JP2023159874A - センサ部品と酸化部品とを備えたガス検知装置およびガス検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性対象ガスについて領域を監視するためのガス検知装置および方法【解決手段】ガスサンプル（Ｇ）が、領域から測定チャンバに達する。半導体センサ（１）は、導電性センサ部品（１０）を備え、導電性センサ部品（１０）は、測定チャンバ（９）内の可燃性対象ガス濃度が低いほど、ある実現形態では大きく、別の実現形態では小さくなる電気的検知変数を有する。酸化部品（２）は、測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させることが可能である。検知時点に、検知変数が測定され、酸化部品（２）は、スイッチオンされているかまたはスイッチオンされる。基準時点までに、酸化部品（２）は、測定チャンバ（９）内の可燃性対象ガスの少なくとも一部を酸化させる。基準時点に再度、検知変数が測定される。基準時点での測定値と検知時点での測定値との差分が、測定チャンバ（９）内の可燃性対象ガスの濃度に関する指標となる。【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性対象ガスについて空間領域を監視するためのガス検知装置および方法に関する。

一用途において、本発明は、可燃性対象ガス、例えばメタン（ＣＨ_４）の濃度が低く、例えば１０ｐｐｍを下回る場合であっても該対象ガスの存在を検知するために使用される。

本発明は、可燃性対象ガスが比較的低い濃度で存在しかつ／または環境条件の変化が測定に大きな影響を及ぼし得る場合であっても、該対象ガスを高い信頼性で検知可能であるガス検知装置およびガス検知方法を提供するという課題に基づく。

この課題は、請求項１の特徴を有するガス検知装置と、請求項１３の特徴を有するガス検知方法とによって解決される。本発明によるガス検知装置の有利な構成形態は、合理的である限り、本発明によるガス検知方法の有利な構成形態でもあり、その逆もまた同様である。

本発明によるガス検知装置および本発明によるガス検知方法は、少なくとも１つの可燃性対象ガス、例えばメタン（ＣＨ_４）について空間領域を監視することが可能である。本発明による方法は、本発明によるガス検知装置を用いて実施される。空間領域とは、例えば、生産工場もしくは鉱山の領域、または建物もしくは車両もしくは航空機の内部である。

以下、「可燃性対象ガス」について述べる。測定チャンバ内のガスサンプルが、同時に複数の可燃性対象ガスを含むこともあり得る。「可燃性対象ガス」という用語は、測定チャンバ内に異なる可燃性対象ガスが存在する状況を示すことも意図している。以下で用いられる「対象ガスの検知」という用語は、少なくとも１つの対象ガスの存在を検知する工程を含む。一構成形態では、いずれの可燃性対象ガスが検知されるかが予め設定されている。別の一用途では、空間領域内の全ての可燃性対象ガスが検知される。

ガス検知装置は、測定チャンバを備える。ガス検知装置は、ガスサンプルが、監視対象領域から測定チャンバに例えば吸引および／または拡散によって継続的または少なくとも一時的に流れるように構成されており、また方法はそのようなステップを含む。

測定チャンバ内または測定チャンバに隣接して、導電性センサ部品および酸化部品が配置されている。センサ部品は、測定可能な電気的検知変数を有し、測定チャンバ内のガスサンプルと表面で接触する。この接触は、センサ部品の測定可能な電気的検知変数、特に電気抵抗に次のように影響を与える：第１の実現形態では、測定チャンバ内にあるガスサンプル中の可燃性対象ガスの濃度が低いほど、センサ部品の検知変数の値が大きくなる。第２の実現形態では、測定チャンバ内にあるガスサンプル中の可燃性対象ガスの濃度が低いほど、この検知変数の値が小さくなる。双方の実現形態において、検知変数は、ガスサンプル中の対象ガス濃度と相関する。当然のことながら、ガスサンプルが対象ガスを全く含まず、したがって、検知変数が、さほど影響を受けないか、または対象ガスのない基準状態と比較して変化しない場合もある。

酸化部品は、使用するためにスイッチオンすることができ、任意に使用中にスイッチオンおよびスイッチオフすることができる。スイッチオンされた酸化部品は、測定チャンバ内の可燃性ガスを酸化させることができるが、ただし当然のことながら、測定チャンバ内に可燃性ガスが存在する場合に限る。

注：上記および下記で用いられる「スイッチオン」および「スイッチオフ」という用語は、スイッチオフした状態から完全にスイッチオンした状態への急激な移行を意味することもあれば、緩やかな移行を意味することもある。

ガス検知装置は、検知センサをさらに備える。検知センサは、センサ部品の検知変数の大きさを測定することが可能であり、例えば、センサ部品にかかる実際の電気抵抗もしくは電圧の大きさ、またはセンサ部品を流れる電流の強度の大きさ、または全電荷の大きさを測定することが可能である。

さらに、ガス検知装置は、検知センサからの信号を受信して処理することが可能な信号処理評価ユニットを備える。一構成形態では、ガス検知装置は筐体を備え、今述べた他の構成要素は、この筐体の内部にある。別の構成形態では、評価ユニットは筐体の外部に配置されており、検知センサの信号は、この空間的に離れた評価ユニットに、好ましくはワイヤレスで送信される。

ガス検知装置は、以下のステップを実施するように構成されており、本発明による方法は、以下のステップを含む：
－ 酸化部品をスイッチオンするか、または酸化部品はスイッチオンされている。酸化期間中に、スイッチオンされた酸化部品は、測定チャンバ内の可燃性対象ガスまたは全ての可燃性対象ガスを完全にまたは少なくとも部分的に酸化させる。酸化部品により可燃性対象ガスを酸化させる工程によって、測定チャンバ内の可燃性対象ガスの量が減少し、場合によっては、ただし必ずしもそうではないが、測定チャンバ内の全ての可燃性対象ガスが排除される。当然のことながら、特に、監視対象領域内に現時点で可燃性対象ガスが存在しない場合には、既に酸化期間の開始時に測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しなかった可能性がある。
－ 検知時点および基準時点で、検知センサは、センサ部品の検知変数、より正確には各時点での検知変数の大きさを測定する。検知時点は、基準時点の前、またはさらには後である。２つの異なる時点での大きさを測定することにより、検知変数の２つの測定値（より正確に言えば、検知変数の大きさに対する２つの測定値）が存在し、その際、両測定値は、２つの異なる時点に関するものである。
－ ガス検知装置を、以下の状況が生じるように運転する：監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在する場合、検知時点では、測定チャンバ内にも可燃性対象ガスが存在する。測定チャンバ内の対象ガス濃度は、監視領域とちょうど同じかまたはそれよりも低くなり得る。基準時点では、酸化部品による酸化によって、測定チャンバ内に存在する可燃性対象ガスは検知時点より少なく、またはさらには、その領域内に可燃性対象ガスが存在する場合であっても、可燃性対象ガスが全く存在しない。監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在する場合、酸化によって、基準時点では、測定チャンバ内には、監視対象領域内よりも、および検知時点での測定チャンバ内よりも低い濃度の可燃性対象ガスが存在し、またはさらには、監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在する場合であっても、可燃性対象ガスが全く存在しない。
－ 少なくとも酸化期間中に、酸化部品はスイッチオンされており、測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させることが可能である。第１の代替的形態では、検知時点は、酸化期間の開始時または開始前であり、基準時点は、酸化期間の終了時または終了後である。第２の代替的形態では、逆に、基準時点は、酸化期間の開始時または開始前であり、検知時点は、酸化期間の終了時または終了後である。酸化部品が継続的にスイッチオンされている場合、両時点のうち早い方から遅い方までの期間が酸化期間として使用される。
－ 評価ユニットは、検知時点に検知センサが測定したセンサ部品の検知変数の測定値と、基準時点に検知センサが測定した検知変数の測定値との差分を算出する。監視対象領域内で可燃性対象ガスが発生する場合、検知時点では、測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在する。基準時点には、可燃性対象ガスがより少ないか、または全く存在しない。
－ 第１の代替的形態では、評価ユニットは、この測定値の差分に応じて、ガスサンプル中に可燃性対象ガスが存在するか否かを自動的に判定する。この判定はさらに、対象ガスの濃度が高くなるにつれて検知変数が大きくなるか小さくなるか、および／または差分の絶対値、すなわち│ｄｉｓｔ│に依存する。第２の代替的形態では、評価ユニットは、測定値の差分に応じて、ガスサンプル中の可燃性対象ガスの濃度を少なくとも近似的に自動的に決定する。好ましくは、第２の代替的形態の評価ユニットは、測定値の差分と対象ガス濃度との間の記憶された関係を、算出された差分に適用する。少なくとも第２の代替的形態では、好ましくは、酸化部品は、検知時点ではスイッチオフされている。
－ 可燃性対象ガスを検知してその濃度を決定するというこれらの両代替的形態を組み合わせることができる。

第１の実現形態によれば、測定チャンバ内の対象ガスの濃度が低いほど、センサ部品の検知変数が大きくなる。したがって、基準時点での検知変数の測定値が、検知時点での検知変数の測定値よりも大きいということは、可燃性対象ガスが監視対象領域内に存在し、したがって測定チャンバ内にも存在することが前提となる。したがって、第２の実現形態によれば、基準時点での検知変数の測定値は、検知時点での検知変数の測定値よりも小さい。

監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在せず、したがって測定チャンバ内にも存在しない場合、両時点で測定された検知変数の両測定値は、理想的には等しくなる。実際には、監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在せず、したがって測定チャンバ内にも検知時点で可燃性対象ガスが存在しない場合には、環境条件の相違により差分がゼロでないこともある。しかし、対象ガスが存在しない場合には、両測定値の間のこの差分は通常は、絶対値│ｄｉｓｔ│の点で、検知時点で測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在し、酸化期間中に酸化部品がこの測定チャンバ内の可燃性対象ガスの少なくとも一部を酸化させることにより生じる差分よりも小さい。酸化部品が測定チャンバ内の可燃性ガスの一部のみを酸化させ、全てを酸化させない場合でも、その差分は通常は、領域内、したがって測定チャンバ内にも可燃性対象ガスが存在しない場合よりも大きくなる。したがって、差分がゼロでないかまたは予め設定された許容範囲外にあることは、可燃性対象ガスが監視対象領域内に、したがって検知時点に測定チャンバ内にも存在することを示す比較的確実な指標となる。

可燃性対象ガスが測定チャンバ内に低濃度でしか存在しない場合でも、可燃性対象ガスとの接触により、センサ部品の検知変数は、測定可能な形で変化することが多い。しかし、検知変数は通常は、可燃性対象ガスの濃度だけでなく、環境条件、特に環境温度および環境湿度、また任意に環境圧力にも依存する。測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しない状態で検知変数がとる値は、しばしばゼロ値（基準値）とも称される。可燃性対象ガスの濃度に反応する検知変数を有するセンサ部品を備えた先行技術から既知であるガス検知装置は、しばしば以下の欠点を有する：ゼロ点が環境条件に大きく依存し、通常は不明である。あるいは該当する環境条件に対するセンサが必要であり、すなわち追加のセンサが必要である。

本発明は、酸化部品が酸化期間中に測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させ、したがって、基準時点でセンサ部品の検知変数のほぼ実際のゼロ点を測定することによりこの課題を解決するものである。「実際のゼロ点」いう呼称は、ゼロ点が、一般には環境条件の変化に依存し、したがって変化し得ることを示す。両時点の間の時間間隔は、通常は非常に短いため、環境条件はこの時間間隔では大きく変化せず、したがって、時間間隔があるものの、基準時点での測定値を、検知時点での測定のためのゼロ点として使用することができる。本発明により算出された差分は、検知時点での測定値と検知時点での（実際の）ゼロ点との差分と十分に正確に一致する。

本発明によって、実際のゼロ点を見出すべく各使用前にガス検知装置を再調整する必要性が回避される。今説明したように、ゼロ点は、基準時点での測定によって少なくとも近似的に自動的に得られる。多くの場合、本発明によって、ガス検知装置が環境条件に対するセンサを備える必要性も排除される。

本発明によって、起こり得るゼロ点の変化にガス検知装置を適応させるべく、使用中にガス検知装置を較正する必要性も排除される。環境条件が比較的急激に変化する場合や対象ガス濃度が急激に変化する場合にも、較正の結果、すなわちゼロ点の変化が既に再び古くなっている可能性があるため、ガス検知装置は誤った結果を提供する。一方、本発明によるガス検知装置は、両時点間の間隔を十分に短く選択することができ、測定および評価の結果が、予め定められたゼロ点ではなく、その差分にのみ依存するため、環境条件が急激に変化する場合や対象ガス濃度が急激に変化する場合にも、多くの場合において信頼性の高い結果をもたらす。両時点間の間隔は、一方では必要なだけ大きく、すなわち、基準時点で可燃性対象ガスの少なくとも一部が酸化されるように設定することができ、他方では可能な限り小さく設定することができる。対象ガスの存在は、２つの実際の測定値の差分に基づいて判定されるため、非常に低い濃度の対象ガスであっても、多くの場合、確実に検知することができ、多くの場合、誤報が回避される。多くの場合、正しいゼロ点の正確な知見に依存した検知であれば、これは信頼性の低いものでしかあり得ないであろう。

本発明によれば、センサ部品は、対象ガス濃度が低いほど第１の実現形態では大きく、第２の実現形態では小さくなる電気的検知変数を有する。この検知変数は特に、一構成形態では電気抵抗であり、別の構成形態では電気容量であり、第３の構成形態では電位である。センサ部品は、例えば以下のものを備える：
－ 電気抵抗が対象ガス濃度に依存する半導体、または
－ 温度が対象ガス濃度に依存する熱流センサ、または
－ 入射する電磁放射線の強度に応じて電気信号を発生する光電センサであって、対象ガスがこの電磁放射線を減衰させるものとするセンサ、
－ イオン化に応じて電気信号を発生する光イオン化検知器、
－ 対象ガス濃度に依存する音響効果に応じて電気信号を発生する光音響センサ、または
－ 対象ガス濃度に応じた強さおよび／または電圧の電流を発生する電気化学センサ。

本発明によれば、酸化部品は、酸化期間の過程で測定チャンバ内の可燃性対象ガスの少なくとも一部を酸化させる。この酸化された部分は、酸化期間の開始時に測定チャンバ内に存在する可燃性対象ガスの量の、好ましくは少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％、殊に少なくとも８０％である。一構成形態では、酸化部品は、酸化期間中に測定チャンバ内の全ての可燃性対象ガスを酸化させる。

一構成形態では、ガス検知装置は、加熱素子をさらに備える。この加熱素子は、測定チャンバ内のガスサンプルを加熱することが可能である。加熱素子は、スイッチオンおよび再度スイッチオフが可能であり、したがって、選択的にスイッチオン状態およびスイッチオフ状態で運転可能である。本構成形態によれば、酸化部品も、スイッチオンおよびスイッチオフが可能であり、したがって、選択的にスイッチオン状態またはスイッチオフ状態で運転可能である。加熱素子が用いられる構成形態によれば、本方法はさらに以下のステップを含み、ガス検知装置は、以下の追加のステップを実施するように構成されている：
－ 加熱期間の開始時に、加熱素子をスイッチオンする。加熱期間の終了時に、加熱素子を再度スイッチオフする。
－ スイッチオンされた加熱素子が昇温する。
－ 加熱期間中に、スイッチオン状態の加熱素子が、測定チャンバ内のガスを加熱する。
－ 加熱期間中に、酸化部品はスイッチオフ状態にある。逆に、加熱素子は、少なくとも酸化期間中にはスイッチオフ状態にある。好ましくは、いずれの時点でも、酸化部品または加熱素子のいずれかが、それぞれのスイッチオン状態にあるが、双方の部品が同時にそれぞれのスイッチオン状態にあることはない。

本発明によれば、求められる対象ガス濃度は、センサ部品の検知変数に影響を与える。検知変数は通常はさらに、センサ部品の温度に依存する。この温度は、スイッチオンされた酸化部品、ならびに酸化部品をスイッチオンおよびスイッチオフする工程に影響を受ける。加熱素子が用いられる構成形態では、加熱素子がスイッチオフ状態よりもスイッチオン状態でより多くの熱エネルギーを入力することにより、酸化部品がセンサ部品に与える影響を低減している。この影響を低減することで、検知結果の信頼性が高められる。理想的には、スイッチオンされた加熱素子およびスイッチオンされた酸化部品は、センサ部品内またはセンサ部品上に単位時間当たりに同一の熱エネルギー入力量を生じさせる。

今述べた構成形態によれば、加熱素子は、加熱期間中にはスイッチオンされており、酸化期間中には、好ましくは酸化期間全体にわたってスイッチオフされている。酸化部品は、酸化期間中にはスイッチオンされており、加熱期間の少なくとも一部ではスイッチオフされており、好ましくは加熱期間全体においてスイッチオフされている。よって、好ましくは、酸化期間と加熱期間とは、全く重ならないか、またはある時点でのみ重なる。また、さらなる期間中に酸化部品も加熱素子もスイッチオンされていないことも可能である。

一実現形態において、加熱期間の終了は、酸化期間の開始と一致する。あるいは酸化期間の終了は、加熱期間の開始と一致する。これら両構成形態は、加熱素子をスイッチオフし、その後ある時間間隔が経過してからようやく酸化部品をスイッチオンするかまたはその逆である構成形態と比較して、酸化部品の温度がセンサ部品に与える影響を低減する。一時的に加熱素子と酸化部品との双方がスイッチオンされている構成形態と比較して、本実現形態は、電気エネルギーを節約する。さらに、センサ部品への単位時間当たりの熱エネルギー入力量を一定に保つことが容易になる。

好ましくは、ガス検知装置は、使用中に常に以下のうち厳密に１つの状態にある：
－ 酸化部品はスイッチオンされており、加熱素子はスイッチオフされている。
－ 加熱素子はスイッチオンされており、酸化部品はスイッチオフされている。
－ 測定チャンバをパージするか、またはガスサンプルが測定チャンバに流入する。好ましくは、加熱素子と酸化部品との双方がスイッチオフされている。

使用中以外では、ガス検知装置はスイッチオフされていてよく、すなわちアイドル状態にすることができる。

既に説明したように、スイッチオンされた酸化部品とスイッチオンされた加熱素子との双方が、熱エネルギーをセンサ部品に作用させる。好ましくは、スイッチオンされた加熱素子により生じる単位時間当たりの熱エネルギー入力量は、スイッチオンされた酸化部品による単位時間当たりの熱エネルギー入力量とまさに同じである。この記述は、測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しない状態に該当する。

酸化部品により生じる単位時間当たりの熱エネルギー入力量は、酸化部品の幾何学的形状、特に表面、および温度、ならびに酸化部品とセンサ部品との間の距離に依存する。単位時間当たりの熱エネルギー入力量が同一で、測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しない場合、理想的には検知変数の値も同一であり、より正確に言えば、酸化部品がスイッチオンされており加熱素子がスイッチオフされている場合、検知変数は理想的には、酸化部品がスイッチオフされており加熱素子がスイッチオンされている場合と同一の値をとる。このことは任意に、酸化部品または加熱素子がスイッチオンまたはスイッチオフされた際に発生する過渡的な段階の後にのみ該当する。

今説明した加熱素子の実現形態は、多くの場合、検知センサ、酸化部品または加熱素子の温度を制御する必要性、特に一定値に制御する必要性を排除する。

本発明によれば、酸化部品は、少なくとも酸化期間中にはスイッチオンされている。一構成形態では、酸化部品は、少なくとも吸入期間中にはスイッチオフされている。したがって、酸化部品は、連続運転中にスイッチオンおよび／またはスイッチオフされる。

少なくとも吸入期間中に、測定チャンバと環境との間に流体連通が確立され、ガスサンプルは、監視対象空間領域から測定チャンバに例えば拡散または吸引によって流入する。この吸入期間は、酸化期間の前にあり、理想的には酸化期間と重ならないか、またはある時点でのみ重なる。検知時点は、酸化期間外にあり、好ましくは吸入期間内、吸入期間内、特に好ましくは吸入期間の開始時にある。吸入期間中に、酸化部品は連続的にまたは少なくとも優勢的にスイッチオフされているため、酸化部品は、吸入期間中に可燃性対象ガスを酸化させないかまたは無視できるほどわずかしか酸化させない。したがって、監視対象領域が可燃性対象ガスを含むことを前提として、吸入期間中に可燃性対象ガスが測定チャンバ内に蓄積される。

連続運転中に酸化部品がスイッチオンおよびまたはスイッチオフされる構成形態は、多くの場合、測定チャンバが監視対象領域と継続的に流体連通することを可能にする。連続運転中に測定チャンバへの吸入用の閉鎖部を開閉する必要はない。特に可燃性対象ガスの濃度が比較的低い場合、スイッチオンされた酸化部品は測定チャンバ内の可燃性対象ガスを非常に急激に酸化させるため、流体連通が測定結果の言及に値する改ざんにつながることはない。

一構成形態では、検知時点は、酸化期間の開始時にある。好ましい一構成形態では、吸入期間と酸化期間との間に時間間隔が生じる。この時間間隔内に、加熱期間が存在する。好ましくは、任意の加熱素子は、吸入期間の終了時にスイッチオンされ、吸入期間の終了時、すなわち酸化期間の前または開始時に再びスイッチオフされる。

本発明によれば、酸化部品は、少なくとも酸化期間の過程ではスイッチオンされており、測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させる。以下に説明する構成形態は、スイッチオンおよびスイッチオフが可能な酸化部品と組み合わせることができる。しかし、以下に説明する構成形態は、連続運転中に酸化部品をスイッチオンおよび／またはスイッチオフする必要性を排除する。酸化部品は、連続使用中に継続的にスイッチオンされていてもよい。この別の構成形態によれば、測定チャンバは、選択的に開放状態または閉鎖状態で運転可能である。測定チャンバが開放状態にあるとき、ガスサンプルは、監視対象領域から測定チャンバに流入することができる。よって、開放状態では、測定チャンバと監視対象領域との間に流体連通が確立されている。閉鎖状態では、測定チャンバは、該領域に対して流体密に封止されている。「流体密」とは、不可避な隙間や間隙を除くことを意味する。好ましくは、アイドル状態では、ガス検知装置はスイッチオフされており、環境から流体密に分離されている。

本構成形態では、ガス検知装置は、閉鎖可能な開口部、例えばバルブ、または開口部用のフラップもしくはアパーチャを有するスロットを備える。この開口部が開放していると、ガスサンプルは環境から測定チャンバに流入することができる。開口部が閉鎖していると、測定チャンバは環境に対して封止されているため、ガスサンプルは測定チャンバに流入することができない。好ましくは、開口部は、酸化期間中は閉鎖されており、酸化期間の前および／または後に少なくとも一時的に開放されている。しかし、酸化期間中にもガスが測定チャンバに流入することも可能である。通常、酸化期間中に閉鎖部が開放している際に測定チャンバに流入する対象ガスの量は、酸化期間中に酸化部品によって酸化される量よりも少なくなる。

吸入期間中は、測定チャンバは開放状態にある。好ましくは、この吸入期間は検知時点を含むか、または吸入期間は検知時点の前に存在する。基準時点では、好ましくは、測定チャンバは閉鎖状態にある。

少なくとも酸化期間中には、測定チャンバは閉鎖状態にあり、酸化部品は、測定チャンバ内の可燃性対象ガス、理想的には全ての可燃性対象ガスを酸化させる。測定チャンバは閉鎖状態にあるため、可燃性対象ガスは、該領域から測定チャンバに流入することができない。既に述べた吸入期間中は、測定チャンバは開放状態にある。この吸入期間中に、可燃性対象ガスが監視対象領域内に存在することを前提として、可燃性対象ガスが測定チャンバ内に蓄積される。

これら両構成形態は、例えば以下のように組み合わせることができる：酸化期間中には、酸化部品はスイッチオンされており、測定チャンバは閉鎖状態にある。吸入期間中には、酸化部品はスイッチオフされており、測定チャンバは開放状態にある。これらの両構成形態の組み合わせにより、多くの場合、対象ガスが監視対象領域で比較的低い濃度でしか存在しない場合でも、さらに高い信頼性で対象ガスを探知することが可能になる。任意に、吸入期間と酸化期間との間に加熱期間が存在する。

本発明の第１の代替的形態では、検知時点は、基準時点の前にある。ガスサンプルは、遅くとも検知時点までに測定チャンバに流入している。酸化期間は、検知時点にまたは検知時点の後に始まり、基準時点の前にまたは基準時点に終了する。好ましくは、検知時点と基準時点との間に酸化部品がスイッチオンされ、かつ／または測定チャンバが監視対象領域から流体密に分離される。

逆に、本発明の第２の代替的形態では、基準時点は検知時点の前である。酸化期間は、基準時点にまたは基準時点の後に始まり、検知時点の前にまたは検知時点に終了する。一構成形態では、測定チャンバは、少なくとも酸化期間中には該領域に対して流体密に分離されている。基準時点までに、酸化部品は、測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させている。基準時点の後でかつ少なくとも検知時点までに、また任意にその後にも、ガスサンプルは測定チャンバに流入する。好ましくは、基準時点と検知時点との間に酸化部品がスイッチオフされ、かつ／または測定チャンバと該領域との間に流体連通が確立される。

連続する複数の酸化期間が生じ、その際、２つの連続する酸化期間の間にギャップが生じ、酸化部品が少なくとも各酸化期間中に測定チャンバ内の対象ガスを酸化させるようにガス検知装置を運転することが可能である。各酸化期間について、検知変数の大きさは、それぞれ検知時点と基準時点とで測定され、本発明による評価は、各酸化期間について再度実施される。これにより、多くの場合、可燃性対象ガスを比較的迅速に検知することができる。

以下に説明する構成形態では、好ましくは酸化部品のスイッチオンおよびスイッチオフが可能である。第１の構成形態では、酸化の時間間隔が予め一定に設定されている。酸化期間または各酸化期間の持続時間は、この酸化の時間間隔に等しい。酸化の時間間隔、ひいては各酸化期間は、一方では必要なだけ長く、他方では可能な限り短くされる。「必要なだけ長く」とは、以下の意味を有する：測定チャンバ内の可燃性対象ガスの予想濃度が最も高い場合でも、酸化期間中に酸化部品が測定チャンバ内の可燃性対象ガスを酸化させ、酸化期間の終了時に測定チャンバが可燃性対象ガスを含まないようにする。

第２の構成形態では、酸化期間または少なくとも１つの酸化期間の持続時間、すなわち酸化部品がスイッチオンされている時間は、測定チャンバ内の可燃性対象ガスの濃度に依存する。この第２の構成形態は、酸化の時間間隔を予め一定に設定する必要性を排除する。第２の構成形態によれば、ガス検知装置はさらに、以下のステップを実施するように構成されており、本方法はさらに、以下のステップを含む：
傾き算出シーケンスを少なくとも１回実施する。１回または全ての傾き算出シーケンスは、以下のステップを含む：
－ 検知変数の大きさを少なくとも２つの時点で測定し、その際、これらの時点は、時間的に互いに離れている。両時点は、酸化期間内にある。好ましくは、検知変数の大きさを、検知時点と、時間的にこの検知時点の後にある少なくとも１つのさらなる時点とで測定する。好ましくは、検知変数の測定のためのサンプリングレートを予め設定し、このサンプリングレートは、直に連続する２つの測定時点間の時間間隔を定める。
－ 測定により、酸化中の検知変数の経時的推移を近似的に決定する。測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在する場合、センサ部品の第１の実現形態によれば、検知変数は、全ての対象ガスが酸化されるまで時間と共に増加する。したがって、検知変数の経時的推移の傾きは、全ての対象ガスが酸化されるまで正である。第２の実現形態によれば、全ての対象ガスが酸化されるまで、検知変数は減少し、傾きは負である。測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しない場合、検知変数は、両実現形態において酸化期間中ほぼ一定のままである。
－ 検知変数の測定値に応じて、検知変数の傾きの大きさ、すなわち時間による検知変数の経時的推移の導出のための大きさを、好ましくは評価ユニットにより算出する。最も単純な場合、この傾きの大きさは、時間的に最も遅い２つの時点に測定された検知変数の２つの測定値間の差分である。算出された傾きは、経時的に変化し得る。

検知変数の経時的推移の傾きが絶対値の点で予め設定された限界値を下回ったら、検知変数の測定が終了される。時間的に最も遅い時点が、基準時点として使用される。時間的に最も遅い時点での測定値が、基準時点での測定値として使用される。限界値は、ゼロまたはゼロより大きくすることができる。傾きが予め設定された限界値を下回ったら、測定チャンバ内の実質的に全ての対象ガスが酸化されている。

第２の構成形態では、通常は、測定チャンバ内の可燃性対象ガスの濃度が高いほど、酸化期間が長くなる。監視対象領域内、したがって測定チャンバ内に可燃性対象ガスが存在しない場合、この第２の構成形態は、多くの場合、特に迅速な検知結果をもたらす。この場合、傾きは環境条件のみに影響を受け、通常は、予め設定された限界値未満のままである。一方で、この第２の構成形態は、非常に高い濃度の可燃性対象ガスが存在する場合であっても、信頼性の高い測定結果をもたらす。通常は、この場合にも測定チャンバ内の全ての可燃性対象ガスが酸化されるため、この場合にも第２の時点（時間的に最も遅い時点）での測定値は、ゼロ値として確実に機能する。

第３の構成形態では、酸化期間中の検知変数の経時的推移を記述する関数による相関関係が規定されている。この関数による相関関係には、少なくとも１つのモデルパラメータが含まれる。しばしば、この関数による相関関係は、指数関数の形態、すなわち、
ｆ（ｔ）＝Ａ－Ｃ＊ｅｘｐ（－α＊ｔ）、またはｆ（ｔ）＝Ａ＊［１－Ｃ＊ｅｘｐ（－α＊ｔ）］
をとり、ここで、Ａ、Ｃおよびαは、モデルパラメータである。

酸化期間中、検知変数（より正確に言えば、検知変数の大きさ）を複数回測定して、ランダムサンプルを採取する。このランダムサンプルを用いて、モデルパラメータの値が自動的に算出される。外挿により、しばしば、第２の時点の測定値を十分な信頼性をもって予測することができる。第３の構成形態は、しばしば、対象ガス濃度が低くても高くても、信頼性の高い測定結果を迅速にもたらす。

また、第３の構成形態では、一定の酸化の時間間隔を予め設定する必要はない。しかし、ランダムサンプルの測定値、すなわちランダムサンプル要素の数に対して固定数Ｎ＞１を予め設定し、ランダムサンプルの測定値がＮ個揃った時点で酸化期間を終了させることも可能である。

第２の構成形態と第３の構成形態とは、互いに組み合わせることが可能である。

一実現形態では、酸化部品は、導電性センサ部品を備える。酸化部品がスイッチオンされていると、センサ部品に電流が流れる。酸化部品がスイッチオフされていると、センサ部品には電流が流れない。例えば、酸化部品は、いわゆるペリスタとして構成されており、かつ加熱素子を備え、この加熱素子は、センサ部品として機能する。酸化部品はさらに、加熱素子の周囲に設けられたセラミック被覆体と、セラミック被覆体上に設けられた触媒コーティングまたはセラミック被覆体内に設けられた触媒混和物とを含む。加熱素子は、センサ部品として機能する。検知センサは、加熱素子の検知変数を測定する。

別の実現形態では、酸化部品とセンサ部品とは、互いに分離されている。センサ部品には電圧を印加することができ、その結果、酸化部品がスイッチオンされているかスイッチオフされているかにかかわらず、センサ部品に電流が流れる。この別の実現形態によれば、酸化部品は、測定チャンバ内に存在する可能性のある可燃性対象ガスを酸化させるためにのみ使用されるが、この対象ガスを検知もするためには使用されない。検知センサは、好ましくは酸化部品のサイズを測定しない。この別の実現形態でも、酸化部品はペリスタとして構成されていてよい。

ある用途では、監視対象空間領域は、ガス検知装置に直に隣接しており、ガスサンプルは、入口を通って測定チャンバに流入することができる。別の用途では、監視対象空間領域とガス検知装置との間に間隔が生じている。ガスサンプルは、流体ガイドユニットを通ってのみ空間領域から入口を通って測定チャンバに流れることができ、この流体ガイドユニットを迂回することはできない。空間的に間隔が生じているため、ガス検知装置は、監視対象領域の環境影響から大いに保護されている。流体ガイドユニットは、特にチューブまたは管の形状を有することができる。好ましくは、ガス検知装置は、流体ガイドユニットを通じて監視対象領域からガスサンプルを吸い込む。

一構成形態では、流体搬送ユニットは、アダプタに流体密に接続されている。アダプタは、ガス検知装置に取り付け、再びガス検知装置から取り外すことができる。アダプタが取り付けられているときは、ガスサンプルは流体ガイドユニットを通ってしか測定チャンバに流れることができず、アダプタが取り外されると、空間領域から測定チャンバに直接流れることができる。

本発明によるガス検知装置は、可搬型機器として構成されていてよく、使用者は、この可搬型機器を携帯することができる。好ましくは、この可搬型機器は、専用の電力供給ユニットを備える。本発明によるガス検知装置は、定置型機器として構成されていてもよく、定置型電力供給網に少なくとも一時的に接続されていてよい。本発明によるガス検知装置は、出力ユニットを備えることができ、その際、アラームまたは決定された濃度は、この出力ユニットに出力される。

以下に、本発明を、実施形態例を参照して説明する。

本発明によるガス検知装置の第１の実施形態を概略的に示す図である。 本発明によるガス検知装置の第２の実施形態を概略的に示す図である。 ガス検知装置の測定を含むシーケンスを例示的に示す図である。 酸化部品を例示的に示す図である。 ガス検知装置の使用に関する例示的なフローチャートを示す図である。

図１は、本発明によるガス検知装置１００の第１の実施形態を概略的に示し、図２は、第２の実施形態を示す。

ガス検知装置１００は、可燃性ガスの存在について空間領域を監視し、かつ／または可燃性ガスの濃度を決定する用途で使用される。この可燃性ガスを、以下、「対象ガス」と称する。空間領域とは、例えば、精製所または他の生産工場、建物の内部、鉱山、車両または航空機である。可燃性ガスは、例えばメタン（ＣＨ_４）である。

別の用途では、ガス検知装置１００は、被験者のアルコール検査を行うために使用される。周知のように、被験者がアルコールを摂取し、その結果、被験者の血液および／または口内にアルコールがまだ存在する場合、被験者の呼気には呼気アルコールが含まれる。この用途では、ガス検知装置１００は、マウスピースを備える。被験者はこのマウスピースに息を吹き込み、送られた呼気サンプルの少なくとも一部がガス検知装置１００の内部に達する。したがって、本用途では、ガス状の呼気アルコールが可燃性対象ガスとなる。

一実現形態では、ガス検知装置１００は、人が片手で持つことも衣服や保護具に取り付けることもでき、専用の電力供給ユニットを備えた可搬型機器である。例えば、使用者は、少なくとも１つの可燃性対象ガスが存在する可能性がある領域にいる間、このようなガス検知装置１００を携帯する。あるいは被験者は、ガス検知装置１００を片手に持ち、マウスピースに呼気サンプルを送る。ガス検知装置１００は、定置型電力供給網に接続可能な定置型機器として構成されていてもよく、必ずしも専用の電力供給ユニットを備える必要はない。

ガス検知装置１００は、－後述の開口部を除いて、また不可避の隙間やスリットを除いて－測定チャンバ９を流体密に囲む筐体５を備える。

第１の実施形態では、筐体５の入口Ｅは、環境から測定チャンバ９に通じており、筐体５の出口Ａは、測定チャンバ９から環境へ通じている。制御可能なバルブ６は、入口Ｅを選択的に開閉することが可能である。制御可能なバルブ７は、出口Ａを選択的に開閉することが可能である。バルブ６が開放されているとき、ガスサンプルＧは、環境、すなわち監視対象領域から入口Ｅを通って測定チャンバ９に流入することができる。バルブ７が開放されているとき、ガスサンプルＧは、測定チャンバ９から環境に流出することができる。システムクロック１４を備えた信号処理制御ユニット１２は、バルブ６および７ならびに後述の他の部品を自動的に制御することができる。

任意に、制御ユニット１２は、ポンプ１３を制御することができ、制御され、それにより作動したポンプ１３は、ガスサンプルＧを開放された入口Ｅを通じてガス検知装置１００の内部に吸い込む。出口Ａが開放されているとき、ガスは同時に測定チャンバ９から流出する。また、ガスサンプルＧが入口Ｅを通じてガス検知装置１００の内部に拡散することも可能である。

また、ポンプ１３、入口Ｅおよび出口Ａが存在するがバルブ６および７は存在しない実現形態も可能である。入口Ｅおよび出口Ａは、継続的に開放されていることが可能である。また、バルブ６が、別の形態の閉鎖部、例えば、オリフィスパターンを有するオリフィスアパーチャで置き換えられており、オリフィスパターンが少なくとも１つのオリフィスを有し、オリフィスアパーチャが筐体５に対して可動であることも可能である。筐体５に対するオリフィスアパーチャの位置に応じて、オリフィスパターンのオリフィスが入口Ｅと重なり、入口Ｅが開放されているか、またはオリフィスアパーチャが入口Ｅを閉鎖する。

ポンプ１３は、ガス検知装置１００の運転中に継続的に駆動されていてもよいし、交互にスイッチオンまたはスイッチオフすることもできる。ポンプ１３が継続的にスイッチオンされている構成形態は、可動のオリフィスアパーチャと組み合わせることができる。ポンプ１３がスイッチオンおよびスイッチオフされる構成形態は、オリフィスアパーチャまたは他の閉鎖部を設ける必要性を回避する。

第２の実施形態（図２）では、ガス透過膜８が測定チャンバ９を環境から分離しているため、ガスサンプルＧが環境から膜８を通って測定チャンバ９に流入し、また再び膜８を通って測定チャンバ９から流出することができる。図示の第２の実施形態では、膜８は、第１の実施形態（図１）の入口Ｅおよび出口Ａの代わりとなる。第２の実施形態でも、ポンプ１３（図２には図示せず）が、今度は膜８を通じてガスサンプルＧを吸い込むことができる。好ましくは、図示されていない火炎ガード、例えば金属グリッドが、測定チャンバ９から膜８を通って環境に火炎が広がるのを防ぐ。

第２の実施形態でも、オリフィスアパーチャ（図示せず）が筐体５に対して可動であることができ、その位置に応じて測定チャンバ９を環境から流体密に分離または開放することができる。

特に言及しない限り、以下の説明は、両実施形態に関するものである。

測定チャンバ９の内部には、半導体センサ１が配置されている。半導体センサ１は、半導体部品１０と加熱素子１１とを備える。半導体部品１０は、特許請求の趣意でのセンサ部品として機能する。半導体部品１０は、導電性を有し、好ましくは金属酸化物、特に好ましくは半導体、例えば二酸化スズ（ＳｎＯ_２）から構成されている。図１および図２において、半導体部品１０は線材として示されているが、これは等価回路図における記号として理解されるべきであり、いくつかの可能な実現形態の１つに過ぎない。半導体部品１０および後述のガス検知装置１００のさらなる構成要素のための電気接点が示されている。

測定チャンバ９内のガスサンプルＧは、半導体部品１０に到達する。ガスサンプルＧは、半導体部品１０に作用してその電気抵抗Ｒに影響を与える。本実施形態例において、影響を受けかつ測定可能である検知変数は、この電気抵抗Ｒである。本実施形態例では、化学的作用は、ガスサンプルＧ中、ひいては測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの濃度が高いほど、半導体部品１０の電気抵抗Ｒが低くなるというものである。理由の１つは、可燃性対象ガスは、呼気よりも高い熱伝導率値を有することが多く、したがって、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスが半導体部品１０を冷却するためである。

以下、半導体部品１０の材料として二酸化スズ（ＳｎＯ_２）を例に挙げて、半導体部品１０の好ましい機能様式を説明する：導電率、ひいては電気抵抗Ｒは、半導体部品１０中の自由電子（電荷担体）の数に依存する。ＳｎＯ_２結晶の表面にはＯ_２空孔があるため、隣接するＳｎ原子から供給される電子には、相手が存在しない。これらの電子は、自由に移動することができる。自由に移動する電子の数は、半導体部品１０の導電率、ひいては電気抵抗Ｒに影響を及ぼす。半導体部品１０は、その表面に環境から酸素を吸着する。その結果、Ｏ_２空孔の少なくとも一部が環境の酸素の吸着によって占有され、それまで自由であった電子が束縛される。半導体部品１０は、例えば加熱素子１１によって加熱運転される。可燃性対象ガスは半導体部品１０の表面で酸化され、その際、今説明したとおりに吸着された酸素が再び脱着される。そのため、自由電子の形態の電荷担体の密度が再び増加する。半導体部品１０の環境中の酸素の割合が高いほど、より多くの自由電子が酸素と結合し、かつ電気抵抗Ｒが大きくなる。したがって、可燃性対象ガスの酸化によって、半導体部品１０が吸着できる酸素の量が減少する。したがって、その他の点では環境条件が同一である場合には、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの濃度が高いほど、半導体部品１０の電気抵抗Ｒは小さくなる。本発明によれば、この特性が利用される。

予め設定されたシーケンスのサンプリング時点の各サンプリング時点において、半導体部品１０の実際の電気抵抗Ｒの大きさが再度測定される。例えば、電圧センサ２５は、半導体部品１０に印加される電圧Ｕを測定する。電流強度センサ２４は、半導体部品１０を流れる電流強度Ｉを測定する。電圧Ｕおよび電流強度Ｉから、電気抵抗Ｒ＝Ｕ／Ｉが導出される。今説明したように、この電気抵抗Ｒは、測定チャンバ９内の対象ガスの濃度と相関関係にあり、さらに環境条件、特に測定チャンバ９内の温度に依存する。

実施形態例では、加熱素子１１は、電気抵抗器の形態をとり、半導体部品１０と熱的に接触するため、加熱素子１１の温度は、半導体部品１０の温度と十分に正確に一致する。上述のように、半導体部品１０の加熱により、可燃性対象ガスが酸化され、酸素が脱着される。

環境条件、特に温度、湿度および気圧の変動も同様に半導体部品１０の導電率に影響を与える。その原因の１つとして、環境条件によって半導体部品１０の表面温度、例えば半導体センサ１の外面温度が変化し得ることが考えられる。

以下では、このような環境条件による電気抵抗Ｒへの影響を、算出によってある程度まで補償する方法について説明する。この影響が補償されるため、電気抵抗Ｒ－総じて検知変数－の測定値を用いて、求める対象ガス濃度を決定することができる。

本発明の好ましい一実現形態では、半導体部品１０の温度は、使用中に可能なあらゆる環境温度を上回る温度で一定に保たれる。これにより、半導体部品１０の電気抵抗Ｒに対する環境温度の影響が低減される。

好ましくは、制御ユニット１２は、環境条件が変化しても加熱素子１１の温度が一定となり、したがって加熱素子１１が半導体部品１０に及ぼす単位時間当たりの熱エネルギー入力量も同様に、環境温度が変化しても一定となるようにするという制御目的をもって加熱素子１１の温度を制御する。加熱素子１１が放出する熱エネルギーを必要に応じて変化させるために、一構成形態では、制御ユニット１２は、加熱素子１１に印加される電圧Ｕを変化させる。別の構成形態では、制御ユニット１２は、加熱素子１１を流れる電流強度Ｉを変化させる。これら両構成形態を互いに組み合わせることができる。半導体部品１０の温度は環境温度を上回ることが望ましいため、加熱素子１１をアクチュエータとするこの一方的な温度制御で十分である。加熱素子１１を制御しながら冷却することは可能であるが、通常は必要ない。

半導体部品１０の電気抵抗は、ほぼ一定の温度であっても、環境条件、特に環境中の酸素含有量に依存し、時には湿度にも依存する。したがって、半導体部品１０の電気抵抗Ｒは、少なくとも第１のサンプリング時点ｔ１および後続の第２のサンプリング時点ｔ２で測定される。第１のサンプリング時点ｔ１に測定期間Ｚ３が開始し、第２のサンプリング時点ｔ２にこの測定期間Ｚ３が終了する、図３参照。さらに、これら両サンプリング時点ｔ１およびｔ２の間のサンプリング時点ｔ＿ｘに、電気抵抗Ｒを少なくとも１回測定することが可能である。本実施形態例では、この測定期間Ｚ３は、後述する酸化期間と一致する。測定期間のみならず酸化期間も、第１の時点ｔ１に開始し、第２の時点ｔ２に終了する。したがって、参照符号Ｚ３は、酸化期間にも使用される。実施形態例では、第１の時点ｔ１が検知時点として機能し、第２の時点ｔ２が基準時点として機能する。

図３の図では、ｘ軸に時間ｔがプロットされ、ｙ軸に、測定された半導体部品１０の抵抗Ｒがプロットされている。第１のサンプリング時点（検知時点）ｔ１では、ガスサンプルＧ中、ひいては測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの濃度は、ガス検知装置１００の環境、すなわち監視対象領域における対象ガス濃度と十分に正確に一致する。期間Ｚ３中に既存の対象ガスが酸化されたため、第２のサンプリング時点（基準時点）ｔ２では、測定チャンバ９内には可燃性対象ガスは実質的に存在しない。したがって、第２のサンプリング時点ｔ２での測定は、基準測定またはゼロ点測定として機能する。

第２のサンプリング時点ｔ２でこのような基準測定を行うことができるようにするために、酸化期間Ｚ３中に測定チャンバ９内の可燃性対象ガスが排除され、それにより、第２の時点ｔ２で測定チャンバ９内に可燃性対象ガスが存在しなくなる。この排除は、測定チャンバ９内のガスサンプルＧの成分として存在する可燃性対象ガスを酸化部品２が酸化させることによって行われる。当然のことながら、監視対象領域内に可燃性対象ガスが存在せず、したがって測定チャンバ９には第１の時点ｔ１で既に可燃性対象ガスが存在しないこともあり得る。

好ましくは、濃度限界値が、監視対象領域における対象ガスの予想濃度の上限界値として予め設定される。この濃度限界値と、構造に関連する測定チャンバ９の容積とによって、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの可能な最大量が定められる。この対象ガスの可能な最大量は、測定チャンバ９内の対象ガス全体を酸化させるのに十分な酸素が測定チャンバ９内に存在するほど少ないものである。

酸化期間Ｚ３は、一方では、－対象ガスの濃度が濃度限界値を下回っていることを前提として－酸化期間Ｚ３の過程で測定チャンバ９内の全ての可燃性対象ガスが酸化されるほど長い。酸化期間Ｚ３は、他方では、可燃性対象ガスを酸化させるステップと半導体部品１０の電気抵抗Ｒを２回測定するステップとを可能な限り高い頻度で繰り返すことができるように、可能な限り短いことが好ましい。

偏差において、濃度限界値は、必ずしも予め設定されているわけではない。測定期間および酸化期間Ｚ３は、測定により電気抵抗Ｒが変わらないという結果が得られたとき、より正確に言えば、電気抵抗Ｒの経時的推移の傾きが予め設定された限界値を下回ったままになったときに終了される。これは、測定チャンバ９内の全ての可燃性対象ガスまたは少なくとも予め設定された割合の対象ガスが酸化されていることを示す。

測定チャンバ９内の可燃性対象ガスは、酸化部品２によって酸化される。図４は、酸化部品２の好ましい構成形態を示す。本例では、可燃性対象ガスは、メタン（ＣＨ_４）である。酸化部品２により、化学反応

が生じる。

この化学反応を図４に示す。確かに、対象ガスの酸化の際に酸素は結合する。しかし、酸化による測定チャンバ９内のＯ_２分子の含有量の減少がわずかであり、それによって半導体部品１０の電気抵抗Ｒが無視できる程度にしか変化しないように、任意の濃度限界値が予め設定されている。

図４に示す好ましい構成形態では、酸化部品２は、ペリスタとして構成されており、以下のものを備える：
－ 螺旋状の加熱セグメント２０、
－ 加熱セグメント２０の周囲に設けられた、好ましくは球状の被覆体２１、
－ ２つの電気接点２２、および
－ プレート２３。

加熱セグメント２０には、電圧が印加される。これにより、加熱セグメント２０は、３００℃～７００℃、好ましくは４００℃～５５０℃の運転温度まで加熱される。加熱セグメント２０は被覆体２１と熱的に接触しているため、被覆体２１も加熱される。

しかし、この温度だけでは、可燃性対象ガスを十分な程度で酸化させるのにはまだ十分ではないであろう。温度が高いと、電気エネルギーが多く消費され、測定チャンバ９内の対象ガスが急激に燃焼またはさらには爆発する危険性が高くなる。温度が好ましくは５５０℃未満であっても測定チャンバ９内の全ての可燃性対象ガスを酸化させるために、触媒材料、例えば白金または酸化白金が被覆体２１内に嵌め込まれている。好ましくは、被覆体２１は多孔質であるため、被覆体２１の熱的に有効な表面積は、表面が平滑である場合よりも大きい。

半導体センサ１と酸化部品２との間には、図１および図２に概略的に示すように、熱バリア４が配置されている。この熱バリア４は、半導体センサ１に対する酸化部品２の熱的影響を低減し、したがって、半導体部品１０の電気抵抗Ｒが、加熱された酸化部品２によってならびに／または酸化部品２のスイッチオンおよびスイッチオフによって大きく変化し、誤った測定につながる可能性があるリスクを低減する。しかし、ガスサンプルＧが測定チャンバ９全体を通って流れることができるように、筐体５と熱バリア４との間に少なくとも１つの開口部、好ましくは周囲の開口部が生じる。このことは、酸化部品２が、熱バリア４の背後の対象ガスを含む測定チャンバ９内の全ての対象ガスを酸化させることができ、測定された半導体部品１０の電気抵抗Ｒを、求められる対象ガス濃度の指標として使用することができるようにするために望ましい。

制御ユニット１２は、酸化部品２のスイッチオンおよびスイッチオフが可能である。本発明の第１の構成形態では、制御ユニット１２によって、酸化部品２は各酸化期間Ｚ３中にはスイッチオンされており、酸化期間Ｚ３外ではスイッチオフされている。酸化部品２は、比較的低い熱質量を有するため、スイッチオン後に３００℃～７００℃の運転温度に素早く到達し、スイッチオフ後に測定チャンバ９の温度まで急速に冷える。この意図的な著しい、そして通常は変動する温度変化は、通常は必然的に、酸化部品２を通じた半導体センサ１の外面への単位時間当たりの熱エネルギー入力量の変動をもたらす。この温度の変動は通常は、半導体部品１０の電気抵抗Ｒを変化させ、したがって誤った測定を招くおそれがある。

第１の構成形態において温度が変動する酸化部品２は、半導体部品１０に望ましくない熱的影響を与えるおそれがある。測定チャンバ９におけるこの熱的影響を低減するために、制御可能な加熱素子３が、測定チャンバ９内に、特に酸化部品２と同じ熱バリア４の側に、追加的に配置されている。

第１の構成形態によれば、制御ユニット１２は、酸化部品２だけでなく加熱素子３のスイッチオンおよびスイッチオフも可能である。理想的には、スイッチオンされた加熱素子３は、スイッチオンされた酸化部品２と同じ単位時間当たりの熱エネルギーの半導体部品１０への入力量を生じさせる。効果：酸化部品２は、半導体部品１０に対して加熱素子３と同様の熱的影響を及ぼす。酸化部品２の実際の温度が半導体センサ１の測定結果を改ざんする危険性が低減される。

一構成形態では、加熱素子３は、酸化部品２と同様に螺旋状の加熱セグメント２０、被覆体２１および電気接点２２を備えるが、被覆体２１には触媒材料がない。したがって、加熱セグメント２０が加熱されていても、スイッチオンされた加熱素子３は、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスを酸化させることができない。

酸化期間（＝測定期間）Ｚ３の時間的に前または後にも、吸入期間Ｚ１が存在する。少なくともこの吸入期間Ｚ１中に、ガスサンプルＧは、特にガスサンプルＧがポンプ１３により吸い込まれることおよび／または測定チャンバ９内に拡散することによって、その領域から測定チャンバ９内に流入することができる。第１の構成形態では、吸入期間Ｚ１と酸化期間Ｚ３との間に加熱期間Ｚ２が配置されている、図３参照。

各酸化期間Ｚ３中に、酸化部品２はスイッチオンされており、加熱素子３はスイッチオフされている。加熱期間Ｚ２中に、加熱素子３はスイッチオンされており、酸化部品２はスイッチオフされている。加熱素子３は、加熱期間Ｚ２から酸化期間（＝測定期間Ｚ３）への移行時に測定チャンバ９内で急激な温度変化が生じないように、測定チャンバ９内のガスサンプルＧを加熱する。加熱素子３により、加熱期間Ｚ２中の半導体部品１０への単位時間当たりの熱エネルギー入力量は、測定期間Ｚ３中の入力量とほぼ等しくなっている。特に、半導体センサ１への熱エネルギー入力量は、加熱素子３がない状態と比較して経時変化が少ない。吸入期間Ｚ１中には、好ましくは酸化部品２および加熱素子３の双方がスイッチオフされている。

一構成形態では、加熱素子３の設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）を定めるための調整が予め実施される。加熱素子３は、スイッチオン後にこの設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）に到達する。調整の目的は、スイッチオンされた加熱素子３による半導体センサ１への単位時間当たりの熱エネルギー入力量と、スイッチオンされた酸化部品２による単位時間当たりの熱エネルギー入力量とを等しくすることである。設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）に加えて、加熱素子３と半導体センサ１との間の距離ｄｉｓｔ（３）、および酸化部品２と半導体センサ１との間の距離ｄｉｓｔ（２）も変更可能である。調整のために、測定チャンバ９に可燃性対象ガスが存在しない状態を確立する。設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）および距離は、半導体部品１０の検知変数、したがってここでは電気抵抗Ｒが、酸化部品２がスイッチオンされており加熱素子３がスイッチオフされているときと、酸化部品２がスイッチオフされており加熱素子３がスイッチオンされているときとで同じになるよう調整される。

図３は、ガス検知装置１００の運転時の例示的な経時的推移を示す。ｘ軸に時間ｔがプロットされ、ｙ軸に半導体部品１０の電気抵抗Ｒがプロットされている。以下の説明は、図１による第１の実施形態に関するものである。

吸入期間Ｚ１と、後続の加熱期間Ｚ２と、後続の測定期間（＝酸化期間Ｚ３）とからなるシーケンスが、少なくとも１回実施される。好ましくは、３つの期間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を有するこのシーケンスは、ガス検知装置１００を使用して繰り返し実施される。図５は、ガス検知装置１００の運転時のこのようなシーケンスに関する例示的なフローチャートを示す。

吸入期間Ｚ１は、時点ｔａで開始する。吸入期間Ｚ１中には、バルブ６および７が開放されており、任意のポンプ１３がスイッチオンされる。測定チャンバ９はフラッシングされ、新しいガスサンプルＧで満たされる。すなわち、既に測定チャンバ９内に存在しているガスサンプルＧが、出口Ａを通って測定チャンバ９から流出し、今度検査対象となるガスサンプルＧが、入口Ｅを通って監視対象領域から測定チャンバ９に流出する。一構成形態では、任意のポンプ１３がスイッチオンされており、ガスサンプルＧを環境から測定チャンバ９に搬送する。また、検査対象ガスサンプルＧが、この領域から測定チャンバ９内に拡散することも可能である。

図５において、ｔａ：Ｓ１は、時点ｔａでバルブ６および７を開放し、ポンプ１３をスイッチオンし、かつ測定チャンバ９をフラッシングするステップを意味する。加熱素子３および酸化部品２は、スイッチオフされている。

吸入期間Ｚ１は、吸入期間Ｚ１の終了後に測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの濃度が環境中の、したがって監視対象領域内の対象ガス濃度とほぼ等しくなるような長さである。特に、吸入期間Ｚ１は、測定チャンバ９において可燃性対象ガスが検知されない場合、検出限界を上回る可燃性対象ガスが環境中にも存在しないことが確実であるような長さである。一構成形態では、吸入期間Ｚ１の持続時間は、予め一定に設定されている。

吸入期間Ｚ１中には、酸化部品２はスイッチオフされている。一実現形態では、吸入期間Ｚ１中に加熱素子３もスイッチオフされており、それにより電気エネルギーが節約される。別の実現形態では、加熱素子は、吸入期間Ｚ１中にスイッチオンされているかまたはスイッチオンされ、これによりしばしば、加熱期間Ｚ２をより短くすることが可能になり、これにより時間が節約される。

時点ｔ０では、吸入期間Ｚ１が終了しており、後続の加熱期間Ｚ２が開始する。加熱期間Ｚ２中に、酸化部品２は、スイッチオフされたままである。制御ユニット１２は、時点ｔ０で以下のイベントをトリガする：
－ バルブ６および７を閉鎖して、測定チャンバ９を環境から分離する。
－ 任意のポンプ１３をスイッチオフする。
－ 加熱素子３をスイッチオンする。

図５において、ｔ０：Ｓ２は、時点ｔ０でバルブ６および７を閉鎖し、ポンプ１３をスイッチオフするステップを意味する。ｔ０：Ｓ３は、時点ｔ０で加熱素子３をスイッチオンするステップを意味する。酸化部品２は、スイッチオフされたままである。

加熱素子３がスイッチオンされている加熱期間Ｚ２は、加熱期間Ｚ２中に加熱素子３が設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）まで加熱されるような長さである。設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）は、上述のように以前の調整で決定されたものであり、後にスイッチオンされた酸化部品２と同じ単位時間当たりの熱エネルギー入力量を生じさせる。

一構成形態では、加熱素子３の設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）は、予め設定されている。加熱素子３の実際の温度Ｔｅｍｐ（３）が測定される。例えば、加熱素子３の実際の電気抵抗が測定される。周知のように、金属の電気抵抗はその温度と相関関係にあるため、抵抗は温度の指標となる。

図５において、Ｅ１？は、加熱期間Ｚ２が既に過ぎたか否か、すなわち加熱素子３が設定運転温度Ｔｅｍｐ＿Ｓｏｌｌ（３）に達したか否かの判定を示す。

時点ｔ１（検知時点）では、加熱期間Ｚ２が終了しており、測定期間Ｚ３が開始する。制御ユニット１２は、時点ｔ１で以下のイベントをトリガする：
－ 半導体部品１０の電気抵抗Ｒを測定する。ｔ１で測定された電気抵抗値を、ｒ１と表記する。
－ 加熱素子３をスイッチオフする。
－ 酸化部品２をスイッチオンする。

測定期間Ｚ３中に、加熱素子３は、スイッチオフされたままである。バルブ６および７は、閉鎖されたままであり、ポンプ１３は、スイッチオフされたままである。酸化期間（＝測定期間）Ｚ３中にスイッチオンされた酸化部品２は、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスまたは各可燃性ガスを酸化させる。当然のことながら、監視対象領域内、ひいては測定チャンバ９内にも可燃性対象ガスが存在せず、したがって加熱された酸化部品２が酸化を実施しないことがあり得る。

一実施形態例では、第１の時点ｔ１は、加熱期間Ｚ２の終了であるとともに、測定期間（＝酸化期間）Ｚ３の開始でもある。図５において、ｔ１：Ｓ４は、時点ｔ１で加熱素子３をスイッチオフし、酸化部品２をスイッチオンするステップを意味する。Ｓ５（ｔ）は、時点ｔで半導体部品１０の電気抵抗Ｒが測定されることを意味する。最初は、時点ｔはｔ１に設定される。第１の時点ｔ１での測定Ｓ５（ｔ１）により、抵抗値ｒ１が得られる。

時点ｔ２（基準時点）では、測定期間Ｚ３、ひいては期間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３からなるシーケンスは終了している。

制御ユニット１２は、時点ｔ２で以下のイベントをトリガする：
－ 半導体部品１０の電気抵抗Ｒを再度測定する。第２の時点ｔ２での測定Ｓ５（ｔ２）により、ｒ２と表記される電気抵抗Ｒの値が得られる。
－ 酸化部品２をスイッチオフする。

例示的なフローチャートにおいて、ｔ１とｔ２との間の酸化期間Ｚ３は、予め一定に設定されていない。電気抵抗Ｒは、時点ｔ１，ｔ１＋Δｔ，ｔ１＋２＊Δｔ，．．．で測定され、ここで、Δｔは、予め一定に設定された間隔である。酸化部品２は測定チャンバ９内で可燃性対象ガスを燃焼させるため、電気抵抗Ｒはますます大きくなる。時点ｔでの抵抗値を、ｒ（ｔ）と表記する。直に連続する２つの時点ｔ－Δｔおよびｔでの抵抗値間の差分、すなわち差分ｒ（ｔ）－ｒ（ｔ－Δｔ）が算出される。

示された例では、測定期間Ｚ３中には、外部から測定チャンバ９内に可燃性対象ガスが達することができない。差分ｒ（ｔ）－ｒ（ｔ－Δｔ）が予め設定された限界値ΔＲ＿ｍｉｎより小さい場合、測定チャンバ９内の実質的に全ての可燃性対象ガスが酸化されている。これを判定した時点ｔが、測定期間Ｚ３が終了した時点ｔ２として使用される。最後に測定された抵抗値ｒ（ｔ）が値ｒ２＝ｒ（ｔ２）として使用される。

示された例では、最も新しい２つの抵抗値の差分ｒ（ｔ）－ｒ（ｔ－Δｔ）が使用される。総じて、電気抵抗Ｒの傾きが時間の関数として算出され、そのために時系列ｒ（ｔ１），ｒ（ｔ１＋Δｔ），ｒ（ｔ１＋２＊Δｔ），．．．が使用される。この傾きが予め設定された限界値を下回ったら、最も新しい測定の時点が第２の時点ｔ２として使用される。

図５において、ｔ２：Ｓ６は、時点ｔ２で酸化部品２がスイッチオフされることを意味する。

後続のシーケンスが開始される。図３には、後続のシーケンスの吸入期間Ｚ１が示されている。任意に、第２の時点ｔ２で、バルブ６および７が再度開放され、ポンプ１３が再度スイッチオンされる。

今述べた第１の構成形態では、酸化部品２は、酸化期間Ｚ３中のみスイッチオンされており、それ以外はスイッチオフされている。以下に、代替的な第２の構成形態を説明する。この第２の構成形態では、酸化部品２は、酸化期間Ｚ３中のみならず、少なくとも吸入期間Ｚ１中にもスイッチオンされている。任意に、酸化部品２は、ガス検知装置１００の全運転中にスイッチオンされたままであり、ガス検知装置１００のアイドル状態の場合にのみスイッチオフされる。多くの場合、酸化部品２をスイッチオンしたままにする構成形態は、加熱素子３を省くものである。吸入期間Ｚ１に直に酸化期間Ｚ３が続くことができるため、加熱期間Ｚ２が不要になる。しかし、第２の構成形態を加熱素子３と組み合わせて使用することもでき、これにより、酸化部品２が半導体部品１０に生じさせる熱エネルギー入力量に起こり得る変動がある程度補償される。

第２の構成形態では、吸入期間Ｚ１中に測定チャンバ９が開放されているため、ガスサンプルＧが監視対象領域から測定チャンバ９に流入することができる。酸化期間Ｚ３中には、測定チャンバ９が閉鎖されており、ひいては監視対象領域に対して流体密に閉じられているため、酸化期間Ｚ３中には、領域内に可燃性対象ガスが存在していても、対象ガスは測定チャンバ９に流入することができない。

測定チャンバ９を開閉し、それにより選択的に開放状態または閉鎖状態で運転する工程は、例えば以下の様式のいずれかで実現することができる：
－ ポンプ１３をスイッチオンおよびスイッチオフする。特に、ポンプ１３は、吸入期間Ｚ１中にスイッチオンされており、酸化期間Ｚ３中にスイッチオフされている。
－ 入口Ｅのバルブ６を開閉する。バルブ６は、吸入期間Ｚ１中に開放されており、酸化期間Ｚ３中に閉鎖されている。
－ 上述のオリフィスアパーチャまたはさらにはフラップを筐体５に対して相対的に移動させて、オリフィスアパーチャ５あるいはフラップが、吸入期間Ｚ１中には入口Ｅを開放し、酸化期間Ｚ３中には入口Ｅを閉鎖するようにする。

これら両構成形態を互いに組み合わせることができ、これにより、多くの場合、ガス検知装置１００の信頼性が高まる。この組み合わせによれば、吸入期間Ｚ１中に、入口Ｅは開放されており、酸化部品２および任意の加熱素子３はスイッチオフされている。酸化期間Ｚ３中に、入口Ｅは閉鎖されており、酸化部品２はスイッチオンされており、任意の加熱素子３はスイッチオフされている。任意の加熱期間Ｚ２中に、好ましくは、入口Ｅは閉鎖されている。

以下の説明は、図１による構成形態と、２つの構成形態、すなわち、酸化部品２がスイッチオンおよびスイッチオフされる構成形態と、測定チャンバ９が開閉される構成形態との双方に関するものである。

電気抵抗Ｒに関する２つの測定値ｒ１およびｒ２、ならびに任意にさらなる測定値が信号処理評価ユニット１５に送信され、評価ユニット１５は、示されている実現形態では制御ユニット１２の構成要素である。既に説明したように、本実施形態例では、測定チャンバ９内の可燃性対象ガスの割合（濃度）が大きいほど、半導体部品１０の電気抵抗Ｒは小さくなる。電気抵抗Ｒは、さらに環境条件にも依存する。本発明によれば、評価ユニット１５によって差分Δｒ＝ｒ２－ｒ１が算出および評価される。この差分Δｒは、実質的に、求められた測定チャンバ９内の可燃性対象ガス濃度にのみ依存し、環境条件は、２つの測定時点ｔ１およびｔ２で電気抵抗Ｒにほぼ同じ影響を及ぼす。「実質的に」とは、差分Δｒに対する環境条件の影響が無視できるほどわずかであることを意味する。このように、環境条件の影響は算出によって補償される。

一構成形態では、ガス検知装置１００は、少なくとも１つの可燃性対象ガスが監視対象領域内に存在するか否かを判定するために使用される。使用中に、シーケンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３が繰り返し実施される。シーケンス終了後、測定された差分Δｒが差分限界値を上回っている場合には、可燃性対象ガスが検知されている。そうでない場合には、実際には可燃性対象ガスが存在しないことが確実であるが、当然のことながら、これは、ガス検知装置１００に損傷がないことが前提となる。本発明者らは、特定の可燃性対象ガスを用いた内部試験において、本発明によるガス検知装置１００が、１０ｐｐｍ未満の濃度、しばしばさらには２ｐｐｍ未満の濃度で、この対象ガスを確実に検知できることを見出した。

好ましくは、ガス検知装置１００は、予め較正される。この較正では、検知対象の対象ガスの各種濃度ｃｏｎ（１），ｃｏｎ（２），．．．が、ガス検知装置１００の環境において連続して確立される。各濃度ｃｏｎ（ｉ）について、差分Δｒ（ｉ）がそれぞれ少なくとも１回測定される。好ましくは、複数のシーケンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３が実施され、測定された差分について平均がとられる。この較正により、経験的に決定された関数関係Ｃｏｎ＝ｆ（ΔＲ）が得られる。この経験的に決定された関数関係は、評価ユニット１５のデータメモリにコンピュータで評価可能な形態で記憶される。注：Ｃｏｎは、量を表し、ｃｏｎは、この量の特定の測定値を表す。

好ましくは、この調整時には、加熱素子３による熱エネルギーの単位時間当たりの入力量が、酸化部品２による単位時間当たりの入力量と等しくなるように、上記のように加熱素子３も設定される。

ガス検知装置１００が使用される場合、シーケンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３が繰り返し実施される。記憶された関数関係ｆが、測定された差分Δｒに適用され、求められた実際の対象ガス濃度ｃｏｎ＝ｆ（Δｒ）が得られる。

本発明によれば、半導体部品１０の電気抵抗Ｒは、少なくとも両時点ｔ１，ｔ２で測定される。一構成形態では、電気抵抗Ｒはさらに、時点ｔ１およびｔ２の間にある少なくとも１つの中間時点ｔ＿ｘで測定される。好ましい一発展形態では、電気抵抗Ｒの経時的推移は、測定期間Ｚ３中に測定される。例えば平滑化による適切な数値処理によって、外れ値および他の測定誤差がある程度まで算出によって補償される。

図２による第２の実施形態では、ガス検知装置１００は、入口Ｅおよび出口Ａを備えていない。一構成形態では、可動アパーチャまたは別の適切な閉鎖部が、測定チャンバ９と環境との間の流体連通を選択的に開放または閉鎖することができる。本構成形態では、吸入期間Ｚ１、加熱期間Ｚ２および測定期間Ｚ３を有する少なくとも１つのシーケンスも同様に実施され、その際、測定チャンバ９と環境との間の流体連通は、吸入期間Ｚ１中には開放されており、加熱期間Ｚ２および測定期間Ｚ３中には遮断されている。可動閉鎖部を備えた図２による構成形態を、酸化部品２が継続的にスイッチオンされており、加熱素子３が存在してもよいが必要ではない実現形態と組み合わせることができる。

一方、膜８を通じて測定チャンバ９と環境との間に流体連通が継続的に確立されている場合、加熱期間Ｚ２および後続の測定期間Ｚ３のみからなるシーケンスが好ましくは少なくとも１回実施され、その際、制御ユニット１２が、これら両期間Ｚ２およびＺ３について上述した工程をトリガする。本構成形態では、加熱期間Ｚ２が、同時に吸入期間Ｚ１として機能する。

１ 半導体部品１０と加熱素子１１とを備えた半導体センサ
２ 発熱線２０と、セラミックおよび触媒被覆体２１と、電気接点２２と、プレート２３とを備え、触媒ペリスタとして構成されている、制御可能な酸化部品２
３ 測定チャンバ９内の制御可能な加熱素子
４ 酸化部品２と、一方では加熱素子３との間の、他方では半導体センサ１との間の熱バリア
５ 測定チャンバ９を囲むガス検知装置１００の筐体
６ 入口Ｅのバルブ
７ 出口Ａのバルブ
８ 測定チャンバ９と環境とを接続するガス透過膜
９ 筐体５で囲まれ、半導体センサ１と、酸化部品２と、加熱素子３と、熱バリア４とが収容されているガス検知装置１００の測定チャンバ
１０ センサ部品として機能する、電気抵抗Ｒが測定される半導体センサ１の半導体部品
１１ 半導体部品１０を加熱する、半導体センサ１の加熱素子
１２ 半導体センサ１の加熱素子１１と、酸化部品２と、加熱素子３と、任意のバルブ６および７と、任意のポンプ１３とを制御し、評価ユニット１５を備えた、信号処理制御ユニット
１３ 環境からガスサンプルＧを吸い込み、入口Ｅを通じて測定チャンバ９に送り込む、制御可能なポンプ
１４ 制御ユニット１２のシステムクロック
１５ 可燃性対象ガスの濃度を決定し、制御ユニット１２の構成要素である、信号処理評価ユニット
２０ 酸化部品２の発熱線
２１ 酸化部品２のセラミックおよび触媒被覆体
２２ 酸化部品２の電気接点
２３ 酸化部品２のプレート
２４ 半導体部品１０を流れる電流強度Ｉを測定する電流強度センサ
２５ 半導体部品１０に印加される電圧Ｕを測定する電圧センサ
１００ 筐体５内の測定チャンバ９と、半導体センサ１と、酸化部品２と、加熱素子３と、熱バリア４と、任意にバルブ６を備えた入口Ｅおよびバルブ７を備えた出口Ａと、任意に膜８と、任意にポンプ１３とを備えた、ガス検知装置
Ａ バルブ７を備えた、測定チャンバ９からの出口
ｄｉｓｔ（２） 酸化部品２と半導体センサ１との間の距離
ｄｉｓｔ（３） 加熱素子３と半導体センサ１との間の距離
Ｅ バルブ６を備えた、測定チャンバ９への入口
Ｅ１？ 判定：加熱期間Ｚ２が過ぎたか？
Ｇ 入口Ｅまたは膜８を通って測定チャンバ９に流入し、そこで分析される、監視対象領域からのガスサンプル
Ｒ センサ２４および２５の測定値に基づいて決定される、半導体部品１０の電気抵抗
ｒ１ 時点ｔ１での電気抵抗Ｒの測定値
ｒ２ 時点ｔ２での電気抵抗Ｒの測定値
ｒ（ｔ） 時点ｔでの電気抵抗Ｒの測定値
ΔＲ＿ｍｉｎ 電気抵抗Ｒの変化に対する予め設定された限界値
Ｓ１ ステップ：時点ｔａ でバルブ６および７を開放し、ポンプ１３をスイッチオンし、かつ測定チャンバ９をフラッシングする
Ｓ２ ステップ：時点ｔ０でバルブ６および７を閉鎖し、ポンプ１３をスイッチオンする
Ｓ３ ステップ：時点ｔ０で加熱素子３をスイッチオンする
Ｓ４ ステップ：時点ｔ１で加熱素子３をスイッチオフし、酸化部品２をスイッチオンする
ｔ０ 加熱期間Ｚ２の開始
ｔ１ 検知変数が測定され、検知時点として機能する第１の時点－この第１の時点では、測定チャンバ９内に可燃性対象ガスが存在する場合がある
ｔ２ 検知変数が測定され、基準時点として機能する第２の時点－この第２の時点では、酸化により測定チャンバ９内に可燃性対象ガスが存在しない
ｔａ 吸入期間Ｚ１の開始
Ｚ１ ガスサンプルＧが測定チャンバ９に流入し、加熱素子３がスイッチオフされている吸入期間
Ｚ２ 時点ｔ０で開始する、加熱素子３がスイッチオンされており、酸化部品２がスイッチオフされている加熱期間
Ｚ３ 第１の時点ｔ１から第２の時点ｔ２に至る、酸化部品２がスイッチオンされており、加熱素子３がスイッチオフされている酸化期間

Claims (16)

1. 可燃性対象ガス（ＣＨ_４）について空間領域を監視するためのガス検知装置（１００）であって、
   前記ガス検知装置（１００）は、
   － 測定チャンバ（９）と、
   － 導電性センサ部品（１０，２０）と、
   － 酸化部品（２）と、
   － 検知センサ（２４，２５）と、
   － 信号処理評価ユニット（１５）と
   を備え、
   前記ガス検知装置（１００）は、
   － 少なくとも一時的に、前記領域から前記測定チャンバ（９）にガスサンプル（Ｇ）が流入し、
   － 前記センサ部品（１０，２０）が、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）と接触する
   ように構成されており、
   前記センサ部品（１０，２０）は、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）中の前記可燃性対象ガス（ＣＨ_４）の濃度が低いほど、第１の実現形態では大きく、第２の実現形態では小さくなる、測定可能な電気的検知変数、特に電気抵抗（Ｒ）を有し、
   前記検知センサ（２４，２５）は、前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定するように構成されており、
   前記酸化部品（２）は、前記測定チャンバ（９）内のガスサンプル（Ｇ）中に含まれる可燃性対象ガス（ＣＨ_４）を酸化させるように構成されており、
   前記ガス検知装置（１００）は、
   前記酸化部品（２）が、酸化期間（Ｚ３）中に、前記測定チャンバ（９）内で前記ガスサンプル（Ｇ）中の可燃性対象ガス（ＣＨ_４）を完全にまたは少なくとも部分的に酸化させ、
   前記検知センサ（２４，２５）が、検知時点（ｔ１）に加えて基準時点（ｔ２）にも前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定する
   ように構成されており、
   前記酸化期間（Ｚ３）は、前記両時点（ｔ１，ｔ２）のうち早い方の時点（ｔ１）に、または前記時点（ｔ１）の後に開始し、前記両時点（ｔ１，ｔ２）のうち遅い方の時点（ｔ２）の前に、または前記時点（ｔ２）に終了し、
   前記ガス検知装置（１００）はさらに、
   前記監視対象領域内に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在する場合に、
   － 前記検知時点（ｔ１）にも前記測定チャンバ（９）内に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在しており、
   － 前記基準時点（ｔ２）では、前記酸化期間（Ｚ３）中の前記酸化によって、前記測定チャンバ（９）内に存在する可燃性対象ガス（ＣＨ_４）は、前記検知時点（ｔ１）より少なく、特に可燃性対象ガスが全く存在しない
   ように構成されており、
   前記評価ユニット（１５）は、
   前記検知変数（Ｒ）について、前記基準時点（ｔ２）での測定値（ｒ２）と前記検知時点（ｔ１）での測定値（ｒ１）との差分（Δｒ）を算出し、
   前記差分（Δｒ）に応じて、
   － 前記ガスサンプル（Ｇ）中に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在するか否かを自動的に判定し、かつ／または
   － 前記ガスサンプル（Ｇ）中の前記可燃性対象ガス（ＣＨ_４）の濃度を自動的に決定する
   ように構成されている、ガス検知装置（１００）。
2. 前記酸化部品（２）は、スイッチオンおよびスイッチオフが可能であり、
   前記ガス検知装置（１００）はさらに、スイッチオンおよびスイッチオフが可能な加熱素子（３）を備え、
   前記加熱素子（３）は、スイッチオン状態で前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）を加熱するように構成されており、
   前記ガス検知装置（１００）は、
   － 加熱期間（Ｚ２）中に、前記加熱素子（３）はスイッチオン状態であり、前記酸化部品（２）はスイッチオフ状態であり、
   － 前記酸化期間（Ｚ３）中に、前記酸化部品（２）はスイッチオン状態であり、前記加熱素子（３）はスイッチオフ状態である
   ように構成されている、請求項１記載のガス検知装置（１００）。
3. 前記酸化部品（２）は、スイッチオン状態で、前記センサ部品（１０，２０）への熱エネルギー入力量を生じさせ、
   前記加熱素子（３）は、スイッチオン状態で同様に、前記センサ部品（１０，２０）への熱エネルギー入力量を生じさせ、
   前記スイッチオンされた加熱素子（３）による単位時間当たりの前記熱エネルギー入力量は、前記スイッチオンされた酸化部品（２）による単位時間当たりの前記熱エネルギー入力量と同じである、請求項２記載のガス検知装置（１００）。
4. 前記ガス検知装置（１００）は、
   同一の環境条件で、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）が可燃性対象ガスを含んでいなければ、
   前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）が、
   前記酸化部品（２）がスイッチオンされており前記加熱素子（３）がスイッチオフされている場合と、
   前記酸化部品（２）がスイッチオフされており前記加熱素子（３）がスイッチオンされている場合とで
   同一の値をとる
   ように構成されている、請求項２または３記載のガス検知装置（１００）。
5. 前記ガス検知装置（１００）は、
   前記加熱期間（Ｚ２）が、時間的に前記酸化期間（Ｚ３）の前にあり、
   好ましくは、前記加熱期間（Ｚ２）の終了（ｔ１）が、前記酸化期間（Ｚ３）の開始（ｔ１）と同じである
   ように構成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
6. 前記酸化部品（２）は、
   － スイッチオンおよびスイッチオフが可能であり、
   － 前記酸化期間（Ｚ３）中にはスイッチオンされており、前記酸化期間（Ｚ３）外にはスイッチオフされている、請求項１から５までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
7. 前記ガス検知装置（１００）は、傾き算出シーケンスを少なくとも１回実施するように構成されており、
   前記１回または全ての傾き算出シーケンスは、
   － 前記検知センサ（２４，２５）が、少なくとも２つの時点（ｔ１，ｔ＿ｘ）で前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定し、
   その際、前記両時点（ｔ１，ｔ＿ｘ）は、前記酸化期間（Ｚ３）中にあり、かつ時間的に互いに離れており、
   － 前記評価ユニット（１５）が、前記検知変数（Ｒ）の前記または少なくとも２つの測定値に応じて、経時的な前記検知変数（Ｒ）の傾きの大きさを算出する
   というステップを含み、
   前記評価ユニット（１５）は、
   前記傾き算出シーケンスで算出された傾きが、予め設定された限界値（ΔＲ＿ｍｉｎ）を下回ったら、
   － 前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定した時間的に最も新しい時点を、前記基準時点（ｔ２）として使用し、
   － 前記時間的に最も新しい時点での測定値を、前記基準時点（ｔ２）での測定値（ｒ２）として使用する
   ように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
8. 前記酸化部品（２）は、
   － スイッチオンおよびスイッチオフが可能であり、
   － 前記酸化期間（Ｚ３）中にはスイッチオンされており、少なくとも吸入期間（Ｚ１）中にはスイッチオフされており、
   前記ガス検知装置（１００）は、前記ガスサンプル（Ｇ）が、少なくとも前記吸入期間（Ｚ１）中に前記空間領域から前記測定チャンバ（９）に流入するように構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
9. 前記ガス検知装置（１００）は、
   前記ガスサンプル（Ｇ）が、前記酸化期間（Ｚ３）中にも、前記空間領域から前記測定チャンバ（９）に、好ましくは継続的に流入する
   ように構成されている、請求項８記載のガス検知装置（１００）。
10. 前記測定チャンバ（９）は、選択的に開放状態および閉鎖状態で運転可能であり、
    前記ガス検知装置（１００）は、
    － 前記開放状態では、前記ガスサンプル（Ｇ）が前記測定チャンバ（９）に流入し、
    － 前記閉鎖状態では、前記測定チャンバ（９）が前記空間領域に対して流体密に封止されている
    ように構成されており、
    前記ガス検知装置（１００）は、
    前記測定チャンバ（９）が、
    － 前記検知時点（ｔ１）を含むかまたは前記検知時点（ｔ１）の前にある吸入期間（Ｚ１）中には開放状態にあり、
    － 前記基準時点（ｔ２）では閉鎖状態にある
    ように構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
11. 前記ガス検知装置（１００）は、
    前記酸化部品（２）が、前記吸入期間（Ｚ１）中にもスイッチオンされており、
    好ましくは、前記ガス検知装置（１００）の運転時には継続的にスイッチオンされている
    ように構成されている、請求項１０記載のガス検知装置（１００）。
12. 少なくとも前記酸化部品（２）がスイッチオンされているときには、前記センサ部品（１０，２０）に電流が流れる、請求項１から１１までのいずれか１項記載のガス検知装置（１００）。
13. ガス検知装置（１００）を使用して可燃性対象ガス（ＣＨ_４）について空間領域を監視する方法であって、前記ガス検知装置（１００）は、
    － 測定チャンバ（９）と、
    － 導電性センサ部品（１０，２０）と、
    － 検知センサ（２４，２５）と、
    － 酸化部品（２）と
    を備え、
    前記方法は、
    少なくとも一時的に、前記領域から前記測定チャンバ（９）にガスサンプル（Ｇ）が流入し、
    前記センサ部品（１０，２０）が、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）と接触し、
    前記接触が、前記センサ部品（１０，２０）に影響を及ぼし、前記影響は、前記センサ部品（１０，２０）の測定可能な検知変数、特に電気抵抗（Ｒ）が、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）中の前記可燃性対象ガス（ＣＨ_４）の濃度が低いほど、第１の実現形態では大きく、第２の実現形態では小さくなるというものであり、
    前記酸化部品（２）が、少なくとも酸化期間（Ｚ３）中に前記測定チャンバ（９）内のガスサンプル（Ｇ）中に含まれる可燃性対象ガス（ＣＨ_４）を酸化させ、
    前記検知センサ（２４，２５）が、検知時点（ｔ１）に加えて基準時点（ｔ２）にも前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定し、
    前記酸化期間（Ｚ３）が、前記両時点（ｔ１，ｔ２）のうち早い方の時点（ｔ１）に、または前記時点（ｔ１）の後に開始し、前記両時点（ｔ１，ｔ２）のうち遅い方の時点（ｔ２）の前に、または前記時点（ｔ２）に終了し、
    前記監視対象領域内に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在する場合に、
    － 前記検知時点（ｔ１）にも前記測定チャンバ（９）内に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在しており、
    － 前記基準時点（ｔ２）では、前記酸化期間（Ｚ３）中の前記酸化によって、前記測定チャンバ（９）内に存在する可燃性対象ガス（ＣＨ_４）は、前記検知時点（ｔ１）より少なく、特に可燃性対象ガスは全く存在せず、
    前記基準時点（ｔ２）での測定値（ｒ２）と前記検知時点（ｔ１）での測定値（ｒ１）との差分（Δｒ）を算出し、
    前記差分（Δｒ）に応じて、
    － 前記ガスサンプル（Ｇ）中に可燃性対象ガス（ＣＨ_４）が存在するか否かを自動的に判定し、かつ／または
    － 前記ガスサンプル（Ｇ）中の前記可燃性対象ガス（ＣＨ_４）の濃度を自動的に決定する
    ことを可能にするまたはそのことを生じさせるステップを含む、方法。
14. 前記ガス検知装置（１００）はさらに、スイッチオンおよび再度スイッチオフが可能な加熱素子（３）を備え、
    前記酸化部品（２）も同様に、スイッチオンおよび再度スイッチオフが可能であり、
    前記方法は、
    － 前記酸化部品（２）を、前記酸化期間（Ｚ３）の開始時にスイッチオンし、前記酸化期間（Ｚ３）の終了時にスイッチオフし、
    － 前記加熱素子（３）を、前記酸化期間（Ｚ３）外にある加熱期間（Ｚ２）の開始時にスイッチオンし、前記加熱期間（Ｚ２）の終了時に再度スイッチオフし、
    － 前記スイッチオンされた加熱素子（３）が、前記測定チャンバ（９）内の前記ガスサンプル（Ｇ）を加熱し、
    － その際、好ましくは、前記センサ部品（１０，２０）への前記スイッチオンされた加熱素子（３）の単位時間当たりの入熱量は、前記センサ部品（１０，２０）への前記スイッチオンされた酸化部品（２）の単位時間当たりの入熱量と同じである
    というステップを含む、請求項１３記載の方法。
15. 傾き算出シーケンスを少なくとも１回実施し、
    前記１回または全ての傾き算出シーケンスは、
    － 前記検知センサ（２４，２５）が、少なくとも２つの時点（ｔ１，ｔ＿ｘ）で前記センサ部品（１０，２０）の前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定し、
    その際、前記両時点（ｔ１，ｔ＿ｘ）は、前記酸化期間（Ｚ３）中にあり、かつ時間的に互いに離れており、
    － 前記検知変数（Ｒ）の前記または少なくとも２つの測定値に応じて、経時的な前記検知変数（Ｒ）の傾きの大きさを算出し、
    前記算出された傾きが、予め設定された限界値（ΔＲ＿ｍｉｎ）を下回ったら、
    － 前記検知変数（Ｒ）の大きさを測定した時間的に最も新しい時点を、前記基準時点（ｔ２）として使用し、
    － 時間的に最も新しい時点での測定値を、前記基準時点（ｔ２）での測定値（ｒ２）として使用する
    というステップを含む、請求項１３または１４記載の方法。
16. 第１のシーケンスおよび／または第２のシーケンスを実施し、
    前記第１のシーケンスは、
    － 前記酸化部品（２）が、吸入期間（Ｚ１）中にはスイッチオフされており、前記吸入期間（Ｚ１）が、好ましくは前記検知時点（ｔ１）を含むかまたは前記検知時点（ｔ１）の前にあり、
    － 前記ガスサンプル（Ｇ）が、少なくとも前記吸入期間（Ｚ１）中に前記測定チャンバ（９）に流入する
    というステップを含み、
    前記第２のシーケンスは、
    － 前記測定チャンバ（９）を前記吸入期間（Ｚ１）中に開放状態で運転し、前記状態では、前記ガスサンプル（Ｇ）が前記監視対象空間領域から前記測定チャンバ（９）に流入し、
    － 前記測定チャンバ（９）を閉鎖状態で運転し、前記状態では、前記測定チャンバ（９）が前記領域に対して流体密に封止されており、
    その際、好ましくは、前記測定チャンバ（９）を、前記検知時点（ｔ１）で、開放状態で運転するかまたは閉鎖状態から開放状態に移行させ、
    － 前記測定チャンバ（９）が閉鎖状態で運転されている際に、前記酸化部品（２）は少なくともスイッチオンされている
    というステップを含む、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。

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