JP7203662B2

JP7203662B2 - 温度制御方法および温度制御装置

Info

Publication number: JP7203662B2
Application number: JP2019065565A
Authority: JP
Inventors: 暁士傳寳; 久男大西; 篤野中
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165755A

Description

本発明は、特定条件で対象ガスと接触することにより、ガス検知部の電気的特性値が変化することを利用したガス検知装置における温度制御方法および温度制御装置に関する。

対象ガスと接触することにより、対象ガスに応じた態様で電気的特性値が変化するガス検知部位と、ガス検知部位を加熱するヒータ部位と、ヒータ部位による加熱を制御する加熱制御部と、ガス検知部位の電気的特性値を測定して対象ガスを検出するガス検出部とを有するガス検知装置が知られている。このようなガス検知装置においては、加熱制御部によりヒータ部位を制御することにより、対象ガスの種類に応じた適切な温度にガス検知部位を加熱して、ガス検知部位の電気的特性値（電気抵抗値、電圧値など）に基づいて対象ガスを検出する。

例えば、ｏｆｆ状態を挟んで、４００℃等の高温加熱と、１５０℃等の低温加熱とを繰り返し、高温加熱時に対象ガスとしてメタンの検出を行い、低温加熱時に対象ガスとして一酸化炭素の検出を行う。

特開２０１１－２７７５２号公報

しかしながら、高温加熱の際に電力の消費量が多くなり、特に家庭用のガス検知装置では電池駆動するものが多く、消費電力を抑制することが求められている。

本発明は、消費電力を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る温度制御方法は、所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知する際の温度制御方法であって、第１の測定温度への加熱と停止とを所定の周期で繰り返すパルス加熱を行う工程と、前記パルス加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温する工程とを備え、前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温する工程を備え、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である。

このように、第１の測定温度を２００℃以上３５０℃以下の範囲から選択された温度とし、第２の測定温度を、第１の測定温度より高く、かつ３５０℃以上４５０℃以下の範囲から選択された温度とし、通常は、検出精度が劣るかわりに低温である第１の測定温度で対象ガスの検出を行い、第１の測定温度でメタンが検出されたと思われる場合のみ、より検出精度が高く、誤検知の可能性が低い高温である第２の測定温度でメタンの検出を再確認する。これにより、消費電力を抑制しながら、精度良くメタンの検出を行うことが可能となる。
また、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温する工程を備え、前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である。
このように、パージ温度に定期的に昇温されることにより、非対象ガス等を燃焼させ、水分等のガス検知部の表面吸着物を除去して表面をクリーニングし、周囲環境によるガス検知部の表面の汚れによる対象ガスの検出感度の変動が抑制される。その結果、測定温度が低い状態でも対象ガスの検出が可能となり、測定温度を低下させて、消費電力を抑制することが可能となる。

また、本発明の一実施形態に係る温度制御方法は、所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知する際の温度制御方法であって、第１の測定温度への加熱と停止とを行った後、前記第１の測定温度より低い第３の測定温度への加熱と停止とを行う加熱処理を所定の周期で繰り返すパルス加熱を行う工程と、前記パルス加熱の前記第１の測定温度への加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温する工程とを備え、前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、前記第３の測定温度は６０℃以上２００℃以下であり、前記第３の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスは一酸化炭素である。

このような構成により、メタンおよび一酸化炭素を高精度に検出しながら、消費電力を抑制することが可能となる。

また、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温する工程を備え、前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下であることが好ましい。

このように、パージ温度に定期的に昇温されることにより、非対象ガス等を燃焼させ、水分等のガス検知部の表面吸着物を除去して表面をクリーニングし、周囲環境によるガス検知部の表面の汚れによる対象ガスの検出感度の変動が抑制される。その結果、測定温度が低い状態でも対象ガスの検出が可能となり、測定温度を低下させて、消費電力を抑制することが可能となる。

さらに、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知するガス検知装置に用いられる温度制御装置であって、前記ガス検知部を加熱するヒータ部と、前記ヒータ部の加熱動作を制御する加熱制御部とを備え、前記加熱制御部は、第１の測定温度への加熱と停止とを所定の周期で繰り返すパルス加熱を行うと共に、前記パルス加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温し、前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
前記加熱制御部は、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温し、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である。

このように、通常は、検出精度が劣るかわりに低温である第１の測定温度で対象ガスの検出を行い、第１の測定温度でメタンが検出されたと思われる場合のみ、より検出精度が高く、誤検知の可能性が低い高温である第２の測定温度でメタンの検出を再確認する。これにより、消費電力を抑制しながら、精度良くメタンの検出を行うことが可能となる。
また、前記加熱制御部は、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温し、前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である。
このように、パージ温度に定期的に昇温されることにより、非対象ガス等を燃焼させ、水分等のガス検知部の表面吸着物を除去して表面をクリーニングし、周囲環境によるガス検知部の表面の汚れによる対象ガスの検出感度の変動が抑制される。その結果、測定温度が低い状態でも対象ガスの検出が可能となり、測定温度を低下させて、消費電力を抑制することが可能となる。

また、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知するガス検知装置に用いられる温度制御装置であって、前記ガス検知部を加熱するヒータ部と、前記ヒータ部の加熱動作を制御する加熱制御部とを備え、前記加熱制御部は、第１の測定温度への加熱と停止とを行った後、前記第１の測定温度より低い第３の測定温度への加熱と停止とを行う加熱処理を所定の周期で繰り返すパルス加熱を行うと共に、前記パルス加熱の前記第１の測定温度への加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温し、前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、前記第３の測定温度は６０℃以上２００℃以下であり、前記第３の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスは一酸化炭素である。

また、前記加熱制御部は、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温し、前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下であることが好ましい。

ガス検知装置の概要を示す概略図である。パルス加熱の加熱パターンを例示する図である。別実施形態における対象ガス検出フローを示す図である。

本実施形態に係るガス検知装置１００を図１に基づいて説明する。ガス検知装置１００は、センサ素子２０（ガスセンサの一例）と、加熱制御部１２と、ガス検出部１３（制御部の一例）と、温度検出部１４（環境測定部の一例）とを有する。センサ素子２０は、ガス検知層１０（ガス検知部の一例）と、触媒層１１（触媒部の一例）と、ヒータ層６（ヒータ部の一例）とを少なくとも有している。

ガス検知装置１００は、加熱制御部１２によりヒータ層６への通電を行うことにより、ガス検知層１０を対象ガスの種類に応じた適切な温度にまで加熱して、ガス検知層１０の電気的特性値（電気抵抗値、電圧値など）に基づいて対象ガスを検出する。このようなガス検知装置１００は様々な種類の対象ガスの検出に用いることができるが、以下は、対象ガスとして一酸化炭素とメタンとを検出する実施形態を例とした説明である。まず、具体的なセンサ素子２０の構成が説明される。

（センサ素子）
センサ素子２０は、シリコン基板１に支持されてダイアフラムを構成する。センサ素子２０は、支持層５と、絶縁層７と、ガス検知層１０と、触媒層１１を有する。支持層５はシリコン基板１上に形成され、支持層５上にヒータ層６が形成される。絶縁層７は、ヒータ層６の全体を覆って支持層５上に形成される。絶縁層７の上に一対の接合層８が形成され、接合層８の上に電極層９が形成されている。絶縁層７の上の、一対の電極層９の間に、ガス検知層１０が形成される。絶縁層７の上に、ガス検知層１０を覆う形態にて、触媒層１１が形成される。なお、センサ素子２０は、ブリッジ構造をとっても良く、ヒータ層６は、電極として兼用されても良い。

支持層５は、熱酸化膜２と、Ｓｉ_３Ｎ_４膜３と、ＳｉＯ_２膜４とが順に積層されて形成されている。ヒータ層６は通電により発熱して、ガス検知層１０および触媒層１１を加熱する。

ガス検知層１０は、金属酸化物を主成分とする半導体の層である。例えば、ガス検知層１０は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）を主成分とする混合物である。ガス検知層１０は、対象ガスとの接触により電気抵抗値が変化する。ガス検知層１０は、厚さが０．２～１．６μｍ程度の薄膜としても良いし、１．６μｍを越える厚さを有する膜（厚膜）としても良い。

触媒層１１は、ヒータ層６により加熱されて高温となり、その温度において活性のある（燃焼する）ガスを燃焼させる。さらに、その温度では、対象ガスである不活性な可燃性ガスが透過・拡散されてガス検知層１０へ到達される。これにより、加熱温度を適切に制御することによって可燃性ガス（例えば、ＣＨ_４（メタン）、Ｃ_３Ｈ_６Ｏ（アセトン）、Ｃ_３Ｈ_８（プロパン）等）の検出精度が高められている。換言すれば触媒層１１は、メタン等の可燃性ガスを検出する際に、対象ガス以外の水素ガス、アルコールガスなどの還元性ガス（非対象ガス）を燃焼させてガス検知層１０に到達しないようにし、ガス検知装置１００にガス選択性を持たせる機能を有する。そのため、ガス検知層１０は、触媒層１１を透過・拡散したメタン等の対象ガスである可燃性ガスを効率的に検出することができる。なお、低温（１６０℃以下）ではＣＯ（一酸化炭素）以外のガスはガス検知層１０においてもその温度域では反応しない（２００℃以上でないと反応しない）ため、ガス検知層１０へ到達したとしても検出されないことから、一酸化炭素のみの検知を行う際には、触媒層１１は必ずしも必要ではない。

触媒層１１は、金属酸化物を主成分とする担体に、触媒金属を担持させて構成される。具体的には、触媒金属を担持した金属酸化物が、バインダーを介して互いに結合されて形成される。

メタン等の可燃性ガスを検知する際には、触媒金属は、対象ガスの検知に際して誤検知を引き起こし得る干渉ガス（エタノールやＨ_２（水素）等の還元性ガスその他の雑ガス）を、酸化除去できる触媒となる金属が用いられる。メタン等の可燃性ガスを検知する際には、触媒金属としてパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）等が使用可能であるが、例えば、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウムのうち少なくとも一つを含むものが用いられる。

触媒金属を担持する担体としては、遷移金属酸化物等が用いられ、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、または酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）が用いられる。

担体を結合させるバインダーとしては、金属酸化物の微粉末、例えば酸化ジルコニウム、シリカ微粉末、シリカゾル、マグネシア等が用いられる。バインダーとしての微量の使用であれば、触媒層１１の機能を阻害しない範囲で、アルミナ微粉末またはアルミナゾルを用いることも可能である。また、上述した触媒金属、担体としての金属酸化物、バインダーはいずれも、１種類を単独で使用してもよいし、２種以上を併用することもできる。

触媒層１１に含有される触媒金属の量（合計含有率）は、触媒金属と担体の合計質量に対して０．３～９質量％とするのが好適であり、さらに望ましくは触媒金属と担体の合計質量に対して０．５質量％～６質量％とするのが良い。

（加熱制御部）
加熱制御部１２は、ヒータ層６に対する通電制御を行い、ヒータ層６に通電してガス検知層１０を加熱する加熱動作と、ヒータ層６に通電しない非加熱動作（ガス検知層１０の加熱を停止する非加熱動作）とを行う。また加熱制御部１２は、ヒータ層６に対する通電電圧または通電電流を制御することにより、ヒータ層６を設定された任意の温度に加熱することができる。

具体的には加熱制御部１２は、図示しない電池等の電源から電源供給を受け、センサ素子２０のヒータ層６に通電して、センサ素子２０を加熱する。加熱する温度、すなわちガス検知層１０および触媒層１１の到達温度は、例えばヒータ層６に印可する電圧を変更することにより制御される。

加熱制御部１２によるヒータ層６への通電は、温度検出部１４が検出した周辺温度に基づいて行われる。具体的には加熱制御部１２は、周辺温度に基づいてヒータ層６へ印加するヒータ駆動電圧ＶＨを制御する。例えば、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが低く設定され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが高く設定される。つまり、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動のための電力が低くなるように制御され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動のための電力が高くなるように制御され、加熱制御部１２は周辺温度によらずガス検知層１０の温度が一定の測定温度となるように制御している。

（ガス検出部）
ガス検出部１３は、ガス検知層１０の電気的特性値を測定して対象ガスを検出する。例えば、ガス検出部１３は、一対の電極層９の間の電気抵抗値（電気的特性値）を測定することにより、ガス検知層１０の抵抗値を測定して、その変化から対象ガスの存在と対象ガスの濃度とを検出する。

温度検出部１４は、ガス検知層１０、または、ガス検知層１０とその周辺の温度（以下、周辺温度と総称する）とを検出する。具体的には温度検出部１４は、サーミスタ等の温度センサである。また、ヒータ層６の抵抗値を計測することによってヒータ層６の温度（ガス検知層１０の温度とほぼ同等）を検出することもできる。温度検出部１４によって検出された温度は、加熱制御部１２へ送られる。

（加熱動作）
対象ガスの検出動作において、加熱制御部１２は、センサ素子２０のガス検出部１３を加熱する際にはパルス加熱を行う。パルス加熱は、所定の間隔を隔てて、対象ガスを検出するのに適した測定温度に所定時間昇温することを繰り返すと共に、所定の回数測定温度に昇温する毎に、所定のパージ温度に所定時間昇温する加熱動作である。また、所定の間隔を隔てて、対象ガスを検出するのに適した測定温度に所定時間昇温することを繰り返す動作のみをパルス加熱とも称す。なお、ガス検知層１０は複数の対象ガスを検出する構成とすることもできる。この場合、加熱制御部１２は、それぞれの対象ガスを検出するのに適した測定温度に、所定の間隔を空けながら、任意の順番で加熱することができる。以下の説明では、対象ガスとして一酸化炭素とメタンが検出される場合が例として説明される。

対象ガスとして一酸化炭素とメタンが検出される場合のパルス加熱は、例えば、図２に示すように行われる。このパルス加熱は、一酸化炭素を検出する測定温度に加熱される一酸化炭素検出用加熱動作とメタンを検出する測定温度に加熱されるメタン検出用加熱動作が交互に行われ、一酸化炭素検出用加熱動作とメタン検出用加熱動作とが所定回数繰り返される度に、パージ温度に加熱されるパージ用加熱動作が行われる。例えば、一酸化炭素検出用加熱動作とメタン検出用加熱動作とは、３０秒～６０秒の間に一度ずつ所定の間隔を空けて行われ、これが３度行われる毎に、パージ用加熱動作が一度行われる。

メタン検出用加熱動作は、加熱制御部１２が、周辺温度に基づいてヒータ層６への通電を制御してヒータ層６を発熱させ、ガス検知層１０および触媒層１１をメタン検出用温度に加熱する動作である。メタン検出用温度への制御状態は、Ｈｉｇｈ駆動とも称される。メタン検出用温度は、２００℃以上３５０℃以下の所定の温度である。例えばメタン検出用温度は、２５０℃であり、この温度でメタンの存在およびその濃度が検出される。

具体的には、加熱制御部１２が、ヒータ層６への通電を制御して、ガス検知層１０および触媒層１１をメタン検出用温度にし、０．０５秒～０．５秒の間温度を保持する。この間にガス検出部１３は、ガス検知層１０の抵抗値を測定して、その値からメタンの存在とその濃度とを検出する。メタンの存在が検出されると、ガス検知装置１００は、図示しない警報装置から警報音等を発生させる。また、ガス検知装置１００は、同時にメタンの濃度を、図示しない表示装置に表示させることもできる。

メタン検出用加熱動作において、加熱制御部１２によるヒータ層６への通電は、温度検出部１４が検出した周辺温度に基づいて行われる。具体的には加熱制御部１２は、周辺温度に基づいてヒータ層６へ印加するヒータ駆動電圧ＶＨを制御する。例えば、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが低く設定され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動電圧ＶＨが高く設定される。つまり、周辺温度２０℃を基準温度として、周辺温度が高くなると相対的にヒータ駆動のための電力が低くなるように制御され、周辺温度が低くなると相対的にヒータ駆動のための電力が高くなるように制御される。

一酸化炭素検出用加熱動作は、加熱制御部１２が、温度検出部１４が検出した温度に基づいてヒータ層６への通電を制御してヒータ層６を発熱させ、ガス検知層１０および触媒層１１を一酸化炭素検出用温度に加熱する動作である。一酸化炭素検出用温度は、６０℃以上２００℃以下、より好ましくは１００℃以上１６０℃以下の所定の温度である。例えば一酸化炭素検出用温度は、１５０℃とすることができる。また、一酸化炭素検出用温度は、加熱制御部１２が、メタン検出用加熱動作に比べて低電圧で駆動するので、一酸化炭素検出用温度への制御状態は、Ｈｉｇｈ駆動に対してＬｏｗ駆動とも称される。

具体的には、加熱制御部１２は、ヒータ層６への通電を制御して、ガス検知層１０および触媒層１１を一酸化炭素検出用温度に加熱し、０．０５秒～１０秒の間温度を保持する。この間にガス検出部１３は、ガス検知層１０の抵抗値を測定して、その値からＣＯ（一酸化炭素）の存在とその濃度とを検出する。一酸化炭素の存在が検出されると、ガス検知装置１００は、図示しない警報装置から警報音等を発生させる。また、ガス検知装置１００は、同時に一酸化炭素の濃度を、図示しない表示装置に表示させることもできる。これらの際の警報音は、メタンを検出した際の警報音と異ならせることもできる。

本実施形態のガス検知装置１００では、一酸化炭素検出用加熱動作が、周辺温度に基づいてヒータ層６による加熱を制御して行われ、周囲温度によらず温度が常に一定で保持される。これにより、Ｌｏｗ駆動でのＣＯ検知時の検知層（酸化スズ）表面におけるＣＯの吸着量（表面被覆率）が一定に保たれ、ＣＯの吸着量のバラツキによるＣＯ感度のバラツキを抑制することができる。

パージ用加熱動作は、加熱制御部１２が、周辺温度に基づいてヒータ層６への通電を制御してヒータ層６を発熱させ、ガス検知層１０および触媒層１１をメタン検出用温度よりも高いパージ温度に加熱する動作である。パージ用温度への制御状態は、パージ駆動とも称される。パージ検出用温度は、Ｌｏｗ駆動では除去しきれないガス検知層１０の表面吸着物（水分、よごれなど）を加熱除去することができる。パージ用温度は、３５０℃以上４５０℃以下の所定の温度である。例えばパージ用温度は、４００℃であり、この温度で、水素や一酸化炭素等を燃焼させ、水分等のガス検知層１０の表面吸着物を除去して表面をクリーニングし、周囲環境によるガス検知部の表面の汚れによる一酸化炭素やメタンの検出感度の変動を抑制する。

そのため、比較的低温の測定温度でもメタンを検出できる感度を確保でき、低温でメタンの検出を行うことができる。また、ガス検知層１０の表面をクリーニングするためのパージ用加熱動作がメタン検出用加熱動作や一酸化炭素検出用加熱動作に比べて少ない回数を行うだけですむ。これらにより、ガス検知装置１００の消費電力を低減することが可能となる。すなわち、メタン検出用温度を低い温度に設定すると共に、パージ温度へ加熱する回数を必要最低限に抑制することにより、ガス検知装置１００の消費電力を低減することが可能となる。

本実施形態では、一酸化炭素検出用加熱動作およびメタン検出用加熱動作は、休止動作（ヒータ層６への通電を停止する動作）を挟んで繰り返し行われるパルス加熱である。なお、それぞれの動作の時間は適宜設定・変更が可能であり、休止動作は省略することも可能である。また、一酸化炭素検出用加熱動作とメタン検出用加熱動作の実行頻度は等しくても良いし、異なっていても良い。例えば、一酸化炭素検出用加熱動作を５回行う都度、メタン検出用加熱動作とパージ用加熱動作とが１回ずつ行われるようガス検知装置１００が構成されるなど、使用環境に応じてメタン検出・クリーニング動作の頻度が減らされても良い。

（別実施形態）
＜１＞上記実施形態では、メタン検出用加熱動作においてメタンを検出した場合、直ちにメタンを検出した旨の警報が行われたが、メタン検出用加熱動作においてメタンを検出した場合、測定温度を上述のメタン検出用加熱動作における測定温度より高いメタン再検出用測定温度に昇温し、このメタン再検出用測定温度にてメタンの存在とその濃度の検出を行っても良い。この際のメタン再検出用測定温度は、３５０℃以上４５０℃以下の所定の温度であり、例えば、４００℃である。そして、メタン検出用加熱動作においてメタンを検出してもメタンを検出した旨の警報が行われず、このメタン再検出用測定温度にてメタンを検出して初めてメタンを検出した旨の警報が行われても良い。

メタンは、測定温度が３５０℃以上４５０℃以下の方が、２００℃以上３５０℃以下の場合より検出感度が高い。そのため、メタン検出用加熱動作においてメタンを検出した場合に、メタン再検出用測定温度にてメタンの検出が再度行われることにより、より高精度にメタンの検出が行われる。また、周期的に加熱される測定温度は、検出精度の高いメタン再検出用測定温度より低温であるので、対象ガスを高精度に検出しながら、消費電力を抑制することが可能となる。

具体的には、メタン検出用加熱動作と一酸化炭素検出用加熱動作とが所定の周期繰り返される度にパージ用加熱動作が行われている（通常動作とも称す）際に、図３に示すように、定期的に、メタン検出用の測定温度に加熱（例えば２５０℃に加熱）するように加熱制御部１２が駆動され（ステップ＃１）、メタンが検出されたか否かが確認される（ステップ＃２）。メタンが検出された場合（ステップ＃２＝Ｙｅｓ）、メタン再検出用測定温度に加熱（例えば４００℃に加熱）するように加熱制御部１２が駆動され（ステップ＃３）、再度、メタンが検出されたか否かが確認される（ステップ＃４）。ここでもメタンが検出された場合（ステップ＃４＝Ｙｅｓ）メタンを検出した旨の警報が行われる（ステップ＃５）。メタンが検出されなかった場合（ステップ＃４＝Ｎｏ）、通常動作に戻される。メタン検出用の測定温度でメタンが検出されなかった場合（ステップ＃２＝Ｎｏ）、一酸化炭素出用の測定温度に加熱（例えば１５０℃に加熱）するように加熱制御部１２が駆動される（ステップ＃６）。次に、一酸化炭素が検出されたか否かが確認される（ステップ＃７）。一酸化炭素が検出された場合（ステップ＃７＝Ｙｅｓ）、一酸化炭素を検出した旨の警報が行われる（ステップ＃８）。一酸化炭素が検出されなかった場合（ステップ＃７＝Ｎｏ）、メタン検出用加熱動作と一酸化炭素検出用加熱動作とが所定の周期繰り返されたか否かが確認される（ステップ＃９）。所定の周期繰り返されている場合（ステップ＃９＝Ｙｅｓ）、パージ温度に加熱（例えば４００℃に加熱）するように加熱制御部１２が駆動される（ステップ＃１０）。所定の周期繰り返されていない場合（ステップ＃９＝Ｎｏ）、通常動作に戻されて処理が継続される。

なお、図３に示す例では、パージ用加熱動作が行われたが、パージ用加熱動作は必ずしも実施しなくても良い。

＜２＞センサ素子２０は上記構成に限らず、任意の構成のガスセンサを用いることができる。

１シリコン基板
２熱酸化膜
３Ｓｉ_３Ｎ_４膜
４ＳｉＯ_２膜
５支持層
６ヒータ層（ヒータ部）
７絶縁層
８接合層
９電極層
１０ガス検知層（ガス検知部）
１１触媒層（触媒部）
１２加熱制御部
１３ガス検出部
１４温度検出部
２０センサ素子（ガスセンサ）
１００ガス検知装置

Claims

所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知する際の温度制御方法であって、
第１の測定温度への加熱と停止とを所定の周期で繰り返すパルス加熱を行う工程と、
前記パルス加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温する工程とを備え、
前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、
前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、
前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温する工程を備え、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である温度制御方法。
所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知する際の温度制御方法であって、
第１の測定温度への加熱と停止とを行った後、前記第１の測定温度より低い第３の測定温度への加熱と停止とを行う加熱処理を所定の周期で繰り返すパルス加熱を行う工程と、
前記パルス加熱の前記第１の測定温度への加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温する工程とを備え、
前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、
前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、
前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
前記第３の測定温度は６０℃以上２００℃以下であり、前記第３の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスは一酸化炭素である温度制御方法。
所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温する工程を備え、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である請求項２に記載の温度制御方法。
所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知するガス検知装置に用いられる温度制御装置であって、
前記ガス検知部を加熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の加熱動作を制御する加熱制御部とを備え、
前記加熱制御部は、第１の測定温度への加熱と停止とを所定の周期で繰り返すパルス加熱を行うと共に、
前記パルス加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温し、
前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、
前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、
前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
前記加熱制御部は、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温し、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である温度制御装置。
所定の測定温度に加熱された際にガス検知部の電気的特性値を測定し、前記測定温度と前記電気的特性値とに基づいて対象ガスを検知するガス検知装置に用いられる温度制御装置であって、
前記ガス検知部を加熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の加熱動作を制御する加熱制御部とを備え、
前記加熱制御部は、第１の測定温度への加熱と停止とを行った後、前記第１の測定温度より低い第３の測定温度への加熱と停止とを行う加熱処理を所定の周期で繰り返すパルス加熱を行うと共に、
前記パルス加熱の前記第１の測定温度への加熱の際に前記対象ガスが検知されると、前記第１の測定温度より高い第２の測定温度に所定時間昇温し、
前記第１の測定温度は２００℃以上３５０℃以下であり、
前記第２の測定温度は３５０℃以上４５０℃以下であり、
前記第１の測定温度および前記第２の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスはメタンであり、
前記第３の測定温度は６０℃以上２００℃以下であり、前記第３の測定温度に加熱された際に検知される前記対象ガスは一酸化炭素である温度制御装置。
前記加熱制御部は、所定の回数の前記パルス加熱を行う毎に、前記測定温度以上のパージ温度に所定時間昇温し、
前記パージ温度は３５０℃以上４５０℃以下である請求項５に記載の温度制御装置。