ガス検知装置
【課題】予防保全により、信頼性を維持することが可能なガス検知技術を提供する。
【解決手段】フィルタパッケージ１１０に収容されたセンサ素子１０のヒータ層３への間欠的な通電による加熱および感知層７への通電による電気抵抗値Ｒの検出によって雰囲気のガスの濃度を検出するガス検知装置１００において、検出対象のガス以外の干渉ガスの有無を判別するガス種判定手段２３を設け、干渉ガスが検出された場合には、検出対象ガスの検出のための閾値Ｒ２よりも大きな閾値Ｒ１を電気抵抗値Ｒが下回った場合にフィルタパッケージ１１０の劣化と判断して警報を出力することで、ガス検知装置１００の予防保全を実現する。
【解決手段】フィルタパッケージ１１０に収容されたセンサ素子１０のヒータ層３への間欠的な通電による加熱および感知層７への通電による電気抵抗値Ｒの検出によって雰囲気のガスの濃度を検出するガス検知装置１００において、検出対象のガス以外の干渉ガスの有無を判別するガス種判定手段２３を設け、干渉ガスが検出された場合には、検出対象ガスの検出のための閾値Ｒ２よりも大きな閾値Ｒ１を電気抵抗値Ｒが下回った場合にフィルタパッケージ１１０の劣化と判断して警報を出力することで、ガス検知装置１００の予防保全を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にガスセンサは、ガス漏れ警報器などの用途に用いられ、ある特定ガス、例えば、ＣＯ、メタン、Ｃ３Ｈ８、ＣＨ３ＯＨ等に選択的に感応するデバイスであり、その性格上、高感度、高選択性、高応答性、高信頼性、低消費電力が必要不可欠である。
【０００３】
ところで、家庭用として普及しているガス漏れ警報器には、都市ガス用やプロパンガス用の可燃性ガス検知を目的としたものと燃焼機器の不完全燃焼ガス検知を目的としたもの、または、両方の機能を合わせ持ったものなどがあるが、いずれもコストや設置性の問題から普及率はそれほど高くない。このため普及率の向上をはかるべく、設置性の改善、具体的には、電池駆動としてコードレス化する事が望まれている。
【０００４】
電池駆動を実現するためには低消費電力化が最も重要であるが、接触燃焼式や半導体式のガスセンサでは、４００〜５００℃の高温に加熱して検知する必要がある。低消費電力化には、微細加工プロセスを用いたダイヤフラム構造などの高断熱・低熱容量の構造とした薄膜ガスセンサを、検知周期に合わせて間欠運転する必要があり、特許文献１に開示されるような薄膜ガスセンサが知られている。
【０００５】
このような薄膜式ガスセンサによりメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスを検出する場合、ヒータ層の温度を５０〜５００ミリ秒（ｍｓ）の一定時間、高温（Ｈｉｇｈ：４００〜５００℃）に保持し、感知層電極によりガス検知層の抵抗値を測定し、その変化からメタン、プロパン（Ｃ３Ｈ８）等の可燃性ガス濃度を検出する（Ｈｉｇｈ−Ｏｆｆ方式）。
【０００６】
これは、高温時に選択触媒層において、ＣＯ、Ｈ２等の還元性ガスその他の雑ガスを燃焼させ、不活性なメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスが選択触媒層を透過して拡散し、ガス検知層に到達してガス検知層のＳｎＯ２と反応し、ＳｎＯ２の抵抗値が変化することを利用してガス機器などのガス漏れ時に発生するメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスの濃度を検出するものである。
【０００７】
また、不完全燃焼（ＣＯ）を検知する場合、一旦、ヒータ層の温度を５０〜５００ｍｓの一定期間高温（Ｈｉｇｈ：４００〜５００℃）に保持し、センサのクリーニングを行ってから、低温（Ｌｏｗ：約１００℃）に降温し検知を行う、いわゆるＨｉｇｈ−Ｌｏｗ−Ｏｆｆ駆動することで、ＣＯ感度および選択性が高くなることが知られている。
【０００８】
また、Ｈｉｇｈ状態で、クリーニングのみならずメタン検知も行い、Ｌｏｗ状態でのＣＯ検知と合わせ、単一のセンサでメタンとＣＯの両方を検知できるセンサも存在する。
ところが、これらのヒータ駆動方式は、（１）薄膜ガスセンサのヒータの温度をＨｉｇｈ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば６０秒周期）で繰り返す、または、（２）薄膜ガスセンサのヒータの温度をＨｉｇｈ−Ｌｏｗ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば１５０秒周期）で繰り返す、というように低消費電力化を実現するためにヒータの駆動を間欠運転する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２１０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
メタンセンサのようなガスセンサの設置環境の雰囲気においては、検知対象ガスおよび酸素、窒素、炭酸ガス、水蒸気などのガス種が共存する。更に微量ではあるが前記以外のガスセンサにとって悪影響を及ぼす干渉ガス（ガス検知層の電気抵抗値が変化し、あたかも検出対象ガスが存在するかのように振舞う誤検出を誘発するガス）など、種々のガス成分が一時的に共存する場合がある。
【００１１】
そのためガスセンサにおいては干渉ガスの影響を防止するため、例えば、ガスセンサをフィルタパッケージ内に収容し、このフィルタパッケージのガス導入口にフィルタとして活性炭吸着層を設けて、ガスセンサの雰囲気の干渉ガスを吸着除去している。
【００１２】
上記のような対策で干渉ガスの影響を防止しているが、それらのガスが高濃度で長期共存するような環境でガスセンサを使用すると、徐々に特性が変化する可能性がある。
具体的には、想定以上の高濃度の干渉ガスにさらされることにより、活性炭吸着層での干渉ガスの吸着量が飽和し、干渉ガスが活性炭吸着層を透過してフィルタパッケージ内に徐々に侵入し、空気中におけるガス検知層の電気抵抗値の低下を引き起こし、ひいては、ガス漏れしていないにも関わらず誤検出を誘発する可能性がある。このような状況では、ガス検知装置の機能を損なうこととなり、保安機器として信頼性が低下するという技術的課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、予防保全により、信頼性を維持することが可能なガス検知技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層および前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
前記ヒータ層へ所定の周期で通電を行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、
収容される前記センサ素子を検出対象外ガスから保護するフィルタパッケージと、
を備え、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記フィルタパッケージ内の前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
前記ガス種判定手段による判定結果により、前記フィルタパッケージの劣化を診断するガス検知装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予防保全により、信頼性を維持することが可能なガス検知技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態であるガス検知装置を構成するセンサ素子およびその制御系の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の全体構成の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるガス検知装置における低濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるガス検知装置における高濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の第１の制御例における制御動作を例示したフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の第２の制御例の制御動作を例示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態では、一態様として、ガス種判定手段により、検知対象外のガスであるにもかかわらず、センサ出力が所定の値を割った場合にフィルタパッケージが劣化したと判断し、ガス検知装置としての機能を失う前に、フィルタパッケージの劣化を報知し、ガス検知装置の予防保全を行うことを可能とする。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２に例示されるように、本実施の形態のガス検知装置１００は、センサ素子１０がフィルタパッケージ１１０に収容された構成となっている。
【００１９】
フィルタパッケージ１１０は、筒状のキャップ１２０の一端にセンサ素子１０を搭載したセンサベース１４０が固定され、他端側に開口するガス導入口にはフィルタ１３０が装着された構成となっている。
【００２０】
フィルタ１３０は、ステンレスネット１３１とステンレスネット１３２の間に活性炭を充填して活性炭吸着層１３３が構成されている。
そして、フィルタパッケージ１１０に侵入する大気ガスＧから、検知対象ガス（本実施の形態の場合には、メタンガス）以外の干渉ガスをフィルタ１３０にて吸着除去することでセンサ素子１０における誤検出等を防止する構造となっている。
【００２１】
センサベース１４０には、端子としてのステム１５０が突設され、このステム１５０の内端は、ボンディングワイヤ１５１を介してセンサ素子１０に接続され、外端部には、センサ制御部２０が接続されている。
【００２２】
さらに、図１に例示されるように、本実施の形態のガス検知装置１００のセンサ制御部２０は、後述のヒータ層３への通電駆動を行って、後述の感知層７を加熱させる通電駆動手段２１と、感知層７の電気抵抗値に基づいて検出対象ガスの有無および濃度の少なくとも一方を検出するガス検出手段２２と、フィルタパッケージ１１０の内部雰囲気のガス種を判定するガス種判定手段２３と、異常状態を音や光等で外部に報知する警報手段２４と、これらに電力供給する電池２５、を備えている。
【００２３】
センサ制御部２０は、例えば、小形のマイクロコンピュータのソフトウェアやファームウェア、あるいはハードウェア論理回路で構成することができる。
図２では、センサ制御部２０をフィルタパッケージ１１０の外部に配置した例が示されているが、フィルタパッケージ１１０の内部にセンサ素子１０と一体に配置してもよい。
【００２４】
図１に断面構造を例示した本実施の形態のセンサ素子１０の製造方法の一例を以下に説明する。
両面に熱酸化膜が付いたシリコンウェハ１上に、ダイヤフラム構造の支持層／熱絶縁層２として、熱酸化膜２ａ（ＳｉＯ２）の上に、ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４膜２ｂ（Ｓｉ３Ｎ４）と、ＣＶＤ−ＳｉＯ２膜２ｃ（ＳｉＯ２）を順次プラズマＣＶＤ法にて形成する。
【００２５】
次に、支持層／熱絶縁層２の上に、ヒータ層３、ＳｉＯ２絶縁層４を、順にスパッタ法で形成する。その上に接合層５、感知層電極６、感知層７を形成する。
これらの成膜はＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行う。成膜条件は、ＴａあるいはＴｉからなる接合層５、ＰｔあるいはＡｕからなる感知層電極６とも同じで、Ａｒガス圧力：１Ｐａ、基板温度：３００℃、ＲＦパワー：２Ｗ／ｃｍ２、膜厚は接合層５の膜厚：５００Å、感知層電極６の膜厚：２０００Åである。
【００２６】
次に、ガス感知層８を成膜する。
本実施の形態では、一例として、ガス感知層８を、ＳｂをドープしたＳｎＯ２の感知層７と、Ａｌ２Ｏ３にＰｄを触媒として担持した焼結材で構成された選択燃焼層９で構成する。
【００２７】
選択燃焼層９を、ＳｉＯ２絶縁層４の上にスクリーン印刷法により塗布した後、５００℃で１時間以上焼成する。選択燃焼層９の大きさは感知層７を十分に覆えるサイズにする。
【００２８】
最後に、ガス感知層８の反対側のシリコンウェハ１の裏面からエッチングによりシリコンを除去し、ダイヤフラム構造とした。
このような、薄膜ガスセンサ（センサ素子１０）のヒータ層３およびセンサ層（感知層７）へ、所定の周期（ここでは３０秒（ｓ））に一回パルス状（ここでは２００ｍｓ）に通電し、センサ層が高温となる通電時の各雰囲気ガス中でのセンサの電気抵抗値の変化を図３に示す。
【００２９】
図３は、本実施の形態のセンサ素子１０における低濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
図３において、Ｒａは大気ガスの抵抗変化、Ｒｂはエタノール（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化、ＲｃはＩＰＡ（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化、Ｒｄはメタンガス（２０００ｐｐｍ）の抵抗変化、Ｒｅはメタンガス（４０００ｐｐｍ）の抵抗変化、である。
【００３０】
これによると、通電時間ｔと電気抵抗値Ｒとの関係は、検知対象のメタンガスの場合（Ｒｄ，Ｒｅ）、時間が経過するに従い、電気抵抗値が減少し、所定の値に安定する軌跡を描くものであり、一方、メタンガス以外の干渉ガスの場合（Ｒｂ，Ｒｃ）、時間が経過するに従い電気抵抗値が一旦低下し、所定の極小値を経て増加に転じる軌跡を描くものである。
【００３１】
したがって、センサ素子１０に対する通電時間とセンサ素子１０の電気抵抗値との軌跡がどのような軌跡を描くかを調べることにより、正確かつ簡便にガス種の判定をすることができる。
【００３２】
具体的には、図３において、メタン以外の干渉ガス（エタノールやイソプロピルアルコール）である場合（Ｒｂ，Ｒｃ）は、通電時間ｔが４０ｍｓ程度まで、電気抵抗値が低下し、その後、増加に転じ２００ｍｓまで増加していることから、この通電時間ｔが４０ｍｓ〜２００ｍｓ間の任意の２点の電気抵抗値を比較し、通電時間ｔの長い方から短いほうの電気抵抗値を引いた値（差分）が正であるときはメタンガス以外の干渉ガスが存在すると判定することができる。
【００３３】
一方、メタンガスの場合は、上記４０ｍｓ〜２００ｍｓの間では、電気抵抗値（Ｒｄ，Ｒｅ）は低下から安定していることから、上記差分が負である場合には、メタンガスが存在すると判定することができる。
【００３４】
なお、上述の判定方法では、一例として通電時間ｔの２点の電気抵抗値を用いているが、３点以上の差分をとってもよく、また微分値から傾きを検出しても良い。
また、通電開始から２０〜６０ｍｓ程度に出現する極小値を検出しても良い。例えば、２０ｍｓ、４０ｍｓ、６０ｍｓ時の電気抵抗値を比較し、４０ｍｓ時の電気抵抗値が一番小さい値になっているなど、極小値が存在する場合は、メタンガス以外の干渉ガスが存在し、極小値を有さないときはメタンガスが存在すると判定することができる。
【００３５】
なお、上述の極小値を用いる判定方法では、一例として通電時間ｔの３点間を比較しているが、４点以上の電気抵抗値をとってもよく、また、微分値から傾きを検出してもよい。また、極小値近傍の一点の前後であれば、通電時間内の任意の点で比較しても良い（例えば０ｍｓ、５０ｍｓ、２００ｍｓ等）。
【００３６】
一方、メタン以外の干渉ガス（エタノールやイソプロピルアルコール）の濃度が高濃度で存在する場合には、警報を発する所定の値（例えばメタン：２０００ｐｐｍ：中抵抗値（Ｒｄ））以下に、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒが低下し、ガス検知装置１００の雰囲気中にメタンが漏れていないにもかかわらずメタン漏れの検出警報を発するといった、ガス検知装置としての機能を損なってしまうことが懸念される。
【００３７】
図４は、本実施の形態のセンサ素子１０における高濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
なお、この図４において、Ｒｆはメタンガス（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化であり、他は上述の図３と同様である。
【００３８】
具体的には、図４に示すようにエタール：６０００ｐｐｍ（Ｒｂ）やイソプロピルアルコール：６０００ｐｐｍ（Ｒｃ）中の雰囲気にセンサ素子１０が曝された場合には、検出されるセンサ素子１０の電気抵抗値Ｒは、メタン：２０００ｐｐｍの抵抗値（Ｒｄ）より低下してしまう。
【００３９】
このような状況にならないよう、本実施の形態のガス検知装置１００の場合には、干渉ガスの影響を防止するため、例えば図２に示されるようにセンサ素子１０が収容されるフィルタパッケージ１１０のガス導入口にフィルタ１３０として、活性炭吸着層１３３を設け吸着除去している。
【００４０】
しかし、この活性炭吸着層１３３の吸着能力を超えるような、想定外の干渉ガス濃度にガス検知装置１００が長時間さらされた場合、干渉ガスがフィルタパッケージ１１０の内部のセンサ素子１０に到達する可能性があり、ひいては、上述の図４のような状況になる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態のガス検知装置１００では、以下のような制御によってガス検知装置１００の信頼性を維持する。
（第１の制御例）
すなわち、本実施の形態では、フィルタパッケージ１１０の劣化を診断する方法としては、検知対象のメタンガスを検出して警報を発するための判断に用いられる所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍ（中抵抗値：Ｒｄ））の他に、図４に例示されるように、より抵抗値の高い故障診断用の所定の値（例えばメタン：１０００ｐｐｍ（Ｒｆ））を設定し、前記ガス種判定手段によりメタン以外の干渉ガスであるにもかかわらず、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒが、故障診断用の所定の閾値Ｒ１（＝Ｒｆ）以下である場合に、センサ素子１０が、高濃度の干渉ガスにさらされていると判断し、フィルタパッケージ１１０が劣化したことを診断して、警報を発する。
【００４２】
図５は、この第１の制御例におけるセンサ制御部２０の動作を例示したフローチャートである。
まず、ガス種判定手段２３において、例えば、上述のセンサ素子１０に対する通電時間とセンサ素子１０の電気抵抗値との軌跡がどのような軌跡を描くかを調べることにより、ガス種の判定をする（ステップ３０１）。
【００４３】
次に、フィルタパッケージ１１０の内部におけるセンサ素子１０の雰囲気で干渉ガスが検出されたか否かを判別する（ステップ３０２）。
そして、干渉ガスが検出されない場合には、ガス検出手段２２で、センサ素子１０で検出された電気抵抗値Ｒと通常の閾値Ｒ２（＝Ｒｄ）を用いて、Ｒ＜Ｒ２が成立するか否かで検出対象のメタンガスの検出の有無を判定し（ステップ３０３）、検出された場合には、警報手段２４を起動してメタンガスの検出（ガス漏れ）警報を発し（ステップ３０４）、ステップ３０１に戻る。
【００４４】
この例の場合、閾値Ｒ２（＝Ｒｄ）は２０００ｐｐｍの濃度のメタンガスの場合の電気抵抗値なので、ステップ３０４の警報は、２０００ｐｐｍを超える濃度のメタンガスが検出された場合に出力されることになる。
【００４５】
また、ステップ３０３で検出されない場合は、ステップ３０１に戻る。
一方、ステップ３０２で干渉ガスが検出されたと判定された場合には、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒと、閾値Ｒ１（＝Ｒｆ＞Ｒｄ（図４））＞閾値Ｒ２を用いて、Ｒ＜Ｒ１が成立する場合に、すなわち、センサ素子１０の電気抵抗値ＲがＲ１を下回った場合に（ステップ３０５）、フィルタパッケージ１１０（フィルタ１３０）が劣化したと判定し、警報手段２４を用いて警報を出力し（ステップ３０６）、ステップ３０１に戻る。
【００４６】
一方、ステップ３０５でフィルタパッケージ１１０の劣化が検出されない場合には、上述のステップ３０３と同様の条件で、メタンガスの検出の有無を判別し（ステップ３０７）、Ｒ＜Ｒ２が成立する場合にメタンガスの検出と判定して警報手段２４を用いてメタンガス検出の警報を出力し（ステップ３０８）、ステップ３０１に戻る。
【００４７】
ステップ３０７でＲ＜Ｒ２が不成立の場合には、ステップ３０１に戻る。
（第２の制御例）
さらに高濃度の干渉ガスにさらされた場合でも（例えば図４）、ヒータ層３および感知層７へ通電する時間を延ばすことにより、さらに精度良く判定することが可能である。
【００４８】
図６は、この第２の制御例の動作の一例を示すフローチャートである。この図６では、ステップ３１０およびステップ３１１が追加されている点が、上述の第１の制御例の図５と異なる。
【００４９】
すなわち、図４に例示されるように、干渉ガスが高濃度で存在した場合においても、ヒータ層３および感知層７へ通電する時間が経過するにしたがい、干渉ガスが燃焼・除去され、センサ抵抗値（センサ素子１０の電気抵抗値Ｒ）が増加する。
【００５０】
この特性を用い、センサ抵抗値が警報を発する所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍの中抵抗値：Ｒｄ）以下に低下した場合に（ステップ３０７の判定条件が成立）、ヒータ層およびセンサ層へ通電する通電時間ｔ（検知パルス幅）を例えば１０００ｍｓに伸ばし（ステップ３１０）、警報を発する所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍの中抵抗値：Ｒｄ）以上に増加した場合（ステップ３１１が不成立）は、センサ素子１０が、さらに高濃度の干渉ガスにさらされていると判断し、フィルタパッケージ１１０が劣化したことを診断することができる。そして、ステップ３０６に分岐して、フィルタパッケージ１１０の劣化の警報を出力する。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ガス種判定手段２３により、検知対象外の干渉ガスであるにもかかわらず、センサ出力（電気抵抗値Ｒ）が所定の値（閾値Ｒ１）を割った場合にフィルタパッケージ１１０が劣化したと判断し、ガス検知装置１００としての正常な機能を失う前に、フィルタパッケージ１１０の劣化を外部に報知し、ガス検知装置１００の予防保全を行うことが可能となる。
【００５２】
この結果、予防保全により、ガス検知装置１００の信頼性を維持することができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５３】
例えば、センサ素子１０を構成する薄膜の材料は一例であり、必要に応じて他の任意の材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ シリコンウェハ
２ 支持層／熱絶縁層
２ａ 熱酸化膜
２ｂ ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４膜
２ｃ ＣＶＤ−ＳｉＯ２膜
３ ヒータ層
４ ＳｉＯ２絶縁層
５ 接合層
６ 感知層電極
７ 感知層
８ ガス感知層
９ 選択燃焼層
１０ センサ素子
２０ センサ制御部
２１ 通電駆動手段
２２ ガス検出手段
２３ ガス種判定手段
２４ 警報手段
２５ 電池
１００ ガス検知装置
１１０ フィルタパッケージ
１２０ キャップ
１３０ フィルタ
１３１ ステンレスネット
１３２ ステンレスネット
１３３ 活性炭吸着層
１４０ センサベース
１５０ ステム
１５１ ボンディングワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にガスセンサは、ガス漏れ警報器などの用途に用いられ、ある特定ガス、例えば、ＣＯ、メタン、Ｃ３Ｈ８、ＣＨ３ＯＨ等に選択的に感応するデバイスであり、その性格上、高感度、高選択性、高応答性、高信頼性、低消費電力が必要不可欠である。
【０００３】
ところで、家庭用として普及しているガス漏れ警報器には、都市ガス用やプロパンガス用の可燃性ガス検知を目的としたものと燃焼機器の不完全燃焼ガス検知を目的としたもの、または、両方の機能を合わせ持ったものなどがあるが、いずれもコストや設置性の問題から普及率はそれほど高くない。このため普及率の向上をはかるべく、設置性の改善、具体的には、電池駆動としてコードレス化する事が望まれている。
【０００４】
電池駆動を実現するためには低消費電力化が最も重要であるが、接触燃焼式や半導体式のガスセンサでは、４００〜５００℃の高温に加熱して検知する必要がある。低消費電力化には、微細加工プロセスを用いたダイヤフラム構造などの高断熱・低熱容量の構造とした薄膜ガスセンサを、検知周期に合わせて間欠運転する必要があり、特許文献１に開示されるような薄膜ガスセンサが知られている。
【０００５】
このような薄膜式ガスセンサによりメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスを検出する場合、ヒータ層の温度を５０〜５００ミリ秒（ｍｓ）の一定時間、高温（Ｈｉｇｈ：４００〜５００℃）に保持し、感知層電極によりガス検知層の抵抗値を測定し、その変化からメタン、プロパン（Ｃ３Ｈ８）等の可燃性ガス濃度を検出する（Ｈｉｇｈ−Ｏｆｆ方式）。
【０００６】
これは、高温時に選択触媒層において、ＣＯ、Ｈ２等の還元性ガスその他の雑ガスを燃焼させ、不活性なメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスが選択触媒層を透過して拡散し、ガス検知層に到達してガス検知層のＳｎＯ２と反応し、ＳｎＯ２の抵抗値が変化することを利用してガス機器などのガス漏れ時に発生するメタン、Ｃ３Ｈ８等の可燃性ガスの濃度を検出するものである。
【０００７】
また、不完全燃焼（ＣＯ）を検知する場合、一旦、ヒータ層の温度を５０〜５００ｍｓの一定期間高温（Ｈｉｇｈ：４００〜５００℃）に保持し、センサのクリーニングを行ってから、低温（Ｌｏｗ：約１００℃）に降温し検知を行う、いわゆるＨｉｇｈ−Ｌｏｗ−Ｏｆｆ駆動することで、ＣＯ感度および選択性が高くなることが知られている。
【０００８】
また、Ｈｉｇｈ状態で、クリーニングのみならずメタン検知も行い、Ｌｏｗ状態でのＣＯ検知と合わせ、単一のセンサでメタンとＣＯの両方を検知できるセンサも存在する。
ところが、これらのヒータ駆動方式は、（１）薄膜ガスセンサのヒータの温度をＨｉｇｈ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば６０秒周期）で繰り返す、または、（２）薄膜ガスセンサのヒータの温度をＨｉｇｈ−Ｌｏｗ−Ｏｆｆに所定の周期（例えば１５０秒周期）で繰り返す、というように低消費電力化を実現するためにヒータの駆動を間欠運転する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２１０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
メタンセンサのようなガスセンサの設置環境の雰囲気においては、検知対象ガスおよび酸素、窒素、炭酸ガス、水蒸気などのガス種が共存する。更に微量ではあるが前記以外のガスセンサにとって悪影響を及ぼす干渉ガス（ガス検知層の電気抵抗値が変化し、あたかも検出対象ガスが存在するかのように振舞う誤検出を誘発するガス）など、種々のガス成分が一時的に共存する場合がある。
【００１１】
そのためガスセンサにおいては干渉ガスの影響を防止するため、例えば、ガスセンサをフィルタパッケージ内に収容し、このフィルタパッケージのガス導入口にフィルタとして活性炭吸着層を設けて、ガスセンサの雰囲気の干渉ガスを吸着除去している。
【００１２】
上記のような対策で干渉ガスの影響を防止しているが、それらのガスが高濃度で長期共存するような環境でガスセンサを使用すると、徐々に特性が変化する可能性がある。
具体的には、想定以上の高濃度の干渉ガスにさらされることにより、活性炭吸着層での干渉ガスの吸着量が飽和し、干渉ガスが活性炭吸着層を透過してフィルタパッケージ内に徐々に侵入し、空気中におけるガス検知層の電気抵抗値の低下を引き起こし、ひいては、ガス漏れしていないにも関わらず誤検出を誘発する可能性がある。このような状況では、ガス検知装置の機能を損なうこととなり、保安機器として信頼性が低下するという技術的課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、予防保全により、信頼性を維持することが可能なガス検知技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層および前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
前記ヒータ層へ所定の周期で通電を行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、
収容される前記センサ素子を検出対象外ガスから保護するフィルタパッケージと、
を備え、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記フィルタパッケージ内の前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
前記ガス種判定手段による判定結果により、前記フィルタパッケージの劣化を診断するガス検知装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予防保全により、信頼性を維持することが可能なガス検知技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態であるガス検知装置を構成するセンサ素子およびその制御系の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の全体構成の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるガス検知装置における低濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるガス検知装置における高濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の第１の制御例における制御動作を例示したフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態であるガス検知装置の第２の制御例の制御動作を例示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態では、一態様として、ガス種判定手段により、検知対象外のガスであるにもかかわらず、センサ出力が所定の値を割った場合にフィルタパッケージが劣化したと判断し、ガス検知装置としての機能を失う前に、フィルタパッケージの劣化を報知し、ガス検知装置の予防保全を行うことを可能とする。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２に例示されるように、本実施の形態のガス検知装置１００は、センサ素子１０がフィルタパッケージ１１０に収容された構成となっている。
【００１９】
フィルタパッケージ１１０は、筒状のキャップ１２０の一端にセンサ素子１０を搭載したセンサベース１４０が固定され、他端側に開口するガス導入口にはフィルタ１３０が装着された構成となっている。
【００２０】
フィルタ１３０は、ステンレスネット１３１とステンレスネット１３２の間に活性炭を充填して活性炭吸着層１３３が構成されている。
そして、フィルタパッケージ１１０に侵入する大気ガスＧから、検知対象ガス（本実施の形態の場合には、メタンガス）以外の干渉ガスをフィルタ１３０にて吸着除去することでセンサ素子１０における誤検出等を防止する構造となっている。
【００２１】
センサベース１４０には、端子としてのステム１５０が突設され、このステム１５０の内端は、ボンディングワイヤ１５１を介してセンサ素子１０に接続され、外端部には、センサ制御部２０が接続されている。
【００２２】
さらに、図１に例示されるように、本実施の形態のガス検知装置１００のセンサ制御部２０は、後述のヒータ層３への通電駆動を行って、後述の感知層７を加熱させる通電駆動手段２１と、感知層７の電気抵抗値に基づいて検出対象ガスの有無および濃度の少なくとも一方を検出するガス検出手段２２と、フィルタパッケージ１１０の内部雰囲気のガス種を判定するガス種判定手段２３と、異常状態を音や光等で外部に報知する警報手段２４と、これらに電力供給する電池２５、を備えている。
【００２３】
センサ制御部２０は、例えば、小形のマイクロコンピュータのソフトウェアやファームウェア、あるいはハードウェア論理回路で構成することができる。
図２では、センサ制御部２０をフィルタパッケージ１１０の外部に配置した例が示されているが、フィルタパッケージ１１０の内部にセンサ素子１０と一体に配置してもよい。
【００２４】
図１に断面構造を例示した本実施の形態のセンサ素子１０の製造方法の一例を以下に説明する。
両面に熱酸化膜が付いたシリコンウェハ１上に、ダイヤフラム構造の支持層／熱絶縁層２として、熱酸化膜２ａ（ＳｉＯ２）の上に、ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４膜２ｂ（Ｓｉ３Ｎ４）と、ＣＶＤ−ＳｉＯ２膜２ｃ（ＳｉＯ２）を順次プラズマＣＶＤ法にて形成する。
【００２５】
次に、支持層／熱絶縁層２の上に、ヒータ層３、ＳｉＯ２絶縁層４を、順にスパッタ法で形成する。その上に接合層５、感知層電極６、感知層７を形成する。
これらの成膜はＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行う。成膜条件は、ＴａあるいはＴｉからなる接合層５、ＰｔあるいはＡｕからなる感知層電極６とも同じで、Ａｒガス圧力：１Ｐａ、基板温度：３００℃、ＲＦパワー：２Ｗ／ｃｍ２、膜厚は接合層５の膜厚：５００Å、感知層電極６の膜厚：２０００Åである。
【００２６】
次に、ガス感知層８を成膜する。
本実施の形態では、一例として、ガス感知層８を、ＳｂをドープしたＳｎＯ２の感知層７と、Ａｌ２Ｏ３にＰｄを触媒として担持した焼結材で構成された選択燃焼層９で構成する。
【００２７】
選択燃焼層９を、ＳｉＯ２絶縁層４の上にスクリーン印刷法により塗布した後、５００℃で１時間以上焼成する。選択燃焼層９の大きさは感知層７を十分に覆えるサイズにする。
【００２８】
最後に、ガス感知層８の反対側のシリコンウェハ１の裏面からエッチングによりシリコンを除去し、ダイヤフラム構造とした。
このような、薄膜ガスセンサ（センサ素子１０）のヒータ層３およびセンサ層（感知層７）へ、所定の周期（ここでは３０秒（ｓ））に一回パルス状（ここでは２００ｍｓ）に通電し、センサ層が高温となる通電時の各雰囲気ガス中でのセンサの電気抵抗値の変化を図３に示す。
【００２９】
図３は、本実施の形態のセンサ素子１０における低濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
図３において、Ｒａは大気ガスの抵抗変化、Ｒｂはエタノール（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化、ＲｃはＩＰＡ（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化、Ｒｄはメタンガス（２０００ｐｐｍ）の抵抗変化、Ｒｅはメタンガス（４０００ｐｐｍ）の抵抗変化、である。
【００３０】
これによると、通電時間ｔと電気抵抗値Ｒとの関係は、検知対象のメタンガスの場合（Ｒｄ，Ｒｅ）、時間が経過するに従い、電気抵抗値が減少し、所定の値に安定する軌跡を描くものであり、一方、メタンガス以外の干渉ガスの場合（Ｒｂ，Ｒｃ）、時間が経過するに従い電気抵抗値が一旦低下し、所定の極小値を経て増加に転じる軌跡を描くものである。
【００３１】
したがって、センサ素子１０に対する通電時間とセンサ素子１０の電気抵抗値との軌跡がどのような軌跡を描くかを調べることにより、正確かつ簡便にガス種の判定をすることができる。
【００３２】
具体的には、図３において、メタン以外の干渉ガス（エタノールやイソプロピルアルコール）である場合（Ｒｂ，Ｒｃ）は、通電時間ｔが４０ｍｓ程度まで、電気抵抗値が低下し、その後、増加に転じ２００ｍｓまで増加していることから、この通電時間ｔが４０ｍｓ〜２００ｍｓ間の任意の２点の電気抵抗値を比較し、通電時間ｔの長い方から短いほうの電気抵抗値を引いた値（差分）が正であるときはメタンガス以外の干渉ガスが存在すると判定することができる。
【００３３】
一方、メタンガスの場合は、上記４０ｍｓ〜２００ｍｓの間では、電気抵抗値（Ｒｄ，Ｒｅ）は低下から安定していることから、上記差分が負である場合には、メタンガスが存在すると判定することができる。
【００３４】
なお、上述の判定方法では、一例として通電時間ｔの２点の電気抵抗値を用いているが、３点以上の差分をとってもよく、また微分値から傾きを検出しても良い。
また、通電開始から２０〜６０ｍｓ程度に出現する極小値を検出しても良い。例えば、２０ｍｓ、４０ｍｓ、６０ｍｓ時の電気抵抗値を比較し、４０ｍｓ時の電気抵抗値が一番小さい値になっているなど、極小値が存在する場合は、メタンガス以外の干渉ガスが存在し、極小値を有さないときはメタンガスが存在すると判定することができる。
【００３５】
なお、上述の極小値を用いる判定方法では、一例として通電時間ｔの３点間を比較しているが、４点以上の電気抵抗値をとってもよく、また、微分値から傾きを検出してもよい。また、極小値近傍の一点の前後であれば、通電時間内の任意の点で比較しても良い（例えば０ｍｓ、５０ｍｓ、２００ｍｓ等）。
【００３６】
一方、メタン以外の干渉ガス（エタノールやイソプロピルアルコール）の濃度が高濃度で存在する場合には、警報を発する所定の値（例えばメタン：２０００ｐｐｍ：中抵抗値（Ｒｄ））以下に、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒが低下し、ガス検知装置１００の雰囲気中にメタンが漏れていないにもかかわらずメタン漏れの検出警報を発するといった、ガス検知装置としての機能を損なってしまうことが懸念される。
【００３７】
図４は、本実施の形態のセンサ素子１０における高濃度の干渉ガス雰囲気下における通電時の電気抵抗値変化と通電時間の関係の一例を示す線図である。
なお、この図４において、Ｒｆはメタンガス（１０００ｐｐｍ）の抵抗変化であり、他は上述の図３と同様である。
【００３８】
具体的には、図４に示すようにエタール：６０００ｐｐｍ（Ｒｂ）やイソプロピルアルコール：６０００ｐｐｍ（Ｒｃ）中の雰囲気にセンサ素子１０が曝された場合には、検出されるセンサ素子１０の電気抵抗値Ｒは、メタン：２０００ｐｐｍの抵抗値（Ｒｄ）より低下してしまう。
【００３９】
このような状況にならないよう、本実施の形態のガス検知装置１００の場合には、干渉ガスの影響を防止するため、例えば図２に示されるようにセンサ素子１０が収容されるフィルタパッケージ１１０のガス導入口にフィルタ１３０として、活性炭吸着層１３３を設け吸着除去している。
【００４０】
しかし、この活性炭吸着層１３３の吸着能力を超えるような、想定外の干渉ガス濃度にガス検知装置１００が長時間さらされた場合、干渉ガスがフィルタパッケージ１１０の内部のセンサ素子１０に到達する可能性があり、ひいては、上述の図４のような状況になる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態のガス検知装置１００では、以下のような制御によってガス検知装置１００の信頼性を維持する。
（第１の制御例）
すなわち、本実施の形態では、フィルタパッケージ１１０の劣化を診断する方法としては、検知対象のメタンガスを検出して警報を発するための判断に用いられる所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍ（中抵抗値：Ｒｄ））の他に、図４に例示されるように、より抵抗値の高い故障診断用の所定の値（例えばメタン：１０００ｐｐｍ（Ｒｆ））を設定し、前記ガス種判定手段によりメタン以外の干渉ガスであるにもかかわらず、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒが、故障診断用の所定の閾値Ｒ１（＝Ｒｆ）以下である場合に、センサ素子１０が、高濃度の干渉ガスにさらされていると判断し、フィルタパッケージ１１０が劣化したことを診断して、警報を発する。
【００４２】
図５は、この第１の制御例におけるセンサ制御部２０の動作を例示したフローチャートである。
まず、ガス種判定手段２３において、例えば、上述のセンサ素子１０に対する通電時間とセンサ素子１０の電気抵抗値との軌跡がどのような軌跡を描くかを調べることにより、ガス種の判定をする（ステップ３０１）。
【００４３】
次に、フィルタパッケージ１１０の内部におけるセンサ素子１０の雰囲気で干渉ガスが検出されたか否かを判別する（ステップ３０２）。
そして、干渉ガスが検出されない場合には、ガス検出手段２２で、センサ素子１０で検出された電気抵抗値Ｒと通常の閾値Ｒ２（＝Ｒｄ）を用いて、Ｒ＜Ｒ２が成立するか否かで検出対象のメタンガスの検出の有無を判定し（ステップ３０３）、検出された場合には、警報手段２４を起動してメタンガスの検出（ガス漏れ）警報を発し（ステップ３０４）、ステップ３０１に戻る。
【００４４】
この例の場合、閾値Ｒ２（＝Ｒｄ）は２０００ｐｐｍの濃度のメタンガスの場合の電気抵抗値なので、ステップ３０４の警報は、２０００ｐｐｍを超える濃度のメタンガスが検出された場合に出力されることになる。
【００４５】
また、ステップ３０３で検出されない場合は、ステップ３０１に戻る。
一方、ステップ３０２で干渉ガスが検出されたと判定された場合には、センサ素子１０の電気抵抗値Ｒと、閾値Ｒ１（＝Ｒｆ＞Ｒｄ（図４））＞閾値Ｒ２を用いて、Ｒ＜Ｒ１が成立する場合に、すなわち、センサ素子１０の電気抵抗値ＲがＲ１を下回った場合に（ステップ３０５）、フィルタパッケージ１１０（フィルタ１３０）が劣化したと判定し、警報手段２４を用いて警報を出力し（ステップ３０６）、ステップ３０１に戻る。
【００４６】
一方、ステップ３０５でフィルタパッケージ１１０の劣化が検出されない場合には、上述のステップ３０３と同様の条件で、メタンガスの検出の有無を判別し（ステップ３０７）、Ｒ＜Ｒ２が成立する場合にメタンガスの検出と判定して警報手段２４を用いてメタンガス検出の警報を出力し（ステップ３０８）、ステップ３０１に戻る。
【００４７】
ステップ３０７でＲ＜Ｒ２が不成立の場合には、ステップ３０１に戻る。
（第２の制御例）
さらに高濃度の干渉ガスにさらされた場合でも（例えば図４）、ヒータ層３および感知層７へ通電する時間を延ばすことにより、さらに精度良く判定することが可能である。
【００４８】
図６は、この第２の制御例の動作の一例を示すフローチャートである。この図６では、ステップ３１０およびステップ３１１が追加されている点が、上述の第１の制御例の図５と異なる。
【００４９】
すなわち、図４に例示されるように、干渉ガスが高濃度で存在した場合においても、ヒータ層３および感知層７へ通電する時間が経過するにしたがい、干渉ガスが燃焼・除去され、センサ抵抗値（センサ素子１０の電気抵抗値Ｒ）が増加する。
【００５０】
この特性を用い、センサ抵抗値が警報を発する所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍの中抵抗値：Ｒｄ）以下に低下した場合に（ステップ３０７の判定条件が成立）、ヒータ層およびセンサ層へ通電する通電時間ｔ（検知パルス幅）を例えば１０００ｍｓに伸ばし（ステップ３１０）、警報を発する所定の閾値Ｒ２（例えばメタン：２０００ｐｐｍの中抵抗値：Ｒｄ）以上に増加した場合（ステップ３１１が不成立）は、センサ素子１０が、さらに高濃度の干渉ガスにさらされていると判断し、フィルタパッケージ１１０が劣化したことを診断することができる。そして、ステップ３０６に分岐して、フィルタパッケージ１１０の劣化の警報を出力する。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ガス種判定手段２３により、検知対象外の干渉ガスであるにもかかわらず、センサ出力（電気抵抗値Ｒ）が所定の値（閾値Ｒ１）を割った場合にフィルタパッケージ１１０が劣化したと判断し、ガス検知装置１００としての正常な機能を失う前に、フィルタパッケージ１１０の劣化を外部に報知し、ガス検知装置１００の予防保全を行うことが可能となる。
【００５２】
この結果、予防保全により、ガス検知装置１００の信頼性を維持することができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５３】
例えば、センサ素子１０を構成する薄膜の材料は一例であり、必要に応じて他の任意の材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ シリコンウェハ
２ 支持層／熱絶縁層
２ａ 熱酸化膜
２ｂ ＣＶＤ−Ｓｉ３Ｎ４膜
２ｃ ＣＶＤ−ＳｉＯ２膜
３ ヒータ層
４ ＳｉＯ２絶縁層
５ 接合層
６ 感知層電極
７ 感知層
８ ガス感知層
９ 選択燃焼層
１０ センサ素子
２０ センサ制御部
２１ 通電駆動手段
２２ ガス検出手段
２３ ガス種判定手段
２４ 警報手段
２５ 電池
１００ ガス検知装置
１１０ フィルタパッケージ
１２０ キャップ
１３０ フィルタ
１３１ ステンレスネット
１３２ ステンレスネット
１３３ 活性炭吸着層
１４０ センサベース
１５０ ステム
１５１ ボンディングワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層および前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
前記ヒータ層へ所定の周期で通電を行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、
収容される前記センサ素子を検出対象外ガスから保護するフィルタパッケージと、
を備え、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記フィルタパッケージ内の前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
前記ガス種判定手段による判定結果により、前記フィルタパッケージの劣化を診断することを特徴とするガス検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス検知装置において、
前記ガス検出手段は前記電気的特性を第１閾値で判別し、
前記ガス種判定手段は、前記フィルタパッケージの劣化を診断する際に、前記検出対象外ガスと判定されているにもかかわらず、前記センサ素子の出力が、前記第１閾値よりも大きな第２閾値を下回った場合に前記フィルタパッケージの劣化と判断し、警報を出力することを特徴とするガス検知装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス検知装置において、
前記ガス検出手段は第１通電時間での前記電気的特性を第１閾値で判別し、
前記ガス種判定手段は、前記フィルタパッケージの劣化を診断する際に、前記検出対象外ガスと判定されているにもかかわらず、前記センサ素子の前記第１通電時間よりも長い第２通電時間での出力が、前記第１閾値を下回った場合に前記フィルタパッケージの劣化と判断し、警報を出力することを特徴とするガス検知装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性として、電気抵抗値の変化状態を用いて、前記フィルタパッケージ内の前記雰囲気中に存在するガス種を判定することを特徴とするガス検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定する際に、複数の前記電気抵抗値の差分を用いることを特徴とするガス検知装置。
【請求項６】
請求項４に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定する際に、前記電気抵抗値の極小値の出現の有無を用いることを特徴とするガス検知装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス検知装置において、
前記センサ素子が、電気絶縁層と、酸化物半導体からなるガス感知膜と、前記ガス感知膜の抵抗を測定するための一対の感知膜電極を備えた薄膜ガスセンサを用いたことを特徴とするガス検知装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス検知装置において、
内蔵された電池からの電力供給により動作することを特徴とするガス検知装置。
【請求項１】
検出対象ガスとの接触により電気的特性が変化するガス検知層および前記ガス検知層を加熱するヒータ層を形成したセンサ素子と、
前記ヒータ層へ所定の周期で通電を行って、前記ガス検知層の温度を変化させる通電駆動手段と、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記検出対象ガスを検出するガス検出手段と、
収容される前記センサ素子を検出対象外ガスから保護するフィルタパッケージと、
を備え、前記検出対象ガスの検出を行うガス検知装置において、
前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性に基づいて、前記フィルタパッケージ内の前記ガス検知層の雰囲気中に存在するガス種を判定するガス種判定手段を備え、
前記ガス種判定手段による判定結果により、前記フィルタパッケージの劣化を診断することを特徴とするガス検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス検知装置において、
前記ガス検出手段は前記電気的特性を第１閾値で判別し、
前記ガス種判定手段は、前記フィルタパッケージの劣化を診断する際に、前記検出対象外ガスと判定されているにもかかわらず、前記センサ素子の出力が、前記第１閾値よりも大きな第２閾値を下回った場合に前記フィルタパッケージの劣化と判断し、警報を出力することを特徴とするガス検知装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス検知装置において、
前記ガス検出手段は第１通電時間での前記電気的特性を第１閾値で判別し、
前記ガス種判定手段は、前記フィルタパッケージの劣化を診断する際に、前記検出対象外ガスと判定されているにもかかわらず、前記センサ素子の前記第１通電時間よりも長い第２通電時間での出力が、前記第１閾値を下回った場合に前記フィルタパッケージの劣化と判断し、警報を出力することを特徴とするガス検知装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記ヒータ層への通電時の前記ガス検知層の前記電気的特性として、電気抵抗値の変化状態を用いて、前記フィルタパッケージ内の前記雰囲気中に存在するガス種を判定することを特徴とするガス検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定する際に、複数の前記電気抵抗値の差分を用いることを特徴とするガス検知装置。
【請求項６】
請求項４に記載のガス検知装置において、
前記ガス種判定手段は、前記電気抵抗値の変化状態を用いてガス種を判定する際に、前記電気抵抗値の極小値の出現の有無を用いることを特徴とするガス検知装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス検知装置において、
前記センサ素子が、電気絶縁層と、酸化物半導体からなるガス感知膜と、前記ガス感知膜の抵抗を測定するための一対の感知膜電極を備えた薄膜ガスセンサを用いたことを特徴とするガス検知装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス検知装置において、
内蔵された電池からの電力供給により動作することを特徴とするガス検知装置。
【図１】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６１２２７（Ｐ２０１３−６１２２７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９５３５（Ｐ２０１１−１９９５３５）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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