JPH02198350A - Ｃｏ検出装置 - Google Patents
Ｃｏ検出装置Info
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- JPH02198350A JPH02198350A JP1826189A JP1826189A JPH02198350A JP H02198350 A JPH02198350 A JP H02198350A JP 1826189 A JP1826189 A JP 1826189A JP 1826189 A JP1826189 A JP 1826189A JP H02198350 A JPH02198350 A JP H02198350A
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- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の利用分野〕
この発明は、金属酸化物半導体ガスセンサを用いたＣＯ
の検出装置に関する。
の検出装置に関する。
［従来技術］
特公昭５３−４３，３２０号公報は、Ｓｎ○３等の金属
酸化物半導体ガスセンサの加熱温度を高温域と低温域と
に交互に変化させ、低温域でのセンサ出力からＣＯを検
出することを開示している。
酸化物半導体ガスセンサの加熱温度を高温域と低温域と
に交互に変化させ、低温域でのセンサ出力からＣＯを検
出することを開示している。
この技術を用いるとＣＯへの選択性は著しく改善される
が、選択性はなお不十分である。ＣＯの検出を妨げるも
のは主としてエタノール等の有機溶剤蒸気と水素であり
、これらのものが高濃度で存在すると誤報が生じること
になる。現在のところＣＣ０１Ｏ０ｐｐを検出目標とし
た場合、４Ｏ０ｐｐｍ程度のエタノールや、ｌｏｏｏｐ
ｐｍ程度の水素で誤報が生じる。
が、選択性はなお不十分である。ＣＯの検出を妨げるも
のは主としてエタノール等の有機溶剤蒸気と水素であり
、これらのものが高濃度で存在すると誤報が生じること
になる。現在のところＣＣ０１Ｏ０ｐｐを検出目標とし
た場合、４Ｏ０ｐｐｍ程度のエタノールや、ｌｏｏｏｐ
ｐｍ程度の水素で誤報が生じる。
これ以外の問題として、ガスセンサの経時変化がある。
センサが経時変化すれば検出の信頼性も失われることは
、この技術を用いる場合も、他の手法を用いる場合も変
わらない。
、この技術を用いる場合も、他の手法を用いる場合も変
わらない。
［発明の課題］
この発明の基本的課題は、
（１）Ｃｏと、エタノールや水素等の他のガスとの識別
性を更に高めること、 （２）センサ特性の経時変化への許容幅を拡大すること
、に有る。
性を更に高めること、 （２）センサ特性の経時変化への許容幅を拡大すること
、に有る。
またこの発明の副次的課題は、センサや装置の異常を検
出し得るようにすることに有る。
出し得るようにすることに有る。
［発明の構成］
この発明の基本的特徴は、低温域と高温域とのガスセン
サ出力の比と、低温域でのガスセンサ出力の２つの因子
を用いて、ｃｏを検出する点に有る。第５図に示すよう
に、低温域と高温域との出力比はＣＯの有無を敏感に反
映し、エタノールや水素等の妨害ガスに対しては小さく
、ｃｏには大きい。まＩ；この比は、ＣＯとエタノール
や水素等が共存している場合でも大きな値をとる。従っ
てこの比は、ｃｏの検出に関する新たな要素として用い
ることができる。更にこの比を用いた場合、水素やエタ
ノールが共存している場合でも、ｃ。
サ出力の比と、低温域でのガスセンサ出力の２つの因子
を用いて、ｃｏを検出する点に有る。第５図に示すよう
に、低温域と高温域との出力比はＣＯの有無を敏感に反
映し、エタノールや水素等の妨害ガスに対しては小さく
、ｃｏには大きい。まＩ；この比は、ＣＯとエタノール
や水素等が共存している場合でも大きな値をとる。従っ
てこの比は、ｃｏの検出に関する新たな要素として用い
ることができる。更にこの比を用いた場合、水素やエタ
ノールが共存している場合でも、ｃ。
を検出できる。
低温域と高温域との出力比単独でも、ＣＯを検出できる
。しかしこの比を低温域でのセンサ出力と組み合わせれ
ば、検出の信頼性は更に向上する。
。しかしこの比を低温域でのセンサ出力と組み合わせれ
ば、検出の信頼性は更に向上する。
水素やエタノール等の妨害ガスは低温域でのセンサ出力
を増加させ、低温域と高温域との出力比をやや減少させ
る。これらの影響は逆方向に生じ、低温域での出力と、
低温域と高温域との出力比との双方を用いれば、検出精
度は更に向上する。またセンサ特性が経時的に変化した
場合でも、低温域と高温域との出力比と低温域での出力
とが共に変化することは希で、これらの２つの因子が共
に同じ方向に変化することは更に希である。これらのこ
とから明らかなように、低温域と高温域との出力と、低
温域での出力との２つの因子を用いれば、ＣＯ検出の信
頼性を高めることができる。これらのことは、１つの因
子に変えて２つの因子を用いることによる結果である。
を増加させ、低温域と高温域との出力比をやや減少させ
る。これらの影響は逆方向に生じ、低温域での出力と、
低温域と高温域との出力比との双方を用いれば、検出精
度は更に向上する。またセンサ特性が経時的に変化した
場合でも、低温域と高温域との出力比と低温域での出力
とが共に変化することは希で、これらの２つの因子が共
に同じ方向に変化することは更に希である。これらのこ
とから明らかなように、低温域と高温域との出力と、低
温域での出力との２つの因子を用いれば、ＣＯ検出の信
頼性を高めることができる。これらのことは、１つの因
子に変えて２つの因子を用いることによる結果である。
この発明の副次的特徴は、高温域でのセンサ出力の有無
からセンサや装置の異常を検出することである。センサ
や付帯回路に異常がなければ、高温域では加熱された金
属酸化物半導体の空気中に対する出力が生じる。この出
力が生じていない場合、センサもしくは付帯回路に異常
が有る。そこで高温域でのセンサ出力から、装置の異常
を検出できる。
からセンサや装置の異常を検出することである。センサ
や付帯回路に異常がなければ、高温域では加熱された金
属酸化物半導体の空気中に対する出力が生じる。この出
力が生じていない場合、センサもしくは付帯回路に異常
が有る。そこで高温域でのセンサ出力から、装置の異常
を検出できる。
なおこの明細書では、ガスセンサの出力として電気伝導
度を用いたものを示した。しかし出力にはセンサの抵抗
値を用いても良く、あるいは電気伝導度や抵抗の関数を
用いても良い。センサ抵抗を出力とする場合、出力の大
小は明細書の説明と逆転する。
度を用いたものを示した。しかし出力にはセンサの抵抗
値を用いても良く、あるいは電気伝導度や抵抗の関数を
用いても良い。センサ抵抗を出力とする場合、出力の大
小は明細書の説明と逆転する。
［実施例］
第１図において、２は、ＳｎＯ，やＩｎ２Ｏ，等の金属
酸化物半導体４を、ヒータ６で加熱するようにしたガス
センサである。ここではガスセンサ２として、フィガロ
技研株式会社製の“ＴＧＳ ２０３” （“ＴＧＳ ２
０３”は商品名）を用いた。
酸化物半導体４を、ヒータ６で加熱するようにしたガス
センサである。ここではガスセンサ２として、フィガロ
技研株式会社製の“ＴＧＳ ２０３” （“ＴＧＳ ２
０３”は商品名）を用いた。
このガスセンサは金属酸化物半導体４としてＳｎＯ□を
用い、活性炭フィルターでＮＯｘやエタノール等の妨害
ガスを除くようにしている。しかし実施例では、活性炭
フィルターを取り外して用いた。活性炭フィルターを用
いれば、エタノールやＮＯｘを除去し、妨害ガスの影響
を更に小さくすることができる。
用い、活性炭フィルターでＮＯｘやエタノール等の妨害
ガスを除くようにしている。しかし実施例では、活性炭
フィルターを取り外して用いた。活性炭フィルターを用
いれば、エタノールやＮＯｘを除去し、妨害ガスの影響
を更に小さくすることができる。
８は電源、ｌＯは２つの出力Ｖ、、Ｖ、を持つ電源で、
ここではＶ ｒ ＞ Ｖ ！とする。またＳＩはスイッ
チ、Ｒ１は負荷抵抗である。
ここではＶ ｒ ＞ Ｖ ！とする。またＳＩはスイッ
チ、Ｒ１は負荷抵抗である。
１２は信号処理用のマイクロコンピュータで、１４はＡ
／Ｄコンバータ、１６は算術論理演算ユニット、１８は
クロック回路、２０は動作プログラムや各種の定数を記
憶させたＲＯＭである。２２〜２８はＲＡＭで、２２は
低温域でのセンサ出力σ２を記憶させるためのＲＡＭ、
２４は低温域での出力σ２と高温域の出力σ１との比を
記憶させるためのＲＡＭ、２６はこれらに基づいたＣＯ
の検出結果を記憶させるためのＲＡＭ、２８はセンサや
装置の異常検出に関する結果を記憶させるためのＲＡＭ
である。また３０はタイマである。
／Ｄコンバータ、１６は算術論理演算ユニット、１８は
クロック回路、２０は動作プログラムや各種の定数を記
憶させたＲＯＭである。２２〜２８はＲＡＭで、２２は
低温域でのセンサ出力σ２を記憶させるためのＲＡＭ、
２４は低温域での出力σ２と高温域の出力σ１との比を
記憶させるためのＲＡＭ、２６はこれらに基づいたＣＯ
の検出結果を記憶させるためのＲＡＭ、２８はセンサや
装置の異常検出に関する結果を記憶させるためのＲＡＭ
である。また３０はタイマである。
３２はマイクロコンピュータ１２の出力で動作するドラ
イバで、発光ダイオード３４や、ブザー３６、燃焼機器
の燃料遮断弁３８等を制御する。
イバで、発光ダイオード３４や、ブザー３６、燃焼機器
の燃料遮断弁３８等を制御する。
例えば装置の異常の場合発光ダイオード３４やブザー３
６を断続的に動作させ、ＣＯが発生した場合これらのも
のを連続的に動作させると共に、燃料遮断弁３８を閉じ
て不完全燃焼を防止する。
６を断続的に動作させ、ＣＯが発生した場合これらのも
のを連続的に動作させると共に、燃料遮断弁３８を閉じ
て不完全燃焼を防止する。
装置の動作を説明する。実施例では、ガスセンサ２を１
周期１５０秒で動作させ、６０秒間高温域（約３５０℃
）に、９０秒間低温域（約８０°Ｃ）に保持し、高温域
の終了直前の電気伝導度をσ。
周期１５０秒で動作させ、６０秒間高温域（約３５０℃
）に、９０秒間低温域（約８０°Ｃ）に保持し、高温域
の終了直前の電気伝導度をσ。
としてサンプリングし、低温域の終了直前の電気伝導度
をσ、としてサンプリングした。また図中のガス濃度は
全てｐｐｍ単位で示す。
をσ、としてサンプリングした。また図中のガス濃度は
全てｐｐｍ単位で示す。
第４図に、ガスセンサ２の低温域での電気伝導度σ２を
示す。ＣＯへの選択性は不十分で、例えばＣＣ０１Ｏ０
ｐｐを検出目標とする場合、４００−５Ｏ０ｐｐｍのエ
タノールやｌｏｏｏｐｐｍ強の水素で誤報が生じる。Ｃ
Ｏの検出はエタノールや水素の共存でも影響を受け、こ
れらのガスが共存するとＣＯの検出濃度が低下する。ま
たＮ。
示す。ＣＯへの選択性は不十分で、例えばＣＣ０１Ｏ０
ｐｐを検出目標とする場合、４００−５Ｏ０ｐｐｍのエ
タノールやｌｏｏｏｐｐｍ強の水素で誤報が生じる。Ｃ
Ｏの検出はエタノールや水素の共存でも影響を受け、こ
れらのガスが共存するとＣＯの検出濃度が低下する。ま
たＮ。
Ｘの存在は、ｃｏの検出濃度を増加させる。妨害ガスと
してはこれ以外に各種のアルコール類やエーテル類等が
有るが、その作用はエタノールの場合と類似している。
してはこれ以外に各種のアルコール類やエーテル類等が
有るが、その作用はエタノールの場合と類似している。
第５図に、低温域の電気伝導度σ２と高温域の電気伝導
度σ１との比を示す。水素の場合この比はｌの付近に保
たれ、エタノールの存在により比の値は増加するが４に
は達しない。ＣＯが単独で発生した場合比の値は高く、
１１００ｐｐでは１５程度である。ＣＯとエタノールや
水素が共存する場合でも比は大きく、これらのガスが１
１０００ｐｐ存在しても比の値は４以上となる。またＣ
ＯとＮＯＸ （ここではＮＯＮＯｘ２０ｐｐが共存して
いる場合でも、ＣＯ濃度が２Ｏ０ｐｐｍ程度に達すると
比の値は８〜９に達する。これらのことから、低温域と
高温域との出力比を用いることにより、ｃｏの有無を識
別できることが分かる。
度σ１との比を示す。水素の場合この比はｌの付近に保
たれ、エタノールの存在により比の値は増加するが４に
は達しない。ＣＯが単独で発生した場合比の値は高く、
１１００ｐｐでは１５程度である。ＣＯとエタノールや
水素が共存する場合でも比は大きく、これらのガスが１
１０００ｐｐ存在しても比の値は４以上となる。またＣ
ＯとＮＯＸ （ここではＮＯＮＯｘ２０ｐｐが共存して
いる場合でも、ＣＯ濃度が２Ｏ０ｐｐｍ程度に達すると
比の値は８〜９に達する。これらのことから、低温域と
高温域との出力比を用いることにより、ｃｏの有無を識
別できることが分かる。
例えば出力比が４以上でＣＯが発生したものとすると、
１１０００ｐｐのエタノールに対してでも誤報は生じず
、１１０００ｐｐのエタノールや水素が共存している場
合でも１１００ｐｐ強のｃ。
１１０００ｐｐのエタノールに対してでも誤報は生じず
、１１０００ｐｐのエタノールや水素が共存している場
合でも１１００ｐｐ強のｃ。
が有れば検出できる。
第３図に、低温域と高温域との出力比σｚ／ ４Ｆ ｌ
と、低温域での出力σ２とを用いた検出条件の設定例を
示す。図ではσ２が０．１４ｍシーメンス（ＣＯ２０ｐ
ｐｍ相当）と、（１２／６ｆが３とを漸近線とする双曲
線を用い、この双曲線の外側か内側かでＣＯの有無を判
別した。これは多変量解析の例であるが、具体的手法は
任意である。また多変量解析を用いず、単純にσ２／σ
１とσ２がいずれも閾値以上の場合に、ＣＯが存在する
としても良い。このような解析を行うことの利点は、独
立した２つの因子によりＣＯを検出することに有る。
と、低温域での出力σ２とを用いた検出条件の設定例を
示す。図ではσ２が０．１４ｍシーメンス（ＣＯ２０ｐ
ｐｍ相当）と、（１２／６ｆが３とを漸近線とする双曲
線を用い、この双曲線の外側か内側かでＣＯの有無を判
別した。これは多変量解析の例であるが、具体的手法は
任意である。また多変量解析を用いず、単純にσ２／σ
１とσ２がいずれも閾値以上の場合に、ＣＯが存在する
としても良い。このような解析を行うことの利点は、独
立した２つの因子によりＣＯを検出することに有る。
例えば第３図の結果では、第５図の結果から３０ｐｐｍ
のＣＯによる誤報を除いて、検出濃度を１１００ｐｐ付
近に集中させ、また第４図の結果からｌｏｏｏｐｐｍ程
度のエタノールや水素による誤報を除いている。２つの
因子を用いる利点はこれだけではない。σ２／σ１とσ
２の２つの因子が、同時に同じ方向に経時変化すること
は希である。
のＣＯによる誤報を除いて、検出濃度を１１００ｐｐ付
近に集中させ、また第４図の結果からｌｏｏｏｐｐｍ程
度のエタノールや水素による誤報を除いている。２つの
因子を用いる利点はこれだけではない。σ２／σ１とσ
２の２つの因子が、同時に同じ方向に経時変化すること
は希である。
そこで２つの因子を用いれば、１つの因子のみを用いる
場合よりも、センサ２の経時変化の影響を小さくできる
。
場合よりも、センサ２の経時変化の影響を小さくできる
。
第２図により、装置の動作を説明する。前回の検出周期
（１５０秒周期、６０秒間高温域、９０秒間低温域）が
終了すると、タイマ３０をリセットして再スタートし、
スインチＳ１を用いて電圧Ｖ、をヒータ６に加え、セン
サ２を高温域へと移行させる。高温域の終了直前の電気
伝導度σ１をサンプリングし、この値を用いてセンサや
装置の異常チエツクサブルーチン処理を行う。
（１５０秒周期、６０秒間高温域、９０秒間低温域）が
終了すると、タイマ３０をリセットして再スタートし、
スインチＳ１を用いて電圧Ｖ、をヒータ６に加え、セン
サ２を高温域へと移行させる。高温域の終了直前の電気
伝導度σ１をサンプリングし、この値を用いてセンサや
装置の異常チエツクサブルーチン処理を行う。
このサブルーチンでは、σ、を定数Ｊと比較し、σ、が
統けてＪ以下で異常とする。即ちσ１≦Ｊで変数ｎを減
算し、σ１〉Ｊでｎを加算する。ｎの上限は例えば３と
し、ｎがＯで異常とする。異常の判別には繰り返し処理
を行わず、１回の分析でもσ１≦Ｊであれば異常として
も良い。このサブルーチンの原理は、センサ２が正常で
、付帯回路にも異常がない場合、高温域では必ずσ１が
０でない値をとることにある。これに対して低温域では
、ＣＯが無い場合で、極端な低湿状態では、σ２はほと
んど０となることがある。
統けてＪ以下で異常とする。即ちσ１≦Ｊで変数ｎを減
算し、σ１〉Ｊでｎを加算する。ｎの上限は例えば３と
し、ｎがＯで異常とする。異常の判別には繰り返し処理
を行わず、１回の分析でもσ１≦Ｊであれば異常として
も良い。このサブルーチンの原理は、センサ２が正常で
、付帯回路にも異常がない場合、高温域では必ずσ１が
０でない値をとることにある。これに対して低温域では
、ＣＯが無い場合で、極端な低湿状態では、σ２はほと
んど０となることがある。
時刻ＴがＴ、に達すると、スイッチＳｌを切り替え低温
域に移行させる。低温域の終了直前（時刻Ｔ、−Δ）の
出力σ、をサンプリングし、σ、とσ、／σ１とからｃ
ｏの有無を判別する。σ２に付いてはσ２／ｘの対数を
、σ２／σ１に付いてはσ、／σ１３’を用い、これら
の積を定数Ｃと比較して、ＣＯを検出する。なおＸ＋３
’の意味は、第３図に例示した。
域に移行させる。低温域の終了直前（時刻Ｔ、−Δ）の
出力σ、をサンプリングし、σ、とσ、／σ１とからｃ
ｏの有無を判別する。σ２に付いてはσ２／ｘの対数を
、σ２／σ１に付いてはσ、／σ１３’を用い、これら
の積を定数Ｃと比較して、ＣＯを検出する。なおＸ＋３
’の意味は、第３図に例示した。
ここでは特定の条件に付いて実施例を説明したが、これ
に限るものでないことは当然である。また実施例で示し
た多変量解析に変え、単純にσ。
に限るものでないことは当然である。また実施例で示し
た多変量解析に変え、単純にσ。
／σ１の比とσ、に付いて閾値を設け、双方が共に閾値
を越える場合にＣＯが発生したものとしても良い。
を越える場合にＣＯが発生したものとしても良い。
［発明の効果］
この発明では、低温域と高温域とのガスセンサの出力比
と、低温域での出力の２つの因子を用いることにより、
水素やエタノール等による誤報を除去し、かつセンサの
経時変化の影響を抑制して、ｃｏの検出精度を向上させ
る。
と、低温域での出力の２つの因子を用いることにより、
水素やエタノール等による誤報を除去し、かつセンサの
経時変化の影響を抑制して、ｃｏの検出精度を向上させ
る。
またこの発明では、高温域でのセンサ出力からセンサや
装置の異常をチエツクし、装置の信頼性を高める。
装置の異常をチエツクし、装置の信頼性を高める。
第１図は実施例の回路図、第２図はその動作アルゴリズ
ムを示すフローチャート、第３図〜第５図は実施例に用
いたガスセンサの特性図である。
ムを示すフローチャート、第３図〜第５図は実施例に用
いたガスセンサの特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属酸化物半導体ガスセンサの加熱温度を高温域と
低温域とに交互に変化させ、低温域でのガスセンサ出力
からＣＯを検出するようにした装置において、 低温域と高温域とのガスセンサ出力の比を求めるための
手段を設けると共に、 この手段の出力と、低温域でのガスセンサの出力との双
方からＣＯの有無を判別するための手段とを設けたこと
を特徴とする、ＣＯ検出装置。 ２ 高温域でのガスセンサ出力が存在しないことから検
出装置の異常を検出するための手段を設けたことを特徴
とする、請求項１に記載のＣＯ検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1826189A JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1826189A JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198350A true JPH02198350A (ja) | 1990-08-06 |
| JPH0690166B2 JPH0690166B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=11966736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1826189A Expired - Lifetime JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690166B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11304746A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Matsushita Seiko Co Ltd | ガス検出装置 |
| JPWO2012165182A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2015-02-23 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 生体ガス検知装置及び生体ガス検知方法 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1826189A patent/JPH0690166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11304746A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Matsushita Seiko Co Ltd | ガス検出装置 |
| JPWO2012165182A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2015-02-23 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 生体ガス検知装置及び生体ガス検知方法 |
| US9410912B2 (en) | 2011-05-27 | 2016-08-09 | Ntt Docomo, Inc. | Biological gas detection apparatus and biological gas detection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690166B2 (ja) | 1994-11-14 |
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