JP2011145091A - Gas detector - Google Patents

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Ayako Saito
亜矢子 齋藤
Takahiro Shoda
隆博 荘田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas detector detecting gas continuously and accurately grasping the degree of deterioration of a contact combustion type gas sensor regardless of concentration of gas to be detected. <P>SOLUTION: The gas detector 1 includes a contact combustion type gas sensor 15 including a sensitive element. After temperature of the sensitive element is increased to high temperature for burning the gas to be detected, the temperature of the sensitive element is decreased to low temperature for preventing the gas to be detected from being burned over one low-temperature drive time selected from a plurality of pieces of mutually different low-temperature drive time, and then is increased to the high temperature over high-temperature drive time. Each time when the temperature of the sensitive element is increased to high temperature, the output of the contact combustion type gas sensor 15 is measured. Then, on the basis of output of a plurality of contact combustion type gas sensors 15 measured when pieces of mutually different low-temperature drive time are selected, an inclination of output of the contact combustion type gas sensor 15 to the low-temperature drive time is calculated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、検出対象ガスと感応する感応素子を備えた接触燃焼式ガスセンサを有するガス検出装置に関するものである。   The present invention relates to a gas detection device having a catalytic combustion type gas sensor provided with a sensitive element sensitive to a detection target gas.

従来知られている接触燃焼式ガスセンサは、例えば、感応素子と補償素子を有し、検出対象となるガスを感応素子の触媒作用により燃焼させ、この燃焼熱を白金コイル（即ち、白金ヒータ）の抵抗値変化として捉えるように構成されている。検出対象となるガスのうちトルエンや酢酸、エタノール等のように、極性が大きく吸着力の大きなガスは、低温駆動時に、ガス分子が感応素子の触媒表面に吸着し、高温駆動時に、吸着したガスが瞬時に燃焼すると共に接触燃焼反応も同時に起こるので、センサ出力は、短時間でピークに達しその後徐々に減少するピーク波形（山形波形）を生じる。一方、メタンや水素、一酸化炭素等の無極性または極性の小さいガスは、吸着力も小さいので上記のような現象は起こらず、センサ出力は、定常値で安定するまで徐々に増加していく。   A conventionally known catalytic combustion type gas sensor has, for example, a sensitive element and a compensating element, and burns the gas to be detected by the catalytic action of the sensitive element, and this combustion heat is generated by a platinum coil (ie, platinum heater). It is configured to be understood as a resistance value change. Among the gases to be detected, gases with high polarity and large adsorption power, such as toluene, acetic acid, and ethanol, are adsorbed when the gas molecules are adsorbed on the catalyst surface of the sensitive element when driven at low temperatures and when they are driven at high temperatures. Burns instantaneously and the catalytic combustion reaction occurs simultaneously, so that the sensor output has a peak waveform (mountain waveform) that reaches a peak in a short time and then gradually decreases. On the other hand, a nonpolar or small polarity gas such as methane, hydrogen, carbon monoxide or the like has a small adsorption power, so the above phenomenon does not occur, and the sensor output gradually increases until it stabilizes at a steady value.

このように、トルエン等の特定種類のガスにおいて固有のピーク波形を呈することを利用して、接触燃焼式ガスセンサを用いてガス濃度の検出やガス種の分別などのガス検出を行うことができる。このような特定種類のガスの吸着現象を利用する接触燃焼式ガスセンサは、吸着燃焼式ガスセンサとも呼ばれている。このような接触燃焼式ガスセンサ（吸着燃焼式ガスセンサを含む）は、ガス濃度検出装置やガス種別検出装置などの種々のガス検出装置において用いられている。   As described above, by utilizing a characteristic peak waveform in a specific type of gas such as toluene, gas detection such as gas concentration detection or gas type separation can be performed using a catalytic combustion gas sensor. Such a catalytic combustion type gas sensor that utilizes an adsorption phenomenon of a specific type of gas is also called an adsorption combustion type gas sensor. Such a contact combustion type gas sensor (including an adsorption combustion type gas sensor) is used in various gas detection devices such as a gas concentration detection device and a gas type detection device.

上述した接触燃焼式ガスセンサの感応素子は、検出対象ガスの燃焼する際に、その表面にカーボンやシリコンなどの被毒物質が付着するとともに経時的に堆積して、この付着量（即ち、被毒量）に応じてその出力が変化（即ち、経時変化）することが知られている。そして、このような経時変化を生じたセンサについて、濃度既知の標準ガスを供給してセンサ出力を校正する技術が、例えば、特許文献１などに開示されている。   When the detection target gas burns, the sensitive element of the contact combustion type gas sensor described above deposits a poisonous substance such as carbon or silicon on the surface and accumulates with time, and this adhesion amount (that is, poisoning). It is known that the output changes (that is, changes with time) according to the amount). For example, Patent Document 1 discloses a technique for calibrating sensor output by supplying a standard gas with a known concentration for a sensor that has changed over time.

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、校正に際して、該標準ガスの導入のためにガス検出動作を一時的に止める必要があるので、標準ガス導入などの作業が繁雑であるとともに、連続してガス検出ができないという問題があった。そして、このような問題を解決するガス検出装置が、本発明者らによって特許文献２に開示されている。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to temporarily stop the gas detection operation for the introduction of the standard gas during calibration, operations such as introduction of the standard gas are complicated and continuous. There was a problem that gas could not be detected. And the gas detection device which solves such a problem is indicated by patent documents 2 by the present inventors.

特許文献２において開示されたガス検出装置は、検出対象ガスの濃度がゼロガス状態と見なせる程度に低いときに計測したエアベース濃度を用いて、予め記憶されているエアベース濃度と経時量との関係、及び、経時量とセンサ感度との関係から、接触燃焼式ガスセンサの出力の補正を行って検出対象ガスの濃度を検出するものである。このガス検出装置によれば、ガス濃度検出途中に計測したエアベース濃度を予め記憶された各関係情報に当てはめることにより、センサ感度の経時変化を求めて補正を行うので、標準ガスが不要で且つ連続してガス濃度検出することができた。   The gas detection device disclosed in Patent Document 2 uses the air base concentration measured when the concentration of the detection target gas is low enough to be regarded as a zero gas state, and the relationship between the air base concentration stored in advance and the amount of time. Further, the concentration of the detection target gas is detected by correcting the output of the catalytic combustion type gas sensor from the relationship between the amount of time and the sensor sensitivity. According to this gas detection apparatus, by applying the air base concentration measured in the middle of gas concentration detection to each relational information stored in advance, the change in sensor sensitivity over time is obtained and correction is performed, so that a standard gas is unnecessary and The gas concentration could be detected continuously.

特開２００３−１７２６９５号公報JP 2003-172695 A 特開２００８−２６７８１０号公報JP 2008-267810 A

しかしながら、上記特許文献２に記載されたガス検出装置では、接触燃焼式ガスセンサの劣化度合の指標として、検出対象ガスの濃度がゼロガス状態と見なせる程度に低いときに計測したエアベース濃度計測値を用いて、接触燃焼式ガスセンサの出力を補正するので、高濃度の雰囲気では補正を行うためのエアベース濃度計測値を計測することができず、そのため、接触燃焼式ガスセンサの出力の補正を行うことができず、検出対象ガスの精度が低くなってしまうという問題があった。また、接触燃焼式ガスセンサの出力の補正は、例えば、予備計測などによって予め用意されたエアベース濃度計測値と経時量との関係情報、及び、該経時量とセンサ感度との関係情報、に、計測されたエアベース濃度計測値を当てはめて取得したセンサ感度に基づいて行われるが、この計測されたエアベース濃度計測値は、環境温度、環境湿度、又は、雰囲気の流動（外風）等の環境条件の変化などによって上記感応素子の温度が変動すると、その影響を受けて共に変動してしまい、そのため、このエアベース濃度計測値を上記関係情報に当てはめたときに、劣化度合に応じたセンサ感度を正確に取得することができず、接触燃焼式ガスセンサの出力の補正に誤差が生じて、検出対象ガスの検出精度が低くなってしまうという問題があった。   However, in the gas detection device described in Patent Document 2, an air base concentration measurement value measured when the concentration of the detection target gas is low enough to be regarded as a zero gas state is used as an indicator of the degree of deterioration of the catalytic combustion type gas sensor. Since the output of the catalytic combustion type gas sensor is corrected, it is not possible to measure the air base concentration measurement value for correction in a high concentration atmosphere. Therefore, the output of the catalytic combustion type gas sensor can be corrected. There is a problem that the accuracy of the detection target gas becomes low. Further, the correction of the output of the contact combustion type gas sensor is performed, for example, on the relationship information between the air base concentration measurement value prepared in advance by preliminary measurement or the like and the elapsed time, and the relationship information between the elapsed time and the sensor sensitivity. This measurement is performed based on the sensor sensitivity obtained by applying the measured air base concentration measurement value. The measured air base concentration measurement value is measured by the environmental temperature, environmental humidity, or atmospheric flow (outside wind), etc. If the temperature of the sensitive element fluctuates due to changes in environmental conditions, it will be affected and fluctuate together. For this reason, when this air base concentration measurement value is applied to the related information, a sensor corresponding to the degree of deterioration There was a problem that the sensitivity could not be obtained accurately, an error occurred in the correction of the output of the catalytic combustion type gas sensor, and the detection accuracy of the detection target gas was lowered.

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、連続したガス検出ができるとともに、検出対象ガスの濃度によらず接触燃焼式ガスセンサの劣化度合を正確に把握できるガス検出装置を提供することを目的としている。   The present invention aims to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a gas detection device that can continuously detect a gas and can accurately grasp the degree of deterioration of a catalytic combustion type gas sensor regardless of the concentration of the detection target gas.

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、図１の基本構成図に示すように、検出対象ガスと感応する感応素子を備えるとともに、前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを燃焼しない低温となる低温駆動制御及び前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを燃焼する高温となる高温駆動制御が行われる、接触燃焼式ガスセンサ１５、を有するガス検出装置１において、前記感応素子の温度が前記高温にされた後に、前記接触燃焼式ガスセンサ１５に、予め定められた互いに異なる複数の低温駆動時間の中から選択される１つの前記低温駆動時間にわたって前記低温駆動制御を行い、続いて、予め定められた高温駆動時間にわたって前記高温駆動制御を行う駆動制御手段６１ａと、前記駆動制御手段６１ａによって前記高温駆動制御が行われる毎に、前記接触燃焼式ガスセンサ１５の出力を測定する出力測定手段６１ｂと、前記駆動制御手段６１ａにおいて互いに異なる前記低温駆動時間が選択されたそれぞれの場合に、前記出力測定手段６１ｂによって測定された複数の前記接触燃焼式ガスセンサ１５の出力に基づいて、前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きを算出する傾き算出手段６１ｃと、を有していることを特徴とするガス検出装置である。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a sensitive element sensitive to a detection target gas as shown in the basic configuration diagram of FIG. 1, and the temperature of the sensitive element is the detection target. In the gas detection device 1 having a contact combustion type gas sensor 15 in which a low temperature driving control that does not combust gas and a high temperature driving control in which the temperature of the sensitive element becomes a high temperature that burns the detection target gas is performed. After the temperature of the element is raised to the high temperature, the low temperature drive control is performed over the one low temperature drive time selected from a plurality of different low temperature drive times determined in advance in the catalytic combustion gas sensor 15; Subsequently, drive control means 61a that performs the high temperature drive control over a predetermined high temperature drive time, and the high temperature drive by the drive control means 61a The output measuring means 61b for measuring the output of the catalytic combustion type gas sensor 15 each time the control is performed, and the output measuring means 61b in each case where the low temperature driving times different from each other are selected in the drive control means 61a. An inclination calculating means 61c for calculating an inclination of the output with respect to the low temperature driving time based on the outputs of the plurality of catalytic combustion gas sensors 15 measured by is there.

請求項１に記載された発明によれば、前記感応素子の温度が前記高温にされた後の前記接触燃焼式ガスセンサに対して、前記感応素子の温度を互いに異なる複数の低温駆動時間から選択された１つの低温駆動時間にわたり前記低温にして、続いて、前記感応素子の温度を高温駆動時間にわたり前記高温にする。そして、このとき感応素子の温度が高温にされる毎に前記接触燃焼式ガスセンサの出力を測定する。そして、互いに異なる低温駆動時間が選択されたそれぞれの場合において測定された複数の前記接触燃焼式ガスセンサ出力から、前記低温駆動時間に対する前記接触燃焼式ガスセンサの出力の傾きを算出する。   According to the first aspect of the present invention, the temperature of the sensitive element is selected from a plurality of different low temperature driving times for the catalytic combustion type gas sensor after the temperature of the sensitive element is raised to the high temperature. The temperature is lowered for one low temperature driving time, and then the temperature of the sensitive element is raised to the high temperature for a high temperature driving time. At this time, every time the temperature of the sensitive element is raised, the output of the catalytic combustion type gas sensor is measured. Then, the inclination of the output of the catalytic combustion type gas sensor with respect to the low temperature driving time is calculated from the plurality of catalytic combustion type gas sensor outputs measured in the respective cases where different low temperature driving times are selected.

前記低温駆動時間に対する前記接触燃焼式ガスセンサの出力の傾きは、検出対象ガスの濃度にかかわらず、前記感応素子の被毒量、即ち、劣化度合に応じて一定の値になるとともに、劣化度合に応じて絶対値が大きくなるものである。また、この傾きは、例えば、２つの前記出力の差分を、これら２つの前記出力のそれぞれに対応する低温駆動時間の差分で除することで算出されるが、これら２つの前記出力を、環境条件が変化しない程度の短い時間間隔（例えば、数ｍ秒〜数秒程度）で測定するとともに、これら２つの前記出力の差分をとることで、環境条件に係る出力分を相殺して、感応素子の劣化度合に係る出力分のみを取り出すことができる。   The inclination of the output of the catalytic combustion type gas sensor with respect to the low temperature driving time becomes a constant value according to the poisoning amount of the sensitive element, i.e., the degree of deterioration, regardless of the concentration of the detection target gas. Accordingly, the absolute value increases. The slope is calculated by, for example, dividing the difference between the two outputs by the difference in low-temperature driving time corresponding to each of the two outputs. Is measured at a short time interval that does not change (for example, several milliseconds to several seconds), and by taking the difference between the two outputs, the output related to the environmental conditions is canceled out and the sensitive element deteriorates. Only the output corresponding to the degree can be taken out.

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記駆動制御手段６１ａが、前記低温駆動制御及び該低温駆動制御に続く前記高温駆動制御からなる一連の駆動制御を、前記低温駆動時間が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行うことを特徴とするものである。   The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1, wherein the drive control means 61a performs a series of drive control including the low temperature drive control and the high temperature drive control following the low temperature drive control. The low temperature driving time is successively changed a plurality of times so as to be different from each other, and is performed a plurality of times.

請求項２に記載された発明によれば、前記感応素子の温度を低温にした後高温にする一連の動作（駆動制御）を、前記低温駆動時間が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行う。   According to the second aspect of the present invention, a series of operations (drive control) in which the temperature of the sensitive element is lowered to a high temperature and then continuously changed while sequentially changing the low temperature drive time to be different from each other. Perform multiple times.

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記低温駆動時間の長さが、前記感応素子に前記検出対象ガスが吸着しない長さにされていることを特徴とするものである。   In the invention described in claim 3, in the invention described in claim 1 or 2, the length of the low temperature driving time is set such that the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element. It is a feature.

請求項３に記載された発明によれば、前記低温駆動時間の長さを、前記感応素子に前記検出対象ガスが吸着しない長さにして、前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きを算出する。   According to the third aspect of the present invention, the length of the low temperature driving time is set to a length that the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element, and the slope of the output with respect to the low temperature driving time is calculated.

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、図１の基本構成図に示すように、前記接触燃焼式ガスセンサ１５における前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きと出力補正量との関係を示す補正情報を予め記憶する補正情報記憶手段６４と、前記傾き算出手段６１ｃによって算出された前記傾き及び前記補正情報記憶手段６４に記憶された前記補正情報に基づいて、前記接触燃焼式ガスセンサ１５の出力を補正する出力補正手段６１ｄと、を有していることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects of the present invention, as shown in the basic configuration diagram of FIG. Correction information storage means 64 for storing in advance correction information indicating the relationship between the output inclination and the output correction amount, and the inclination calculated by the inclination calculation means 61c and the correction stored in the correction information storage means 64 Output correction means 61d for correcting the output of the catalytic combustion type gas sensor 15 based on the information.

請求項４に記載された発明によれば、前記接触燃焼式ガスセンサにおける前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きと出力補正量との関係を示す補正情報が予め記憶されており、この補正情報と算出された前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きとに基づいて、前記接触燃焼式ガスセンサの出力を補正する。   According to the fourth aspect of the present invention, the correction information indicating the relationship between the inclination of the output and the output correction amount with respect to the low temperature driving time in the catalytic combustion gas sensor is stored in advance, and the correction information and the calculation are calculated. The output of the catalytic combustion gas sensor is corrected based on the slope of the output with respect to the low temperature driving time.

請求項１に記載された発明によれば、前記感応素子の温度が前記高温にされた後の前記接触燃焼式ガスセンサに対して、前記感応素子の温度を互いに異なる複数の低温駆動時間から選択された１つの低温駆動時間にわたり前記低温にして、続いて、前記感応素子の温度を高温駆動時間にわたり前記高温にして、そして、このとき感応素子の温度が前記高温にされる毎に前記接触燃焼式ガスセンサの出力を測定して、そして、互いに異なる低温駆動時間が選択されたそれぞれの場合において測定された複数の前記接触燃焼式ガスセンサ出力から、前記低温駆動時間に対する前記接触燃焼式ガスセンサの出力の傾きを算出するので、この傾きは、検出対象ガスの濃度にかかわらず、前記感応素子の被毒量、即ち、劣化度合に応じて一定の値になるとともに、劣化度合に応じて絶対値が大きくなるものであり、また、環境条件に係る前記出力を含まず且つ感応素子の劣化度合に係る前記出力のみを含むものであり、そのため、この傾きを、前記感応素子の劣化度合を示す指標として用いることで、検出対象ガスの濃度にかかわらず、該劣化度合を正確に把握することができる。また、標準ガスを用いることなく劣化度合を把握することができるので、連続してガス検出ができる。   According to the first aspect of the present invention, the temperature of the sensitive element is selected from a plurality of different low temperature driving times for the catalytic combustion type gas sensor after the temperature of the sensitive element is raised to the high temperature. The temperature of the sensitive element is set to the high temperature for one high temperature driving time, and the temperature of the sensitive element is increased to the high temperature for a high temperature driving time. A slope of an output of the catalytic combustion type gas sensor with respect to the low temperature driving time from a plurality of the catalytic combustion type gas sensor outputs measured in each case where the output of the gas sensor is measured and different low temperature driving times are selected. Therefore, this inclination becomes a constant value according to the poisoning amount of the sensitive element, that is, the degree of deterioration, regardless of the concentration of the detection target gas. In both cases, the absolute value increases according to the degree of deterioration, and does not include the output related to the environmental conditions and includes only the output related to the degree of deterioration of the sensitive element. By using it as an index indicating the degree of deterioration of the sensitive element, it is possible to accurately grasp the degree of deterioration regardless of the concentration of the detection target gas. Further, since the degree of deterioration can be grasped without using standard gas, gas detection can be performed continuously.

請求項２に記載された発明によれば、前記感応素子の温度を低温にした後高温にする一連の駆動制御を、前記低温駆動時間が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行うので、互いに異なる低温駆動時間が選択されたそれぞれの場合において行われる前記接触燃焼式ガスセンサ出力の測定の間隔を短くすることができ、そのため、環境条件の変化の影響をより受けにくくすることができる。   According to the second aspect of the present invention, a series of drive control in which the temperature of the sensitive element is lowered and then raised to a high temperature is continuously performed a plurality of times while sequentially changing the low temperature drive time to be different from each other. Therefore, the interval of measurement of the catalytic combustion type gas sensor output performed in each case where different low temperature driving times are selected can be shortened, so that it can be made less susceptible to changes in environmental conditions. .

請求項３に記載された発明によれば、前記低温駆動時間の長さを、前記感応素子に前記検出対象ガスが吸着しない長さにして、前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きを算出するので、吸着性を有する検出対象ガスを検出する吸着燃焼式ガスセンサの劣化度合を正確に把握することができる。   According to the third aspect of the present invention, the slope of the output with respect to the low temperature driving time is calculated by setting the length of the low temperature driving time so that the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element. Therefore, it is possible to accurately grasp the degree of deterioration of the adsorption combustion type gas sensor that detects the detection target gas having adsorbability.

請求項４に記載された発明によれば、前記接触燃焼式ガスセンサにおける前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きと出力補正量との関係を示す補正情報が予め記憶されており、この補正情報と算出された前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きとに基づいて、前記接触燃焼式ガスセンサの出力を補正するので、高精度なガス検出ができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the correction information indicating the relationship between the inclination of the output and the output correction amount with respect to the low temperature driving time in the catalytic combustion gas sensor is stored in advance, and the correction information and the calculation are calculated. Since the output of the catalytic combustion type gas sensor is corrected based on the slope of the output with respect to the low temperature driving time, the highly accurate gas detection can be performed.

本発明のガス検出装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the gas detection apparatus of this invention. 本発明のガス検出装置の一実施形態であるガス濃度検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the gas concentration detection apparatus which is one Embodiment of the gas detection apparatus of this invention. （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図２のガス濃度検出装置が備える吸着燃焼式ガスセンサ回路のガスセンサユニットの平面図、背面図、及び、平面図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。(A), (B), and (C) are each along the AA line in the top view of a gas sensor unit of the adsorption combustion type gas sensor circuit with which the gas concentration detection apparatus of FIG. 2 is equipped, a rear view, and a top view. It is sectional drawing. 図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行うガス濃度検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the gas concentration detection process which CPU with which the gas concentration detection apparatus of FIG. 2 is provided. 図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行うガス濃度検出処理での、接触燃焼式ガスセンサの駆動制御のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the drive control of a contact combustion type gas sensor in the gas concentration detection process which CPU with which the gas concentration detection apparatus of FIG. 2 is provided performs. ガス検出装置における吸着燃焼式ガスセンサの時間差吸着方式での駆動制御のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the drive control by the time difference adsorption system of the adsorption combustion type gas sensor in a gas detection apparatus. 時間差吸着方式での吸着燃焼出力電圧波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the adsorption combustion output voltage waveform in a time difference adsorption system. 時間差吸着方式での接触燃焼出力電圧波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the contact combustion output voltage waveform in a time difference adsorption system. 時間差吸着方式での吸着ピーク出力電圧波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the adsorption peak output voltage waveform in a time difference adsorption system. 時間差吸着方式が用いられるガス検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the gas detection apparatus with which a time difference adsorption system is used. 非吸着時間に対する吸着ピーク積分値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the adsorption peak integrated value with respect to non-adsorption time. 図１１のグラフを、オフセットして並べかえたグラフである。12 is a graph in which the graph of FIG. 非吸着時間が長いときの、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びに吸着燃焼式ガスセンサの出力を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the temperature change waveform of the sensitive element and compensation element of an adsorption combustion type gas sensor, and the output of an adsorption combustion type gas sensor when non-adsorption time is long. 非吸着時間が短いときの、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びに吸着燃焼式ガスセンサの出力を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the temperature change waveform of the sensitive element and compensation element of an adsorption combustion type gas sensor when the non-adsorption time is short, and the output of an adsorption combustion type gas sensor.

以下に、上記低温駆動時間に対する接触燃焼式ガスセンサの出力の傾きと、該接触燃焼式ガスセンサが備える感応素子の劣化度合と、の関係について、図６〜図１４を参照して説明する。   Hereinafter, the relationship between the inclination of the output of the catalytic combustion type gas sensor with respect to the low temperature driving time and the degree of deterioration of the sensitive element provided in the catalytic combustion type gas sensor will be described with reference to FIGS.

接触燃焼式ガスセンサは、検出対象ガスと感応する感応素子を備えている。そして、この感応素子の温度が、検出対象ガスが燃焼しない低温（吸着燃焼式の場合は、検出対象ガスが吸着する低温）、及び、検出対象ガスが燃焼する高温、になるように、接触燃焼式ガスセンサの駆動制御（即ち、通電や電圧供給）が行われる。このような駆動制御によって、感応素子の温度が上記高温にされると、感応素子が備える触媒による反応によって、検出対象ガスが燃焼する。そして、この検出対象ガスの燃焼熱で白金コイル（白金ヒータ）の抵抗値が変化して、この変化量に基づきガス濃度やガス種を検出する。   The catalytic combustion type gas sensor includes a sensitive element that is sensitive to a detection target gas. Further, the contact combustion is performed so that the temperature of the sensing element becomes a low temperature at which the detection target gas does not burn (in the case of the adsorption combustion type, a low temperature at which the detection target gas is adsorbed) and a high temperature at which the detection target gas burns. The drive control (that is, energization and voltage supply) of the gas sensor is performed. When the temperature of the sensitive element is raised to the above-described temperature by such drive control, the detection target gas burns due to the reaction by the catalyst provided in the sensitive element. The resistance value of the platinum coil (platinum heater) is changed by the combustion heat of the detection target gas, and the gas concentration and the gas type are detected based on the amount of change.

このような接触燃焼式ガスセンサは、検出対象ガスの燃焼に際し、感応素子表面にカーボンやシリコンなどの被毒物質が付着、堆積することが一般的に知られている。そして、接触燃焼式ガスセンサは、温度変化に対する応答特性を向上させるために、熱容量が小さくなるように非常に微小に形成されているが、上記被毒物質の付着量（即ち、被毒量）に応じて熱容量が大きくなり、応答特性が悪化してしまう。   In such a contact combustion type gas sensor, it is generally known that poisonous substances such as carbon and silicon adhere to and deposit on the surface of the sensitive element when the detection target gas is burned. The catalytic combustion type gas sensor is formed very minutely so as to reduce the heat capacity in order to improve the response characteristics with respect to the temperature change. However, the contact amount of the poisonous substance (that is, the poisoning amount) is reduced. Accordingly, the heat capacity increases, and the response characteristics deteriorate.

ところで、接触燃焼式ガスセンサを吸着燃焼式ガスセンサとして使用した場合においては、時間差吸着方式という制御方式を用いてガス検出が行われる。この時間差吸着方式では、図６に示すように、（１）感応素子の温度が上記低温となる低温駆動電圧を、該感応素子に検出対象ガスが吸着する吸着時間ｂ１にわたって供給し、続いて、感応素子の温度が上記高温となる高温駆動電圧を、該感応素子に吸着した検出対象ガスが燃焼する燃焼時間Ｂ１にわたって供給し、（２）このときの燃焼時間Ｂ１における吸着燃焼式ガスセンサの出力の積分値（吸着燃焼積分値Ｓｂ）を計測し、（３）続いて、上記低温駆動電圧を、該感応素子に検出対象ガスが吸着しない非吸着時間ａ１（低温駆動時間に相当、非吸着時間ａ１は吸着時間ｂ１より短い）にわたって供給し、続いて、上記高温駆動電圧を、該感応素子に所定の燃焼時間Ａ１（高温駆動時間に相当、燃焼時間Ｂ１と同じ長さ）にわたって供給し、（４）このときの燃焼時間Ａ１における吸着燃焼式ガスセンサの出力の積分値（接触燃焼積分値Ｓａ）を計測し、（５）吸着燃焼積分値Ｓｂから接触燃焼積分値Ｓａを差し引いた値（吸着ピーク積分値Ｓ）を算出して、（６）この吸着ピーク積分値Ｓと、予備計測などによって予め取得した吸着ピーク積分値Ｓと検出対象ガスの濃度との関係情報と、に基づいて、検出対象ガスの濃度を求める。なお、感応素子に検出対象ガスが吸着するためには、相応の時間が必要である。そして、上述した感応素子に検出対象ガスが吸着する吸着時間とは、感応素子に検出対象ガスが吸着するのに十分な長さの時間のことであり、また、感応素子に検出対象ガスが吸着しない非吸着時間とは、上記吸着時間に満たない、感応素子に検出対象ガスが吸着するのに不十分な長さの時間のことである。   By the way, when a contact combustion type gas sensor is used as an adsorption combustion type gas sensor, gas detection is performed using a control method called a time difference adsorption method. In this time difference adsorption method, as shown in FIG. 6, (1) a low temperature driving voltage at which the temperature of the sensitive element becomes the above low temperature is supplied over the adsorption time b1 during which the detection target gas is adsorbed to the sensitive element, A high temperature driving voltage at which the temperature of the sensitive element becomes the above high temperature is supplied over a combustion time B1 in which the detection target gas adsorbed on the sensitive element burns. (2) The output of the adsorption combustion type gas sensor at the combustion time B1 at this time An integrated value (adsorption combustion integrated value Sb) is measured. (3) Subsequently, the low temperature driving voltage is set to a non-adsorption time a1 during which the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element (corresponding to a low temperature driving time, non-adsorption time a1). Is supplied for a predetermined combustion time A1 (corresponding to a high temperature drive time, the same length as the combustion time B1). (4) The integral value (contact combustion integral value Sa) of the output of the adsorption combustion type gas sensor at the combustion time A1 at this time is measured, and (5) the value obtained by subtracting the contact combustion integral value Sa from the adsorption combustion integral value Sb ( (6) Based on the adsorption peak integrated value S and the relationship information between the adsorption peak integrated value S acquired in advance by preliminary measurement or the like and the concentration of the detection target gas, The concentration of the detection target gas is obtained. In addition, in order for a detection object gas to adsorb | suck to a sensitive element, appropriate time is required. The adsorption time for which the detection target gas is adsorbed to the above-described sensitive element is a time period sufficient for the detection target gas to be adsorbed to the sensitive element, and the detection target gas is adsorbed to the sensitive element. The non-adsorption time is a time that is less than the adsorption time and is insufficient for the detection target gas to be adsorbed to the sensitive element.

このように、時間差吸着方式は、検出対象ガスを吸着させたときの吸着燃焼出力（吸着燃焼積分値Ｓｂ）から検出対象ガスを吸着させないときの接触燃焼出力（接触燃焼積分値Ｓａ）を差し引くので、吸着した検出対象ガスに係るピーク出力のみをとりだすことができ、そのため、検出対象ガスの吸着燃焼に係る特徴をより明確に得ることができる。図７に、燃焼時間Ｂ１における吸着燃焼式ガスセンサの出力（吸着燃焼出力電圧Ｖｂ）の一例を示し、図８に、燃焼時間Ａ１における吸着燃焼式ガスセンサの出力（接触燃焼出力電圧Ｖａ）の一例を示し、図９に、吸着燃焼出力電圧Ｖｂから接触燃焼出力電圧Ｖａを差し引いた値（吸着ピーク出力電圧Ｖｂ−Ｖａ）の一例を示す。吸着燃焼積分値Ｓｂ、接触燃焼積分値Ｓａ、及び、吸着ピーク積分値Ｓ、はこれらグラフの面積を求めたものである。なお、時間差吸着方式の詳細については、特許文献２等を参照されたい。   Thus, the time difference adsorption method subtracts the contact combustion output (contact combustion integral value Sa) when the detection target gas is not adsorbed from the adsorption combustion output (adsorption combustion integral value Sb) when the detection target gas is adsorbed. Thus, only the peak output related to the adsorbed detection target gas can be taken out. Therefore, the characteristics related to the adsorption combustion of the detection target gas can be obtained more clearly. FIG. 7 shows an example of the output of the adsorption combustion type gas sensor (adsorption combustion output voltage Vb) at the combustion time B1, and FIG. 8 shows an example of the output of the adsorption combustion type gas sensor (contact combustion output voltage Va) at the combustion time A1. FIG. 9 shows an example of a value (adsorption peak output voltage Vb−Va) obtained by subtracting the contact combustion output voltage Va from the adsorption combustion output voltage Vb. The adsorption combustion integral value Sb, the contact combustion integral value Sa, and the adsorption peak integral value S are obtained from the areas of these graphs. For details of the time difference adsorption method, refer to Patent Document 2 and the like.

そして、本発明者らは、接触燃焼式ガスセンサの被毒による上記応答特性の変化に着目して、図１０に示すガス濃度検出装置８０１において、被毒程度（劣化度合）の異なる吸着燃焼式ガスセンサを適用して、濃度の異なる一種類の検出対象ガス（ここではトルエンを用いた）について、上述した時間差吸着方式における非吸着時間ａ１の時間を５ｍ秒〜５００ｍ秒の間で変化させたときの吸着ピーク積分値Ｓを測定した。   Then, the present inventors pay attention to the change in the response characteristic due to poisoning of the catalytic combustion type gas sensor, and in the gas concentration detection device 801 shown in FIG. 10, the adsorption combustion type gas sensor having a different degree of poisoning (degree of deterioration). Is applied, and the non-adsorption time a1 in the time-adsorption method described above is changed between 5 msec to 500 msec for one kind of detection target gas having different concentrations (here, toluene is used). The adsorption peak integral value S was measured.

図１０のガス濃度検出装置８０１は、検出対象ガスと感応する感応素子８１１及び検出対象ガスと感応しない補償素子８１２を備える吸着燃焼式ガスセンサ８１５と、感応素子８１１及び該感応素子８１１と直列に接続された固定抵抗器８１４からなるセンサ回路部８１０、並びに、センサ回路部８１０と並列接続されるとともに、補償素子８１２及び該補償素子８１２と直列接続された固定抵抗器８１３からなるレファレンス回路部８２０、で構成されたブリッジ回路８０２と、感応素子８１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、感応素子８１１の温度が感応素子８１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、をブリッジ回路８０２に順次供給する電圧供給源８０５と、感応素子８１１及び固定抵抗器８１４間に生じる第１電圧Ｖ１と補償素子８１２及び固定抵抗器８１３間に生じる第２電圧Ｖ２とが入力されるように、センサ回路部８１０の中点とレファレンス回路部８２０の中点とに接続されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電位差Ｖｃ（即ち、吸着燃焼式ガスセンサの出力）を所定の増幅率で増幅する計装アンプ８０６と、計装アンプ８０６で増幅された上記出力をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ８０７と、Ａ／Ｄコンバータ８０７によってデジタル値に変換された上記出力の積分値を算出して、該積分値に基づいて検出対象ガスの濃度を検出する周知のマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）８６０と、を備えている。ブリッジ回路８０２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において高温駆動電圧を供給されたときに、各素子の温度変化が収束した定常状態で平衡（即ち、電位差Ｖｃが０）となるように、固定抵抗器８１３、８１４の抵抗値が定められている。吸着燃焼式ガスセンサ８１５として、使用期間が１月の吸着燃焼式ガスセンサ（以下、ガスセンサＰという）と、このガスセンサＰをさらに５ヶ月使用して、使用期間を６月とした吸着燃焼式ガスセンサ（以下、ガスセンサＱという）と、を用いている。ガスセンサＰは、ほぼ未使用で被毒量が少ない吸着燃焼式ガスセンサである。ガスセンサＱは、被毒量が多い吸着燃焼式ガスセンサである。   The gas concentration detection device 801 of FIG. 10 is connected in series to an adsorption combustion type gas sensor 815 including a sensitive element 811 sensitive to a detection target gas and a compensation element 812 not sensitive to the detection target gas, and the sensitive element 811 and the sensitive element 811. A sensor circuit unit 810 including a fixed resistor 814, and a reference circuit unit 820 including a compensation element 812 and a fixed resistor 813 connected in series with the compensation element 812, in parallel with the sensor circuit unit 810. A low-temperature driving voltage at which the temperature of the sensitive element 811 is low enough to adsorb the detection target gas, and a high temperature at which the temperature of the sensitive element 811 burns the detection target gas adsorbed on the sensitive element 811. A voltage supply source 805 for sequentially supplying a high temperature driving voltage to the bridge circuit 802, and a sensitive element 81 And the middle point of the sensor circuit unit 810 and the reference circuit unit 820 so that the first voltage V1 generated between the fixed resistor 814 and the second voltage V2 generated between the compensation element 812 and the fixed resistor 813 are input. And an instrumentation amplifier 806 that amplifies the potential difference Vc between the first voltage V1 and the second voltage V2 (that is, the output of the adsorption combustion type gas sensor) with a predetermined amplification factor. An A / D converter 807 for converting the amplified output from an analog value to a digital value, and an integrated value of the output converted to a digital value by the A / D converter 807 is calculated and detected based on the integrated value And a known microcomputer (MPU) 860 for detecting the concentration of the target gas. The bridge circuit 802 is fixed so that when a high temperature driving voltage is supplied in an atmosphere that does not include the detection target gas, the temperature change of each element is balanced (ie, the potential difference Vc is 0) in a steady state. Resistance values of the resistors 813 and 814 are determined. As an adsorption combustion type gas sensor 815, an adsorption combustion type gas sensor (hereinafter referred to as a gas sensor P) having a usage period of January and an adsorption combustion type gas sensor (hereinafter referred to as a gas sensor P) having a usage period of 6 months using this gas sensor P for another 5 months. And gas sensor Q). The gas sensor P is an adsorption combustion type gas sensor that is almost unused and has a small amount of poisoning. The gas sensor Q is an adsorption combustion type gas sensor with a large amount of poisoning.

図１１に、図１０のガス濃度検出装置８０１を用いて測定した、非吸着時間ａ１に対する吸着ピーク積分値Ｓのグラフを示す。このグラフによれば、各グラフは、非吸着時間ａ１が２０ｍ秒付近でピークとなり、その後、なだらかに低下して一定の値に収束する傾向にある。また、被毒量が少ない吸着燃焼式ガスセンサ（ガスセンサＰ）と、被毒量が多い吸着燃焼式ガスセンサ（ガスセンサＱ）とでは、同一濃度の検出対象ガスに対する吸着ピーク積分値Ｓが大きくずれている。   FIG. 11 shows a graph of the adsorption peak integrated value S with respect to the non-adsorption time a1 measured using the gas concentration detection device 801 of FIG. According to this graph, each graph has a tendency that the non-adsorption time a1 reaches a peak around 20 milliseconds, and then gradually decreases and converges to a constant value. Further, the adsorption peak integrated value S for the detection target gas having the same concentration is greatly deviated between the adsorption combustion type gas sensor (gas sensor P) having a small poisoning amount and the adsorption combustion type gas sensor (gas sensor Q) having a large poisoning amount. .

そして、図１１の各グラフを、２０ｍ秒のときの値が０になるようにオフセットして並べ直したときのグラフを図１２に示す。なお、図１２には、図１１に含まれていないグラフ（濃度０．３ｐｐｍ、１．３ｐｐｍ）を含めている。このグラフから、２０ｍ秒〜１００ｍ秒の間において、検出対象ガスの濃度にかかわらず、ガスセンサＰのグラフの傾きが、それぞれほぼ同一となり、同様に、ガスセンサＱのグラフの傾きも、それぞれほぼ同一となることが判明した。また、被毒量の多いガスセンサＱのグラフの傾きの絶対値は、被毒量が少ないガスセンサＰのグラフの傾きの絶対値より大きくなることが判明した。これら判明した結果について、以下に説明する。   Then, FIG. 12 shows a graph when the graphs of FIG. 11 are rearranged by offsetting so that the value at 20 milliseconds is zero. Note that FIG. 12 includes graphs (concentrations of 0.3 ppm and 1.3 ppm) not included in FIG. From this graph, the slope of the graph of the gas sensor P is almost the same between 20 ms and 100 ms, regardless of the concentration of the detection target gas, and similarly, the slope of the graph of the gas sensor Q is also almost the same. Turned out to be. Further, it has been found that the absolute value of the slope of the graph of the gas sensor Q having a large poisoning amount is larger than the absolute value of the slope of the graph of the gas sensor P having a small poisoning amount. These findings will be described below.

図１３（ａ）は、被毒量が少ないガスセンサＰにおいて、非吸着時間ａ１を比較的長いａ１TLとしたときの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びにガスセンサＰの出力を模式的に示した図であり、図１３（ｂ）は、被毒量が多いガスセンサＱにおいて、非吸着時間ａ１をａ１TLとしたときの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びにガスセンサＱの出力を模式的に示した図である。また、図１４（ａ）は、被毒量が少ないガスセンサＰにおいて、非吸着時間ａ１を比較的短いａ１TSとしたときの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びにガスセンサＰの出力を模式的に示した図であり、図１４（ｂ）は、被毒量が多いガスセンサＱにおいて、非吸着時間ａ１をａ１TSとしたときの感応素子及び補償素子の温度変化波形並びにガスセンサＱの出力を模式的に示した図である。吸着燃焼式ガスセンサの出力を決定する白金コイル（白金ヒータ）の抵抗値は温度に応じて変化するので、これら温度変化波形は、接触燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子の出力の変化とみなすことができる。なお、図１３、図１４では、検出対象ガスの濃度がゼロであり、補償素子の熱容量が、感応素子の熱容量より大きい場合について示している。 FIG. 13A schematically shows the temperature change waveforms of the sensitive element and the compensating element and the output of the gas sensor P when the non-adsorption time a1 is set to a relatively long a1 TL in the gas sensor P with a small poisoning amount. FIG. 13B schematically shows the temperature change waveforms of the sensitive element and the compensating element and the output of the gas sensor Q when the non-adsorption time a1 is a1 TL in the gas sensor Q having a large poisoning amount. It is a figure. FIG. 14A schematically shows the temperature change waveforms of the sensitive element and the compensating element and the output of the gas sensor P when the non-adsorption time a1 is a relatively short a1 TS in the gas sensor P with a small poisoning amount. FIG. 14B schematically shows the temperature change waveforms of the sensing element and the compensation element and the output of the gas sensor Q when the non-adsorption time a1 is a1 TS in the gas sensor Q having a large poisoning amount. It is the figure shown in. Since the resistance value of the platinum coil (platinum heater) that determines the output of the adsorption combustion type gas sensor changes according to the temperature, these temperature change waveforms are regarded as changes in the output of the sensing element and the compensation element of the catalytic combustion type gas sensor. Can do. 13 and 14 show the case where the concentration of the detection target gas is zero and the heat capacity of the compensation element is larger than the heat capacity of the sensitive element.

図１３（ａ）において、ガスセンサＰにおける吸着燃焼積分値をＳｂ（Ｐ）TL、接触燃焼積分値をＳａ（Ｐ）TL、とすると、吸着ピーク積分値Ｓ（Ｐ）TLは次の式によって求められる。
Ｓ（Ｐ）TL＝Ｓｂ（Ｐ）TL−Ｓａ（Ｐ）TL・・・（１） In FIG. 13A, if the adsorption combustion integrated value in the gas sensor P is Sb (P) TL and the catalytic combustion integrated value is Sa (P) TL , the adsorption peak integrated value S (P) TL is obtained by the following equation. It is done.
S (P) TL = Sb (P) TL- Sa (P) TL (1)

同様に、図１４（ａ）において、ガスセンサＰにおける吸着燃焼積分値をＳｂ（Ｐ）TS、接触燃焼積分値をＳａ（Ｐ）TS、とすると、吸着ピーク積分値Ｓ（Ｐ）TSは次の式によって求められる。
Ｓ（Ｐ）TS＝Ｓｂ（Ｐ）TS−Ｓａ（Ｐ）TS・・・（２） Similarly, in FIG. 14A, if the adsorption combustion integral value in the gas sensor P is Sb (P) TS and the contact combustion integral value is Sa (P) TS , the adsorption peak integral value S (P) TS is Calculated by the formula.
S (P) TS = Sb (P) TS -Sa (P) TS (2)

そして、これらからガスセンサＰにおける非吸着時間に対する吸着ピーク積分値Ｓ（Ｐ）の傾きＫ（Ｐ）を求めると
Ｋ（Ｐ）＝（Ｓ（Ｐ）TL−Ｓ（Ｐ）TS）／（ａ１TL−ａ１TS）
＝（（Ｓｂ（Ｐ）TL−Ｓａ（Ｐ）TL）−（Ｓｂ（Ｐ）TS−Ｓａ（Ｐ）TS））
／（ａ１TL−ａ１TS）・・・（３）
ここで、図１３（ａ）、図１４（ａ）において、それぞれの吸着時間ｂ１及び燃焼時間Ｂ１の波形は同一であり、つまり、それぞれの吸着燃焼積分値は同一（Ｓｂ（Ｐ）TL＝Ｓｂ（Ｐ）TS）である。これにより、上記Ｋ（Ｐ）は、以下の式で表される。
Ｋ（Ｐ）＝（−Ｓａ（Ｐ）TL＋Ｓａ（Ｐ）TS）／（ａ１TL−ａ１TS）・・・（４） Then, when the slope K (P) of the adsorption peak integrated value S (P) with respect to the non-adsorption time in the gas sensor P is obtained from these, K (P) = (S (P) TL −S (P) TS ) / (a1 TL -A1 TS )
= ((Sb (P) TL- Sa (P) TL )-(Sb (P) TS- Sa (P) TS ))
/ (A1 TL -a1 TS ) (3)
Here, in FIGS. 13A and 14A, the waveforms of the adsorption time b1 and the combustion time B1 are the same, that is, the respective adsorption combustion integrated values are the same (Sb (P) TL = Sb (P) TS ). Thereby, K (P) is expressed by the following equation.
K (P) = (- Sa (P) TL + Sa (P) TS) / (a1 TL -a1 TS) ··· (4)

また、同様にして、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）から、ガスセンサＱにおける非吸着時間に対する吸着ピーク積分値Ｓ（Ｑ）の傾きＫ（Ｑ）は、以下の式で表される。
Ｋ（Ｑ）＝（−Ｓａ（Ｑ）TL＋Ｓａ（Ｑ）TS）／（ａ１TL−ａ１TS）・・・（５） Similarly, from FIGS. 13B and 14B, the slope K (Q) of the adsorption peak integrated value S (Q) with respect to the non-adsorption time in the gas sensor Q is expressed by the following equation.
K (Q) = (- Sa (Q) TL + Sa (Q) TS) / (a1 TL -a1 TS) ··· (5)

これら式（４）、式（５）から、傾きＫ（Ｐ）及び傾きＫ（Ｑ）は、非吸着時間に対する接触燃焼積分値の変化として表される。   From these formulas (4) and (5), the slope K (P) and the slope K (Q) are expressed as changes in the catalytic combustion integral value with respect to the non-adsorption time.

吸着燃焼式ガスセンサの感応素子は、非吸着時間ａ１を長くしたとき（ａ１＝ａ１TL）、被毒量にかかわらず、燃焼時間Ｂ１において高温にされた感応素子の温度が、該非吸着時間ａ１内で、高温から低温に下がりきることができる（図１３（ａ）、（ｂ））。 When the non-adsorption time a1 is lengthened (a1 = a1 TL ), the temperature of the sensitive element at the high combustion temperature in the combustion time B1 is within the non-adsorption time a1. Thus, the temperature can be lowered from the high temperature to the low temperature (FIGS. 13A and 13B).

その一方で、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子は、非吸着時間ａ１を短くしたとき（ａ１＝ａ１TS）、被毒量が少なければ熱容量が小さいので、燃焼時間Ｂ１において高温にされた感応素子の温度が、該非吸着時間ａ１内で高温から低温に下がりきることができる（図１４（ａ））が、被毒量が多いと熱容量が大きくなるので、燃焼時間Ｂ１において高温にされた感応素子の温度が、該非吸着時間ａ１内で高温から低温まで下がりきることができず、そのため、続く燃焼時間Ａ１において、低温より高い温度から加熱が始まって、より早く高温に到達してしまい、これにより、接触燃焼積分値Ｓａが、非吸着時間ａ１を長くしたときに比べて大きく変化する（図１４（ｂ））。つまり、非吸着時間ａ１を短くすると、被毒量に応じて接触燃焼積分値Ｓａが変化する。 On the other hand, when the non-adsorption time a1 is shortened (a1 = a1 TS ), the sensitive element of the adsorption combustion type gas sensor has a small heat capacity if the poisoning amount is small. The temperature can drop from a high temperature to a low temperature within the non-adsorption time a1 (FIG. 14 (a)). However, since the heat capacity increases when the poisoning amount is large, the sensitive element that has been heated to a high temperature during the combustion time B1. The temperature cannot fall from the high temperature to the low temperature within the non-adsorption time a1, and therefore, in the subsequent combustion time A1, the heating starts from the temperature higher than the low temperature and reaches the high temperature earlier, thereby The catalytic combustion integral value Sa changes significantly compared to when the non-adsorption time a1 is increased (FIG. 14 (b)). That is, when the non-adsorption time a1 is shortened, the catalytic combustion integral value Sa changes according to the poisoning amount.

上記より、被毒量の少ないガスセンサＰでは、非吸着時間ａ１を短くしても、接触燃焼積分値Ｓａは変化しない又は変化が小さいが、被毒量の多いガスセンサＱでは、非吸着時間ａ１を短くすると、接触燃焼積分値Ｓａが大きく変化する。このことから、被毒量の多いガスセンサＱのグラフの傾きＫ（Ｑ）の絶対値が、被毒量が少ないガスセンサＰのグラフの傾きＫ（Ｐ）の絶対値より大きくなる。   From the above, in the gas sensor P with a small poisoning amount, even if the non-adsorption time a1 is shortened, the catalytic combustion integral value Sa does not change or is small, but in the gas sensor Q with a large poisoning amount, the non-adsorption time a1 is set. If it is shortened, the catalytic combustion integral value Sa greatly changes. Therefore, the absolute value of the slope K (Q) of the graph of the gas sensor Q having a large poisoning amount is larger than the absolute value of the slope K (P) of the graph of the gas sensor P having a small poisoning amount.

また、上記式（４）、式（５）から、傾きＫ（Ｐ）、Ｋ（Ｑ）は、非吸着時間ａ１が長いとき（ａ１＝ａ１TL）の接触燃焼積分値ＳａTLと、非吸着時間ａ１が短いとき（ａ１＝ａ１TS）の接触燃焼積分値ＳａTSと、用いて算出される。ここで、接触燃焼積分値ＳａTLと接触燃焼積分値ＳａTSとにそれぞれ含まれる、検出対象ガスの濃度に応じた接触燃焼に係る出力の積分値は同じであるので、これら接触燃焼積分値ＳａTLと接触燃焼積分値ＳａTSとの差分を用いることにより、濃度に応じた接触燃焼に係る出力を相殺でき、被毒量に応じた出力のみ得ることができる。このことから、検出対象ガスの濃度にかかわらず、ガスセンサＰのグラフの傾きがそれぞれほぼ同一となり、同様に、ガスセンサＱのグラフの傾きもそれぞれほぼ同一となり、即ち、非吸着時間ａ１に対する吸着ピーク積分値Ｓのグラフの傾きは、検出対象ガスの濃度にかかわらず、被毒量に応じて一定の値となる。 Further, from the above formulas (4) and (5), the slopes K (P) and K (Q) indicate the non-adsorption of the catalytic combustion integral value Sa TL when the non-adsorption time a1 is long (a1 = a1 TL ). It is calculated using the catalytic combustion integral value Sa TS when the time a1 is short (a1 = a1 TS ). Here, it included in each of the catalytic combustion integrated value Sa TS and catalytic combustion integral value Sa TL, since the integral value of the output of the catalytic combustion in accordance with the concentration of the target gas are the same, these catalytic combustion integrated value Sa By using the difference between the TL and the integral value of the catalytic combustion Sa TS , the output related to the catalytic combustion according to the concentration can be offset, and only the output corresponding to the poisoning amount can be obtained. Therefore, the slopes of the graphs of the gas sensor P are almost the same regardless of the concentration of the detection target gas, and similarly, the slopes of the graphs of the gas sensor Q are also almost the same, that is, the adsorption peak integral with respect to the non-adsorption time a1. The slope of the graph of the value S becomes a constant value according to the poisoning amount regardless of the concentration of the detection target gas.

また、同様に、これら接触燃焼積分値ＳａTLと接触燃焼積分値ＳａTSとの差分を用いることにより、環境温度、環境湿度、又は、雰囲気の流動（外風）等の環境条件の変化などの影響を相殺でき、被毒量を正確に把握することができる。なお、上記は吸着燃焼式ガスセンサについて検討したものであるが、主に接触燃焼動作に係るものであるので、非吸着動作の接触燃焼式ガスセンサについても上記と同様である。また、感応素子のみからなる接触燃焼式ガスセンサについても上記と同様である。また、上記はトルエンを用いて検証を行ったものであるが、他のガス種についても原理的には上記と同様である。 Similarly, by using the difference between the catalytic combustion integrated value Sa TS with these catalytic combustion integral value Sa TL, environmental temperature, humidity, or flow of the atmosphere, such as changes in the environmental conditions (outside air) and the like The effect can be offset and the amount of poisoning can be accurately grasped. In addition, although the above examined the adsorption combustion type gas sensor, since it mainly relates to the contact combustion operation, the same applies to the contact combustion type gas sensor of the non-adsorption operation. The same applies to the contact combustion type gas sensor consisting only of the sensitive element. In addition, the above has been verified using toluene, but the other gas types are the same as described above in principle.

以上より、検出対象ガスの濃度及び環境条件の変化にかかわらず、非吸着時間に対する吸着ピーク積分値Ｓ（接触燃焼積分値Ｓａ）のグラフの所定範囲における傾きから、接触燃焼式ガスセンサの感応素子における被毒量（即ち、劣化度合）が正確に得ることができる。   From the above, regardless of changes in the concentration of the detection target gas and the environmental conditions, from the slope in the predetermined range of the graph of the adsorption peak integral value S (contact combustion integral value Sa) with respect to the non-adsorption time, in the sensitive element of the catalytic combustion type gas sensor. The poisoning amount (that is, the degree of deterioration) can be obtained accurately.

次に、本発明に係るガス検出装置の一実施形態としてのガス濃度検出装置を、図２〜図５を参照して説明する。   Next, a gas concentration detection apparatus as an embodiment of the gas detection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

ガス濃度検出装置１は、図２に示すように、ブリッジ回路２と、電圧供給源５と、計装アンプ６と、Ａ／Ｄコンバータ７と、マイクロコンピュータ６０と、図示しない気体収容室と、図示しない表示装置と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the gas concentration detection apparatus 1 includes a bridge circuit 2, a voltage supply source 5, an instrumentation amplifier 6, an A / D converter 7, a microcomputer 60, a gas storage chamber (not shown), And a display device (not shown).

ブリッジ回路２は、第１固定抵抗器１３と、第２固定抵抗器１４と、吸着燃焼式ガスセンサとしてのガスセンサユニット１５と、を備えている。このガスセンサユニット１５は、感応素子１１と補償素子１２とを備えている。そして、第２固定抵抗器１４と感応素子１１とを互いに直列接続することでセンサ回路部１０を構成し、第１固定抵抗器１３と補償素子１２とを互いに直列接続することでレファレンス回路部２０を構成している。また、センサ回路部１０とレファレンス回路部２０とを互いに並列接続することでブリッジ回路２を構成している。ブリッジ回路２における第１固定抵抗器１３と第２固定抵抗器１４とを接続する信号線は、電圧供給源５に接続されている。ブリッジ回路２における感応素子１１と補償素子１２とを接続する信号線は接地点（ＧＮＤ）に接続されている。   The bridge circuit 2 includes a first fixed resistor 13, a second fixed resistor 14, and a gas sensor unit 15 as an adsorption combustion type gas sensor. The gas sensor unit 15 includes a sensitive element 11 and a compensating element 12. The sensor circuit unit 10 is configured by connecting the second fixed resistor 14 and the sensitive element 11 in series with each other, and the reference circuit unit 20 is configured by connecting the first fixed resistor 13 and the compensation element 12 to each other in series. Is configured. Further, the bridge circuit 2 is configured by connecting the sensor circuit unit 10 and the reference circuit unit 20 in parallel to each other. A signal line connecting the first fixed resistor 13 and the second fixed resistor 14 in the bridge circuit 2 is connected to the voltage supply source 5. A signal line connecting the sensitive element 11 and the compensating element 12 in the bridge circuit 2 is connected to a ground point (GND).

ガスセンサユニット１５は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、所定厚さ（例えば、４００μｍ程度）のシリコン（Ｓｉ）ウェハ４１上に、所定厚さ（例えば、６００ｎｍ程度）の酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４８ｃ、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂ、および所定厚さ（例えば、３０ｎｍ程度）の酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）膜４８ａの絶縁薄膜が順次成膜され、多層絶縁膜が形成されている。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the gas sensor unit 15 is formed on a silicon oxide (Si) wafer 41 having a predetermined thickness (for example, about 400 μm) and a silicon oxide having a predetermined thickness (for example, about 600 nm). An insulating thin film of a (SiO 2 ) film 48c, a silicon nitride (SiN) film 48b having a predetermined thickness (for example, about 250 nm), and a hafnium oxide (HfO 2 ) film 48a having a predetermined thickness (for example, about 30 nm) is sequentially formed. A multilayer insulating film is formed.

この多層絶縁膜上に、感応素子１１として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第１のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４２（即ち、白金コイル）が形成されていると共に、この白金ヒータ４２と熱的に接触するとともに、触媒物質として、例えば、検出対象ガスを吸着及び燃焼させるパラジウム（Ｐｄ）などの白金族を担持した酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる触媒層４３が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。 A platinum (Pt) heater 42 (that is, a platinum coil) as a first heater having a predetermined thickness (for example, about 250 nm) is formed as the sensitive element 11 on the multilayer insulating film, and the platinum heater The catalyst layer 43 made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) carrying a platinum group such as palladium (Pd) that adsorbs and burns the gas to be detected, and has a predetermined thickness as a catalytic substance while being in thermal contact with the substrate 42. (For example, about 1 to 40 μm).

また、多層絶縁膜上には、補償素子１２として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第２のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４４（即ち、白金コイル）と、この白金ヒータ４４と熱的に接触する酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のみからなる非触媒層４５が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。 On the multilayer insulating film, a platinum (Pt) heater 44 (that is, a platinum coil) as a second heater having a predetermined thickness (for example, about 250 nm) as the compensation element 12, and the platinum heater 44 and the heat A non-catalytic layer 45 made of only aluminum oxide (Al 2 O 3 ) that comes into contact is formed with a predetermined thickness (for example, about 1 to 40 μm).

また、図３（Ｃ）に示すように、シリコンウェハ４１を異方性エッチングして、感応素子１１及び補償素子１２に対応する位置に凹部４６、４７を形成し、それにより、上述の各絶縁薄膜による薄膜ダイヤフラムＤｓおよびＤｒが形成されている。   Further, as shown in FIG. 3C, the silicon wafer 41 is anisotropically etched to form the recesses 46 and 47 at positions corresponding to the sensitive element 11 and the compensating element 12, and thereby each of the above-described insulations. Thin film diaphragms Ds and Dr are formed by a thin film.

感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、後述する電圧供給源５によって低温駆動電圧及び高温駆動電圧が供給されたのちにそれらの温度変化が収束した定常状態では、感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４とが同一の抵抗値となるように形成されている。   The sensing element 11 and the compensating element 12 are in a steady state in which the temperature change converges after the low temperature driving voltage and the high temperature driving voltage are supplied by the voltage supply source 5 to be described later in an atmosphere that does not include the detection target gas. The platinum heater 42 of the sensitive element 11 and the platinum heater 44 of the compensating element 12 are formed to have the same resistance value.

また、感応素子１１は触媒層４３を備えているとともに、補償素子１２は非触媒層４５を備えている（即ち、触媒を備えていない）ので、電圧供給源５によってブリッジ回路２（センサ回路部１０及びレファレンス回路部２０）に所定の低温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では検出対象ガスが触媒層４３に吸着され、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが非触媒層４５に吸着されず、そして、電圧供給源５によってブリッジ回路２に所定の高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では触媒により検出対象ガスが燃焼し、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが燃焼しない。即ち、感応素子１１は検出対象ガスと感応し、補償素子１２は検出対象ガスと感応しない。   In addition, since the sensitive element 11 includes the catalyst layer 43 and the compensation element 12 includes the non-catalytic layer 45 (that is, does not include a catalyst), the voltage supply source 5 causes the bridge circuit 2 (sensor circuit unit). 10 and the reference circuit unit 20) are supplied with a predetermined low-temperature driving voltage, the detection target gas is adsorbed to the catalyst layer 43 in the sensitive element 11, while the detection target gas is absorbed in the non-catalytic layer 45 in the compensation element 12. When a predetermined high temperature driving voltage is supplied to the bridge circuit 2 by the voltage supply source 5, the detection target gas is burned by the catalyst in the sensitive element 11, while the detection element is detected in the compensation element 12. Gas does not burn. That is, the sensitive element 11 is sensitive to the detection target gas, and the compensation element 12 is not sensitive to the detection target gas.

このため、感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含む雰囲気中において、電圧供給源５によって低温駆動電圧が供給されたのちに高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１に吸着した検出対象ガスが爆発的に燃焼する。すると、この燃焼エネルギーにより感応素子１１の温度が補償素子１２の温度より高くなり、感応素子１１と補償素子１２とのそれぞれに検出対象ガスの濃度に応じた温度差が生じて、この温度差によって感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４との抵抗値に差が生じる。そして、この抵抗値の差が、第２固定抵抗器１４及び感応素子１１間（即ち、センサ回路部１０の中点）と第１固定抵抗器１３及び補償素子１２間（即ち、レファレンス回路部２０の中点）との間、つまり、ブリッジ回路２における一対の中点間に、電位差として現れる。この一対の中点間の電位差を「中点電位差Ｖｃ」といい、この中点電位差Ｖｃに基づいてガス濃度が検出される。この中点電位差Ｖｃが、ガスセンサユニット１５の出力となる。   Therefore, when the high temperature driving voltage is supplied after the low temperature driving voltage is supplied from the voltage supply source 5 in the atmosphere including the detection target gas, the sensitive element 11 and the compensating element 12 are adsorbed to the sensitive element 11. The detection target gas burns explosively. Then, due to this combustion energy, the temperature of the sensitive element 11 becomes higher than the temperature of the compensating element 12, and a temperature difference corresponding to the concentration of the detection target gas occurs between the sensitive element 11 and the compensating element 12. There is a difference in resistance between the platinum heater 42 of the sensitive element 11 and the platinum heater 44 of the compensating element 12. The difference between the resistance values is between the second fixed resistor 14 and the sensitive element 11 (that is, the middle point of the sensor circuit unit 10) and between the first fixed resistor 13 and the compensation element 12 (that is, the reference circuit unit 20). Between the pair of midpoints in the bridge circuit 2 and appear as a potential difference. The potential difference between the pair of midpoints is referred to as a “midpoint potential difference Vc”, and the gas concentration is detected based on the midpoint potential difference Vc. This midpoint potential difference Vc becomes the output of the gas sensor unit 15.

ガスセンサユニット１５は、図示しない気体収容室内に設置されている。この気体収容室には、検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）が、後述するマイクロコンピュータ６０の制御によって充填される。   The gas sensor unit 15 is installed in a gas storage chamber (not shown). The gas storage chamber is filled with an atmosphere (test gas) for detecting the concentration of the detection target gas under the control of the microcomputer 60 described later.

第１固定抵抗器１３及び第２固定抵抗器１４は、予め定められた固定値の電気抵抗を生じる周知の電子部品である。第１固定抵抗器１３及び第２固定抵抗器１４は、複数の固定抵抗器を直列、並列、または、直列及び並列に組み合わせて構成してもよく、或いは、ガス濃度測定時に抵抗値を固定して用いるものであれば、例えば、平衡調整のためなどに抵抗値を変更できる、可変抵抗器であってもよい。第１固定抵抗器１３及び第２固定抵抗器１４は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、これら第１固定抵抗器１３、第２固定抵抗器１４及びガスセンサユニット１５で構成されたブリッジ回路２に電圧供給源５によって高温駆動電圧が供給されたときに、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度の変化が収束した定常状態で平衡となるように、即ち、一対の中点間に生じる中点電位差Ｖｃが０となるように、それぞれの抵抗値が定められている。本実施形態においては、第１固定抵抗器１３の抵抗値が２００Ω、第２固定抵抗器１４の抵抗値が２００Ωに設定されている。   The first fixed resistor 13 and the second fixed resistor 14 are well-known electronic components that generate an electric resistance having a predetermined fixed value. The first fixed resistor 13 and the second fixed resistor 14 may be configured by combining a plurality of fixed resistors in series, in parallel, or in series and in parallel, or fixing the resistance value when measuring the gas concentration. For example, a variable resistor that can change the resistance value for balance adjustment may be used. The first fixed resistor 13 and the second fixed resistor 14 are the bridge circuit 2 configured by the first fixed resistor 13, the second fixed resistor 14, and the gas sensor unit 15 in an atmosphere not including the detection target gas. When a high temperature driving voltage is supplied to the voltage supply source 5, the change in the temperature of the sensitive element 11 and the temperature of the compensation element 12 are balanced in a convergent steady state, that is, between a pair of midpoints. Each resistance value is determined so that the midpoint potential difference Vc becomes zero. In the present embodiment, the resistance value of the first fixed resistor 13 is set to 200Ω, and the resistance value of the second fixed resistor 14 is set to 200Ω.

感応素子１１の抵抗値をＲｓ、補償素子１２の抵抗値をＲｒ、第１固定抵抗器１３の抵抗値をＲ１、第２固定抵抗器１４の抵抗値をＲ２、ブリッジ回路２への供給電圧をＶｂｒｇ、とすると、上記中点電位差Ｖｃは、以下の式（６）で表される。   The resistance value of the sensitive element 11 is Rs, the resistance value of the compensation element 12 is Rr, the resistance value of the first fixed resistor 13 is R1, the resistance value of the second fixed resistor 14 is R2, and the supply voltage to the bridge circuit 2 is Assuming Vbrg, the midpoint potential difference Vc is expressed by the following equation (6).

Ｖｃ＝（（Ｒｓ／（Ｒ２＋Ｒｓ））−（Ｒｒ／（Ｒ１＋Ｒｒ）））×Ｖｂｒｇ・・（６）   Vc = ((Rs / (R2 + Rs)) − (Rr / (R1 + Rr))) × Vbrg (6)

電圧供給源５は、ブリッジ回路２に所定の電圧を供給する電圧供給回路である。電圧供給源５は、後述するＭＰＵ６０に接続されるとともに、該ＭＰＵ６０からの電圧制御信号に応じて、感応素子１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温（例えば、２００度）となる低温駆動電圧、及び、感応素子１１の温度が感応素子１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温（例えば、４００度）となる高温駆動電圧、などのパルス状の供給電圧Ｖｂｒｇをブリッジ回路２に供給する。即ち、低温駆動制御として上記低温駆動電圧を供給し、高温駆動制御として上記高温駆動電圧を供給する。また、本実施形態では、電圧供給源によって電圧を供給して、接触燃焼式ガスセンサとしてのガスセンサユニット１５を駆動するものであるが、これに限らず、例えば、電流源などによって感応素子の温度が低温又は高温になるような電流を通電して、ガスセンサユニット１５を駆動するものであってもよい。   The voltage supply source 5 is a voltage supply circuit that supplies a predetermined voltage to the bridge circuit 2. The voltage supply source 5 is connected to an MPU 60 to be described later, and in accordance with a voltage control signal from the MPU 60, a temperature driving voltage at which the temperature of the sensitive element 11 becomes a low temperature (for example, 200 degrees) at which the detection target gas is adsorbed. A pulsed supply voltage Vbrg such as a high temperature drive voltage at which the temperature of the sensitive element 11 becomes a high temperature (for example, 400 degrees) for burning the detection target gas adsorbed on the sensitive element 11 is supplied to the bridge circuit 2. That is, the low temperature drive voltage is supplied as the low temperature drive control, and the high temperature drive voltage is supplied as the high temperature drive control. In the present embodiment, the voltage is supplied by the voltage supply source to drive the gas sensor unit 15 as a catalytic combustion type gas sensor. However, the present invention is not limited to this, and for example, the temperature of the sensitive element is increased by a current source or the like. The gas sensor unit 15 may be driven by supplying a current that is low or high.

計装アンプ６は、差動入力・シングルエンド出力の平衡入力アンプであり、同相信号除去比（ＣＭＲＲ）を大きくとれるという特徴を有する周知の増幅器である。計装アンプ６は、それぞれ高インピーダンスの一対の差動入力端子に入力された信号の電位差を、所定の増幅率で増幅して出力する。計装アンプ６の差動入力端子の一方（Ｖ＋）には、センサ回路部１０の第２固定抵抗器１４及び感応素子１１間（中点）の信号線が接続されており、他方（Ｖ−）には、レファレンス回路部２０の第１固定抵抗器１３及び補償素子１２間（中点）の信号線が接続されている。つまり、計装アンプ６は、センサ回路部１０の中点の電位（以下、「第１電圧Ｖ１」という）と、レファレンス回路部２０の中点の電位（以下、「第２電圧Ｖ２」という）と、が入力されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電位差（即ち、中点電位差Ｖｃ）を、所定の増幅率で増幅して出力端子から出力する。   The instrumentation amplifier 6 is a balanced input amplifier having a differential input and a single-ended output, and is a well-known amplifier having a feature that a common mode rejection ratio (CMRR) can be increased. The instrumentation amplifier 6 amplifies the potential difference between the signals input to the pair of differential inputs with high impedance, respectively, with a predetermined amplification factor, and outputs the amplified signal. A signal line between the second fixed resistor 14 of the sensor circuit unit 10 and the sensitive element 11 (middle point) is connected to one (V +) of the differential input terminal of the instrumentation amplifier 6, and the other (V− ) Is connected to the signal line between the first fixed resistor 13 and the compensation element 12 (middle point) of the reference circuit unit 20. In other words, the instrumentation amplifier 6 includes a midpoint potential of the sensor circuit unit 10 (hereinafter referred to as “first voltage V1”) and a midpoint potential of the reference circuit unit 20 (hereinafter referred to as “second voltage V2”). And the potential difference between the first voltage V1 and the second voltage V2 (that is, the midpoint potential difference Vc) is amplified with a predetermined amplification factor and output from the output terminal.

Ａ／Ｄコンバータ７は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する周知のアナログ−デジタル変換器である。Ａ／Ｄコンバータ７の入力部には、計装アンプ６において増幅された中点電位差Ｖｃが入力される。また、Ａ／Ｄコンバータ７の出力部は、ＭＰＵ６０に接続されており、デジタル信号に変換された中点電位差ＶｃがＭＰＵ６０に向けて出力される。   The A / D converter 7 is a well-known analog-digital converter that converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal. The midpoint potential difference Vc amplified by the instrumentation amplifier 6 is input to the input portion of the A / D converter 7. The output unit of the A / D converter 7 is connected to the MPU 60, and the midpoint potential difference Vc converted into a digital signal is output toward the MPU 60.

マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）６０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）６１、ＣＰＵ６１のためのプログラムや各種パラメータを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６２、各種データを格納するとともにＣＰＵ６１の処理作業に必要な領域を有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６３、及び、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ６１の処理作業に必要な各種格納エリアを有するＥＥＰＲＯＭ６４等を備えている。   As is well known, a microcomputer (MPU) 60 includes a central processing unit (CPU) 61 that performs various processes and controls according to a predetermined program, a read-only memory that stores programs for the CPU 61 and various parameters. ROM 62, which stores various data and RAM 63, which is a readable / writable memory having an area necessary for processing operations of CPU 61, and can retain various stored data even when power supply is cut off. And an EEPROM 64 having various storage areas necessary for processing operations of the CPU 61.

ＲＯＭ６２には、ＣＰＵ６１を、駆動制御手段、出力測定手段、傾き算出手段、故障通知手段、出力補正手段等の各種手段として機能させるプログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを実行することにより、駆動制御手段、出力測定手段、傾き算出手段、故障通知手段、出力補正手段等の各種手段として機能する。   The ROM 62 stores in advance a program that causes the CPU 61 to function as various means such as drive control means, output measurement means, inclination calculation means, failure notification means, and output correction means. The CPU 61 functions as various means such as drive control means, output measurement means, inclination calculation means, failure notification means, and output correction means by executing various programs stored in the ROM 62.

ＲＡＭ６３には、吸着ピーク積分値算出回数ｎ、吸着燃焼積分値Ｓｂ、接触燃焼積分値ＳａTS、接触燃焼積分値ＳａTL、吸着ピーク積分値ＳTS、吸着ピーク積分値ＳTLなどを格納する領域が設けられている。ＥＥＰＲＯＭ６４には、吸着時間ｂ１、燃焼時間Ｂ１、非吸着時間ａ１TS、非吸着時間ａ１TL（ａ１TS＜ａ１TL）、燃焼時間Ａ１（Ａ１＝Ｂ１）、故障判定値Ｆ、補正情報Ｊ、濃度情報Ｄ、サンプリング間隔時間、低温駆動電圧値、高温駆動電圧値など、が予め記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ６４に記憶された上記各種データは、検出対象ガスの種類などに応じて適宜書き換えられる。なお、ＥＥＰＲＯＭ６４は、請求項中の補正情報記憶手段に相当する。 The RAM 63 stores an adsorption peak integral value calculation count n, an adsorption combustion integral value Sb, a catalytic combustion integral value Sa TS , a catalytic combustion integral value Sa TL , an adsorption peak integral value S TS , an adsorption peak integral value S TL, and the like. Is provided. The EEPROM 64 includes an adsorption time b1, a combustion time B1, a non-adsorption time a1 TS , a non-adsorption time a1 TL (a1 TS <a1 TL ), a combustion time A1 (A1 = B1), a failure determination value F, correction information J, a concentration. Information D, sampling interval time, low temperature drive voltage value, high temperature drive voltage value, and the like are stored in advance. The various data stored in the EEPROM 64 is appropriately rewritten according to the type of detection target gas. The EEPROM 64 corresponds to correction information storage means in the claims.

ＭＰＵ６０は、図示しない入出力ポートや各種インタフェース機能を備えた外部接続部をさらに備えている。ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、Ａ／Ｄコンバータ７及び電圧供給源５と接続されている。ＭＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ７からデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを受信して、この中点電位差Ｖｃに基づいて、ガス濃度を検出する。ＭＰＵ６０は、処理に応じて、例えば、所定の低温駆動時間（吸着時間ｂ１、非吸着時間ａ１TS、ａ１TL）にわたって低温駆動電圧を供給（即ち、低温駆動制御）した後、所定の高温駆動時間（燃焼時間Ｂ１、燃焼時間Ａ１）にわたって高温駆動電圧を供給（即ち、高温駆動制御）するように、電圧供給源５に向けて電圧制御信号を送信する。 The MPU 60 further includes an input / output port (not shown) and an external connection unit having various interface functions. The MPU 60 is connected to the A / D converter 7 and the voltage supply source 5 through the external connection unit. The MPU 60 receives the midpoint potential difference Vc converted into a digital signal from the A / D converter 7 and detects the gas concentration based on the midpoint potential difference Vc. For example, the MPU 60 supplies a low temperature drive voltage (that is, low temperature drive control) over a predetermined low temperature drive time (adsorption time b1, non-adsorption time a1 TS , a1 TL ) according to the processing, and then a predetermined high temperature drive time. A voltage control signal is transmitted toward the voltage supply source 5 so as to supply the high temperature drive voltage (ie, high temperature drive control) over (combustion time B1, combustion time A1).

また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、図示しない表示装置に接続されており、例えば、検出した検出対象ガスの濃度に関する情報を含む表示制御信号を、該表示装置に向けて送信する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、ガスセンサユニット１５の故障情報を含む表示制御信号を、該表示装置に向けて送信する。そして、表示装置は、この表示制御信号に応じた情報、即ち、検出対象ガスの濃度、又は、ガスセンサユニット１５の故障通知メッセージ、などを表示する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、ポンプなどを備えた気体収容室に接続されており、処理に応じて各種気体を該気体収容室に充填する。   The MPU 60 is connected to a display device (not shown) via the external connection unit, and transmits, for example, a display control signal including information on the detected concentration of the detection target gas to the display device. Further, the MPU 60 transmits a display control signal including failure information of the gas sensor unit 15 toward the display device via the external connection unit. Then, the display device displays information corresponding to the display control signal, that is, the concentration of the detection target gas, the failure notification message of the gas sensor unit 15, or the like. Further, the MPU 60 is connected to a gas storage chamber equipped with a pump or the like through this external connection portion, and fills the gas storage chamber with various gases according to processing.

次に、上述したＣＰＵ６１が実行する本発明に係る処理（ガス濃度検出処理）の一例を、図４に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。   Next, an example of processing (gas concentration detection processing) according to the present invention executed by the CPU 61 described above will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

ガス濃度検出装置１に電源が投入されると、ＣＰＵ６１は、気体収容室内に検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）を充填した後、その処理をステップＳ１１０に進める。   When the gas concentration detection device 1 is turned on, the CPU 61 fills the gas storage chamber with an atmosphere (detection gas) for detecting the concentration of the detection target gas, and then advances the process to step S110.

ステップＳ１１０では、ＲＡＭ６３上に設けられた各種変数を初期化する（吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝０、吸着燃焼積分値Ｓｂ＝０、接触燃焼積分値ＳａTS＝０、接触燃焼積分値ＳａTL＝０）。そして、ステップＳ１２０に進む。 In step S110, various variables provided on the RAM 63 are initialized (adsorption peak integral value calculation count n = 0, adsorption combustion integral value Sb = 0, catalytic combustion integral value Sa TS = 0, catalytic combustion integral value Sa TL. = 0). Then, the process proceeds to step S120.

ステップＳ１２０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１３０に進む。   In step S <b> 120, a voltage control signal for supplying a low temperature driving voltage to the bridge circuit 2 is transmitted to the voltage supply source 5. Then, the process proceeds to step S130.

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された吸着時間ｂ１（例えば、６０秒）が経過するまで待ち（Ｓ１３０でＮ）、そして、吸着時間ｂ１が経過した後、ステップＳ１４０に進む（Ｓ１３０でＹ）。   In step S130, after the voltage control signal is transmitted in step S120, the process waits until an adsorption time b1 (for example, 60 seconds) preset in the EEPROM 64 elapses (N in S130), and after the adsorption time b1 has elapsed. The process proceeds to step S140 (Y in S130).

ステップＳ１４０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１５０に進む。   In step S140, a voltage control signal for supplying a high temperature driving voltage to the bridge circuit 2 is transmitted to the voltage supply source 5. Then, the process proceeds to step S150.

ステップＳ１５０では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを取得して、この中点電位差ＶｃをＲＡＭ６３上に設けた吸着燃焼積分値Ｓｂに積算する。その後、所定のサンプリング間隔時間（例えば、１ｍ秒）が経過するまで待つ。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＳ１６０に進む。   In step S150, the midpoint potential difference Vc amplified by the instrumentation amplifier 6 and converted into a digital signal by the A / D converter 7 is acquired, and this midpoint potential difference Vc is provided on the RAM 63 by the adsorption combustion integrated value Sb. Is accumulated. Then, it waits until a predetermined sampling interval time (for example, 1 msec) elapses. And after sampling interval time passes, it progresses to step S160.

ステップＳ１６０では、ステップＳ１４０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された燃焼時間Ｂ１（例えば、４００ｍ秒）が経過するまで、ステップＳ１５０での吸着燃焼積分値Ｓｂの積算を繰り返し（Ｓ１６０でＮ）、そして、燃焼時間Ｂ１が経過した後、ステップＳ１７０に進む（Ｓ１６０でＹ）。   In step S160, the integration of the adsorption combustion integrated value Sb in step S150 is repeated until the combustion time B1 (for example, 400 msec) preset in the EEPROM 64 has elapsed since the voltage control signal was transmitted in step S140 (S160). N), and after the combustion time B1 has elapsed, the process proceeds to step S170 (Y in S160).

以下、ステップＳ１７０〜Ｓ２３０までのループ処理において、１回目のループ処理で、非吸着時間ａ１が短い（ａ１TS）ときの接触燃焼積分値ＳａTS及び吸着ピーク積分値ＳTSを算出し、２回目のループ処理で、非吸着時間が長い（ａ１TL）ときの接触燃焼積分値ＳａTL及び吸着ピーク積分値ＳTLを算出する。ステップＳ１８０、Ｓ２００、Ｓ２１０、及び、Ｓ２２０では、ループ処理回数、即ち、吸着ピーク積分値算出回数ｎに応じた処理が行われる。 Hereinafter, in the loop processing from step S170 to S230, the contact combustion integral value Sa TS and the adsorption peak integral value S TS when the non-adsorption time a1 is short (a1 TS ) are calculated in the first loop processing, and the second time. in the loop processing, the non adsorption time to calculate the long (a1 TL) catalytic combustion integration value Sa TL and adsorption peak integral value S TL of time. In steps S180, S200, S210, and S220, processing according to the number of loop processes, that is, the adsorption peak integral value calculation number n is performed.

ステップＳ１７０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１８０に進む。   In step S <b> 170, a voltage control signal for supplying a low temperature driving voltage to the bridge circuit 2 is transmitted to the voltage supply source 5. Then, the process proceeds to step S180.

吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝０（１回目のループ処理）のとき、ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された非吸着時間ａ１TS（例えば、２０ｍ秒）が経過するまで待ち（Ｓ１８０でＮ）、そして、非吸着時間ａ１TSが経過した後、ステップＳ１９０に進む（Ｓ１８０でＹ）。吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝１（２回目のループ処理）のとき、ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された非吸着時間ａ１TL（例えば、１００ｍ秒）が経過するまで待ち（Ｓ１８０でＮ）、そして、非吸着時間ａ１TLが経過した後、ステップＳ１８０に進む（Ｓ１８０でＹ）。なお、非吸着時間ａ１TS、及び、非吸着時間ａ１TLの値は、ガス検出装置の構成や検出対象ガスの種類などに応じて、ガス濃度にかかわらず感応素子１１の被毒量について傾きＫ（後述）が一定となる所定の範囲内になるように適宜定められる。 When the adsorption peak integral value calculation count n = 0 (first loop processing), in step S180, a non-adsorption time a1 TS (for example, 20 msec) preset in the EEPROM 64 after transmitting the voltage control signal in step S170. ) (N in S180), and after the non-adsorption time a1 TS has elapsed, the process proceeds to step S190 (Y in S180). When the adsorption peak integral value calculation count n = 1 (second loop processing), in step S180, a non-adsorption time a1 TL (for example, 100 ms) preset in the EEPROM 64 after transmitting the voltage control signal in step S170. ) (N in S180), and after the non-adsorption time a1 TL has elapsed, the process proceeds to step S180 (Y in S180). Note that the values of the non-adsorption time a1 TS and the non-adsorption time a1 TL are inclined with respect to the poisoning amount of the sensitive element 11 regardless of the gas concentration, depending on the configuration of the gas detection device, the type of detection target gas, and the like. (To be described later) is appropriately determined so as to be within a predetermined range.

ステップＳ１９０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ２００に進む。   In step S190, a voltage control signal for supplying a high temperature driving voltage to the bridge circuit 2 is transmitted to the voltage supply source 5. Then, the process proceeds to step S200.

吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝０（１回目のループ処理）のとき、ステップＳ２００では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを取得して、この中点電位差ＶｃをＲＡＭ６３上に設けた接触燃焼積分値ＳａTSに積算する。その後、所定のサンプリング間隔時間（例えば、１ｍ秒）が経過するまで待つ。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＴ２１０に進む。吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝１（２回目のループ処理）のとき、ステップＳ２００では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを取得して、この中点電位差ＶｃをＲＡＭ６３上に設けた接触燃焼積分値ＳａTLに積算する。その後、所定のサンプリング間隔時間（例えば、１ｍ秒）が経過するまで待つ。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＴ２１０に進む。 When the adsorption peak integral value calculation count n = 0 (first loop processing), in step S200, the midpoint potential difference Vc amplified by the instrumentation amplifier 6 and converted into a digital signal by the A / D converter 7 is acquired. Then, this midpoint potential difference Vc is integrated into the catalytic combustion integral value Sa TS provided on the RAM 63. Then, it waits until a predetermined sampling interval time (for example, 1 msec) elapses. And after sampling interval time passes, it progresses to step T210. When the adsorption peak integrated value calculation count n = 1 (second loop processing), in step S200, the midpoint potential difference Vc amplified by the instrumentation amplifier 6 and converted into a digital signal by the A / D converter 7 is acquired. and integrates the midpoint potential Vc to the catalytic combustion integral value Sa TL provided on RAM 63. Then, it waits until a predetermined sampling interval time (for example, 1 msec) elapses. And after sampling interval time passes, it progresses to step T210.

吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝０（１回目のループ処理）のとき、ステップＳ２１０では、ステップＳ１９０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された燃焼時間Ａ１（例えば、４００ｍ秒）が経過するまで、ステップＳ２００での接触燃焼積分値ＳａTSの積算を繰り返し（Ｓ２１０でＮ）、そして、燃焼時間Ａ１が経過した後、ステップＳ２２０に進む（Ｓ２１０でＹ）。吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝１（２回目のループ処理）のとき、ステップＳ２１０では、ステップＳ１９０で電圧制御信号を送信してからＥＥＰＲＯＭ６４に予め設定された燃焼時間Ａ１（例えば、４００ｍ秒）が経過するまで、ステップＳ２００での接触燃焼積分値ＳａTLの積算を繰り返し（Ｓ２１０でＮ）、そして、燃焼時間Ａ１が経過した後、ステップＳ２２０に進む（Ｓ２１０でＹ）。 When the adsorption peak integral value calculation count n = 0 (first loop processing), in step S210, the combustion time A1 (for example, 400 msec) preset in the EEPROM 64 after transmitting the voltage control signal in step S190 is set. Until the time elapses, the integration of the contact combustion integral value Sa TS in step S200 is repeated (N in S210), and after the combustion time A1 has elapsed, the process proceeds to step S220 (Y in S210). When the adsorption peak integral value calculation count n = 1 (second loop processing), in step S210, the combustion time A1 (for example, 400 msec) preset in the EEPROM 64 after transmitting the voltage control signal in step S190 is set. until passage, repeating the integration of the catalytic combustion integrated value Sa TL at step S200 (N in S210), and, after a burning time A1 has elapsed, the flow proceeds to step S220 (Y in S210).

吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝０（１回目のループ処理）のとき、ステップＳ２２０では、吸着燃焼積分値Ｓｂから接触燃焼積分値ＳａTSを差し引いた値をＲＡＭ６３上に設けた吸着ピーク積分値ＳTSに格納する。そして、吸着ピーク積分値算出回数ｎを１増加した後、ステップＳ２３０に進む。吸着ピーク積分値算出回数ｎ＝１（２回目のループ処理）のとき、ステップＳ２２０では、吸着燃焼積分値Ｓｂから接触燃焼積分値ＳａTLを差し引いた値をＲＡＭ６３上に設けた吸着ピーク積分値ＳTLに格納する。そして、吸着ピーク積分値算出回数ｎを１増加した後、ステップＳ２３０に進む。 When the adsorption peak integral value calculation count n = 0 (first loop processing), in step S220, the adsorption peak integral value S provided on the RAM 63 is a value obtained by subtracting the catalytic combustion integral value Sa TS from the adsorption combustion integral value Sb. Store in TS . Then, after the adsorption peak integral value calculation count n is increased by 1, the process proceeds to step S230. When the adsorption peak integral value calculated number n = 1 (2 time through the loop), at step S220, the suction combustion integral value Sb adsorption peak integral value provided on RAM63 a value obtained by subtracting the catalytic combustion integrated value Sa TL from S Store in TL . Then, after the adsorption peak integral value calculation count n is increased by 1, the process proceeds to step S230.

ステップＳ２３０では、吸着ピーク積分値算出回数ｎが２でないとき、ステップＳ１７０に戻り、接触燃焼積分値Ｓａ及び吸着燃焼積分値Ｓｂの算出処理を再度行い（Ｓ２３０でＮ）、吸着ピーク積分値算出回数ｎが２のとき、ステップＳ２４０に進む（Ｓ２３０でＹ）。   In step S230, when the adsorption peak integral value calculation count n is not 2, the process returns to step S170, and the calculation process of the contact combustion integral value Sa and the adsorption combustion integral value Sb is performed again (N in S230), and the adsorption peak integral value calculation count is performed. When n is 2, the process proceeds to step S240 (Y in S230).

ステップＳ２４０では、非吸着時間ａ１に対する吸着ピーク積分値Ｓの傾きＫ（即ち、非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫ）を算出する。具体的には、吸着ピーク積分値ＳTSから吸着ピーク積分値ＳTLを差し引いた差分値（実質的には、接触燃焼積分値ＳａTSから接触燃焼積分値ＳａTLを差し引いた差分値）を傾きＫとしている。数学的には、傾きＫは、吸着ピーク積分値ＳTSから吸着ピーク積分値ＳTLを差し引いた差分値ΔＳを、非吸着時間ａ１TSから非吸着時間ａ１TLを差し引いた差分値Δａ１で除して算出する必要があるが、傾きは単位時間当たりの変化量であるので、差分値Δａ１を単位時間として、後述する故障判定値Ｆ及び補正情報Ｊにおいてもこの差分値Δａ１を単位時間とすることで、ΔＳを傾きＫとみなすことができる。もちろん、ΔＳをΔａ１で除した値を傾きとして用いてもよい。そして、ステップＳ２５０に進む。 In step S240, an inclination K of the adsorption peak integrated value S with respect to the non-adsorption time a1 (that is, an inclination K of the contact combustion integrated value Sa with respect to the non-adsorption time a1) is calculated. Specifically, (in effect, a difference value obtained by subtracting the catalytic combustion integrated value Sa TL from the catalytic combustion integral value Sa TS) difference value obtained by subtracting the adsorption peak integration value S TL from the adsorption peak integration value S TS inclination K. Mathematically, the gradient K is a difference value ΔS obtained by subtracting the adsorption peak integration value S TL from the adsorption peak integration value S TS, divided by the difference value Δa1 obtained by subtracting the non-adsorption time a1 TL from the non-adsorption time a1 TS However, since the slope is the amount of change per unit time, the difference value Δa1 is used as a unit time, and this difference value Δa1 is also used as a unit time in a failure determination value F and correction information J described later. Therefore, ΔS can be regarded as the slope K. Of course, a value obtained by dividing ΔS by Δa1 may be used as the inclination. Then, the process proceeds to step S250.

ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０で算出した傾きＫと、予め設定された故障判定値Ｆとを比較して、傾きＫが故障判定値Ｆ以上のとき（即ち、故障条件を満足するとき）、ガスセンサユニット１５に故障が生じたものとしてステップＳ２６０に進み（Ｓ２５０でＹ）、傾きＫが故障判定値Ｆ未満のとき、吸着燃焼式ガスセンサは故障がなく正常なものとしてステップＳ２７０に進む（Ｓ２５０でＮ）。   In step S250, the inclination K calculated in step S240 is compared with a preset failure determination value F. When the inclination K is equal to or greater than the failure determination value F (that is, when the failure condition is satisfied), the gas sensor unit. Assuming that a failure has occurred in 15, the process proceeds to step S260 (Y in S250), and when the slope K is less than the failure determination value F, the adsorption combustion type gas sensor is assumed to be normal with no failure and proceeds to step S270 (N in S250). .

ステップＳ２６０では、ガスセンサユニット１５に故障が生じたことを示す故障情報を含む表示制御信号を生成して、表示装置に対して送信する。そして、本フローチャートを終了する。   In step S260, a display control signal including failure information indicating that the gas sensor unit 15 has failed is generated and transmitted to the display device. And this flowchart is complete | finished.

ステップＳ２７０では、吸着ピーク積分値ＳTL（即ち、ガスセンサユニット１５の出力）を補正する。具体的には、ＥＥＰＲＯＭ６４には、例えば、予備測定やシミュレーションなどによって予め取得された、傾きＫと吸着ピーク積分値ＳTLの補正量Ｈとの関係についての変換テーブルである、補正情報Ｊが格納されており、この補正情報ＪにステップＳ２４０で算出した傾きＫを当てはめて得た補正量Ｈを、吸着ピーク積分値ＳTLに加算する。または、補正情報Ｊを、傾きＫに対する吸着ピーク積分値ＳTLの補正係数Ｉとし、この補正係数Ｉを、吸着ピーク積分値ＳTLに乗じる等して補正してもよい。そして、ステップＳ２８０に進む。 In step S270, the adsorption peak integrated value STL (that is, the output of the gas sensor unit 15) is corrected. Specifically, the EEPROM 64, for example, obtained in advance by such preliminary measurement or simulation, a conversion table of the relationship between the slope K and the correction amount H of the adsorption peak integration value S TL, correction information J is stored The correction amount H obtained by applying the inclination K calculated in step S240 to the correction information J is added to the adsorption peak integrated value STL . Or, the correction information J, the correction coefficient I of adsorption peak integration value S TL for slope K, the correction coefficient I, may be corrected by such multiplies the adsorption peak integration value S TL. Then, the process proceeds to step S280.

ステップＳ２８０では、ステップＳ２７０で補正した吸着ピーク積分値ＳTLを、ＥＥＰＲＯＭ６４上に予め格納された、予備測定やシミュレーションなどによって取得された吸着ピーク積分値ＳTLとガス濃度の関係についての変換テーブルである濃度情報Ｄに当てはめて、被検ガス中の検出対象ガスのガス濃度を求め、このガス濃度についての情報を含む表示制御信号を生成して、表示装置に対して送信する。そして、本フローチャートの処理を終了する。 In step S280, the suction peak integration value S TL corrected in step S270, which is previously stored on the EEPROM 64, the conversion table of the relationship between adsorption peak integration value S TL and gas concentration obtained by such preliminary measurement or simulation The gas concentration of the detection target gas in the gas to be detected is obtained by applying to the certain concentration information D, and a display control signal including information on the gas concentration is generated and transmitted to the display device. And the process of this flowchart is complete | finished.

上述したステップＳ１７０、Ｓ１８０、Ｓ１９０、Ｓ２１０が、請求項中の駆動制御手段に相当し、ステップＳ２００が、請求項中の出力測定手段に相当し、ステップＳ２４０が、請求項中の傾き算出手段に相当し、ステップＳ２５０、Ｓ２６０が、故障通知手段に相当し、ステップＳ２７０が、請求項中の出力補正手段に相当する。   Steps S170, S180, S190, and S210 described above correspond to the drive control means in the claims, step S200 corresponds to the output measurement means in the claims, and step S240 corresponds to the inclination calculation means in the claims. Steps S250 and S260 correspond to failure notification means, and step S270 corresponds to output correction means in the claims.

次に、上述したガス濃度検出装置１における本発明に係る動作（作用）について説明する。   Next, the operation (action) according to the present invention in the above-described gas concentration detection apparatus 1 will be described.

ガス濃度検出装置１は、気体収容室内に被検ガスを充填した後、各種変数を初期化する（Ｓ１１０）。そして、ガスセンサユニット１５に対して、吸着時間ｂ１にわたって低温駆動制御を行い（Ｓ１２０、Ｓ１３０）、続いて、燃焼時間Ｂ１にわたって高温駆動制御を行う（Ｓ１４０、Ｓ１６０）。このとき、燃焼時間Ｂ１におけるガスセンサユニット１５の出力を取得して吸着燃焼積分値Ｓｂを算出する（Ｓ１５０）。   The gas concentration detection device 1 initializes various variables after filling the gas storage chamber with the test gas (S110). Then, low temperature drive control is performed on the gas sensor unit 15 over the adsorption time b1 (S120, S130), and then high temperature drive control is performed over the combustion time B1 (S140, S160). At this time, the output of the gas sensor unit 15 at the combustion time B1 is acquired to calculate the adsorption combustion integral value Sb (S150).

そして、ガスセンサユニット１５に対して、比較的短い非吸着時間ａ１TSにわたって低温駆動制御を行い（Ｓ１７０、Ｓ１８０）、続いて、燃焼時間Ａ１にわたって高温駆動制御を行う（Ｓ１９０、Ｓ２１０）。このとき、燃焼時間Ａ１におけるガスセンサユニット１５の出力を取得して接触燃焼積分値ＳａTSを算出する（Ｓ２００）。そして、吸着燃焼積分値Ｓｂから接触燃焼積分値ＳａTSを差し引いて、吸着ピーク積分値ＳTSを算出する（Ｓ２２０）。 Then, low temperature drive control is performed on the gas sensor unit 15 over a relatively short non-adsorption time a1 TS (S170, S180), and then high temperature drive control is performed over the combustion time A1 (S190, S210). At this time, the output of the gas sensor unit 15 at the combustion time A1 is acquired to calculate the catalytic combustion integral value Sa TS (S200). Then, an adsorption peak integral value S TS is calculated by subtracting the contact combustion integral value Sa TS from the adsorption combustion integral value Sb (S220).

そして、上記吸着ピーク積分値ＳTSの算出に続いて、ガスセンサユニット１５に対して、比較的長い非吸着時間ａ１TLにわたって低温駆動制御を行い（Ｓ１７０、Ｓ１８０）、続いて、燃焼時間Ａ１にわたって高温駆動制御を行う（Ｓ１９０、Ｓ２１０）。このとき、燃焼時間Ａ１におけるガスセンサユニット１５の出力を取得して接触燃焼積分値ＳａTLを算出する（Ｓ２００）。そして、吸着燃焼積分値Ｓｂから接触燃焼積分値ＳａTLを差し引いて、吸着ピーク積分値ＳTLを算出する（Ｓ２２０）。 Then, following the calculation of the adsorption peak integration value S TS, with respect to the gas sensor unit 15 performs low-temperature driving control over a relatively long non-adsorption time a1 TL (S170, S180), followed by high temperatures for burning time A1 Drive control is performed (S190, S210). In this case, to calculate the catalytic combustion integral value Sa TL obtains the output of the gas sensor unit 15 in the combustion time A1 (S200). Then, by subtracting the catalytic combustion integrated value Sa TL from the adsorption combustion integral value Sb, and calculates the adsorption peak integration value S TL (S220).

そして、上記算出した吸着ピーク積分値ＳTSと吸着ピーク積分値ＳTLと（即ち、接触燃焼積分値ＳａTSと接触燃焼積分値ＳａTLと）から傾きＫを算出する（Ｓ２４０）。そして、この傾きＫに基づいて、ガスセンサユニット１５の故障の有無を判定し、故障ありと判定すると（Ｓ２５０でＹ）、表示装置に故障の旨を表示し（Ｓ２６０）、故障なしと判定すると（Ｓ２５０でＮ）、吸着ピーク積分値ＳTLを補正したのち（Ｓ２７０）、この補正した吸着ピーク積分値ＳTLに基づいて、ガス濃度を求めて、表示装置に出力する（Ｓ２８０）。このようにして、ガス濃度検出装置１におけるガス濃度検出が行われる。図５に、上記ガス濃度検出処理でのガスセンサユニット１５の駆動制御のイメージを示す。つまり、本実施形態では、非吸着時間ａ１にわたる低温駆動制御及び該低温駆動制御に続き燃焼時間Ａ１にわたる高温駆動制御からなる一連の駆動制御を、非吸着時間ａ１が互いに異なるように順次変更しながら連続して２回行う。 Then, to calculate the slope K and a suction peak integration value S TS calculated above and adsorption peak integral value S TL (i.e., the catalytic combustion integrated value Sa TS and catalytic combustion integral value Sa TL) (S240). Then, based on the inclination K, it is determined whether or not the gas sensor unit 15 has failed. When it is determined that there is a failure (Y in S250), the display device displays a failure (S260) and when it is determined that there is no failure ( After N is corrected in S250, the adsorption peak integral value STL is corrected (S270), and based on the corrected adsorption peak integral value STL , the gas concentration is obtained and output to the display device (S280). In this way, gas concentration detection in the gas concentration detection device 1 is performed. FIG. 5 shows an image of drive control of the gas sensor unit 15 in the gas concentration detection process. That is, in the present embodiment, a series of drive control including low temperature drive control over the non-adsorption time a1 and high temperature drive control over the combustion time A1 following the low temperature drive control is sequentially changed so that the non-adsorption time a1 is different from each other. Perform twice in succession.

以上より、本実施形態によれば、感応素子１１の温度が前記高温にされた後のガスセンサユニット１５に対して、感応素子１１の温度を互いに異なる複数の非吸着時間ａ１TS、ａ１TLから選択された１つの非吸着時間ａ１にわたり前記低温にして、続いて、感応素子１１の温度を燃焼時間Ａ１にわたり前記高温にする。そして、このときの感応素子１１の温度が高温にされる毎に接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTL（即ち、ガスセンサユニット１５の出力）を測定する。そして、互いに異なる非吸着時間ａ１TS、ａ１TLが選択されたそれぞれの場合において測定された複数の接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLから、非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫを算出する。 As described above, according to the present embodiment, the temperature of the sensitive element 11 is selected from a plurality of different non-adsorption times a1 TS and a1 TL for the gas sensor unit 15 after the temperature of the sensitive element 11 is raised to the high temperature. Then, the temperature of the sensitive element 11 is raised to the high temperature over the combustion time A1. Then, every time the temperature of the sensitive element 11 is increased, the catalytic combustion integral values Sa TS and Sa TL (that is, the output of the gas sensor unit 15) are measured. Then, the slope K of the contact combustion integral value Sa with respect to the non-adsorption time a1 is calculated from the plurality of contact combustion integration values Sa TS and Sa TL measured in the respective cases where different non-adsorption times a1 TS and a1 TL are selected. calculate.

この傾きＫは、検出対象ガスの濃度にかかわらず、感応素子１１の被毒量、即ち、劣化度合に応じて一定の値になるとともに、劣化度合に応じて絶対値が大きくなるものである。また、この傾きＫは、２つの接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLの差分をとることで算出されるが、これら２つの接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLは短い時間間隔（数ｍ秒〜数百ｍ秒）で測定されるものであり、そして、これら２つの接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLの差分をとることで、環境条件に係る接触燃焼積分値を相殺して、感応素子１１の劣化度合に係る接触燃焼積分値のみを取り出すことができる。 This inclination K has a constant value according to the poisoning amount of the sensitive element 11, that is, the degree of deterioration, and an absolute value according to the degree of deterioration, regardless of the concentration of the detection target gas. The slope K is calculated by taking the difference between the two contact combustion integral values Sa TS and Sa TL . These two contact combustion integral values Sa TS and Sa TL are short time intervals (several milliseconds to The difference between the two catalytic combustion integral values Sa TS and Sa TL is taken out to cancel the catalytic combustion integral value related to the environmental condition, and the sensitive element 11 is measured. Only the integrated value of the catalytic combustion related to the degree of deterioration of the can be extracted.

また、感応素子１１の温度を低温にした後高温にする一連の動作（駆動制御）を、非吸着時間ａ１が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行う。   In addition, a series of operations (drive control) in which the temperature of the sensitive element 11 is lowered and then raised is continuously performed a plurality of times while sequentially changing the non-adsorption time a1 to be different from each other.

また、非吸着時間ａ１の長さを、感応素子１１に検出対象ガスが吸着しない長さ（非吸着時間ａ１TS、ａ１TL）にして、この非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫを算出する。 Further, the length of the non-adsorption time a1 is set to a length (non-adsorption time a1 TS , a1 TL ) in which the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element 11, and the inclination K of the catalytic combustion integral value Sa with respect to the non-adsorption time a1. Is calculated.

また、ガスセンサユニット１５における非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫと吸着ピーク積分値ＳTLの補正量Ｈ（即ち、出力補正量）との関係を示す補正情報Ｊが予め記憶されており、この補正情報Ｊと算出された傾きＫとに基づいて、吸着ピーク積分値ＳTL（即ち、ガスセンサユニット１５の出力）を補正する。 Further, correction information J indicating the relationship between the slope K of the catalytic combustion integral value Sa with respect to the non-adsorption time a1 in the gas sensor unit 15 and the correction amount H (that is, the output correction amount) of the adsorption peak integral value STL is stored in advance. Based on the correction information J and the calculated slope K, the adsorption peak integrated value STL (that is, the output of the gas sensor unit 15) is corrected.

また、算出された傾きＫが予め定められた故障条件を満たすとき、ガスセンサユニット１５の故障を通知する。   When the calculated slope K satisfies a predetermined failure condition, the failure of the gas sensor unit 15 is notified.

以上より、本発明によれば、感応素子１１の温度が前記高温にされた後のガスセンサユニット１５に対して、感応素子１１の温度を互いに異なる複数の非吸着時間ａ１TS、ａ１TLから選択された１つの非吸着時間ａ１にわたり前記低温にして、続いて、感応素子１１の温度を燃焼時間Ａ１にわたり前記高温にして、そして、このとき感応素子１１の温度が高温にされる毎に接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTL（即ち、ガスセンサユニット１５の出力）を測定して、そして、互いに異なる非吸着時間ａ１TS、ａ１TLが選択されたそれぞれの場合において測定された複数の接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLから、非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫを算出するので、この傾きＫは、検出対象ガスの濃度にかかわらず、感応素子１１の被毒量、即ち、劣化度合に応じて一定の値になるとともに、劣化度合に応じて絶対値が大きくなるものであり、また、環境条件に係る接触燃焼積分値分を含まず且つ感応素子１１の劣化度合に係る接触燃焼積分値分のみを含むものであり、そのため、この傾きＫを、感応素子１１の劣化度合を示す指標として用いることで、検出対象ガスの濃度にかかわらず、該劣化度合を正確に把握することができる。また、標準ガスを用いることなく劣化度合を把握することができるので、連続してガス検出ができる。 As described above, according to the present invention, the temperature of the sensitive element 11 is selected from the plurality of non-adsorption times a1 TS and a1 TL different from each other for the gas sensor unit 15 after the temperature of the sensitive element 11 is raised to the high temperature. The temperature is lowered for one non-adsorption time a1, and then the temperature of the sensitive element 11 is raised to the high temperature for the combustion time A1, and at this time, each time the temperature of the sensitive element 11 is raised, the catalytic combustion integral The values Sa TS and Sa TL (that is, the output of the gas sensor unit 15) are measured, and a plurality of catalytic combustion integral values Sa measured in each case where different non-adsorption times a1 TS and a1 TL are selected. TS, from Sa TL, since calculating the slope K of the catalytic combustion integrated value Sa for the non-adsorption time a1, the slope K, regardless of the concentration of the target gas, sensitive element 11 The amount of poisoning, that is, a constant value according to the degree of deterioration, and an absolute value increases according to the degree of deterioration, does not include the contact combustion integral value related to the environmental conditions, and the sensitive element 11. Therefore, by using this slope K as an index indicating the degree of deterioration of the sensitive element 11, regardless of the concentration of the detection target gas, the degree of deterioration is included. Can be grasped accurately. Further, since the degree of deterioration can be grasped without using standard gas, gas detection can be performed continuously.

また、感応素子１１の温度を低温にした後高温にする一連の動作を、非吸着時間ａ１が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行うので、互いに異なる非吸着時間ａ１TS、ａ１TLが選択されたそれぞれの場合において行われる接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLの測定の間隔を短くすることができ、そのため、環境条件の変化の影響をより受けにくくすることができる。 In addition, since a series of operations in which the temperature of the sensitive element 11 is lowered and then raised is continuously performed a plurality of times while sequentially changing the non-adsorption time a1 to be different from each other, the different non-adsorption times a1 TS and a1 are different from each other. The interval of measurement of the catalytic combustion integral values Sa TS and Sa TL performed in each case where TL is selected can be shortened, so that it can be made less susceptible to the influence of changes in environmental conditions.

また、非吸着時間ａ１を、感応素子１１に前記検出対象ガスが吸着しない長さ（非吸着時間ａ１TS、ａ１TL）にして、非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫを算出するので、吸着性を有する検出対象ガスを検出するガスセンサユニット１５の劣化度合を正確に把握することができる。 Further, the non-adsorption time a1 is set to a length (the non-adsorption time a1 TS , a1 TL ) at which the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element 11, and the inclination K of the catalytic combustion integral value Sa with respect to the non-adsorption time a1 is calculated. Therefore, it is possible to accurately grasp the degree of deterioration of the gas sensor unit 15 that detects the detection target gas having adsorptivity.

また、ガスセンサユニット１５における傾きＫと吸着ピーク積分値ＳTLの補正量Ｈとの関係を示す補正情報Ｊが予め記憶されており、この補正情報Ｊと算出された傾きＫとに基づいて、吸着ピーク積分値ＳTLを補正するので、高精度なガス検出ができる。 Further, correction information J indicating the relationship between the inclination K in the gas sensor unit 15 and the correction amount H of the adsorption peak integral value STL is stored in advance, and the adsorption information J and the calculated inclination K are used for the adsorption. Since the peak integration value STL is corrected, highly accurate gas detection can be performed.

また、算出された傾きＫが予め定められた故障条件を満たすとき、ガスセンサユニット１５の故障を通知するので、ガスセンサユニット１５の故障を検出して、故障したガスセンサユニット１５が継続使用されることを防止できる。   Further, when the calculated inclination K satisfies a predetermined failure condition, the failure of the gas sensor unit 15 is notified, so that the failure of the gas sensor unit 15 is detected and the failed gas sensor unit 15 is continuously used. Can be prevented.

また、ガス濃度検出動作の都度、傾きＫを算出して、この算出した傾きＫを用いて吸着ピーク積分値ＳTLを補正するので、一定周期毎に傾きＫを算出するような構成に比べて、リアルタイムでガスセンサユニット１５の劣化度合を把握でき、より高精度なガス濃度検出ができる。 In addition, since the inclination K is calculated every time the gas concentration detection operation is performed, and the adsorption peak integrated value STL is corrected using the calculated inclination K, the inclination K is calculated every fixed period. In addition, the degree of deterioration of the gas sensor unit 15 can be grasped in real time, and gas concentration can be detected with higher accuracy.

本実施形態においては、２つの非吸着時間ａ１TS、非吸着時間ａ１TLについて、吸着ピーク積分値ＳTS、吸着ピーク積分値ＳTLを求め、これら傾きＫを算出するものであったが、これに限らず、３つ以上の互いに異なる複数の非吸着時間ａ１について、吸着ピーク積分値Ｓ（即ち、接触燃焼積分値Ｓａ）を求め、最小二乗法などを用いてこれらの傾きＫを算出するようにしてもよい。傾きＫの算出に用いる接触燃焼積分値Ｓａをより増やすことで、傾きＫの精度を向上させることができる。 In the present embodiment, the adsorption peak integrated value S TS and the adsorption peak integrated value S TL are obtained for the two non-adsorption times a1 TS and non-adsorption times a1 TL , and the inclination K is calculated. However, the adsorption peak integral value S (that is, the catalytic combustion integral value Sa) is obtained for a plurality of three or more different non-adsorption times a1, and the slope K is calculated using the least square method or the like. It may be. By increasing the contact combustion integral value Sa used for calculating the inclination K, the accuracy of the inclination K can be improved.

また、本実施形態においては、１つの吸着燃焼積分値Ｓｂを測定した後に、連続して２つの接触燃焼積分値ＳａTS、ＳａTLを測定して、これらから２つの吸着ピーク積分値ＳTS、ＳTL、を算出して、これら２つの吸着ピーク積分値ＳTS、ＳTLから傾きＫを算出するものであったが、これに限られるものではない。例えば、図６に示す駆動制御を２回行い、１回目の駆動制御で、吸着燃焼積分値Ｓｂ１とそれに続く接触燃焼積分値Ｓａ１とを算出して、これらから吸着ピーク積分値Ｓ１を算出し、そして、２回目の駆動制御で、吸着燃焼積分値Ｓｂ２とそれに続く接触燃焼積分値Ｓａ２とを算出して、これらから吸着ピーク積分値Ｓ２を算出し、最後に、吸着ピーク積分値Ｓ１と吸着ピーク積分値Ｓ２とから傾きＫを算出するなど、感応素子１１の温度が前記高温にされた後に、前記接触燃焼式ガスセンサに、予め定められた互いに異なる複数の非吸着時間ａ１n（ｎ＝１、２、・・、ｋ、・・、ｌ、・・、ｎ；ｋ≠ｌ）中から選択される１つの低温駆動時間ａ１k、及び、低温駆動時間ａ１lにわたって低温駆動制御を行い、続いて、予め定められた燃焼時間Ａ１にわたって高温駆動制御を行い、そして、このとき高温駆動制御が行われる毎に、接触燃焼積分値Ｓａk、Ｓａlを測定して、そして、互いに異なる非吸着時間ａ１k、ａ１lが選択されたそれぞれの場合に測定した、複数の接触燃焼積分値Ｓａk、Ｓａlに基づいて、非吸着時間ａ１に対する接触燃焼積分値Ｓａの傾きＫを算出するものであれば、傾きＫの算出方法は任意である。この場合、接触燃焼積分値Ｓａk、及び、接触燃焼積分値Ｓａl、の算出間隔が短いほど、環境条件の変化の影響を防ぐことができる。 In the present embodiment, after measuring one adsorption combustion integral value Sb, two contact combustion integral values Sa TS and Sa TL are continuously measured, and two adsorption peak integral values S TS , S TL is calculated and the slope K is calculated from these two adsorption peak integrated values S TS and S TL , but is not limited thereto. For example, the drive control shown in FIG. 6 is performed twice, and in the first drive control, the adsorption combustion integral value Sb1 and the subsequent contact combustion integral value Sa1 are calculated, and the adsorption peak integral value S1 is calculated therefrom. Then, in the second drive control, the adsorption combustion integral value Sb2 and the subsequent contact combustion integral value Sa2 are calculated, and the adsorption peak integral value S2 is calculated therefrom. Finally, the adsorption peak integral value S1 and the adsorption peak are calculated. After the temperature of the sensitive element 11 is raised to the high temperature, such as calculating the slope K from the integrated value S2, the contact combustion gas sensor has a plurality of different non-adsorption times a1 n (n = 1, , K,..., N; k ≠ l), one low temperature driving time a1 k selected from among the low temperature driving time a1 l and low temperature driving time a1 l , , Predetermined fuel Performed hot driving control over a time A1, and, at this time every time the high-temperature drive control is performed, a catalytic combustion integral value Sa k, by measuring the Sa l, and, different non-adsorption time a1 k, a1 l each other selected was measured in each case, which is based on a plurality of catalytic combustion integral value Sa k, Sa l, as long as it calculates the slope K of the catalytic combustion integrated value Sa for the non-adsorption time a1, the method of calculating the slope K Is optional. In this case, the shorter the calculation interval between the catalytic combustion integral value Sa k and the catalytic combustion integral value Sa l , the more the influence of changes in environmental conditions can be prevented.

また、本実施形態においては、傾きＫに基づいて故障を通知する機能（図４のフローチャートのステップＳ２５０、Ｓ２６０；故障通知手段）、及び、傾きＫに基づいて吸着ピーク積分値Ｓを補正する機能（図４のフローチャートのステップＳ２７０；出力補正手段）、を共に備えるものであったが、これに限らず、どちらか一方の機能のみ備えるものであってもよく、または、これら機能に代えて、傾きＫに基づいて、ガスセンサユニット１５の劣化度合を通知する機能などを備えるものであってもよい。   In the present embodiment, a function for notifying a failure based on the slope K (steps S250 and S260 in the flowchart of FIG. 4; failure notifying means) and a function for correcting the adsorption peak integrated value S based on the slope K are shown. (Step S270 in the flowchart of FIG. 4; output correction means). However, the present invention is not limited to this, and only one of these functions may be provided, or instead of these functions, A function of notifying the degree of deterioration of the gas sensor unit 15 based on the inclination K may be provided.

また、本実施形態においては、算出した傾きＫに基づいて、ガスセンサユニット１５の出力としての吸着ピーク積分値ＳTLを補正するものであったが、これに限らず、算出した傾きＫに基づいて、吸着ピーク積分値ＳTSを補正してもよく、または、例えば、算出した傾きＫに基づいて、計装アンプ６の出力オフセット機能などによりハードウェア的にガスセンサユニット１５の出力を補正するなど、本発明の目的に反しない限り、その補正方法は任意である。 Further, in the present embodiment, the adsorption peak integrated value STL as the output of the gas sensor unit 15 is corrected based on the calculated inclination K. However, the present invention is not limited to this, and based on the calculated inclination K. The adsorption peak integrated value STS may be corrected, or, for example, the output of the gas sensor unit 15 is corrected in hardware by the output offset function of the instrumentation amplifier 6 based on the calculated slope K, etc. As long as the object of the present invention is not violated, the correction method is arbitrary.

また、本実施形態においては、補正情報ＪがＥＥＰＲＯＭ６４に記憶されているものであったが、これに限らず、例えば、ＲＯＭ６２や、外部記憶装置（外付ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ等）に記憶されるなど、本発明の目的に反しない限り、補正情報Ｊを記憶する記憶手段は任意である。   In the present embodiment, the correction information J is stored in the EEPROM 64. However, the present invention is not limited to this. For example, the correction information J is stored in the ROM 62 or an external storage device (external hard disk device, CD-ROM, etc.). As long as the object of the present invention is not violated, the storage means for storing the correction information J is arbitrary.

また、本実施形態では、吸着燃焼式ガスセンサとしてのガスセンサユニット１５を備えるものであったが、これに限らず、非吸着燃焼を行う接触燃焼式ガスセンサを備えるものであってもよい。但し、この接触燃焼式ガスセンサの場合は、吸着燃焼しないので、吸着燃焼積分値Ｓｂは算出せずに上記接触燃焼積分値Ｓａのみ算出して、この接触燃焼積分値Ｓａから傾きＫを算出するようにする。   In the present embodiment, the gas sensor unit 15 serving as an adsorption combustion type gas sensor is provided. However, the present invention is not limited thereto, and a contact combustion type gas sensor that performs non-adsorption combustion may be provided. However, in the case of this catalytic combustion type gas sensor, the adsorption combustion does not occur, so the adsorption combustion integral value Sb is not calculated, but only the catalytic combustion integral value Sa is calculated, and the slope K is calculated from the catalytic combustion integral value Sa. To.

また、本実施形態は検出対象ガスの濃度を検出するものであったが、これに限らず、本発明は、成分不明の被検ガスに含まれるガスの種別を検出するガス種別検出装置など、他の種類のガス検出装置に適用してもよい。   Although the present embodiment detects the concentration of the detection target gas, the present invention is not limited to this, and the present invention includes a gas type detection device that detects the type of gas contained in the test gas whose component is unknown, You may apply to another kind of gas detection apparatus.

なお、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。   In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

１ ガス濃度検出装置（ガス検出装置）
２ ブリッジ回路
５ 電圧供給源
６ 計装アンプ
１１ 感応素子
１２ 補償素子
１５ ガスセンサユニット（吸着燃焼式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサ）
６０ ＭＰＵ
６１ ＣＰＵ（駆動制御手段、出力測定手段、傾き算出手段、出力補正手段）
６４ ＥＥＰＲＯＭ（補正情報記憶手段）
ａ１ 非吸着時間（低温駆動時間）
Ａ１ 燃焼時間（高温駆動時間）
ｂ１ 吸着時間
Ｂ１ 燃焼時間 1 Gas concentration detector (gas detector)
2 Bridge circuit 5 Voltage supply source 6 Instrumentation amplifier 11 Sensing element 12 Compensation element 15 Gas sensor unit (adsorption combustion type gas sensor, contact combustion type gas sensor)
60 MPU
61 CPU (drive control means, output measurement means, inclination calculation means, output correction means)
64 EEPROM (correction information storage means)
a1 Non-adsorption time (low temperature drive time)
A1 Combustion time (high temperature drive time)
b1 Adsorption time B1 Combustion time

Claims (4)

検出対象ガスと感応する感応素子を備えるとともに、前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを燃焼しない低温となる低温駆動制御及び前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを燃焼する高温となる高温駆動制御が行われる、接触燃焼式ガスセンサ、を有するガス検出装置において、
前記感応素子の温度が前記高温にされた後に、前記接触燃焼式ガスセンサに、予め定められた互いに異なる複数の低温駆動時間の中から選択される１つの前記低温駆動時間にわたって前記低温駆動制御を行い、続いて、予め定められた高温駆動時間にわたって前記高温駆動制御を行う駆動制御手段と、
前記駆動制御手段によって前記高温駆動制御が行われる毎に、前記接触燃焼式ガスセンサの出力を測定する出力測定手段と、
前記駆動制御手段において互いに異なる前記低温駆動時間が選択されたそれぞれの場合に、前記出力測定手段によって測定された複数の前記接触燃焼式ガスセンサの出力に基づいて、前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きを算出する傾き算出手段と、を有している
ことを特徴とするガス検出装置。 Low-temperature drive control including a sensitive element that is sensitive to the detection target gas, and a low temperature drive control in which the temperature of the sensitive element is a low temperature that does not burn the detection target gas, and a high temperature drive in which the temperature of the sensitive element is a high temperature that burns the detection target gas In a gas detection device having a catalytic combustion type gas sensor to be controlled,
After the temperature of the sensitive element is raised to the high temperature, the low temperature driving control is performed on the catalytic combustion gas sensor over one low temperature driving time selected from a plurality of predetermined low temperature driving times. Then, drive control means for performing the high temperature drive control over a predetermined high temperature drive time,
Output measuring means for measuring the output of the catalytic combustion type gas sensor each time the high temperature drive control is performed by the drive control means;
In each case where the low temperature driving times different from each other are selected in the drive control means, the slope of the output with respect to the low temperature driving time based on the outputs of the plurality of catalytic combustion gas sensors measured by the output measuring means A gas detection device comprising: an inclination calculating means for calculating 前記駆動制御手段が、前記低温駆動制御及び該低温駆動制御に続く前記高温駆動制御からなる一連の駆動制御を、前記低温駆動時間が互いに異なるように順次変更しながら連続して複数回行うことを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。   The drive control means performs a series of drive control including the low temperature drive control and the high temperature drive control subsequent to the low temperature drive control a plurality of times continuously while sequentially changing the low temperature drive time to be different from each other. The gas detection device according to claim 1, wherein 前記低温駆動時間の長さが、前記感応素子に前記検出対象ガスが吸着しない長さにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス検出装置。   3. The gas detection device according to claim 1, wherein a length of the low temperature driving time is set to a length that the detection target gas is not adsorbed to the sensitive element. 前記接触燃焼式ガスセンサにおける前記低温駆動時間に対する前記出力の傾きと出力補正量との関係を示す補正情報を予め記憶する補正情報記憶手段と、
前記傾き算出手段によって算出された前記傾き及び前記補正情報記憶手段に記憶された前記補正情報に基づいて、前記接触燃焼式ガスセンサの出力を補正する出力補正手段と、を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス検出装置。 Correction information storage means for preliminarily storing correction information indicating a relationship between the output inclination and the output correction amount with respect to the low temperature driving time in the catalytic combustion type gas sensor;
Output correction means for correcting the output of the catalytic combustion type gas sensor based on the inclination calculated by the inclination calculation means and the correction information stored in the correction information storage means. The gas detection device according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103529089A (en) * 2013-10-24 2014-01-22 沈阳添瀛通用设备有限公司 Wearable type methane carbon monoxide measurer
CN105401980A (en) * 2015-12-29 2016-03-16 常熟市亨达电子器材厂 Portable methane detection alarm

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