JP4758791B2

JP4758791B2 - ガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法

Info

Publication number: JP4758791B2
Application number: JP2006068260A
Authority: JP
Inventors: 隆博荘田; 隆彦笹原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: JP2007248075A

Description

本発明は、ガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法に関し、より詳細には、吸着した被検ガスに感応して接触燃焼式ガスセンサが出力したセンサ出力に基づいて前記被検ガスの濃度を測定するガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法に関するものである。

ガス漏れ警報器は、測定環境への燃料ガス、可燃ガスの漏出を検出し、警報を行うものであり、家庭用、業務用を問わず厨房や居室などで広く用いられている。このようなガス漏れ警報器としては、検出方法の違いにより、接触燃焼式ガスセンサ、および、酸化錫（ＳｎＯ₂）を主剤とする半導体式素子を備えた半導体式ガス漏れ警報器に大別される。

このような警報器では、長期間の使用の結果、接触燃焼式ガスセンサ等の検出手段の出力のエアベース（ベースライン）がドリフトして必要な場合でも警告を行わない、或いは誤警報する畏れがあり、そのため定期的に補正・校正する必要があった。しかしながら、その補正・校正には手間、時間が必要であったことから、その手間、時間を省くために、従来から各種方法が提案されてきた。

例えば、間欠駆動するガス警報器等においては、ガスセンサの経時劣化、環境変化、又は電気回路を起因とするエアベースの変動に対応するため、エアベースを定期的に（例えば数時間毎に）取得し、前回の結果と比較しながらエアベースの補正操作を行い、ガスを検出したときの精度を補償している（特許文献１参照）。

また、エアベースを取得するための基準ガスは、容器から供給された高純度空気又はセンサ前段に配置された活性炭やゼオライト等の吸着材を通して得られた清浄空気が用いられる。濃度の計測は、基準ガスをガスセンサへ導入してエアベースを取得した後、ガスラインを切り換えて被検ガスを導入する（特許文献２参照）。
特許第３１８３３８７号公報特開２００５−１８０９９６号公報

しかしながら、エアベース校正用のガス容器や吸着材を用いる場合は、それらを定期的に交換する必要があったため、その交換にコストがかかってしまうという問題があった。また、可搬型や携帯型の検知器及び小型の分析器にとって、容器、吸着材及び複数の流路を必要とするために装置を大型化させたり、切り換え操作などの複雑なシステム構成になってしまうという問題があった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、エアベースの取得をより低コストで簡単かつ精度良く行うことができるガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のガス濃度測定装置は、図１の基本構成図に示すように、吸着した被検ガスに感応してセンサ出力を出力する接触燃焼式ガスセンサ４０と、前記接触燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力に基づいて前記被検ガスの濃度を測定する濃度算出手段１１ａと、を有するガス濃度測定装置において、前記被検ガスが前記接触燃焼式ガスセンサ４０に吸着するように前記接触燃焼式ガスセンサ４０の通電を停止した後に、該吸着した被検ガスを燃焼する燃焼温度となるように前記接触燃焼式ガスセンサ４０に通電する制御を行う燃焼用制御手段１１ｂと、前記燃焼温度から周囲温度まで低下するように前記接触燃焼式ガスセンサ４０の通電を停止した後に、前記被検ガスが吸着していない状態の前記接触燃焼式ガスセンサ４０に通電する制御を行うエアベース用制御手段１１ｃと、を有するとともに、前記濃度算出手段１１ａが、前記燃焼用制御手段１１ｂによる通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサ４０の燃焼時センサ出力と前記エアベース用制御手段１１ｃによる通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサ４０のエアベース時センサ出力とに基づいて前記被検ガスの濃度を算出するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載のガス濃度測定装置において、前記濃度算出手段１１ａが、連続する前記燃焼時センサ出力及び前記エアベース時センサ出力に基づいて前記被検ガスの濃度を算出するようにしたことを特徴とする。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載のガス検知方法は、吸着した被検ガスに感応したセンサ出力を出力する接触燃焼式ガスセンサを用いて前記被検ガスの濃度を測定するガス濃度測定方法であって、前記被検ガスが前記接触燃焼式ガスセンサ４０に吸着するように前記接触燃焼式ガスセンサ４０の通電を停止した後に、該吸着した被検ガスを燃焼する燃焼温度となるように前記接触燃焼式ガスセンサ４０の通電を行う燃焼用工程と、前記接触燃焼式ガスセンサ４０が前記燃焼温度から周囲温度まで低下するように前記接触燃焼式ガスセンサ４０の通電を停止した後に、前記被検ガスが吸着していない状態の前記接触燃焼式ガスセンサ４０に通電を行うエアベース用工程と、前記燃焼用工程の通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサ４０の燃焼時センサ出力と前記エアベース用工程の通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサ４０のエアベース時センサ出力とに基づいて前記被検ガスの濃度を測定するガス濃度測定工程と、を有することを特徴とする。

以上説明したように請求項１、３に記載した本発明によれば、周囲温度まで低下するように通電を停止して、被検ガスを吸着させた後に燃焼温度まで加熱するように通電して接触燃焼式ガスセンサに燃焼時センサ出力を出力させるとともに、燃焼温度から周囲温度まで低下するように通電を停止した後に被検ガスが吸着していない状態で燃焼温度まで加熱するように通電して接触燃焼式ガスセンサにエアベース時センサ出力を出力させ、燃焼時センサ出力とエアベース時センサ出力とに基づいて被検ガスを検知するようにしたことから、接触燃焼式ガスセンサの通電を制御するだけでエアベース時センサ出力を容易に取得することができる。よって、従来のようにエアベースを取得するための吸着材や校正用のガス容器等が必要なくなるので、ガス濃度測定装置の検知精度を向上することができるとともに、構成を簡単化してコストダウンに貢献することができる。また、濃度を測定する直前にエアベース時センサ出力を取得することができることから、経時変化、環境変化等によるエアベース変動に容易に対応することができるため、従来のようにセンサ出力に対して補正を行う必要がなくなる。特に、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの吸着性のガスに対して有効であり、センサ表面上へ被検ガス分子がほとんど吸着しないように吸着期間を短くしたときのエアベース時の出力と被検ガス分子が十分吸着するだけの吸着期間を長くしたときの出力を比べることでガス濃度をより正確に測定できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、連続する燃焼時センサ出力とエアベース時センサ出力とに基づいて被検ガスの濃度を測定するようにしたことから、測定時に対応したエアベース時センサ出力に基づいて被検ガスの濃度を測定することができるため、測定精度を向上させることができる。

以下、本発明に係るガス濃度測定装置の一実施の形態を、図２〜図７の図面を参照して説明する。

ガス濃度測定装置１は、図２に示すように、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１０と、駆動電源２０と、出力部３０と、ガスセンサ部４０と、を有している。ＭＰＵ１０には、駆動電源２０、出力部３０及びガスセンサ部４０が接続されている。

ＭＰＵ１０は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１、ＣＰＵ１１のためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１２、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ１１の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１３等を有して構成している。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されている駆動制御プログラム等を実行することで、ガスセンサ部４０の駆動制御を行う。つまり、ＣＰＵ１１は、駆動制御プログラムを実行することで請求項中の燃焼用制御手段、エアベース用制御手段、及び濃度算出手段等の各種手段として機能することになる。

駆動電源２０は、既成の商用電源、電池等が用いられ、ガス濃度測定装置１のＭＰＵ１０，ガスセンサ部４０等の各部の動作に必要な電力を生成してガス濃度測定装置１の各部を動作させる。

出力部３０は、ＭＰＵ１０からの指示に応じてガス濃度、ガス種等の各種データを出力する。出力部３０は、例えば、ガス濃度等を表示する場合はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ガスの種類を色分け、点滅等で表示する場合はＬＥＤ及び駆動回路が用いられる。また、可聴信号にてガス検知結果を出力する場合はブザー、スピーカー及び出力回路等が用いられる。

ガスセンサ部４０は、吸着した被検ガスに感応したセンサ出力を出力する接触燃焼式ガスセンサ４１と、該接触燃焼式ガスセンサ４１を駆動する駆動部４２と、センサ出力部４３と、を有している。

接触燃焼式ガスセンサ４１は、ＣＰＵ１１からの駆動信号が供給されて間欠的に駆動する。接触燃焼式ガスセンサ４１は、図２及び図３に示すように、感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒから構成されている。

感応素子部Ｒｓは、白金（Ｐｔ）ヒータ４１２および白金族、たとえばパラジウム（Ｐｄ）を担持したアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなるＰｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４１３を含み、補償素子部Ｒｒは、白金（Ｐｔ）ヒータ４１４およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）層４１５を含む。詳しくは、図３（Ａ）に示すように、この接触燃焼式ガスセンサ４１は、シリコン（Ｓｉ）ウエハ４１１の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜および酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）膜等からなる絶縁薄膜４１８が成膜され、その上に、感応素子部Ｒｓとして白金（Ｐｔ）ヒータ４１２およびＰｄ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒層４１３、補償素子部Ｒｒとして白金（Ｐｔ）ヒータ４１４およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）層４１５が形成されている。また、図３（Ｂ）に示すように、異方性エッチングして凹部４１６及び４１７を形成して、それぞれ薄膜ダイアフラムＤｓ及びＤｒを形成することにより熱容量を小さくしている。

このように感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒはともに白金ヒータ４１２，４１４上に触媒層を構成し、感応素子部Ｒｓ側の触媒には被検ガスが吸着し、補償素子部Ｒｒ側には吸着しない構造となっている。そして、ヒータ温度が上昇すると、感応素子部Ｒｓ側に吸着したガスが燃焼し、補償素子部Ｒｒ側よりもヒータ温度が高温になる。そして、白金ヒータ４１２，４１４の抵抗値は温度に対して一定に増加するため、前記の燃焼による温度差は白金ヒータ４１２，４１４の抵抗値の差として検出可能となっている。

駆動部４２は、白金（Ｐｔ）ヒータ４１２および４１４とともにブリッジ回路を構成する固定抵抗Ｒ１およびＲ２と、トランジスタＱ１と、を有している。ブリッジ回路において、白金（Ｐｔ）ヒータ４１２および抵抗Ｒ２の接続点には、トランジスタＱ１のコレクタが接続され、そのベースが固定抵抗Ｒｂを介してＭＰＵ１０のＣＰＵ１１に接続され、そのエミッタが接地されている。また、白金（Ｐｔ）ヒータ４１４および抵抗Ｒ１の接続点には、駆動電源２０が接続されている。

このように構成された駆動部４２において、ＭＰＵ１０が生成した駆動パルスは、固定抵抗Ｒｂを介してトランジスタＱ１のベースへ入力される。そして、トランジスタＱ１はベースに０Ｖが入力されるとＯＦＦ状態になり、例えば約０．６Ｖ以上の入力でＯＮ状態になる。従って、ブリッジ回路には駆動パルスに連動して電源電圧が印加されることになる。

センサ出力部４３は、アンプ４３１と、Ａ／Ｄ変換器４３２と、を有している。アンプ４３１は、ブリッジ回路における中間電圧Ｖ−，Ｖ＋の差を増幅している。アンプ４３１の出力は、Ａ／Ｄ変換器４３２の入力に接続している。Ａ／Ｄ変換器４３２は、その出力がＭＰＵ１０に接続されており、Ａ／Ｄ変換した結果をＭＰＵ１０へ出力する。

また、ブリッジ回路を構成する各抵抗には微小なばらつきが存在し、０ガス（ガスが存在しない状態）中でＲｒ：Ｒｓ＝Ｒ１：Ｒ２が成立しない場合があり、このようにブリッジ回路が不平衡になると、中間電圧Ｖ−，Ｖ＋の間に電位差が発生する。この電位差は固定抵抗Ｒ１，Ｒ２を微調整することでも０にすることはできるが、微小なばらつきを調整することは困難であるため、アンプ４３１に可変抵抗Ｒ３からオフセット電圧を入力して調整することが可能な構成となっている。

このように構成されたガスセンサ部４０では、ブリッジ回路に電圧Ｖｂが印加され、０ガス時の中間電圧Ｖ−，Ｖ＋はともにＶｂ／２となっている。ここで、感応素子部Ｒｓにガスが吸着した場合、駆動パルスによりセンサ温度が上昇すると、吸着ガスが燃焼し、感応素子部Ｒｓ側のヒータ温度がより高温になり、中間電位Ｖ＋はＶｂ／２より大きくなる。一方、固定抵抗Ｒ１，Ｒ２の中間電位Ｖ−は常にＶｂ／２となる。よって、中間電位Ｖ＋、Ｖ−の間に電位差が発生し、吸着したガスによる燃焼が大きければ、その電位差も大きくなる。

以上のようにガス濃度の変化に伴い感応素子部Ｒｓへのガス吸着量が変化することで、中間電位Ｖ＋、Ｖ−の電位差にガス濃度に依存した変化を得ることができる。そして、この変化をアンプ４３１で必要なだけ増幅してＡ／Ｄ変換した結果をセンサ出力としてＭＰＵ１０に出力している。

次に、上述したＣＰＵ１１が実行するガス濃度測定処理の一例を、図４のフローチャートを参照して以下に説明する。そして、ガス濃度測定処理プログラムはＲＯＭ１２に予め記憶されている。

ステップＳ１において、感応素子部Ｒｓに吸着したガスを取り除くために、所定時間だけトランジスタＱ１をＯＮ状態に切り替えることで、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに通電が行われ、その後ステップＳ２に進む。この結果、給電によって感応素子部Ｒｓに吸着したガスは燃焼される。なお、所定時間は、感応素子部Ｒｓに吸着したガスを取り除くのに十分な時間が任意に設定される。

ステップＳ２において、ガス吸着時間ｂ（例えば３秒間など）に亘ってトランジスタＱ１をＯＦＦ状態に切り替えることで、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに通電が停止された状態で感応素子部Ｒｓにガスを吸着させ、その後ステップＳ３に進む。この結果、感応素子部Ｒｓにガスが吸着される。なお、ガス吸着時間ｂは、ガス分子がセンサ表面上に検出可能な量となるまで吸着が進行するのに十分な時間となっている。通常、１〜６０秒ほどであり、被検ガス種や濃度によって異なるものである。

ステップＳ３において、燃焼時間Ｂ（例えば０．４秒など）に亘ってトランジスタＱ１をＯＮ状態に切り替えることで、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに通電が行われ、その後ステップＳ４に進む。この結果、給電によって感応素子部Ｒｓに吸着したガスが燃焼される。

ステップＳ４において、燃焼時間Ｂの通電中に所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換器４３２が出力したセンサ出力を燃焼時センサ出力（Ｖｇ）として取り込んでＲＡＭ１３に時系列的に記憶され、その後ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、放熱時間ａ（例えば０．１秒など）に亘ってトランジスタＱ１をＯＦＦ状態に切り替えることで、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに通電が停止されて、その後ステップＳ６に進む。この結果、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒは加熱温度から周囲温度に戻される。しかしながら、放熱時間ａはガス吸着時間ｂよりも短い時間に設定されているため、ガスは感応素子部Ｒｓにほとんど吸着されない。

また、放熱時間ａは、感応素子部Ｒｓの表面に吸着したガスを燃焼させるために燃焼温度まで加熱された感応素子部Ｒｓが放熱して室温まで戻るのに十分な時間、且つ、ガス吸着がほとんど進行しない時間となっている。通常、０．０１〜０．５秒であり、被検ガス種によって異なるものである。

ステップＳ６において、エアベース時間Ａ（例えば０．４秒など）に亘ってトランジスタＱ１をＯＮ状態に切り替えることで、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに通電が行われ、その後ステップＳ７に進む。この結果、給電によってほとんどガスが吸着していない状態の感応素子部Ｒｓが燃焼される。

ステップＳ７において、エアベース時間Ａの通電中に所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換器４３２が出力したセンサ出力をエアベース時センサ出力（Ｖａ）として取り込んでＲＡＭ１３に時系列的に記憶され、その後ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、ＲＡＭ１３の燃焼時センサ出力（Ｖｇ）からエアベース時センサ出力（Ｖａ）を減算し（Ｖｇ−Ｖａ）、該減算結果（波形面積）とＲＯＭ１２に予め記憶されたガス濃度の対応マップまたは換算式とに基づいてガス濃度を算出して必要に応じてＲＡＭ１３に記憶し、該ガス濃度を示すガス濃度情報を出力部３０に出力し、その後ステップＳ２に戻り、一連の処理が繰り返される。また、出力部３０は、入力されたガス濃度情報を出力する。

このように本最良の形態では、ガス濃度測定処理において、ステップＳ２〜Ｓ３が請求項中の燃焼用制御手段、ステップＳ５〜Ｓ６が請求項中のエアベース用制御手段、ステップＳ８が濃度算出手段にそれぞれ相当している。

次に、上述した構成による本発明に係るガス濃度測定装置１の動作（作用）の一例を、図５に示す通電パターンを参照して以下に説明する。

まず、図５において、感応素子部Ｒｓに吸着したガスを取り除くために、感応素子部Ｒｓの燃焼温度となる印加電圧Ｅで感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに対する通電が燃焼時間Ｂ０に亘って行われる。

感応素子部Ｒｓに吸着したガスが燃焼されると、ガス吸着時間ｂ１に亘って感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに対す通電が停止される。そして、ガス吸着時間ｂ１内において感応素子部Ｒｓにガスが吸着されると、燃焼時間Ｂ１に亘って感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに対して通電が行われ、感応素子部Ｒｓに吸着したガスが燃焼される。そして、この燃焼に応じて接触燃焼式ガスセンサ４１が出力した燃焼時センサ出力（Ｖｇ）が取得される（燃焼時制御工程Ｐｓ）。

放熱時間ａ１に亘って感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに対する通電を停止されると、感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒ加熱温度から周囲温度に戻される。そして、エアベース時間Ａ１に亘って感応素子部Ｒｓ及び補償素子部Ｒｒに対して通電が行われ、ガスが吸着していない状態の感応素子部Ｒｓが燃焼される。そして、この燃焼に応じて接触燃焼式ガスセンサ４１が出力したエアベース時センサ出力（Ｖａ）が取得される（エアベース時制御工程Ｐａ）。

燃焼時センサ出力（Ｖｇ）からエアベース時センサ出力（Ｖａ）を減算し（Ｖｇ−Ｖａ）、該減算結果（波形面積）とＲＯＭ１２に予め記憶されたガス濃度の対応マップまたは換算式とに基づいてガス濃度を算出し、該ガス濃度を出力部３０から出力する（ガス濃度測定工程）。

これらの燃焼時制御工程Ｐｓとエアベース時制御工程Ｐａが濃度測定制御工程Ｐを構成している。該濃度測定制御工程Ｐは、ガス濃度測定装置１の測定期間中は繰り返される。

よって、ガス濃度測定装置１は、濃度測定制御工程Ｐとガス濃度測定工程とを有している。つまり、燃焼時制御工程Ｐｓとエアベース時制御工程Ｐａとガス濃度測定工程とを有している。

また、上述した構成のガス濃度測定装置１において、ガス吸着時間ｂ１を変更した場合のトルエン濃度に対するセンサ出力差（Ｖｇ−Ｖａ）である応答強度を測定したところ、図６に示す結果が得られた。

吸着時間ｂ１を短くすると応答強度が小さくなり、吸着時間ｂ１を長くすると応答強度（Ｖｇ−Ｖａ）が大きくなるが、一定値で飽和することになる。つまり、応答強度（Ｖｇ−Ｖａ）が飽和する吸着時間ｂ１を飽和吸着時間とすると、該飽和吸着時間以上の応答と、できるだけ短い吸着時間ｂ１の応答を比較することで、より精度を向上させることができる。

以上説明したように本発明のガス濃度測定装置１によれば、通電を停止して被検ガスを吸着させた後に燃焼温度まで加熱するように通電して接触燃焼式ガスセンサ４１に燃焼時センサ出力Ｖｇを出力させるとともに、燃焼温度から周囲温度まで低下するように通電を停止した後に被検ガスが吸着していない状態で通電して接触燃焼式ガスセンサ４１にエアベース時センサ出力Ｖａを出力させ、燃焼時センサ出力Ｖｇとエアベース時センサ出力Ｖａとに基づいて被検ガスを検知するようにしたことから、接触燃焼式ガスセンサ４１の通電を制御するだけでエアベース時センサ出力Ｖａを容易に取得することができる。

よって、従来のようにエアベースを取得するための吸着材や校正用のガス容器等が必要なくなるので、ガス濃度測定装置の検知精度を向上することができるとともに、構成を簡単化してコストダウンに貢献することができる。また、濃度を測定する直前にエアベース時センサ出力を取得することができることから、経時変化、環境変化等によるエアベース変動に容易に対応することができるため、従来のようにセンサ出力に対して補正を行う必要がなくなる。

また、連続する燃焼時センサ出力Ｖｇとエアベース時センサ出力Ｖａとに基づいて被検ガスの濃度を測定するようにしたことから、測定時に対応したエアベース時センサ出力Ｖａに基づいて被検ガスの濃度を測定することができるため、測定精度を向上させることができる。

なお、上述した本最良の形態では、図２に示すガスセンサ部４０を図７に示すような構成とすることもできる。なお、図２で説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７において、ＭＰＵ１０が生成する駆動パルス波、図示しないＤ／Ａ変換器でアナログ電圧に変換され、固定抵抗Ｒ６を介して誤差アンプ４３１の＋入力端子に入力される。また、ブリッジ回路の電圧Ｖｂは固定抵抗Ｒ５と固定抵抗Ｒ７に分圧されて誤差アンプ４３１の−入力端子へ入力される。誤差アンプ４３１はこの２つの入力に発生する差が０になるように動作する。

例えば、＋入力端子よりも−入力端子の電圧が低い場合、誤差アンプ４３１の出力電圧が上昇し、固定抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１のベースに入力される。これによりトランジスタＱ１のコレクタとエミッタ間に流れる電流が増え、ブリッジ回路の電圧Ｖｂが上昇する。結果として誤差アンプ４３１の−入力端子の電圧が上昇し、Ｄ／Ａより出力された電圧により制御される。また、逆に＋入力端子の電圧よりも−入力端子の電圧が高い場合、誤差アンプ４３１の出力電圧が減少することで、トランジスタＱ１のコレクタとエミッタ間に流れる電流が減少し、ブリッジ回路の電圧Ｖｂが低下する。結果として誤差アンプ４３１の−入力端子に入力される電圧が低下し、Ｄ／Ａより出力された電圧により制御される。このようにブリッジ回路の電圧ＶｂをＤ／Ａ変換器から出力される電圧により自由に設定が可能な構成とすることができる。

上述した図２に示すガスセンサ部４０の構成では、通電ＯＦＦ時の感応素子部Ｒｓのセンサ温度は室温まで低下する。しかし、室温が変化した場合にはセンサ温度が低下するために要する時間に変化が生じ、感応素子部Ｒｓへ吸着するガスの量に誤差が生じてしまう。そこで、図７に示すブリッジ回路の電圧Ｖｂを制御することにより、例えば通電ＯＦＦ時のセンサ温度を室温とせず、使用される室温度範囲よりも高い温度に設定することができる。また、温度センサ等により別途検出した室温に合わせて可変とすることもできる。

また、上述した本最良の形態では、ガス濃度測定装置１が燃焼時制御工程Ｐｓの次にエアベース時制御工程Ｐａを実行する場合について説明したが、エアベース時制御工程Ｐａの次に燃焼時制御工程Ｐｓを実行するような実施形態とすることもできる。

本発明に係るガス濃度測定装置の基本構成を示す構成図である。本発明に係るガス濃度測定装置の概略構成を示す構成図である。図２中の接触燃焼式ガスセンサの構成例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＸ−Ｘを通る矢印方向の断面図である。図２中のＣＰＵが実行する本発明に係るガス濃度測定処理の一例を示すフローチャートである。本発明に係るガス濃度測定装置の通電例を説明するための図である。センサ出力差と吸着時間との関係を示すグラフである。図２中のガスセンサ部の他の実施例を示す構成図である。

符号の説明

１ガス濃度測定装置
１１ａ濃度算出手段（ＣＰＵ）
１１ｂ燃焼用制御手段（ＣＰＵ）
１１ｃエアベース用制御手段（ＣＰＵ）
４０ガスセンサ部
４１接触燃焼式ガスセンサ

Claims

吸着した被検ガスに感応してセンサ出力を出力する接触燃焼式ガスセンサと、前記接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力に基づいて前記被検ガスの濃度を測定する濃度算出手段と、を有するガス濃度測定装置において、
前記被検ガスが前記接触燃焼式ガスセンサに吸着するように前記接触燃焼式ガスセンサの通電を停止した後に、該吸着した被検ガスを燃焼する燃焼温度となるように前記接触燃焼式ガスセンサに通電する制御を行う燃焼用制御手段と、
前記燃焼温度から周囲温度まで低下するように前記接触燃焼式ガスセンサの通電を停止した後に、前記被検ガスが吸着していない状態の前記接触燃焼式ガスセンサに通電する制御を行うエアベース用制御手段と、を有するとともに、
前記濃度算出手段が、前記燃焼用制御手段による通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサの燃焼時センサ出力と前記エアベース用制御手段による通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサのエアベース時センサ出力とに基づいて前記被検ガスの濃度を算出するようにしたことを特徴とするガス濃度測定装置。
前記濃度算出手段が、連続する前記燃焼時センサ出力及び前記エアベース時センサ出力に基づいて前記被検ガスの濃度を算出するようにしたことを特徴とするガス濃度測定装置。
吸着した被検ガスに感応したセンサ出力を出力する接触燃焼式ガスセンサを用いて前記被検ガスの濃度を測定するガス濃度測定方法であって、
前記被検ガスが前記接触燃焼式ガスセンサに吸着するように前記接触燃焼式ガスセンサの通電を停止した後に、該吸着した被検ガスを燃焼する燃焼温度となるように前記接触燃焼式ガスセンサの通電を行う燃焼用工程と、
前記接触燃焼式ガスセンサが前記燃焼温度から周囲温度まで低下するように前記接触燃焼式ガスセンサの通電を停止した後に、前記被検ガスが吸着していない状態の前記接触燃焼式ガスセンサに通電を行うエアベース用工程と、
前記燃焼用工程の通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサの燃焼時センサ出力と前記エアベース用工程の通電に応じた前記接触燃焼式ガスセンサのエアベース時センサ出力とに基づいて前記被検ガスの濃度を測定するガス濃度測定工程と、
を有することを特徴とするガス濃度測定方法。