JP5101307B2

JP5101307B2 - ガス検知方法及びガス検知装置

Info

Publication number: JP5101307B2
Application number: JP2008003503A
Authority: JP
Inventors: 弘和三橋
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-01-10
Also published as: JP2009168463A

Description

本発明は、特定温度域で不完全燃焼ガスを検知可能な燃料ガスセンサと、特定温度域で燃料ガスを検知可能な不完全燃焼ガスセンサとを用いたガス検知方法、及びこの方法を実施するガス検知装置に関する。

この種のガス検知に関する従来技術の１つに、センサ感応部として主に酸化スズよりなる酸化物半導体を備えた低熱容量の熱線型半導体式ガスセンサがある。このセンサでは、原子価制御された酸化スズＳｎＯ2を主成分とするとともに燃焼不活性の耐熱性のある４価の金属酸化物を担持したセンサ感応部を備えている。さらに、このセンサはセンサ感応部の温度を、燃料ガスを検知するための燃料ガス検知温度と、燃料ガス検知温度とは異なる不完全燃焼ガスを検知するための不完全燃焼ガス検知温度とに交互に切替える切替え手段を備えてある。これにより、メタンを主成分とする燃料ガスと一酸化炭素を主成分とする不完全燃焼ガスとを識別検知する（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１７４７２５号公報（段落番号０００５−０００７、００１８、図２）

上記特許文献１によるガス検知装置は、センサ感応部の温度を低温と高温の間で繰り返し変化させ、燃料ガスを検知するために適した温度域で燃料ガスを検知し、不完全燃焼ガスを検知するために適した温度域で不完全燃焼ガスを検知する。これにより、１つのガスセンサで燃料ガスと不完全燃焼ガスとを識別検知することを実現している。しかしながら、１つのガスセンサ、つまり１つのガス感応部で燃料ガスと不完全燃焼ガスとを識別検知する構成を採用しているため、そのガス感応部の検知能力を、それぞれのガスに対して最適にすることは困難である。

この問題を解消するため、燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサとを備えたガス検知装置によって、燃料ガスと不完全燃焼とを識別検知することが考えられる。しかしながら、単純に２つのガスセンサ、つまり燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサとを備えることは経済的な問題から、単に燃料ガスと不完全燃焼とを識別検知できるという利点以外の付加的な利点がないと、その実用化は難しい。
上記実状に鑑み、本発明の課題は、燃料ガスと不完全燃焼ガスとを、燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサとを用いて識別検知するガス検知技術において、燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサとを有効に活用できるガス検知技術を提供することである。

上記課題を解決するため、特定温度域で不完全燃焼ガスを検知可能な燃料ガスセンサと、特定温度域で燃料ガスを検知可能な不完全燃焼ガスセンサとを用いた、本発明によるガス検知方法は、前記燃料ガスセンサを燃料ガスの検知に適した状態にするための加熱電流を印加する第１加熱電流印加ステップと、前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得するステップと、前記不完全燃焼ガスセンサを不完全燃焼ガスの検知に適した状態にするべくパージするための加熱電流を印加する第２加熱電流印加ステップと、前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得するステップと、前記燃料ガスセンサ及び前記不完全燃焼ガスセンサの故障を判定するステップと、前記燃料ガスセンサが故障と判定された場合には、前記不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得するステップと、前記不完全燃焼ガスセンサが故障と判定された場合には、前記燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得するステップとからなる。

この特徴構成では、どちらか一方のガスセンサが故障した場合でも、燃料ガスと不完全燃焼ガスの両方を識別検知することが可能となる。つまり、燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサのうちどちらかのガスセンサの故障が判定された場合、故障と判定された方のガスセンサが検知するべき種類のガスを故障でない方のガスセンサが検知するように設定することで、燃料ガスと不完全燃焼ガスの両方を検知可能な状態が維持される。これは、ここで使用されている不完全燃焼ガスセンサが燃料ガスの検知に適した状態に変態することが可能であり、その状態に達するタイミングで取得されたガス検知値が燃料ガス検知値として利用できること、及びここで使用されている燃料ガスセンサが不完全燃焼ガスの検知に適した状態に変態することが可能であり、その状態に達するタイミングで取得されたガス検知値が不完全燃焼ガス検知値として利用できることに基づいている。

上記課題を解決するため、特定温度域で不完全燃焼ガスを検知可能な燃料ガスセンサと、特定温度域で燃料ガスを検知可能な不完全燃焼ガスセンサとを用いた、本発明によるガス検知装置は、前記燃料ガスセンサを燃料ガスの検知に適した状態にするための加熱電流を印加する第１加熱電流印加部と、前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得する燃料ガス検知値取得部と、前記不完全燃焼ガスセンサを不完全燃焼ガスの検知に適した状態にするべくパージするための加熱電流を印加する第２加熱電流印加部と、前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得する不完全燃焼ガス検知値取得部と、前記燃料ガスセンサ及び前記不完全燃焼ガスセンサの故障を判定するセンサ故障判定部と、前記不完全燃焼ガスセンサが故障と判定された場合には、前記燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として前記燃料ガス検知値取得部に取得させる第１検知制御部と、前記燃料ガスセンサが故障と判定された場合には、前記不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として前記不完全燃焼ガス検知値取得部に取得させる第２検知制御部とからなる。当然ながら、このガス検知装置も上記ガス検知方法で述べたすべての作用効果を得ることができる。

一酸化炭素などの不完全燃焼ガスの検知に先立って５００℃程度のパージ加熱のために加熱電流が印加される熱線型半導体式不完全燃焼ガスセンサが知られている。このパージ加熱のために昇温されたタイミングが不完全燃焼ガスセンサにおけるメタンなどの燃料ガス検知にとって好適となる。従って、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記不完全燃焼ガスセンサが熱線型半導体式であり、当該不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングが、前記第２加熱電流印加部における加熱電流の印加終了時（ここでの、印加終了時には印加終了時近傍の概念も含まれている）に設定されている。

また、加熱電流の印加を通じてそのガス感応部をメタンガスなどの燃料ガスの検知適正状態にするために５００℃程度の温度域に昇温させる熱線型半導体式燃料ガスセンサが知られている。そのガス感応部が５００℃程度に昇温するまでには一酸化炭素などの不完全燃焼ガス検知にとって適した２００〜３００℃程度の温度域を経過することになるので、この燃料ガスセンサは不完全燃焼ガス検知にも用いることができる。従って、本発明の好
適な実施形態の１つでは、前記燃料ガスセンサが熱線型半導体式であり、当該燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングが、前記第１加熱電流印加部における加熱電流の印加直後、例えば、印加後１秒程度に設定される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、ガス検知装置は、メタンを主成分とする燃料ガスと、不完全燃焼により発生し、主として一酸化炭素（水素ガスを含む場合もある）である不完全燃焼ガスとを識別検知するように構成されている。図１に、このガス検知装置の機能ブロック図が示されている。メタンガスと一酸化炭素（以後、ＣＯガスと呼ぶ）とを検知するため、メタンガスセンサ１とＣＯガスセンサ２、及びメタンガスセンサ１による信号値を処理する第１測定処理系とＣＯガスセンサ２によるガス信号値を処理する第２測定処理系とが備えられている。

この実施形態におけるメタンガスセンサ１は、熱線型半導体式メタンガスセンサであり、図２に示すように、貴金属線材１１に対して金属酸化物半導体層１２が球状に被覆され、金属酸化物半導体層１２の外表面に粗粒層１３が形成された構造を有している。貴金属線材１１として白金線コイルが用いられている。金属酸化物半導体として、スズ塩を加水分解して生成されたコロイド状の白色沈殿物を乾燥することによって得られた酸化スズが用いられている。この酸化スズは破砕され微粒子化された後、水や有機溶媒の分散媒でペースト状にして白金線コイル１に球状に塗布された形態となっている。この酸化スズ（金属酸化物半導体層１２）に、金属或いは金属酸化物の少なくとも一方を含む粗粒を付着させることで粗粒層１３が形成されている。

このメタンガスセンサ１は、常温と高温（５００℃程度）との間を繰り返すパターンで動作し、その高温時においてメタンガスが適切に検知される。このメタンガスセンサ１は、常温と高温の間で繰り返し熱負荷を受けるが、粗粒層１３が金属酸化物半導体層１２の表面を均一な状態で被覆しており、ガス感応部である金属酸化物半導体層１２と粗粒層１３がそれぞれ一体となっているため、繰り返し熱負荷による粗粒層３のひび割れや剥離が生じにくくなっている。

この実施形態におけるＣＯガスセンサ２は、熱線型半導体式ＣＯガスセンサであり、図３に示すように、貴金属線材としての約３０μｍ径の白金線コイル２１を覆うように酸化インジウムを０.５ｍｍ径に設けるとともにその酸化インジウムを６００℃で１時間焼成することでガス感応部２２が形成され、さらにガス感応部２２にパラジウムが０．０５ｍｏｌ％添加されたものである。このＣＯガスセンサ２は常温でＣＯガスを最適に検知することができる常温作動型であるが、パージのために、ガス検知が終える毎に高温（５００℃程度）に加熱される。

上述したように、メタンガスセンサ１は極小に構成されており、センサの熱制御が容易なので、センサを容易にメタンガス検知に適した高温域（５００℃近傍）に昇温することができ、さらに高温でのメタンの吸脱着が速いため、センサ温度が高温域に達してからすぐに（数秒以内）メタンガス検知を行うことができる。同様にＣＯガスセンサ２も極小に構成されており、昇降温時の熱平衡が非常に速く、吸着脱離平衡も速いので、ＣＯガスの検知はパージ加熱完了後１０秒以内で低温域（常温）でのＣＯガス検知を行うことができる。

ここで用いられているメタンガスセンサ１の、センサ温度とセンサ感度（抵抗値変化）との関係が図４のグラフに示されている。図４から、このメタンガスセンサ１が２００℃付近の温度域ではＣＯガスの選択性をもった検知が可能であり、約５００℃以上の温度域ではメタンガスの選択性をもった検知が可能であることが理解できる。さらに、ここで用いられているＣＯガスセンサ２の、センサ温度とセンサ感度（抵抗値変化）との関係が図５のグラフに示されている。図５から、このＣＯガスセンサ２が、常温付近の温度域ではＣＯガスの選択性をもった検知が可能であり、４００℃付近の温度域ではメタンガスの選択性をもった検知が可能であることが理解できる。

図６のグラフには、メタンガスセンサ１のメタンガス検知温度域におけるメタンガス濃度の上昇に伴ってセンサ感度が上昇していく関係が示されている（ＣＯガスに対してはその濃度上昇にかかわらず実質的にセンサ感度は変化しない）。この図からメタンガスセンサ１がメタンガス濃度を適正に検知できることが理解できる。さらに、図７のグラフには、ＣＯガスセンサ２のＣＯガス検知温度域におけるＣＯガス濃度の上昇に伴ってセンサ感度が上昇していく関係が示されている（メタンガスに対してはその濃度上昇にかかわらず実質的にセンサ感度は変化しない）。この図からＣＯガスセンサ２がＣＯガス濃度を適正に検知できることが理解できる。

また、図８のグラフには、メタンガスセンサ１のＣＯガス検知温度域におけるＣＯガスのガス濃度の上昇に伴ってセンサ感度が上昇していく関係が示されている（メタンガスに対してはその濃度上昇にかかわらず実質的にセンサ感度は変化しない）。この図からこのメタンガスセンサ１が特定温度域でＣＯガス濃度をも適正に検知できることが理解できる。さらに、図９のグラフには、ＣＯガスセンサ２のメタンガス検知温度域におけるメタンガスのガス濃度の上昇に伴ってセンサ感度が上昇していく関係が示されている（ＣＯガスに対してはその濃度上昇にかかわらず実質的にセンサ感度は変化しない）。この図からこのＣＯガスセンサ２が特定温度域でメタンガス濃度をも適正に検知できることが理解できる。

さらに図１を用いて、上記のようなメタンガスセンサ１とＣＯガスセンサ２とを用いたガス検知装置を詳説する。メタンガスセンサ１と接続している第１検出回路部３１と、ＣＯガスセンサ２と接続している第２検出回路部３２との構造は実質的に同じである。即ち、白金線コイル１１又は２１をホーイストンブリッジ内の一抵抗として組み込み、その合成抵抗値の変化をガス検知値として検出してメタンガス又はＣＯガスの検知を行う仕組みを有する。

メタンガスセンサ１に対してその白金線コイル１１にパルス状の加熱電流を印加することでメタンガスセンサ１をメタンガス検知に適した状態である高温度域（５００℃程度）とする第１加熱電流印加部３３が備えられている。この第１加熱電流印加部３３は第１検出回路部３１に接続されており、第１検出回路部３１の回路を利用して、メタンガスセンサ１の白金線コイル１１に加熱電流印加パルスを送り込む。同様に、ＣＯガスセンサ２に対してその白金線コイル２１にパルス状の加熱電流を印加することでパージに適した高温度域（５００℃程度）に昇温する第２加熱電流印加部３４が備えられている。この第２加熱電流印加部３４は第２検出回路部３２に接続されており、第２検出回路部３２の回路を利用して、メタンガスセンサ１の白金線コイル１１に加熱電流印加パルスを送り込む。

このガス検知装置のコントローラ４には、メタンガスセンサ１による信号値を処理する第１測定制御系と、ＣＯガスセンサ２による信号値を処理する第２測定制御系と、共通の測定評価系が組み込まれている。コントローラ４によって危険レベルを超えるメタンガスやＣＯガスの検知が確認された場合、ブザー５やランプ６などの機器を通じて警報が報知される。

コントローラ４の第１測定制御系には、第１加熱電流印加部３３に対して所定繰り返し周波数で加熱電流印加パルスをメタンガスセンサ１に送り出すための制御信号を付与する加熱制御部４１ａと、メタンガスの検知に適した状態のメタンガスセンサ１によるガス検知値をメタンガス検知値として第１検出回路部３１から取得する燃料ガス検知値取得部４２ａと、この燃料ガス検知値取得部４２ａとに対してメタンガスセンサ１がメタンガスの検知に適した状態に達したタイミングを指示する第１検知制御部４３ａと、メタンガスセンサ１からのガス検知値などを評価してメタンガスセンサ１の断線などの故障を判定する燃料ガスセンサ故障判定部４４ａが含まれている。

図１０には、第１加熱電流印加部３３がメタンガスセンサ１へ送り出す加熱電流印加パルスと、この加熱電流印加パルスによるメタンガスセンサ１の温度変化の様子、燃料ガス検知値取得部４２ａに対してメタンガスセンサ１によるガス検知値をメタンガス検知値として取得するタイミングを指示するために第１検知制御部４３ａが送出するメタンガス検知パルスとの関係を示すタイミングチャートが示されている。

このタイミングチャートから明らかなように、メタンガスセンサ１は、所定時間間隔（例えば１０秒程度）で送り出される加熱電流印加パルスによってその都度常温から約５００℃に昇温され、メタンガスセンサ１が約５００℃に昇温されたタイミング、つまり加熱電流印加パルスの立ち下がり点の少し手前からほぼ立ち下がり点の間で、メタンガス検知パルスが送出され、メタンガス検知値が取得される。

コントローラ４の第２測定制御系には、第２加熱電流印加部３４に対して所定繰り返し周波数でパージ用の加熱電流印加パルスをＣＯガスセンサ２に送り出すための制御信号を付与する加熱制御部４１ｂと、ＣＯガスの検知に適した状態のＣＯガスセンサ２によるガス検知値をＣＯガス検知値として第２検出回路部３２から取得する不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂと、この燃料ガス検知値取得部４２ｂに対してＣＯガスセンサ２がＣＯガスの検知に適した状態に達したタイミングを指示する第２検知制御部４３ｂと、ＣＯガスセンサ２からのガス検知値などを評価してＣＯガスセンサ２の断線などの故障を判定する不完全燃焼ガスセンサ故障判定部４４ｂが含まれている。

図１１には、第２加熱電流印加部３４がパージ目的でメタンガスセンサ１へ送り出す加熱電流印加パルスと、この加熱電流印加パルスによるメタンガスセンサ１の温度変化の様子、不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂに対してＣＯガスセンサ２によるガス検知値をＣＯガス検知値として取得するタイミングを指示するために第２検知制御部４３ｂが送出するＣＯガス検知パルスとの関係を示すタイミングチャートが示されている。

このタイミングチャートから明らかなように、ＣＯガスセンサ２は、所定時間間隔（例えば１０秒程度）で送り出される加熱電流印加パルスによってその都度常温から約５００℃に昇温され、パージされるとともに、ＣＯガスセンサ２が常温に戻されたタイミング、つまり加熱電流印加パルスのほぼ立ち上がり点で、ＣＯガス検知パルスが送出され、ＣＯガス検知値が取得される。

本発明によるガス検知装置では、燃料ガスセンサとしてのメタンガスセンサ１と不完全燃焼ガスセンサとしてのＣＯガスセンサ２とのうちどちらかのガスセンサの故障が判定された場合、故障と判定された方のガスセンサが検知するべき種類のガスを故障でない方のガスセンサが検知するように設定することできる。つまり、不完全燃焼ガスセンサ故障判定部４４ｂによってＣＯガスセンサ２が故障と判定された場合には、メタンガスセンサ１がＣＯガスの検知に適した状態に達するタイミングで、第１検知制御部４３ａがメタンガスセンサ１によるガス検知値をＣＯガス検知値として燃料ガス検知値取得部４２ａに取得させる。この実施形態では、メタンガスセンサ１がＣＯガスの検知に適した状態に達するタイミングは、図１２で示しているように、メタンガスセンサ１へ送り出された加熱電流印加パルスの立ち上がり点から約１秒後の時点である。この時点で、メタンガスセンサ１の温度は約２５０℃となり、ＣＯガスを検知できる状態となる。図１２から明らかなように、加熱電流印加パルスの各パルス繰り返し間隔において、第１検知制御部４３ａがＣＯガス検知パルスを燃料ガス検知値取得部４２ａに送ることでＣＯガス検知値が取得され、メタンガス検知パルスを燃料ガス検知値取得部４２ａに送ることでメタンガス検知値が取得される。

また、燃料ガスセンサ故障判定部４４ａによってメタンガスセンサ１が故障と判定された場合にはＣＯガスセンサ２がメタンガスの検知に適した状態に達するタイミングで、第２検知制御部４３ｂがＣＯガスセンサ２によるガス検知値をメタンガス検知値として不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂに取得させる。この実施形態では、ＣＯガスセンサ２がメタンガスの検知に適した状態に達するタイミングは、図５から理解できるようにＣＯガスセンサ２の温度が４００℃前後となっている時であるので、図１３で示しているように、ＣＯガスセンサ２へ送り出された加熱電流印加パルスの立ち下がり点の少し手前からほぼ立ち下がり点の間となる。この時点では、ＣＯガスセンサ２の温度は４００℃前後となっており、メタンガスを検知できる状態となる。図１３から明らかなように、加熱電流印加パルスの各パルス繰り返し間隔において、第２検知制御部４３ｂがＣＯガス検知パルスを不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂに送ることでＣＯガス検知値が取得され、メタンガス検知パルスを不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂに送ることでメタンガス検知値が取得される。

コントローラ４の測定評価系には、燃料ガス検知値取得部４２ａによって取得されたメタンガス検知値と不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂによって取得されたＣＯガス検知値を所定の測定間隔で順次受け取り、それぞれの判定条件に基づいて評価することにより危険レベルのメタンガス発生やＣＯガス発生あるいは火災発生を判定する検知値評価部４５と、この検知値評価部４５の判定結果に基づいてメタンガス発生警報情報やＣＯガス発生警報情報や火災発生警報情報を生成して、ブザー５やランプ６を通じて警報報知する警報処理部４６が含まれている。

上述したように構成されたガス検知装置におけるガス検知制御の一例を図１４と図１５のフローチャートを用いて説明する。
メタンガス検知とＣＯガス検知の繰り返し検知間隔が異なる場合、まず、どちらのガスセンサによるガス検知を行うかどうかがチェックされる（＃０１）。このチェックは内部クロックと予め設定された各ガス検知の繰り返し検知間隔とに基づいて決定することができる。ステップ＃０１のチェックでメタンガス検知のタイミングである場合、第１加熱電流印加パルスがメタンガスセンサ１に印加される（＃０２）。図１２から理解できるように、第１加熱電流印加パルスの立ち下がりの立ち下がり点の少し手前からほぼ立ち下がり点の間の時点でメタンガスセンサ１の温度はメタンガス検知に適した高温度域（約５００℃）に達するので、第１加熱電流印加パルスの少し手前であるかどうかがチェックされる（＃０３）。第１加熱電流印加パルスの立ち下がりの少し手前の時点が検出されると（＃０３Yes分岐）、メタンガス検知パルス（信号）が燃料ガス検知値取得部４２ａに送出される（＃０４）。これにより、燃料ガス検知値取得部４２ａが第１検出回路部３１を介してメタンガスセンサ１におけるガス検知値をメタンガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃０５）。さらに、検知評価部４５は、受け取ったメタンガス検知値を、必要の場合、蓄積されている過去の検知値をも含めて評価する（＃０６）。

ステップ＃０１のチェックでＣＯガス検知のタイミングである場合、第２加熱電流印加部３４を介して第２加熱電流印加パルスがＣＯガスセンサ２に印加される（＃０７）。同時に、又はその直前にＣＯガス検知パルス（信号）が不完全燃焼ガス検知値取得部４２ａに送出される（＃０８）。これにより、不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂが第２検出回路部３２を介してＣＯガスセンサ２におけるガス検知値をＣＯガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃０９）。さらに、検知評価部４５は、受け取ったＣＯガス検知値を、必要の場合、蓄積されている過去の検知値をも含めて評価する（＃１０）。

検知評価部４５でのメタンガス検知値の評価（＃０６）又はＣＯガス検知値の評価（＃１０）が終わると、メタンガス又はＣＯガスの検知評価値がガス漏れ警報レベルであるかどうかが判定される（＃１１）。警報レベルであれば（＃１１Yes分岐）、警報処理（＃１２）を行った後、警報レベルでなければ（＃１１No分岐）、そのまま次の故障判定処理に進む（＃１４）。故障判定処理には、燃料ガスセンサ故障判定部４４ａがメタンガスセンサ１からのガス検知値などを評価してメタンガスセンサ１の断線などの故障を判定する処理と、不完全燃焼ガスセンサ故障判定部４４ｂがＣＯガスセンサ２からのガス検知値などを評価してＣＯガスセンサ２の断線などの故障を判定する処理とが含まれている。この故障判定処理において、どちらかのガスセンサの故障も判定されなければ（＃１４No分岐）、ステップ＃０１に戻り、これまでのステップを繰り返す。どちらかのガスセンサの故障が判定されると（＃１４Yes分岐）、故障判定されたガスセンサがチェックされる（＃１３）。ＣＯガスセンサ２が故障している場合、故障フラッグに"１"がセットされ、メタンガスセンサ１が故障している場合、故障フラッグに"２"がセットされ、該当するガスセンサが故障していることが報知される（＃１９）。その後、故障していないガスセンサによってメタンガスとＣＯガスが検知されるリカバリルーチンに入る（＃２０）。なお、メタンガスセンサ１とＣＯガスセンサ２とが故障している場合、このガス検知装置の作動はもはや不可能となるので、その旨の報知が行われる（＃１８）。

次に、リカバリルーチンの説明を図１５のフローチャートを用いて説明する。
最初に、故障しているガスセンサを特定するため、故障フラッグがチェックされる（＃２１）。
［ＣＯガスセンサが故障の場合］
故障フラッグに"１"がセットされており、ＣＯガスセンサが故障していると見なされた場合、メタンガスセンサ１によるメタンガスとＣＯガスの検知が行われる。
まず、第１加熱電流印加パルスがメタンガスセンサ１に印加される（＃３０）。図１２から理解できるように、第１加熱電流印加パルスの立ち上がり直後、立ち上がりから約１秒後にメタンガスセンサ１の温度は約２５０℃に達しＣＯガスを検知するに適した状態となる。このため、ここでは、第１加熱電流印加パルスの立ち上がりから１秒経過するまで待機し、１秒経過すると（＃３１Yes分岐）、ＣＯガス検知パルス（信号）が不完全燃焼ガス検知値取得部４２ａに送出される（＃３２）。これにより、燃料ガス検知値取得部４２ａが第１２検出回路部３１を介してメタンガスセンサ１におけるガス検知値をＣＯガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃３３）。続いて、第１加熱電流印加パルスの立ち下がりの少し手前であるかどうかがチェックされる（＃３４）。第１加熱電流印加パルスの立ち下がりの少し手前の時点が検出されると（＃３４Yes分岐）、メタンガス検知パルス（信号）が燃料ガス検知値取得部４２ａに送出される（＃３５）。これにより、燃料ガス検知値取得部４２ａが第１検出回路部３１を介してメタンガスセンサ１におけるガス検知値をメタンガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃３６）。検知評価部４５は、受け取ったメタンガス検知値とＣＯガス検知値とを、必要の場合、蓄積されている過去の検知値をも含めて評価し（＃３７）、ガス漏れ警報レベルであるかどうかを判定する（＃３８）。警報レベルであれば（＃３８Yes分岐）、警報処理（＃３９）を行った後、警報レベルでなければ（＃３８No分岐）、そのまま故障判定処理に入る（＃５０）。この故障判定処理において、メタンガスセンサ１の故障が判定されなければ（＃５１No分岐）、ステップ＃３０に戻り、これまでのステップを繰り返す。但し、メタンガスセンサ１の故障が判定されると（＃５１Yes分岐）、メタンガスセンサ１とＣＯガスセンサ２とが故障したことになるので、このガス検知装置の作動はもはや不可能として、その旨の報知が行われる（＃５２）。

［メタンガスセンサが故障の場合］
故障フラッグに"２"がセットされており、メタンガスセンサが故障していると見なされた場合、ＣＯガスセンサ２によるメタンガスとＣＯガスの検知が行われる。
まず、第２加熱電流印加部３４を介して第２加熱電流印加パルスがＣＯガスセンサ２に印加される（＃４０）。同時に、又はその直前にＣＯガス検知パルス（信号）が不完全燃焼ガス検知値取得部４２ａに送出される（＃４２）。これにより、不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂが第２検出回路部３２を介してＣＯガスセンサ２におけるガス検知値をＣＯガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃４３）。続いて、第２加熱電流印加パルスの立ち下がりの少し手前であるかどうかがチェックされる（＃４４）。第２加熱電流印加パルスの立ち下がりの少し手前の時点が検出されると（＃４４Yes分岐）、メタンガス検知パルス（信号）が不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂに送出される（＃４５）。これにより、不完全燃焼ガス検知値取得部４２ｂが第２検出回路部３２を介してＣＯガスセンサ２におけるガス検知値をメタンガス検知値として取得し、検知値評価部４５に転送する（＃４６）。検知評価部４５は、受け取ったメタンガス検知値とＣＯガス検知値とを、必要の場合、蓄積されている過去の検知値をも含めて評価し（＃３７）、ガス漏れ警報レベルであるかどうかを判定する（＃４８）。警報レベルであれば（＃３８Yes分岐）、警報処理（＃３９）を行った後、警報レベルでなければ（＃３８No分岐）、そのまま故障判定処理に入る（＃６０）。この故障判定処理において、ＣＯガスセンサ２の故障が判定されなければ（＃６１No分岐）、ステップ＃４０に戻り、これまでのステップを繰り返す。但し、ＣＯガスセンサ２の故障が判定されると（＃６１Yes分岐）、メタンガスセンサ１とＣＯガスセンサ２とが故障したことになるので、このガス検知装置の作動はもはや不可能として、その旨の報知が行われる（＃６２）。

上述した実施形態の説明では、メタンガスとＣＯガスとが取り扱われていた。しかしながら、上述したメタンガスセンサ１及びＣＯガスセンサ２は、水素ガスに対しても実質的にＣＯガスと同様な挙動を示すので、ＣＯガスと同様に水素ガスを検知することも可能であり、このようなガス検知装置も本発明の範囲に入る。

本発明は、燃料ガスセンサと不完全燃焼ガスセンサとを用いて燃料ガスと不完全燃焼ガスとを検知するガス検知技術に利用できる。

本発明によるガス検知装置の一例を示す機能部ロック図メタンガスセンサの一例を示す模式図ＣＯガスセンサの一例を示す模式図メタンガスセンサのセンサ温度とセンサ感度の関係を示すグラフＣＯガスセンサのセンサ温度とセンサ感度との関係を示すグラフメタンガスセンサのメタンガス検知温度域におけるメタンガス濃度とセンサ感度との関係を示すグラフＣＯガスセンサのＣＯガス検知温度域におけるＣＯガス濃度とセンサ感度との関係を示すグラフメタンガスセンサのＣＯガス検知温度域におけるＣＯガス濃度とセンサ感度との関係を示すグラフＣＯガスセンサのメタンガス検知温度域におけるメタンガス濃度とセンサ感度との関係を示すグラフメタンガスセンサへ送り出す加熱電流印加パルスと、その時のメタンガスセンサの温度変化の様子と、メタンガス検知パルスとの関係を説明するタイミングチャートＣＯガスセンサへ送り出す加熱電流印加パルスと、その時のＣＯガスセンサの温度変化の様子と、ＣＯガス検知パルスとの関係を説明するタイミングチャートメタンガスセンサによるＣＯガス検知を説明するタイミングチャートＣＯガスセンサによるメタンガス検知を説明するタイミングチャートガス検知装置におけるガス検知制御の一例を示すフローチャートリカバリルーチンを示すフローチャート

符号の説明

１：メタンガスセンサ（燃料センサ）
２：ＣＯガスセンサ（燃料センサ）
３１：第１検出回路部
３２：第２検出回路部
３３：第１加熱電流印加部
３４：第２加熱電流印加部
４１ａ：加熱制御部
４１ｂ：加熱制御部
４２ａ：燃料ガス検知値取得部
４２ｂ：不完全燃焼ガス検知値取得部
４３ａ：第１検知制御部
４３ｂ：第２検知制御部
４４ａ：燃料ガスセンサ故障判定部
４４ｂ：不完全燃焼ガス故障判定部
４５：検知値評価部

Claims

特定温度域で不完全燃焼ガスを検知可能な燃料ガスセンサと、特定温度域で燃料ガスを検知可能な不完全燃焼ガスセンサとを用いたガス検知方法であって、
前記燃料ガスセンサを燃料ガスの検知に適した状態にするための加熱電流を印加する第１加熱電流印加ステップと、
前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得するステップと、
前記不完全燃焼ガスセンサを不完全燃焼ガスの検知に適した状態にするべくパージするための加熱電流を印加する第２加熱電流印加ステップと、
前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得するステップと、
前記燃料ガスセンサ及び前記不完全燃焼ガスセンサの故障を判定するステップと、
前記燃料ガスセンサが故障と判定された場合には、前記不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得するステップと、
前記不完全燃焼ガスセンサが故障と判定された場合には、前記燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得するステップと、
からなるガス検知方法。
特定温度域で不完全燃焼ガスを検知可能な燃料ガスセンサと、特定温度域で燃料ガスを検知可能な不完全燃焼ガスセンサとを備えたガス検知装置であって、
前記燃料ガスセンサを燃料ガスの検知に適した状態にするための加熱電流を印加する第１加熱電流印加部と、
前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として取得する燃料ガス検知値取得部と、
前記不完全燃焼ガスセンサを不完全燃焼ガスの検知に適した状態にするべくパージするための加熱電流を印加する第２加熱電流印加部と、
前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として取得する不完全燃焼ガス検知値取得部と、
前記燃料ガスセンサ及び前記不完全燃焼ガスセンサの故障を判定するセンサ故障判定部と、
前記不完全燃焼ガスセンサが故障と判定された場合には、前記燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記燃料ガスセンサによるガス検知値を不完全燃焼ガス検知値として前記燃料ガス検知値取得部に取得させる第１検知制御部と、
前記燃料ガスセンサが故障と判定された場合には、前記不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングで前記不完全燃焼ガスセンサによるガス検知値を燃料ガス検知値として前記不完全燃焼ガス検知値取得部に取得させる第２検知制御部と、
からなるガス検知装置。
前記不完全燃焼ガスセンサが熱線型半導体式であり、当該不完全燃焼ガスセンサが前記燃料ガスの検知に適した状態に達するタイミングが、前記第２加熱電流印加部における加熱電流の印加終了時である請求項２に記載のガス検知装置。
前記燃料ガスセンサが熱線型半導体式であり、当該燃料ガスセンサが前記不完全燃焼ガスの検知に適した状態に達するタイミングが、前記第１加熱電流印加部における加熱電流の印加直後である請求項２又は３に記載のガス検知装置。