JPH067111B2

JPH067111B2 - ガス検出装置

Info

Publication number: JPH067111B2
Application number: JP61042835A
Authority: JP
Inventors: 順二間中; 実三好
Original assignee: Ricoh Seiki Co Ltd
Current assignee: Ricoh Seiki Co Ltd
Priority date: 1986-03-01
Filing date: 1986-03-01
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS62203051A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、特定のガスの存在を検出するガス検出装置に
関するものであって、更に詳細には、ＬＰガスや都市ガ
ス等の所定のガスが大気中に漏れたことを検出ガス漏れ
警報器として使用するのに適したガス検出装置に関する
ものである。

従来技術従来、ガス検出装置として、金属酸化物半導体の内部に
電極と、電極を兼ねたヒータコイルを内蔵し、ヒータコ
イルにより加熱した金属酸化物半導体の抵抗値が表面で
のガス吸着によって低下することを利用したものがある
が、消費電力が大きく乾電池駆動には適さないという問
題があった。

この点を改良すべく、架橋構造や片持梁構造等の空中に
延在する張出し部を形成し、その上にガス検知部を形成
して、熱容量を可及的に最小とし、応答速度を向上し、
且つ消費電力を低下させる試みがなされている。然し乍
ら、従来のガス検知装置では、ガス検知部が１つの構成
であり、それが何等かの原因で故障した場合には、ガス
検出動作が行われなくなり、又機能障害を起こしている
場合にもそれを察知することが不可能であり、動作上に
信頼性に欠ける点が多い。

目的本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、消費電力を最小とし
電池駆動を可能とすると共に、ガス検出感度が高く、構
造が簡単であるから製造が容易であって而も一体的構造
を有しているので耐久性が向上されており、更に動作上
の信頼性が高いガス検出装置を提供することを目的とす
る。

構成本発明は、上述した如き目的並びにその他の目的を達成
可能なガス検出装置を提供するものであるが、その第１
の側面に拠れば、同一の基板上に複数個のガス検知部を
設けると共に、各ガス検知部に接続して一対の検知リー
ドを設け、その一方のリードを共通接続させることを特
徴とする。これらのリードは、好適には、基板上に例え
ばＰｔ等の所定の導電性物質を所定の形状に付着して形
成するが、その場合に一方の検知リードを共通接続させ
ることにより、外部回路との接続の為のワイヤ数を減少
することが可能となり、製造が容易となるばかりか構造
が堅牢化される。ガス検知部は、好適には、金属酸化物
半導体等のガス感応物質を有しており、ガスがガス感応
物質と接触反応することにより、ガス感応物質の抵抗値
が変化し、その抵抗値変化を一対の検知リードで検知し
てガスの存在を検知する。又、好適には、基板に空中に
延在する架橋構造又は片持梁構造の張出し部を形成し、
この張出し部上にガス検知部を形成する。更に、ガス検
知部を所定の温度へ加熱する為のヒータ部を設ける。こ
のヒータ部も、好適には、基板上に付着し対応するガス
検知部に隣接して並置して設ける。ヒータ部にも一対の
ヒータリードを接続して設け、ヒータリードを介して駆
動電流を印加することによってジュール発熱を起させ
て、加熱を行うと良い。この場合にも、ヒータリードの
一方を共通接続させる構成とした場合には、外部回路と
の接続用のワイヤは一本で良く、構成が簡単化される。

本発明の別の側面に拠れば、ガス検知部の動作電圧の上
限及び下限を設定し、動作電圧をモニタしてそれがこれ
らの何れかの限界を越えた場合にガス検知部の寿命が到
来したことを知らせる。又、ヒータ部に対しても上限及
び下限電圧を設定し、それらの何れかの限界を越えた場
合に、ヒータ部の寿命が到来したものとする。この様
に、ガス検知部及び／又はヒータ部の自己診断機能を設
けることにより、ガス検知動作の信頼性を向上させるこ
とが可能となる。又、複数個のガス検知部を設けると共
に、各ガス検知部の動作をモニタする上述した如き自己
診断構成を設け、ガス検知部の寿命が到来する毎に次の
ガス検知部へ切り換えることによって複数個のガス検知
部を順番に動作させる構成とすることにより、ガス検出
動作の信頼性を一層向上させることが可能となる。この
場合に、複数個のガス検知部の１つを基準検知部として
使用することも可能である。

本発明の更に別の側面に拠れば、複数個のガス検知部を
設けると共に、前記複数個のガス検知部からの検知信号
を受け取る検知回路を設け、前記複数個のガス検知部の
所定数以上のものが所定量以上のガスが存在することを
検知している場合に、前記検知回路が警報信号を発生す
るガス検出装置が提供される。この場合に、複数個のガ
ス検知部を逐次的に走査するダイナミック制御を使用す
ることも可能であり、一方複数個のガス検知部を同時的
にチェックするスタティック制御を使用することも可能
である。又、複数個のガス検知部を所定の時間に渡って
順次使用する構成とすることも可能である。

本発明の更に別の側面によれば、ガス検知部と該ガス検
知部を所定の温度へ加熱するヒータ部とを有するガス検
出装置であって、周囲温度の変動によってヒータ部の温
度が変動しそれによってヒータ部の抵抗値が変化するが
この抵抗値変化を補償する補償手段を有するガス検出装
置が提供される。その場合に、ヒータ部の抵抗値変化に
応じてヒータ部へ印加される駆動電流を制御してヒータ
部における電圧を一定に維持する構成としても良く、一
方ヒータ部の抵抗値変化に応じてガス検知部へ印加され
る検知電流を制御してガス検知部における電圧を一定に
維持する構成としても良い。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

第１図乃至第４図は、同一の基板上に複数個のガス検知
部を設けたガス検出装置１であって、各ガス検知部を架
橋構造の張出し部上に形成した場合の実施例を示してい
る。第１図に示した如く、本実施例のガス検出装置１に
おいては、ｎ個のガス検知領域Ｄ１乃至Ｄｎを１列アレ
イ上に配列した場合であるが、本発明はこの様な特定の
アレイ構成に限定されるべきものではなく、１次元乃至
は２次元の所望のアレイ形状を取り得るものであること
に注意すべきである。

ガス検出装置１は、好適にはシリコンから構成される大
略矩形形状をした基板２を有しており、基板２の上表面
には非等方的エッチングにより凹設された複数個の凹所
２ａ１乃至２ａｎが設けられている。基板２の上表面上
には、凹所２ａを除いた部分に二酸化シリコン等が形成
される絶縁層３が被着形成されている。本例において
は、基板２上の絶縁層３を選択的にエッチング除去して
所定の個所に開口を形成し、残存する絶縁層３をマスク
として使用して該開口から基板２を非等方的にエッチン
グすることによって基板２の上部を部分的に除去して凹
所２ａを刻設し、その際に空中に延在する架橋部３ｂを
形成する。本例においては、各凹所２ａは、第１図の概
略平面図において、大略十字形状をしており、各架橋部
３ｂはその十字形状凹所２ａを斜めに架橋して設けられ
ている。

架橋部３ｂの上には、その長手方向に延在してヒータ部
５ｂが形成されており、本実施例においては、このヒー
タ部５ｂは所定の幅を有しており且つ架橋部３ｂと略同
じ長さ延在している。ヒータ部３ｂの一端はヒータ部３
ｂよりも幅が広い個別ヒータリード５ｃに接続されてお
り（本例では同一物質から一体的に形成されている）、
該個別ヒータリード５ｃには夫々のワイヤ６ｂがボンデ
ィング接続されている。一方、ヒータ部５ｂの他端は基
板２の１側部に沿って長手方向に延在して設けられてい
る共通ヒータリード５ａへ接続されている。本例におい
ては、共通ヒータリード５ａも各ヒータ部５ｂと同一の
物質から一体的に形成されているが、ヒータ部５ｂと比
較してその幅は広く設定されており、従って電気的抵抗
は低く設定されている。この共通ヒータリード５ａの左
端部には共通ヒータワイヤ６ａがボンディング接続され
ている。従って、外部回路から、共通ヒータワイヤ６ａ
と各個別ヒータワイヤ６ｂ１乃至６ｂｎとの間に所定の
駆動電流、好適にはパルス電流、を印加させることによ
って、比較的高抵抗の各ヒータ部５ｂにおいてジュール
発熱を起す。尚、ヒータ部５ｂは、リード５ａ及び５ｃ
と共にＰｔ等の金属を絶縁層３上に付着形成すると良
い。この場合に、Ｐｔの上下にＭｏを付着層として設け
ると良い。又、第２図に示される如く、各ヒータ部５ｂ
を被覆して二酸化シリコン等からなる被覆絶縁層３ｃを
設けると良い。

架橋部３ｂ上で略その中央部にには、ヒータ部５ｂと隣
接してガス感応物質からなるガス検知部Ｓが設けられて
いる。ガス感応物質としは、ＳｎＯ_２等の金属酸化物半
導体を使用すると良い。このガス検知部Ｓの両側から一
対の検知リード７ｂ、７ｃが延在しており、検知リード
７ｂは基板２の側部に沿って長手軸方向へ延在する共通
リード７ａへ共通接続されており、一方検知リード７ｃ
は個別検知リードを構成している。従って、個別検知リ
ード７ｃには対応する個別ワイヤ８ｂがボンディング接
続されており、一方共通リード７ａの右側端部には共通
ワイヤ８ａがボインディング接続されている。従って、
各個別検知リード７ｃと共通検知リード７ｂとの間の電
気的抵抗値はその間に介在するガス検知部Ｓの抵抗値に
よって決定される。ガス検知部Ｓは雰囲気中の特定のガ
スがそこに接触して反応すると抵抗値が変化するので、
この抵抗値変化を外部回路で検出することによって雰囲
気中の特定のガスの存在を検出することが可能である。

本実施例においては、検出リード７ａと７ｂとは一体的
に形成されており、又検出リード７ａ、７ｂ、７ｃは、
好適には、同一物質から同時的に形成する。１例とし
て、Ｐｔを使用してこれらのリード７ａ、７ｂ、７ｃを
付着形成すると良い。又、Ｐｔの上下に付着層としてＭ
ｏ層を形成するとよい。更に、第４図に示した如く、検
出リード７ｂ、７ｃの架橋部３ｂ上に延在する部分はガ
ス検知部Ｓと接続する部分を除いて二酸化シリコン等の
絶縁層でその周囲を被覆すると良い。

第５図及び第６図は、本発明の別の実施例に基づいて構
成されたガス検出装置１を示しており、この場合の実施
例は、好適にはシリコン等からなる同一の基板２上に複
数個のガス検知領域Ｄを設けるものであるが、各ガス検
知領域Ｄには片持梁構造の張出し部３ｂを形成してあ
る。即ち、基板２の上表面にはその一部をエッチング除
去して形成した凹所２ａが複数個適当な間隔で基板２の
側部に沿って長手軸方向へ配列して設けられている。各
凹所２ａは大略正方形で、その１つの角部から対角線方
向に延在して片持梁構造の張出し部３ｂが空中に延在し
て形成されている。この張出し部３ｂは、基板２の上表
面上に設けた二酸化シリコン等の絶縁層３を部分的にエ
ッチング除去して形成したものである。又、凹所２ａ
は、パターン化した絶縁層３をマスクとして基板２を非
等方的にエッチングすることによって形成すると良い。

基板２上に被着形成されている絶縁層３上には、その側
部に沿って長手方向に延在する共通ヒータリード１５ａ
が設けられており、この共通ヒータリード１５ａから枝
分かれして複数個の個別ヒータリード１５ｂが延在して
いる。各個別ヒータリード１５ｂは大略逆Ｕ字形状に延
在しており、その一部は幅狭で蛇行形状に張出し部３ｂ
の周辺に沿って延在している。この蛇行形状部はヒータ
部を形成しており、駆動電流が印加されるとこの部分で
ジュール発熱を起す。共通ヒータリード１５ａには共通
ワイヤ１６ａがボンディング接続されており、一方各個
別ヒータリード１５ｂの先端部には個別ワイヤ１６ｂが
ボンディング接続されている。従って、加熱用の駆動電
流（好適にはパルス電流）は外部回路から共通ワイヤ１
６ａと各個別ワイヤ１６ｂとの間に印加され、その駆動
電流により蛇行形状部で発熱が行われる。

大略逆Ｕ字形状をした各個別ヒータリード１５ｂの内部
には一対の検知リード１７ｂ及び１７ｃが平行に延在し
ており、その先端部は個別ヒータ電極の蛇行形状部で取
り囲まれた張出し部３ｂの中央を所定距離離隔し並列し
て延在している。これらの検知リード１７ｂ、１７ｃの
先端部においては両者間に跨ってガス検知部Ｓが形成さ
れている。このガス検知部Ｓは、前述した実施例と同様
に、好適にはＳｎＯ_２等の金属酸化物半導体からなるガ
ス感応物質から構成されており、一対の検知リード１７
ｂ、１７ｃ間の電気的抵抗を設定する。即ち、ガス検知
部Ｓがガスと接触してその抵抗値が変化することによ
り、その変化が一対の検知リード１７ｂ、１７ｃを介し
て検知され雰囲気中の特定のガスの存在が検知される。
尚、一対の検知リード１７ｂ、１７ｃの基端部には夫々
ワイヤ１８ａ、１８ｂがホンディング接続されており、
外部回路へ接続されている。又、リード１５及び１７は
好適にはＰｔ等の金属を絶縁層３上に付着形成しパター
ニングして形成すると良い。尚、Ｐｔの上下には付着性
を増加させる為にＭｏ層を設けると良い。更に、これら
のリード１５及び１７は、ガス検知部Ｓが設けられる部
分及びワイヤ１６及び１８とボンディング接続される部
分を除いて二酸化シリコンの如き絶縁層で周囲を被覆す
る構成とすると良い。

次に、第７図乃至第１０図を参照して、本発明の別の実
施例に付いて詳細に説明する。本実施例は、ガス検出装
置におけるガス検知部及びヒータ部の特性を自己診断す
る自己診断機能を具備しており、ガス検知部及び／又は
ヒータ部の何れの特性が所定の限界を越えた場合に寿命
に到達したものと判断することを特徴とするものであ
る。

第７図に示した如く、本実施例においては、ガス検知部
Ｓが設けられており電源電圧と接地との間に接続されて
検知電流が印加される構成となっている。このガス検知
部Ｓは通常は所定の抵抗値を有しているが、雰囲気中の
所定のガスと接触するとその抵抗値が変化し、従ってガ
ス検知部Ｓに置ける電圧が変化する。この電圧変化はバ
ッファとして機能するオペアンプＯＰ１を介して寿命自
己診断機能を具備した検知回路２５へ供給される。即
ち、夫々比較器として機能するオペアンプＯＰ２の反転
入力端子と、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子と、オ
ペアンプＯＰ４の反転入力端子とに供給される。オペア
ンプＯＰ２の非反転入力端子は検知基準電圧Ｅ２が印加
され、一方オペアンプＯＰ３の反転入力端子及びオペア
ンプＯＰ４の反転入力端子には、夫々、上限基準電圧Ｅ
３及び下限基準電圧Ｅ４が印加されている。オペアンプ
ＯＰ２の出力端子は２入力アンドゲート２０の一方の入
力端子に接続されている。一方、オペアンプＯＰ３とＯ
Ｐ４の出力端子は３入力オアゲート２１の夫々の２つの
入力端子に接続されており、オアゲート２１の出力端子
からはガス検知部寿命出力ＳＬが出力されると共に、そ
れはアンドゲート２０の他方の入力端子に接続されてい
る。アンドゲート２０の出力端子からはガス漏れを表す
ガス検出出力Ｇが出力される。尚、オアゲート２１の残
りの入力端子は、後述するヒータ寿命検出回路からのヒ
ータ寿命出力ＨＬが入力されるべく接続されている。

供給電源ラインＶddと接地ラインとの間には所定の電圧
を設定する電源Ｅ１が接続されており、更に抵抗Ｒ１と
ヒータ部Ｈとが直列に接続されている。従って、ヒータ
部Ｈには所定の駆動電流が好適にはパルスの形で供給さ
れ、ジュール発熱により隣接して設けられているガス検
知部Ｓを所定の温度に加熱させる。ヒータ部Ｈのヒータ
電圧ＨＤは、第９図に示したヒータ部寿命検出回路へ供
給される。即ち、このヒータ部寿命検出回路はバッファ
として機能するオペアンプＯＰ５を介してヒータ電圧Ｈ
Ｄを受け取り、その信号は比較器として機能するオペア
ンプＯＰ６とＯＰ７の夫々の一方の入力端へ供給され
る。オペアンプＯＰ６及びＯＰ７の夫々の他方の入力端
にはヒータ上限電圧Ｅ６及びヒータ下限電圧Ｅ７が印加
されており、これらのオペアンプの夫々の出力端は２入
力アンドゲート２２の夫々の入力端に接続されている。
アンドゲート２２の出力端からはヒータ部寿命信号ＨＬ
が出力される。

上述した如き第７図及び第９図に示したガス検出回路の
動作に付いて、第８図及び第１０図を参照して説明す
る。前述した如く、所定のガスが接触することによりガ
ス検知部Ｓの抵抗が変化するのでガス検知部Ｓでの検知
電圧が変化し、その検知電圧はバッファＯＰ１を介して
比較器ＯＰ２へ供給されそこで検知基準電圧Ｖ２と比較
される。この検知基準電圧Ｖ２は電源Ｅ２によって供給
されるものであり、第８図に示した如く、検知電圧がこ
れを越えて低下した場合には、雰囲気中の所定のガス濃
度が基準値を越えていることを表す。従って、比較器Ｏ
Ｐ２はガス漏れを表すガス検出出力Ｇを出力し、それは
オアゲート２１からは寿命出力ＳＬが出力されない場合
に、アンドゲート２０を介して外部へ出力される。

一方、ガス検出部Ｓからの検知電圧は、比較器ＯＰ３及
びＯＰ４へも同時に印加されている。これらの比較器に
夫々の電源Ｅ３及びＥ４から供給される上限電圧Ｖ３及
び下限電圧Ｖ４は正常なガス検出動作では取り得ないガ
ス検知部Ｓにおける上限及び下限の値として予め設定し
てあり、検知電圧がこれらの何れかの限界値を越えた場
合には、それに対応する比較器から寿命信号ＳＬが出力
されオアゲート２１を介して他の回路、例えば表示回路
等へ供給されると共に、アンドゲート２０を閉成する。

同様に、ヒータ部Ｈにおけるヒータ電圧ＨＤは第９図に
示したバッファＯＰ５を介して上限及び下限比較器ＯＰ
６及びＯＰ７へ供給され、そこでヒータ電圧として正常
時には取り得ない予め設定した上限ヒータ電圧Ｒｕ及び
下限ヒータ電圧Ｒ１と比較され、ヒータ電圧ＨＤがこれ
らの何れかの限界を越えている場合にはオアゲート２２
を介してヒータ寿命信号ＨＬが出力され、この信号ＨＬ
は第７図に示したオアゲート２１を介して寿命信号ＳＬ
として外部へ出力される。

この様に、本実施例においては、検知電圧及びヒータ電
圧が予め定めた所定の範囲内にある場合には、検知電圧
が基準電圧Ｖ２と比較されて、その結果に従ってガス検
出信号Ｇを出力するが、検知電圧又はヒータ電圧の少な
くとも一方が限界値を越えた場合には、寿命信号ＳＬが
発生され、装置が正常状態でないことが知らされる。

次に、第１１図乃至第１３図を参照して、本発明の更に
別の実施例に付いて説明する。第１１図に示した如く、
この実施例においては、複数個のガス検知領域Ｄ１乃至
Ｄｎが設けられており、各ガス検知領域Ｄは同様な構成
を有している。即ち、各ガス検知領域Ｄには、ガス検知
部Ｓとそれを所定の温度へ加熱させる為のヒータ部Ｈと
が設けられており、更に一対のスイッチングトランジス
タＷＡ及びＷＢが設けられている。これらの一対のトラ
ンジスタＷＡ及びＷＢはＭＯＳトランジスタであって、
それらのゲートは共通接続されると共にオアゲート２６
の対応する入力端子に接続されると共にレジスタ２７の
対応するビットＱに接続されている。レジスタ２７の各
ビットＱからの選択信号ｑは、更に、第１２図に示した
寿命診断回路へ供給される。この選択信号は高／低の２
状態の何れかを取り、それが高である場合に、対応する
一対のスイッチングトランジスタＷＡ及びＷＢをオンと
させてそのガス検知領域Ｄを活性状態即ち動作状態とさ
せる。従って、複数個のガス検知領域Ｄ１乃至Ｄｎはレ
ジスタ２７からの選択信号ｑに応じて一度に１つが選択
されて動作状態とされる。

オアゲート２６の出力は２入力オアゲート２４の一方の
入力端子へ供給され、２入力オアゲート２４の他方の入
力端子へは第１２図の寿命検知回路の出力である寿命信
号ＳＬが供給される。オアゲート２４の出力はアンドゲ
ート２５の一方の入力端子へ供給され、アンドゲート２
５の他方の入力端子へは発振器２３からのクロック信号
２３が供給され、アンドゲート２５の出力はレジスタ２
７のクロック入力端ＣＫへ供給される。尚、本実施例に
おいては、ｎ個のガス検知領域Ｄ１乃至Ｄｎが設けられ
ており、レジスタのｎ個のビットの夫々が対応するガス
検知領域のスイッチングトランジスタＷＡ及びＷＢへ接
続されている。レジスタ２７のｎ＋１ビットＱ_ｎ＋１は
エンド信号ＥＮＤを出力する。

第１２図に示した如く、本実施例においては、ｎ個のス
イッチングトランジスタＷＣ１乃至ＷＣｎが設けられて
おり、各スイッチングトランジスタＷＣの一方のドレイ
ン／ソースは対応するガス検知部Ｓからのガス検知信号
ｇを受け取るべく接続されており、又そのゲートはレジ
スタ２７からの対応する選択信号ｑを受け取るべく接続
されており、その他方のドレイン／ソースはバッファＯ
Ｐ１を介して寿命検知回路２５へ接続されている。この
寿命検知回路２５の出力である寿命信号ＳＬは前述した
如く２入力オアゲート２４へ入力される。

上述した如き構成の本実施例装置の動作に付いて第１３
図を参照して説明する。本ガス検出装置がパワーオンさ
れると、発振器２３が常時発振動作状態とされ、先ずレ
ジスタ２７の選択信号ｑ_１が高とされスイッチングトラ
ンジスタＷＡ１及びＷＢ１がオンされるので、１番目の
ガス検知領域Ｄ１が動作状態とされ、ガス検知部Ｓ１に
よる検知動作が開始される。同時に、選択信号ｑ_１によ
ってスイッチングトランジスタＷＣ１もオンされるの
で、ガス検知部Ｓ１からの検知電圧ｇ１がトランジスタ
ＷＣ１及びバッファＯＰ１を介して検知回路２５へ供給
される。従って、検知電圧ｇ１が所定の範囲内の値であ
り、且つそれが検知基準電圧Ｖ２よりも低くなると、検
知回路２５からはガス漏れ検知信号Ｇが出力される。一
方、検知電圧ｇ１が上限又は下限を越えると、検知回路
２５からは寿命信号ＳＬが出力され、これに基づいてレ
ジスタ２７は第１ビットＱ１を「０」とすると共に第２
ビットＱ２を「１」とし、従って選択信号ｇ１は抵とな
って１番目のガス検知領域Ｄ１を不作動状態とすると共
に選択信号ｇ２が高となるので２番目のガス検知領域Ｄ
２が作動状態とされる。以下、この様に、ｎ個のガス検
知領域Ｄは順次１つづつ作動状態とされ、最後のガス検
知領域Ｄｎが寿命になると、レジスタ２７は終了信号Ｅ
ＮＤを発生する。

次に、第１４図乃至第１７図に示した更に別の実施例に
付いて説明する。第１４図に示した構成は第１１図に示
した構成と同様であり、従って同一要素には同一の参照
番号を付して説明の繰り返しを回避する。本実施例は、
第１５図に示した構成も有しており、即ち夫々のガス検
知電圧ｇが入力されるｎ個のスイッチングトランジスタ
ＷＣと、バッファとしてのオペアンプＯＰ８とを有して
いる。更に、比較器として機能するオペアンプＯＰ９が
設けられており、その一方の入力端子には検知電圧ｇが
入力され、たほの入力端子には電源Ｅ８から基準電圧が
供給される。オペアンプＯＰ９の出力はアンドゲート２
８の一方の入力端子へ入力され、アンドゲート２８は他
方の入力端子を位相クロック３０へ接続すると共に、そ
の出力端子をレジスタ２９のクロック入力端子ＣＫへ接
続している。位相クロック３０は、更に、発振器２３へ
接続されてると共にカウンタ３１へ接続されており、カ
ウンタ３１はデコーダ３２へ接続されている。デコーダ
３２はｎ個の選択信号ｑを夫々対応するスイッチングト
ランジスタＷＣのゲートへ供給する。

上述した構成の本実施例の動作に付いて、第１６図及び
第１７図を参照して説明する。尚、第１６図及び第１７
図はｎ＝５個とした場合の例である。即ち、カウンタ３
１へ供給されるクロックに基づいて、デコーダから出力
される選択信号ｑは順次１つづつ高とされ、従って複数
個のガス検知領域はダイナミックに順次スキャンされ
る。その際にガス検知電圧が基準電圧よりも低いとガス
漏れ検知としてレジスタ２９内の対応するビットが高状
態とされ、それが所定数以上（第１５図に示した例にお
いては半数即ちｎ／２以上、従って第１６図及び第１７
図の例においては３個）のガス検知領域からガス漏れが
検知されると、レジスタ２９から警報信号が出力され
る。尚、本例においては、複数個のガス検知領域を順次
走査するものであるが、これらの全てを同時的に検知し
その際に所定数以上のものがガス漏れを検知している場
合に警報信号を出力させる構成とすることも可能であ
る。

次に、第１８図乃至第２３図を参照して、本発明の更に
別の実施例に付いて説明する。本実施例は、周囲温度が
変化してヒータ部の抵抗が変動することを補償するもの
である。即ち、第１８図に示した如く、ガス検知部Ｓと
ヒータ部Ｈとを有するガス検知領域Ｄが設けられてお
り、ガス検知部Ｓからの検知電圧は比較器とし機能する
オペアンプＯＰ１１のへ入力され、そこで電源Ｅ１１か
ら入力される基準電圧と比較され、検知電圧が基準電圧
よりも低くなるとオペアンプＯＰ１１はガス漏れ検知信
号Ｇを出力する。一方、ヒータ部Ｈと直列に接続してＭ
ＯＳトランジスタＷが設けられており、ヒータ部Ｈのヒ
ータ電圧はオペアンプＯＰ１０へ入力され、そこで電源
Ｅ１０から供給される所定の基準電圧と比較され、その
比較結果に基づいてオペアンプＯＰ１０の出力はトラン
ジスタＷのゲートへ印加される。

ところで、第１９図に示した如く、周囲温度が上昇する
と、ヒータ部Ｈの抵抗値Ｒが上昇し、従ってヒータ部Ｈ
へ印加される駆動電流Ｉが一定であると、ヒータ部Ｈの
加熱温度が上昇することとなる。この様に加熱温度が変
動することは、ガス検知部Ｓの検知特性が変動するので
好ましくない。そこで、本実施例においては、周囲温度
が上昇してヒータ部Ｈの抵抗が上昇すると、ヒータ電圧
が高くなるので、その上昇分に見合って駆動電流Ｉを低
下させ、ヒータ電圧を常に一定に維持することによって
ヒータ部Ｈの加熱温度を一定にさせるものだる。即ち、
第２０図に示した如く、周囲温度が上昇するに従い、実
線で示した駆動電流Ｉを減少させ、その結果点線で示し
たヒータ電圧を一定に維持するものである。

一方、第２１図に示した実施例においは、ヒータ部Ｈの
ヒータ電圧をオペアンプＯＰ１２を介して別のオペアン
プＯＰ１３の一方の入力端子へ接続しており、オペアン
プＯＰ１３の出力端子ははＭＯＳトランジスアＷのゲー
トに接続されており、又オペアンプＯＰ１３の他方の入
力端子は可変抵抗ＲＶとトランジスタＷの一方のドレイ
ン／ソースと接続されている。ガス検知部Ｓからの検知
電圧はオペアンプＯＰ１４へ入力されそこで電源Ｅ１４
から入力される基準電圧と比較され、その結果としてガ
ス漏れ検知信号Ｇが出力される。ガス検出を行わない定
常状態において、ガス検知部Ｓからの検知電圧は一定と
なることが必要である。ところで、周囲温度が上昇して
ヒータ部Ｈの抵抗が上昇すると、ヒータ部Ｈへの駆動電
圧が一定であるとすると、ヒータ部Ｈの加熱温度は第２
２図にＨＲで示した如く上昇することとなる。加熱温度
がこの様に上昇すると、その分ガス検知部Ｓの抵抗は第
２２図にＳＲで示した如く減少することとなる。そこ
で、ヒータ部Ｈの抵抗の増加分に応じてガス検知部Ｓへ
印加する検知電流の変化させ（この場合には増加）るこ
とによって、第２３図にＳＲ′で示した如く、ガス検知
部Ｓではガス検知を行わない場合には、一定の抵抗、即
ち一定の電圧が維持される様にする。

次に、第２４図乃至第２７図を参照して、本発明の更に
別の実施例に付いて説明する。第２４図に示した構成は
第１１図の構成に類似しているが、本例においては、基
準用として使用されるガス検知領域Ｄ０が設けられてい
る点が異なる。この基準用のガス検知領域Ｄ０内のガス
検知部Ｓ０からの検知電圧はオペアンプＯＰ２０を介し
てスイッチングトランジスタ４０とコンデンサ４１とで
形成されるサンプル・ホールド回路へ供給される。トラ
ンジスタ４０のゲートへは第２５図に示した基準用レジ
スタ４３からの選択信号ｃ_０が供給される。このサンプ
ル・ホールド回路で保持された基準用検知電圧はオペア
ンプＯＰ２１を介して基準電圧Ｖ_２１として供給され、
それはオペアンプＯＰ２４乃至ＯＰ２６と抵抗とダイオ
ードとで形成される絶対値増幅回路へ入力される。絶対
値増幅回路の入力オペアンプＯＰ２４にはオペアンプＯ
Ｐ２２を介して対応するスイッチングトランジスタＷＣ
がオンとされることにより各検知電圧ｇが供給される。
各トランジスタＷＣのゲートへ供給される選択信号ｃは
第２５図に示したレジスタ４６から供給される。オペア
ンプＯＰ２２の出力は比較用のオペアンプＯＰ２３へ入
力され、そこで電源Ｅ２３から入力される基準電圧と比
較して検知電圧が基準電圧よりも低いとオペアンプＯＰ
２３は警報信号を出力する。絶対値増幅回路の出力オペ
アンプＯＰ２６はその出力を比較器ＯＰ２７へ入力し、
そこで電源Ｅ２７から入力される差電圧の基準電圧Ｖ_１
と比較し、絶対値増幅回路からの出力の電圧がＶ_１より
も大きい場合には、オペアンプＯＰ２７は寿命検出信号
ＬＤを出力する。

第２５図に示した如く、発振器４２がレジスタ４３に接
続されており、レジスタ４３の基準選択信号ｃ_０を供給
する。発振器４２は更にアンドゲート４５の一方の入力
端子に供給され、アンドゲート４５の他方の入力端子に
は寿命検出信号ＬＤが供給される。アンドゲート４５の
出力はレジスタ４６へ供給され、レジスタ４６は夫々の
ビットから選択信号ｃを供給する。

上述した実施例の動作に付いて第２６図及び第２７図を
参照して説明する。サンプリング期間の短時間中に基準
ガス検知領域Ｄ０を駆動して、基準電圧Ｖ_２１を形成
し、その基準電圧を使用して、より長時間のサンプリン
グ期間中に、選択信号ｃによって選択されたガス検知領
域Ｄにおいてガス検知を行う。この場合に、基準電圧Ｖ
_２１と検知電圧との差電圧がＶ_１を越えている場合（第
２７図にｔ_１及びｔ_２で示した如く）には、オペアンプ
ＯＰ２７から寿命検出信号ＬＤが出力され、その信号Ｌ
Ｄはアンドゲート４５へ印加されて、レジスタ４６によ
って別の選択信号が高とされる。ｎ個の検知領域全てが
寿命となると、レジスタ４６は終了信号ＥＮＤを出力す
る。

次に、第２８図乃至第３０図を参考に、本発明の更に別
の実施例に付いて説明する。第２８図に示した構成は第
１１図に示した構成と基本的に同じであるが、ここでは
スイッチングトランジスタＷＡ及びＷＢを制御する選択
信号はｃで示してある。第２９図に示した構成も第１２
図の構成に類似しているが、ここでは選択信号をｃで表
しており、オペアンプＯＰ３０はバッファとして機能し
オペアンプＯＰ１に対応しているが、オペアンプＯＰ３
１は自己診断機能付検知回路２５の代りに設けられてお
り、その一方の入力端子から検知電圧ｇを受け取ると共
に電源Ｅ３１から基準電圧を受けとって比較をし、その
結果検知電圧が基準電圧より低いと、ガス漏れ検出信号
Ｇがその出力端子から出力される。

第３０図に示した如く、本実施例においては、発振器５
０がタイマーとして機能する分周回路５１へ接続されて
おり、分周回路５１は所定の周期のパルス信号ＳＣＫを
レジスタ５３のＣＫ端子へ入力する。一方、抵抗５６と
コンデンサ５５との相互接続点はインバータ５４を介し
て分周回路５１及びレジスタ５３へ接続されており、夫
々パワーリセット信号ＰＲを供給する。レジスタは制御
パルス信号ＳＣＫに基づいて夫々のビットをその周期で
順次「１」とさせるので、選択信号ｃは所定の周期で順
番に高状態とされる。従って、複数個のガス検知領域Ｄ
は順番に所定の周期で１つづつ動作状態とされ、その期
間中に対応するガス検知部Ｓからの検知電圧ｇを採取す
ると共にオペアンプＯＰ３１で基準電圧と比較する。こ
の動作は第３１図を参照すると一層良く理解することが
可能である。ｎ個の検知領域Ｄを一巡すると、レジスタ
から終了信号ＥＮＤが出力される。

効果以上、詳説した如く、本発明に拠れば、構造が簡単であ
り製造が容易である。特に、一般的なＩＣの製造方法を
適用することが可能であり、量産し易く、従ってコスト
低減が可能であると共に、バラツキを最小限に抑えるこ
とが可能である。単一の基板上に複数個の検知部を設け
ることが可能であり、基本的にその数に制限がないの
で、製造上の柔軟性に富んでおり、又数を増やしても、
その容積はそれほど増加しないので、コンパンクトのも
のを製造することが可能である。安定時間が１msec乃至
１secと短いので、複数個の検知部を切り換えて使用す
る場合にも特に問題となることはない。消費電力が小さ
く、電池駆動とすることが可能である。複数個の検知部
を同一の基板上に同一のプロセスで同時的に形成される
ので、特性が最初から揃っており、バラツキは極めて少
ない。

複数個の検知部を選択的に順次使用する構成とすること
により、長期間使用することが可能である。又、自己診
断機能を設けて検知部乃至はヒータ部の寿命が到来する
ことを検知することにより動作の信頼性を確保すること
が可能である。周囲温度に対する補償を行うことによ
り、特性が安定化される。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は同一の基板に架橋構造の複数個のガス検知素子
を形成した場合の本発明の１実施例に基づいて構成した
ガス検出装置の概略平面図、第２図は第１図中のＩ−Ｉ
線に沿っての概略断面図、第３図は第１図の部分拡大
図、第４図は第３図中のII-II線に沿っての概略断面
図、第５図は同一の基板に片持梁構造の複数個のガス検
知素子を形成した本発明の別の実施例を示した部分概略
平面図、第６図は第５図中のIII-III線に沿っての概略
断面図、第７図乃至第１０図は寿命の到来をも検知する
ことの可能な検知回路を有する本発明の更に別の実施例
を示した各説明図、第１１図乃至第１３図は寿命検知信
号に基づいて複数個のガス検知素子を順番に切り換えて
使用する本発明の更に別の実施例を示した各説明図、第
１４図乃至第１７図は複数個のガス検知素子の内所定数
以上のものからガス漏れが検知された場合に警報信号を
出力する構成とした本発明の更に別の実施例を示した各
説明図、第１８図乃至第２０図は周囲温度の変化による
ヒータ抵抗の変化をヒータへの駆動電流を制御すること
によって補償する構成とした本発明の更に別の実施例を
示した各説明図、第２１図乃至第２３図は周囲温度の変
化によるヒータ抵抗の変化をガス検知電流を制御するこ
とによって補償する構成とした本発明の更に別の実施例
を示した各説明図、第２４図乃至第２７図は複数個のガ
ス検知素子の１つを基準素子として使用し他の素子と比
較しながらガス検知を行う構成とした本発明の更に別の
実施例を示した各説明図、第２８図乃至第３１図は複数
個のガス検知素子を所定の周期で順番に検知動作を行わ
せる構成とした本発明の更に別の実施例を示した各説明
図、である。（符号の説明）２：基板３ｂ：張出し部５ａ：共通ヒータリード５ｂ：ヒータ部５ｃ：個別ヒータリード７ａ：共通検知リード７ｂ：検知リード７ｃ：個別検知リードＤ：ガス検知領域Ｈ：ヒータ部Ｓ：ガス検知部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一基板上に複数個の検知部を有するガス
検出装置において、前記複数個の検知部は前記基板に形
成された空中に張り出す張り出し部上に形成されてお
り、各検知部に接続して一対の検知リードが前記基板上
に設けられており、前記一対のリードの一方を共通接続
させており、前記各検知部を所定の温度以上に加熱する
加熱手段が前記張り出し部において前記検知リードと同
一の面上に配設して設けられていることを特徴とするガ
ス検出装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記検知
部はガス感応物質層を有しており、前記ガス感応物質層
はガスと接触反応することによりその抵抗値が変化しこ
の抵抗値変化を検出することによってガス検出を行うこ
とを特徴とするガス検出装置。
【請求項３】特許請求の範囲第２項において、前記ガス
感応物質層が金属酸化物半導体を有することを特徴とす
るガス検出装置。
【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記加熱
手段は複数個のヒータ部と各ヒータ部の両側に接続され
る一対のヒータリードとを有しており、前記各ヒータ部
は前記複数個の検知部の対応する１つに並置されている
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項５】特許請求の範囲第４項において、前記ヒー
タリードの一方が共通接続されていることを特徴とする
ガス検出装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項乃至第５項の内のい
ずれか１項において、前記張り出し部が架橋構造である
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項７】特許請求の範囲第１項乃至第５項の内のい
ずれか１項において、前記張り出し部が片持梁構造であ
ることを特徴とするガス検出装置。
【請求項８】特許請求の範囲第６項又は第７項におい
て、前記張り出し部が前記複数個の検知部毎に複数個形
成されていることを特徴とするガス検出装置。
【請求項９】同一基板上に複数個の検知部を有するガス
検出装置において、前記複数個の検知部は前記基板に形
成された空中に張り出した張り出し部上に形成されてお
り、前記各検知部を所定の温度以上に加熱する加熱手段
が前記張り出し部において前記検知部と同一の面上に配
設されており、前記ガス検知部における電圧を検出する
と共にその検出電圧を所定の基準電圧と比較してガス検
出信号を発生するガス検出手段が設けられており、前記
ガス検出部からの検出電圧を所定の上限及び下限電圧と
比較して前記検出電圧が上限又は下限を超えた場合にセ
ンサ寿命信号を発生するセンサ寿命検出手段が設けられ
ていることを特徴とするガス検出装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第９項において、前記複
数個のガス検知部を選択的に動作状態とさせる選択手段
が設けられており、前記センサ寿命検出手段からのセン
サ寿命信号に応答して前記選択手段が少なくとも１個の
別のガス検知部を選択することを特徴とするガス検出装
置。
【請求項１１】特許請求の範囲第１０項において、前記
複数個のガス検知部の１つを基準用のガス検知部とし、
前記比較されるべき所定の基準電圧を発生することを特
徴とするガス検出装置。
【請求項１２】同一基板上に複数個の検知部を有するガ
ス検出装置において、前記複数個の検知部は前記基板に
形成された空中に張り出した張り出し部上に形成されて
おり、前記各検知部を所定の温度以上に加熱する加熱手
段が前記張り出し部において前記検知部と同一の面上に
配設されており、前記各ガス検知部からの検知信号を所
定の基準信号と比較し前記検知信号が前記基準信号を超
えている場合にガス検出信号を発生する比較手段が設け
られており、前記複数個のガス検知部の所定数以上のも
のから前記ガス検出信号が発生されている場合に警報信
号を発生する計数手段が設けられていることを特徴とす
るガス検出装置。
【請求項１３】特許請求の範囲第１２項において、前記
所定数のガス検知部は前記複数個のガス検知部の半数の
ガス検知部であることを特徴とするガス検出装置。
【請求項１４】特許請求の範囲第１２項において、前記
複数個のガス検知部を順次走査して前記比較手段による
比較を行うことを特徴とするガス検出装置。
【請求項１５】同一基板上に複数個の検知部を有するガ
ス検出装置において、前記複数個の検知部は前記基板に
形成された空中に張り出した張り出し部上に形成されて
おり、前記各検知部を所定の温度以上に加熱する加熱手
段が前記張り出し部において前記検知部と同一の面上に
配設されており、前記ガス検知部からの検知信号を所定
の基準信号と比較し前記検知部信号が前記基準信号を超
えている場合にガス検出信号を発生する比較手段が設け
られており、前記複数個のガス検知部を所定の順番に従
って所定の時間毎に動作状態とさせる選択手段が設けら
れていることを特徴とするガス検出装置。
【請求項１６】同一基板上に複数個の検知部を有するガ
ス検出装置において、前記複数個の検知部は前記基板に
形成された空中に張り出した張り出し部上に形成されて
おり、前記各検知部を所定の温度以上に加熱する加熱手
段が前記張り出し部において前記検知部と同一の面上に
配設されており、前記ガス検知部における電圧を検知し
その検知電圧を所定の基準電圧と比較してガス検出信号
を発生する比較手段が設けられており、前記ヒータ部の
周囲温度に基づく抵抗値変化を補償する補償手段が設け
られていることを特徴とするガス検出装置。
【請求項１７】特許請求の範囲第１６項において、前記
補償手段は前記ヒータ部の電圧の変動分に応じて前記駆
動電流を制御する電流制御手段を有しており、前記ヒー
タ部の電圧を一定に制御することを特徴とするガス検出
装置。
【請求項１８】特許請求の範囲第１６項において、前記
補償手段は前記ヒータ部の抵抗変化に応じて前記ガス検
知部へ流す検知電流を制御する電流制御手段を有してお
り、前記ガス検知部での電圧を一定に制御することを特
徴とするガス検出装置。