図２

Description

本発明は、金属酸化膜を利用したガスセンサ、電子機器およびガス検知方法に関する。
半導体方式のガスセンサは、金属酸化膜とガスが触れたときに生じる酸化還元反応による金属酸化膜の抵抗値の変化を検出することでガスを検知している。
特許文献１には、還元性ガス中で抵抗値が減少する金属酸化物半導体ガスセンサの出力を、デジタル情報処理装置により処理し、ガス検出用の比較値と比較することにより、ガスを検出するガス検出装置が記載されている。特許文献１に記載のガス検出装置では、デジタル方法処理装置により、ガスセンサの出力から、空気中でのガスセンサの抵抗値を表すデータを抽出し、空気中でのガスセンサの抵抗値が高いほど、空気中の抵抗値と比較値に対応する抵抗値との比が大きくなるように、比較値を発生させる。
国際公開ＷＯ２０１９／２２０７４１号公報
しかしながら、本発明者らの知見によれば、半導体方式のガスセンサは、金属酸化膜が十分に成長できていないとガスの検出が十分に行えないため、センサ起動後しばらくは検出感度が低くなるという課題がある。例えば、ＴＶＯＣ（総揮発性有機化合物）の量をｅＣＯ２の量に換算して検出する場合には、ほとんど検出することができない場合がある。このようなセンサ起動後の検出感度に関する課題について、特許文献１は何ら検討していない。
本発明の一態様は、金属酸化膜を利用したガスセンサにおいて、センサ起動後の検出感度を向上させることを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガスセンサは、金属酸化膜が成長するセンサ面と、前記金属酸化膜の抵抗値の変化を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、測定対象の空気中の還元性ガスの量を演算する演算部と、を備え、前記ガスセンサの起動直後に、前記センサ面に前記測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１モードと、前記第１モードを実行した後に、前記センサ面に前記測定対象の空気が接触している状態で前記検出部が前記抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて前記演算部が前記還元性ガスの量を演算する第２モードとで動作する。
本発明の一態様によれば、金属酸化膜を利用したガスセンサにおいて、起動後の検出感度を向上させることができる。
本発明の実施形態１に係るガスセンサの側方断面図である。 本発明の実施形態１に係るガスセンサの機能ブロック図である。 本発明の実施形態１に係るガスセンサの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係るガスセンサにおける金属酸化膜の成長を説明する図である。 左のグラフは、ガスセンサの起動後の経過時間と金属酸化膜の膜厚との関係を空気の状態ごとに示し、右のグラフは、ガスセンサの起動後の経過時間とガスセンサの感度との関係を空気の状態ごとに示す。 本発明の実施形態１に係るガスセンサにおける待機用空気の供給例を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るガスセンサの機能ブロック図である。 本発明の実施形態２に係るガスセンサの動作を示すフローチャートである。 ガスセンサの起動後の経過時間と補正係数との関係を空気の状態ごとに示すグラフである。 本発明の実施形態３に係る電子機器の側方断面図である。 本発明の実施形態３に係る電子機器の機能ブロック図である。 本発明の実施形態３に係る電子機器の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る電子機器における待機用空気の供給例を説明する図である。 本発明の実施形態３に係る電子機器における測定対象の供給例を説明する図である。 本発明の実施形態４に係る電子機器の側方断面図である。 本発明の実施形態４に係る電子機器の上方断面図である。 本発明の実施形態４に係る電子機器の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る電子機器における待機用空気の供給例を説明する図である。 本発明の実施形態４に係る電子機器における測定対象の空気の供給例を説明する図である。
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。本実施形態に係るガスセンサ１は、空気中に含まれる還元性ガスを検知するガスセンサである。検知対象は特に限定されないが、例えば、ＴＶＯＣなど、広範囲の還元性ガスを検知するものであってもよい。また、ガスセンサ１は、例えば、空気清浄機、エアコン等に設けることができるがこれに限定されない。
（ガスセンサの構成）
図１は、ガスセンサ１の側方断面図である。図２は、ガスセンサ１の機能ブロック図である。ガスセンサ１は、センサ本体１０、筐体２０、検出部３０、制御部４０および入出力部５０を備えている。
センサ本体１０は、金属酸化膜１２が成長するセンサ面１１と、金属酸化膜１２を成長させるためのヒータ１４を備えている。センサ面１１は、ヒータ１４によって加熱されることによって抵抗１３上に金属酸化膜１２が成長する構造である。加熱温度は特に限定されないが、例えば、数百度～数千度とすることができる。
金属酸化膜１２としては、半導体式のガスセンサに用いられる公知の金属酸化膜を用いることができる。
筐体２０は、センサ面１１が配置された流路Ｆ０を形成する。測定対象の空気Ａ０の測定時には、測定対象の空気Ａ０が流路Ｆ０を流れることにより、測定対象の空気Ａ０が線さ面１１に供給される。
検出部３０は、金属酸化膜１２の抵抗値の変化を検出する回路であり、例えば、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）によって構成することができる。
制御部４０は、各部の処理を統括的に制御する。制御部４０は、演算部４１を備えている。演算部４１は、検出部３０の検出結果に基づいて、測定対象の空気Ａ０中の還元性ガスの量を演算する。演算部４１は、還元性ガスの量を二酸化炭素（ｅＣＯ２）の量に換算して演算してもよい。
入出力部５０は、各種情報の入力、および、演算部４１の演算結果等の出力を行う。入出力部５０は、他の装置との通信手段を備えていてもよいし、キーボード、マウス、タッチパネル等の公知の入力手段や、ディスプレイ、スピーカ等の公知の出力手段等を備えていてもよい。
（ガスセンサの動作の概要）
ガスセンサ１は、半導体式のガスセンサである。センサ面１１には金属酸化膜１２が成長するようになっている。還元性ガスを含む測定対象の空気Ａ０がセンサ面１１に供給されると、金属酸化膜１２に還元性ガスが触れたときに生じる酸化還元反応により金属酸化膜１２の抵抗値が変化する。検出部３０は、この金属酸化膜１２の抵抗値の変化を検出する。そして、演算部４１が、この検出結果に基づいて測定対象の空気Ａ０中の還元性ガスの量を演算することにより、還元性ガスを検知することができる。
図４は、ガスセンサ１における金属酸化膜１２の成長を説明する図である。図４の左に示すように、ガスセンサ１の起動直後は、センサ面１１には、殆ど金属酸化膜１２が成長していない。このようにガスセンサ１の起動直後は金属酸化膜１２が少ないため、還元性ガスに反応しにくく、還元性ガスを検知することが難しい。
ガスセンサ１が起動され、ヒータ１４によって加熱されることによって、次第にセンサ面１１に金属酸化膜１２が成長し、図４の右に示すように、センサ面１１に金属酸化膜１２が形成される。これにより、ガスセンサ１は、還元性ガスを好適に検知することができる。
この金属酸化膜１２の成長速度は、センサ面１１周囲の空気質の影響により左右される。図５の左のグラフは、センサ面１１周囲の空気が、ろ過された空気Ａ２である場合と、ろ過されていない空気Ａ３である場合とについて、ガスセンサ１の起動後の経過時間と金属酸化膜１２の膜厚との関係を示している。図５の左に示すように、センサ面１１周囲の空気がろ過されていない空気Ａ３である場合に比べ、センサ面１１周囲の空気がろ過された空気Ａ２である場合には、金属酸化膜１２の成長速度が向上する。
そして、上述したように、ガスセンサ１は、金属酸化膜１２の反応によって還元性ガスを検知するものであり、その感度は、金属酸化膜１２の膜厚に依存する。図５の右のグラフは、センサ面１１周囲の空気が、ろ過された空気Ａ２である場合と、ろ過されていない空気Ａ３である場合とについて、ガスセンサの起動後の経過時間とガスセンサの感度との関係を示している。図５の左に示すように、センサ面１１周囲の空気がろ過されていない空気Ａ３である場合に比べ、センサ面１１周囲の空気がろ過された空気Ａ２である場合には、早い段階でガスセンサ１の感度が所定の閾値ＴＨに到達する。なお、閾値ＴＨは、還元性ガスを検知するために十分な感度として設定される感度である。
そこで、本実施形態では、ガスセンサ１は、ガスセンサ１の起動直後に、センサ面１１に測定対象の空気Ａ０とは異なる待機用空気Ａ１が接触している状態で待機する第１モードと、第１モードを実行した後に、センサ面１１に測定対象の空気Ａ０が接触している状態で検出部３０が金属酸化膜１２の抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて演算部４１が還元性ガスの量を演算する第２モードとで動作する。
待機用空気Ａ１は、測定対象の空気Ａ０とは異なる空気であり、測定対象の空気Ａ０よりも、金属酸化膜１２の成長を促すことができる空気であることが好ましく、例えば、ろ過された空気とすることができる。また、待機用空気Ａ１は、ＴＶＯＣの含有量がｅＣＯ２に換算して４００ｐｐｍ付近が好ましい。
これにより、ガスセンサ１の起動直後に、センサ面１１に待機用空気Ａ１が接触している状態で待機することによって、センサ面１１における金属酸化膜１２の成長を促すことができる。これにより、センサ起動後の検出感度を向上させることができる。特に、待機用空気Ａ１が、ろ過された空気である場合には、センサ面１１における金属酸化膜１２の成長を好適に促すことができる。また、演算部４１が還元性ガスの量を二酸化炭素（ｅＣＯ２）の量に換算して演算する場合であっても、感度が向上しているため、還元性ガスの有無を容易に確認することができる。
（ガスセンサの動作の詳細）
図３は、ガスセンサ１の動作（ガス検知方法）を示すフローチャートである。
ステップＳ１０において、ガスセンサ１が起動されると、制御部４０による制御が開始する。ヒータ１４によるセンサ面１１の加熱が開始し、センサ面１１において金属酸化膜１２の成長が開始する。
ガスセンサ１の起動後、ガスセンサ１は、まず、第１モードとして動作する。ステップＳ１１が第１モード（第１工程）の動作に対応する。
ステップＳ１１では、ガスセンサ１の起動直後に、センサ面１１に待機用空気Ａ１が供給される。なお、ステップＳ１１の前から、センサ面１１に待機用空気Ａ１が供給された状態であってもよい。
図６は、ガスセンサ１における待機用空気Ａ１の供給例を説明する図である。一態様において、ステップＳ１１では、図６に示すように、活性炭６１によってろ過した待機用空気Ａ１を、ガスセンサ１の外部から、流路Ｆ０を介して、センサ面１１に供給してもよい。なお、待機用空気Ａ１のろ過に用いる媒体は活性炭６１に限定されず、空気のろ過に用いる公知のろ過部材を用いることができる。また、後述する実施形態において示すように、ガスセンサ１が組み込まれた電子機器が、センサ面１１に待機用空気Ａ１を供給する待機用空気供給システムを備えていてもよい。
そして、第１モードでは、ガスセンサ１は、センサ面１１に待機用空気Ａ１が接触している状態で待機する。制御部４０は、所定時間が経過したとき、または、入出力部５０を介して所定の指示を受け付けたときに、ガスセンサ１の動作を第１モードから第２モードに切り替える。
第１モードを実行した後、ガスセンサ１は、第２モードとして動作する。ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５が第２モード（第２工程）の動作に対応する。
ステップＳ１２では、センサ面１１に測定対象の空気Ａ０が供給される。図１に示すように、測定対象の空気Ａ０を、ガスセンサ１の外部から、流路Ｆ０を介して、センサ面１１に供給してもよい。また、後述する実施形態において示すように、ガスセンサ１が組み込まれた電子機器が、センサ面１１に測定対象の空気Ａ０を供給する送風部を備えていてもよい。
ステップＳ１３では、検出部３０が、金属酸化膜１２の抵抗値の変化を検出する。一態様において、検出部３０は、所定の期間、金属酸化膜１２の抵抗値をサンプリングすることによって、金属酸化膜１２の抵抗値の変化を検出してもよい。
ステップＳ１４では、演算部４１が、検出部３０の検出結果に基づいて、測定対象の空気Ａ０中の還元性ガスの量を演算する。還元性ガスが金属酸化膜１２に接触すると、金属酸化膜１２の抵抗値は低下するため、演算部４１は、金属酸化膜１２の抵抗値の減少量または減少速度に応じて還元性ガスの量を演算することができる。
ステップＳ１５では、入出力部５０が、演算部４１の演算結果を出力する。
以上により、ガスセンサ１は、測定対象の空気Ａ０中の還元性ガスを検知することができる。
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態に係るガスセンサ２は、待機用空気Ａ１の状態に応じた補正を行う。
図７は、ガスセンサ２の機能ブロック図である。ガスセンサ２は、センサ本体１０、筐体２０、検出部３０、制御部４０および入出力部５０を備えている。
本実施形態において、制御部４０は、演算部４１に加えて、補正部（判定部）４２を備えている。また、入出力部５０は、待機用空気Ａ１の状態を示す環境情報の入力を受け付ける。待機用空気Ａ１の状態としては、例えば、待機用空気Ａ１が、ろ過されているか否か、どのようなろ過部材を用いてろ過されたものであるか、または、待機用空気Ａ１に含有されるＴＶＯＣの度合い等を示すものであってもよい。
そして、補正部４２は、入力された環境情報に基づいて、待機用空気Ａ１の状態を判定する。演算部４１は、還元性ガスの量の演算において、補正部４２の判定結果に応じた補正を行う。一態様において、補正部４２は、待機用空気Ａ１の状態に対応する補正係数を設定し、演算部４１は、当該補正係数を用いて、還元性ガスの量を演算してもよい。
図５に示したように、待機用空気Ａ１の状態に応じて、センサ面１１における金属酸化膜１２の成長の度合いが異なる。演算部４１が、待機用空気Ａ１の状態の判定結果に応じた補正を行うことで、還元性ガスの量を適切に演算することができる。
図８は、ガスセンサ２の動作（ガス検知方法）を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートでは、図３に示すステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１５に、新たにステップＳ２０～Ｓ２４が加えられている。
まず、ステップＳ１０が実行される。その後、ステップＳ２０が実行される。ステップＳ２０では、補正部４２が、入出力部５０に入力された環境情報を取得する。
そして、ステップＳ２０の後、ガスセンサ２は、第１モードとして動作する。ステップＳ１１が第１モード（第１工程）の動作に対応する。
第１モードを実行した後、ガスセンサ２は、第２モードとして動作する。ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ１５が第２モード（第２工程）の動作に対応する。
第２モードでは、ステップＳ１２およびＳ１３の後、ステップＳ２１が実行される。ステップＳ２１では、補正部４２が、環境情報に基づいて、待機用空気Ａ１がクリーンな状態であるか否かを判定する。補正部４２は、例えば、待機用空気Ａ１がろ過された空気であれば、クリーンな状態であると判定し、待機用空気Ａ１がろ過されていない空気であれば、クリーンな状態ではないと判定してもよい。
そして、補正部４２は、ステップＳ２１において、待機用空気Ａ１がクリーンな状態であると判定した場合、ステップＳ２２において、クリーンな状態に対応する補正係数を設定する。また、補正部４２は、ステップＳ２１において、待機用空気Ａ１がクリーンな状態ではないと判定した場合、ステップＳ２３において、クリーンではない状態に対応する補正係数を設定する。そして、ステップＳ２４において、演算部４１は、ステップＳ２２またはＳ２３において設定された補正係数を用い、ステップＳ１３における検出部３０の検出結果に基づいて、測定対象の空気Ａ０中の還元性ガスの量を演算する。
ここで、ステップＳ２２およびＳ２３における補正係数の設定について説明する。図９は、ガスセンサ２の起動後の経過時間と補正係数との関係を空気の状態ごとに示すグラフである。
図９に示すように、ガスセンサ２の起動後の経過時間が同じであっても、空気の状態によって、ガスセンサ２の感度を所定の閾値に補正する為の補正係数は異なっている。例えば、時間ｔ０では、待機用空気Ａ１がろ過された空気Ａ２である場合の補正係数Ｃ１は、待機用空気Ａ１がろ過されていない空気Ａ３である場合の補正係数Ｃ２よりも小さい値に設定される。また、時間ｔ０よりも後の時間ｔ１では、待機用空気Ａ１がろ過された空気Ａ２である場合は、補正係数は設定されず、待機用空気Ａ１がろ過されていない空気Ａ３である場合の補正係数Ｃ３のみが設定される。
このように、補正部４２は、ガスセンサ２の起動後の経過時間、および、待機用空気Ａ１の状態に応じて補正係数を設定することにより、ガスセンサ２の感度を所定の閾値に補正する為の補正係数を好適に設定することができる。なお、待機用空気Ａ１の状態に対応する、ガスセンサ２の起動後の経過時間と感度との関係は、例えば、制御部４０が参照可能な記憶部（図示せず）に記憶されていてもよい。
そして、演算部４１は、補正部が設定した補正係数を用いて還元性ガスの量を演算することにより、待機用空気Ａ１の状態に対応する、ガスセンサ２の起動後の経過時間と感度との関係に基づいて、還元性ガスの量の演算における補正を行うことができる。これにより、演算部４１は、還元性ガスの量を適切に演算することができる。
なお、補正部４２は、ステップＳ２１において、環境情報に基づいて、待機用空気Ａ１の状態をより詳細に判定してもよい。すなわち、待機用空気Ａ１がクリーンな状態であるか否かだけでなく、３段階以上の状態を判定してもよい。そして、補正部４２は、ステップＳ２２およびＳ２３に替えて、３段階以上の状態の各々に対応する補正係数を決定するステップを実行し、ステップＳ２４において、演算部４１は、決定された補正係数を用いて演算を行えばよい。これにより、より待機用空気Ａ１の状態に応じた演算を行うことができる。
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１および２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態に係る電子機器３は、ガスセンサ２と同等の構成に加えて、待機用空気Ａ１をセンサ面１１に供給する待機用空気供給システム６０を備えている。
図１０は、電子機器３の側方断面図である。図１１は、電子機器３の機能ブロック図である。電子機器３は、センサ本体１０、筐体２０、検出部３０、制御部４０、入出力部５０、活性炭６１および送風部６２を備えている。
本実施形態において、制御部４０は、演算部４１および補正部４２に加えて、送風制御部４３を備えている。待機用空気供給システム６０は、送風制御部４３、活性炭６１および送風部６２によって構成され、活性炭６１によってろ過された空気を待機用空気Ａ１としてセンサ面１１に供給する。これにより、ろ過部材によってろ過された空気をセンサ面に首尾よく供給することができる。
送風部６２は、流路Ｆ０内に送風を行うことによって、測定対象の空気Ａ０および待機用空気Ａ１の少なくとも一方をセンサ面１１に供給する。送風制御部４３は、送風部６２による送風の開始および停止ならびに送風方向を制御する。これにより、測定対象の空気Ａ０またはろ過された空気である待機用空気Ａ１をセンサ面１１に首尾よく供給することができる。
図１２は、電子機器３の動作（ガス検知方法）を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートでは、図３に示すステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１５および図８に示すステップＳ２０～Ｓ２４に、新たにステップＳ３０およびＳ３１が加えられている。
まず、ステップＳ１０およびＳ２０が実行される。そして、ステップＳ２０の後、電子機器３は、第１モードとして動作する。ステップＳ３０が第１モード（第１工程）の動作に対応する。
ステップＳ３０では、送風部６２が、活性炭６１によって生成された待機用空気Ａ１がセンサ面１１に供給されるように送風を行う。これにより、待機用空気Ａ１がセンサ面１１に供給される。なお、上述したように、待機用空気Ａ１のろ過に用いる媒体は活性炭６１に限定されず、たとえば消臭ビーズなど空気のろ過に用いる公知のろ過部材を用いることができる。
図１３は、電子機器３における待機用空気Ａ１の供給例を説明する図である。図１３に示すように、ステップＳ３０では、送風部６２が、外部から活性炭６１を介して空気を取り込み、流路Ｆ０に流入するように送風することによって、活性炭６１によって生成された待機用空気Ａ１をセンサ面１１に供給することができる。
そして、第１モードでは、電子機器３は、センサ面１１に待機用空気Ａ１が接触している状態で待機する。制御部４０は、所定時間が経過したとき、または、入出力部５０を介して所定の指示を受け付けたときに、電子機器３の動作を第１モードから第２モードに切り替える。
第１モードを実行した後、電子機器３は、第２モードとして動作する。ステップＳ３１、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ１５が第２モード（第２工程）の動作に対応する。
ステップＳ３１では、送風部６２が、測定対象の空気Ａ０が活性炭６１を通過せずにセンサ面１１に供給されるように送風を行う。これにより、測定対象の空気Ａ０がセンサ面１１に供給される。
図１４は、電子機器３における測定対象の空気Ａ０の供給例を説明する図である。図１４に示すように、ステップＳ３１では、送風部６２の送風方向をステップＳ３０とは切り替え、測定対象の空気Ａ０が活性炭６１を通過せずに流路Ｆ０に流入するように送風することによって、測定対象の空気Ａ０をセンサ面１１に供給することができる。
そして、ステップＳ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ１５を実行することによって、還元性ガスを検知することができる。
〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１、２および３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態に係る電子機器４は、待機用空気供給システム６０の動作が、実施形態３とは異なっている。
図１５は、電子機器４の側方断面図である。図１６は、電子機器４の上方断面図である。電子機器４は、センサ本体１０、筐体２０、検出部３０、制御部４０、入出力部５０、活性炭６１および送風部６２を備えている。また、筐体２０は、センサ面１１が配置された流路Ｆ１を形成している。流路Ｆ１には、センサ面１１に供給される測定対象の空気Ａ０が流入する流入口Ｏ１が設けられている。また、活性炭６１は、流路Ｆ１の、流入口Ｏ１からみてセンサ面１１よりも下流に配置されている。
図１７は、電子機器４の動作（ガス検知方法）を示すフローチャートである。図１７に示すフローチャートでは、図３に示すステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１５および図８に示すステップＳ２０～Ｓ２４に、新たにステップＳ４０およびＳ４１が加えられている。
まず、ステップＳ１０およびＳ２０が実行される。そして、ステップＳ２０の後、電子機器３は、第１モードとして動作する。ステップＳ４０が第１モード（第１工程）の動作に対応する。
ステップＳ４０では、送風部６２が、第１モード中は送風を行わないことによって、活性炭６１によって生成された待機用空気Ａ１をセンサ面１１付近に滞留させる。これにより、待機用空気Ａ１がセンサ面１１に供給される。なお、上述したように、待機用空気Ａ１のろ過に用いる媒体は活性炭６１に限定されず、空気のろ過に用いる公知のろ過部材を用いることができる。
図１８は、電子機器４における待機用空気Ａ１の供給例を説明する図である。図１８に示すように、センサ面１１よりも下流に配置されている活性炭６１によって、周囲の空気がろ過されて待機用空気Ａ１が生成される。そして、ステップＳ４０では、送風部６２は送風を行わないため、活性炭によって生成された待機用空気Ａ１が自然拡散して流路Ｆ１内に充満し、センサ面１１付近に滞留することになる。これにより、活性炭６１によって生成された待機用空気Ａ１をセンサ面１１に供給することができる。
そして、第１モードでは、電子機器４は、センサ面１１に待機用空気Ａ１が接触している状態で待機する。制御部４０は、所定時間が経過したとき、または、入出力部５０を介して所定の指示を受け付けたときに、電子機器４の動作を第１モードから第２モードに切り替える。
第１モードを実行した後、電子機器４は、第２モードとして動作する。ステップＳ４１、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ１５が第２モード（第２工程）の動作に対応する。
ステップＳ４１では、送風部６２が、測定対象の空気Ａ０が流入口Ｏ１を介してセンサ面１１に供給されるように送風を行う。これにより、測定対象の空気Ａ０がセンサ面１１に供給される。
図１９は、電子機器４における測定対象の空気Ａ０の供給例を説明する図である。図１９に示すように、ステップＳ４１では、送風部６２が、測定対象の空気Ａ０を流入口Ｏ１を介して流路Ｆ１に流入するように送風することによって、流路Ｆ１に充満していた待機用空気Ａ１を流路Ｆ１内から排出して、測定対象の空気Ａ０をセンサ面１１に供給することができる。なお、活性炭６１は、センサ面１１の下流に配置されているため、測定対象の空気Ａ０をろ過しない。
そして、ステップＳ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ１５を実行することによって、還元性ガスを検知することができる。
〔ソフトウェアによる実現例〕
ガスセンサ１～２および電子機器３～４（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部４０に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。
上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。
また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るガスセンサは、金属酸化膜が成長するセンサ面と、前記金属酸化膜の抵抗値の変化を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、測定対象の空気中の還元性ガスの量を演算する演算部と、を備え、前記ガスセンサの起動直後に、前記センサ面に前記測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１モードと、前記第１モードを実行した後に、前記センサ面に前記測定対象の空気が接触している状態で前記検出部が前記抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて前記演算部が前記還元性ガスの量を演算する第２モードとで動作する。
上記の構成によれば、ガスセンサの起動直後に、センサ面に待機用空気が接触している状態で待機することによって、センサ面における金属酸化膜の成長を促すことができる。これにより、センサ起動後の検出感度を向上させることができる。
本発明の態様２に係るガスセンサは、上記態様１において、前記待機用空気は、ろ過された空気であってもよい。
上記の構成によれば、待機用空気が、ろ過された空気であることによって、センサ面における金属酸化膜の成長を好適に促すことができる。これにより、センサ起動後の検出感度を向上させることができる。
本発明の態様３に係るガスセンサは、上記態様１または２において、前記演算部は、前記還元性ガスの量を二酸化炭素の量に換算して演算するものであってもよい。
上記の構成によれば、センサ起動後の検出感度が向上しているため、還元性ガスの量を二酸化炭素の量に換算して演算しても、還元性ガスの有無を容易に確認することができる。
本発明の態様４に係るガスセンサは、上記態様１～３のいずれかにおいて、前記待機用空気の状態を判定する判定部をさらに備え、前記演算部は、前記還元性ガスの量の演算において、前記判定部の判定結果に応じた補正を行うものであってもよい。
上記の構成によれば、待機用空気の状態に応じて、センサ面における金属酸化膜の成長の度合いが異なる為、待機用空気の状態の判定結果に応じた補正を行うことで、還元性ガスの量を適切に演算することができる。
本発明の態様５に係るガスセンサは、上記態様４において、前記演算部は、前記判定部が判定した状態に対応する、前記ガスセンサの起動後の経過時間と感度との関係に基づいて、前記還元性ガスの量の演算における補正を行うものであってもよい。
上記の構成によれば、待機用空気の状態に対応する、ガスセンサの起動後の経過時間と感度との関係に基づいて、還元性ガスの量の演算における補正をおこなうことにより、還元性ガスの量を適切に演算することができる。
本発明の態様６に係る電子機器は、上記態様１～５のいずれかのガスセンサと、空気をろ過して前記待機用空気を生成するろ過部材を備え、生成した前記待機用空気を前記センサ面に供給する待機用空気供給システムと、を備える。
上記の構成によれば、待機用空気供給システムによって、ろ過部材によってろ過された空気をセンサ面に首尾よく供給することができる。
本発明の態様７に係る電子機器は、上記態様６において、前記待機用空気供給システムは、前記測定対象の空気および前記待機用空気の少なくとも一方を前記センサ面に供給するための送風部をさらに備えてもよい。
上記の構成によれば、待機用空気供給システムが送風部を備えることによって、測定対象の空気またはろ過された空気をセンサ面に首尾よく供給することができる。
本発明の態様８に係る電子機器は、上記態様７において、前記送風部は、前記第１モード中は、前記ろ過部材によって生成された前記待機用空気が前記センサ面に供給されるように送風し、前記第２モード中は、前記測定対象の空気が前記ろ過部材を通過せずに前記センサ面に供給されるように送風するものであってもよい。
上記の構成によれば、送風部およびろ過部材によって、ガスセンサの起動直後に、センサ面に待機用空気を供給し、その後、センサ面に測定対象の空気を首尾よく供給することができる。
本発明の態様９に係る電子機器は、上記態様７において、前記ガスセンサは、前記センサ面が配置された流路を備え、前記流路には、前記センサ面に供給される前記測定対象の空気が流入する流入口が設けられており、前記ろ過部材は、前記流路内の、前記流入口からみて前記センサ面よりも下流に配置されており、前記送風部は、前記第１モード中は送風を行わないことによって、前記ろ過部材によって生成された前記待機用空気を前記センサ面付近に滞留させ、前記第２モード中は、前記測定対象の空気が前記流入口を介して前記流路に流入するように送風することによって、前記測定対象の空気を前記センサ面に供給するものであってもよい。
上記の構成によれば、送風部およびろ過部材によって、ガスセンサの起動直後に、センサ面に待機用空気を供給し、その後、センサ面に測定対象の空気を首尾よく供給することができる。
本発明の態様１０に係るガス検知方法は、金属酸化膜が成長するセンサ面を備えたガスセンサによるガス検知方法であって、前記ガスセンサが、起動直後に、前記センサ面に測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１工程と、前記ガスセンサが、前記第１工程の後に、前記センサ面に前記測定対象の空気が接触している状態で前記金属酸化膜の抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて前記測定対象の空気中の還元性ガスの量を演算する第２工程と、を含む。
上記の方法によれば、上記態様１と同等の効果を奏する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１、１ａ、１ｂ、２ ガスセンサ
３、４ 電子機器
１０ センサ本体
１１ センサ面
１２ 金属酸化膜
１３ 抵抗
１４ ヒータ
２０ 筐体
３０ 検出部
４０ 制御部
４１ 演算部
４２ 補正部
４３ 送風制御部
６１ 活性炭
６２ 送風部
Ａ０ 測定対象の空気
Ａ１ 待機用空気
Ｆ０、Ｆ１ 流路
Ｏ１ 流入口

Claims (10)

  1. ガスセンサであって、
    金属酸化膜が成長するセンサ面と、
    前記金属酸化膜の抵抗値の変化を検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果に基づいて、測定対象の空気中の還元性ガスの量を演算する演算部と、を備え、
    前記ガスセンサの起動直後に、前記センサ面に前記測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１モードと、
    前記第１モードを実行した後に、前記センサ面に前記測定対象の空気が接触している状態で前記検出部が前記抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて前記演算部が前記還元性ガスの量を演算する第２モードとで動作する、ガスセンサ。
  2. 前記待機用空気は、ろ過された空気である、請求項１に記載のガスセンサ。
  3. 前記演算部は、前記還元性ガスの量を二酸化炭素の量に換算して演算する、請求項１または２に記載のガスセンサ。
  4. 前記待機用空気の状態を判定する判定部をさらに備え、
    前記演算部は、前記還元性ガスの量の演算において、前記判定部の判定結果に応じた補正を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  5. 前記演算部は、前記判定部が判定した状態に対応する、前記ガスセンサの起動後の経過時間と感度との関係に基づいて、前記還元性ガスの量の演算における補正を行う、請求項４に記載のガスセンサ。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサと、
    空気をろ過して前記待機用空気を生成するろ過部材を備え、生成した前記待機用空気を前記センサ面に供給する待機用空気供給システムと、を備える、電子機器。
  7. 前記待機用空気供給システムは、前記測定対象の空気および前記待機用空気の少なくとも一方を前記センサ面に供給するための送風部をさらに備える、請求項６に記載の電子機器。
  8. 前記送風部は、前記第１モード中は、前記ろ過部材によって生成された前記待機用空気が前記センサ面に供給されるように送風し、前記第２モード中は、前記測定対象の空気が前記ろ過部材を通過せずに前記センサ面に供給されるように送風する、請求項７に記載の電子機器。
  9. 前記ガスセンサは、前記センサ面が配置された流路を備え、
    前記流路には、前記センサ面に供給される前記測定対象の空気が流入する流入口が設けられており、
    前記ろ過部材は、前記流路内の、前記流入口からみて前記センサ面よりも下流に配置されており、
    前記送風部は、前記第１モード中は送風を行わないことによって、前記ろ過部材によって生成された前記待機用空気を前記センサ面付近に滞留させ、前記第２モード中は、前記測定対象の空気が前記流入口を介して前記流路に流入するように送風することによって、前記測定対象の空気を前記センサ面に供給する、請求項７に記載の電子機器。
  10. 金属酸化膜が成長するセンサ面を備えたガスセンサによるガス検知方法であって、
    前記ガスセンサが、起動直後に、前記センサ面に測定対象の空気とは異なる待機用空気が接触している状態で待機する第１工程と、
    前記ガスセンサが、前記第１工程の後に、前記センサ面に前記測定対象の空気が接触している状態で前記金属酸化膜の抵抗値の変化を検出し、当該検出結果に基づいて前記測定対象の空気中の還元性ガスの量を演算する第２工程と、を含む、ガス検知方法。
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