ガス検出装置
【課題】従来検出困難であったガス検出装置における半導体式ガスセンサおよびその他の構成要素の故障を検出し、故障の内容を判別できるガス検出装置を提供すること。
【解決手段】検出抵抗切り替え手段１２によって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する。また、センサ出力差分測定手段１０ｂによって、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定する。第１の故障判定手段１０ｄによって、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する。
【解決手段】検出抵抗切り替え手段１２によって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する。また、センサ出力差分測定手段１０ｂによって、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定する。第１の故障判定手段１０ｄによって、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器のガス漏れや不完全燃焼等を半導体式ガスセンサを用いて検出するガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼器のガス漏れや不完全燃焼等を検出するガス検出装置に用いられるガスセンサや、抵抗およびトランジスタ等の他の構成要素がショート（短絡）またはオープン（断線）等の故障状態になると、ガスの検出が正常に行えなくなるので、これらが故障状態にあるか否かを認識することは、非常に重要である。
【０００３】
複数のガスを検出するガス検出装置などで使用される半導体式ガスセンサのように、検知対象ガス種によってガスセンサの抵抗値が大きく異なるものについて、その抵抗値を正確に計測するため、たとえば、図２に示す構成を有するガス検出装置において、検出するガス種毎に検出抵抗を切り替えて計測することが一般的である。
【０００４】
このような半導体式ガスセンサを用いたガス検出装置におけるセンサ故障を検知する場合、図３に示すように、ある１つの検出抵抗（たとえば、抵抗Ｒ１）を駆動して得られるセンサ出力の正常範囲を決め、この正常範囲を逸脱した場合に故障と判定する。
【０００５】
具体的には、図２の構成を有するガス検出装置において、たとえば、メタン、ＣＯのガス種毎にＣＰＵ１０の出力ポートＰ１およびＰ２からの制御信号によってトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をオン制御することにより、メタン、ＣＯのそれぞれのガスに合わせた検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を切り替え、それぞれのガス種に対して最適なタイミングで計測する。
【０００６】
すなわち、図４に示すように、メタンの場合は、ヒーター電圧供給回路１１からのヒーター電圧がハイ（Ｈｉ）からロー（Ｌｏ）に切り替わる直前のタイミングでセンサ出力を計測し、ＣＯの場合は、ヒーター電圧がロー（Ｌｏ）からハイ（Ｈｉ）に切り替わる直前のタイミングでセンサ出力を計測する。
【０００７】
メタン計測時のセンサ出力の場合、計測する（故障判別を行うことを踏まえた）センサ抵抗値範囲は、約１００Ω〜数１００ｋΩであり、ＣＯ計測時のセンサ抵抗値範囲は、約１００Ω〜数ＭΩが一般的である。故障判別のように幅広い抵抗値範囲を計測する必要がある場合は、ＣＯ計測時よりもメタン計測時のように、計測する抵抗値範囲が比較的狭い方に対して故障判別を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、１つのガス検出で１つの検出抵抗を使用した時、半導体式ガスセンサおよびガス検出装置の他の構成要素において判別できる故障は、半導体式ガスセンサのプレート電極のＧＮＤ（接地）へのショートくらいであり、その他の故障状態は、警報状態、待機状態（正常空気中状態）と区別ができない（後述の表１参照）。
【０００９】
特に、表１中の条件Ｂ（プレート電極とヒーター間のショート）、Ｄ（検出抵抗Ｒ１のショート）、Ｅ（検出抵抗Ｒ２のショート）、Ｆ（トランジスタＴｒ１のショート）、Ｇ（トランジスタＴｒ２のショート）については、フェールアウト状態となるため、これらの故障検出を可能とすることがユーザーにとって必要である。
【００１０】
そこで本発明は、上述した課題に鑑み、従来検出困難であったガス検出装置における半導体式ガスセンサおよびその他の構成要素の故障を検出し、故障の内容を判別できるガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、前記ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段１２と、前記プレート電極３ｂに前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、前記プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段１０ｂと、前記センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ３の故障と判定する第１の故障判定手段１０ｄと、を備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１２】
請求項１記載の発明においては、ガス検出装置は、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出する。また、検出抵抗切り替え手段１２によって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する。また、センサ出力差分測定手段１０ｂによって、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定する。そして、第１の故障判定手段１０ｄによって、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載のガス検出装置において、前記検出抵抗切り替え手段１２は、前記プレート電源Ｖｃｃと前記第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、前記プレート電源Ｖｃｃと前記第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、前記第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含み、前記第１の故障判定手段１０ｄは、前記センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ３、前記第１の検出抵抗Ｒ１、前記第２の検出抵抗Ｒ２、前記第１のスイッチング素子Ｔｒ１または前記第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定することを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１４】
請求項２記載の発明においては、検出抵抗切り替え手段１２は、プレート電源Ｖｃｃと第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、プレート電源Ｖｃｃと第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含む。第１の故障判定手段１０ｄは、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のガス検出装置において、前記ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、前記プレート電源Ｖｃｃより前記プレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、前記プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に前記第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する第２の故障判定手段１０ｅとをさらに備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１６】
請求項３記載の発明においては、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、第２の故障判定手段１０ｅをさらに備えている。プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃは、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、プレート電源Ｖｃｃよりプレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定する。第２の故障判定手段１０ｅは、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、前記プレート電極３ｂに前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、前記プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、前記半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、前記第１の検出抵抗Ｒ１、前記第２の検出抵抗Ｒ２、前記第１のスイッチング素子Ｔｒ１または前記第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段１０ｆをさらに備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、第３の判定手段１０ｆをさらに備えている。第３の判定手段１０ｆは、第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧が前記ヒータ電源１１より前記ヒーター３ａに供給され、前記ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段１２で前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間に前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、前記ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段１２で前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間に前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により前記第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置であることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００２０】
請求項５記載の発明においては、ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧がヒータ電源１１よりヒーターに供給され、ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置である。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記第１のガスはメタンであり、前記第２のガスはＣＯであることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００２２】
請求項６記載の発明においては、第１のガスはメタンであり、第２のガスはＣＯである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段１２と、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段１０ｂと、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する第１の故障判定手段１０ｄと、を備えているので、従来装置では不可能であった半導体式ガスセンサの故障、たとえばプレート電極の断線、プレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、プレート電極−ヒーター間のショート等の故障を判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、検出抵抗切り替え手段１２は、プレート電源Ｖｃｃと第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、プレート電源Ｖｃｃと第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含み、第１の故障判定手段１０ｄは、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定するので、ガス検出装置における半導体式ガスセンサ３または装置を構成する検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障も判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、プレート電源Ｖｃｃよりプレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する第２の故障判定手段１０ｅとをさらに備えているので、第１または第２の検出抵抗のショートの故障も判別でき、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段１０ｆをさらに備えているので、半導体式ガスセンサ３の故障なのかそれともその他の構成部品、たとえば検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障なのかを識別することができる。
【００２７】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧がヒータ電源１１よりヒーター３ａに供給され、ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置であるので、第１のガス検出用の第１の検出抵抗と、第１のガスとガス種の異なる第２のガス検出用の第２の検出抵抗を利用して、半導体式ガスセンサやその他の構成部品の故障を判別することができる。
【００２８】
請求項６記載の発明によれば、第１のガスはメタンであり、第２のガスはＣＯであるであるので、メタン検出用の第１の検出抵抗と、ＣＯ検出用の第２の検出抵抗を利用して、半導体式ガスセンサやその他の構成部品の故障を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）図２は、本発明の第１の実施形態に係るガス検出装置の構成を示す回路図である。図２において、ガス検出装置１は、半導体式ガスセンサ３、マイコン（以下、ＣＰＵという）１０、ヒーター電圧供給回路１１、検出抵抗切替回路１２および警報回路１３から構成される。
【００３１】
ＣＰＵ１０は、出力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ４およびＰ５と入力ポートＰ３を有する。半導体式ガスセンサ３は、ヒータ電圧供給回路１１に接続されたヒーター３ａと、ＣＰＵ１０の入力ポートＰ３に接続されたプレート電極３ｂを有する。ＣＰＵ１０は、請求項における制御手段１０ａ、センサ出力差分測定手段１０ｂ、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃ、第１の故障判定手段１０ｄ、第２の故障判定手段１０ｅおよび第３の故障判定手段１０ｆとして働く。
【００３２】
ヒーター電圧供給回路１１は、半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに、ハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を供給する。ヒーター電圧のロー（Ｌｏ）レベルは、半導体式ガスセンサ３をＣＯ検出に好適な温度に加熱するレベルに設定され、ハイ（Ｈｉ）レベルは、メタン検出に好適な温度に加熱するレベルに設定されている。ヒーター電圧供給回路１１は、請求項におけるヒーター電源として働く。
【００３３】
検出抵抗切替回路１２は、半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂに接続されたメタン検出用抵抗Ｒ１およびＣＯ検出用抵抗Ｒ２と、検出抵抗Ｒ１と電源Ｖｃｃ間にコレクタおよびエミッタが接続され、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ１に抵抗Ｒ３を介してベースが接続されたｐｎｐ型のトランジスタＴｒ１と、検出抵抗Ｒ２と電源Ｖｃｃ間にコレクタおよびエミッタが接続され、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ２に抵抗Ｒ４を介してベースが接続されたｐｎｐ型のトランジスタＴｒ２とを有する。検出抵抗切替回路１２は、請求項における検出抵抗切り替え手段としてはたらく。検出抵抗Ｒ１およびＲ２は、それぞれ、請求項における第１および第２の検出抵抗として働く。トランジスタＴｒ１およびＴｒ２は、それぞれ、請求項における第１および第２のスイッチング素子として働く。
【００３４】
警報回路１３は、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ４にベースが接続されたｎｐｎ型のトランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ３のコレクタと電源Ｖｃｃ間に接続された警報表示手段としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１４と、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ５にベースが接続されたｎｐｎ型のトランジスタＴｒ４と、トランジスタＴｒ４のコレクタと電源Ｖｃｃ間に接続された警報音出力手段としてのブザー（ＢＺ）１５とを有する。警報回路１３は、警報手段として働く。
【００３５】
上述の構成を有するガス検出装置において、ヒーター電圧供給回路１１から供給されるヒーター電圧がハイ（Ｈｉ）レベルの時にメタンガスを検出するために、図５に示すように、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ１およびＰ２からの制御信号でトランジスタＴｒ１およびＴｒ２を順次オンになるように駆動し、２つの検出抵抗Ｒ１およびＲ２を時分割的に切り替えて半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂにプレート電圧を印加し、その時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２を計測する。
【００３６】
この計測により、得られるセンサ出力電圧と、ガス濃度の関係は図６に示される。本発明では、この２つの検出抵抗により計測された検出抵抗Ｒ１使用時センサ出力電圧Ｖｒｓ１と、検出抵抗Ｒ２使用時センサ出力電圧Ｖｒｓ２の差の関係から、半導体式ガスセンサ３のセンサ故障およびその他の構成要素のハードウェア故障を判別する。
【００３７】
まず、シミュレーション上にて、計測する半導体式ガスセンサ３のセンサ抵抗値Ｒｓとセンサ出力電圧Ｖｒｓの関係から、通常時の計測範囲を求める。具体例として、Ｖｃｃ＝５Ｖ、メタン計測時のセンサ抵抗値計測範囲を１００Ω〜２００ｋΩ、検出抵抗Ｒ１＝１ｋΩ（メタン３０００ｐｐｍ検出時）、Ｒ２＝４．７ｋΩ（ＣＯ５０ｐｐｍ検出時）としている。この場合に、センサ抵抗値Ｒｓと、検出抵抗Ｒ１に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１および検出抵抗Ｒ２に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ２の関係は、図７に示される。
【００３８】
図７の関係から、センサ出力電圧Ｖｒｓ１とセンサ出力電圧Ｖｒｓ２の差分ΔＶｒｓの上下限値を算出し、図８に示すように故障判定のしきい値とする。図７および図８より、センサ出力（検出抵抗Ｒ１、Ｒ２切り替え時）の差分ΔＶｒｓの最小値Ｖ１は０．０８２Ｖ、最大値Ｖ２は１．７６５Ｖとなる。そこで、センサ出力（検出抵抗Ｒ１、Ｒ２切り替え時）の差分ΔＶｒｓが、図７の正常範囲で示される上下限値の範囲内から逸脱した場合、すなわち、
（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≦Ｖ１（０．０８２Ｖ）・・・（１）
または
（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≧Ｖ２（１．７６５Ｖ）・・・（２）
のいずれかとなる範囲を検出した場合、センサまたはハードウエア故障と判断する。
【００３９】
この判定値を用い、図９に示される条件Ａ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極の断線）、条件Ｂ（検出抵抗Ｒ１のオープン）、条件Ｃ（検出抵抗Ｒ２のオープン）、条件Ｄ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｅ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｆ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、条件Ｇ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ヒーター間のショート）、条件Ｈ（検出抵抗Ｒ１のショート）、条件Ｉ（検出抵抗Ｒ２のショート）、条件Ｊ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のショート）および条件Ｋ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のショート）の各部の故障を判別する。
【００４０】
下記の表１は、ガス検出装置における半導体式ガスセンサ３の故障およびその他の構成要素の故障について、従来装置で検出可能なものと本発明の装置で検出可能なものを比較したものである。表１において、○印は検出可能な故障、×印は検出不可能な故障を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１において、※１〜※４は以下の通りである。
※１）従来装置は、本発明の装置と同様に検出抵抗Ｒ１をメタン計測用、検出抵抗Ｒ２をＣＯ計測用としたときの条件で記載している。
※２）従来技術では、この部品の故障は、検出ができず故障警報を発することができないフェールアウトモードとなる故障である。
※３）常に電源Ｖｃｃの電圧がプレート電極に印加される状態となるため、プレート電圧を常時印加することができないタイプのガスセンサに関しては、センサ故障につながる。
※４）本発明でも、正常空気状態では故障検出ができない（ガス濃度警報中は検出可能））が、検出抵抗Ｒ２をガス濃度の検出抵抗として使用すれば、フェールアウト状態になるのを防ぐことができる。また、その状態でガス濃度を検出した場合は、故障判断ができる。
【００４３】
（ガス検出装置の動作）次に、マイコン１０の制御の下に行われる上述の構成のガス検出装置の動作の詳細について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
まず、ガス警報器の電源オン時は、マイコン１０の出力ポートＰ１およびＰ２はハイ（Ｈ）レベル、出力ポートＰ４およびＰ５はロー（Ｌ）レベルになっており、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はいずれもオフ状態になっている。
【００４５】
次に、ヒーター電圧供給回路１１からハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに印加し、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルの時に、入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ０を計測する（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、ヒーター電圧が次のハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ１からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ１をオンになるように制御し（ステップＳ２）、検出抵抗Ｒ１を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ１を計測する（ステップＳ３）。次に、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ２からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ２をオンになるように制御し（ステップＳ４）、検出抵抗Ｒ２を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ２を計測する（ステップＳ５）。
【００４７】
次に、計測したセンサ出力電圧の差分（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）が、上述の最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にある（Ｖ１＜（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）＜Ｖ２）か否かを判定する（ステップＳ６）。センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内になければ（ステップＳ６のＮｏ）、次いで、故障警報処理を行う（ステップＳ７）。このこの故障警報処理は、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３をオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５より故障警報音を発することにより行われる。ステップＳ７に続いて、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
一方、センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にあれば（ステップＳ６のＹｅｓ）、次いで、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、Ｖ３とＶ４の範囲内にある（Ｖ３＜Ｖｒｓ０＜Ｖ４）か否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、ステップＳ１でプレート電極３ｂに電圧を印加しないときに計測されたセンサ出力Ｖｒｓ０に対して、半導体式ガスセンサ３のバラツキを考慮して設定したバラツキの下限値および上限値の範囲内にあるか否かを問うものである。たとえば、ヒーター電圧を０．９Ｖとした場合、プレート電極無印加時のセンサ出力電圧Ｖｒｓ０は、半導体式ガスセンサ３の仕様によりヒーター電圧の１／２（０．４５Ｖ）になり、下限値Ｖ３＝０．１Ｖ、上限値Ｖ４＝０．８Ｖに設定される。
【００４９】
次に、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、下限値Ｖ３と上限値Ｖ４の範囲内になければ（ステップＳ８のＮｏ）、ステップＳ７に進み、故障警報処理が行われる。
【００５０】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にあれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、次いで、故障警報を解除し（ステップＳ９）、次いで警報判定処理を行う（ステップＳ１０）。この警報判定処理は、従来のガス濃度に対する警報処理と同様の処理である。すなわち、ステップＳ３で計測されたセンサ出力電圧Ｖｒｓ１が、予め設定されマイコン１０の内部メモリに記憶されている警報しきい値を超えた場合に、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３を断続的にオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５よりガス濃度警報音を発することにより行われる。なお、故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、ガス濃度検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５のガス濃度警報音は、それぞれ識別できるように異なる形態とすることができる。ステップＳ１０に続いて、ステップＳ１に戻る。
【００５１】
このように、本発明の第１の実施形態によれば、半導体式ガスセンサ３およびその他の構成部品の故障、たとえば図９に示される条件Ａ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極の断線）、条件Ｂ（検出抵抗Ｒ１のオープン）、条件Ｃ（検出抵抗Ｒ２のオープン）、条件Ｄ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｅ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｆ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、条件Ｇ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ヒーター間のショート）、条件Ｈ（検出抵抗Ｒ１のショート）、条件Ｉ（検出抵抗Ｒ２のショート）、条件Ｊ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のショート）および条件Ｋ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のショート）の各部の故障を判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００５２】
（第２の実施形態）次に、上述の故障検出動作の詳細について、図１１のフローチャートを参照して説明する。上述の第１の実施形態では、半導体式ガスセンサ３およびその他の構成部品の故障を判別できるが、この第２の実施形態では、半導体式ガスセンサ３の故障とその他の構成部品の故障を識別することができるようになっているものである。なお、この第２の実施形態におけるガス検出装置の構成は、図２の第１の実施形態の構成と同じであり、フローチャートのみ異なっている。
【００５３】
まず、ガス警報器の電源オン時は、マイコン１０の出力ポートＰ１およびＰ２はハイ（Ｈ）レベル、出力ポートＰ４およびＰ５はロー（Ｌ）レベルになっており、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はいずれもオフ状態になっている。
【００５４】
次に、ヒーター電圧供給回路１１からハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに印加し、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルの時に、入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ０を計測する（ステップＳ２１）。
【００５５】
次に、ヒーター電圧が次のハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ１からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ１をオンになるように制御し（ステップＳ２２）、検出抵抗Ｒ１を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ１を計測する（ステップＳ２３）。次に、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ２からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ２をオンになるように制御し（ステップＳ２４）、検出抵抗Ｒ２を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ２を計測する（ステップＳ２５）。
【００５６】
次に、計測したセンサ出力電圧の差分（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）が、上述の最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にある（Ｖ１＜（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）＜Ｖ２）か否かを判定する（ステップＳ２６）。センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内になければ（ステップＳ２６のＮｏ）、次いで、計測したセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっているか否かを判定する（ステップＳ２７）。計測したセンサ電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっていなければ（ステップＳ２７のＮｏ）、次いで、回路故障と判断し（ステップＳ２８）、次いで、故障警報処理を行う（ステップＳ２９）。この故障警報処理は、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３を断続的にオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５より故障警報音を発することにより行われる。ステップＳ２９に続いて、ステップＳ２１に戻る。
【００５７】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっていれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、次いで、センサ故障と判断し（ステップＳ３０）、次いで、上述のステップＳ２９と同様の故障警報処理を行い（ステップＳ３１）、次いで、ステップＳ２１に戻る。
【００５８】
センサ出力電圧の差が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にあれば（ステップＳ２６のＹｅｓ）、次いで、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にある（Ｖ３＜Ｖｒｓ０＜Ｖ４）か否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、ステップＳ２１でプレート電極３ｂに電圧を印加しないときに計測されたセンサ出力Ｖｒｓ０に対して、半導体式ガスセンサ３のバラツキを考慮して設定したバラツキの下限値および上限値の範囲内にあるか否かを問うものであり、第１の実施形態におけるステップＳ８と同様に行われる。
【００５９】
次に、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、下限値Ｖ３と上限値Ｖ４の範囲内になければ（ステップＳ３２のＮｏ）、ステップＳ２７に進む。
【００６０】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にあれば（ステップＳ３２のＹｅｓ）、次いで、故障警報を解除し（ステップＳ３３）、次いで警報判定処理を行う（ステップＳ３４）。この警報判定処理は、従来のガス濃度に対する警報処理と同様の処理である。すなわち、ステップＳ２３で計測されたセンサ出力電圧Ｖｒｓ１が、予め設定されマイコン１０の内部メモリに記憶されている警報しきい値を超えた場合に、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３をオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５よりガス濃度警報音を発することにより行われる。
【００６１】
なお、回路故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、センサ故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、ガス濃度検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５のガス濃度警報音は、それぞれ識別できるように異なる形態とすることができる。ステップＳ３４に続いて、ステップＳ２１に戻る。
【００６２】
このように、本発明の第１の実施形態によれば、半導体式ガスセンサ３の故障なのかそれともその他の構成部品、たとえば検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障なのかを識別することができる。
【００６３】
図１２は、センサまたはその他の構成要素における故障の各条件において発生する半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２の波形を示す図である。なお、点線は、故障がない正常時の波形を示す。図１１において、
（１）条件Ａ（プレート電極がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝Ｖｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（２）条件Ｂ（抵抗Ｒ１がオープン状態）または条件Ｄ（トランジスタＴｒ１がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝ＶＨ（ヒーター電圧）／２となり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（３）条件Ｃ（抵抗Ｒ２がオープン状態）または条件Ｅ（トランジスタＴｒ２がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ２＝ＶＨ／２となり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≧Ｖ２となって、故障が発生していることが判別できる。
（４）条件Ｆ（プレート電極が接地に対してショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝０Ｖとなり、判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（５）条件Ｇ（プレート電極がヒーターに対してショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝ＶＨ（０．２Ｖまたは０．９Ｖ）となり、判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（６）条件Ｈ（抵抗Ｒ１がショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｃｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≧Ｖ２となって、正常空気中では故障は判別できないが、ガス濃度警報中は故障を判別できる。
（７）条件Ｉ（抵抗Ｒ２がショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ２＝Ｖｃｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（８）条件Ｊ（トランジスタＴｒ１がショート状態）の場合・・・常に検出抵抗Ｒ１が動作しており、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１、またはプレート電極に電圧を印加していない時のセンサ出力電圧を計測する。
（９）条件Ｋ（トランジスタＴｒ２がショート状態の場合）常に検出抵抗Ｒ２が動作しており、判定条件はプレート電極に電圧を印加していない時のセンサ出力電圧を計測する。
【００６４】
このように、表１にある各故障状態に対する実際のセンサ出力の状態が図１２に示される。表１中条件Ｈ（Ｒ１ショート）、条件Ｊ，Ｋ（Ｔｒ１またはＴｒ２ショート）以外の条件においては、上記判定値の範囲をそのまま適用することで故障状態を判別できる。また、上記判定条件のみでは判別できない条件について、下記の条件を満たすことで、故障検出またはフェイルアウトの状態を回避できる。
【００６５】
図８中条件Ｄ（Ｒ１がショートした時）の実施例では、警報状態に近いセンサ抵抗値にならなければ、（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≧１．７６５Ｖとはならず、通常状態で故障検出ができない。
【００６６】
しかし、従来のように、１つの検出抵抗で１つの検知ガスを計測するのではなく、１つのガスに対して２つの検出抵抗をガスセンサの抵抗値に対して最適に選択するようにすれば、検出抵抗Ｒ１ショート時は、検出抵抗Ｒ２でガス濃度計測を行うことができ、フェイルアウトに至らない。
【００６７】
また警報中など、ガスを検知しセンサ出力電圧が低下し、上記最大値Ｖ２を超えた場合は、警報の発生の有無によらず、ＬＥＤ等で故障を知らせることが可能である。
【００６８】
条件Ｊ，Ｋ（Ｔｒ１またはＴｒ２ショートした時）は、常に半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂに電圧が印加されている状態のため、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２がオンしていないタイミングでセンサ出力を計測することで、通常状態と故障状態を判別できる（図１３）。
【００６９】
図１３は、ヒーター電圧とセンサ出力電圧Ｖｒｓ０、Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２とデータ計測ポイントのタイミングを示す図である。
【００７０】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００７１】
たとえば、第１および第２の実施形態の他にも、１つのガスの検知ポイントに対して、計測に使用する検出抵抗をたとえば３つ以上としても、故障検出は可能である。その場合、検出抵抗とセンサ出力電圧の関係を考慮し、正常範囲の上下限値は決められる。ガス検出装置の故障箇所が同時に複数存在する場合を除き、半導体式ガスセンサ３の故障かそれ以外の回路構成部品の故障かを、計測されるデータから判別することが可能である。半導体式ガスセンサ３に起因する故障時のセンサ出力電圧は常に一定であることに対して、その他の回路構成部品の故障時は、その条件によって検出抵抗毎にセンサ出力は異なる。これを利用し、センサ故障か回路故障かを見分ける。
【００７２】
また、故障の内容をＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶したり、ＬＥＤ等の表示手段がある場合は、故障表示させる（故障内容によって表示方法を変えるなど）ことで、市場で発生した警報器の故障解析時に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス検出装置の基本構成図である。
【図２】ガス検出装置の具体的構成を示す回路図である。（従来例および第１の実施形態）
【図３】従来のガス検出装置におけるセンサ出力特性を示す図である。（従来例）
【図４】従来のガス検出装置における各部の信号のタイミングチャートである。（従来例）
【図５】本発明のガス検出装置における各部の信号のタイミングチャートである。（（第１の実施形態）
【図６】本発明のガス検出装置におけるセンサ出力特性を示す図である。（第１の実施形態）
【図７】本発明のガス検出装置におけるセンサ抵抗値Ｒｓと、検出抵抗Ｒ１に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１および検出抵抗Ｒ２に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１の関係を示す図である。（第１の実施形態）
【図８】本発明のガス検出装置における故障判定に適用されるしきい値（上下限値）および正常範囲を示す図である。（第１の実施形態）
【図９】本発明のガス検出装置における故障の条件を示す図である。（第１の実施形態）
【図１０】本発明のガス検出装置の動作を説明するフローチャートである。（第１の実施形態）
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るガス検出装置の動作を説明するフローチャートである。（第２の実施形態）
【図１２】センサまたはその他の構成要素における故障の各条件において発生する半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２の波形を示す図である。（第１および第２の実施形態）
【図１３】ヒーター電圧とセンサ出力電圧Ｖｒｓ０、Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２とデータ計測ポイントのタイミングを示す図である。（第１および第２の実施形態）
【符号の説明】
【００７４】
１ ガス検出装置
３ 半導体式ガスセンサ
３ａ ヒーター
３ｂ プレート電極
１０ マイコン（ＣＰＵ）
１０ａ 制御手段
１０ｂ センサ出力差分測定手段
１０ｃ プレート無印加時センサ出力測定手段
１０ｄ 第１の故障判定手段
１０ｅ 第２の故障判定手段
１０ｆ 第３の故障判定手段
１１ ヒーター電圧供給回路（ヒーター電源）
１２ 検出抵抗切り替え回路（検出抵抗切り替え手段）
１３ 警報回路
Ｒ１ 検出抵抗（第１の検出抵抗）
Ｒ２ 検出抵抗（第２の検出抵抗）
Ｔｒ１ トランジスタ（第１のスイッチング素子）
Ｔｒ２ トランジスタ（第２のスイッチング素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器のガス漏れや不完全燃焼等を半導体式ガスセンサを用いて検出するガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼器のガス漏れや不完全燃焼等を検出するガス検出装置に用いられるガスセンサや、抵抗およびトランジスタ等の他の構成要素がショート（短絡）またはオープン（断線）等の故障状態になると、ガスの検出が正常に行えなくなるので、これらが故障状態にあるか否かを認識することは、非常に重要である。
【０００３】
複数のガスを検出するガス検出装置などで使用される半導体式ガスセンサのように、検知対象ガス種によってガスセンサの抵抗値が大きく異なるものについて、その抵抗値を正確に計測するため、たとえば、図２に示す構成を有するガス検出装置において、検出するガス種毎に検出抵抗を切り替えて計測することが一般的である。
【０００４】
このような半導体式ガスセンサを用いたガス検出装置におけるセンサ故障を検知する場合、図３に示すように、ある１つの検出抵抗（たとえば、抵抗Ｒ１）を駆動して得られるセンサ出力の正常範囲を決め、この正常範囲を逸脱した場合に故障と判定する。
【０００５】
具体的には、図２の構成を有するガス検出装置において、たとえば、メタン、ＣＯのガス種毎にＣＰＵ１０の出力ポートＰ１およびＰ２からの制御信号によってトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をオン制御することにより、メタン、ＣＯのそれぞれのガスに合わせた検出抵抗Ｒ１、Ｒ２を切り替え、それぞれのガス種に対して最適なタイミングで計測する。
【０００６】
すなわち、図４に示すように、メタンの場合は、ヒーター電圧供給回路１１からのヒーター電圧がハイ（Ｈｉ）からロー（Ｌｏ）に切り替わる直前のタイミングでセンサ出力を計測し、ＣＯの場合は、ヒーター電圧がロー（Ｌｏ）からハイ（Ｈｉ）に切り替わる直前のタイミングでセンサ出力を計測する。
【０００７】
メタン計測時のセンサ出力の場合、計測する（故障判別を行うことを踏まえた）センサ抵抗値範囲は、約１００Ω〜数１００ｋΩであり、ＣＯ計測時のセンサ抵抗値範囲は、約１００Ω〜数ＭΩが一般的である。故障判別のように幅広い抵抗値範囲を計測する必要がある場合は、ＣＯ計測時よりもメタン計測時のように、計測する抵抗値範囲が比較的狭い方に対して故障判別を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、１つのガス検出で１つの検出抵抗を使用した時、半導体式ガスセンサおよびガス検出装置の他の構成要素において判別できる故障は、半導体式ガスセンサのプレート電極のＧＮＤ（接地）へのショートくらいであり、その他の故障状態は、警報状態、待機状態（正常空気中状態）と区別ができない（後述の表１参照）。
【０００９】
特に、表１中の条件Ｂ（プレート電極とヒーター間のショート）、Ｄ（検出抵抗Ｒ１のショート）、Ｅ（検出抵抗Ｒ２のショート）、Ｆ（トランジスタＴｒ１のショート）、Ｇ（トランジスタＴｒ２のショート）については、フェールアウト状態となるため、これらの故障検出を可能とすることがユーザーにとって必要である。
【００１０】
そこで本発明は、上述した課題に鑑み、従来検出困難であったガス検出装置における半導体式ガスセンサおよびその他の構成要素の故障を検出し、故障の内容を判別できるガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、前記ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段１２と、前記プレート電極３ｂに前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、前記プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段１０ｂと、前記センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ３の故障と判定する第１の故障判定手段１０ｄと、を備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１２】
請求項１記載の発明においては、ガス検出装置は、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出する。また、検出抵抗切り替え手段１２によって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する。また、センサ出力差分測定手段１０ｂによって、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定する。そして、第１の故障判定手段１０ｄによって、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載のガス検出装置において、前記検出抵抗切り替え手段１２は、前記プレート電源Ｖｃｃと前記第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、前記プレート電源Ｖｃｃと前記第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、前記第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含み、前記第１の故障判定手段１０ｄは、前記センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ３、前記第１の検出抵抗Ｒ１、前記第２の検出抵抗Ｒ２、前記第１のスイッチング素子Ｔｒ１または前記第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定することを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１４】
請求項２記載の発明においては、検出抵抗切り替え手段１２は、プレート電源Ｖｃｃと第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、プレート電源Ｖｃｃと第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含む。第１の故障判定手段１０ｄは、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のガス検出装置において、前記ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、前記プレート電源Ｖｃｃより前記プレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、前記プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に前記第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する第２の故障判定手段１０ｅとをさらに備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１６】
請求項３記載の発明においては、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、第２の故障判定手段１０ｅをさらに備えている。プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃは、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、プレート電源Ｖｃｃよりプレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定する。第２の故障判定手段１０ｅは、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、前記プレート電極３ｂに前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、前記プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、前記半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、前記第１の検出抵抗Ｒ１、前記第２の検出抵抗Ｒ２、前記第１のスイッチング素子Ｔｒ１または前記第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段１０ｆをさらに備えたことを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、第３の判定手段１０ｆをさらに備えている。第３の判定手段１０ｆは、第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧が前記ヒータ電源１１より前記ヒーター３ａに供給され、前記ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段１２で前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間に前記第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、前記ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段１２で前記プレート電源Ｖｃｃと前記プレート電極３ｂ間に前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により前記第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置であることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００２０】
請求項５記載の発明においては、ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧がヒータ電源１１よりヒーターに供給され、ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置である。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のガス検出装置において、前記第１のガスはメタンであり、前記第２のガスはＣＯであることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００２２】
請求項６記載の発明においては、第１のガスはメタンであり、第２のガスはＣＯである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、ヒーター電源１１より所定のヒーター電圧が供給されるヒーター３ａと、プレート電源Ｖｃｃより所定のプレート電圧が供給されるプレート電極３ｂを有する半導体式ガスセンサ３を用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間に、プレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗Ｒ１または第２の検出抵抗Ｒ２を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段１２と、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段１０ｂと、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３の故障と判定する第１の故障判定手段１０ｄと、を備えているので、従来装置では不可能であった半導体式ガスセンサの故障、たとえばプレート電極の断線、プレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、プレート電極−ヒーター間のショート等の故障を判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、検出抵抗切り替え手段１２は、プレート電源Ｖｃｃと第１の検出抵抗Ｒ１間に接続された第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、プレート電源Ｖｃｃと第２の検出抵抗Ｒ２間に接続された第２のスイッチング素子Ｔｒ２と、第１または第２のスイッチング素子Ｔｒ１またはＴｒ２をオン制御する制御信号を供給する制御手段１０ａとを含み、第１の故障判定手段１０ｄは、センサ出力差分測定手段１０ｂで測定された差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、半導体式ガスセンサ３、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定するので、ガス検出装置における半導体式ガスセンサ３または装置を構成する検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障も判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、ヒータ電源１１より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、プレート電源Ｖｃｃよりプレート電極３ｂに所定のプレート電圧が供給されていない時に、半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃと、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃで測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に第１または第２の検出抵抗Ｒ１またはＲ２の故障と判定する第２の故障判定手段１０ｅとをさらに備えているので、第１または第２の検出抵抗のショートの故障も判別でき、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、第１または第２の故障判定手段１０ｄまたは１０ｅにより故障判定がなされた場合、プレート電極３ｂに第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧と、プレート電極３ｂに前記第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の前記半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、半導体式ガスセンサ３の故障と判定し、一致していないときは、第１の検出抵抗Ｒ１、第２の検出抵抗Ｒ２、第１のスイッチング素子Ｔｒ１または第２のスイッチング素子Ｔｒ２のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段１０ｆをさらに備えているので、半導体式ガスセンサ３の故障なのかそれともその他の構成部品、たとえば検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障なのかを識別することができる。
【００２７】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧がヒータ電源１１よりヒーター３ａに供給され、ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第１の検出抵抗Ｒ１が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に検出抵抗切り替え手段１２でプレート電源Ｖｃｃとプレート電極３ｂ間に第２の検出抵抗Ｒ２が接続されている時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧により第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置であるので、第１のガス検出用の第１の検出抵抗と、第１のガスとガス種の異なる第２のガス検出用の第２の検出抵抗を利用して、半導体式ガスセンサやその他の構成部品の故障を判別することができる。
【００２８】
請求項６記載の発明によれば、第１のガスはメタンであり、第２のガスはＣＯであるであるので、メタン検出用の第１の検出抵抗と、ＣＯ検出用の第２の検出抵抗を利用して、半導体式ガスセンサやその他の構成部品の故障を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）図２は、本発明の第１の実施形態に係るガス検出装置の構成を示す回路図である。図２において、ガス検出装置１は、半導体式ガスセンサ３、マイコン（以下、ＣＰＵという）１０、ヒーター電圧供給回路１１、検出抵抗切替回路１２および警報回路１３から構成される。
【００３１】
ＣＰＵ１０は、出力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ４およびＰ５と入力ポートＰ３を有する。半導体式ガスセンサ３は、ヒータ電圧供給回路１１に接続されたヒーター３ａと、ＣＰＵ１０の入力ポートＰ３に接続されたプレート電極３ｂを有する。ＣＰＵ１０は、請求項における制御手段１０ａ、センサ出力差分測定手段１０ｂ、プレート無印加時センサ出力測定手段１０ｃ、第１の故障判定手段１０ｄ、第２の故障判定手段１０ｅおよび第３の故障判定手段１０ｆとして働く。
【００３２】
ヒーター電圧供給回路１１は、半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに、ハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を供給する。ヒーター電圧のロー（Ｌｏ）レベルは、半導体式ガスセンサ３をＣＯ検出に好適な温度に加熱するレベルに設定され、ハイ（Ｈｉ）レベルは、メタン検出に好適な温度に加熱するレベルに設定されている。ヒーター電圧供給回路１１は、請求項におけるヒーター電源として働く。
【００３３】
検出抵抗切替回路１２は、半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂに接続されたメタン検出用抵抗Ｒ１およびＣＯ検出用抵抗Ｒ２と、検出抵抗Ｒ１と電源Ｖｃｃ間にコレクタおよびエミッタが接続され、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ１に抵抗Ｒ３を介してベースが接続されたｐｎｐ型のトランジスタＴｒ１と、検出抵抗Ｒ２と電源Ｖｃｃ間にコレクタおよびエミッタが接続され、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ２に抵抗Ｒ４を介してベースが接続されたｐｎｐ型のトランジスタＴｒ２とを有する。検出抵抗切替回路１２は、請求項における検出抵抗切り替え手段としてはたらく。検出抵抗Ｒ１およびＲ２は、それぞれ、請求項における第１および第２の検出抵抗として働く。トランジスタＴｒ１およびＴｒ２は、それぞれ、請求項における第１および第２のスイッチング素子として働く。
【００３４】
警報回路１３は、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ４にベースが接続されたｎｐｎ型のトランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ３のコレクタと電源Ｖｃｃ間に接続された警報表示手段としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１４と、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ５にベースが接続されたｎｐｎ型のトランジスタＴｒ４と、トランジスタＴｒ４のコレクタと電源Ｖｃｃ間に接続された警報音出力手段としてのブザー（ＢＺ）１５とを有する。警報回路１３は、警報手段として働く。
【００３５】
上述の構成を有するガス検出装置において、ヒーター電圧供給回路１１から供給されるヒーター電圧がハイ（Ｈｉ）レベルの時にメタンガスを検出するために、図５に示すように、ＣＰＵ１０の出力ポートＰ１およびＰ２からの制御信号でトランジスタＴｒ１およびＴｒ２を順次オンになるように駆動し、２つの検出抵抗Ｒ１およびＲ２を時分割的に切り替えて半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂにプレート電圧を印加し、その時の半導体式ガスセンサ３のセンサ出力Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２を計測する。
【００３６】
この計測により、得られるセンサ出力電圧と、ガス濃度の関係は図６に示される。本発明では、この２つの検出抵抗により計測された検出抵抗Ｒ１使用時センサ出力電圧Ｖｒｓ１と、検出抵抗Ｒ２使用時センサ出力電圧Ｖｒｓ２の差の関係から、半導体式ガスセンサ３のセンサ故障およびその他の構成要素のハードウェア故障を判別する。
【００３７】
まず、シミュレーション上にて、計測する半導体式ガスセンサ３のセンサ抵抗値Ｒｓとセンサ出力電圧Ｖｒｓの関係から、通常時の計測範囲を求める。具体例として、Ｖｃｃ＝５Ｖ、メタン計測時のセンサ抵抗値計測範囲を１００Ω〜２００ｋΩ、検出抵抗Ｒ１＝１ｋΩ（メタン３０００ｐｐｍ検出時）、Ｒ２＝４．７ｋΩ（ＣＯ５０ｐｐｍ検出時）としている。この場合に、センサ抵抗値Ｒｓと、検出抵抗Ｒ１に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１および検出抵抗Ｒ２に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ２の関係は、図７に示される。
【００３８】
図７の関係から、センサ出力電圧Ｖｒｓ１とセンサ出力電圧Ｖｒｓ２の差分ΔＶｒｓの上下限値を算出し、図８に示すように故障判定のしきい値とする。図７および図８より、センサ出力（検出抵抗Ｒ１、Ｒ２切り替え時）の差分ΔＶｒｓの最小値Ｖ１は０．０８２Ｖ、最大値Ｖ２は１．７６５Ｖとなる。そこで、センサ出力（検出抵抗Ｒ１、Ｒ２切り替え時）の差分ΔＶｒｓが、図７の正常範囲で示される上下限値の範囲内から逸脱した場合、すなわち、
（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≦Ｖ１（０．０８２Ｖ）・・・（１）
または
（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≧Ｖ２（１．７６５Ｖ）・・・（２）
のいずれかとなる範囲を検出した場合、センサまたはハードウエア故障と判断する。
【００３９】
この判定値を用い、図９に示される条件Ａ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極の断線）、条件Ｂ（検出抵抗Ｒ１のオープン）、条件Ｃ（検出抵抗Ｒ２のオープン）、条件Ｄ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｅ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｆ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、条件Ｇ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ヒーター間のショート）、条件Ｈ（検出抵抗Ｒ１のショート）、条件Ｉ（検出抵抗Ｒ２のショート）、条件Ｊ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のショート）および条件Ｋ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のショート）の各部の故障を判別する。
【００４０】
下記の表１は、ガス検出装置における半導体式ガスセンサ３の故障およびその他の構成要素の故障について、従来装置で検出可能なものと本発明の装置で検出可能なものを比較したものである。表１において、○印は検出可能な故障、×印は検出不可能な故障を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１において、※１〜※４は以下の通りである。
※１）従来装置は、本発明の装置と同様に検出抵抗Ｒ１をメタン計測用、検出抵抗Ｒ２をＣＯ計測用としたときの条件で記載している。
※２）従来技術では、この部品の故障は、検出ができず故障警報を発することができないフェールアウトモードとなる故障である。
※３）常に電源Ｖｃｃの電圧がプレート電極に印加される状態となるため、プレート電圧を常時印加することができないタイプのガスセンサに関しては、センサ故障につながる。
※４）本発明でも、正常空気状態では故障検出ができない（ガス濃度警報中は検出可能））が、検出抵抗Ｒ２をガス濃度の検出抵抗として使用すれば、フェールアウト状態になるのを防ぐことができる。また、その状態でガス濃度を検出した場合は、故障判断ができる。
【００４３】
（ガス検出装置の動作）次に、マイコン１０の制御の下に行われる上述の構成のガス検出装置の動作の詳細について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
まず、ガス警報器の電源オン時は、マイコン１０の出力ポートＰ１およびＰ２はハイ（Ｈ）レベル、出力ポートＰ４およびＰ５はロー（Ｌ）レベルになっており、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はいずれもオフ状態になっている。
【００４５】
次に、ヒーター電圧供給回路１１からハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに印加し、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルの時に、入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ０を計測する（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、ヒーター電圧が次のハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ１からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ１をオンになるように制御し（ステップＳ２）、検出抵抗Ｒ１を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ１を計測する（ステップＳ３）。次に、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ２からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ２をオンになるように制御し（ステップＳ４）、検出抵抗Ｒ２を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ２を計測する（ステップＳ５）。
【００４７】
次に、計測したセンサ出力電圧の差分（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）が、上述の最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にある（Ｖ１＜（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）＜Ｖ２）か否かを判定する（ステップＳ６）。センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内になければ（ステップＳ６のＮｏ）、次いで、故障警報処理を行う（ステップＳ７）。このこの故障警報処理は、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３をオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５より故障警報音を発することにより行われる。ステップＳ７に続いて、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
一方、センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にあれば（ステップＳ６のＹｅｓ）、次いで、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、Ｖ３とＶ４の範囲内にある（Ｖ３＜Ｖｒｓ０＜Ｖ４）か否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、ステップＳ１でプレート電極３ｂに電圧を印加しないときに計測されたセンサ出力Ｖｒｓ０に対して、半導体式ガスセンサ３のバラツキを考慮して設定したバラツキの下限値および上限値の範囲内にあるか否かを問うものである。たとえば、ヒーター電圧を０．９Ｖとした場合、プレート電極無印加時のセンサ出力電圧Ｖｒｓ０は、半導体式ガスセンサ３の仕様によりヒーター電圧の１／２（０．４５Ｖ）になり、下限値Ｖ３＝０．１Ｖ、上限値Ｖ４＝０．８Ｖに設定される。
【００４９】
次に、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、下限値Ｖ３と上限値Ｖ４の範囲内になければ（ステップＳ８のＮｏ）、ステップＳ７に進み、故障警報処理が行われる。
【００５０】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にあれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、次いで、故障警報を解除し（ステップＳ９）、次いで警報判定処理を行う（ステップＳ１０）。この警報判定処理は、従来のガス濃度に対する警報処理と同様の処理である。すなわち、ステップＳ３で計測されたセンサ出力電圧Ｖｒｓ１が、予め設定されマイコン１０の内部メモリに記憶されている警報しきい値を超えた場合に、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３を断続的にオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５よりガス濃度警報音を発することにより行われる。なお、故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、ガス濃度検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５のガス濃度警報音は、それぞれ識別できるように異なる形態とすることができる。ステップＳ１０に続いて、ステップＳ１に戻る。
【００５１】
このように、本発明の第１の実施形態によれば、半導体式ガスセンサ３およびその他の構成部品の故障、たとえば図９に示される条件Ａ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極の断線）、条件Ｂ（検出抵抗Ｒ１のオープン）、条件Ｃ（検出抵抗Ｒ２のオープン）、条件Ｄ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｅ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のオープン）、条件Ｆ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ＧＮＤ（接地）間のショート）、条件Ｇ（半導体式ガスセンサ３のプレート電極−ヒーター間のショート）、条件Ｈ（検出抵抗Ｒ１のショート）、条件Ｉ（検出抵抗Ｒ２のショート）、条件Ｊ（トランジスタＴｒ１のエミッタ−コレクタ間のショート）および条件Ｋ（トランジスタＴｒ２のエミッタ−コレクタ間のショート）の各部の故障を判別することができ、従来装置のようにフェールアウト状態となることがなくなる。
【００５２】
（第２の実施形態）次に、上述の故障検出動作の詳細について、図１１のフローチャートを参照して説明する。上述の第１の実施形態では、半導体式ガスセンサ３およびその他の構成部品の故障を判別できるが、この第２の実施形態では、半導体式ガスセンサ３の故障とその他の構成部品の故障を識別することができるようになっているものである。なお、この第２の実施形態におけるガス検出装置の構成は、図２の第１の実施形態の構成と同じであり、フローチャートのみ異なっている。
【００５３】
まず、ガス警報器の電源オン時は、マイコン１０の出力ポートＰ１およびＰ２はハイ（Ｈ）レベル、出力ポートＰ４およびＰ５はロー（Ｌ）レベルになっており、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はいずれもオフ状態になっている。
【００５４】
次に、ヒーター電圧供給回路１１からハイ（Ｈｉ）レベルおよびロー（Ｌｏ）レベルが交互するパルス状のヒーター電圧を半導体式ガスセンサ３のヒーター３ａに印加し、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルの時に、入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ０を計測する（ステップＳ２１）。
【００５５】
次に、ヒーター電圧が次のハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ１からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ１をオンになるように制御し（ステップＳ２２）、検出抵抗Ｒ１を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ１を計測する（ステップＳ２３）。次に、ヒーター電圧がハイ（Ｈ）レベルになっている間に、出力ポートＰ２からロー（Ｌ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ２をオンになるように制御し（ステップＳ２４）、検出抵抗Ｒ２を駆動してその時の入力ポートＰ３に入力されるセンサ出力電圧Ｖｒｓ２を計測する（ステップＳ２５）。
【００５６】
次に、計測したセンサ出力電圧の差分（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）が、上述の最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にある（Ｖ１＜（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）＜Ｖ２）か否かを判定する（ステップＳ２６）。センサ出力電圧の差分が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内になければ（ステップＳ２６のＮｏ）、次いで、計測したセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっているか否かを判定する（ステップＳ２７）。計測したセンサ電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっていなければ（ステップＳ２７のＮｏ）、次いで、回路故障と判断し（ステップＳ２８）、次いで、故障警報処理を行う（ステップＳ２９）。この故障警報処理は、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３を断続的にオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５より故障警報音を発することにより行われる。ステップＳ２９に続いて、ステップＳ２１に戻る。
【００５７】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２がほぼ等しくなっていれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、次いで、センサ故障と判断し（ステップＳ３０）、次いで、上述のステップＳ２９と同様の故障警報処理を行い（ステップＳ３１）、次いで、ステップＳ２１に戻る。
【００５８】
センサ出力電圧の差が、最小電圧Ｖ１と最大電圧Ｖ２の範囲内にあれば（ステップＳ２６のＹｅｓ）、次いで、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にある（Ｖ３＜Ｖｒｓ０＜Ｖ４）か否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、ステップＳ２１でプレート電極３ｂに電圧を印加しないときに計測されたセンサ出力Ｖｒｓ０に対して、半導体式ガスセンサ３のバラツキを考慮して設定したバラツキの下限値および上限値の範囲内にあるか否かを問うものであり、第１の実施形態におけるステップＳ８と同様に行われる。
【００５９】
次に、センサ出力電圧Ｖｒｓ０が、下限値Ｖ３と上限値Ｖ４の範囲内になければ（ステップＳ３２のＮｏ）、ステップＳ２７に進む。
【００６０】
一方、センサ出力電圧Ｖｒｓ０がＶ３とＶ４の範囲内にあれば（ステップＳ３２のＹｅｓ）、次いで、故障警報を解除し（ステップＳ３３）、次いで警報判定処理を行う（ステップＳ３４）。この警報判定処理は、従来のガス濃度に対する警報処理と同様の処理である。すなわち、ステップＳ２３で計測されたセンサ出力電圧Ｖｒｓ１が、予め設定されマイコン１０の内部メモリに記憶されている警報しきい値を超えた場合に、出力ポートＰ４よりハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルの交互するＰＷＭ状の制御信号を出力してトランジスタＴｒ３をオンになるように制御すると共にし、出力ポートＰ５よりハイ（Ｈ）レベルの制御信号を出力してトランジスタＴｒ４をオンになるように制御して、ＬＥＤ１４を点滅させると共にブザー１５よりガス濃度警報音を発することにより行われる。
【００６１】
なお、回路故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、センサ故障検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５の故障警報音と、ガス濃度検出時のＬＥＤ１４の点滅とブザー１５のガス濃度警報音は、それぞれ識別できるように異なる形態とすることができる。ステップＳ３４に続いて、ステップＳ２１に戻る。
【００６２】
このように、本発明の第１の実施形態によれば、半導体式ガスセンサ３の故障なのかそれともその他の構成部品、たとえば検出抵抗Ｒ１，Ｒ２やスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の故障なのかを識別することができる。
【００６３】
図１２は、センサまたはその他の構成要素における故障の各条件において発生する半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２の波形を示す図である。なお、点線は、故障がない正常時の波形を示す。図１１において、
（１）条件Ａ（プレート電極がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝Ｖｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（２）条件Ｂ（抵抗Ｒ１がオープン状態）または条件Ｄ（トランジスタＴｒ１がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝ＶＨ（ヒーター電圧）／２となり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（３）条件Ｃ（抵抗Ｒ２がオープン状態）または条件Ｅ（トランジスタＴｒ２がオープン状態）の場合・・・Ｖｒｓ２＝ＶＨ／２となり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≧Ｖ２となって、故障が発生していることが判別できる。
（４）条件Ｆ（プレート電極が接地に対してショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝０Ｖとなり、判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（５）条件Ｇ（プレート電極がヒーターに対してショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｒｓ２＝ＶＨ（０．２Ｖまたは０．９Ｖ）となり、判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（６）条件Ｈ（抵抗Ｒ１がショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ１＝Ｖｃｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≧Ｖ２となって、正常空気中では故障は判別できないが、ガス濃度警報中は故障を判別できる。
（７）条件Ｉ（抵抗Ｒ２がショート状態）の場合・・・Ｖｒｓ２＝Ｖｃｃとなり、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１となって、故障が発生していることが判別できる。
（８）条件Ｊ（トランジスタＴｒ１がショート状態）の場合・・・常に検出抵抗Ｒ１が動作しており、故障判定条件はＶｒｓ１−Ｖｒｓ２≦Ｖ１、またはプレート電極に電圧を印加していない時のセンサ出力電圧を計測する。
（９）条件Ｋ（トランジスタＴｒ２がショート状態の場合）常に検出抵抗Ｒ２が動作しており、判定条件はプレート電極に電圧を印加していない時のセンサ出力電圧を計測する。
【００６４】
このように、表１にある各故障状態に対する実際のセンサ出力の状態が図１２に示される。表１中条件Ｈ（Ｒ１ショート）、条件Ｊ，Ｋ（Ｔｒ１またはＴｒ２ショート）以外の条件においては、上記判定値の範囲をそのまま適用することで故障状態を判別できる。また、上記判定条件のみでは判別できない条件について、下記の条件を満たすことで、故障検出またはフェイルアウトの状態を回避できる。
【００６５】
図８中条件Ｄ（Ｒ１がショートした時）の実施例では、警報状態に近いセンサ抵抗値にならなければ、（Ｖｒｓ１−Ｖｒｓ２）≧１．７６５Ｖとはならず、通常状態で故障検出ができない。
【００６６】
しかし、従来のように、１つの検出抵抗で１つの検知ガスを計測するのではなく、１つのガスに対して２つの検出抵抗をガスセンサの抵抗値に対して最適に選択するようにすれば、検出抵抗Ｒ１ショート時は、検出抵抗Ｒ２でガス濃度計測を行うことができ、フェイルアウトに至らない。
【００６７】
また警報中など、ガスを検知しセンサ出力電圧が低下し、上記最大値Ｖ２を超えた場合は、警報の発生の有無によらず、ＬＥＤ等で故障を知らせることが可能である。
【００６８】
条件Ｊ，Ｋ（Ｔｒ１またはＴｒ２ショートした時）は、常に半導体式ガスセンサ３のプレート電極３ｂに電圧が印加されている状態のため、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２がオンしていないタイミングでセンサ出力を計測することで、通常状態と故障状態を判別できる（図１３）。
【００６９】
図１３は、ヒーター電圧とセンサ出力電圧Ｖｒｓ０、Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２とデータ計測ポイントのタイミングを示す図である。
【００７０】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００７１】
たとえば、第１および第２の実施形態の他にも、１つのガスの検知ポイントに対して、計測に使用する検出抵抗をたとえば３つ以上としても、故障検出は可能である。その場合、検出抵抗とセンサ出力電圧の関係を考慮し、正常範囲の上下限値は決められる。ガス検出装置の故障箇所が同時に複数存在する場合を除き、半導体式ガスセンサ３の故障かそれ以外の回路構成部品の故障かを、計測されるデータから判別することが可能である。半導体式ガスセンサ３に起因する故障時のセンサ出力電圧は常に一定であることに対して、その他の回路構成部品の故障時は、その条件によって検出抵抗毎にセンサ出力は異なる。これを利用し、センサ故障か回路故障かを見分ける。
【００７２】
また、故障の内容をＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶したり、ＬＥＤ等の表示手段がある場合は、故障表示させる（故障内容によって表示方法を変えるなど）ことで、市場で発生した警報器の故障解析時に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス検出装置の基本構成図である。
【図２】ガス検出装置の具体的構成を示す回路図である。（従来例および第１の実施形態）
【図３】従来のガス検出装置におけるセンサ出力特性を示す図である。（従来例）
【図４】従来のガス検出装置における各部の信号のタイミングチャートである。（従来例）
【図５】本発明のガス検出装置における各部の信号のタイミングチャートである。（（第１の実施形態）
【図６】本発明のガス検出装置におけるセンサ出力特性を示す図である。（第１の実施形態）
【図７】本発明のガス検出装置におけるセンサ抵抗値Ｒｓと、検出抵抗Ｒ１に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１および検出抵抗Ｒ２に切り替えたときのセンサ出力電圧Ｖｒｓ１の関係を示す図である。（第１の実施形態）
【図８】本発明のガス検出装置における故障判定に適用されるしきい値（上下限値）および正常範囲を示す図である。（第１の実施形態）
【図９】本発明のガス検出装置における故障の条件を示す図である。（第１の実施形態）
【図１０】本発明のガス検出装置の動作を説明するフローチャートである。（第１の実施形態）
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るガス検出装置の動作を説明するフローチャートである。（第２の実施形態）
【図１２】センサまたはその他の構成要素における故障の各条件において発生する半導体式ガスセンサ３のセンサ出力電圧Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２の波形を示す図である。（第１および第２の実施形態）
【図１３】ヒーター電圧とセンサ出力電圧Ｖｒｓ０、Ｖｒｓ１およびＶｒｓ２とデータ計測ポイントのタイミングを示す図である。（第１および第２の実施形態）
【符号の説明】
【００７４】
１ ガス検出装置
３ 半導体式ガスセンサ
３ａ ヒーター
３ｂ プレート電極
１０ マイコン（ＣＰＵ）
１０ａ 制御手段
１０ｂ センサ出力差分測定手段
１０ｃ プレート無印加時センサ出力測定手段
１０ｄ 第１の故障判定手段
１０ｅ 第２の故障判定手段
１０ｆ 第３の故障判定手段
１１ ヒーター電圧供給回路（ヒーター電源）
１２ 検出抵抗切り替え回路（検出抵抗切り替え手段）
１３ 警報回路
Ｒ１ 検出抵抗（第１の検出抵抗）
Ｒ２ 検出抵抗（第２の検出抵抗）
Ｔｒ１ トランジスタ（第１のスイッチング素子）
Ｔｒ２ トランジスタ（第２のスイッチング素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーター電源より所定のヒーター電圧が供給されるヒーターと、プレート電源より所定のプレート電圧が供給されるプレート電極を有する半導体式ガスセンサを用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、
前記ヒータ電源より所定のヒーター電圧が供給されている間に、前記プレート電源と前記プレート電極間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗または第２の検出抵抗を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段と、
前記プレート電極に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、前記プレート電極に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段と、
前記センサ出力差分測定手段で測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサの故障と判定する第１の故障判定手段と、
を備えたことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス検出装置において、
前記検出抵抗切り替え手段は、前記プレート電源と前記第１の検出抵抗間に接続された第１のスイッチング素子と、前記プレート電源と前記第２の検出抵抗間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第１または第２のスイッチング素子をオン制御する制御信号を供給する制御手段とを含み、
前記第１の故障判定手段は、前記センサ出力差分測定手段で測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ、前記第１の検出抵抗、前記第２の検出抵抗、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のいずれかの故障と判定する
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のガス検出装置において、
前記ヒータ電源より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、前記プレート電源より前記プレート電極に所定のプレート電圧が供給されていない時に、前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段と、
前記プレート無印加時センサ出力測定手段で測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に前記第１または第２の検出抵抗の故障と判定する第２の故障判定手段とをさらに備えた
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記第１または第２の故障判定手段により故障判定がなされた場合、前記プレート電極に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、前記プレート電極に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、前記半導体式ガスセンサの故障と判定し、一致していないときは、前記第１の検出抵抗、前記第２の検出抵抗、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段をさらに備えた
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧が前記ヒータ電源より前記ヒーターに供給され、前記ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段で前記プレート電源と前記プレート電極間に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、前記ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段で前記プレート電源と前記プレート電極間に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧により前記第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置である
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記第１のガスはメタンであり、前記第２のガスはＣＯである
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項１】
ヒーター電源より所定のヒーター電圧が供給されるヒーターと、プレート電源より所定のプレート電圧が供給されるプレート電極を有する半導体式ガスセンサを用いてガスの濃度を検出するガス検出装置であって、
前記ヒータ電源より所定のヒーター電圧が供給されている間に、前記プレート電源と前記プレート電極間にそれぞれ異なる抵抗値を有する第１の検出抵抗または第２の検出抵抗を切り替え接続する検出抵抗切り替え手段と、
前記プレート電極に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、前記プレート電極に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧の差分を測定するセンサ出力差分測定手段と、
前記センサ出力差分測定手段で測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサの故障と判定する第１の故障判定手段と、
を備えたことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス検出装置において、
前記検出抵抗切り替え手段は、前記プレート電源と前記第１の検出抵抗間に接続された第１のスイッチング素子と、前記プレート電源と前記第２の検出抵抗間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第１または第２のスイッチング素子をオン制御する制御信号を供給する制御手段とを含み、
前記第１の故障判定手段は、前記センサ出力差分測定手段で測定された前記差分が予め設定された正常範囲内にない場合に、前記半導体式ガスセンサ、前記第１の検出抵抗、前記第２の検出抵抗、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のいずれかの故障と判定する
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のガス検出装置において、
前記ヒータ電源より所定のヒーター電圧が供給されている間であって、前記プレート電源より前記プレート電極に所定のプレート電圧が供給されていない時に、前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧を測定するプレート無印加時センサ出力測定手段と、
前記プレート無印加時センサ出力測定手段で測定されたプレート無印加時センサ出力電圧が予め設定された正常範囲内にない場合に前記第１または第２の検出抵抗の故障と判定する第２の故障判定手段とをさらに備えた
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記第１または第２の故障判定手段により故障判定がなされた場合、前記プレート電極に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧と、前記プレート電極に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧がほぼ一致しているときは、前記半導体式ガスセンサの故障と判定し、一致していないときは、前記第１の検出抵抗、前記第２の検出抵抗、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のいずれかの故障と判定する第３の故障判定手段をさらに備えた
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記ガス検出装置は、ハイレベルおよびローレベルが交互するパルス状のヒーター電圧が前記ヒータ電源より前記ヒーターに供給され、前記ハイレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段で前記プレート電源と前記プレート電極間に前記第１の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧により第１のガスの濃度を検出すると共に、前記ローレベルのヒーター電圧が供給されている間に前記検出抵抗切り替え手段で前記プレート電源と前記プレート電極間に前記第２の検出抵抗が接続されている時の前記半導体式ガスセンサのセンサ出力電圧により前記第１のガスとガス種の異なる第２のガスの濃度を検出するガス検出装置である
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のガス検出装置において、
前記第１のガスはメタンであり、前記第２のガスはＣＯである
ことを特徴とするガス検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１９８９４０（Ｐ２００７−１９８９４０Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８７０２（Ｐ２００６−１８７０２）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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