JP7317318B2 - 複数のガスセンサを備えるガス検出装置とガス検出方法 - Google Patents
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Description
・ 複数のガスセンサを順次使用すること、及び相対値検出を行うことにより、ガス検出装置の寿命を向上すること、及び
・ ガスセンサの切替時に、新しく使用するガスセンサでの空気中の抵抗値を適切に学習させることにより、検出の信頼性を維持することにある。
付帯回路は、
ガスセンサを動作させている時間をカウントするタイマ手段と、
金属酸化物半導体の、空気中での初期的な抵抗値と、所定濃度の検出対象ガスを含む雰囲気中での初期的な抵抗値との比に対応する値を、ガスセンサ毎に記憶する記憶手段と、
動作しているガスセンサでの、金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習するための学習手段と、
動作しているガスセンサでの、学習手段で学習した空気中の抵抗値を前記比で割ったものに対応する値よりも、金属酸化物半導体の抵抗値が低くなった際に、検出対象ガスの発生を出力する検出手段とを備え、
前記付帯回路は、最初のガスセンサを所定時間動作させた際に、次のガスセンサと最初のガスセンサを学習期間の間共に動作させ、最初のガスセンサにより検出対象ガスの検出を続行すると共に、学習手段により次のガスセンサでの金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
学習期間が終了すると、次のガスセンサにより検出対象ガスを検出し、最初のガスセンサは例えば加熱を停止するように構成されている。
ガスセンサを動作させている時間をカウントし、
金属酸化物半導体の、空気中での初期的な抵抗値と、所定濃度の検出対象ガスを含む雰囲気中での初期的な抵抗値との比に対応する値を、ガスセンサ毎に記憶し、
動作しているガスセンサでの、金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
動作しているガスセンサでの、学習手段で学習した空気中の抵抗値を前記比で割ったものに対応する値よりも、金属酸化物半導体の抵抗値が低くなった際に、検出対象ガスの発生を出力し、
前記付帯回路は、最初のガスセンサを所定時間動作させた際に、次のガスセンサと最初のガスセンサを学習期間の間共に動作させ、最初のガスセンサにより検出対象ガスの検出を続行すると共に、学習手段により次のガスセンサでの金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
学習期間が終了すると、次のガスセンサにより検出対象ガスを検出し、最初のガスセンサは例えば加熱を停止する。
図8,図9に、変形例での次に用いるガスセンサ45,55を示す。待機中に、ガスセンサのフィルタ16にシロキサン等の被毒ガス、フロンガス、有機溶媒等が蓄積することがある。次のガスセンサの動作を開始した際に、ガスセンサのヒータ膜7からの熱により、これらのガスが脱離し、金属酸化物半導体膜6に接触し、ガスセンサの動作が不安定になる可能性がある。そこで待機中にフィルタ16を50℃~150℃等に例えば連続的に加熱し、フィルタ16へのシロキサン等のガスの吸着を抑制する。あるいは次のガスセンサ45,55へ切り替える前に、次のガスセンサ45,55のフィルタ16を例えば100℃~200℃等に例えば1時間~1日加熱し、シロキサン等のガスを脱離させる。そしてシロキサン等のガスが充分脱離した後に、次のガスセンサ45,55の動作を実施例と同様に開始する。他の点では、実施例と同様である。
図10,図11に警報濃度以上のフロンガスを検出すると、ガスセンサ4,5のヒータをオフするようにした変形例を示す。警報濃度はフロンガスのリークを外部へ出力する濃度で、例えばフロン5000ppmである。マイクロコンピュータ60は、新たにヒータ制御部61を備え、警報濃度以上のフロンガスを検出した際に、動作しているガスセンサのヒータをオフする。他の点では、マイクロコンピュータ60は図1のマイクロコンピュータ30と同様である。
図12,図13は、金属酸化物半導体膜6の抵抗値の減少率からフロンガスのリークを検出する変形例を示す。実施例では、ガスセンサからの出力は、学習済みの空気中の抵抗値と測定した抵抗値Rgasとの比Rair/Rgasである。Rair/Rgasの対数はガスセンサの出力の変化率で、以下では変化率の正負の符号を無視して説明する。変化率が所定値以上の時間が例えば10秒等の所定時間以上続き、かつガスセンサの出力が警報閾値よりも低濃度側の補助の閾値(Rair/Rgasが例えばフロン3000ppm相当)よりも高濃度側であると、フロンガスのリークが生じている可能性が高い。そこでこれらの条件が充たされる場合に外部へ出力する。すると、本来の警報濃度である5000ppmに達する前に、フロンガスのリークを検出できる。
4,5 ガスセンサ
6 金属酸化物半導体膜
7 ヒータ膜
8 基板
9,10 電極
11 リード
12 ベース
13 ピン
15 キャップ
16 フィルタ
17 金網
18 支持リング
21 サーミスタ
20,22 負荷抵抗
23,24 スイッチ
30 マイクロコンピュータ
31 ドライブ
32 A/Dコンバータ
33 タイマ
34 メモリ
35 学習部
36 切替部
37 検出部
38 初期設定部
39 出力部
45,55 ガスセンサ
46,56 ヒータ
58 金属ブロック
60 マイクロコンピュータ
61 ヒータ制御部
70 マイクロコンピュータ
71 変化率検出部
D 遅延時間
Claims (8)
- ガスとの接触により抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータを備えるガスセンサを複数個と、前記複数個のガスセンサを動作させる付帯回路を備え、
前記付帯回路は、
ガスセンサを動作させている時間をカウントするタイマ手段と、
前記金属酸化物半導体の、空気中での初期的な抵抗値と、所定濃度の検出対象ガスを含む雰囲気中での初期的な抵抗値との比に対応する値を、ガスセンサ毎に記憶する記憶手段と、
動作しているガスセンサでの、前記金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習するための学習手段と、
動作しているガスセンサでの、学習手段で学習した空気中の抵抗値を前記比で割ったものに対応する値よりも、前記金属酸化物半導体の抵抗値が低くなった際に、検出対象ガスの発生を出力する検出手段とを備え、
前記付帯回路は、最初のガスセンサを所定時間動作させた際に、次のガスセンサと最初のガスセンサを学習期間の間共に動作させ、最初のガスセンサにより検出対象ガスの検出を続行すると共に、学習手段により次のガスセンサでの前記金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
学習期間が終了すると、次のガスセンサにより検出対象ガスを検出するように構成されている、複数のガスセンサを備えるガス検出装置。 - 検出対象ガスはフロンガスであることを特徴とする、請求項1の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- 前記学習期間は1週間以上で3ヶ月以下であることを特徴とする、請求項2の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- 前記付帯回路は、前記次のガスセンサのヒータに、前記最初のガスセンサよりも小さな電力を加えるように構成されていることを特徴とする、請求項2または3の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- 前記付帯回路は、動作しているガスセンサを所定の動作温度で動作させると共に、動作しているガスセンサが所定濃度以上のフロンガスを検出すると、外部へフロンガスのリークを出力すると共に、動作しているガスセンサの温度を動作温度から低下させるように構成されていることを特徴とする、請求項2の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- 前記付帯回路は、動作温度から温度を低下させたガスセンサの温度を間欠的に動作温度に戻し、フロンガス濃度が低下したか否かを検出するように構成されていることを特徴とする、請求項5の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- 前記付帯回路は、動作しているガスセンサでの抵抗値の時間当たりの減少率、及び学習した空気中での抵抗値との抵抗値の比の双方から、フロンガスのリークを検出するように構成されていることを特徴とする、請求項2の複数のガスセンサを備えるガス検出装置。
- ガスとの接触により抵抗値が変化する金属酸化物半導体とヒータとを備えるガスセンサを複数用いると共に、
前記複数のガスセンサを付帯回路により動作させ、
前記付帯回路により、
ガスセンサを動作させている時間をカウントし、
前記金属酸化物半導体の、空気中での初期的な抵抗値と、所定濃度の検出対象ガスを含む雰囲気中での初期的な抵抗値との比に対応する値を、ガスセンサ毎に記憶し、
動作しているガスセンサでの、前記金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
動作しているガスセンサでの、学習手段で学習した空気中の抵抗値を前記比で割ったものに対応する値よりも、前記金属酸化物半導体の抵抗値が低くなった際に、検出対象ガスの発生を出力し、
前記付帯回路は、最初のガスセンサを所定時間動作させた際に、次のガスセンサと最初のガスセンサを学習期間の間共に動作させ、最初のガスセンサにより検出対象ガスの検出を続行すると共に、学習手段により次のガスセンサでの前記金属酸化物半導体の空気中の抵抗値を学習し、
学習期間が終了すると、次のガスセンサにより検出対象ガスを検出する、複数のガスセンサを備えるガス検出方法。
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