JP3522257B2 - ガス検出方法とその装置 - Google Patents
ガス検出方法とその装置Info
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- JP3522257B2 JP3522257B2 JP2002036239A JP2002036239A JP3522257B2 JP 3522257 B2 JP3522257 B2 JP 3522257B2 JP 2002036239 A JP2002036239 A JP 2002036239A JP 2002036239 A JP2002036239 A JP 2002036239A JP 3522257 B2 JP3522257 B2 JP 3522257B2
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Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明は、金属酸化物半導体ガス
センサのパルス加熱を用いたガスの検出に関する。
センサのパルス加熱を用いたガスの検出に関する。
【０００２】
【従来技術】特開平８−２２００４７は、ガスセンサを
４５０℃程度に発熱させた後放冷し、次いで３００℃程
度でガスを検出することを提案している。そして特開平
８−２２００４７では、４５０℃への加熱と３００℃程
度の加熱との間に、ガスセンサは室温まで放冷される。
発明者はこれとは別に、パルス加熱型のガスセンサを用
いて、出来る限り小さな消費電力でガスを検出すること
を検討し、この発明に至った。
４５０℃程度に発熱させた後放冷し、次いで３００℃程
度でガスを検出することを提案している。そして特開平
８−２２００４７では、４５０℃への加熱と３００℃程
度の加熱との間に、ガスセンサは室温まで放冷される。
発明者はこれとは別に、パルス加熱型のガスセンサを用
いて、出来る限り小さな消費電力でガスを検出すること
を検討し、この発明に至った。
【０００３】
【発明の課題】この発明の基本的課題は、小さな消費電
力でイソブタンやメタン等の可燃性ガスを検出すること
にある。請求項２の発明や請求項８の発明での追加の課
題は、用いる電源を簡単なものにすることにある。請求
項３〜６の発明や請求項９〜１２の発明での追加の課題
は、可燃性ガスを検出するための特に好ましい条件を提
供することにある。
力でイソブタンやメタン等の可燃性ガスを検出すること
にある。請求項２の発明や請求項８の発明での追加の課
題は、用いる電源を簡単なものにすることにある。請求
項３〜６の発明や請求項９〜１２の発明での追加の課題
は、可燃性ガスを検出するための特に好ましい条件を提
供することにある。
【０００４】
【発明の構成】この発明のガス検出方法では、ガスによ
り抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータとを備え
て、ヒータをパルス的に発熱させるガスセンサを用い
て、ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1の第１
パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの間冷却
し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネルギーＰ
2のパルス幅Ｔ2の第２パルスでヒータをパルス発熱させ
て、第２パルスに同期してガスを検出し、さらに第１パ
ルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1＋Ｔ2)の１０倍以上の時
間Ｔsの間放冷する、サイクルを行う。
り抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータとを備え
て、ヒータをパルス的に発熱させるガスセンサを用い
て、ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1の第１
パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの間冷却
し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネルギーＰ
2のパルス幅Ｔ2の第２パルスでヒータをパルス発熱させ
て、第２パルスに同期してガスを検出し、さらに第１パ
ルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1＋Ｔ2)の１０倍以上の時
間Ｔsの間放冷する、サイクルを行う。
【０００５】好ましくは、第１パルスでも第２パルスで
も、共通のヒータ電圧をヒータに加え、かつ Ｔ1＞Ｔ2
とする。さらに好ましくは、 １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２
/３ かつ １/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０とする。ここでヒー
タ電圧を第１パルスも第２パルスも共通とした場合、１
/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ はほぼ １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦
１/２ となる。また好ましくは、１/１０≦Ｐ2/Ｐ1≦
１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とする。より好ま
しくは、 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.２＜Ｔ
v/Ｔ2＜４とする。なお １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ は
ヒータ電圧が共通の場合、ほぼ １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦
０.４ に相当する。好ましくは冷却期間Ｔvでの最低温
度を５０℃以上とし、さらに好ましくは冷却期間Ｔvで
の最低温度を１００℃以上する。
も、共通のヒータ電圧をヒータに加え、かつ Ｔ1＞Ｔ2
とする。さらに好ましくは、 １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２
/３ かつ １/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０とする。ここでヒー
タ電圧を第１パルスも第２パルスも共通とした場合、１
/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ はほぼ １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦
１/２ となる。また好ましくは、１/１０≦Ｐ2/Ｐ1≦
１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とする。より好ま
しくは、 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.２＜Ｔ
v/Ｔ2＜４とする。なお １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ は
ヒータ電圧が共通の場合、ほぼ １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦
０.４ に相当する。好ましくは冷却期間Ｔvでの最低温
度を５０℃以上とし、さらに好ましくは冷却期間Ｔvで
の最低温度を１００℃以上する。
【０００６】この発明のガス検出装置では、ガスにより
抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータとを備えた
ガスセンサと、ガスセンサのヒータを電源に接続するた
めのスイッチと、スイッチの制御手段と、前記金属酸化
物半導体の抵抗値からガスを検出するための検出手段と
を備えて、ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1
の第１パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの
間冷却し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネル
ギーＰ2でパルス幅Ｔ2の第２パルスで、ヒータをパルス
発熱させ、さらに第１パルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1
＋Ｔ2)の１０倍以上の時間Ｔsの間放冷するサイクルを
繰り返すように、前記制御手段を構成する。さらに第２
パルスと同期して、ガスを検出するように前記検出手段
を構成する。
抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータとを備えた
ガスセンサと、ガスセンサのヒータを電源に接続するた
めのスイッチと、スイッチの制御手段と、前記金属酸化
物半導体の抵抗値からガスを検出するための検出手段と
を備えて、ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1
の第１パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの
間冷却し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネル
ギーＰ2でパルス幅Ｔ2の第２パルスで、ヒータをパルス
発熱させ、さらに第１パルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1
＋Ｔ2)の１０倍以上の時間Ｔsの間放冷するサイクルを
繰り返すように、前記制御手段を構成する。さらに第２
パルスと同期して、ガスを検出するように前記検出手段
を構成する。
【０００７】好ましくは、第１パルスでも第２パルスで
も、電源から共通のヒータ電圧をヒータに加え、かつ
Ｔ1＞Ｔ2 とする。特に好ましくは、 １/２０≦Ｔ2/
Ｔ1≦２/３ かつ １/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０とする。ここ
でヒータ電圧を第１パルスも第２パルスも共通とした場
合、１/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ はほぼ １/４０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ となる。また好ましくは、１/１０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とする。よ
り好ましくは、 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.
２＜Ｔv/Ｔ2＜４とする。なお １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/
３ はヒータ電圧が共通の場合、ほぼ １/２０≦Ｔ2/
Ｔ1≦０.４ に相当する。好ましくは冷却期間Ｔvでの
最低温度を５０℃以上とし、さらに好ましくは冷却期間
Ｔvでの最低温度を１００℃以上する。
も、電源から共通のヒータ電圧をヒータに加え、かつ
Ｔ1＞Ｔ2 とする。特に好ましくは、 １/２０≦Ｔ2/
Ｔ1≦２/３ かつ １/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０とする。ここ
でヒータ電圧を第１パルスも第２パルスも共通とした場
合、１/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ はほぼ １/４０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ となる。また好ましくは、１/１０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とする。よ
り好ましくは、 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.
２＜Ｔv/Ｔ2＜４とする。なお １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/
３ はヒータ電圧が共通の場合、ほぼ １/２０≦Ｔ2/
Ｔ1≦０.４ に相当する。好ましくは冷却期間Ｔvでの
最低温度を５０℃以上とし、さらに好ましくは冷却期間
Ｔvでの最低温度を１００℃以上する。
【０００８】
【発明の作用と効果】この発明では、ガスセンサのヒー
タを第１パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔv
の間冷却し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネ
ルギーの第２パルスで再度パルス発熱させて、第２パル
スの後期ないしは終了後のセンサ信号からガスを検出す
る。また第２パルスの終了後、次の第１パルスまでに放
冷する休止時間Ｔsは、第１パルスと第２パルスの合計
幅の１０倍以上の時間とし、ガスセンサは休止時間Ｔs
の間に室温まで放冷される。
タを第１パルスでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔv
の間冷却し、次いで第１パルスよりも小さなパルスエネ
ルギーの第２パルスで再度パルス発熱させて、第２パル
スの後期ないしは終了後のセンサ信号からガスを検出す
る。また第２パルスの終了後、次の第１パルスまでに放
冷する休止時間Ｔsは、第１パルスと第２パルスの合計
幅の１０倍以上の時間とし、ガスセンサは休止時間Ｔs
の間に室温まで放冷される。
【０００９】このようにすると、第１パルスと第２パル
スとの間に冷却期間Ｔvを設けず、第１パルスと第２パ
ルスの合計時間(Ｔ1＋Ｔ2)分の時間の単一のパルスでガ
スセンサを加熱する場合に比べ、イソブタンやメタン等
の可燃性ガスへの感度を高める、エタノールや水素等の
雑ガスに対する選択性を向上できる、あるいは高温高湿
雰囲気への耐久性や常温と高温との間の温湿度依存性を
小さくできるなどの効果が得られ、この内必要な効果を
達成するようにすればよい。このためこの発明では、小
さな消費電力でガスを検出できる。ここで第１パルスと
第２パルスとで、ガスセンサのヒータへ加えるヒータ電
圧を共通にすると、電源回路の構成が容易になる。
スとの間に冷却期間Ｔvを設けず、第１パルスと第２パ
ルスの合計時間(Ｔ1＋Ｔ2)分の時間の単一のパルスでガ
スセンサを加熱する場合に比べ、イソブタンやメタン等
の可燃性ガスへの感度を高める、エタノールや水素等の
雑ガスに対する選択性を向上できる、あるいは高温高湿
雰囲気への耐久性や常温と高温との間の温湿度依存性を
小さくできるなどの効果が得られ、この内必要な効果を
達成するようにすればよい。このためこの発明では、小
さな消費電力でガスを検出できる。ここで第１パルスと
第２パルスとで、ガスセンサのヒータへ加えるヒータ電
圧を共通にすると、電源回路の構成が容易になる。
【００１０】第２パルスと第１パルスとのエネルギーの
比や、第２パルスの加熱時間とパルス間の冷却期間との
比には、実験的に定まる最適条件がある。第２パルスの
エネルギーＰ2が第１パルスのエネルギーＰ1の１/２を
超えると、可燃性ガスへの感度も、雑ガスに対する選択
性も不足する。一方第２パルスのエネルギーＰ2が第１
パルスのエネルギーＰ1の１/４０未満となると、実質上
第２パルスを加えていないのと同じことになる。パルス
間の冷却期間が第２パルスのパルス幅の１０倍以上で、
雑ガスに対する可燃性ガスへの選択性が低下する。次に
パルス間の冷却期間が第２パルスのパルス幅の１/４以
下となると、可燃性ガスに対する感度が低下する。この
ため第２パルスのエネルギーＰ2と第１パルスのエネル
ギーＰ1との比を１/４０以上で１/２以下とし、第１パ
ルスと第２パルスとの間の冷却期間Ｔvと第２パルスの
パルス幅Ｔ2との比を１/４超で１０未満とすると、可燃
性ガスへの感度が高く、かつエタノールや水素等の雑ガ
スに対する選択性も優れている。また、１/１０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とすると、
高温高湿雰囲気への耐久性を高め、かつ常温と高温との
間の温湿度依存性を小さくできる。
比や、第２パルスの加熱時間とパルス間の冷却期間との
比には、実験的に定まる最適条件がある。第２パルスの
エネルギーＰ2が第１パルスのエネルギーＰ1の１/２を
超えると、可燃性ガスへの感度も、雑ガスに対する選択
性も不足する。一方第２パルスのエネルギーＰ2が第１
パルスのエネルギーＰ1の１/４０未満となると、実質上
第２パルスを加えていないのと同じことになる。パルス
間の冷却期間が第２パルスのパルス幅の１０倍以上で、
雑ガスに対する可燃性ガスへの選択性が低下する。次に
パルス間の冷却期間が第２パルスのパルス幅の１/４以
下となると、可燃性ガスに対する感度が低下する。この
ため第２パルスのエネルギーＰ2と第１パルスのエネル
ギーＰ1との比を１/４０以上で１/２以下とし、第１パ
ルスと第２パルスとの間の冷却期間Ｔvと第２パルスの
パルス幅Ｔ2との比を１/４超で１０未満とすると、可燃
性ガスへの感度が高く、かつエタノールや水素等の雑ガ
スに対する選択性も優れている。また、１/１０≦Ｐ2/
Ｐ1≦１/２ かつ １/３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２とすると、
高温高湿雰囲気への耐久性を高め、かつ常温と高温との
間の温湿度依存性を小さくできる。
【００１１】
【実施例】図１〜図９に、実施例とその変形とを示す。
図１に実施例で用いたガスセンサ２を示すと、４はＰd
触媒を添加したＳnＯ2のビーズで、ここではビーズ４の
直径が約２５０μｍである。６は中心電極で、８はＰt
−Ｗを用いたコイル状のヒータで、中心電極６とヒータ
８との間の抵抗値からガスを検出する。ヒータ８は、線
径１５μｍのＰt−Ｗ線からなる７ターンのコイルで、
コイル長およびコイルの直径は共に約１５０μｍであ
る。
図１に実施例で用いたガスセンサ２を示すと、４はＰd
触媒を添加したＳnＯ2のビーズで、ここではビーズ４の
直径が約２５０μｍである。６は中心電極で、８はＰt
−Ｗを用いたコイル状のヒータで、中心電極６とヒータ
８との間の抵抗値からガスを検出する。ヒータ８は、線
径１５μｍのＰt−Ｗ線からなる７ターンのコイルで、
コイル長およびコイルの直径は共に約１５０μｍであ
る。
【００１２】図２に、変形例のガスセンサ１２を示す。
１３はアルミナ基板で、その表面はグレーズガラスによ
り熱伝導率を低下させてある。１４はＳnＯ2の厚膜で、
１６は層間絶縁膜で、１８はＲｕＯ2膜から成るヒータ
である。
１３はアルミナ基板で、その表面はグレーズガラスによ
り熱伝導率を低下させてある。１４はＳnＯ2の厚膜で、
１６は層間絶縁膜で、１８はＲｕＯ2膜から成るヒータ
である。
【００１３】図３に、図１のガスセンサ２を用いる場合
のガス検出回路の例を示す。２０，２２は電池電源で、
２４，２６はスイッチで、２８は負荷抵抗である。３０
は制御用のマイクロコンピュータで、スイッチ２４のオ
ン/オフにより、ヒータ８をパルス的に電源２０に接続
する。スイッチ２４のオン/オフにより中心電極６とヒ
ータ８間に検出電圧を加え、直列に接続した負荷抵抗２
８を用いて、マイクロコンピュータ３０のＡＤコンバー
タにより、中心電極６とヒータ８間の抵抗値を求める。
求めた抵抗値により、メタンやイソブタン等の可燃性ガ
スを検出し、外部出力を介して、警報回路３２を制御す
る。
のガス検出回路の例を示す。２０，２２は電池電源で、
２４，２６はスイッチで、２８は負荷抵抗である。３０
は制御用のマイクロコンピュータで、スイッチ２４のオ
ン/オフにより、ヒータ８をパルス的に電源２０に接続
する。スイッチ２４のオン/オフにより中心電極６とヒ
ータ８間に検出電圧を加え、直列に接続した負荷抵抗２
８を用いて、マイクロコンピュータ３０のＡＤコンバー
タにより、中心電極６とヒータ８間の抵抗値を求める。
求めた抵抗値により、メタンやイソブタン等の可燃性ガ
スを検出し、外部出力を介して、警報回路３２を制御す
る。
【００１４】図４に、ガスセンサ２の動作パターンを示
す。パルス幅Ｔ1の第１パルスと、パルス幅Ｔ2の第２パ
ルスの間の冷却期間をＴvとし、第２パルス終了後次の
第１パルスまでの時間を休止時間Ｔsと呼ぶ。ヒータ電
圧ＶHはここでは１.３Ｖとする。室温から最終温度５０
０℃まで加熱する場合、ガスセンサ２の９０％応答時間
は２７０ミリ秒である。５００℃から１００℃までの休
止時間Ｔsは３５０ミリ秒で、５０℃までの休止時間Ｔs
は６７０ミリ秒である。
す。パルス幅Ｔ1の第１パルスと、パルス幅Ｔ2の第２パ
ルスの間の冷却期間をＴvとし、第２パルス終了後次の
第１パルスまでの時間を休止時間Ｔsと呼ぶ。ヒータ電
圧ＶHはここでは１.３Ｖとする。室温から最終温度５０
０℃まで加熱する場合、ガスセンサ２の９０％応答時間
は２７０ミリ秒である。５００℃から１００℃までの休
止時間Ｔsは３５０ミリ秒で、５０℃までの休止時間Ｔs
は６７０ミリ秒である。
【００１５】ガスセンサ２に１.３Ｖのヒータ電圧を６
００ミリ秒間加えると、センサ表面温度は約４７０℃で
ほぼ安定する。この温度は可燃性ガスの検出に適した温
度なので、第１パルスと第２パルスとの合計幅を６００
ミリ秒に固定して、パルスエネルギーの分配を考え、冷
却期間Ｔvを種々に変化させる。実験によると、可燃性
ガスの検出に適したサンプリングポイントは、第２パル
スの後半特に終了時から第２パルスの終了から数百ミリ
秒程度の間であった。そこでここでは、第２パルス終了
時にガスセンサの抵抗値をサンプリングすることにし
た。休止時間Ｔsはここでは６０秒とし、少なくとも第
１パルスと第２パルスの合計時間(６００ミリ秒)の１０
倍以上とし、好ましくは第１パルスと第２パルスの合計
幅に冷却期間Ｔvを加えたものの１０倍以上とする。休
止時間Ｔsは例えば６秒〜３００秒とする。
００ミリ秒間加えると、センサ表面温度は約４７０℃で
ほぼ安定する。この温度は可燃性ガスの検出に適した温
度なので、第１パルスと第２パルスとの合計幅を６００
ミリ秒に固定して、パルスエネルギーの分配を考え、冷
却期間Ｔvを種々に変化させる。実験によると、可燃性
ガスの検出に適したサンプリングポイントは、第２パル
スの後半特に終了時から第２パルスの終了から数百ミリ
秒程度の間であった。そこでここでは、第２パルス終了
時にガスセンサの抵抗値をサンプリングすることにし
た。休止時間Ｔsはここでは６０秒とし、少なくとも第
１パルスと第２パルスの合計時間(６００ミリ秒)の１０
倍以上とし、好ましくは第１パルスと第２パルスの合計
幅に冷却期間Ｔvを加えたものの１０倍以上とする。休
止時間Ｔsは例えば６秒〜３００秒とする。
【００１６】第２パルスのパルス幅Ｔ2と第１パルスの
パルス幅Ｔ1の比Ｔ2/Ｔ1は、ヒータの抵抗温度係数のた
め、パルスエネルギーの比とは異なる。別途に抵抗温度
係数を加味して、第２パルスと第１パルスのパルス幅の
比Ｔ2/Ｔ1をパルスエネルギーの比Ｐ2/Ｐ1に換算する
と、パルス幅の比が２/３でパルスエネルギーの比は１/
２となり、パルス幅の比が１/２０でパルスエネルギー
の比は１/４０で、パルス幅の比が０.４でパルスエネル
ギーの比は１/３となった。
パルス幅Ｔ1の比Ｔ2/Ｔ1は、ヒータの抵抗温度係数のた
め、パルスエネルギーの比とは異なる。別途に抵抗温度
係数を加味して、第２パルスと第１パルスのパルス幅の
比Ｔ2/Ｔ1をパルスエネルギーの比Ｐ2/Ｐ1に換算する
と、パルス幅の比が２/３でパルスエネルギーの比は１/
２となり、パルス幅の比が１/２０でパルスエネルギー
の比は１/４０で、パルス幅の比が０.４でパルスエネル
ギーの比は１/３となった。
【００１７】電源２０に１.３Ｖよりも高い電圧の電源
を用い、スイッチ２４でＰＷＭで制御しても良い。この
ような場合の制御波形の例を図５に示す。図５では、ヒ
ータ電圧の値自体は第１パルスでも第２パルスでも共通
であるが、第１パルスと第２パルスとで実効電圧Ｖ1，
Ｖ2を変えてある。
を用い、スイッチ２４でＰＷＭで制御しても良い。この
ような場合の制御波形の例を図５に示す。図５では、ヒ
ータ電圧の値自体は第１パルスでも第２パルスでも共通
であるが、第１パルスと第２パルスとで実効電圧Ｖ1，
Ｖ2を変えてある。
【００１８】図６〜図８にガスセンサの特性を示す。な
お図６〜図８の測定は別のガスセンサを用い、別々に測
定したものである。図６〜図８において、縦軸はイソブ
タン１０００ppmに対する他のガスや空気の相対的な抵
抗値を示す。横軸は駆動条件の番号である。図６での第
１パルスの幅Ｔ1，冷却期間Ｔv，及び第２パルスの幅Ｔ
2の条件を、表１に示す。
お図６〜図８の測定は別のガスセンサを用い、別々に測
定したものである。図６〜図８において、縦軸はイソブ
タン１０００ppmに対する他のガスや空気の相対的な抵
抗値を示す。横軸は駆動条件の番号である。図６での第
１パルスの幅Ｔ1，冷却期間Ｔv，及び第２パルスの幅Ｔ
2の条件を、表１に示す。
【００１９】
【表１】
表１ 図６のパルス駆動条件
No. Ｔ1(ミリ秒) Ｔ2(ミリ秒) Ｔv(ミリ秒)
１ ４００ ２００ １００
２ ４００ ２００ ３００
３ ４００ ２００ ５００
４ ４００ ２００ １０００
５ ４５０ １５０ １００
６ ４５０ １５０ ３００
７ ４５０ １５０ ５００
８ ４５０ １５０ １０００
９ ５００ １００ １００
１０ ５００ １００ ３００
１１ ５００ １００ ５００
１２ ５００ １００ １０００
＊ 第２パルスから次の第１パルスまでの休止時間Ｔsは６０秒；金属酸化物半
導体の抵抗値のサンプリングは第２パルスの終了直後.
【００２０】図６から明らかなように、No.６,７,９の
駆動条件で、イソブタン感度を高くとることができ、か
つエタノールや水素に対してイソブタン感度をより大き
くできた。またNo.５の条件で、メタンと他のガスとの
相対感度を改善できた。No.８，１０,１１,１２の条件
でも、イソブタン感度を大きくできるが、雑ガスへの感
度が増加した。
駆動条件で、イソブタン感度を高くとることができ、か
つエタノールや水素に対してイソブタン感度をより大き
くできた。またNo.５の条件で、メタンと他のガスとの
相対感度を改善できた。No.８，１０,１１,１２の条件
でも、イソブタン感度を大きくできるが、雑ガスへの感
度が増加した。
【００２１】図７に別に行った試験での結果を示す。図
７のデータでの、ガスセンサ２の駆動条件を表２に示
す。
７のデータでの、ガスセンサ２の駆動条件を表２に示
す。
【００２２】
【表２】
表２ 図７のパルス駆動条件
No. Ｔ1(ミリ秒) Ｔ2(ミリ秒) Ｔv(ミリ秒)
１ ０ ６００ ０
２ １５０ ４５０ ３００
３ １５０ ４５０ １０００
４ １５０ ４５０ ３０００
５ ３００ ３００ ３００
６ ３００ ３００ １０００
７ ３００ ３００ ３０００
８ ４５０ １５０ ３００
９ ４５０ １５０ １０００
１０ ４５０ １５０ ３０００
＊ 第２パルスから次の第１パルスまでの休止時間Ｔsは６０秒；サンプリング
は第２パルスの終了直後.
【００２３】図７では、No.８の駆動条件で、イソブタ
ン感度を大きく得ることができ、かつ選択性も向上し、
メタン感度も大きくできた。これに対してNo.９，１０
の条件では、イソブタン感度は大きいものの、選択性が
低下した。
ン感度を大きく得ることができ、かつ選択性も向上し、
メタン感度も大きくできた。これに対してNo.９，１０
の条件では、イソブタン感度は大きいものの、選択性が
低下した。
【００２４】図８にさらに他の測定結果を示し、表３に
その駆動条件を示す。なお図６〜図８で、イソブタン，
水素，エタノールの濃度は各１０００ppmで、イソブタ
ン１０００ppm中の抵抗値との比で他のガスや空気中で
の抵抗値を示す。また第２パルスから次の第１パルスま
での休止時間Ｔsは６０秒、サンプリングは第２パルス
の終了直後である。
その駆動条件を示す。なお図６〜図８で、イソブタン，
水素，エタノールの濃度は各１０００ppmで、イソブタ
ン１０００ppm中の抵抗値との比で他のガスや空気中で
の抵抗値を示す。また第２パルスから次の第１パルスま
での休止時間Ｔsは６０秒、サンプリングは第２パルス
の終了直後である。
【００２５】
【表３】
【００２６】この例では駆動条件３，４，７でイソブタ
ン感度を大きくし、水素やエタノールに対しても比較的
良い選択性を得ることができた。駆動条件２，５，８，
９では、メタンとイソブタンとの感度をほぼ等しくし、
かつ雑ガスへの選択性を改善できた。なお幅６００ミリ
秒の１パルスのみを加えた例(No.１)では、どのガスに
対しても感度が小さかった。
ン感度を大きくし、水素やエタノールに対しても比較的
良い選択性を得ることができた。駆動条件２，５，８，
９では、メタンとイソブタンとの感度をほぼ等しくし、
かつ雑ガスへの選択性を改善できた。なお幅６００ミリ
秒の１パルスのみを加えた例(No.１)では、どのガスに
対しても感度が小さかった。
【００２７】図９に、以上の結果を○，△，Xに３段階
評価して示す。Xマークは感度もしくは選択性が極めて
不足するものを、△はこれらの値がやや不十分なもの
を、○は感度と選択性が共に良好なものを示す。
評価して示す。Xマークは感度もしくは選択性が極めて
不足するものを、△はこれらの値がやや不十分なもの
を、○は感度と選択性が共に良好なものを示す。
【００２８】図９から明らかなように、第２パルスの幅
Ｔ2を第１パルスの幅Ｔ1の２/３以下とすることによ
り、感度や選択性が得られた。実験は、第２パルスのパ
ルス幅が第１パルスのパルス幅の１/１１以下で行い、
しかもＴ2/Ｔ1が１/１１でも良い結果が得られたことか
ら、Ｔ2/Ｔ1の下限を１/２０とした。Ｔ2/Ｔ1を１/２０
〜２/３とすると、第２パルスと第１パルスとのエネル
ギーの比に換算して、１/４０以上で１/２以下となる。
冷却期間Ｔvが第２パルスの幅Ｔ2の１０倍以上となる
と、選択性が不足した。また冷却期間Ｔvと第２パルス
の幅Ｔ2との比Ｔv/Ｔ2を１付近から減少させると感度が
低下するので、Ｔv/Ｔ2を１/４超とした。これらのこと
から、好ましい駆動条件は、第２パルスと第１パルスと
のパルス幅の比Ｔ2/Ｔ1で、１/２０以上２/３以下であ
り、第２パルスのエネルギーＰ2と第１パルスのエネル
ギーＰ1との比Ｐ2/Ｐ1で、１/４０以上１/２以下とな
る。冷却期間Ｔvと第２パルスの幅Ｔ2との比で、好まし
い条件は１/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０ となる。さらに冷却期
間Ｔvは１秒以下が好ましい。図９には全てのデータが
○となる領域があり、この領域は１/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦
０.４ かつ １.２＜Ｔv/Ｔ2＜４ であり、１/２０≦
Ｔ2/Ｔ1≦０.４ をパルスエネルギーの比Ｐ2/Ｐ1に換
算すると、１/４０≦Ｔ2/Ｔ1≦１/３ となる。
Ｔ2を第１パルスの幅Ｔ1の２/３以下とすることによ
り、感度や選択性が得られた。実験は、第２パルスのパ
ルス幅が第１パルスのパルス幅の１/１１以下で行い、
しかもＴ2/Ｔ1が１/１１でも良い結果が得られたことか
ら、Ｔ2/Ｔ1の下限を１/２０とした。Ｔ2/Ｔ1を１/２０
〜２/３とすると、第２パルスと第１パルスとのエネル
ギーの比に換算して、１/４０以上で１/２以下となる。
冷却期間Ｔvが第２パルスの幅Ｔ2の１０倍以上となる
と、選択性が不足した。また冷却期間Ｔvと第２パルス
の幅Ｔ2との比Ｔv/Ｔ2を１付近から減少させると感度が
低下するので、Ｔv/Ｔ2を１/４超とした。これらのこと
から、好ましい駆動条件は、第２パルスと第１パルスと
のパルス幅の比Ｔ2/Ｔ1で、１/２０以上２/３以下であ
り、第２パルスのエネルギーＰ2と第１パルスのエネル
ギーＰ1との比Ｐ2/Ｐ1で、１/４０以上１/２以下とな
る。冷却期間Ｔvと第２パルスの幅Ｔ2との比で、好まし
い条件は１/４＜Ｔv/Ｔ2＜１０ となる。さらに冷却期
間Ｔvは１秒以下が好ましい。図９には全てのデータが
○となる領域があり、この領域は１/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦
０.４ かつ １.２＜Ｔv/Ｔ2＜４ であり、１/２０≦
Ｔ2/Ｔ1≦０.４ をパルスエネルギーの比Ｐ2/Ｐ1に換
算すると、１/４０≦Ｔ2/Ｔ1≦１/３ となる。
【００２９】図９の主な条件に対する、第２パルス終了
時の温度と、第２パルス直前の温度を表４に示す。○，
△，Xは前記の３段階評価の値で、休止時間Ｔsでの最低
温度は５０℃以上が好ましい。なお表４の測定温度は±
１０°程度の誤差がある。
時の温度と、第２パルス直前の温度を表４に示す。○，
△，Xは前記の３段階評価の値で、休止時間Ｔsでの最低
温度は５０℃以上が好ましい。なお表４の測定温度は±
１０°程度の誤差がある。
【００３０】
【表４】
表４ 温度データ
No. 評価 Ｔ1 Ｔ2 Ｔv 第２パルス 第２パルス (ミリ秒) (ミリ秒) (ミリ秒) 直前の温度(℃) 終了時の温度(℃)
１ △ ５５０ ５０ ５０ ３００ ３７０
２ △ ５００ １００ ５０ ３００ ４００
３ △ ４５０ １５０ ５０ … ４４０
４ ○ ５５０ ５０ １００ ２００ ３１０
５ ○ ５００ １００ １００ ２３０ ３９０
６ △ ４５０ １５０ １００ ２００ ４００
７ △ ４００ ２００ １００ ２５０ ４００
８ ○ ５５０ ５０ １５０ １５０ ２７０
９ ○ ５００ １００ １５０ １６０ ３７０
１０ △ ４５０ １５０ １５０ … ４１０
１１ ○ ５００ １００ ３００ ８０ ３４０
１２ ○ ４５０ １５０ ３００ ８０ ３９０
１３ △ ４００ ２００ ３００ ７０ ３７０
１４ △ ５００ １００ ５００ ５０ ３２０
１５ ○ ４５０ １５０ ５００ ５０ ３８０
１６ △ ４００ ２００ ５００ ５０ ３５０
１７ x ５００ １００ １０００ ３０ ２９０
１８ △ ４５０ １５０ １０００ ４０ ３８０
１９ △ ４００ ２００ １０００ ４０ ３９０
【００３１】図９の条件は、図２のガスセンサに対して
も当てはまる。例えば図２のガスセンサの場合、イソブ
タンの検出に適した条件は、第１パルス幅Ｔ1を１００
ミリ秒とし、ここでの最高温度を５００℃弱として、第
２パルス幅Ｔ2を２０ミリ秒とし、第２パルス幅終了時
の温度を約４００℃とし、この間の冷却期間Ｔvを５０
ミリ秒とするものである。このようにすると、単純に幅
１２０ミリ秒のパルスを加える場合に対してイソブタン
感度を増し、雑ガスに対する選択性を増すことができ
る。
も当てはまる。例えば図２のガスセンサの場合、イソブ
タンの検出に適した条件は、第１パルス幅Ｔ1を１００
ミリ秒とし、ここでの最高温度を５００℃弱として、第
２パルス幅Ｔ2を２０ミリ秒とし、第２パルス幅終了時
の温度を約４００℃とし、この間の冷却期間Ｔvを５０
ミリ秒とするものである。このようにすると、単純に幅
１２０ミリ秒のパルスを加える場合に対してイソブタン
感度を増し、雑ガスに対する選択性を増すことができ
る。
【００３２】
【実施例２】図１０〜図１３に、高温高湿での特性の改
善を目的とする実施例を示す。用いたガスセンサ２は図
１のもので、ガス管やガスタンクなどからのガス漏れの
検出を目的とし、検出対象ガスはここではＬＰＧとし、
実験ではＬＰＧを代表するガスとしてイソブタンを用い
た。なおセンサ２には、イソブタンを吸着せずに、エタ
ノールなどの有機溶剤の影響を弱めるために、活性アル
ミナやシリカやゼオライトなどのフィルタを設けても良
い。
善を目的とする実施例を示す。用いたガスセンサ２は図
１のもので、ガス管やガスタンクなどからのガス漏れの
検出を目的とし、検出対象ガスはここではＬＰＧとし、
実験ではＬＰＧを代表するガスとしてイソブタンを用い
た。なおセンサ２には、イソブタンを吸着せずに、エタ
ノールなどの有機溶剤の影響を弱めるために、活性アル
ミナやシリカやゼオライトなどのフィルタを設けても良
い。
【００３３】この実施例では、ヒータ電圧を１.２Ｖと
し、ＳnＯ2のビーズ４をパルス的に加熱するためのパル
ス幅Ｔ1，Ｔ2の合計を１０００ミリ秒に固定し、３年間
屋外でバッテリードライブにより使用し得るように、休
止時間Ｔsを２００秒とした。次にイソブタン感度(空気
中の抵抗値とイソブタン１０００ppm中の抵抗値との比)
を最大にし、かつエタノール及び水素に対するイソブタ
ンの選択性を損ねないとの条件で、パルス幅Ｔ1やパル
ス幅Ｔ2及び冷却期間Ｔvを決定した。ここではパルス幅
Ｔ1を８００ミリ秒、パルス幅Ｔ2を２００ミリ秒、冷却
期間Ｔvを１５０ミリ秒としたが、ＴvとＴ2との比は１/
３以上３/２以下が好ましく、特に好ましくは１/２以上
３/２以下とする。Ｔ2とＴ1との比は、１/９以上２/３
以下が好ましく、特に好ましくは１５/８５以上３/７以
下とする。これらは室温と高温との間の温湿度依存性を
小さくし、高温高湿への耐久性を増すための条件でもあ
る。
し、ＳnＯ2のビーズ４をパルス的に加熱するためのパル
ス幅Ｔ1，Ｔ2の合計を１０００ミリ秒に固定し、３年間
屋外でバッテリードライブにより使用し得るように、休
止時間Ｔsを２００秒とした。次にイソブタン感度(空気
中の抵抗値とイソブタン１０００ppm中の抵抗値との比)
を最大にし、かつエタノール及び水素に対するイソブタ
ンの選択性を損ねないとの条件で、パルス幅Ｔ1やパル
ス幅Ｔ2及び冷却期間Ｔvを決定した。ここではパルス幅
Ｔ1を８００ミリ秒、パルス幅Ｔ2を２００ミリ秒、冷却
期間Ｔvを１５０ミリ秒としたが、ＴvとＴ2との比は１/
３以上３/２以下が好ましく、特に好ましくは１/２以上
３/２以下とする。Ｔ2とＴ1との比は、１/９以上２/３
以下が好ましく、特に好ましくは１５/８５以上３/７以
下とする。これらは室温と高温との間の温湿度依存性を
小さくし、高温高湿への耐久性を増すための条件でもあ
る。
【００３４】ここではパルス幅Ｔ1でもパルス幅Ｔ2でも
ヒータ電圧は共通で、１/９≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３は抵抗温
度係数を勘案すると、エネルギーの比Ｐ2/Ｐ1では１/１
０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ に相当する。Ｔ1を８００ミリ
秒、Ｔvを１５０ミリ秒、Ｔ2を２００ミリ秒とすると、
パルス幅Ｔ1の終了時の温度は約４３０℃、冷却期間Ｔv
の終了時の温度は約１５０℃、パルス幅Ｔ2の終了時の
温度は約３８０℃であった。
ヒータ電圧は共通で、１/９≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３は抵抗温
度係数を勘案すると、エネルギーの比Ｐ2/Ｐ1では１/１
０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ に相当する。Ｔ1を８００ミリ
秒、Ｔvを１５０ミリ秒、Ｔ2を２００ミリ秒とすると、
パルス幅Ｔ1の終了時の温度は約４３０℃、冷却期間Ｔv
の終了時の温度は約１５０℃、パルス幅Ｔ2の終了時の
温度は約３８０℃であった。
【００３５】図１０，図１１に、−１０℃の結露雰囲気
と、２０℃相対湿度６５％の標準雰囲気、及び５０℃相
対湿度６５％の高温雰囲気の間の、温湿度依存性を示
す。結果は各々５個のセンサの平均値を示し、図１０は
８００ミリ秒パルス加熱，１５０ミリ秒冷却，２００ミ
リ秒パルス加熱の条件での特性を示し、図１１は１００
０ミリ秒連続して単一のパルスで加熱し、冷却期間を設
けずパルス幅Ｔ2を０とした際の特性を示す。図１０の
場合パルス幅Ｔ2の終了時の特性を測定し、図１１の場
合１０００ミリ秒の加熱終了時の特性を測定した。
と、２０℃相対湿度６５％の標準雰囲気、及び５０℃相
対湿度６５％の高温雰囲気の間の、温湿度依存性を示
す。結果は各々５個のセンサの平均値を示し、図１０は
８００ミリ秒パルス加熱，１５０ミリ秒冷却，２００ミ
リ秒パルス加熱の条件での特性を示し、図１１は１００
０ミリ秒連続して単一のパルスで加熱し、冷却期間を設
けずパルス幅Ｔ2を０とした際の特性を示す。図１０の
場合パルス幅Ｔ2の終了時の特性を測定し、図１１の場
合１０００ミリ秒の加熱終了時の特性を測定した。
【００３６】図１０(実施例)では、図１１(比較例)に対
して、イソブタン感度が高く、イソブタン濃度を変えた
際のセンサ抵抗の変化も僅かに増して、イソブタン濃度
依存性も改善されている。図１１(比較例)では、２０℃
から５０℃へ温度を増すとセンサ抵抗は著しく減少し、
−１０℃から５０℃の範囲で、イソブタン中での抵抗値
のカーブは上に凸である。これに対して図１０(実施例)
では、２０℃と５０℃との間の温湿度依存性が小さく、
イソブタン中でのカーブは全体として下に凸である。こ
れらのことをまとめると、１回のパルスで金属酸化物半
導体のビーズを加熱するよりも、僅かな冷却期間を置い
て２つのパルスを用いると、常温と高温との間の温湿度
依存性を小さくできることが分かる。なお、冷却期間Ｔ
vを１００〜２００ミリ秒の範囲で変えても(Ｔ1を８０
０ミリ秒に固定、Ｔ2を２００ミリ秒に固定)、あるいは
第２のパルス幅Ｔ2を１５０〜３００ミリ秒の範囲で変
えても、(Ｔ1＋Ｔ2を１０００ミリ秒に固定、Ｔvを１５
０ミリ秒に固定)、同様に２０℃と５０℃との間の温湿
度依存性を小さくできた。
して、イソブタン感度が高く、イソブタン濃度を変えた
際のセンサ抵抗の変化も僅かに増して、イソブタン濃度
依存性も改善されている。図１１(比較例)では、２０℃
から５０℃へ温度を増すとセンサ抵抗は著しく減少し、
−１０℃から５０℃の範囲で、イソブタン中での抵抗値
のカーブは上に凸である。これに対して図１０(実施例)
では、２０℃と５０℃との間の温湿度依存性が小さく、
イソブタン中でのカーブは全体として下に凸である。こ
れらのことをまとめると、１回のパルスで金属酸化物半
導体のビーズを加熱するよりも、僅かな冷却期間を置い
て２つのパルスを用いると、常温と高温との間の温湿度
依存性を小さくできることが分かる。なお、冷却期間Ｔ
vを１００〜２００ミリ秒の範囲で変えても(Ｔ1を８０
０ミリ秒に固定、Ｔ2を２００ミリ秒に固定)、あるいは
第２のパルス幅Ｔ2を１５０〜３００ミリ秒の範囲で変
えても、(Ｔ1＋Ｔ2を１０００ミリ秒に固定、Ｔvを１５
０ミリ秒に固定)、同様に２０℃と５０℃との間の温湿
度依存性を小さくできた。
【００３７】図１２，図１３に、１５週間の範囲でのガ
スセンサ４２の経時特性を示す。図１２は、パルス幅Ｔ
1が８００ミリ秒、冷却期間Ｔvが１５０ミリ秒、第２パ
ルスＴ2の幅を２００ミリ秒として、休止時間Ｔsを２０
０秒とする条件で駆動した際の結果を示す。図１３は、
図１１と同様に、１０００ミリ秒の単一パルスでガスセ
ンサ４２を駆動した際の結果を示す。結果はいずれも、
３個のガスセンサの平均値で、図１２の場合、第２パル
ス終了時の特性を測定し、図１３の場合、１０００ミリ
秒の単一パルス終了時の特性を測定した。図１２，図１
３には、イソブタン１０００ppm及び３０００ppmでの抵
抗値の挙動を示す。５週目から８週目までの４週間の
間、５０℃相対湿度９０％の環境で、ガスセンサ４２を
パルス加熱しながら用いた。
スセンサ４２の経時特性を示す。図１２は、パルス幅Ｔ
1が８００ミリ秒、冷却期間Ｔvが１５０ミリ秒、第２パ
ルスＴ2の幅を２００ミリ秒として、休止時間Ｔsを２０
０秒とする条件で駆動した際の結果を示す。図１３は、
図１１と同様に、１０００ミリ秒の単一パルスでガスセ
ンサ４２を駆動した際の結果を示す。結果はいずれも、
３個のガスセンサの平均値で、図１２の場合、第２パル
ス終了時の特性を測定し、図１３の場合、１０００ミリ
秒の単一パルス終了時の特性を測定した。図１２，図１
３には、イソブタン１０００ppm及び３０００ppmでの抵
抗値の挙動を示す。５週目から８週目までの４週間の
間、５０℃相対湿度９０％の環境で、ガスセンサ４２を
パルス加熱しながら用いた。
【００３８】５０℃９０％の雰囲気でガスセンサを使用
することを、高温高湿耐久と呼ぶ。高温高湿耐久中や高
温高湿耐久直後のデータは、ガスセンサを常温常湿の雰
囲気に戻した後、１時間後に測定した。図１２(実施例)
の場合、高温高湿耐久でガスセンサの抵抗値はやや増加
したが、高温高湿耐久によるセンサ抵抗の変化は比較的
小さかった。
することを、高温高湿耐久と呼ぶ。高温高湿耐久中や高
温高湿耐久直後のデータは、ガスセンサを常温常湿の雰
囲気に戻した後、１時間後に測定した。図１２(実施例)
の場合、高温高湿耐久でガスセンサの抵抗値はやや増加
したが、高温高湿耐久によるセンサ抵抗の変化は比較的
小さかった。
【００３９】これに対して、図１３(比較例)の場合、高
温高湿耐久(４週間)を体験すると、センサ抵抗は著しく
増加した。高温高湿耐久によるイソブタン中の抵抗値の
変化は、図１３の方が図１２よりもはるかに大きい。な
おパルス幅Ｔ1，Ｔ2の合計を１０００ミリ秒、冷却期間
Ｔvを１５０ミリ秒に固定し、パルス幅Ｔ2を１５０ミリ
秒、２５０ミリ秒、３００ミリ秒に変化させても、ある
いはパルス幅Ｔ1を８００ミリ秒，Ｔ2を２００ミリ秒に
固定し、冷却期間Ｔｖを１００ミリ秒、２００ミリ秒に
変化させても、高温高湿耐久の影響は図１２と同程度で
あった。
温高湿耐久(４週間)を体験すると、センサ抵抗は著しく
増加した。高温高湿耐久によるイソブタン中の抵抗値の
変化は、図１３の方が図１２よりもはるかに大きい。な
おパルス幅Ｔ1，Ｔ2の合計を１０００ミリ秒、冷却期間
Ｔvを１５０ミリ秒に固定し、パルス幅Ｔ2を１５０ミリ
秒、２５０ミリ秒、３００ミリ秒に変化させても、ある
いはパルス幅Ｔ1を８００ミリ秒，Ｔ2を２００ミリ秒に
固定し、冷却期間Ｔｖを１００ミリ秒、２００ミリ秒に
変化させても、高温高湿耐久の影響は図１２と同程度で
あった。
【００４０】これらのことをまとめると、金属酸化物半
導体ガスセンサに加えるパルスエネルギーを一定にした
場合、１回のパルスにする代わりに、２つのパルスに分
割し、その間に僅かな冷却期間Ｔvを与えると、高温高
湿への耐久性を向上させ、室温と高温との間の温湿度依
存性を小さくできることが分かる。
導体ガスセンサに加えるパルスエネルギーを一定にした
場合、１回のパルスにする代わりに、２つのパルスに分
割し、その間に僅かな冷却期間Ｔvを与えると、高温高
湿への耐久性を向上させ、室温と高温との間の温湿度依
存性を小さくできることが分かる。
【図１】 実施例で用いたガスセンサの要部平面図
【図２】 ガスセンサの他の例を示す断面図
【図３】 実施例の回路図
【図４】 実施例のヒータ波形を示す波形図
【図５】 ヒータ波形の他の例を示す波形図
【図６】 実施例の特性図
【図７】 実施例の特性図
【図８】 実施例の特性図
【図９】 第１パルスの幅Ｔ1と第２パルスの幅Ｔ2と
その間の冷却期間Ｔvとによる、イソブタン感度と、水
素及びエタノールへのイソブタンの選択性への評価を示
す特性図
その間の冷却期間Ｔvとによる、イソブタン感度と、水
素及びエタノールへのイソブタンの選択性への評価を示
す特性図
【図１０】 第２の実施例でのガスセンサの温湿度特性
を示す特性図
を示す特性図
【図１１】 参照用のガスセンサの温湿度特性を示す特
性図
性図
【図１２】 第２の実施例でのガスセンサの経時特性を
示す特性図
示す特性図
【図１３】 参照用のガスセンサの経時特性を示す特性
図
図
２，１２ ガスセンサ
４，１４ 金属酸化物半導体のビーズ
６ 中心電極
８，１８ ヒータ
２０，２２ 電源
２４，２６ スイッチ
２８ 負荷抵抗
３０ マイクロコンピュータ
３２ 警報回路
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−316652（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−87761（ＪＰ，Ａ)
特開2001−337062（ＪＰ，Ａ)
特開2000−275202（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−220047（ＪＰ，Ａ)
国際公開00／65334（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/12
Claims (12)
- 【請求項１】 ガスにより抵抗値が変化する金属酸化物
半導体とヒータとを備えて、ヒータをパルス的に発熱さ
せるガスセンサを用いて、 ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1の第１パル
スでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの間冷却し、
次いで第１パルスよりも小さなパルスエネルギーＰ2の
パルス幅Ｔ2の第２パルスでヒータをパルス発熱させ
て、第２パルスに同期してガスを検出し、さらに第１パ
ルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1＋Ｔ2)の１０倍以上の時
間Ｔsの間放冷する、サイクルを行うようにしたガス検
出方法。 - 【請求項２】 第１パルスでも第２パルスでも、共通の
ヒータ電圧をヒータに加え、かつ Ｔ1＞Ｔ2 としたこ
とを特徴とする、請求項１のガス検出方法。 - 【請求項３】 １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ かつ １/４
＜Ｔv/Ｔ2＜１０としたことを特徴とする、請求項２の
ガス検出方法。 - 【請求項４】 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ かつ １/４
＜Ｔv/Ｔ2＜１０としたことを特徴とする、請求項１ま
たは２のガス検出方法。 - 【請求項５】 １/１０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ かつ １/３
≦Ｔv/Ｔ2≦３/２としたことを特徴とする、請求項４の
ガス検出方法。 - 【請求項６】 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.２
＜Ｔv/Ｔ2＜４ としたことを特徴とする、請求項４の
ガス検出方法。 - 【請求項７】 ガスにより抵抗値が変化する金属酸化物
半導体とヒータとを備えたガスセンサと、ガスセンサの
ヒータを電源に接続するためのスイッチと、スイッチの
制御手段と、前記金属酸化物半導体の抵抗値からガスを
検出するための検出手段とを備えて、 ヒータをパルスエネルギーＰ1でパルス幅Ｔ1の第１パル
スでパルス発熱させた後に、冷却期間Ｔvの間冷却し、
次いで第１パルスよりも小さなパルスエネルギーＰ2で
パルス幅Ｔ2の第２パルスでヒータをパルス発熱させ、
さらに第１パルスと第２パルスの合計幅(Ｔ1＋Ｔ2)の１
０倍以上の時間Ｔsの間放冷するサイクルを繰り返すよ
うに、前記制御手段を構成し、 さらに第２パルスと同期して、ガスを検出するように前
記検出手段を構成したガス検出装置。 - 【請求項８】 第１パルスでも第２パルスでも、電源か
ら共通のヒータ電圧をヒータに加え、かつ Ｔ1＞Ｔ2
としたことを特徴とする、請求項７のガス検出装置。 - 【請求項９】 １/２０≦Ｔ2/Ｔ1≦２/３ かつ １/４
＜Ｔv/Ｔ2＜１０としたことを特徴とする、請求項８の
ガス検出装置。 - 【請求項１０】 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ かつ １/
４＜Ｔv/Ｔ2＜１０としたことを特徴とする、請求項７
または８のガス検出装置。 - 【請求項１１】 １/１０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/２ かつ １/
３≦Ｔv/Ｔ2≦３/２としたことを特徴とする、請求項１
０のガス検出装置。 - 【請求項１２】 １/４０≦Ｐ2/Ｐ1≦１/３ かつ １.
２＜Ｔv/Ｔ2＜４としたことを特徴とする、請求項１０
のガス検出装置。
Priority Applications (1)
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