JP3660183B2 - ガス検出装置及びガス検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）や都市ガスの漏洩時に発生するメタン（ＣＨ４）等の各々のガスを１つのガスセンサで検出して識別するガス検出装置及びガス検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガス漏洩時に発生するメタンとをそれぞれ識別するためのガスセンサとしては、従来より例えば半導体式ガスセンサが用いられており、この半導体ガスセンサの触媒活性を利用して、一酸化炭素とメタンとを弁別している。図１２にＳｎＯ２触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す。
【０００３】
図１２において、横軸はセンサの素子温度であり、縦軸はセンサ抵抗である。図１２からもわかるように、ＳｎＯ２触媒は、低温域で一酸化炭素に対する活性が高く、高温域でメタンに対する活性が高い性質を有している。すなわち、一酸化炭素は低温域でセンサ抵抗が小さく、メタンは高温域でセンサ抵抗が小さいため、半導体式ガスセンサは、低温域で一酸化炭素を選択し、高温域でメタンを選択する特性を持つ。
【０００４】
このため、図１３に示すようなパルス駆動方式で、ガス検出装置に設けられた１つのガスセンサを低温域（例えば、１００℃）と高温域（例えば、４００℃）とに周期的に交互に駆動させることにより、低温域のＣＯ検知ポイント（図１３中の黒丸印）において一酸化炭素ガス濃度を検出し、高温域のメタン検知ポイント（図１３中の黒丸印）においてメタンガス濃度を検出することができる。
【０００５】
また、従来のこの種のガス検出装置としては、例えば特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置が知られている。
【０００６】
この特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置は、図１４に示すように、可燃性ガスに触れると抵抗値の低下する金属酸化物の感応体１０２と、この感応体１０２を所定温度に保持するヒータ１０３と、感応体１０１の抵抗値の変化を検出する電圧弁別回路１０６と、この電圧弁別回路１０６の出力によりヒータ１０３のヒータ電圧を変化させるヒータ電圧制御回路１０５と、感応体１０１の抵抗値の変化により温度依存性を検知し、可燃性ガスの種類を判別する演算回路１０８とを有する。
【０００７】
このようなガス漏れ検出装置によれば、可燃性ガスが感応体１０２に触れて抵抗値が低下し、Ａ点の電位が設定された基準電位よりも下がると、電圧弁別回路１０６が作動してタイマ回路１０７を作動させ、ヒータ電圧制御回路１０５によりヒータ１０３に印加される電圧を変化させる。
【０００８】
そして、ヒータ１０３の電圧変化前後の電位を演算回路１０８で演算し、現在検出しているガスの温度依存性を演算することにより、特性ガスの種類を検知することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス検出装置や特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置にあっては、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガスの漏洩時に発生するメタンとを識別することができるが、火災時に発生するガスと不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタンとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを識別することができなかった。また、火災時に発生するガス成分さえも明確に分かっていないのが現状であった。
【００１０】
そこで、本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができるガス検出装置及びガス検出方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明のガス検出装置は、第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサと、第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサと、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記第１のヒータ及び前記第２のヒータの各ヒータに印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段と、前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明のガス検出装置によれば、パルス駆動手段が、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を第１のヒータ及び第２のヒータの各ヒータに印加することにより第１のガスセンサ及び第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させると、サンプリング手段は、各ガスセンサ毎に、ガスセンサのオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、ガス識別手段は、サンプリング手段により複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができる。
【００１３】
請求項２の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１のガスセンサの出力が無しで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを雑ガスと判定することができる。
【００１５】
請求項３の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを火災時に発生するガスと判定することができる。
【００１７】
請求項４の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガス識別手段によって、ガスを非火災時に発生するガスと判定することができる。
【００１９】
請求項５の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００２１】
請求項６の発明のガス検出装置は、前記ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明の報知手段は、ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【００２３】
請求項７の発明のガス検出方法は、第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサ及び第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサの各ヒータに、パルス駆動信号を印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサが前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリングステップと、前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の発明のガス検出方法は、前記ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス検出装置及びガス検出方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。図２は実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ付きの第１のガスセンサの詳細な構造図である。図３は実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサの詳細な構造図である。図４は実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【００３１】
実施の形態のガス検出装置及びガス検出方法は、材木の火災時に発生するガスの成分（酢酸等の含酸系化合物や一酸化炭素））と不完全燃焼時に発生する一酸化炭素や都市ガス漏洩時に発生するメタンとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを識別することを特徴とする。
【００３２】
図１に示すガス検出装置は、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５を有し、各ガスセンサは、例えば、接触燃焼式ガスセンサであり、この接触燃焼式ガスセンサは、ヒータを有するガス検知素子（以下、センサ素子と称する。）とヒータを有する比較素子とで、ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出し、得られたセンサ出力に基づいてガスを識別する。
【００３３】
第１のガスセンサ１は、触媒を加熱する白金（Ｐｔ）からなるヒータ２と各種のガスを検出し雑ガスであるエタノールを除去する活性炭フィルタ４７とセンサ素子３と、比較素子４とを有して構成される。なお、エタノールを除去するフィルタとしては、活性炭フィルタ以外に例えばシリカゲル等のフィルタを例示することができる。
【００３４】
図２（ａ）に第１のガスセンサ１の断面図、図２（ｂ）に第１のガスセンサの上面図を示す。第１のガスセンサ１は、マイクロセンサからなり、図２に示すように、センサ素子３と比較素子４とを有し、センサ素子３と比較素子４とでガスを検出するようになっている。
【００３５】
センサ台座３１上にはシリコン単結晶からなる基板３３が設けられており、この基板３３にはダイアフラム３５が形成されている。このダイアフラム３５は、基板３３を異方性エッチングすることによって形成されている。
【００３６】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、基板３３上に設けられ、ダイアフラム３５に接触した状態で、ダイアフラム３５上に積層されたＳｉＯ２膜からなる酸化膜３７及びＳｉ３Ｎ４膜３９上に積層されている。
【００３７】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、ヒータ２を有し、センサ素子３のヒータ２は、電極４１ａ、４１ｂに接続され、比較素子４のヒータ２は、電極４１ｃ、４１ｄに接続されていて、各電極４１ａ〜４１ｄは金（金線４３）のワイヤボンディングにより固定されている。
【００３８】
センサ素子３は、ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つパラジウム（Ｐｄ）５〜１５ｗｔ％担持したγ−アルミナを触媒とした触媒層４５と、エタノールを除去する活性炭フィルタ４７とを備えている。比較素子４は、ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つγ−アルミナまたはα−アルミナを触媒とした触媒層（図示せず）とを備えて構成されている。ヒータ２は、ガスの燃焼を促すものであり、触媒層４５は、ヒータ２の発熱量に応じて発熱してガスの燃焼に対して触媒として作用する。
【００３９】
また、センサ台座３１にはヒータ２及び基板３３を覆う如くセンサキャップ４８が被せられており、このセンサキャップ４８には活性炭フィルタ４７が取り付けられている。
【００４０】
一方、第２のガスセンサ５は、図３に示すように、触媒を加熱する白金（Ｐｔ）からなるヒータ６と各種のガスを検出するセンサ素子７と、比較素子４を有して構成される。
【００４１】
図３（ａ）に第２のガスセンサ５の断面図、図３（ｂ）に第２のガスセンサ５の上面図を示す。第２のガスセンサ５は、図３に示すように、センサ素子７と比較素子８とを有し、センサ素子７と比較素子８とでガスを検出するようになっている。
【００４２】
図３に示す第２のガスセンサ５は、図２に示す第１のガスセンサ１の構成と基本的にはほぼ同一構成であるが、第１のガスセンサ１の構成に対して、触媒層４５の上に活性炭フィルタ４７が設けられていない点が異なる。
【００４３】
以上の構成の第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５によれば、ヒータ２及びヒータ６で発生した発熱量を効率よく且つ短時間で触媒層４５に伝導することができるため、ガスの検出感度を向上することができる。
【００４４】
また、図１に示すガス検出装置は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４を有する第１のブリッジ回路１０、直列に接続されたセンサ素子７及び比較素子８を有する第２のブリッジ回路９を備えている。第１のブリッジ回路１０は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４と、直列に接続された抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２と、が並列に接続されて構成されている。第２のブリッジ回路９は、直列に接続されたセンサ素子７及び比較素子８と、直列に接続された抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６と、が並列に接続されて構成されている。第１のブリッジ回路１０にはトランジスタＴｒ２及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が印加されるようになっている。第２のブリッジ回路９にはトランジスタＴｒ３及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が印加されるようになっている。
【００４５】
第１のブリッジ回路１０は、センサ素子３と比較素子４とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するセンサ素子３の抵抗値変化、及び比較素子４の抵抗値変化を、センサ素子３と比較素子４との接続点から検出し、センサ出力として後述する中央処理装置（ＣＰＵ）１１に出力するようになっている。第２のブリッジ回路９は、センサ素子７と比較素子８とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するセンサ素子７の抵抗値変化、及び比較素子８の抵抗値変化を、センサ素子７と比較素子８との接続点から検出し、センサ出力として後述するＣＰＵ１１に出力するようになっている。
【００４６】
また、集積回路（ＩＣ）１には＋５Ｖ電源が供給され、このＩＣ１は、非反転入力端子に抵抗Ｒ７〜Ｒ９の電位を入力し、反転入力端子に基準電圧を入力し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２に出力し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＴｒ３に出力している。前記基準電圧は、可変抵抗ＶＲから入力される。並列に接続された可変抵抗ＶＲ及びツェナーダイオードＺＤと、並列に接続された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１とが直列に接続された回路には、＋５Ｖ電源が供給されている。
【００４７】
トランジスタＴｒ１のエミッタには＋５Ｖ電源が供給され、ベースには抵抗Ｒ２が接続され、エミッタ−ベース間には抵抗Ｒ４が接続され、コレクタは抵抗Ｒ５を介してＩＣ１の出力に接続されるとともに、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。また、＋５Ｖ電源とＩＣ１の出力との間には抵抗Ｒ３が接続されている。
【００４８】
トランジスタＴｒ２のエミッタには、並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給され、ベースは抵抗Ｒ６に接続され、コレクタは第１のブリッジ回路１０の比較素子４及び抵抗Ｒ１０に接続される。トランジスタＴｒ３のエミッタには、並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給され、ベースは抵抗Ｒ１３に接続され、コレクタは第２のブリッジ回路９の比較素子７及び抵抗Ｒ１４に接続される。
【００４９】
また、前記ＣＰＵ１１は、図１に示すように、パルス発生部１２、サンプリング手段としてのデータサンプリング部１３、ガス識別手段としてのガス識別部１５を有する。パルス発生部１２は、ヒータ２を駆動するためのパルス駆動信号を発生し、発生したパルス駆動信号を抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に出力する。
【００５０】
パルス駆動信号は、図３に示すように、１秒周期でオンオフを繰り返す信号であり、オン期間が１００ｍｓでオフ期間が９９０ｍｓであり、このパルス駆動信号はトランジスタＴｒ１に出力される。
【００５１】
トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号によりオン／オフする。トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３のそれぞれは、トランジスタＴｒ１がオンのときにオンしてヒータ２，ヒータ６をオン駆動し、トランジスタＴｒ１がオフのときにオフしてヒータ２，ヒータ６をオフ駆動する。
【００５２】
このため、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、パルス駆動信号により、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれをオフ駆動することで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）とし、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれをオン駆動することで高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）としている。
【００５３】
トランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９は、第１のガスセンサ１内部のヒータ２を駆動する第１のヒータ駆動部を構成し、トランジスタＴｒ３及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９は、第２のガスセンサ５内部のヒータ６を駆動する第２のヒータ駆動部を構成する。この第１のヒータ駆動部、第２のヒータ駆動部及び前述したパルス発生部１２は、パルス駆動手段を構成する。
【００５４】
データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時（パルス駆動信号がオンした時）から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図３中の黒丸印）、７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２、１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３の各々の検出ポイントにおいて、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれのセンサ素子からセンサ出力値をサンプリングしている。
【００５５】
ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が無しで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値を超え、第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合には、識別対象ガスを雑ガスと判定する。
【００５６】
また、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有りで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値を超え、第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合には、識別対象ガスを火災時に発生するガスと判定する。
【００５７】
また、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有りで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値未満である場合には、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する。
【００５８】
また、ＣＰＵ１１には一酸化炭素やメタン等の非火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ａと火災時に発生する酢酸等の火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｂとエタノール等の雑ガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｃとが接続されている。スピーカ１９は、非火災時のガスまたは火災時のガスまたは雑数であることを音声により報知する。スピーカ１９、ＬＥＤ２１ａ、ＬＥＤ２１ｂ、ＬＥＤ２１ｃは、報知手段を構成する。
【００５９】
次に、実施の形態のガス検出装置の動作の説明に先立って、実施の形態のガス検出装置が図４に示すようなパルス駆動方式を採用した理由、及び雑ガスと火災時に発生するガスとの識別方法を図５乃至図１０の図面を参照して説明する。
【００６０】
まず、材木を燻焼させた場合に発生するガス、すなわち、材木の火災時に発生する各種のガスを分析した。図５に材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す。無機ガスは、ガスクロマトグラフィー法により測定し、低沸点化合物及び高沸点化合物は、ガスクロマトグラフィー法、質量分析法により測定した。ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドの定量分析は、液体クロマトグラフィー法により測定し、酢酸、ギ酸の定量分析は、イオンクロマトグラフィー法により測定した。
【００６１】
図５からもわかるように、材木の火災時に発生する各種のガスの主成分として、一酸化炭素（ガス濃度１１２０ｐｐｍ）及び酢酸（ガス濃度８４０ｐｐｍ）が検出された。
【００６２】
次に、実施の形態の第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれのガスセンサを図４に示すようなパルス駆動方式で作動させたときのガスセンサの各種ガス感度応答特性を図６乃至図１０に示す。
【００６３】
図６はガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す。図６（ａ）は、ガスセンサの高温域における１００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの各々の濃度において、０，５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓ時におけるセンサ出力（ｍＶ）を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のセンサ出力をプロットした結果を示している。図６からもわかるように、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示し、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が減少している。
【００６４】
図７はガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示す。図７からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。図８はガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す。図８からもわかるように、このときの感度応答特性は、図６に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同等の特性を示し、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。
【００６５】
図９はガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す。図９からもわかるように、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が増加し、１００ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。図１０はガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示す。図１０からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。
【００６６】
以上のことから、一酸化炭素やメタンに対する過渡特性と、酢酸及び一酸化炭素＋酢酸の過渡特性とには大きな相違があることが判明した。また、雑ガスであるエタノールの感度応答特性を図示していないが、エタノールは、図６に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同様な感度応答特性を示していることが実験により確認された。この相違の一要因としては、酢酸、エタノール等は低温域でより酸化活性が高いことが考えられる。
【００６７】
このため、図４に示すようなパルス駆動方式でガスセンサを駆動させ、パルス駆動信号がオン時（高温域開始時）から５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓの複数検出ポイントにおいてセンサ出力値をサンプリングし、サンプリングされた複数の検出ポイントにおけるセンサ出力に基づき、火災時に発生するガスとその他のガスとの識別が可能となる。
【００６８】
しかし、雑ガスであるエタノールと火災時に発生する酢酸とは過渡特性が同様であるため、エタノールと酢酸との識別ができないことになる。そこで、実施の形態では、活性炭フィルタ４７を有する第１のガスセンサ１と活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサ５とを設け、エタノールと酢酸との識別を行うようにしている。
【００６９】
次に、このように構成された実施の形態のガス検出装置の動作、すなわちガス検出方法を図４に示すタイミングチャート及び図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７０】
まず、パルス発生部１２が図４に示すようなパルス駆動信号を発生し（ステップＳ１０１）、このパルス駆動信号が抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に印加される。トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号がオフ期間では、オフとなる。このとき、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３もオフとなるので、第１のブリッジ回路１０及び第２のブリッジ回路９には電流が流れない。このため、ヒータ２及びヒータ６は低温となる。
【００７１】
一方、パルス駆動信号がオン期間では、トランジスタＴｒ１は、オンとなる。このとき、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３もオンとなるので、第１のブリッジ回路１０のヒータ２及び第２のブリッジ回路９のヒータ６に電流が流れて、ヒータ２及びヒータ６が加熱される。このため、ヒータ２及びヒータ６は高温となる。
【００７２】
すなわち、パルス駆動信号によりヒータ２及びヒータ６がオン駆動／オフ駆動され、図４に示すように、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５がオフ駆動することで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）となり、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５がオン駆動することで高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）となる（ステップＳ１０３）。
【００７３】
次に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図４中の黒丸印）において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値を図示しないアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）によりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ１，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１１を得る（ステップＳ１０５）。
【００７４】
さらに、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ２，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１２を得る（ステップＳ１０７）。
【００７５】
最後に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ３，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１３を得る（ステップＳ１０９）。
【００７６】
次に、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有るか否かを判定し（ステップＳ１１１）、第１のガスセンサ１の出力が有る場合には、第１のガスセンサ１の出力が（１）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１３）。
【００７７】
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３ ・・・・（１）
第１のガスセンサ１の出力が（１）式を満たす場合には、ガス識別部１５は、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１５）。
【００７８】
Ｖ１１＞Ｖ１２＞Ｖ１３ ・・・・（２）
第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たす場合には、識別対象ガスを火災時に発生する酢酸等のガスと判定する（ステップＳ１１７）。
【００７９】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｂを点灯させるので、識別対象ガスが火災時に発生する酢酸等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが火災時のガスであることを報知することもできる。
【００８０】
一方、ステップＳ１１５において、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たさない場合には、第２のガスセンサ５の出力が（３）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１９）。
【００８１】
Ｖ１１＜Ｖ１２＜Ｖ１３ ・・・・（３）
第２のガスセンサ５の出力が（３）式の条件を満たす場合には、ガス識別部１５は、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する（ステップＳ１２１）。
【００８２】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ａを点灯させるので、識別対象ガスが非火災時に発生する一酸化炭素やメタン等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが非火災時のガスであることを報知することもできる。
【００８３】
一方、ステップＳ１１１において、第１のガスセンサ１の出力が無しの場合には、ガス識別部１５は、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１２３）。
【００８４】
第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たす場合には、識別対象ガスを雑ガスと判定する（ステップＳ１２５）。このように判定できるのは、エタノールが第１のガスセンサ１の活性炭フィルタ４７により吸収除去され、また、エタノールが酢酸と同様なセンサ出力特性を有するためである。
【００８５】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｃを点灯させるので、識別対象ガスが雑ガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが雑ガスであることを報知することもできる。
【００８６】
このように、実施の形態のガス検出装置によれば、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれに対して図４に示すようなパルス駆動を行い、その出力波形を認識することにより、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスと、それ以外の一酸化炭素ガス及び都市ガス漏洩時に発生するメタン等のガスと、エタノール等の雑ガスを容易に識別することができる。
【００８７】
また、その旨をスピーカ１９やＬＥＤ２１ａ、２１ｂにより報知するので、容易にガスの種類を識別することができ、安全性を向上することができる。
【００８８】
また、第１のガスセンサ１によって、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスとそれ以外の一酸化炭素ガス及びメタン等のガスとを容易に識別することができるため、火災センサ等を設ける必要がなくなり、安価なガス検出装置を提供することができる。
【００８９】
なお、本発明は、前述した実施の形態のガス検出方法及びガス検出装置に限定されるものではない。実施の形態では、マイクロマシーニング技術を用いない白金コイルを用いた接触燃焼式ガスセンサについて説明したが、例えば、接触燃焼式ガスセンサに代えて、半導体ガスセンサを用いるようにしても、同様にガスを識別することができる。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１の発明のガス検出装置、請求項７の発明のガス検出方法によれば、パルス駆動信号を第１のヒータ及び第２のヒータの各ヒータに印加することにより第１のガスセンサ及び第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、各ガスセンサ毎に、ガスセンサがオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができる。
【００９１】
請求項２の発明のガス検出装置、請求項８の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が無しで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガスを雑ガスと判定することができる。
【００９２】
請求項３の発明のガス検出装置、請求項９の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガスを火災時に発生するガスと判定することができる。
【００９３】
請求項４の発明のガス検出装置、請求項１０の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガスを非火災時に発生するガスと判定することができる。
【００９４】
請求項５の発明のガス検出装置、請求項１１の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００９５】
請求項６の発明のガス検出装置、請求項１２の発明のガス検出方法によれば、ガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。
【図２】実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ付きの第１のガスセンサの詳細な構造図である。
【図３】実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサの詳細な構造図である。
【図４】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図５】材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す図である。
【図６】ガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す図である。
【図７】ガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示す図である。
【図８】ガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す図である。
【図９】ガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す図である。
【図１０】ガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示す図である。
【図１１】実施の形態のガス検出装置により実現されるガス検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来の触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す図である。
【図１３】従来のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図１４】従来のガス漏れ検出装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１のガスセンサ
５ 第２のガスセンサ
２，６ ヒータ
３，７ センサ素子
４，８ 比較素子
１０ 第１のブリッジ回路
９ 第２のブリッジ回路
１１ ＣＰＵ
１２ パルス発生部
１３ データサンプリング部
１５ ガス識別部
１９ スピーカ
２１ａ，２１ｂ ＬＥＤ
３１ センサ台座
３３ 基板
３５ ダイアフラム
３７ 酸化膜
３９ Ｓｉ３Ｎ４膜
４１ 電極
４３ 金線
４５ 触媒層
４７ 活性炭フィルタ
Ｔｒ１ トランジスタ
ＩＣ１ 集積回路
ＤＰ１ 第１ガス検出ポイント
ＤＰ２ 第２ガス検出ポイント
ＤＰ３ 第３ガス検出ポイント
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）や都市ガスの漏洩時に発生するメタン（ＣＨ４）等の各々のガスを１つのガスセンサで検出して識別するガス検出装置及びガス検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガス漏洩時に発生するメタンとをそれぞれ識別するためのガスセンサとしては、従来より例えば半導体式ガスセンサが用いられており、この半導体ガスセンサの触媒活性を利用して、一酸化炭素とメタンとを弁別している。図１２にＳｎＯ２触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す。
【０００３】
図１２において、横軸はセンサの素子温度であり、縦軸はセンサ抵抗である。図１２からもわかるように、ＳｎＯ２触媒は、低温域で一酸化炭素に対する活性が高く、高温域でメタンに対する活性が高い性質を有している。すなわち、一酸化炭素は低温域でセンサ抵抗が小さく、メタンは高温域でセンサ抵抗が小さいため、半導体式ガスセンサは、低温域で一酸化炭素を選択し、高温域でメタンを選択する特性を持つ。
【０００４】
このため、図１３に示すようなパルス駆動方式で、ガス検出装置に設けられた１つのガスセンサを低温域（例えば、１００℃）と高温域（例えば、４００℃）とに周期的に交互に駆動させることにより、低温域のＣＯ検知ポイント（図１３中の黒丸印）において一酸化炭素ガス濃度を検出し、高温域のメタン検知ポイント（図１３中の黒丸印）においてメタンガス濃度を検出することができる。
【０００５】
また、従来のこの種のガス検出装置としては、例えば特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置が知られている。
【０００６】
この特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置は、図１４に示すように、可燃性ガスに触れると抵抗値の低下する金属酸化物の感応体１０２と、この感応体１０２を所定温度に保持するヒータ１０３と、感応体１０１の抵抗値の変化を検出する電圧弁別回路１０６と、この電圧弁別回路１０６の出力によりヒータ１０３のヒータ電圧を変化させるヒータ電圧制御回路１０５と、感応体１０１の抵抗値の変化により温度依存性を検知し、可燃性ガスの種類を判別する演算回路１０８とを有する。
【０００７】
このようなガス漏れ検出装置によれば、可燃性ガスが感応体１０２に触れて抵抗値が低下し、Ａ点の電位が設定された基準電位よりも下がると、電圧弁別回路１０６が作動してタイマ回路１０７を作動させ、ヒータ電圧制御回路１０５によりヒータ１０３に印加される電圧を変化させる。
【０００８】
そして、ヒータ１０３の電圧変化前後の電位を演算回路１０８で演算し、現在検出しているガスの温度依存性を演算することにより、特性ガスの種類を検知することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス検出装置や特開昭５９−１４３９４８号公報に記載されたガス漏れ検出装置にあっては、不完全燃焼時に発生する一酸化炭素と都市ガスの漏洩時に発生するメタンとを識別することができるが、火災時に発生するガスと不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタンとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを識別することができなかった。また、火災時に発生するガス成分さえも明確に分かっていないのが現状であった。
【００１０】
そこで、本発明は、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができるガス検出装置及びガス検出方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、以下の構成とした。請求項１の発明のガス検出装置は、第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサと、第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサと、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記第１のヒータ及び前記第２のヒータの各ヒータに印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段と、前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段により前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明のガス検出装置によれば、パルス駆動手段が、パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を第１のヒータ及び第２のヒータの各ヒータに印加することにより第１のガスセンサ及び第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させると、サンプリング手段は、各ガスセンサ毎に、ガスセンサのオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、ガス識別手段は、サンプリング手段により複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができる。
【００１３】
請求項２の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１のガスセンサの出力が無しで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを雑ガスと判定することができる。
【００１５】
請求項３の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガス識別手段によって、ガスを火災時に発生するガスと判定することができる。
【００１７】
請求項４の発明の前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガス識別手段によって、ガスを非火災時に発生するガスと判定することができる。
【００１９】
請求項５の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００２１】
請求項６の発明のガス検出装置は、前記ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明の報知手段は、ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【００２３】
請求項７の発明のガス検出方法は、第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサ及び第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサの各ヒータに、パルス駆動信号を印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサが前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリングステップと、前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の発明の前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の発明の前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２の発明のガス検出方法は、前記ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス検出装置及びガス検出方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。図２は実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ付きの第１のガスセンサの詳細な構造図である。図３は実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサの詳細な構造図である。図４は実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【００３１】
実施の形態のガス検出装置及びガス検出方法は、材木の火災時に発生するガスの成分（酢酸等の含酸系化合物や一酸化炭素））と不完全燃焼時に発生する一酸化炭素や都市ガス漏洩時に発生するメタンとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを識別することを特徴とする。
【００３２】
図１に示すガス検出装置は、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５を有し、各ガスセンサは、例えば、接触燃焼式ガスセンサであり、この接触燃焼式ガスセンサは、ヒータを有するガス検知素子（以下、センサ素子と称する。）とヒータを有する比較素子とで、ガスを燃焼する際に発生する燃焼熱を検出し、得られたセンサ出力に基づいてガスを識別する。
【００３３】
第１のガスセンサ１は、触媒を加熱する白金（Ｐｔ）からなるヒータ２と各種のガスを検出し雑ガスであるエタノールを除去する活性炭フィルタ４７とセンサ素子３と、比較素子４とを有して構成される。なお、エタノールを除去するフィルタとしては、活性炭フィルタ以外に例えばシリカゲル等のフィルタを例示することができる。
【００３４】
図２（ａ）に第１のガスセンサ１の断面図、図２（ｂ）に第１のガスセンサの上面図を示す。第１のガスセンサ１は、マイクロセンサからなり、図２に示すように、センサ素子３と比較素子４とを有し、センサ素子３と比較素子４とでガスを検出するようになっている。
【００３５】
センサ台座３１上にはシリコン単結晶からなる基板３３が設けられており、この基板３３にはダイアフラム３５が形成されている。このダイアフラム３５は、基板３３を異方性エッチングすることによって形成されている。
【００３６】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、基板３３上に設けられ、ダイアフラム３５に接触した状態で、ダイアフラム３５上に積層されたＳｉＯ２膜からなる酸化膜３７及びＳｉ３Ｎ４膜３９上に積層されている。
【００３７】
センサ素子３及び比較素子４のそれぞれは、ヒータ２を有し、センサ素子３のヒータ２は、電極４１ａ、４１ｂに接続され、比較素子４のヒータ２は、電極４１ｃ、４１ｄに接続されていて、各電極４１ａ〜４１ｄは金（金線４３）のワイヤボンディングにより固定されている。
【００３８】
センサ素子３は、ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つパラジウム（Ｐｄ）５〜１５ｗｔ％担持したγ−アルミナを触媒とした触媒層４５と、エタノールを除去する活性炭フィルタ４７とを備えている。比較素子４は、ヒータ２と、このヒータ２上に積層され且つγ−アルミナまたはα−アルミナを触媒とした触媒層（図示せず）とを備えて構成されている。ヒータ２は、ガスの燃焼を促すものであり、触媒層４５は、ヒータ２の発熱量に応じて発熱してガスの燃焼に対して触媒として作用する。
【００３９】
また、センサ台座３１にはヒータ２及び基板３３を覆う如くセンサキャップ４８が被せられており、このセンサキャップ４８には活性炭フィルタ４７が取り付けられている。
【００４０】
一方、第２のガスセンサ５は、図３に示すように、触媒を加熱する白金（Ｐｔ）からなるヒータ６と各種のガスを検出するセンサ素子７と、比較素子４を有して構成される。
【００４１】
図３（ａ）に第２のガスセンサ５の断面図、図３（ｂ）に第２のガスセンサ５の上面図を示す。第２のガスセンサ５は、図３に示すように、センサ素子７と比較素子８とを有し、センサ素子７と比較素子８とでガスを検出するようになっている。
【００４２】
図３に示す第２のガスセンサ５は、図２に示す第１のガスセンサ１の構成と基本的にはほぼ同一構成であるが、第１のガスセンサ１の構成に対して、触媒層４５の上に活性炭フィルタ４７が設けられていない点が異なる。
【００４３】
以上の構成の第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５によれば、ヒータ２及びヒータ６で発生した発熱量を効率よく且つ短時間で触媒層４５に伝導することができるため、ガスの検出感度を向上することができる。
【００４４】
また、図１に示すガス検出装置は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４を有する第１のブリッジ回路１０、直列に接続されたセンサ素子７及び比較素子８を有する第２のブリッジ回路９を備えている。第１のブリッジ回路１０は、直列に接続されたセンサ素子３及び比較素子４と、直列に接続された抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２と、が並列に接続されて構成されている。第２のブリッジ回路９は、直列に接続されたセンサ素子７及び比較素子８と、直列に接続された抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６と、が並列に接続されて構成されている。第１のブリッジ回路１０にはトランジスタＴｒ２及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が印加されるようになっている。第２のブリッジ回路９にはトランジスタＴｒ３及び並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が印加されるようになっている。
【００４５】
第１のブリッジ回路１０は、センサ素子３と比較素子４とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するセンサ素子３の抵抗値変化、及び比較素子４の抵抗値変化を、センサ素子３と比較素子４との接続点から検出し、センサ出力として後述する中央処理装置（ＣＰＵ）１１に出力するようになっている。第２のブリッジ回路９は、センサ素子７と比較素子８とでガスを燃焼する際に発生する燃焼熱に起因して発生するセンサ素子７の抵抗値変化、及び比較素子８の抵抗値変化を、センサ素子７と比較素子８との接続点から検出し、センサ出力として後述するＣＰＵ１１に出力するようになっている。
【００４６】
また、集積回路（ＩＣ）１には＋５Ｖ電源が供給され、このＩＣ１は、非反転入力端子に抵抗Ｒ７〜Ｒ９の電位を入力し、反転入力端子に基準電圧を入力し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２に出力し、演算出力を抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＴｒ３に出力している。前記基準電圧は、可変抵抗ＶＲから入力される。並列に接続された可変抵抗ＶＲ及びツェナーダイオードＺＤと、並列に接続された抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１とが直列に接続された回路には、＋５Ｖ電源が供給されている。
【００４７】
トランジスタＴｒ１のエミッタには＋５Ｖ電源が供給され、ベースには抵抗Ｒ２が接続され、エミッタ−ベース間には抵抗Ｒ４が接続され、コレクタは抵抗Ｒ５を介してＩＣ１の出力に接続されるとともに、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。また、＋５Ｖ電源とＩＣ１の出力との間には抵抗Ｒ３が接続されている。
【００４８】
トランジスタＴｒ２のエミッタには、並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給され、ベースは抵抗Ｒ６に接続され、コレクタは第１のブリッジ回路１０の比較素子４及び抵抗Ｒ１０に接続される。トランジスタＴｒ３のエミッタには、並列接続された抵抗Ｒ７〜Ｒ９を介して＋５Ｖ電源が供給され、ベースは抵抗Ｒ１３に接続され、コレクタは第２のブリッジ回路９の比較素子７及び抵抗Ｒ１４に接続される。
【００４９】
また、前記ＣＰＵ１１は、図１に示すように、パルス発生部１２、サンプリング手段としてのデータサンプリング部１３、ガス識別手段としてのガス識別部１５を有する。パルス発生部１２は、ヒータ２を駆動するためのパルス駆動信号を発生し、発生したパルス駆動信号を抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に出力する。
【００５０】
パルス駆動信号は、図３に示すように、１秒周期でオンオフを繰り返す信号であり、オン期間が１００ｍｓでオフ期間が９９０ｍｓであり、このパルス駆動信号はトランジスタＴｒ１に出力される。
【００５１】
トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号によりオン／オフする。トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３のそれぞれは、トランジスタＴｒ１がオンのときにオンしてヒータ２，ヒータ６をオン駆動し、トランジスタＴｒ１がオフのときにオフしてヒータ２，ヒータ６をオフ駆動する。
【００５２】
このため、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、パルス駆動信号により、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれをオフ駆動することで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）とし、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれをオン駆動することで高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）としている。
【００５３】
トランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９は、第１のガスセンサ１内部のヒータ２を駆動する第１のヒータ駆動部を構成し、トランジスタＴｒ３及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９は、第２のガスセンサ５内部のヒータ６を駆動する第２のヒータ駆動部を構成する。この第１のヒータ駆動部、第２のヒータ駆動部及び前述したパルス発生部１２は、パルス駆動手段を構成する。
【００５４】
データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時（パルス駆動信号がオンした時）から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図３中の黒丸印）、７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２、１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３の各々の検出ポイントにおいて、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれのセンサ素子からセンサ出力値をサンプリングしている。
【００５５】
ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が無しで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値を超え、第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合には、識別対象ガスを雑ガスと判定する。
【００５６】
また、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有りで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値を超え、第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値を超えている場合には、識別対象ガスを火災時に発生するガスと判定する。
【００５７】
また、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有りで且つ第２のガスセンサ５での第１ガス検出ポイントＤＰ１におけるセンサ出力値が第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値未満で、且つ第２ガス検出ポイントＤＰ２におけるセンサ出力値が第３ガス検出ポイントＤＰ３におけるセンサ出力値未満である場合には、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する。
【００５８】
また、ＣＰＵ１１には一酸化炭素やメタン等の非火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ａと火災時に発生する酢酸等の火災時のガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｂとエタノール等の雑ガスを識別するために点灯するＬＥＤ２１ｃとが接続されている。スピーカ１９は、非火災時のガスまたは火災時のガスまたは雑数であることを音声により報知する。スピーカ１９、ＬＥＤ２１ａ、ＬＥＤ２１ｂ、ＬＥＤ２１ｃは、報知手段を構成する。
【００５９】
次に、実施の形態のガス検出装置の動作の説明に先立って、実施の形態のガス検出装置が図４に示すようなパルス駆動方式を採用した理由、及び雑ガスと火災時に発生するガスとの識別方法を図５乃至図１０の図面を参照して説明する。
【００６０】
まず、材木を燻焼させた場合に発生するガス、すなわち、材木の火災時に発生する各種のガスを分析した。図５に材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す。無機ガスは、ガスクロマトグラフィー法により測定し、低沸点化合物及び高沸点化合物は、ガスクロマトグラフィー法、質量分析法により測定した。ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドの定量分析は、液体クロマトグラフィー法により測定し、酢酸、ギ酸の定量分析は、イオンクロマトグラフィー法により測定した。
【００６１】
図５からもわかるように、材木の火災時に発生する各種のガスの主成分として、一酸化炭素（ガス濃度１１２０ｐｐｍ）及び酢酸（ガス濃度８４０ｐｐｍ）が検出された。
【００６２】
次に、実施の形態の第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれのガスセンサを図４に示すようなパルス駆動方式で作動させたときのガスセンサの各種ガス感度応答特性を図６乃至図１０に示す。
【００６３】
図６はガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す。図６（ａ）は、ガスセンサの高温域における１００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの各々の濃度において、０，５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓ時におけるセンサ出力（ｍＶ）を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のセンサ出力をプロットした結果を示している。図６からもわかるように、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示し、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が減少している。
【００６４】
図７はガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示す。図７からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。図８はガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す。図８からもわかるように、このときの感度応答特性は、図６に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同等の特性を示し、５０ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。
【００６５】
図９はガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す。図９からもわかるように、５０ｍｓ，７５ｍｓ，１００ｍｓの順番にセンサ出力が増加し、１００ｍｓ時におけるセンサ出力が最も大きい値を示している。図１０はガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示す。図１０からもわかるように、５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓ時におけるセンサ出力がほぼ同一値を示している。
【００６６】
以上のことから、一酸化炭素やメタンに対する過渡特性と、酢酸及び一酸化炭素＋酢酸の過渡特性とには大きな相違があることが判明した。また、雑ガスであるエタノールの感度応答特性を図示していないが、エタノールは、図６に示す酢酸ガス感度応答特性とほぼ同様な感度応答特性を示していることが実験により確認された。この相違の一要因としては、酢酸、エタノール等は低温域でより酸化活性が高いことが考えられる。
【００６７】
このため、図４に示すようなパルス駆動方式でガスセンサを駆動させ、パルス駆動信号がオン時（高温域開始時）から５０ｍｓ、７５ｍｓ、１００ｍｓの複数検出ポイントにおいてセンサ出力値をサンプリングし、サンプリングされた複数の検出ポイントにおけるセンサ出力に基づき、火災時に発生するガスとその他のガスとの識別が可能となる。
【００６８】
しかし、雑ガスであるエタノールと火災時に発生する酢酸とは過渡特性が同様であるため、エタノールと酢酸との識別ができないことになる。そこで、実施の形態では、活性炭フィルタ４７を有する第１のガスセンサ１と活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサ５とを設け、エタノールと酢酸との識別を行うようにしている。
【００６９】
次に、このように構成された実施の形態のガス検出装置の動作、すなわちガス検出方法を図４に示すタイミングチャート及び図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７０】
まず、パルス発生部１２が図４に示すようなパルス駆動信号を発生し（ステップＳ１０１）、このパルス駆動信号が抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１に印加される。トランジスタＴｒ１は、パルス駆動信号がオフ期間では、オフとなる。このとき、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３もオフとなるので、第１のブリッジ回路１０及び第２のブリッジ回路９には電流が流れない。このため、ヒータ２及びヒータ６は低温となる。
【００７１】
一方、パルス駆動信号がオン期間では、トランジスタＴｒ１は、オンとなる。このとき、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３もオンとなるので、第１のブリッジ回路１０のヒータ２及び第２のブリッジ回路９のヒータ６に電流が流れて、ヒータ２及びヒータ６が加熱される。このため、ヒータ２及びヒータ６は高温となる。
【００７２】
すなわち、パルス駆動信号によりヒータ２及びヒータ６がオン駆動／オフ駆動され、図４に示すように、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５がオフ駆動することで低温（Ｒ．Ｔ℃を９９０ｍｓ間だけ維持）となり、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５がオン駆動することで高温（４００℃を１００ｍｓ間だけ維持）となる（ステップＳ１０３）。
【００７３】
次に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から５０ｍｓ経過時における第１ガス検出ポイントＤＰ１（図４中の黒丸印）において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値を図示しないアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）によりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ１，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１１を得る（ステップＳ１０５）。
【００７４】
さらに、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から７５ｍｓ経過時における第２ガス検出ポイントＤＰ２において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ２，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１２を得る（ステップＳ１０７）。
【００７５】
最後に、データサンプリング部１３は、センサ温度が４００℃になった時から１００ｍｓ経過時における第３ガス検出ポイントＤＰ３において、第１のガスセンサ１のセンサ素子３及び第２のガスセンサ５のセンサ素子７のそれぞれから、センサ出力値をサンプリングし、サンプリングされたセンサ出力値をＡ／ＤによりＡ／Ｄ変換することにより、第１のガスセンサ１の出力として電圧値Ｖ３，第２のガスセンサ５の出力として電圧値Ｖ１３を得る（ステップＳ１０９）。
【００７６】
次に、ガス識別部１５は、第１のガスセンサ１の出力が有るか否かを判定し（ステップＳ１１１）、第１のガスセンサ１の出力が有る場合には、第１のガスセンサ１の出力が（１）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１３）。
【００７７】
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３ ・・・・（１）
第１のガスセンサ１の出力が（１）式を満たす場合には、ガス識別部１５は、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１５）。
【００７８】
Ｖ１１＞Ｖ１２＞Ｖ１３ ・・・・（２）
第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たす場合には、識別対象ガスを火災時に発生する酢酸等のガスと判定する（ステップＳ１１７）。
【００７９】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｂを点灯させるので、識別対象ガスが火災時に発生する酢酸等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが火災時のガスであることを報知することもできる。
【００８０】
一方、ステップＳ１１５において、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たさない場合には、第２のガスセンサ５の出力が（３）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１１９）。
【００８１】
Ｖ１１＜Ｖ１２＜Ｖ１３ ・・・・（３）
第２のガスセンサ５の出力が（３）式の条件を満たす場合には、ガス識別部１５は、識別対象ガスを非火災時に発生するガスと判定する（ステップＳ１２１）。
【００８２】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ａを点灯させるので、識別対象ガスが非火災時に発生する一酸化炭素やメタン等のガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが非火災時のガスであることを報知することもできる。
【００８３】
一方、ステップＳ１１１において、第１のガスセンサ１の出力が無しの場合には、ガス識別部１５は、第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１２３）。
【００８４】
第２のガスセンサ５の出力が（２）式の条件を満たす場合には、識別対象ガスを雑ガスと判定する（ステップＳ１２５）。このように判定できるのは、エタノールが第１のガスセンサ１の活性炭フィルタ４７により吸収除去され、また、エタノールが酢酸と同様なセンサ出力特性を有するためである。
【００８５】
この場合、ＣＰＵ１１がＬＥＤ２１ｃを点灯させるので、識別対象ガスが雑ガスであることを容易に識別することができる。また、スピーカ１９により、識別対象ガスが雑ガスであることを報知することもできる。
【００８６】
このように、実施の形態のガス検出装置によれば、第１のガスセンサ１及び第２のガスセンサ５のそれぞれに対して図４に示すようなパルス駆動を行い、その出力波形を認識することにより、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスと、それ以外の一酸化炭素ガス及び都市ガス漏洩時に発生するメタン等のガスと、エタノール等の雑ガスを容易に識別することができる。
【００８７】
また、その旨をスピーカ１９やＬＥＤ２１ａ、２１ｂにより報知するので、容易にガスの種類を識別することができ、安全性を向上することができる。
【００８８】
また、第１のガスセンサ１によって、木材の火災時に発生する酢酸ガス等のガスとそれ以外の一酸化炭素ガス及びメタン等のガスとを容易に識別することができるため、火災センサ等を設ける必要がなくなり、安価なガス検出装置を提供することができる。
【００８９】
なお、本発明は、前述した実施の形態のガス検出方法及びガス検出装置に限定されるものではない。実施の形態では、マイクロマシーニング技術を用いない白金コイルを用いた接触燃焼式ガスセンサについて説明したが、例えば、接触燃焼式ガスセンサに代えて、半導体ガスセンサを用いるようにしても、同様にガスを識別することができる。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１の発明のガス検出装置、請求項７の発明のガス検出方法によれば、パルス駆動信号を第１のヒータ及び第２のヒータの各ヒータに印加することにより第１のガスセンサ及び第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させ、各ガスセンサ毎に、ガスセンサがオン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングし、複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づきガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するので、火災時に発生するガス成分とその他の例えば不完全燃焼時に発生する一酸化炭素及び都市ガスの漏洩時に発生するメタン等のガスとエタノール等の雑ガスとのそれぞれを容易に識別することができる。
【００９１】
請求項２の発明のガス検出装置、請求項８の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が無しで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガスを雑ガスと判定することができる。
【００９２】
請求項３の発明のガス検出装置、請求項９の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、ガスを火災時に発生するガスと判定することができる。
【００９３】
請求項４の発明のガス検出装置、請求項１０の発明のガス検出方法によれば、第１のガスセンサの出力が有りで且つ第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、ガスを非火災時に発生するガスと判定することができる。
【００９４】
請求項５の発明のガス検出装置、請求項１１の発明のガス検出方法によれば、第１ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略中間点に設定され、第２ガス検出ポイントが、オン駆動期間の略終点に設定されているので、第１ガス検出ポイントのセンサ出力値に対して第２ガス検出ポイントのセンサ出力値の変化が容易にわかる。
【００９５】
請求項６の発明のガス検出装置、請求項１２の発明のガス検出方法によれば、ガスの種類の識別結果を報知するので、発生したガスの種類を容易に識別することができ、これによって安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のガス検出装置の回路構成図である。
【図２】実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ付きの第１のガスセンサの詳細な構造図である。
【図３】実施の形態のガス検出装置における活性炭フィルタ無しの第２のガスセンサの詳細な構造図である。
【図４】実施の形態のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図５】材木を燻焼させた場合のガス分析結果を示す図である。
【図６】ガスセンサの酢酸ガス感度応答特性を示す図である。
【図７】ガスセンサの一酸化炭素ガス感度応答特性を示す図である。
【図８】ガスセンサの酢酸ガスと一酸化炭素とが複合された場合の感度応答特性を示す図である。
【図９】ガスセンサのメタンガス感度応答特性を示す図である。
【図１０】ガスセンサのイソブタンガス感度応答特性を示す図である。
【図１１】実施の形態のガス検出装置により実現されるガス検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来の触媒を用いた半導体式ガスセンサのガス感度特性を示す図である。
【図１３】従来のガス検出装置におけるガスセンサの温度のタイミングチャートである。
【図１４】従来のガス漏れ検出装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１ 第１のガスセンサ
５ 第２のガスセンサ
２，６ ヒータ
３，７ センサ素子
４，８ 比較素子
１０ 第１のブリッジ回路
９ 第２のブリッジ回路
１１ ＣＰＵ
１２ パルス発生部
１３ データサンプリング部
１５ ガス識別部
１９ スピーカ
２１ａ，２１ｂ ＬＥＤ
３１ センサ台座
３３ 基板
３５ ダイアフラム
３７ 酸化膜
３９ Ｓｉ３Ｎ４膜
４１ 電極
４３ 金線
４５ 触媒層
４７ 活性炭フィルタ
Ｔｒ１ トランジスタ
ＩＣ１ 集積回路
ＤＰ１ 第１ガス検出ポイント
ＤＰ２ 第２ガス検出ポイント
ＤＰ３ 第３ガス検出ポイント
Claims (12)
- 第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサと、
第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサと、
パルス駆動信号を発生し、このパルス駆動信号を前記第１のヒータ及び前記第２のヒータの各ヒータに印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動手段と、
前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサの前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
このサンプリング手段により前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別手段と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。 - 前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする請求項１記載のガス検出装置。
- 前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のガス検出装置。
- 前記ガス識別手段は、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のガス検出装置。
- 前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載のガス検出装置。
- 前記ガス識別手段で識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のガス検出装置。
- 第１のヒータとガスを検出する第１のセンサ素子と雑ガスを除去する雑ガス除去フィルタとを有する第１のガスセンサ及び第２のヒータとガスを検出する第２のセンサ素子とを有する第２のガスセンサの各ヒータに、パルス駆動信号を印加することにより前記第１のガスセンサ及び前記第２のガスセンサの各ガスセンサをオン駆動／オフ駆動させるパルス駆動ステップと、
前記各ガスセンサ毎に、前記ガスセンサが前記オン駆動期間中の複数のガス検出ポイントにおいて、前記センサ素子で検出されたセンサ出力値をサンプリングするサンプリングステップと、
前記複数のガス検出ポイントにおいてサンプリングされた前記各ガスセンサ毎の複数のセンサ出力値の変化に基づき前記ガスが雑ガスか火災時に発生するガスか非火災時に発生するガスかを識別するガス識別ステップと、
を含むことを特徴とするガス検出方法。 - 前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が無しで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを雑ガスと判定することを特徴とする請求項７記載のガス検出方法。
- 前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値を超えている場合には、前記ガスを火災時に発生するガスと判定することを特徴とする請求項７または請求項８記載のガス検出方法。
- 前記ガス識別ステップは、前記第１のガスセンサの出力が有りで且つ前記第２のガスセンサでの第１ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値が第１ガス検出ポイント時刻後の第２ガス検出ポイントにおけるセンサ出力値未満である場合には、前記ガスを非火災時に発生するガスと判定することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のガス検出方法。
- 前記第１ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略中間点に設定され、前記第２ガス検出ポイントは、前記オン駆動期間の略終点に設定されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載のガス検出方法。
- 前記ガス識別ステップで識別されたガスの種類の識別結果を報知する報知ステップを含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１項記載のガス検出方法。
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