JPH1183774A - ガス種の判別方法及びガス濃度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス種の判別操作が簡単で、かつ小型のガス
検知装置によって、ガス種を判別できる技術を提供する
事。 【解決手段】 ガスに感応して変化する金属酸化物半導
体２の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電極３
を備えた半導体式ガス検出部と、半導体式ガス検出部を
所定温度に保つための加熱手段と素子温度を測定する素
子温度検出手段を兼ねた抵抗体４を設けてなるガス検知
素子を、加熱手段により所定温度に保持し、複数種のガ
ス濃度に調整された複数のガス種をそれぞれ各別に接触
させたときに得られる、金属酸化物半導体２の少なくと
も二個以上の変化量の間の相関関係を、複数のガス種に
ついて各別に予め求めておき、所定温度に保持されたガ
ス検知素子に、被検知ガスを接触させたときに得られ
る、前記変化量の測定結果から得られる関係が前記相関
関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが
前記相関関係を与えるガス種であると判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未知のガス種を検
知しそのガス種を判別したり、ガス種を判別しその濃度
を測定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、未知のガス種を特定するために
は、ガス選択性の異なる複数個のガス検知素子を用い、
前記ガス検知素子から得られるパターン情報が、特定ガ
スにより異なることを利用してガス種を判別せざるをえ
なかった。ところで上述の情報処理操作を行うことは極
めて煩雑・困難である。最近、パソコン及び情報処理技
術の発展に伴い、パソコン等を用いたパターン情報処理
技術を開発しガス種を判別しようとする試みが盛んに行
われている。しかし、複数個のガス検知素子を用い情報
処理によりガス種を判別する方法（以後パターン情報処
理技術によるガス種を判別する方法と呼ぶ）も未だ不充
分である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のパタ
ーン情報処理技術によるガス種を判別する方法によれ
ば、複数個（通常６〜８個、多い場合数十個）のガス検
知素子を用いるために、ガス種の判別のための情報処理
操作が煩わしいものになり、情報処理量が増大し、検知
部が大きくなり、測定回路も複雑化し、ガス検知装置が
大型化する、設置場所が限られる、高価になる、また消
費電力が大きくなる等様々な不都合が生じる。さらに、
複数のガス検知素子を用いることにより以下の問題が生
じる。例えば、ガス種が同一でも濃度が異なる場合、各
ガス検知素子の濃度依存性の傾きが異なるため、各ガス
濃度においてパターンの形状が必ずしも相似形ではな
く、このため多くの情報量、高度な情報処理技術を必要
とする。さらに、ガス検知素子の感ガス諸特性（例え
ば、清浄空気中におけるガス検知素子の出力、被検知ガ
スに対するガス検知素子の出力及びガス濃度依存性、ガ
スに対する選択性、応答速度等）は環境温度及び湿度等
の環境変化により影響を受ける（環境温度依存性及び環
境湿度依存性）。また、長期にわたる使用によっても、
前記感ガス諸特性は変化する、さらに前記感ガス諸特性
の環境温度依存性及び環境湿度依存性も長期にわたる使
用により変化する。これ等の感ガス諸特性の環境変化に
よる変化の度合い及び長期にわたる使用により変化する
変化の度合いが各ガス検知素子ごとに異なるため、前記
複数のガス検知素子について前記感ガス諸特性の変化を
追跡・考慮した情報処理を行うことは困難である。この
ような現状では、前記感ガス諸特性の変化に対応した情
報を欠くという点から、パターン情報処理技術自体に不
確定要素が生じ、ガス種の判別さえ困難な状況にある。
また、使用環境の相違や、長期間の使用によっても、信
頼性高くかつ安定して、前記ガス種の濃度を特定するこ
とは、さらに困難と言わざるを得ない。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記実情に鑑
み、ガス種の判別操作が容易で、かつ小型のガス検知装
置によって、ガス種を判別する技術を提供することにあ
る。さらに、その判別結果に基づいてガス濃度までも容
易に決定できる測定方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、被検知ガ
ス曝露時複数個のガス検知素子から複数の同質の情報
（半導体式ガス検知素子なら半導体の抵抗の変化）を得
て情報処理によりガス種を判別する従来の方法ではな
く、一個の半導体式ガス検知素子から複数の異質の情報
（金属酸化物半導体の、抵抗、電気容量、インダクタン
ス、半導体式ガス検出部の温度等の変化）を得ることに
よりガス種を判別できるという新知見を見いだした。本
発明は、上記新知見に基づき成されたものである。しか
も、本発明によるガス種判別方法は、一個の半導体式ガ
ス検知素子を用いているために、ガス種の判別のための
情報処理操作が簡単化し、不確定要素を小さくでき信頼
性あるガス種の判別方法となっている。しかも、従来、
ガス種判別には用いられていなかった新たな変化量（金
属酸化物半導体の、電気容量、インダクタンス、半導体
式ガス検出部の温度）をガス種判別に用いることによ
り、半導体の抵抗の変化の測定だけからでは得られなか
ったガス種の判別ができるようになっている。

【０００６】［構成１］先述の目的を達成するための本
発明のガス種判別方法の手段は、ガスに感応して変化す
る金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくと
も１対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導
体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段と
を備えたガス検知素子を用いて、被検知ガスに接触した
時に得られる、前記変化量のうち少なくとも二個以上の
変化量の情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス
種判別方法において、ガスに感応して変化する金属酸化
物半導体の前記変化量が、前記金属酸化物半導体の、抵
抗Ｒ、電気容量Ｃ、インダクタンスＬ及びそれらを引数
とする関数のうち互いに自由度をもつ少なくとも二個以
上の変化量であることとする方法である。

【０００７】ガス種判別の手順としては、前記加熱手段
により所定温度に保持された前記半導体式ガス検出部
に、複数種のガス濃度に調整された複数のガス種をそれ
ぞれ各別に接触させたときに得られる、前記金属酸化物
半導体の少なくとも二個以上の変化量の間の相関関係
を、前記複数のガス種について各別に予め求めておき、
前記加熱手段により所定温度に保持された前記半導体式
ガス検出部に、被検知ガスを接触させたときに得られ
る、前記変化量の測定結果から得られる関係が前記相関
関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが
前記相関関係を与えるガス種であると判別するものであ
る。

【０００８】ガス種が判別されれば、ガス濃度について
は、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量
を選び、その変化量とガス濃度との関係から容易に求め
ることができる。

【０００９】［構成２］先述の目的を達成するための本
発明のガス種判別方法の手段は、ガスに感応して変化す
る金属酸化物半導体の変化量の変化を検出する少なくと
も１対の電極を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導
体式ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段、
及び前記半導体式ガス検出部の温度を測定する温度検出
手段とを備えたガス検知素子を用いて、

【００１０】（Ａ）被検知ガスに接触した時に得られる
二個の変化量の情報から被検知ガスのガス種を判別する
方法のうち、前記変化量の一個が前記半導体式ガス検出
部の温度Ｔであるガス種判別方法において、他方が前記
金属酸化物半導体の、電気容量Ｃ、インダクタンスＬ及
びそれらを引数とする関数の一個であることとする方法
である。

【００１１】ガス種判別の手順としては、前記加熱手段
により所定温度に保持された前記半導体式ガス検出部
に、複数種のガス濃度に調整された複数のガス種をそれ
ぞれ各別に接触させたときに得られる、前記半導体式ガ
ス検出部の温度Ｔと前記金属酸化物半導体の、電気容量
Ｃ、インダクタンスＬ及びそれらを引数とする関数のう
ち一個の変化量の間の相関関係を、前記複数のガス種に
ついて各別に予め求めておき、前記加熱手段により所定
温度に保持された前記半導体式ガス検出部に、被検知ガ
スを接触させたときに得られる、前記変化量の測定結果
から得られる関係が前記相関関係のうちの何れかを満た
すときに、その検知ガスが前記相関関係を与えるガス種
であると判別するものである。

【００１２】ガス種が判別されれば、ガス濃度について
は、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量
を選び、その変化量とガス濃度との関係から容易に求め
ることができる。

【００１３】（Ｂ）被検知ガスに接触した時に得られ
る、前記変化量のうち少なくとも三個以上の変化量の情
報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別方法
において、ガスに感応して変化する金属酸化物半導体の
前記変化量が、前記金属酸化物半導体の、抵抗Ｒ、電気
容量Ｃ、インダクタンスＬ、前記半導体式ガス検出部の
温度Ｔ及びそれらを引数とする関数のうち互いに自由度
をもつ少なくとも三個以上の変化量であることとする方
法である。

【００１４】ガス種判別の手順としては、前記加熱手段
により所定温度に保持された前記半導体式ガス検出部
に、複数種のガス濃度に調整された複数のガス種をそれ
ぞれ各別に接触させたときに得られる、前記金属酸化物
半導体の少なくとも三個以上の変化量の間の相関関係
を、前記複数のガス種について各別に予め求めておき、
前記加熱手段により所定温度に保持された前記半導体式
ガス検出部に、被検知ガスを接触させたときに得られ
る、前記変化量の測定結果から得られる関係が前記相関
関係のうちの何れかを満たすときに、その被検知ガスが
前記相関関係を与えるガス種であると判別するものであ
る。

【００１５】ガス種が判別されれば、ガス濃度について
は、得られた前記変化量のうち少なくとも一個の変化量
を選び、その変化量とガス濃度との関係から容易に求め
ることができる。

【００１６】

【発明の実施形態】以下に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、本発明に用いる
半導体式ガス検知素子１は、基板５の一面に白金を主成
分とする櫛形電極部３、他面に白金を主成分とする抵抗
体４を設けてあり、前記櫛形電極部３上には酸化スズ半
導体層２を設けてある。つまり、前記櫛形電極部３と櫛
形電極部を覆う酸化スズ半導体層２とで半導体式ガス検
出部を構成し、前記抵抗体４が前記半導体式ガス検出部
を所定温度に保持するための加熱手段４となる。前記抵
抗体４は必要に応じて温度検出手段６を兼ねることがで
きる。

【００１７】前記半導体式ガス検知素子１は、図２に示
すように、前記抵抗体４の両端に一定電圧を印加して、
前記抵抗体で発生するジュール熱により前記半導体式ガ
ス検出部を所定温度に保持すると共に、前記櫛形電極部
３の両端を前記酸化スズ半導体２の変化量（酸化スズ半
導体の、抵抗、電気容量、インダクタンス等）を測定す
る測定回路中に接続して、前記酸化スズ半導体２が被検
知ガスに接触したときの前記変化量の変化を検知可能な
構成にする。なお前記変化量は金属酸化物半導体の、電
気伝導度、インピーダンス、位相等の前記金属酸化物半
導体の、抵抗、電気容量、インダクタンス等の関数であ
ってもよい。半導体式ガス検出部の温度の測定が必要な
場合は、前記抵抗体４の両端を素子温度測定回路に接続
して、前記半導体式ガス検知素子１が被検知ガスに接触
したときの前記半導体式ガス検出部の温度の変化を検知
可能な構成にする。被検知ガスに接触したときの半導体
式ガス検出部の温度の変化は小さいので、図３に示すよ
うに、前記抵抗体４の両端をブリッジ回路１０の一辺に
接続して、前記半導体式ガス検出部の温度の変化を出力
端子１５と出力端子１６との間のブリッジ出力の変化と
して検知自在な構成にしてある。このとき、前記抵抗体
４の両端の電圧を前記半導体式ガス検出部が所定温度に
保持されるように設定しておけば、前記抵抗体４は温度
検出手段６と加熱手段４を兼ねることになる。

【００１８】前記半導体式ガス検知素子を用いて、本発
明のガス種判別方法によりガス種を判別するには、前記
抵抗体４に一定電圧を印加して前記半導体式ガス検出部
を所定温度に保持し、例えば、メタン、イソブタン、一
酸化炭素、水素、エタノール等の各種被検知ガスを種々
の濃度に調整したものを用意しておき、前記各ガスにつ
いて各別に、種々の濃度のガスを前記半導体式ガス検知
素子１に接触させ、そのときに得られる前記酸化スズ半
導体２の、少なくとも二個以上（ｎ個：２≦ｎ）の変化
量の間の相関関係を、前記複数のガス種について、例え
ば、ｎ次元座標上に相関関係曲線とし予め求めておく。
ここで、ガス種判別のためには互いに自由度をもつ二個
の変化量を測定すればよい。それ以上の変化量を測定す
ることにより、より多くのガス種を判別し判別精度を上
げることができる。前記相関関係曲線としては、例えば
二個の変化量からガス種を判別する場合、前記酸化スズ
半導体２の、抵抗、電気容量、インダクタンスのうち二
個の変化量を測定し、それらの変化量の一個を縦軸に一
個を横軸にとり相関関係曲線を作成してもよいし、それ
らの変化量を引数とする二個の互いに自由度をもつ関数
を軸とする座標上で相関関係曲線を作成してもよい。例
えば、変化量として、前記酸化スズ半導体２の、抵抗、
電気容量、インダクタンスに限らず、前記酸化スズ半導
体の、電気伝導度、インピーダンス、位相等の前記酸化
スズ半導体の、抵抗、電気容量、インダクタンス等の関
数であってもよい。

【００１９】次に、前記半導体式ガス検知素子を前記相
関関係曲線を作成したガス検知条件に維持した状態で、
被検知ガスに接触させたときに得られる前記変化量の関
係を示す前記ｎ次元座標上の点を求める。このとき、前
記点が前記ｎ次元座標の例えば水素の前記相関関係曲線
上にある時、被検知ガスを水素であると判別する。例え
ば、酸化スズ半導体の電気容量Ｃと電気伝導度Ｇを座標
軸とした二次元座標の場合を図４に示す。被検知ガスを
接触させたときに得られた二次元座標上の測定点（Ｃ
ｍ、Ｇｍ）がａ点であったとすると、この点は水素の相
関関係曲線上にあるから、被検知ガスは水素であると判
別される。ｂ点であったとすると、この点はエタノール
の相関関係曲線上にあるから、被検知ガスはエタノール
であると判別される。また、前記ａ点は、水素の相関関
係曲線における１０００ｐｐｍの水素に対する半導体の
電気容量と電気伝導度の関係を示す点であるから、この
水素は１０００ｐｐｍであると判断できる（図４中の数
値はこの点を与えるガス濃度を示している）。なお、ガ
ス濃度については、前記相関関係曲線とは別に、得られ
た前記変化量のうち少なくとも一個の変化量を選び、そ
の変化量とガス濃度との関係から求めてもよい。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。所定濃度の四塩化スズ水溶液に、所定割合で塩化
アンチモンを添加した水溶液を調整しておく。この水溶
液にアンモニア水を滴下して水酸化スズの沈殿物を得
る。前記沈殿物を水洗、乾燥後、電気炉で焼成して酸化
スズを得る。前記酸化スズを粉砕して微粉末にし、水で
練って酸化スズペーストを得る。また、アルミナ製基板
５の一面に白金を主成分とする櫛形電極３を設けるとと
もに他面に白金を主成分とする抵抗体４を形成して素子
基体を形成しておく。前記酸化スズのペーストを前記櫛
形電極３を覆うように塗布し、乾燥後、７００℃で２時
間焼成することにより、酸化スズ半導体層２を形成して
半導体式ガス検知素子Ａを得る。同様な手順で素子を作
製し９００℃で２時間焼成することにより半導体式ガス
検知素子Ｂを得、また７００℃で１５時間焼成した酸化
スズ焼結体にパラジウム触媒を添加することにより、酸
化スズ半導体層２を形成して半導体式ガス検知素子Ｃを
得る。

【００２１】前記ガス検知素子Ａのイソブタン、水素、
エタノールに対するガス特性を調べたところ、図７のよ
うになった。電気伝導度においては、水素感度が高く、
イソブタン、エタノールについては同程度の感度であっ
た。電気容量については、エタノールに対して高感度で
あり、かつエタノール濃度の増加と共に増加している。
これに対し、イソブタンについては殆ど感度がなく、水
素については高濃度領域で減少傾向にある。ガスに曝露
されたときの半導体式ガス検知素子の電気容量の変化の
メカニズムに関しては未だ明確ではないが、空気より比
誘電率の大きなエタノールについては、エタノール濃度
の増加と共に電気容量が増加するのに対し、空気より比
誘電率の小さいイソブタン、水素については、ガス濃度
の増加と共に電気容量が減少している。また、前記抵抗
体４に電圧を印加することにより前記ガス検知素子Ａを
４５０℃に保持し、種々の濃度に調整したイソブタン、
水素、エタノールの各ガスを検知して、酸化スズ半導体
層２の電気伝導度と電気容量との相関関係を調べた。前
記電気伝導度を縦軸に前記電気容量を横軸に２次元座標
とり、各ガスについて前記電気伝導度と前記電気容量と
の相関関係曲線を得たところ図４に示すようになった。
これにより前記電気伝導度と前記電気容量とは、ガス種
により固有の相関関係を示し、固有の相関関係曲線を持
つという新知見が得られた。

【００２２】これは前記電気伝導度の変化が、半導体か
ら伝導電子を捕獲し酸化スズ表面に化学吸着している酸
素と被検知ガスとの反応の結果、半導体に伝導電子を解
き放つことにより起きるのに対し、前記電気容量の変化
は、酸化スズ粒子と被検知ガスとの相互作用により起こ
り、その大きさは前記被検知ガスの比誘電率に依存する
と考えられる。従って、電気容量測定により比誘電率の
異なるガス種の分離が可能となる。その結果、前記電気
伝導度と前記電気容量とで形成される２次元座標におい
て、ガス種により固有の相関関係曲線を持つことにな
る。電気容量測定により比誘電率の異なるガス種の分離
が可能となることにより、従来の半導体の抵抗測定から
では分離・判別できないガス種も判別可能となった。

【００２３】前記ガス検知素子Ｂの前記抵抗体４に電圧
を印加することにより前記ガス検知素子Ｂを４７０℃に
保持し、種々の濃度に調整したメタン、水素、エタノー
ルの各ガスを検知して、前記電気容量を縦軸に前記イン
ダクタンスの変化を横軸に２次元座標を作成し、各ガス
について前記電気容量と前記インダクタンスの変化との
相関関係曲線を得たところ図５に示すようになった。こ
れにより前記電気容量と前記インダクタンスの変化と
は、ガス種により固有の相関関係を示し、固有の相関関
係曲線を持つ。

【００２４】前記ガス検知素子Ｃの前記抵抗体４に電圧
を印加することにより前記ガス検知素子Ｃを４７０℃に
保持し、種々の濃度に調整したメタン、イソブタン、水
素、エタノールの各ガスを検知して、前記酸化スズ半導
体層２の、前記電気伝導度、前記電気容量、前記半導体
式ガス検出部の温度の変化を軸とする３次元座標を作成
し、各ガスについて前記電気伝導度、前記電気容量、前
記半導体式ガス検出部の温度の変化の間の相関関係曲線
を得たところ図６に示すようになった。これにより前記
電気抵抗、前記電気容量、前記半導体式ガス検出部の温
度の変化とは、ガス種により固有の相関関係を示し、固
有の相関関係曲線を持つ。測定する変化量を多くするこ
とにより、各相関関係曲線の分離が容易になり、判別で
きるガス種が増え判別精度も向上する。

【００２５】

【別実施形態】以下に別実施形態を説明する。先の実施
形態では、金属酸化物半導体の変化量を軸とする座標に
おいて、前記変化量の間の相関関係曲線をもってガス種
を判別したが、以下のように前記変化量から導かれる所
定の関数によって得られる数値をもとに、ガス種を判別
してもよい。例えば変化量として半導体の電気容量Ｇと
電気伝導度Ｃをとり、所定の関数として電気伝導度Ｃを
電気容量Ｇで除した関数をとる。

【００２６】

【数１】

【００２７】前記ガス検知素子Ｂの前記抵抗体４に電圧
を印加することにより前記ガス検知素子Ｂを４７０℃に
保持し、種々の濃度に調整したメタン、一酸化炭素、水
素、エタノールの各ガスについて電気容量Ｇと電気伝導
度Ｃを測定した結果から求めたＺ値を表１に示す。表１
から、表に示されているガス濃度範囲で、メタン、一酸
化炭素、水素、エタノールの各ガス種の判別ができるこ
とが分かる。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、先の実施の形態では、前記抵抗体４
をもって前記半導体式ガス検出部を加熱する加熱手段
と、前記半導体ガス検出部の温度を検出する温度検出手
段とを兼ねることが可能な構成にしたが、図８に示すよ
うに、前記抵抗体に替え、例えば、単に前記半導体ガス
検出部を加熱するだけのヒータ７を設けて加熱手段を構
成し、かつ、単に温度を検出するだけの温度検出部６を
設けて温度検出手段を構成してあってもよく、ガス検知
素子として、加熱手段および温度検出手段を備えてあれ
ば、一体のものに限らず別体であってもよい。

【００３０】さらに、先の実施形態では前記金属酸化物
半導体層として酸化スズ半導体および酸化スズ半導体に
パラジウム触媒を添加したものを用いたが、先に述べた
知見に基づけば、例えば酸化亜鉛、酸化インジウム、酸
化鉄、酸化タングステン等の他の半導体材料を用いて前
記金属酸化物半導体層２を構成してあってもよく、さら
にいえば、これら半導体材料に例えば貴金属や金属酸化
物等の種々の触媒を添加し前記金属酸化物半導体層を構
成してもよい。つまり、金属酸化物半導体層２は、半導
体材料、半導体の微細構造、触媒・添加物、表面改質・
表面処理、コーティング層、素子構造、製造方法によら
ず用いることができ、上述の種々の構成を半導体式ガス
検出部と称する。先の実施形態では基板としてアルミナ
基板を用いているが、本発明は基板材料によらず有効で
ある。また、本発明は先の実施形態における、前記半導
体ガス検出部、前記加熱手段、前記温度検出手段等の基
板上の配置に制限されない。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、一個の半導体式ガス検知素
子から複数の異質の情報（金属酸化物半導体の、抵抗、
電気容量、インダクタンス、半導体式ガス検出部の温度
等）を得ることによりガス種を判別している。本発明に
よる方法では、多数のガス検知素子を用いた従来のガス
判別方法と異なり、一個の半導体式ガス検知素子を用い
ているために、様々な利点が生じている。一個のガス検
知素子しか用いる必要がない為、ガス検知部は小型化
し、測定回路は簡単になり、その結果ガス検知装置が小
型化し、設置場所が拡大し、安価になり、また消費電力
も小さくなる。しかも、本発明によるガス種判別方法
は、一個の半導体式ガス検知素子を用いているために、
ガス種の判別のための情報処理操作が簡単化し処理する
情報量を大幅に削減できている。感ガス諸特性への環境
変化による影響、長期わたる使用による変化について
も、一個のガス検知素子についてだけ考慮すれば良く補
正可能となっている。そのうえ、同一素子から異質の情
報（変化量）を得ているため、環境変化や長期わたる使
用により、前記各変化量が同じ様に影響を受けるため、
前記変化量の間の相関関係への影響は小さくでき、その
結果不確定要素が非常に小さくなり信頼性あるガス種の
判別方法となっている。さらに、異質の変化量の間の相
関関係からガス種を判別しているため、従来の半導体の
抵抗測定だけからでは分離・判別できないガス種も判別
可能となっている。

【００３２】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるガス検知素子の概略図

【図２】実施の形態における検知回路の概念図

【図３】実施の形態における素子温度測定回路の概略図

【図４】感ガス検知素子Ａの電気容量と電気伝導度の相
関関係図

【図５】感ガス検知素子Ｂのインダクタンス変化と電気
容量の相関関係図

【図６】感ガス検知素子Ｃの電気伝導度と電気容量と温
度変化の相関関係図

【図７】ガス検知素子Ａのガス特性を示す図

【図８】別実施の形態におけるガス検知素子の概略図

【符合の説明】

２ 金属酸化物半導体 ３ 電極 ４ 抵抗体 ６ 温度測定手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスに感応して変化する金属酸化物半導
   体（２）の変化量の変化を検出する少なくとも一対の電
   極（３）を備えた半導体式ガス検出部と、前期半導体式
   ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段（４）
   とを備えたガス検知素子を用いて、 被検知ガスが前記金属酸化物半導体に接触した時に得ら
   れる、前記変化量のうち二個の変化量の情報から、被検
   知ガスのガス種を判別するガス種判別方法において、 ガスに感応して変化する金属酸化物半導体（２）の前記
   変化量が、前記金属酸化物半導体の、抵抗、電気容量、
   インダクタンス及びそれらを引数とする関数のうち互い
   に自由度をもつ二個の変化量であることを特徴とする、
   被検知ガスのガス種を判別するガス種判別方法。
2. 【請求項２】 ガスに感応して変化する金属酸化物半導
   体（２）の変化量の変化を検出する少なくとも１対の電
   極（３）を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式
   ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段
   （４）、及び前期半導体式ガス検出部の温度を測定する
   温度検出手段（６）とを備えたガス検知素子を用いて、 被検知ガスが前記金属酸化物半導体に接触した時に得ら
   れる前記変化量のうち二個の変化量の情報から被検知ガ
   スのガス種を判別する方法のうち、前記変化量の一方が
   前記半導体式ガス検出部の温度であるガス種判別方法に
   おいて、 他方が前記金属酸化物半導体の、電気容量、インダクタ
   ンス及びそれらを引数とする関数のうちの一個であるこ
   とを特徴とする、被検知ガスのガス種を判別するガス種
   判別方法。
3. 【請求項３】 ガスに感応して変化する金属酸化物半導
   体（２）の変化量の変化を検出する少なくとも１対の電
   極（３）を備えた半導体式ガス検出部と、前記半導体式
   ガス検出部を所定温度に保持するための加熱手段
   （４）、及び前期半導体式ガス検出部の温度を測定する
   温度検出手段（６）とを備えたガス検知素子を用いて、 被検知ガスが前記金属酸化物半導体に接触した時に得ら
   れる、前記変化量のうち少なくとも三個以上の変化量の
   情報から、被検知ガスのガス種を判別するガス種判別方
   法において、 ガスに感応して変化する金属酸化物半導体（２）の変化
   量が、前記金属酸化物半導体の、抵抗、電気容量、イン
   ダクタンス、前記半導体式ガス検出部の温度及びそれら
   を引数とする関数のうち互いに自由度をもつ少なくとも
   三個以上の変化量であることを特徴とする、被検知ガス
   のガス種を判別するガス種判別方法。
4. 【請求項４】 請求項２、請求項３に記載のいずれかの
   ガス種判別方法において、前記半導体式ガス検出部の温
   度を測定する温度検出手段が前記加熱手段（４）を兼ね
   ている抵抗体から構成してあるガス種判別方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４に記載のいずれかの
   ガス種判別方法において、前記加熱手段により所定温度
   に保持された前記半導体式ガス検出部に、複数種のガス
   濃度に調整された複数のガス種をそれぞれ各別に接触さ
   せたときに得られる、前記金属酸化物半導体（２）の前
   記変化量の間の相関関係を、前記複数のガス種について
   各別に予め求めておき、 前記加熱手段により所定温度に保持された前記半導体式
   ガス検出部に、被検知ガスを接触させたときに得られ
   る、前記変化量の測定結果の間の関係が前記相関関係の
   うちのいずれかを満たすときに、 その被検知ガスが前記相関関係を与えるガス種であると
   判別するガス種判別方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の、前記変化量（ｎ個）
   の間の前記相関関係が、ｎ次元座標上の相関関係曲線で
   あることを特徴とするガス種判別方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の、前記変化量（ｎ個）
   の間の前記相関関係が、前記変化量Ｘ１、Ｘ２、……
   …、Ｘｎを引数とする関数Ｚ＝Ｆ（Ｘ１、Ｘ２、………
   …、Ｘｎ）について、複数種のガス種について各々の所
   定濃度範囲におけるＺ値の変動範囲を各別に予め求めて
   おき、 前記加熱手段により所定温度に保持された前記半導体式
   ガス検出部に、被検知ガスを接触させたときに得られる
   ｎ個の変化量の測定結果から得られるＺ値が、前記Ｚ値
   の変動範囲にある場合、その被検知ガスが前記Ｚ値の変
   動範囲を与えるガス種であると判別するガス種判別方
   法。
8. 【請求項８】 請求項５〜請求項７に記載のいずれかの
   ガス種判別方法によって被検知ガスのガス種を判別し、
   前記変化量のうち少なくとも一個の変化量とガス濃度と
   の予め求められる関係から、ガス濃度を求めるガス濃度
   測定方法。