JP6730109B2 - ガス警報器及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス警報器及びその制御方法に関する。

従来、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、ガス感応体が検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサを備えたガス警報器が提案されている。

このガス警報器において半導体式ガスセンサは、還元性ガスに反応して抵抗値が変化する構造となっているため、メタンガスやプロパンガスなどの検知対象ガス以外の還元性ガスである水素ガスに対しても反応してしまう。このため、水素ガスのような雑ガスに影響を受けて正確に警報状態であるかを判断できなくなる可能性がある。

そこで、水素ガスに対して弁別性のある期間において検出されたセンサ値から水素ガスが所定濃度以上であると判断した場合に、警報閾値を高濃度側にシフトさせるガス警報器が提案されている（例えば特許文献１参照）。このガス警報器では、警報閾値を高濃度側にシフトさせることで、水素ガスによるセンサ値の変化をキャンセルするように警報閾値を変更でき、誤警報の防止につなげることができる。

特許第４１１６９８９号公報

しかし、特許文献１に記載の警報器のように、水素ガスに対して弁別性のある期間において検出されたセンサ値から水素ガスが所定濃度以上であると判断した場合に、警報閾値を高濃度側にシフトさせる処理では、精度良く誤警報を防止という点において改善の余地があるものであった。

本発明は、このような問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、誤警報の防止精度について向上を図ることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することにある。

本発明のガス警報器は、加熱された金属酸化物半導体が還元性の検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、予め定められた検知対象ガスの測定期間において得られた前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正して補正センサ値を算出するセンサ値補正手段と、前記センサ値補正手段により算出された補正センサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御手段による処理を警報が出力され難くなる方向に変更する誤警報防止手段と、を備えることを特徴とする。

このガス警報器によれば、エアベース比率が所定条件を満たし、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサのセンサ値から、所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報出力を禁止させる。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサが劣化していない場合、検知対象ガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスによる影響を受け難いことを見出した。このため、エアベース比率が所定条件を満たすかを判断することで半導体式ガスセンサの劣化が或る程度進行しているかを判断し、或る程度の劣化が見られない場合には、たとえ所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合であっても、処理を変更しないこととなる。このように、水素ガスを検出するだけでなく、半導体式ガスセンサの劣化状態を確認することで、検知対象ガスを測定期間でのセンサ値に対する水素ガスの影響度合いを判断して、誤警報の防止処理を行うこととなる。従って、誤警報の防止精度について向上を図ることができる。

また、このガス警報器において、前記誤警報防止手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御手段による警報出力を禁止させることが好ましい。

このガス警報器によれば、エアベース比率が所定条件を満たし、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報出力を禁止させる。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサの劣化が進行すると、検知対象ガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスに対して極めて鋭敏な反応を示し、もはや水素ガスによって支配的になってしまうことを見出した。このため、このような場合には例えば警報閾値を変更したとしても水素ガスによって警報閾値を超えてしまうこともあり、警報出力を禁止することが誤警報防止の観点において適切であるといえる。従って、より適切に誤警報を防止することができる。

また、このガス警報器において、前記センサ値が前記半導体式ガスセンサの抵抗値であり、前記エアベース比率が、前記半導体式ガスセンサの清浄状態の空気雰囲気における抵抗値を初期値で除した値であるときにおいて、前記誤警報防止手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が０．９以下であるときに、前記所定条件を満たすと判断することが好ましい。

このガス警報器によれば、エアベース比率が０．９以下であるときに所定条件を満たすと判断する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサが劣化してエアベース比率が０．９以下となる領域においては、水素ガスに対する鋭敏化傾向が急激に高まる可能性があることを見出した。このため、エアベース比率が０．９以下であるときに所定条件を満たすと判断することで、より一層確実に誤警報を防止することができる。

また、本発明のガス警報器の制御方法は、加熱された金属酸化物半導体が還元性の検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、予め定められた検知対象ガスの測定期間において得られた前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正して補正センサ値を算出するセンサ値補正工程と、前記センサ値補正工程において算出された補正センサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御工程における処理を警報が出力され難くなる方向に変更する誤警報防止工程と、を備えることを特徴とする。

このガス警報器によれば、エアベース比率が所定条件を満たし、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサのセンサ値から、所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報出力を禁止させる。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサが劣化していない場合、検知対象ガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスによる影響を受け難いことを見出した。このため、エアベース比率が所定条件を満たすかを判断することで半導体式ガスセンサの劣化が或る程度進行しているかを判断し、或る程度の劣化が見られない場合には、たとえ所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合であっても、処理を変更しないこととなる。このように、水素ガスを検出するだけでなく、半導体式ガスセンサの劣化状態を確認することで、検知対象ガスを測定期間でのセンサ値に対する水素ガスの影響度合いを判断して、誤警報の防止処理を行うこととなる。従って、誤警報の防止精度について向上を図ることができる。

本発明によれば、誤警報の防止精度について向上を図ることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。 図１に示した制御部の機能ブロック図である。 図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第１段階目の処理を示している。 図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第２段階目の処理を示している。 図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第３段階目の処理を示している。 図２に示したエアベース比率算出部により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。 図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。 図６に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフである。 図２に示したエアベース比率算出部により算出されるエアベース比率の他の例を示すグラフである。 図９に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフであって、メタンガスに対する警報点の推移を示している。 図９に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフであって、水素ガスに対する警報点の推移を示している。 半導体式ガスセンサの劣化に伴って変化する所定濃度の推移を示すグラフであり、水素ガスに対する弁別性のある期間における水素ガスに対する所定濃度の推移を示している。 本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。 本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、警報処理を示している。 本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、警報禁止処理を示している。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す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において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。図１に示すように、ガス警報器１は、検知対象ガス（本実施形態ではメタンガス）の濃度が所定濃度以上であると判断した場合に警報出力するものであって、半導体式ガスセンサ１０と、制御部２０と、警報音発生部（警報出力部）３０と、表示部（警報出力部）４０とを備えて構成されている。

半導体式ガスセンサ１０は、金属酸化物半導体をガス感応体として有し、ガス感応体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力するものである。具体的に半導体式ガスセンサ１０は、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、還元性の検知対象ガスであるメタンガスに曝されたときの抵抗値の低下に応じた信号を出力する。この半導体式ガスセンサ１０は、ヒータによってガス感応体が加熱されており、その加熱温度は、第１所定温度（例えば４００℃）と第２所定温度（例えば８０℃）との間で変化させられている。

なお、以下において半導体式ガスセンサ１０のセンサ値は、半導体式ガスセンサ１０から出力された信号を抵抗値換算した値（すなわちセンサ抵抗値）であるものとして説明する。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されるプログラムを実行して、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断するものである。警報音発生部３０は、例えばスピーカと音声出力回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、警報音を出力するものである。表示部４０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）と点灯回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、点灯出力又は点滅出力するものである。

図２は、図１に示した制御部２０の機能ブロック図である。図２に示すように、制御部２０は、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、ヒータ制御部２１と、エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）２２と、センサ値補正部（センサ値補正手段）２３と、警報制御部（警報制御手段）２４とが機能する。

ヒータ制御部２１は、半導体式ガスセンサ１０の加熱温度を第１所定温度と第２所定温度との間で変化させるものであって、具体的には高温となる第１所定温度を５秒間維持した後に、低温となる第２所定温度を１０秒間維持する制御を繰り返し実行するものである。

ここで、第１所定温度から第２所定温度に切り替わる直前の約１秒間（第２所定温度から第１所定温度に切り替わってから４秒〜５秒後）が、検知対象ガスであるメタンガスの測定期間である。制御部２０は、メタンガスの測定期間における出力から得られたセンサ値に基づいて警報状態か否かを判断することとなる。

また、本実施形態においては、第１所定温度から第２所定温度に切り替わる直後（切り替わってから１秒後付近）が水素ガスに対して弁別性のある期間となる。なお、この期間において得られるセンサ値は水素ガス濃度に依存して変化するため、制御部２０は、後述のように、この期間における出力から得られたセンサ値に基づいて所定濃度以上の水素ガスが存在するかを判断することとなる。一方で、上記したメタンガスの測定期間において得られるセンサ値は、メタンガスのみならず水素ガスによってもセンサ値が変化することとなる。このため、測定期間において得られたセンサ値は、雑ガスである水素ガスに影響を受けるものとなる。

エアベース比率算出部２２は、半導体式ガスセンサ１０の空気雰囲気（清浄状態の空気雰囲気）におけるセンサ値（特に測定期間において得られるセンサ値）の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するものである。このエアベース比率算出部２２は、後述する更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。ここで、半導体式ガスセンサにおいてエアベース値（清浄状態の空気雰囲気におけるセンサ値）は、長期使用された場合の被毒の影響によって初期値よりも低下する傾向にある。よって、エアベース比率算出部２２は、後述する更新候補値を初期値で除することで、１以下のエアベース比率を算出することとなる。

図３〜図５は、図２に示したエアベース比率算出部２２によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、図３は第１段階目の処理を示し、図４は第２段階目の処理を示し、図５は第３段階目の処理を示している。

まず、エアベース比率算出部２１は、図３に示すように、所定時間Ｔ毎に半導体式ガスセンサ１０から得られる信号を抵抗値換算してセンサ値を求め、このセンサ値を記憶保存していく。そして、記憶保存したセンサ値がＬ個（Ｌは３以上の整数）となった場合、すなわち第１所定期間Ｐ１が経過した場合、Ｌ個のセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、（Ｌ−２）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。

次に、エアベース比率算出部２１は、図４に示すように、第１所定期間Ｐ１毎に算出した第１候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第１候補値がＭ個（Ｍは３以上の整数）となった場合、すなわち第２所定期間Ｐ２が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値を第２候補値として算出する。

ここで、第２候補値には、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第１候補値が採用されてもよい。

次いで、エアベース比率算出部２１は、図５に示すように、第２所定期間Ｐ２毎に算出した第２候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第２候補値がＮ個（Ｎは３以上の整数）となった場合、すなわち第３所定期間Ｐ３が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値を更新候補値として算出する。

ここで、更新候補値には、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第２候補値が採用されてもよい。

エアベース比率算出部２２は、上記のようにして更新候補値を算出する。そして、エアベース比率算出部２２は、算出した更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。なお、初期値は、予め記憶された値であってもよいし、ガス警報器１の設置直後のセンサ値から求められる値であってもよい。

ここで、エアベース比率を算出するための更新候補値については、空気雰囲気のセンサ値に基づいて得られた値である必要がある。このため、エアベース比率算出部２２は、警報音発生部３０及び表示部４０から警報出力されているときのセンサ値を第１候補値の算出に用いないこととする。

例えば、Ｌ個のセンサ値のうち、２つのセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、まずＬ個のセンサ値のうち警報出力時のセンサ値を除いて（Ｌ−２）個とし、（Ｌ−２）個のセンサ値の最大値と最小値とを除いた（Ｌ−４）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。また、所定時間Ｔ毎の検出タイミングにおけるセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、警報出力が解除されるまで待機し、解除されたときのセンサ値を所定時間Ｔ毎のセンサ値の１つとしてもよい。この場合、待機時間分だけ第１所定期間Ｐ１が延長されてもよいし、延長されなくともよい。

再度、図２を参照する。センサ値補正部２３は、メタンガスの測定期間において得られた半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率算出部２２により算出されたエアベース比率に基づいて補正して補正センサ値を算出するものである。具体的にセンサ値補正部２３は、エアベース比率が所定範囲（０．２を超え０．９以下）内に収まる場合に、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率で除することでセンサ値を補正する。これにより、センサ被毒の影響によるセンサ値の変化を緩和するようにしている。なお、センサ値補正部２３は、エアベース比率が所定範囲外である場合には、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値を補正しないこととなる。

警報制御部２４は、センサ値補正部２３により算出された補正センサ値に基づいて警報状態であるかを判断するものである。この警報制御部２４は、センサ値補正部２３により補正された補正センサ値が示す検知対象ガスのガス濃度が、第１又は第２警報点（警報閾値）が示すガス濃度以上となると判断した場合に警報状態であると判断する。また、警報制御部２４は、警報状態であると判断した場合、警報音発生部３０から警報音を出力させたり、表示部４０を点灯又は点滅させたりする警報動作を行わせるものである。

なお、エアベース比率が所定範囲外である場合には、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値は補正されない。この場合、警報制御部２４は、補正されていないセンサ値に基づいて、警報状態であるかを判断することとなる。

次に、センサ値の補正の様子を説明する。図６は、図２に示したエアベース比率算出部２２により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。更新候補値はガス感応体の被毒によって低下していく傾向がある。このため、エアベース比率算出部２２により算出されるエアベース比率についても被毒が進行すると低い値となる。

図６に示す例においては、１００日及び２００日経過時点におけるエアベース比率が約０．８強となっており、３００日経過時点におけるエアベース比率が約０．７強となっており、４００日経過時点におけるエアベース比率が約０．５強となっている。

図７は、図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。図７に示すように、０日（初期）において、第１段警報点は３０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は３５００ｐｐｍとなっている。すなわち、初期においては、メタンガスが３０００ｐｐｍであるときに第１段警報（表示部４０の点滅）が発せられ、メタンガスが３５００ｐｐｍであるときに第２段警報（警報音発生部３０から警報音出力、表示部４０の点灯又は点滅）が発せられる。

しかし、１００日経過すると、第１段警報点は約２０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約２５００ｐｐｍとなっている。このため、１００日経過時点においては、メタンガスが２０００ｐｐｍしかない環境下において第１段警報が発せられ、メタンガスが２５００ｐｐｍしかない環境下において第２段警報が発せられてしまう。

また、２００日経過すると、第１段警報点は約１３００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１７００ｐｐｍとなっており、３００日経過すると、第１段警報点は約１０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１４００ｐｐｍとなっている。このため、２００日経過時点や３００日経過時点では、これらの濃度のメタンガスしかない環境下において第１又は第２段警報が発せられてしまう。特に、４００日経過すると、第１段警報点及び第２段警報点は共に１０００ｐｐｍを下回ってしまう。すなわち、検定下限レベルを下回る結果となってしまう。

図８は、図６に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフである。図８に示すように、センサ値をエアベース比率で補正（除算）することで、第１段警報点及び第２段警報点の低下を抑えることができ、４００日経過時点において検定下限レベルを下回ることがないようになっている。すなわち、警報の鋭敏化を食い止める結果となっている。

以上のように、センサ値のエアベース比率で補正することにより、警報が鳴り易くなってしまう事態を防止している。

図９は、図２に示したエアベース比率算出部２２により算出されるエアベース比率の他の例を示すグラフである。図９に示す例においては、１００日及び２００日経過時点におけるエアベース比率は図６に示すものと同様である。しかし、３００日経過時点以降においては半導体式ガスセンサ１０の劣化が図６に示す例よりも進行しており、３００日経過時点におけるエアベース比率が約０．４強となっており、４００日経過時点におけるエアベース比率が約０．１となっている。

図１０は、図９に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフであって、メタンガスに対する警報点の推移を示している。図１０に示すように、センサ値をエアベース比率で補正（除算）することで、２００日経過する迄は第１段警報点及び第２段警報点を横ばいとすることができる。しかし、３００日経過以降においては、第１段警報点及び第２段警報点が上昇することとなり、警報の鈍化を招くこととなっている。このように、半導体式ガスセンサ１０は劣化が進行した場合において、センサ値をエアベース比率で補正（除算）すると警報の鈍化を招く。

図１１は、図９に示したエアベース比率でセンサ値を補正したときの警報点の推移を示すグラフであって、水素ガスに対する警報点の推移を示している。

図１１に示すように、センサ値をエアベース比率で補正（除算）した場合、２５０日経過時点における第１段及び第２段警報点は、２０００ｐｐｍ強となっている。すなわち、２５０日経過時点において、水素ガスが２０００ｐｐｍ強存在する環境下において第１段又は第２段警報が発せられてしまう。また、３００日経過時点における第１段及び第２段警報点は、約５００ｐｐｍとなっている。すなわち、３００日経過時点では、水素ガスが５００ｐｐｍ程度存在する環境下において第１段又は第２段警報が発せられてしまう。なお、５００ｐｐｍは検定下限レベルである。

特に、３４０日経過時点においては、第１段及び第２段警報点は１００ｐｐｍ未満となっており、１００ｐｐｍ未満の水素ガスが存在する環境下であっても第１段又は第２段警報が発せられてしまう。

このように、半導体式ガスセンサ１０の劣化度合いが大きくなると、メタンガスに対して鈍化を招くと共に、水素ガスに対して極めて鋭敏となってしまう。よって、測定期間におけるセンサ値は、水素ガスによって支配的となってしまう。

一方で、図１１に示すように、２００日が経過する前、すなわち、エアベース比率が０．７を超える場合、第１段及び第２段警報点は、８０００ｐｐｍを超えている。すなわち、エアベース比率が０．７を超える場合、測定期間におけるセンサ値に対して水素ガスは殆ど影響を与えないといえる。このように、半導体式ガスセンサ１０が劣化していない場合、測定期間におけるセンサ値は水素ガスに影響を受けない。よって、半導体式ガスセンサ１０が劣化していない場合は、水素ガスに対する誤警報の防止処理の必要性は低い。

そこで、本実施形態においては図２に示すように、制御部２０は、プログラムを実行することで、上記の特性を捉えた誤警報防止部（誤警報防止手段）２５が機能するようになっている。

誤警報防止部２５は、エアベース比率算出部２２により算出されたエアベース比率が所定値以下であり（所定条件を満たし）、且つ、水素ガスに対して弁別性のある期間において得られるセンサ値から、所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報制御部２４による処理を警報が出力され難くなる方向に変更するものである。ここで、誤警報防止部２５は、例えば警報点を高濃度側にシフトさせたり、警報出力を禁止したりすることで、警報制御部２４による処理を警報が出力され難くなる方向に変更する。また、誤警報防止部２５は、警報出力に遅延時間を設けて、遅延時間中に警報状態でないと判断された場合には警報出力を行わないロジックを警報制御部２４に実行させるようにしてもよい。

なお、本実施形態では上記所定値が０．９である。エアベース比率が０．９以下でない場合には、半導体式ガスセンサ１０が劣化しているとはいえないからである。なお、所定値は０．７であってもよい。図１１に示すように、半導体式ガスセンサ１０はエアベース比率が０．７以下となると水素ガスに対して大きく反応し始めるからである。さらに、所定値は０．４であってもよい。図１１に示すように、水素ガスに対する検定下限レベルは５００ｐｐｍであり、エアベース比率が０．４以下となると検定下限レベル以下となってしまうからである。なお、半導体ガスセンサ１０の個体差や環境によっては、エアベース比率が０．９以下となると水素ガスに対して大きく反応し始める場合もある。

また、上記所定濃度は１０００ｐｐｍである。ここで、誤警報防止部２５は、１０００ｐｐｍ以上の水素ガスが存在するか否かの判断を行っており、実際に１０００ｐｐｍ以上の水素ガスが存在するかを確認しているわけではない。すなわち、誤警報防止部２５は、半導体式ガスセンサ１０の劣化分も含めて、１０００ｐｐｍの水素ガスが存在するときに相当するセンサ値が得られているかを判断している。

図１２は、半導体式ガスセンサ１０の劣化に伴って変化する所定濃度の推移を示すグラフであり、水素ガスに対する弁別性のある期間における水素ガスに対する所定濃度の推移を示している。なお、図１２においては経過年数が大きくなるほど半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行しているものとする。

図１２に示すように、経過年数が０年である場合、水素ガスに対する弁別性のある期間において、１０００ｐｐｍの水素ガスが存在すれば、誤警報防止部２５は、所定濃度（１０００ｐｐｍ）の水素ガスが存在すると判断する。また、経過年数が０．５年弱となると、水素ガスに対する弁別性のある期間において、７７７ｐｐｍの水素ガスが存在すれば、誤警報防止部２５は、所定濃度（１０００ｐｐｍ）の水素ガスが存在すると判断する。

その後、さらに経過年数が大きくなり半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、それぞれ３１３ｐｐｍ、１２７ｐｐｍ、４８ｐｐｍの水素ガスが存在するだけで、誤警報防止部２５は、所定濃度（１０００ｐｐｍ）の水素ガスが存在すると判断する。

以上のように、本実施形態において誤警報防止部２５は、エアベース比率が所定値以下という条件に基づいて、半導体式ガスセンサ１０が劣化しているかを判断しており、そのような劣化の可能性があるときに、所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合、すなわち誤警報の可能性があるときに、警報制御部２４による処理を警報が出力され難くなる方向に変更する。

ここで、誤警報防止部２５は、上記の場合に、警報出力を禁止させることが好ましい。図１１に示すように、半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると（例えば３００日経過以降において）、メタンガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスに対して極めて鋭敏な反応を示す一方で、メタンガスに対しては非常に鈍くなってしまう。すなわち、もはや水素ガスにしか反応しないようになってしまうことを見出した。このため、このような場合には例えば警報閾値を変更するなどの処理を行ったとしても、誤警報を適切に防止できるとはいえない。よって、警報出力を禁止することが誤警報防止の観点において適切であるといえる。

なお、誤警報防止部２５は、エアベース比率の値に応じて、変更処理の内容を可変とするようにしてもよい。例えばエアベース比率が第２所定値以下（例えば０．４以下）である場合には警報出力を禁止するが、エアベース比率が第２所定値を超え所定値（例えば０．９）以下である場合には禁止以外の処理を行うようにしてもよい。これにより、一層適切な誤警報の防止を行うことができるからである。

次に、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を説明する。図１３は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。なお、図１３に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。

図１３に示すように、制御部２０は、まず所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１）。所定時間が経過していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、所定時間が経過したと判断するまで、この処理が繰り返される。

所定時間が経過したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２２は、半導体式ガスセンサ１０からの信号に基づくセンサ値を記憶する（Ｓ２）。次に、エアベース比率算出部２２は、第１所定期間が経過したかを判断する（Ｓ３）。第１所定期間が経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。

一方、第１所定期間が経過したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２２は、ステップＳ２において記憶したセンサ値のうち、警報時のセンサ値を除外すると共に、除外したセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、センサ値の平均値を第１候補値として算出し記憶する（Ｓ４）。

次いで、エアベース比率算出部２２は、第２所定期間が経過したかを判断する（Ｓ５）。第２所定期間が経過していないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。

一方、第２所定期間が経過したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２２は、ステップＳ４にて算出して記憶された第１候補値のうち、２番目に大きい値を第２候補値として算出し記憶する（Ｓ６）。その後、エアベース比率算出部２２は、第３所定期間が経過したかを判断する（Ｓ７）。

第３所定期間が経過していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。一方、第３所定期間が経過したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２２は、ステップＳ６にて算出して記憶された第２候補値のうち、２番目に大きい値を更新候補値として算出する（Ｓ８）。

その後、エアベース比率算出部２２は、ステップＳ８にて算出された更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する（Ｓ９）。その後、図１３に示す処理は終了する。

図１４は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、警報処理を示している。なお、図１４に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。

図１４に示すように、まず制御部２０は、測定期間における半導体式ガスセンサ１０の信号からセンサ値を算出する（Ｓ１０）。次に、制御部２０は、現在のエアベース比率（図１３のステップＳ９で算出されたエアベース比率）が所定範囲内であるか（例えば０．２＜エアベース比率≦０．９であるか）を判断する（Ｓ１１）。所定範囲内でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はステップＳ１３に移行する。

一方、所定範囲内であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、センサ値補正部２３は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値を、エアベース比率により除することで、補正センサ値を算出する（Ｓ１２）。

その後、警報制御部２４は、ステップＳ１２にて算出された補正センサ値、又は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断する（Ｓ１３）。このとき、警報制御部２４は、補正センサ値又はセンサ値と警報点とを比較して警報状態であるかを判断する。

警報状態でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、図１４に示す処理は終了する。警報状態であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、警報制御部２４は、警報出力が禁止されているかを判断する（Ｓ１４）。禁止されていると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、図１４に示す処理は終了する。

一方、警報出力が禁止されていないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、警報制御部２４は、警報を出力させる（Ｓ１５）。警報制御部２４は、警報音発生部３０から警報音を出力させ、表示部４０が点灯又は点滅させる。そして、図１４に示す処理は終了する。

図１５は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、警報禁止処理を示している。なお、図１５に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。

図１５に示すように、誤警報防止部２５は、現在のエアベース比率（図１３のステップＳ９で算出されたエアベース比率）が所定値以下であるかを判断する（Ｓ２０）。所定値以下でないと判断した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、図１５に示す処理は終了する。

一方、所定値以下であると判断した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、誤警報防止部２５は、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサ１０の信号からセンサ値を算出する（Ｓ２１）。

そして、誤警報防止部２５は、ステップＳ２１にて算出したセンサ値から、所定濃度以上の水素ガスが存在するときのセンサ値に相当するかを判断する（Ｓ２２）。所定濃度以上の水素ガスが存在するときのセンサ値に相当しないと判断した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、図１５に示す処理は終了する。

一方、所定濃度以上の水素ガスが存在するときのセンサ値に相当すると判断した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、誤警報防止部２５は、ガス警報器１を、警報出力を禁止する状態に設定する（Ｓ２３）。これにより、図１４に示したステップＳ１６において「ＹＥＳ」と判断されることとなる。そして、図１５に示す処理は終了する。

このようにして、本実施形態に係るガス警報器１及びその制御方法によれば、エアベース比率が所定条件を満たし、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサ１０のセンサ値から、所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報出力を禁止させる。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０が劣化していない場合、検知対象ガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスによる影響を受け難いことを見出した。このため、エアベース比率が所定条件を満たすかを判断することで半導体式ガスセンサ１０の劣化が或る程度進行しているかを判断し、或る程度の劣化が見られない場合には、たとえ所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合であっても、処理を変更しないこととなる。このように、水素ガスを検出するだけでなく、半導体式ガスセンサ１０の劣化状態を確認することで、検知対象ガスを測定期間でのセンサ値に対する水素ガスの影響度合いを判断して、誤警報の防止処理を行うこととなる。従って、誤警報の防止精度について向上を図ることができる。

また、エアベース比率が所定条件を満たし、水素ガスに対して弁別性のある期間における半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、警報出力を禁止させる。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、検知対象ガスの測定期間において得られるセンサ値は、水素ガスに対して極めて鋭敏な反応を示し、もはや水素ガスによって支配的になってしまうことを見出した。このため、このような場合には例えば警報閾値を変更したとしても水素ガスによって警報閾値を超えてしまうこともあり、警報出力を禁止することが誤警報防止の観点において適切であるといえる。従って、より適切に誤警報を防止することができる。

また、エアベース比率が０．９以下であるときに所定条件を満たすと判断することが好ましい。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０が劣化してエアベース比率が０．９以下となる領域においては、水素ガスに対する鋭敏化傾向が急激に高まる可能性があることを見出した。このため、エアベース比率が０．９以下であるときに所定条件を満たすと判断することで、より一層確実に誤警報を防止することができる。

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し、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態に係るガス警報器１は、検知対象となる還元性ガスがメタンガスである都市ガス向けの警報器として説明したが、これに限らず、検知対象となるガスがプロパンガスやブタンガスなどであるＬＰガス向けの警報器であってもよい。また、ガス警報器１は、火災警報機能を更に有するガス火災警報器として構成されてもよい。

加えて、上記では、半導体式ガスセンサ１０から電圧信号を抵抗値換算した値をセンサ値としたが、これに限らず、電圧信号をセンサ値としてもよい。この場合、上記説明においてセンサ値の大小関係の概念が逆になるなど、適宜処理内容が変わることはいうまでもない。また、センサ値は抵抗値や電圧信号に限らず、電圧信号を濃度換算した値であってもよい。すなわち、センサ値とは、出力される信号そのもの、又はその信号から求められる値であれば、特に上記に限られるものではない。

さらに、本実施形態においては検知対象ガスがメタンガスであるため、上記した期間を測定期間としたが、検知対象ガスが他のガスとなる場合には、他の期間が測定期間となることはいうまでもない。さらに、検知対象ガスがメタンガスであっても、他の期間を測定期間としてもよい。加えて、水素ガスに対する弁別性ある期間についても可能であれば他の期間であってもよい。

１ ：ガス警報器
１０ ：半導体式ガスセンサ
２０ ：制御部
２１ ：ヒータ制御部
２２ ：エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）
２３ ：センサ値補正部（センサ値補正手段）
２４ ：警報制御部（警報制御手段）
２５ ：誤警報防止部（誤警報防止手段）
３０ ：警報音発生部（警報出力部）
４０ ：表示部（警報出力部）

Claims (4)

1. 加熱された金属酸化物半導体が還元性の検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、
   前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、
   予め定められた検知対象ガスの測定期間において得られた前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正して補正センサ値を算出するセンサ値補正手段と、
   前記センサ値補正手段により算出された補正センサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、
   前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御手段による処理を警報が出力され難くなる方向に変更する誤警報防止手段と、
   を備えることを特徴とするガス警報器。
2. 前記誤警報防止手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御手段による警報出力を禁止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器。
3. 前記センサ値が前記半導体式ガスセンサの抵抗値であり、前記エアベース比率が、前記半導体式ガスセンサの清浄状態の空気雰囲気における抵抗値を初期値で除した値であるときにおいて、前記誤警報防止手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が０．９以下であるときに、前記所定条件を満たすと判断する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のガス警報器。
4. 加熱された金属酸化物半導体が還元性の検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、
   予め定められた検知対象ガスの測定期間において得られた前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正して補正センサ値を算出するセンサ値補正工程と、
   前記センサ値補正工程において算出された補正センサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、
   前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が所定条件を満たし、且つ、前記測定期間と異なる期間であって水素ガスに対して弁別性のある期間における前記半導体式ガスセンサのセンサ値から所定濃度以上の水素ガスが存在すると判断した場合に、前記警報制御工程おける処理を警報が出力され難くなる方向に変更する誤警報防止工程と、
   を備えることを特徴とするガス警報器の制御方法。

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