ガス検出装置
【課題】正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができるガス検出装置を提供する。
【解決手段】センサ部２は、検知対象ガスと接触燃焼して温度が変化する。加熱回路３が、検出対象ガスと接触燃焼する温度にセンサ素子を加熱する。ＣＰＵ５１が、加熱回路３の加熱時に測定したセンサ部２の温度ＴONと、加熱回路３の非加熱時に測定したセンサ部２の温度ＴOFFと、の差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている。
【解決手段】センサ部２は、検知対象ガスと接触燃焼して温度が変化する。加熱回路３が、検出対象ガスと接触燃焼する温度にセンサ素子を加熱する。ＣＰＵ５１が、加熱回路３の加熱時に測定したセンサ部２の温度ＴONと、加熱回路３の非加熱時に測定したセンサ部２の温度ＴOFFと、の差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置に係り、特に、検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述した従来のガス検出装置として、例えば図７に示されたものが一般的に知られている（特許文献１）。同図に示すように、ガス検出装置は、センサ素子１０１と比較素子１０２とを有している。センサ素子１０１は、白金コイルと、この白金コイルに塗布した、検出対象ガスとの接触燃焼を促進する触媒とで構成されている。比較素子１０２は、白金コイルと、この白金コイルに塗布した、検出対象ガスに反応しないアルミナ層とで構成されている。
【０００３】
上記センサ素子１０１の白金コイルと、比較素子１０２の白金コイルとは、検出対象ガスのない空気中では等しい抵抗値になるように設けられている。上述したセンサ素子１０１及び比較素子１０２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と共にブリッジ回路１０３を構成している。このブリッジ回路１０３の端子ａと端子ｂとの間には、駆動電圧Ｅｏが供給されている。駆動電圧Ｅｏを供給すると、センサ素子１０１が、加熱されて検出対象ガスと接触燃焼する。
【０００４】
以上の構成によれば、ブリッジ回路１０３は検出対象ガスのない空気中では平衡状態となり、電流が流れない。これに対して、検出対象ガスを含む空気中では検出対象ガスとの燃焼熱によりセンサ素子１０１の温度が上昇し、これに伴ってセンサ素子１０１の白金コイルの抵抗値が増加するために不平衡状態となり、不平衡電流Ｉｕが増加する。不平衡電流Ｉｕは検出対象ガスの濃度に応じた値である。そして、ブリッジ回路１０３の端子ｃ、端子ｄ間に接続されたメータが、この不平衡電流Ｉｕを電圧に変換して検出対象ガスに応じた出力Ｖｓとして出力する。
【０００５】
また、検出対象ガスのない空気中でブリッジ回路１０３を平衡状態とするのは難しい。例えば、経年変化によりブリッジ回路１０３の平衡はすぐにくずれてしまう。そこで、検出対象ガスがないときのメータの出力と検出対象ガスがあるときのメータの出力との差を検出対象ガスに応じた出力Ｖｓとして得ることもある。
【特許文献１】特開２００１−９９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のガス検出装置は、センサ素子１０１及び比較素子１０２を含むブリッジ回路１０３を構成することにより、出力Ｖｓを、周囲温度の変化の影響や、センサ素子１０１の経時変化の影響をほとんど受けない値とすることができる。つまり、周囲温度の変動に伴ってセンサ素子１０１の抵抗値が増減すると、比較素子１０２も同様にその抵抗値が増減する。このため、出力Ｖｓは、周囲温度（環境温度）の変化の影響を受けず、検出対象ガスの濃度のみに応じた値となる。
【０００７】
また、経時変化によってセンサ素子１０１の抵抗値が変動しても、比較素子１０２も同様に経時変化が生じているため、センサ素子１０１と同様にその抵抗値が変動する。このため、ブリッジ回路１０３の出力である不平衡電流Ｉｕは、経時変化の影響をほとんど受けず、検出対象ガスの濃度のみに応じた値となる。
【０００８】
しかしながら、上述した従来のガス検出装置は、センサ素子１０１の他に比較素子１０２が存在し、センサ素子１０１以外の比較素子１０２でも電力が消費され、省電力化及び小型化を図ることができない、という問題があった。そこで、比較素子１０２を省いてセンサ素子１０１のみを用いて検出対象ガスの濃度を検出することが考えられるが、上述したようにセンサ素子１０１のみでは周囲温度の変化の影響や経時変化の影響を受けるため、検出対象ガスの濃度を正確に検出することができない、という問題があった。つまり、従来の技術では、省電力化及び小型化と高精度なガス検出との両立が難しいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができるガス検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置において、前記ガス濃度検出手段が、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の両方に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を補正値として予め記憶する補正値記憶手段と、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を演算する差演算手段と、を備え、そして、前記ガス濃度検出手段が、前記差演算手段により演算された前記差から前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いた値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置に存する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値が小さいほど前記補正値が小さくなるように補正する第１補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のガス検出装置に存する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記差演算手段によって演算された差から前記補正値を差し引いた値が０より小さいときに、前記差し引いた値の大きさが大きいほど前記補正値が小さくなるように補正する第２補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のガス検出装置に存する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、加熱手段の非加熱時のセンサ素子の温度は、接触燃焼が生じていないため検出対象ガスの濃度に対して不感となる。以上のことに着目し、ガス濃度検出手段が、加熱手段の加熱時に測定手段により測定された測定値と、加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値と、の両方に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されているので、センサ素子とは別途に比較素子を用いなくても、非加熱時のセンサ素子を比較素子の代わりに用いて、加熱時の測定値から周囲温度の変動分や経年変化によるセンサ素子の温度の変動分を相殺することができるので、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、ガス濃度検出手段が、差演算手段により演算された差から補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いているので、検出対象ガスとの接触燃焼による計測値の増加分を得ることができ、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、第１補正手段が加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値が小さくほど補正値が小さくなるように補正するので、周囲温度の変動を除去した補正値を用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、第２補正手段が差演算手段によって演算された差から補正値を差し引いた値が０より小さいときに、差し引いた値の大きさが大きいほど補正値が小さくなるように補正するので、センサ素子の経年変化や、抵抗値降下の変動を除去した補正値を用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のガス検出装置１の一実施形態を示す回路図である。図２は、図１のガス検出装置１を構成するセンサ部２の上面図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。同図に示すように、ガス検出装置１は、センサ素子としてのセンサ部２と、加熱手段としての加熱回路３と、測定手段としての測定回路４と、マイクロコンピュータ５（以下μＣＯＭ５）と、を備えている。
【００１９】
センサ部２は、測温抵抗体Ｒｓ、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び触媒２１を有している。上記測温抵抗体Ｒｓは、温度センサとして働き、検出対象ガスと接触燃焼してセンサ部２の温度が変化すると抵抗値が変化する抵抗体である。ヒータ用抵抗体Ｒｈは、駆動電圧が印加されると発熱して、検出対象ガスと接触燃焼する高温にセンサ部２を加熱する。上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈは、例えば白金（Ｐｔ）から構成されている。上記触媒２１は、センサ部２の検出対象ガスとの接触燃焼を促進するための触媒である。触媒２１は、白金族、例えばパラジウム（Ｐｄ）を担持したアルミナ（Ａｌ2Ｏ2）からなるＰｄ／Ａｌ2Ｏ2から構成されている。
【００２０】
また、センサ部２は、図２及び図３に示すように、上記測温抵抗体Ｒｓ、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び触媒２１に加えて、基台２２と、絶縁薄膜２３と、絶縁薄膜２４とを有している。基台２２は、例えばシリコンなどから形成されている。絶縁薄膜２３は、上記基台２２上に成膜されている。絶縁薄膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）などから成る。また、基台２２中央には、異方性エッチングにより凹部２５が形成されていて、絶縁薄膜２３のみからなる薄膜ダイアフラムＤが形成されている。上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈは、この熱容量の小さい薄膜ダイアフラムＤ上に設けられている。絶縁薄膜２４は、上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈが設けられた絶縁薄膜２３上に成膜される。そして、触媒２１が、測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈが設けられた薄膜ダイアフラムＤ上に設けられている。
【００２１】
上記加熱回路３は、定電圧源３１と、スイッチ３２と、を有している。定電圧源３１は、ヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧を印加するための電源である。スイッチ３２は、ヒータ用抵抗体Ｒｈと定電圧源３１との間に設けられていて、ヒータ用抵抗体Ｒｈに対する駆動電圧の供給をオンオフする。このスイッチ３２のオンオフ制御は、後述するμＣＯＭ５内のＣＰＵ５１によって行われている。スイッチ３２がオンするとヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧が印加されてヒータ用抵抗体Ｒｈが発熱して、検出対象ガスと接触燃焼するような温度にセンサ部２を加熱する。
【００２２】
測定回路４は、定電流源４１と、スイッチ４２と、固定抵抗Ｒ３と、差動増幅器４３と、差動増幅器４４と、を有している。定電流源４１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を測定するために微少電流Ｉを供給するための電源である。スイッチ４２は、測温抵抗体Ｒｓと定電流源４１との間に設けられていて、測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給をオンオフする。微少電流としては、例えば測温抵抗体Ｒｓが発熱せずに、センサ部２と周囲温度とが等しくなるような微少な電流が望ましい。
【００２３】
固定抵抗Ｒ３は、測温抵抗体Ｒｓに供給される微少電流Ｉの値を測定するための抵抗である。差動増幅器４３は、測温抵抗体Ｒｓの両端電圧を増幅した出力Ｖｓを後述するμＣＯＭ５に出力する。差動増幅器４４は、固定抵抗Ｒ３の両端電圧を増幅した出力Ｖｉを後述するμＣＯＭ５に出力する。
【００２４】
上記μＣＯＭ５は、処理プログラムに従って各種の処理を行う中央演算処理ユニット（以下ＣＰＵ）５１、ＣＰＵ５１が行う処理のプログラムなどを格納した読出専用のメモリであるＲＯＭ５２、及び、ＣＰＵ５１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ５３、を有している。
【００２５】
次に、上述したセンサ部２の特性について説明する。センサ部２は、非加熱時では検出対象ガスと反応せずに接触燃焼が起こらない。このときのセンサ部２内の温度は、周囲温度と等しくなり検出対象ガスに対して不感となる。センサ部２は、加熱されて温度が高くなると検出対象ガスとの接触燃焼が起こり、その温度が検出対象ガスの濃度に応じた出力となる。よって、加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差（ＴON−ＴOFF）は周囲温度や経年変化の影響が除去された検出対象ガスの濃度に応じた値となる。
【００２６】
そこで、μＣＯＭ５内のＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとを求めて、求めた温度ＴONと温度ＴOFFとの差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出する。
【００２７】
また、上述した補正値記憶手段としてのＲＯＭ５２内には、上記差（ＴON−ＴOFF）を補正するための初期補正値ΔＴｉが記憶されている。初期補正値ΔＴｉは、予め検出対象ガスがなく（エアベース）、周囲温度が基準温度に保たれた環境を作っておいて、その環境中で非加熱時の測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度ＴOFFAIRと、加熱時の測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度ＴONAIRと、の差を初期補正値ΔＴｉとして予めＲＯＭ５２内に格納している。
∵ＴONAIR−ＴOFFAIR＝ΔＴｉ
【００２８】
次に、上述した構成のガス検出装置１の動作を図４及び図５を参照して以下説明する。図４（Ａ）はヒータ用抵抗体Ｒｈの両端電圧のタイムチャートであり、図４（Ｂ）は測温抵抗体Ｒｓに流れる電流のタイムチャートである。図５は、図１のガス検出装置１を構成するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、ＣＰＵ５１は、電源投入に応じて動作を開始し、時間Ｔ１（図４参照）のカウントを開始する（ステップＳ１）。ＣＰＵ５１は、時間Ｔ１のカウントが終了するまでスイッチ３２をオフに保持してセンサ部２を非加熱状態とする。時間Ｔ１のカウントが終了すると（ステップＳ２でＹ）、ＣＰＵ５１は、測定回路４のスイッチ４２をオンして測温抵抗体Ｒｓに微少電流Ｉを供給する（ステップＳ３）。次に、ＣＰＵ５１は、差動増幅器４３、４４から出力される測温抵抗体Ｒｓの両端電圧に応じた出力Ｖｓ、測温抵抗体Ｒｓの流れる微少電流Ｉに応じた出力Ｖｉを取り込んで、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を求める。そして、ＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度Ｔを非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとする（ステップＳ４）。この温度ＴOFFは、周囲温度と等しい。
【００３０】
その後、ＣＰＵ５１は、スイッチ４２をオフして測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給を遮断する（ステップＳ５）。上記ステップＳ３〜Ｓ５において、ＣＰＵ５１は、測定手段として働く。また、ステップＳ４で求めた温度ＴOFFが、請求項中の「加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値」に相当する。次に、ＣＰＵ５１は、加熱回路３のスイッチ３２をオンしてヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧を印加した後（ステップＳ６）、時間Ｔ２（図４参照）のカウントを開始する（ステップＳ７）。上記駆動電圧の印加によりヒータ用抵抗体Ｒｈが発熱して、検出対象ガスと接触燃焼する温度にセンサ部２を加熱する。
【００３１】
そして、ＣＰＵ５１は、時間Ｔ２のカウントが終了すると（ステップＳ８でＹ）、測定回路４のスイッチ４２をオンして測温抵抗体Ｒｓに微少電流Ｉを供給する（ステップＳ９）。次に、ＣＰＵ５１は、差動増幅器４３、４４から出力される測温抵抗体Ｒｓの両端電圧に応じた出力Ｖｓ、測温抵抗体Ｒｓに流れる微少電流Ｉに応じた出力Ｖｉを取り込んで、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を求める。そして、ＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度Ｔを加熱時のセンサ部２の温度ＴONとする（ステップＳ１０）。上記ステップＳ９〜Ｓ１０において、ＣＰＵ５１は、測定手段として働く。また、ステップＳ１０で求めた温度ＴONが、請求項中の「加熱手段の加熱時に測定手段により測定された測定値」に相当する。
【００３２】
次に、ＣＰＵ５１は、スイッチ４２をオフして測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給を遮断すると共に（ステップＳ１１）、スイッチ３２をオフしてヒータ用抵抗体Ｒｈに対する駆動電圧の供給を遮断する（ステップＳ１２）。その後、ＣＰＵ５１は、第１補正手段として働き、初期補正値ΔＴｉを現在の周囲温度であるステップＳ４で求めた温度ＴOFFで補正して、現在の周囲温度に保たれたエアベースにおける加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差である補正値ΔＴを求める（ステップＳ１３）。
【００３３】
上記初期補正値ΔＴｉは、上述したように基準温度に保たれたエアベースにおける加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差に相当する。一般に、周囲温度とセンサ部２との温度差が大きいほど、センサ部２から奪われる熱量が多くなる。即ち、周囲温度が下がったとき、温度ＴONの下降量が、温度ＴOFFの下降量に比べて大きくなり、（ＴONAIR−ＴOFFAIR）が小さくなる。よって、ＣＰＵ５１は、現在の周囲温度であるステップＳ４で求めた温度ＴOFFが小さいほど、初期補正値ΔＴｉが小さくなるように補正して補正値ΔＴとする。この補正の一例として、下記の補正式（１）を示す。
ΔＴ＝ΔＴｉ＋（ａ×ＴOFF＋ｂ） …（１）
（ａ、ｂはセンサ部２の温度特性によって決定される定数）
【００３４】
次に、ＣＰＵ５１は、差演算手段として働き、ステップＳ４で求めた温度ＴOFFとステップＳ１０で求めた温度ＴONとの差を求めて、さらに求めた差（ＴON−ＴOFF）からステップＳ１３で求めた補正値ΔＴを差し引いた値を検出対象ガス濃度に応じた値Ｓ１ｔ（＝（ＴON−ＴOFF）−ΔＴ）として求める（ステップＳ１４）。上記値Ｓ１ｔは、検出対象ガスとの接触燃焼に起因したセンサ部２温度の増加分に相当する。つまり、値Ｓ１ｔは、周囲温度の変動や、加熱温度の影響を除去した検出対象ガス濃度に応じた値となる。
【００３５】
ＣＰＵ５１は、値Ｓ１ｔが０以上であれば（ステップＳ１６でＮ）、補正値ΔＴをさらに補正する必要がないと判断して、ガス濃度検出手段として働き、値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えているか否かを判断する（ステップＳ１７）。値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えていれば（ステップＳ１７でＹ）、ＣＰＵ５１は、警報レベル以上の検出対象ガスの濃度を検出したと判断して警報を発生した後（ステップＳ１８）、再びステップＳ１に戻る。これに対して値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘ以下であれば（ステップＳ１７でＮ）、ＣＰＵ５１は、ガス漏れが生じていないと判断して、直ちにステップＳ１に戻る。
【００３６】
一方、ＣＰＵ５１は、値Ｓ１ｔが０未満であれば（ステップＳ１６でＹ）、補正値ΔＴを補正する必要があると判断してステップＳ１９に進む。測温抵抗体Ｒｓに異物が付着したり、経年変化によりヒータ用抵抗体Ｒｈの抵抗が降下すると、こられの影響を受けて温度ＴONは下がるが温度ＴOFFは変化しない。それ故に、値Ｓ１ｔが０未満になってしまったと考えられる。そこで、ＣＰＵ５１は、第２補正手段として働き、値Ｓ１ｔ（＜０）の絶対値が大きいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正して新たな補正値ΔＴとする。この補正の一例として、下記の補正式（２）を示す。
新たなΔＴ＝ステップＳ１３で求めたΔＴ−｜Ｓ１ｔ｜ …（２）
【００３７】
その後、ＣＰＵ５１は、ステップ１４に戻って、新たな補正値ΔＴを用いて値Ｓ１ｔを求め直した後に、値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えているか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００３８】
上述したガス検出装置１によれば、非加熱時のセンサ部２の温度は、接触燃焼が生じていないため検出対象ガスの濃度に対して不感となる。以上のことに着目し、ＣＰＵ５１は、加熱時のセンサ部２の温度ＴONと、非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFと、差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている。これにより、センサ部２とは別途に比較素子を用いなくても、加熱されていないときのセンサ部２を比較素子の代わりに用いて、加熱されたときの温度ＴONから周囲温度の変動分や経年変化によるセンサ部２の温度の変動分を相殺することができるので、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができる。
【００３９】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１４においてＣＰＵ５１が、演算された差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いているので、検出対象ガスとの接触燃焼によるセンサ部２の温度の増加分を得ることができ、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４０】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１３においてＣＰＵ５１が、ステップＳ４で測定した非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFが小さいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正するので、周囲温度の変動を除去した補正値ΔＴを用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４１】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１９においてＣＰＵ５１が、差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いた値Ｓ１ｔが０より小さいときに、値Ｓ１ｔが大きいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正するので、センサ部２の経年変化や、加熱温度の変動を除去した補正値ΔＴを用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態では、センサ部２は基台２２上に搭載されていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように構成してもよい。同図に示すように、ヒータ用抵抗体Ｒｈは、コイル状に形成されている。一方、測温抵抗体Ｒｓは、線状に形成されていて、コイル状に形成されたヒータ用抵抗体Ｒｈの中央に貫通している。このような状態で、触媒２１によってヒータ用抵抗体Ｒｈ及び測温抵抗体Ｒｓを覆って固定している。また、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び測温抵抗体Ｒｓの両端は、台座２６によって固定された端子２７にそれぞれ接続されている。
【００４３】
また、上述した実施形態では、初期補正値ΔＴｉを温度ＴOFF及び値Ｓ１ｔの両方によって補正していたが、本発明はこれに限ったものではない。精度的に問題がなければ、初期補正値ΔＴｉの補正を行わなくても良いし、温度ＴOFF及び値Ｓ１ｔの何れか一方で補正してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いた値Ｓ１ｔに基づいてガス漏れが生じているか否かを判断していたが、本発明はこれに限ったものではない。精度的に問題がなければ、差（ＴON−ＴOFF）に基づいてガス漏れが生じているか否かを判断するようにしても良い。
【００４５】
また、上述した実施形態では、センサ部２の温度を測定値としていたが、本発明はこれに限ったものではない。測定値としては、センサ部２の温度に応じた値であってもよく、例えば、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値であってもよい。
【００４６】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のガス検出装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１のガス検出装置を構成するセンサ部の上面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】（Ａ）はヒータ用抵抗体の両端電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は測温抵抗体に流れる電流のタイムチャートである。
【図５】図１のガス検出装置を構成するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図１のガス検出装置を構成するセンサ部の他の実施形態を示す図である。
【図７】従来のガス検出装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ガス検出装置
２ センサ部（センサ素子）
３ 加熱回路（加熱手段）
４ 測定回路（測定手段）
５１ ＣＰＵ（測定手段、ガス濃度検出手段、差演算手段、第１補正手段、第２補正手段）
５２ ＲＯＭ（補正値記憶手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置に係り、特に、検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述した従来のガス検出装置として、例えば図７に示されたものが一般的に知られている（特許文献１）。同図に示すように、ガス検出装置は、センサ素子１０１と比較素子１０２とを有している。センサ素子１０１は、白金コイルと、この白金コイルに塗布した、検出対象ガスとの接触燃焼を促進する触媒とで構成されている。比較素子１０２は、白金コイルと、この白金コイルに塗布した、検出対象ガスに反応しないアルミナ層とで構成されている。
【０００３】
上記センサ素子１０１の白金コイルと、比較素子１０２の白金コイルとは、検出対象ガスのない空気中では等しい抵抗値になるように設けられている。上述したセンサ素子１０１及び比較素子１０２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と共にブリッジ回路１０３を構成している。このブリッジ回路１０３の端子ａと端子ｂとの間には、駆動電圧Ｅｏが供給されている。駆動電圧Ｅｏを供給すると、センサ素子１０１が、加熱されて検出対象ガスと接触燃焼する。
【０００４】
以上の構成によれば、ブリッジ回路１０３は検出対象ガスのない空気中では平衡状態となり、電流が流れない。これに対して、検出対象ガスを含む空気中では検出対象ガスとの燃焼熱によりセンサ素子１０１の温度が上昇し、これに伴ってセンサ素子１０１の白金コイルの抵抗値が増加するために不平衡状態となり、不平衡電流Ｉｕが増加する。不平衡電流Ｉｕは検出対象ガスの濃度に応じた値である。そして、ブリッジ回路１０３の端子ｃ、端子ｄ間に接続されたメータが、この不平衡電流Ｉｕを電圧に変換して検出対象ガスに応じた出力Ｖｓとして出力する。
【０００５】
また、検出対象ガスのない空気中でブリッジ回路１０３を平衡状態とするのは難しい。例えば、経年変化によりブリッジ回路１０３の平衡はすぐにくずれてしまう。そこで、検出対象ガスがないときのメータの出力と検出対象ガスがあるときのメータの出力との差を検出対象ガスに応じた出力Ｖｓとして得ることもある。
【特許文献１】特開２００１−９９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のガス検出装置は、センサ素子１０１及び比較素子１０２を含むブリッジ回路１０３を構成することにより、出力Ｖｓを、周囲温度の変化の影響や、センサ素子１０１の経時変化の影響をほとんど受けない値とすることができる。つまり、周囲温度の変動に伴ってセンサ素子１０１の抵抗値が増減すると、比較素子１０２も同様にその抵抗値が増減する。このため、出力Ｖｓは、周囲温度（環境温度）の変化の影響を受けず、検出対象ガスの濃度のみに応じた値となる。
【０００７】
また、経時変化によってセンサ素子１０１の抵抗値が変動しても、比較素子１０２も同様に経時変化が生じているため、センサ素子１０１と同様にその抵抗値が変動する。このため、ブリッジ回路１０３の出力である不平衡電流Ｉｕは、経時変化の影響をほとんど受けず、検出対象ガスの濃度のみに応じた値となる。
【０００８】
しかしながら、上述した従来のガス検出装置は、センサ素子１０１の他に比較素子１０２が存在し、センサ素子１０１以外の比較素子１０２でも電力が消費され、省電力化及び小型化を図ることができない、という問題があった。そこで、比較素子１０２を省いてセンサ素子１０１のみを用いて検出対象ガスの濃度を検出することが考えられるが、上述したようにセンサ素子１０１のみでは周囲温度の変化の影響や経時変化の影響を受けるため、検出対象ガスの濃度を正確に検出することができない、という問題があった。つまり、従来の技術では、省電力化及び小型化と高精度なガス検出との両立が難しいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができるガス検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置において、前記ガス濃度検出手段が、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の両方に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とするガス検出装置に存する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を補正値として予め記憶する補正値記憶手段と、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を演算する差演算手段と、を備え、そして、前記ガス濃度検出手段が、前記差演算手段により演算された前記差から前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いた値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置に存する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値が小さいほど前記補正値が小さくなるように補正する第１補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のガス検出装置に存する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記差演算手段によって演算された差から前記補正値を差し引いた値が０より小さいときに、前記差し引いた値の大きさが大きいほど前記補正値が小さくなるように補正する第２補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のガス検出装置に存する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、加熱手段の非加熱時のセンサ素子の温度は、接触燃焼が生じていないため検出対象ガスの濃度に対して不感となる。以上のことに着目し、ガス濃度検出手段が、加熱手段の加熱時に測定手段により測定された測定値と、加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値と、の両方に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されているので、センサ素子とは別途に比較素子を用いなくても、非加熱時のセンサ素子を比較素子の代わりに用いて、加熱時の測定値から周囲温度の変動分や経年変化によるセンサ素子の温度の変動分を相殺することができるので、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、ガス濃度検出手段が、差演算手段により演算された差から補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いているので、検出対象ガスとの接触燃焼による計測値の増加分を得ることができ、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、第１補正手段が加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値が小さくほど補正値が小さくなるように補正するので、周囲温度の変動を除去した補正値を用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、第２補正手段が差演算手段によって演算された差から補正値を差し引いた値が０より小さいときに、差し引いた値の大きさが大きいほど補正値が小さくなるように補正するので、センサ素子の経年変化や、抵抗値降下の変動を除去した補正値を用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のガス検出装置１の一実施形態を示す回路図である。図２は、図１のガス検出装置１を構成するセンサ部２の上面図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。同図に示すように、ガス検出装置１は、センサ素子としてのセンサ部２と、加熱手段としての加熱回路３と、測定手段としての測定回路４と、マイクロコンピュータ５（以下μＣＯＭ５）と、を備えている。
【００１９】
センサ部２は、測温抵抗体Ｒｓ、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び触媒２１を有している。上記測温抵抗体Ｒｓは、温度センサとして働き、検出対象ガスと接触燃焼してセンサ部２の温度が変化すると抵抗値が変化する抵抗体である。ヒータ用抵抗体Ｒｈは、駆動電圧が印加されると発熱して、検出対象ガスと接触燃焼する高温にセンサ部２を加熱する。上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈは、例えば白金（Ｐｔ）から構成されている。上記触媒２１は、センサ部２の検出対象ガスとの接触燃焼を促進するための触媒である。触媒２１は、白金族、例えばパラジウム（Ｐｄ）を担持したアルミナ（Ａｌ2Ｏ2）からなるＰｄ／Ａｌ2Ｏ2から構成されている。
【００２０】
また、センサ部２は、図２及び図３に示すように、上記測温抵抗体Ｒｓ、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び触媒２１に加えて、基台２２と、絶縁薄膜２３と、絶縁薄膜２４とを有している。基台２２は、例えばシリコンなどから形成されている。絶縁薄膜２３は、上記基台２２上に成膜されている。絶縁薄膜２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）及び酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）などから成る。また、基台２２中央には、異方性エッチングにより凹部２５が形成されていて、絶縁薄膜２３のみからなる薄膜ダイアフラムＤが形成されている。上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈは、この熱容量の小さい薄膜ダイアフラムＤ上に設けられている。絶縁薄膜２４は、上記測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈが設けられた絶縁薄膜２３上に成膜される。そして、触媒２１が、測温抵抗体Ｒｓ及びヒータ用抵抗体Ｒｈが設けられた薄膜ダイアフラムＤ上に設けられている。
【００２１】
上記加熱回路３は、定電圧源３１と、スイッチ３２と、を有している。定電圧源３１は、ヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧を印加するための電源である。スイッチ３２は、ヒータ用抵抗体Ｒｈと定電圧源３１との間に設けられていて、ヒータ用抵抗体Ｒｈに対する駆動電圧の供給をオンオフする。このスイッチ３２のオンオフ制御は、後述するμＣＯＭ５内のＣＰＵ５１によって行われている。スイッチ３２がオンするとヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧が印加されてヒータ用抵抗体Ｒｈが発熱して、検出対象ガスと接触燃焼するような温度にセンサ部２を加熱する。
【００２２】
測定回路４は、定電流源４１と、スイッチ４２と、固定抵抗Ｒ３と、差動増幅器４３と、差動増幅器４４と、を有している。定電流源４１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を測定するために微少電流Ｉを供給するための電源である。スイッチ４２は、測温抵抗体Ｒｓと定電流源４１との間に設けられていて、測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給をオンオフする。微少電流としては、例えば測温抵抗体Ｒｓが発熱せずに、センサ部２と周囲温度とが等しくなるような微少な電流が望ましい。
【００２３】
固定抵抗Ｒ３は、測温抵抗体Ｒｓに供給される微少電流Ｉの値を測定するための抵抗である。差動増幅器４３は、測温抵抗体Ｒｓの両端電圧を増幅した出力Ｖｓを後述するμＣＯＭ５に出力する。差動増幅器４４は、固定抵抗Ｒ３の両端電圧を増幅した出力Ｖｉを後述するμＣＯＭ５に出力する。
【００２４】
上記μＣＯＭ５は、処理プログラムに従って各種の処理を行う中央演算処理ユニット（以下ＣＰＵ）５１、ＣＰＵ５１が行う処理のプログラムなどを格納した読出専用のメモリであるＲＯＭ５２、及び、ＣＰＵ５１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ記憶エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ５３、を有している。
【００２５】
次に、上述したセンサ部２の特性について説明する。センサ部２は、非加熱時では検出対象ガスと反応せずに接触燃焼が起こらない。このときのセンサ部２内の温度は、周囲温度と等しくなり検出対象ガスに対して不感となる。センサ部２は、加熱されて温度が高くなると検出対象ガスとの接触燃焼が起こり、その温度が検出対象ガスの濃度に応じた出力となる。よって、加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差（ＴON−ＴOFF）は周囲温度や経年変化の影響が除去された検出対象ガスの濃度に応じた値となる。
【００２６】
そこで、μＣＯＭ５内のＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとを求めて、求めた温度ＴONと温度ＴOFFとの差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出する。
【００２７】
また、上述した補正値記憶手段としてのＲＯＭ５２内には、上記差（ＴON−ＴOFF）を補正するための初期補正値ΔＴｉが記憶されている。初期補正値ΔＴｉは、予め検出対象ガスがなく（エアベース）、周囲温度が基準温度に保たれた環境を作っておいて、その環境中で非加熱時の測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度ＴOFFAIRと、加熱時の測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度ＴONAIRと、の差を初期補正値ΔＴｉとして予めＲＯＭ５２内に格納している。
∵ＴONAIR−ＴOFFAIR＝ΔＴｉ
【００２８】
次に、上述した構成のガス検出装置１の動作を図４及び図５を参照して以下説明する。図４（Ａ）はヒータ用抵抗体Ｒｈの両端電圧のタイムチャートであり、図４（Ｂ）は測温抵抗体Ｒｓに流れる電流のタイムチャートである。図５は、図１のガス検出装置１を構成するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、ＣＰＵ５１は、電源投入に応じて動作を開始し、時間Ｔ１（図４参照）のカウントを開始する（ステップＳ１）。ＣＰＵ５１は、時間Ｔ１のカウントが終了するまでスイッチ３２をオフに保持してセンサ部２を非加熱状態とする。時間Ｔ１のカウントが終了すると（ステップＳ２でＹ）、ＣＰＵ５１は、測定回路４のスイッチ４２をオンして測温抵抗体Ｒｓに微少電流Ｉを供給する（ステップＳ３）。次に、ＣＰＵ５１は、差動増幅器４３、４４から出力される測温抵抗体Ｒｓの両端電圧に応じた出力Ｖｓ、測温抵抗体Ｒｓの流れる微少電流Ｉに応じた出力Ｖｉを取り込んで、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を求める。そして、ＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度Ｔを非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとする（ステップＳ４）。この温度ＴOFFは、周囲温度と等しい。
【００３０】
その後、ＣＰＵ５１は、スイッチ４２をオフして測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給を遮断する（ステップＳ５）。上記ステップＳ３〜Ｓ５において、ＣＰＵ５１は、測定手段として働く。また、ステップＳ４で求めた温度ＴOFFが、請求項中の「加熱手段の非加熱時に測定手段により測定された測定値」に相当する。次に、ＣＰＵ５１は、加熱回路３のスイッチ３２をオンしてヒータ用抵抗体Ｒｈに駆動電圧を印加した後（ステップＳ６）、時間Ｔ２（図４参照）のカウントを開始する（ステップＳ７）。上記駆動電圧の印加によりヒータ用抵抗体Ｒｈが発熱して、検出対象ガスと接触燃焼する温度にセンサ部２を加熱する。
【００３１】
そして、ＣＰＵ５１は、時間Ｔ２のカウントが終了すると（ステップＳ８でＹ）、測定回路４のスイッチ４２をオンして測温抵抗体Ｒｓに微少電流Ｉを供給する（ステップＳ９）。次に、ＣＰＵ５１は、差動増幅器４３、４４から出力される測温抵抗体Ｒｓの両端電圧に応じた出力Ｖｓ、測温抵抗体Ｒｓに流れる微少電流Ｉに応じた出力Ｖｉを取り込んで、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値を求める。そして、ＣＰＵ５１は、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値から求めたセンサ部２の温度Ｔを加熱時のセンサ部２の温度ＴONとする（ステップＳ１０）。上記ステップＳ９〜Ｓ１０において、ＣＰＵ５１は、測定手段として働く。また、ステップＳ１０で求めた温度ＴONが、請求項中の「加熱手段の加熱時に測定手段により測定された測定値」に相当する。
【００３２】
次に、ＣＰＵ５１は、スイッチ４２をオフして測温抵抗体Ｒｓに対する微少電流Ｉの供給を遮断すると共に（ステップＳ１１）、スイッチ３２をオフしてヒータ用抵抗体Ｒｈに対する駆動電圧の供給を遮断する（ステップＳ１２）。その後、ＣＰＵ５１は、第１補正手段として働き、初期補正値ΔＴｉを現在の周囲温度であるステップＳ４で求めた温度ＴOFFで補正して、現在の周囲温度に保たれたエアベースにおける加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差である補正値ΔＴを求める（ステップＳ１３）。
【００３３】
上記初期補正値ΔＴｉは、上述したように基準温度に保たれたエアベースにおける加熱時のセンサ部２の温度ＴONと非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFとの差に相当する。一般に、周囲温度とセンサ部２との温度差が大きいほど、センサ部２から奪われる熱量が多くなる。即ち、周囲温度が下がったとき、温度ＴONの下降量が、温度ＴOFFの下降量に比べて大きくなり、（ＴONAIR−ＴOFFAIR）が小さくなる。よって、ＣＰＵ５１は、現在の周囲温度であるステップＳ４で求めた温度ＴOFFが小さいほど、初期補正値ΔＴｉが小さくなるように補正して補正値ΔＴとする。この補正の一例として、下記の補正式（１）を示す。
ΔＴ＝ΔＴｉ＋（ａ×ＴOFF＋ｂ） …（１）
（ａ、ｂはセンサ部２の温度特性によって決定される定数）
【００３４】
次に、ＣＰＵ５１は、差演算手段として働き、ステップＳ４で求めた温度ＴOFFとステップＳ１０で求めた温度ＴONとの差を求めて、さらに求めた差（ＴON−ＴOFF）からステップＳ１３で求めた補正値ΔＴを差し引いた値を検出対象ガス濃度に応じた値Ｓ１ｔ（＝（ＴON−ＴOFF）−ΔＴ）として求める（ステップＳ１４）。上記値Ｓ１ｔは、検出対象ガスとの接触燃焼に起因したセンサ部２温度の増加分に相当する。つまり、値Ｓ１ｔは、周囲温度の変動や、加熱温度の影響を除去した検出対象ガス濃度に応じた値となる。
【００３５】
ＣＰＵ５１は、値Ｓ１ｔが０以上であれば（ステップＳ１６でＮ）、補正値ΔＴをさらに補正する必要がないと判断して、ガス濃度検出手段として働き、値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えているか否かを判断する（ステップＳ１７）。値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えていれば（ステップＳ１７でＹ）、ＣＰＵ５１は、警報レベル以上の検出対象ガスの濃度を検出したと判断して警報を発生した後（ステップＳ１８）、再びステップＳ１に戻る。これに対して値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘ以下であれば（ステップＳ１７でＮ）、ＣＰＵ５１は、ガス漏れが生じていないと判断して、直ちにステップＳ１に戻る。
【００３６】
一方、ＣＰＵ５１は、値Ｓ１ｔが０未満であれば（ステップＳ１６でＹ）、補正値ΔＴを補正する必要があると判断してステップＳ１９に進む。測温抵抗体Ｒｓに異物が付着したり、経年変化によりヒータ用抵抗体Ｒｈの抵抗が降下すると、こられの影響を受けて温度ＴONは下がるが温度ＴOFFは変化しない。それ故に、値Ｓ１ｔが０未満になってしまったと考えられる。そこで、ＣＰＵ５１は、第２補正手段として働き、値Ｓ１ｔ（＜０）の絶対値が大きいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正して新たな補正値ΔＴとする。この補正の一例として、下記の補正式（２）を示す。
新たなΔＴ＝ステップＳ１３で求めたΔＴ−｜Ｓ１ｔ｜ …（２）
【００３７】
その後、ＣＰＵ５１は、ステップ１４に戻って、新たな補正値ΔＴを用いて値Ｓ１ｔを求め直した後に、値Ｓ１ｔが警報判定値Ｘを超えているか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００３８】
上述したガス検出装置１によれば、非加熱時のセンサ部２の温度は、接触燃焼が生じていないため検出対象ガスの濃度に対して不感となる。以上のことに着目し、ＣＰＵ５１は、加熱時のセンサ部２の温度ＴONと、非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFと、差（ＴON−ＴOFF）に基づいて検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている。これにより、センサ部２とは別途に比較素子を用いなくても、加熱されていないときのセンサ部２を比較素子の代わりに用いて、加熱されたときの温度ＴONから周囲温度の変動分や経年変化によるセンサ部２の温度の変動分を相殺することができるので、正確に検出対象ガスの濃度を検出しつつ省電力化及び小型化を図ることができる。
【００３９】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１４においてＣＰＵ５１が、演算された差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いているので、検出対象ガスとの接触燃焼によるセンサ部２の温度の増加分を得ることができ、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４０】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１３においてＣＰＵ５１が、ステップＳ４で測定した非加熱時のセンサ部２の温度ＴOFFが小さいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正するので、周囲温度の変動を除去した補正値ΔＴを用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４１】
また、上述したガス検出装置１によれば、ステップＳ１９においてＣＰＵ５１が、差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いた値Ｓ１ｔが０より小さいときに、値Ｓ１ｔが大きいほど補正値ΔＴが小さくなるように補正するので、センサ部２の経年変化や、加熱温度の変動を除去した補正値ΔＴを用いることができるため、より一層正確に検出対象ガスの濃度を検出することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態では、センサ部２は基台２２上に搭載されていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように構成してもよい。同図に示すように、ヒータ用抵抗体Ｒｈは、コイル状に形成されている。一方、測温抵抗体Ｒｓは、線状に形成されていて、コイル状に形成されたヒータ用抵抗体Ｒｈの中央に貫通している。このような状態で、触媒２１によってヒータ用抵抗体Ｒｈ及び測温抵抗体Ｒｓを覆って固定している。また、ヒータ用抵抗体Ｒｈ及び測温抵抗体Ｒｓの両端は、台座２６によって固定された端子２７にそれぞれ接続されている。
【００４３】
また、上述した実施形態では、初期補正値ΔＴｉを温度ＴOFF及び値Ｓ１ｔの両方によって補正していたが、本発明はこれに限ったものではない。精度的に問題がなければ、初期補正値ΔＴｉの補正を行わなくても良いし、温度ＴOFF及び値Ｓ１ｔの何れか一方で補正してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、差（ＴON−ＴOFF）から補正値ΔＴを差し引いた値Ｓ１ｔに基づいてガス漏れが生じているか否かを判断していたが、本発明はこれに限ったものではない。精度的に問題がなければ、差（ＴON−ＴOFF）に基づいてガス漏れが生じているか否かを判断するようにしても良い。
【００４５】
また、上述した実施形態では、センサ部２の温度を測定値としていたが、本発明はこれに限ったものではない。測定値としては、センサ部２の温度に応じた値であってもよく、例えば、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値であってもよい。
【００４６】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のガス検出装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１のガス検出装置を構成するセンサ部の上面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】（Ａ）はヒータ用抵抗体の両端電圧のタイムチャートであり、（Ｂ）は測温抵抗体に流れる電流のタイムチャートである。
【図５】図１のガス検出装置を構成するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図１のガス検出装置を構成するセンサ部の他の実施形態を示す図である。
【図７】従来のガス検出装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ガス検出装置
２ センサ部（センサ素子）
３ 加熱回路（加熱手段）
４ 測定回路（測定手段）
５１ ＣＰＵ（測定手段、ガス濃度検出手段、差演算手段、第１補正手段、第２補正手段）
５２ ＲＯＭ（補正値記憶手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置において、
前記ガス濃度検出手段が、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の両方に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を補正値として予め記憶する補正値記憶手段と、
前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を演算する差演算手段と、を備え、そして、
前記ガス濃度検出手段が、前記差演算手段により演算された前記差から前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いた値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値が小さいほど前記補正値が小さくなるように補正する第１補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記差演算手段によって演算された差から前記補正値を差し引いた値が０より小さいときに、前記差し引いた値の大きさが大きいほど前記補正値が小さくなるように補正する第２補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のガス検出装置。
【請求項１】
検出対象ガスと接触燃焼して温度が変化する接触燃焼式のセンサ素子と、前記検出対象ガスと接触燃焼するような温度に前記センサ素子を加熱する加熱手段と、前記センサ素子の温度又は前記温度に応じた値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された測定値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段と、を備えたガス検出装置において、
前記ガス濃度検出手段が、前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の両方に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されている
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、検出対象ガスがない環境において前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を補正値として予め記憶する補正値記憶手段と、
前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、前記加熱手段の非加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値と、の差を演算する差演算手段と、を備え、そして、
前記ガス濃度検出手段が、前記差演算手段により演算された前記差から前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を差し引いた値に基づいて前記検出対象ガスの濃度を検出するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記加熱手段の加熱時に前記測定手段により測定された前記測定値が小さいほど前記補正値が小さくなるように補正する第１補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記差演算手段によって演算された差から前記補正値を差し引いた値が０より小さいときに、前記差し引いた値の大きさが大きいほど前記補正値が小さくなるように補正する第２補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のガス検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−６８８７６（Ｐ２００９−６８８７６Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５０６９（Ｐ２００７−２３５０６９）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【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２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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