JP5303196B2 - ガス検出装置及び経年変化補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス検出装置及び経年変化補正方法に関する。

従来、酢酸やエタノールなどの有極性ガスの濃度を検出する接触燃焼式ガスセンサが知られている。この接触燃焼式ガスセンサでは、触媒上で有極性ガスを燃焼することによって、白金の抵抗値が変化し、この変化に基づいて得られる出力電圧から、有極性ガスの濃度を検出する構成となっている。しかし、このような接触燃焼式ガスセンサでは、触媒上で有極性ガスを燃焼することから、長期的に使用すると、触媒表面に付着した燃えかすにより出力電圧に経年変化が生じてしまう。また、シリコーン被毒によっても経年変化が生じてしまう。

そこで、経年変化した出力電圧を補正して、有極性ガスの濃度を正確に検出し得るようにしたガス検出装置が提案されている。第１の装置は、予め濃度が明らかとなっている校正用のガスの濃度を検出し、検出された濃度が明らかとなっている濃度と一致するように補正する校正計算式を求める構成となっている。そして、第１の装置は、以後の検出において校正計算式により補正演算しつつ濃度検出を行うこととなる（特許文献１参照）。

第２の装置は、測定対象となる被検出気体の濃度を検出する計測センサと、大気中における被検出気体の濃度を検出する基準計測センサとの２つのセンサを備えている。そして、第２の装置は、両センサが同じように経年変化するという前提のもと、計測センサの出力値を、基準センサの出力値で補正する構成となっている（特許文献２参照）。
特開２００６−１９４７７６号公報 特開平７−２７０３１５号公報

しかし、特許文献１に記載のガス検出装置では、補正用の校正計算式を求めるために、校正用のガスが必要となってしまうと共に、校正計算式を求めるまでの作業が発生して煩雑となってしまう。さらに、特許文献１に記載のガス検出装置は、校正計算式を求めるまでの期間において、ガス濃度を検出できなくなり、連続的に濃度検出する必要があるガス検出装置（例えばガス警報器など）には不向きである。

また、特許文献２に記載のガス検出装置は、両センサが同じように経年変化するという前提のもと補正をする構成であるため、接触燃焼式ガスセンサのように、検出用のセンサと参照用のセンサを有し、検出用のセンサの経年変化が大きくなるものについては、適用することができない。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、濃度補正にあたり、有極性ガスの濃度検出を中断することなく校正作業の煩雑さを軽減することが可能なガス検出装置及び経年変化補正方法を提供することにある。

本発明のガス検出装置は、接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検出装置であって、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御手段と、センサ駆動制御手段により駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力から、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出手段と、濃度算出手段により算出された濃度が所定濃度以下である場合に、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分の大きさから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する劣化判断手段と、を備え、濃度算出手段は、センサ駆動制御手段により駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力を、劣化判断手段により判断された接触燃焼式ガスセンサの劣化状態に応じて補正し、有極性ガスの濃度を算出することを特徴とする。

また、本発明のガス検出装置において、センサ駆動制御手段は、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させて吸着した有極性ガスを燃焼させる燃焼期間、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させて燃焼期間における燃焼により温度上昇した接触燃焼式ガスセンサの温度を低下させる温度低下期間、温度低下期間において温度低下した接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるベース値検出期間、及び、ベース値検出期間において高温駆動された接触燃焼式ガスセンサを低温駆動して有極性ガスを吸着させる吸着期間を繰り返し、劣化判断手段は、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力とベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とすることが好ましい。

また、本発明のガス検出装置において、劣化判断手段は、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、ベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とすることが好ましい。

また、本発明のガス検出装置において、劣化判断手段は、出力差分の大きさと、低温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力との差分である初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することが好ましい。

また、本発明のガス検出装置において、初期差分は零とされていることが好ましい。

また、本発明のガス検出装置において、予め初期差分を記憶した初期差分記憶手段をさらに備え、劣化判断手段は、出力差分の大きさと、初期差分記憶手段により記憶された初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することが好ましい。

また、本発明の経年変化補正方法は、接触燃焼式ガスセンサの経年変化補正方法であって、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御工程と、センサ駆動制御工程において駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力から、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出工程と、濃度算出工程において算出された濃度が所定濃度以下である場合に、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分の大きさから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する劣化判断工程と、を有し、濃度算出工程では、センサ駆動制御工程において駆動された接触燃焼式ガスセンサの出力を、劣化判断工程において判断された接触燃焼式ガスセンサの劣化状態に応じて補正し、有極性ガスの濃度を算出することを特徴とする。

また、本発明の経年変化補正方法において、センサ駆動制御工程では、接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させて吸着した有極性ガスを燃焼させる燃焼期間、接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させて燃焼期間における燃焼により温度上昇した接触燃焼式ガスセンサの温度を低下させる温度低下期間、温度低下期間において温度低下した接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるベース値検出期間、及び、ベース値検出期間において高温駆動された接触燃焼式ガスセンサを低温駆動して有極性ガスを吸着させる吸着期間を繰り返し、劣化判断工程では、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力とベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とすることが好ましい。

また、本発明の経年変化補正方法において、劣化判断工程では、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、ベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とすることが好ましい。

また、本発明の経年変化補正方法において、劣化判断工程では、出力差分の大きさと、低温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力との差分である初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することが好ましい。

また、本発明の経年変化補正方法において、初期差分は零とされていることが好ましい。

また、本発明の経年変化補正方法において、劣化判断工程では、予め記憶された初期差分を読み出し、出力差分の大きさと、記憶された初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することが好ましい。

本発明のガス検出装置によれば、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合に、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分から、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する。ここで、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合、例えば有極性ガスの濃度がほぼ零に近い場合、出力は有極性ガスの濃度に影響を受けることなく、初期設定時の値に近くなるはずである。ところが、接触燃焼式ガスセンサが劣化している場合、接触燃焼式ガスセンサのうち、検出用センサの抵抗値が低下してしまう。この結果、上記出力差分について変化が生じる。このため、出力差分の大きさから接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することができる。特に、有極性ガスの濃度を算出しつつも接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断して濃度補正を行うので、有極性ガスの濃度検出を中断することなく、校正用ガスを用いるなどの煩雑さが生じないようになっている。従って、濃度補正にあたり、有極性ガスの濃度検出を中断することなく校正作業の煩雑さを軽減することができる。

また、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力とベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とするため、有極性ガスの濃度に影響を受けにくい２期間における出力から、劣化状態を判断することとなり、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、ベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とする。このため、高温制御と低温制御とを切り替えた直後の過渡期の出力を用いることが防止される。従って、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、出力差分の大きさと初期差分とから接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断するため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを知ることができ、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、初期差分は零とされているため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを、出力差分のみから判断することができる。従って、劣化状態の判断にあたり、処理負荷を軽減させることができる。

また、予め初期差分を記憶しておき、出力差分の大きさと、記憶された初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する。このため、初期差分を零にするための回路調整等が不要となり、ガス検出装置の初期設定を簡易に行うことができる。

また、本発明の経年変化補正方法によれば、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合に、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分から、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する。ここで、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合、例えば有極性ガスの濃度がほぼ零に近い場合、出力は有極性ガスの濃度に影響を受けることなく、初期設定時の値に近くなるはずである。ところが、接触燃焼式ガスセンサが劣化している場合、接触燃焼式ガスセンサのうち、検出用センサの抵抗値が低下してしまう。この結果、上記出力差分について変化が生じる。このため、出力差分の大きさから接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断することができる。特に、有極性ガスの濃度を算出しつつも接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断して濃度補正を行うので、有極性ガスの濃度検出を中断することなく、校正用ガスを用いるなどの煩雑さが生じないようになっている。従って、濃度補正にあたり、有極性ガスの濃度検出を中断することなく校正作業の煩雑さを軽減することができる。

また、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力とベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とするため、有極性ガスの濃度に影響を受けにくい２期間における出力から、劣化状態を判断することとなり、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、温度低下期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、ベース値検出期間における接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とする。このため、高温制御と低温制御とを切り替えた直後の過渡期の出力を用いることが防止される。従って、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、出力差分の大きさと初期差分とから接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断するため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを知ることができ、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、初期差分は零とされているため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを、出力差分のみから判断することができる。従って、劣化状態の判断にあたり、処理負荷を軽減させることができる。

また、予め初期差分を記憶しておき、出力差分の大きさと、記憶された初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する。このため、初期差分を零にするための回路調整等が不要となり、ガス検出装置の初期設定を簡易に行うことができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガス検出装置を示す構成図である。図１に示すように、ガス検出装置１は、センサ出力をもとに有極性ガスの濃度を検出するものであって、制御部１０と、接触燃焼式ガスセンサ２１を有するガスセンサ部２０とを備えている。ここで、有極性ガスとは、分子内で正電荷と負電荷の重心が一致しないため、分子が電気的な双極子を有するガスであって、単に極性ガスともいう。このような有極性ガスは、例えば、エタノール、酢酸、ホルムアルデヒド及びトルエンなどが該当する。

制御部１０は、ガスセンサ部２０の駆動制御、及び、ガス濃度の算出を行うものであって、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）により構成されている。この制御部１０は、センサ駆動制御部（センサ駆動制御手段）１１、センサ出力取得部１２、記憶部（初期差分記憶手段）１３、濃度算出部（濃度算出手段）１４、及び、劣化判断部（劣化判断手段）１５を有している。

センサ駆動制御部１１は、接触燃焼式ガスセンサ２１を駆動制御するものであって、高温制御と低温制御とを繰り返し行うものである。高温制御とは、接触燃焼式ガスセンサ２１を高温駆動（例えば約４００℃で駆動）させる制御である。低温制御とは、接触燃焼式ガスセンサ２１を低温駆動（例えば約２００℃で駆動）させる制御である。また、センサ駆動制御部１１は、ハイレベル及びロウレベルの駆動パルスを出力し、これによって高温制御と低温制御を行う構成となっている。

センサ出力取得部１２は、センサ駆動制御部１１により高温制御及び低温制御された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧の情報を取得するものである。このセンサ出力取得部１２は、濃度算出部１４及び劣化判断部１５に接続されており、取得した出力電圧の情報を濃度算出部１４及び劣化判断部１５に送信する構成となっている。

記憶部１３は、ガス濃度を算出する際に必要となる情報、及び、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断する際に必要となる情報を記憶したものである。濃度算出部１４は、センサ出力取得部１２により取得された接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧の値に基づいて有極性ガスの濃度を算出するものである。この濃度算出にあたり、濃度算出部１４は、記憶部１３に記憶される情報を用いて、濃度を求めることとなる。

また、劣化判断部１５は、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断するものである。ここで、接触燃焼式ガスセンサ２１は、長期の使用によって触媒表面に燃えかすが付着し、抵抗値が低下して出力電圧に変化が生じてしまう。また、シリコーン被毒によっても抵抗値が低下して出力電圧に変化が生じてしまう。劣化判断部１５は、このような劣化状態を判断することとなる。

ガスセンサ部２０は、接触燃焼式ガスセンサ２１に加えて、各種抵抗Ｒｂ，Ｒ１〜Ｒ３、ブリッジ電流制御部２２、計装アンプ２３、及びＡ／Ｄ変換器２４を有している。

接触燃焼式ガスセンサ２１は、図１に示すように、２つの抵抗Ｒｒ，Ｒｓを有し、これら抵抗Ｒｒ，Ｒｓが抵抗Ｒ１，Ｒ２と共にブリッジ回路を構成している。抵抗Ｒ２は、一端が電源電圧側に接続され、他端が接続点Ａにつながっている。センサ抵抗Ｒｓは、抵抗Ｒ２と直列接続され、一端が接続点Ａにつながっており、他端がブリッジ電流制御部２２に接続されている。

抵抗Ｒ１は、一端が電源電圧側に接続され、他端が接続点Ｂにつながっている。リファレンス抵抗Ｒｒは、抵抗Ｒ１と直列接続され、一端が接続点Ｂにつながっており、他端がブリッジ電流制御部２２に接続されている。

このような接触燃焼式ガスセンサ２１の詳細を図２に示す。図２は、図１に示した接触燃焼式ガスセンサ２１の詳細を示す外観図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す接触燃焼式ガスセンサ２１は、半導体製造プロセス技術を用いて製造された超小型センサである。この接触燃焼式ガスセンサ２１は、シリコンウェハ２１ａ上に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸化ハフニウム膜等からなる絶縁膜２１ｂが形成されており、絶縁膜２１ｂ上にセンサ抵抗Ｒｓとリファレンス抵抗Ｒｒが設けられている。

センサ抵抗Ｒｓは、白金からなる抵抗体であって、この抵抗体を包むように触媒層２１ｓが設けられている。触媒層２１ｓは、例えばパラジウムを担持したアルミナからなるＰｄ／Ａｌ_２Ｏ_３によって構成されている。また、リファレンス抵抗Ｒｒは、センサ抵抗Ｒｓと同様に白金からなる抵抗体であって、この抵抗体を包むようにアルミナ層２１ｒが設けられている。

また、シリコンウェハ２１ａ上には３つのボンディングパッド２１ｃ〜２１ｅが形成されている。第１ボンディングパッド２１ｃは接続点Ａとなる。第２ボンディングパッド２１ｄは図１に示したブリッジ電流制御部２２に接続される。また、第３ボンディングパッド２１ｅは、接続点Ｂとなる。

さらに、シリコンウェハ２１ａは、センサ抵抗Ｒｓ及びリファレンス抵抗Ｒｒに対応する位置に、裏面から異方性エッチングによって凹部２１ｆ，２１ｇが形成されている。接触燃焼式ガスセンサ２１は、これらの凹部２１ｆ，２１ｇによって熱容量が小さくなっている。

再度、図１を参照する。図１に示すように、抵抗Ｒｂは、一端がセンサ駆動制御部１１に接続され、他端がブリッジ電流制御部２２に接続されている。ブリッジ電流制御部２２は、接触燃焼式ガスセンサ２１に流れる電流の値を制御するものである。このブリッジ電流制御部２２は、センサ駆動制御部１１からの駆動パルスに応じて、電流の値を制御する構成となっている。具体的にブリッジ電流制御部２２は、センサ駆動制御部１１からハイレベルのパルス電圧が入力されると、接触燃焼式ガスセンサ２１に所定電流値の電流を流すように制御する。また、ブリッジ電流制御部２２は、センサ駆動制御部１１からロウレベルのパルス電圧が印加されると、所定電流値よりも低い電流値を有する電流を接触燃焼式ガスセンサ２１に流すように制御する。

このように、センサ駆動制御部１１は、接触燃焼式ガスセンサ２１に流れる電流量を制御することで、接触燃焼式ガスセンサ２１を高温駆動させたり低温駆動させたりすることとなる。なお、本実施形態では、低温駆動時に接触燃焼式ガスセンサ２１に電流を流す構成となっているが、これに限らず、低温駆動時に電流を流さない構成にしてもよい。

計装アンプ２３は、非反転入力端子と反転入力端子に入力する電圧の差を増幅するものである。この計装アンプ２３は、非反転入力端子が接続点Ａにつながっており、反転入力端子が接続点Ｂにつながっている。このため、計装アンプ２３は、接続点Ａと接続点Ｂとの電圧差を増幅することとなる。また、計装アンプ２３には、可変抵抗Ｒ３が接続されている。可変抵抗Ｒ３は、検出対象となる有極性ガスの濃度が「０」であるときに、計装アンプ２３からの出力が「０」となるように調整されるものである。Ａ／Ｄ変換器２４は、計装アンプ２３から出力されたアナログの電圧を入力し、Ａ／Ｄ変換したうえで、センサ出力取得部１２に出力するものである。

このような構成となっているため、ガスセンサ部２０は以下のように動作する。まず、センサ駆動制御部１１からロウレベルのパルス電圧が出力されたとする。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は低温駆動して有極性ガスの燃焼温度未満となり、センサ抵抗Ｒｓを包んで設けられる触媒層２１ｓに有極性ガスが付着することとなる。

その後、センサ駆動制御部１１からハイレベルのパルス電圧が出力されたとする。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は高温駆動して有極性ガスの燃焼温度にまで達し、触媒層２１ｓに付着していた有極性ガスが燃焼することなる。また、この燃焼と共にセンサ抵抗Ｒｓが温められ、センサ抵抗Ｒｓの抵抗値が変化する。これにより、ブリッジ回路のバランスが崩れ、計装アンプ２３からの出力は、付着していた有極性ガスの分子量（すなわち濃度）に応じた値を示すこととなる。

次に、制御部１０の基本動作について説明する。図３は、図１に示した制御部１０の動作を示す図である。なお、図３において、縦軸はセンサ駆動制御部１１からの駆動パルスを示し、横軸は時間を示している。

図３に示すように、センサ駆動制御部１１は、まず、期間Ａ０だけブリッジ電流制御部２２にハイレベルのパルス電圧を出力する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１は付着していた有極性ガスを燃焼させる。次に、センサ駆動制御部１１は、期間（吸着期間）ｂ１だけブリッジ電流制御部２２にロウレベルの駆動パルスを出力する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１には有極性ガスが付着することとなる。このとき、接触燃焼式ガスセンサ２１には、有極性ガスの濃度に応じた数のガス分子が付着する。なお、この期間ｂ１は、特定対象となるガス種に応じて１秒から６０秒程度に設定される。

そして、センサ駆動制御部１１は、期間（燃焼期間）Ｂ１だけブリッジ電流制御部２２にハイレベルのパルス電圧を出力する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１に付着していたガス分子が燃焼する。特に、ガス分子は濃度に応じた数だけ付着しているため、センサ出力取得部１２により取得される電圧の値は、濃度に応じて変化することとなる。センサ出力取得部１２は、この期間Ｂ１における電圧ＶｇＢを取得する。ここで、電圧ＶｇＢは、期間Ｂ１のピーク電圧である。

次いで、センサ駆動制御部１１は、期間（温度低下期間）ａ１だけブリッジ電流制御部２２にロウレベルの駆動パルスを出力する。これにより、期間Ｂ１において温められて約４００℃まで上昇した接触燃焼式ガスセンサ２１の温度を約２００℃まで低下させる。なお、この期間ａ１は、接触燃焼式ガスセンサ２１の温度（約４００℃）が約２００℃まで戻るのに充分な時間であり、０．０５秒から０．５秒程度に設定される。

その後、センサ駆動制御部１１は、期間（ベース値検出期間）Ａ１だけブリッジ電流制御部２２にハイレベルのパルス電圧を出力する。これにより、接触燃焼式ガスセンサ２１に有極性ガスがほぼ吸着していない状態で接触燃焼式ガスセンサ２１を高温駆動させることとなる。センサ出力取得部１２は、この期間Ａ１において得られた電圧ＶｇＡをベース電圧として取得する。ここで、電圧ＶｇＡは、期間Ａ１のピーク電圧である。

本実施形態に係るガス検出装置１では、これら期間ｂ１から期間Ａ１までの期間を検出期間として設定しており、これら検出期間を繰り返すこととなる。

次に、濃度算出部１４による濃度算出手法を説明する。図４は、図１に示した濃度算出部１４による濃度算出手法を説明する図であり、（ａ）はベース値検出期間Ａ１において得られた出力電圧ＶｇＡを示し、（ｂ）は燃焼期間Ｂ１において得られた出力電圧ＶｇＢを示し、（ｃ）は出力電圧ＶｇＢ−ＶｇＡを示している。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）において縦軸は出力電圧を示し、横軸は時間を示している。

図４（ａ）に示すように、ベース値検出期間Ａ１において得られた出力電圧ＶｇＡは、有極性ガスの濃度が１０ｐｐｍである場合と１００ｐｐｍである場合とでほぼ同じとなっている。ベース値検出期間Ａ１における出力電圧ＶｇＡは、接触燃焼式ガスセンサ２１に有極性ガスが殆ど付着していない状態で得られるため、１０ｐｐｍと１００ｐｐｍという濃度差によらず、ほぼ同じ値を示すこととなる。

ところが、濃度が１０００ｐｐｍである場合、ベース値検出期間Ａ１において得られた出力電圧ＶｇＡは、１０ｐｐｍと１００ｐｐｍの場合よりも高くなっている。これは、濃度が１０００ｐｐｍとある程度高いため、ベース値検出期間Ａ１中に、有極性ガスの分子が接触燃焼式ガスセンサ２１に付着して燃焼されるためである。

また、図４（ｂ）に示すように、燃焼期間Ｂ１において得られた出力電圧ＶｇＢは、有極性ガスの濃度に応じて異なっている。すなわち、出力電圧ＶｇＢは、有極性ガスの濃度が高くなる程、高い値を示している。

また、図４（ｃ）に示すように、電圧ＶｇＢ−ＶｇＡについても、有極性ガスの濃度に応じて異なっており、有極性ガスの濃度が高くなる程、高い値を示している。ここで、記憶部１３には、ＶｇＢ−ＶｇＡの値に応じて、濃度を算出するための演算式又はマップを記憶している。このため、濃度算出部１４は、図４（ｃ）に示すＶｇＢ−ＶｇＡの値と、記憶部１３に記憶される演算式やマップとに基づいて、濃度を算出することとなる。なお、濃度算出部１４は、出力電圧の積分値に基づいて濃度算出してもよい。

次に、劣化判断部１５による劣化判断手法を説明する。まず、劣化判断は以下の原理に基づいている。すなわち、接触燃焼式ガスセンサ２１の触媒層２１ｓに燃えかすが付着すると熱容量が増加し、低温駆動時に比べて高温駆動時はより放熱が促進されセンサ抵抗Ｒｓの到達温度が低下する。このように到達温度が低下すると、白金の抵抗値は到達温度の低下に伴い高くなりきらず、結果としてセンサ抵抗Ｒｓの抵抗値が低下することとなる。また、シリコーン被毒によっても酸化シリコンが触媒層２１ｓに付着して、上記と同様にセンサ抵抗Ｒｓの抵抗値が低下することとなる。このため、以下のような現象が生じる。

図５は、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化による出力電圧の変化を説明する図である。まず、図５に示すように、ブリッジ電流制御部２２に代えてトランジスタＱ１が設置され、トランジスタＱ１のベースに入力する電圧が０Ｖ（ロウレベル）と所定電圧Ｅ０（ハイレベル）である場合を想定する。さらに、ブリッジ回路は理想的なものであってバランスがとれており、且つ、接触燃焼式ガスセンサ２１は有極性ガス雰囲気中にないものと仮定する。

この場合において、劣化していない接触燃焼式ガスセンサ２１では、トランジスタＱ１のベースに０Ｖの電圧が印加されると、トランジスタＱ１は非導通状態となる。このため、接続点Ａ，Ｂの電圧は０Ｖとなり、計装アンプ２３からの出力電圧は０Ｖとなる。

一方、トランジスタＱ１のベースに所定電圧Ｅ０が印加されたとすると、トランジスタＱ１は導通状態となる。ここで、ブリッジ回路のバランスが調整されており、且つ、接触燃焼式ガスセンサ２１は有極性ガス雰囲気中にないことから、計装アンプ２３からの出力電圧は０Ｖとなる。従って、高温駆動時と低温駆動時との電圧差（出力差分）は０Ｖとなる。

これに対して、劣化した接触燃焼式ガスセンサ２１では、センサ抵抗Ｒｓの抵抗値が低下することとなり、以下のようになる。まず、トランジスタＱ１のベースに０Ｖの電圧が印加されとする。この場合、トランジスタＱ１は非導通状態となり、接続点Ａ，Ｂの電圧は０Ｖとなる。よって、計装アンプ２３からの出力電圧は０Ｖとなる。

一方、トランジスタＱ１のベースに所定電圧Ｅ０が印加されたとすると、トランジスタＱ１は導通状態となる。ここで、センサ抵抗Ｒｓの抵抗値が低下していることから、接続点Ａにおける分圧は低くなる。一方、接続点Ｂにおける分圧は劣化していない場合と同様である。従って、計装アンプ２３からは０Ｖを下回る電圧が出力されることとなり、高温駆動時と低温駆動時との電圧差（出力差分）は絶対値が０Ｖを上回る値となる。

より詳細に説明すると、接触燃焼式ガスセンサ２１が劣化していない場合、高温駆動時における接続点Ａの分圧は、Ｖｃｃ・Ｒｓ／（Ｒ２＋Ｒｓ）である。一方、接続点Ｂの分圧は、Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ）である。ここで、ブリッジ回路はバランスがとれていることから、（Ｖｃｃ・Ｒｓ／（Ｒ２＋Ｒｓ））＝（Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ））であり、（Ｖｃｃ・Ｒｓ／（Ｒ２＋Ｒｓ））−（Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ））＝０となる。従って、高温駆動時と低温駆動時との電圧差は０Ｖとなる。

一方、接触燃焼式ガスセンサ２１が経年劣化した場合、高温駆動時における接続点Ａの分圧は、Ｖｃｃ・Ｒｓ’／（Ｒ２＋Ｒｓ’）である。一方、接続点Ｂの分圧は、Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ）である。ここで、Ｒｓ’は、劣化したセンサ抵抗Ｒｓの抵抗値であって、Ｒｓよりも低い値である。このため、（Ｖｃｃ・Ｒｓ’／（Ｒ２＋Ｒｓ’））＜（Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ））が成立する。よって、（Ｖｃｃ・Ｒｓ’／（Ｒ２＋Ｒｓ’））− （Ｖｃｃ・Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ））＝Ｎ（Ｎは０を下回る数）となる。従って、高温駆動時と低温駆動時との電圧差は絶対値が０Ｖを上回る値となる。

特に、（Ｖｃｃ・Ｒｓ’／（Ｒ２＋Ｒｓ’））の式から明らかなように、センサ抵抗Ｒｓの劣化が一層進行して、Ｒｓ’の値が小さくなるほど、（Ｖｃｃ・Ｒｓ’／（Ｒ２＋Ｒｓ’））の値は小さくなり、Ｎの絶対値は大きくなる。従って、高温駆動時と低温駆動時との電圧差（出力差分）は、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化度合いを示すこととなる。

なお、上記電圧差は、接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気にない場合でのものであり、接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気にある場合、電圧差は有極性ガスの影響を受けて変化する。従って、上記理論は、有極性ガスの濃度がゼロ又は小さい場合のみに成立する。

図６は、各条件において得られる出力電圧の波形を示す図であって、（ａ）は初期の（劣化していない）接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｂ）は初期の接触燃焼式ガスセンサ２１が特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示している。また、（ｃ）はある程度劣化した接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｄ）はある程度劣化した接触燃焼式ガスセンサ２１が特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示している。さらに、（ｅ）は一層劣化した接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｆ）は、一層劣化した接触燃焼式ガスセンサ２１が特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示している。なお、図６において縦軸は出力電圧を示し、横軸は時間を示している。また、図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）の縦軸のスケールは同じであり、図６（ｂ）、図６（ｄ）及び図６（ｆ）の縦軸のスケールは同じであるが、これら両者の縦軸のスケールは異なっている。さらに、ブリッジ回路のバランスは可変抵抗Ｒ３によって調整されて、初期差分は０Ｖとなっているものとする。

まず、図６（ａ）に示すように、接触燃焼式ガスセンサ２１が有極性ガス雰囲気中にないため、出力電圧は、吸着期間ｂ１、燃焼期間Ｂ１、温度低下期間ａ１及びベース値検出期間Ａ１において特定電圧Ｅ１となる。そして、接触燃焼式ガスセンサ２１が劣化していないため、特定濃度の有極性ガス雰囲気において出力電圧は、図６（ｂ）に示すように、図６（ｄ）及び図６（ｆ）と比較し大きな値を示す。

また、図６（ｃ）に示すように、接触燃焼式ガスセンサ２１がある程度劣化した場合、有極性ガス雰囲気中にないときには、上記したように、高温駆動時に出力電圧が特定電圧Ｅ１を下回る値となる。このため、出力電圧は、吸着期間ｂ１、及び温度低下期間ａ１において特定電圧Ｅ１を示すが、燃焼期間Ｂ１、及びベース値検出期間Ａ１において特定電圧Ｅ１を下回る値を示す。そして、接触燃焼式ガスセンサ２１はある程度劣化しているため、特定濃度の有極性ガス雰囲気において出力電圧は、図６（ｄ）に示すように、図６（ｂ）と比較して小さな値を示す。

また、図６（ｅ）に示すように、一層接触燃焼式ガスセンサ２１が劣化した場合、有極性ガス雰囲気中にないときには、上記したように、高温駆動時に出力電圧が特定電圧Ｅ１を下回る値となる。しかも、出力電圧は、図６（ｃ）に示した値よりも低くなる。従って、図６（ｅ）に示すように、出力電圧は、吸着期間ｂ１、及び温度低下期間ａ１において特定電圧Ｅ１を示すが、燃焼期間Ｂ１、及びベース値検出期間Ａ１において図６（ｃ）に示す値よりも低い電圧値を示す。そして、接触燃焼式ガスセンサ２１は一層劣化しているため、特定濃度の有極性ガス雰囲気において出力電圧は、図６（ｆ）に示すように、図６（ｄ）と比較して小さな値を示す。

劣化判断部１５は、上記図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）に示した電圧変化に基づいて、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化度合いを判断する。すなわち、劣化判断部１５は、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧との出力差分から、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断する。

なお、劣化判断部１５は、有極性ガスの濃度がゼロ又は小さい場合に劣化判断を行う。上記したように、濃度が高い場合には、有極性ガスの影響を受けて図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）に示したような出力電圧が得られず、図６（ｂ）、図６（ｄ）及び図６（ｆ）に示したような出力電圧が得られてしまう。このため、劣化判断部１５は、劣化判断できなくなってしまう。よって、劣化判断部１５は、濃度算出部１４により算出された濃度が所定濃度以下である場合に限り、劣化判断を行う。

また、劣化判断部１５は、図６（ａ）、図６（ｃ）及び図６（ｅ）に示したような出力電圧を得ると、記憶部１３に記憶される記憶内容に従って、劣化状態を判断する。図７は、図１に示した記憶部１３に記憶される記憶内容を示す図である。なお、図７において縦軸はセンサ感度（劣化状態）を示し、横軸は電圧差を示している。図７に示すように、記憶部１３は、劣化状態と電圧差との相関関係を示すマップを記憶している。このため、劣化判断部１５は、高温駆動時と低温駆動時との電圧差を求めると、図７に示すようなマップを参照して、劣化状態を判断することとなる。

また、図１に示すように、濃度算出部１４は、補正部１４ａを備えている。補正部１４ａは、劣化判断部１５により判断された劣化状態に応じて、接触燃焼式ガスセンサ２１から得られた出力電圧を補正するものである。すなわち、劣化判断部１５により劣化状態が判断されると、濃度算出部１４は、以後、補正部１４ａによって補正された出力電圧をもとに、濃度を算出することとなる。

図８は、図１に示した記憶部１３に記憶される記憶内容の他の例を示す図である。図７に示す例では、劣化していない接触燃焼式ガスセンサ２１の低温駆動時と高温駆動時との電圧差が０Ｖ（すなわち初期差分が０Ｖ）であるときの例を示した。しかし、これに限らず、図８に示すように、劣化していない接触燃焼式ガスセンサ２１の低温駆動時と高温駆動時との電圧差が９０ｍＶ（すなわち初期差分が９０ｍＶ）など、「０」以外の値を示していてもよい。

この場合、記憶部１３は、図８（ａ）に示すように、予め電圧差が９０ｍＶにおいてセンサ感度１００％となるようなマップを記憶することとなる。また、記憶部１３は、初期の接触燃焼式ガスセンサ２１の電圧差が９０ｍＶであることを記憶しており、劣化判断部１５は、高温駆動時と低温駆動時との電圧差から９０ｍＶを差し引き、差し引いて得られた値と図７に示すようなマップとから、劣化状態を判断するようにしてもよい。

加えて、記憶部１３は、マップを記憶していなくともよく、図８（ｂ）の破線に示すようなマップデータを直線近似した演算式を記憶しておいてもよい。すなわち、図８（ｂ）に示すように、記憶部１３は、センサ感度をｙとし、電圧差をｘとした場合において、ｙ＝−１．９１２６ｘ＋２６８．５なる演算式を記憶しておいてもよい。この場合、劣化判断部１５は、直線近似された演算式から劣化状態を判断することとなる。また、記憶部１３は、直線近似した演算式よりも精度を高めるために、対数近似した演算式を記憶しておいてもよい。すなわち、図８（ｃ）に示すように、記憶部１３は、センサ感度をｙとし、電圧差をｘとした場合において、ｙ＝−２１５．０８Ｌｎ（ｘ）＋１０６６．４なる演算式を記憶しておいてもよい。この場合、劣化判断部１５は、対数近似された演算式から劣化状態を判断することとなる。

図９は、図８に示した直線近似された演算式及び対数近似された演算式による補正後の出力電圧を示す図である。補正部１４ａは、劣化判断部１５により劣化状態が判断されると、劣化状態に応じて接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧を補正し、濃度を算出することで、濃度補正を行う。

例えば、補正部１４ａは、劣化判断部１５においてセンサ感度が６０％であると判断された場合、（ＶｇＢ−ＶｇＡ）／０．６０なる演算式によって、（ＶｇＢ−ＶｇＡ）を補正し、補正により得られた値から、濃度を算出することとなる。図９に示すように、出力電圧を補正しないよりも、補正した方がセンサ感度１００％であるときのセンサ出力である１３００ｍＶに近くなっており、劣化状態に対応できていることがわかる。

さらに、劣化判断部１５は、図６に示した各期間のうち、温度低下期間ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧Ｖａと、ベース値検出期間Ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＡとの差分から、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断することが好ましい。上記２期間において得られる出力電圧は、有極性ガスの濃度に影響を受けにくいためである。

特に、劣化判断部１５は、図６に示すように、温度低下期間ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧が安定した定常状態における出力電圧Ｖａと、ベース値検出期間Ａ１の出力電圧が安定した定常状態における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＡとの差分から、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断することが好ましい。これにより、温度低下期間ａ１及びベース値検出期間Ａ１になった直後の過渡期における出力電圧を用いてしまうことが防止されるためである。

次に、本実施形態に係るガス検出装置１の経年変化補正方法を説明する。図１０は、本実施形態に係る経年変化補正方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、制御部１０は、初期差分を算出済みであるか否かを判断する（Ｓ１）。初期差分を算出済みでないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御部１０は、ベース値検出期間Ａ１の出力電圧が安定した定常状態における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＡと、温度低下期間ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧が安定した定常状態における出力電圧Ｖａとをｎ回（ｎは２以上の整数）取得する（Ｓ２）。

そして、制御部１０は、ＶＡ−Ｖａのｎ回平均値を算出し、これを初期差分として記憶部１３に記憶させる（Ｓ３）。そして、処理はステップＳ４に移行する。これらステップＳ１〜ステップＳ３の処理により、初期差分の取得が完了する。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２を調整してブリッジ回路のバランスを調整することにより初期差分を「０」とし、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理を実行しないようにしてもよい。特に、ＶＡを上昇させたり、Ｖａを低下させたりする場合、抵抗Ｒ１を大きくしたり、抵抗Ｒ２を小さくしたりすればよい。

また、初期差分を算出済みであると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、センサ出力取得部１２は、燃焼期間Ｂ１におけるピーク電圧ＶｇＢを取得する（Ｓ４）。次に、センサ出力取得部１２は、温度低下期間ａ１における定常状態の出力電圧Ｖａを取得する（Ｓ５）。その後、センサ出力取得部１２は、ベース値検出期間Ａ１におけるピーク電圧ＶｇＡを取得する（Ｓ６）。次いで、センサ出力取得部１２は、ベース値検出期間Ａ１における定常状態の出力電圧ＶＡを検出する（Ｓ７）。

その後、制御部１０は、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態が判断済みであるか否かを判断する（Ｓ８）。劣化状態が判断済みでないと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、処理はステップＳ１０に移行する。一方、劣化状態が判断済みであると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、補正部１４ａは、ピーク電圧ＶｇＢ，ＶｇＡを補正する（Ｓ９）。そして、濃度算出部１４は、ＶｇＢ−ＶｇＡなる演算式と記憶部１３に記憶される記憶内容とから、濃度を算出する（Ｓ１０）。

次に、劣化判断部１５は、ステップＳ１０において算出された濃度が所定濃度以下であるか否かを判断する（Ｓ１１）。ここで、所定濃度とは、劣化判断精度によって定められる数値であり、劣化判断精度が高くなるほど、小さな値とされる。

ステップＳ１０において算出された濃度が所定濃度以下でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はステップＳ４に移行する。一方、ステップＳ１０において算出された濃度が所定濃度以下であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、劣化判断部１５は、ＶＡ−Ｖａなる演算式と記憶部１３に記憶される記憶内容とから、劣化状態を判断する。そして、劣化判断部１５は、判断した劣化状態の情報を更新する（Ｓ１３）。その後、処理はステップＳ４に移行する。

なお、図１０に示すフローチャートはガス検出装置１の電源がオフされるまで繰り返し実行される。また、電源オフ後に、再度電源がオンされた場合、処理はステップＳ４から実行される。

このようにして、本実施形態に係るガス検出装置１及び経年変化補正方法によれば、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合に、低温制御中における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧と、高温制御中における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧との出力差分から、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断する。ここで、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合、例えば有極性ガスの濃度がほぼ零に近い場合、出力電圧の差分は有極性ガスの濃度に影響を受けることなく、初期設定時の値に近くなるはずである。ところが、接触燃焼式ガスセンサ２１が劣化している場合、接触燃焼式ガスセンサ２１のうち、センサ抵抗Ｒｓの抵抗値が低くなる。この結果、上記出力差分について変化が生じる。このため、出力差分から接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断することができる。特に、有極性ガスの濃度を算出しつつも接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断して濃度補正を行うので、有極性ガスの濃度検出を中断することなく、校正用ガスを用いるなどの煩雑さが生じないようになっている。従って、濃度補正にあたり、有極性ガスの濃度検出を中断することなく校正作業の煩雑さを軽減することができる。

また、温度低下期間ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧Ｖａとベース値検出期間Ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧ＶＡとの差分を出力差分とするため、有極性ガスの濃度に影響を受けにくい２期間における出力から、劣化状態を判断することとなり、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、温度低下期間ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧が安定した定常状態における出力電圧Ｖａと、ベース値検出期間Ａ１における接触燃焼式ガスセンサ２１の出力電圧が安定した定常状態における出力電圧ＶＡとの差分（ＶＡ−Ｖａ）を出力差分とする。このため、高温制御と低温制御とを切り替えた直後の過渡期の出力を用いることが防止される。従って、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、出力差分と初期差分とから接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断するため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを知ることができ、劣化状態の判断精度を向上させることができる。

また、初期差分は零とされているため、初期の劣化のない状態からどの程度出力が変化したかを、出力差分のみから判断することができる。従って、劣化状態の判断にあたり、処理負荷を軽減させることができる。

また、予め初期差分を記憶しておき、出力差分と、記憶された初期差分とから、接触燃焼式ガスセンサ２１の劣化状態を判断する。このため、初期差分を零にするための回路調整等が不要となり、ガス検出装置１の初期設定を簡易に行うことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態において接触燃焼式ガスセンサ２１は、リファレンス抵抗Ｒｒとセンサ抵抗Ｒｓとが直列接続され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列接続されているが、これに限らず、抵抗Ｒ１とリファレンス抵抗Ｒｒとを直列接続し、抵抗Ｒ２とセンサ抵抗Ｒｓとを直列接続してもよい。

また、本実施形態では、有極性ガスの濃度が所定濃度以下である場合に、劣化判断を行っているが、これに限らず、有極性ガスの濃度が所定濃度を超えていたとしても、濃度算出部１４により算出された各濃度に対応できるよう複数（濃度毎）のマップや式を用意し、劣化判断を行うようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るガス検出装置を示す構成図である。 図１に示した接触燃焼式ガスセンサの詳細を示す外観図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。 図１に示した制御部の動作を示す図である。 図１に示した濃度算出部による濃度算出手法を説明する図であり、（ａ）はベース値検出期間において得られた出力電圧ＶｇＡを示し、（ｂ）は燃焼期間において得られた出力電圧ＶｇＢを示し、（ｃ）は出力電圧ＶｇＢ−ＶｇＡを示している。 接触燃焼式ガスセンサの劣化による出力電圧の変化を説明する図である。 各条件において得られる出力電圧の波形を示す図であって、（ａ）は初期の（劣化していない）接触燃焼式ガスセンサが有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｂ）は初期の接触燃焼式ガスセンサが特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示し、（ｃ）はある程度劣化した接触燃焼式ガスセンサが有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｄ）はある程度劣化した接触燃焼式ガスセンサが特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示し、（ｅ）は一層劣化した接触燃焼式ガスセンサが有極性ガス雰囲気中にない場合における波形を示し、（ｆ）は、一層劣化した接触燃焼式ガスセンサが特定濃度の有極性ガス雰囲気中にある場合における波形を示している。 図１に示した記憶部に記憶される記憶内容を示す図である。 図１に示した記憶部に記憶される記憶内容の他の例を示す図である。 図８に示した直線近似された演算式及び対数近似された演算式による補正後の出力電圧を示す図である。 本実施形態に係る経年変化補正方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ガス検出装置
１０…制御部
１１…センサ駆動制御部（センサ駆動制御手段）
１２…センサ出力取得部
１３…記憶部（初期差分記憶手段）
１４…濃度算出部（濃度算出手段）
１４ａ…補正部
１５…劣化判断部（劣化判断手段）
２０…ガスセンサ部
２１…接触燃焼式ガスセンサ
２１ａ…シリコンウェハ
２１ｂ…絶縁膜
２１ｃ〜２１ｅ…ボンディングパッド
２１ｆ，２１ｇ…凹部
２１ｓ…触媒層
２１ｒ…アルミナ層
２２…ブリッジ電流制御部
２３…計装アンプ
２４…Ａ／Ｄ変換器
Ｒｓ…センサ抵抗
Ｒｒ…リファレンス抵抗
Ｒ１〜Ｒ３，Ｒｂ…抵抗
Ｑ１…トランジスタ
ｂ１…吸着期間
Ｂ１…燃焼期間
ａ１…温度低下期間
Ａ１…ベース値検出期間

Claims (12)

1. 接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検出装置であって、
   前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御手段と、
   前記センサ駆動制御手段により駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力から、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出手段と、
   前記濃度算出手段により算出された濃度が所定濃度以下である場合に、前記低温制御中における前記接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記高温制御中における前記接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分の大きさから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する劣化判断手段と、を備え、
   前記濃度算出手段は、前記センサ駆動制御手段により駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力を、前記劣化判断手段により判断された前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態に応じて補正し、有極性ガスの濃度を算出する
   ことを特徴とするガス検出装置。
2. 前記センサ駆動制御手段は、前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させて吸着した有極性ガスを燃焼させる燃焼期間、前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させて前記燃焼期間における燃焼により温度上昇した接触燃焼式ガスセンサの温度を低下させる温度低下期間、前記温度低下期間において温度低下した前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるベース値検出期間、及び、前記ベース値検出期間において高温駆動された前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動して有極性ガスを吸着させる吸着期間を繰り返し、
   前記劣化判断手段は、前記温度低下期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力と前記ベース値検出期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とする
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
3. 前記劣化判断手段は、前記温度低下期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、前記ベース値検出期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とする
   ことを特徴とする請求項２に記載のガス検出装置。
4. 前記劣化判断手段は、前記出力差分の大きさと、前記低温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記高温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力との差分である初期差分とから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス検出装置。
5. 前記初期差分は零とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載のガス検出装置。
6. 予め前記初期差分を記憶した初期差分記憶手段をさらに備え、
   前記劣化判断手段は、前記出力差分の大きさと、前記初期差分記憶手段により記憶された前記初期差分とから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する
   ことを特徴とする請求項４に記載のガス検出装置。
7. 接触燃焼式ガスセンサの経年変化補正方法であって、
   前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるためにハイレベルの信号を出力する高温制御と接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させるためにロウレベルの信号を出力する低温制御とを繰り返し行うセンサ駆動制御工程と、
   前記センサ駆動制御工程において駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力から、有極性ガスの濃度を算出する濃度算出工程と、
   前記濃度算出工程において算出された濃度が所定濃度以下である場合に、前記低温制御中における前記接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記高温制御中における前記接触燃焼式ガスセンサの出力との出力差分の大きさから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する劣化判断工程と、を有し、
   前記濃度算出工程では、前記センサ駆動制御工程において駆動された前記接触燃焼式ガスセンサの出力を、前記劣化判断工程において判断された前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態に応じて補正し、有極性ガスの濃度を算出する
   ことを特徴とする経年変化補正方法。
8. 前記センサ駆動制御工程では、前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させて吸着した有極性ガスを燃焼させる燃焼期間、前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動させて前記燃焼期間における燃焼により温度上昇した接触燃焼式ガスセンサの温度を低下させる温度低下期間、前記温度低下期間において温度低下した前記接触燃焼式ガスセンサを高温駆動させるベース値検出期間、及び、前記ベース値検出期間において高温駆動された前記接触燃焼式ガスセンサを低温駆動して有極性ガスを吸着させる吸着期間を繰り返し、
   前記劣化判断工程では、前記温度低下期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力と前記ベース値検出期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力との差分を出力差分とする
   ことを特徴とする請求項７に記載の経年劣化補正方法。
9. 前記劣化判断工程では、前記温度低下期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力と、前記ベース値検出期間における前記接触燃焼式ガスセンサの出力が安定した定常状態における出力との差分を出力差分とする
   ことを特徴とする請求項８に記載の経年劣化補正方法。
10. 前記劣化判断工程では、前記出力差分の大きさと、前記低温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力と、前記高温制御中における初期の接触燃焼式ガスセンサの出力との差分である初期差分とから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する
    ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の経年劣化補正方法。
11. 前記初期差分は零とされている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の経年劣化補正方法。
12. 前記劣化判断工程では、予め記憶された前記初期差分を読み出し、前記出力差分の大きさと、記憶された前記初期差分とから、前記接触燃焼式ガスセンサの劣化状態を判断する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の経年劣化補正方法。
    

Images