JP2018205210A - Gas sensor, gas alarm, controller, and control method - Google Patents
Gas sensor, gas alarm, controller, and control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018205210A JP2018205210A JP2017112700A JP2017112700A JP2018205210A JP 2018205210 A JP2018205210 A JP 2018205210A JP 2017112700 A JP2017112700 A JP 2017112700A JP 2017112700 A JP2017112700 A JP 2017112700A JP 2018205210 A JP2018205210 A JP 2018205210A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- resistance value
- temperature
- sensing layer
- detection target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Emergency Alarm Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ガスセンサ、ガス警報器、制御装置、及び制御方法に関する。 The present invention relates to a gas sensor, a gas alarm device, a control device, and a control method.
従来、予備検知と、予備検知の結果に応じた本検知とを実行するガス検出方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1において予備検知と本検知とは異なる温度で実行される。また、関連する技術として、ガスセンサを少なくとも3つの異なる温度に制御して、異なる温度においてガス検知を実行することによって、3種類以上のガスの検知を可能とする技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2010−54213号公報
[特許文献2] 特開2005−134311号公報
Conventionally, a gas detection method that performs preliminary detection and main detection according to the result of the preliminary detection is known (see, for example, Patent Document 1). In
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] JP 2010-54213 [Patent Document 2] JP 2005-13411 A
ガスセンサにおいては、検出対象ガスが存在しないにもかかわらず、検出対象ガス以外のアルコール等の物質に反応して、検出対象ガスが存在すると判別することを防止することが望ましい。したがって、ガスセンサにおいて、アルコール等の物質に対する検出対象ガスの選択性を高めることが望ましい。 In the gas sensor, it is desirable to prevent the detection target gas from being detected by reacting with a substance such as alcohol other than the detection target gas even though the detection target gas is not present. Accordingly, in the gas sensor, it is desirable to increase the selectivity of the detection target gas with respect to a substance such as alcohol.
本発明の第1の態様においては、ガスセンサを提供する。ガスセンサは、ガス感知層とガス感知層を加熱するためのヒータとを有してよい。ガスセンサは、ヒータにより加熱されたガス感知層の抵抗値に基づいて検出対象ガスを検出してよい。ガスセンサは、測定部、加熱制御部、第1取得部、第2取得部、第3取得部、及び判別部を備えてよい。測定部は、ガス感知層の抵抗値を測定してよい。加熱制御部は、ガス感知層を加熱するようにヒータを制御してよい。第1取得部は、ガス感知層の第1抵抗値を取得してよい。第1抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第1温度に制御された状態で測定部によって測定されてよい。第2取得部は、第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、ガス感知層の第2抵抗値を取得してよい。第2抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第1温度より低い第2温度に制御された状態で測定部によって測定されてよい。第3取得部は、第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、ガス感知層の第3抵抗値を取得してよい。第3抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第2温度より高い第3温度に制御された状態で測定部によって測定されてよい。判別部は、第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別してよい。 In a first aspect of the present invention, a gas sensor is provided. The gas sensor may include a gas sensing layer and a heater for heating the gas sensing layer. The gas sensor may detect the detection target gas based on the resistance value of the gas sensing layer heated by the heater. The gas sensor may include a measurement unit, a heating control unit, a first acquisition unit, a second acquisition unit, a third acquisition unit, and a determination unit. The measurement unit may measure a resistance value of the gas sensing layer. The heating control unit may control the heater to heat the gas sensing layer. The first acquisition unit may acquire a first resistance value of the gas sensing layer. The first resistance value may be measured by the measurement unit in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature by the heating control unit. The second acquisition unit may acquire the second resistance value of the gas sensing layer when the first resistance value is equal to or less than a predetermined first threshold value. The second resistance value may be measured by the measurement unit in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to a second temperature lower than the first temperature by the heating control unit. The third acquisition unit may acquire the third resistance value of the gas sensing layer when the second resistance value is equal to or less than a predetermined second threshold value. The third resistance value may be measured by the measurement unit in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to a third temperature higher than the second temperature by the heating control unit. The determination unit may determine the existing gas type based on the third resistance value.
判別部は、比較部を備えてよい。比較部は、第3抵抗値と、予め定められた第3閾値とを比較してよい。判別部は、第3抵抗値と第3閾値との比較結果に基づいて、存在するガス種を判別してよい。 The determination unit may include a comparison unit. The comparison unit may compare the third resistance value with a predetermined third threshold value. The determination unit may determine the existing gas type based on a comparison result between the third resistance value and the third threshold value.
検出対象ガスは、LPガスであってよい。判別部は、第3抵抗値が第3閾値以上である場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。判別部は、第3抵抗値が第3閾値より小さい場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be LP gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the third resistance value is equal to or greater than the third threshold value. The determination unit may determine that a gas other than the detection target gas exists when the third resistance value is smaller than the third threshold value.
検出対象ガスは、メタンガスであってよい。判別部は、第3抵抗値が第3閾値以下である場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。判別部は、第3抵抗値が第3閾値より大きい場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be methane gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the third resistance value is equal to or less than the third threshold value. The determination unit may determine that there is a gas other than the detection target gas when the third resistance value is greater than the third threshold value.
検出対象ガス以外のガスは、アルコールを含んでよい。 The gas other than the detection target gas may contain alcohol.
判別部は、変化率算出部を備えてよい。変化率算出部は、第3抵抗値の時間変化率を算出してよい。判別部は、第3抵抗値の時間変化率によって、存在するガス種を判別してよい。 The determination unit may include a change rate calculation unit. The change rate calculation unit may calculate a time change rate of the third resistance value. The discriminating unit may discriminate the existing gas type based on the time change rate of the third resistance value.
検出対象ガスは、LPガスであってよい。判別部は、第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値以上である場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。判別部は、第3抵抗値の時間変化率が変化率閾値より小さい場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be LP gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the temporal change rate of the third resistance value is equal to or greater than a predetermined change rate threshold value. The determination unit may determine that there is a gas other than the detection target gas when the time change rate of the third resistance value is smaller than the change rate threshold.
検出対象ガスは、メタンガスであってよい。判別部は、第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値以下である場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。検出対象ガスは、第3抵抗値の時間変化率が変化率閾値より大きい場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be methane gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the temporal change rate of the third resistance value is equal to or less than a predetermined change rate threshold value. When the time change rate of the third resistance value is greater than the change rate threshold, it may be determined that a gas other than the detection target gas exists.
判別部は、タイミング検出部を備えてよい。タイミング検出部は、第3抵抗値が上がり始めるタイミングを検出してよい。判別部は、第3抵抗値が上がり始めるタイミングによって、存在するガス種を判別してよい。 The determination unit may include a timing detection unit. The timing detection unit may detect a timing at which the third resistance value starts to increase. The discriminating unit may discriminate the existing gas type at the timing when the third resistance value starts to increase.
検出対象ガスは、LPガスであってよい。判別部は、予め定められた時間内に、第3抵抗値が上がり始めた場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。判別部は、予め定められた時間が経過しても第3抵抗値が停滞または低下している場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be LP gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the third resistance value starts to increase within a predetermined time. The determination unit may determine that there is a gas other than the detection target gas when the third resistance value is stagnant or decreased even after a predetermined time has elapsed.
検出対象ガスは、メタンガスであってよい。判別部は、予め定められた時間が経過しても第3抵抗値が停滞または低下している場合には、検出対象ガスが存在すると判別してよい。判別部は、予め定められた時間内に、第3抵抗値が上がり始めた場合には、検出対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。 The detection target gas may be methane gas. The determination unit may determine that the detection target gas exists when the third resistance value is stagnant or decreased even after a predetermined time has elapsed. The determination unit may determine that a gas other than the detection target gas exists when the third resistance value starts to increase within a predetermined time.
加熱制御部は、第2抵抗値に応じて第3温度を変更してよい。 The heating control unit may change the third temperature according to the second resistance value.
第3取得部は、第2抵抗値に応じて第3抵抗値を取得するタイミングを変更してよい。判別部は、第2抵抗値に応じて第3閾値を変更してよい。 The third acquisition unit may change the timing for acquiring the third resistance value according to the second resistance value. The determination unit may change the third threshold value according to the second resistance value.
加熱制御部は、検出対象ガスの種類に応じて第2温度を変更してよい。 The heating control unit may change the second temperature according to the type of detection target gas.
加熱制御部は、検出対象ガスの種類に応じて第3温度を変更してよい。 The heating control unit may change the third temperature according to the type of detection target gas.
第3温度は、第1温度より高くてよい。ガス警報器は、ガスセンサを備えてよい。ガス警報器は、警報発生部を備えてよい。警報発生部は、検出対象ガスを検出したときに警報を発生してよい。 The third temperature may be higher than the first temperature. The gas alarm may include a gas sensor. The gas alarm device may include an alarm generation unit. The alarm generation unit may generate an alarm when detecting the detection target gas.
本発明の第2の態様においては、制御装置を提供する。制御装置は、ガスセンサを制御してよい。ガスセンサは、ガス感知層とガス感知層を加熱するためのヒータとを有してよい。ガスセンサは、ヒータにより加熱されたガス感知層の抵抗値に基づいて検出対象ガスを検出してよい。制御装置は、加熱制御部、第1取得部、第2取得部、第3取得部、及び判別部を備えてよい。加熱制御部は、ガス感知層を加熱するようにヒータを制御してよい。第1取得部は、ガス感知層の第1抵抗値を取得してよい。第1抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第1温度に制御された状態で測定されてよい。第2取得部は、第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、ガス感知層の第2抵抗値を取得してよい。第2抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第1温度より低い第2温度に制御された状態で測定されてよい。第3取得部は、第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、ガス感知層の第3抵抗値を取得してよい。第3抵抗値は、加熱制御部によってガス感知層の温度が第2温度より高い第3温度に制御された状態で測定されてよい。判別部は、第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別してよい。 In a second aspect of the present invention, a control device is provided. The control device may control the gas sensor. The gas sensor may include a gas sensing layer and a heater for heating the gas sensing layer. The gas sensor may detect the detection target gas based on the resistance value of the gas sensing layer heated by the heater. The control device may include a heating control unit, a first acquisition unit, a second acquisition unit, a third acquisition unit, and a determination unit. The heating control unit may control the heater to heat the gas sensing layer. The first acquisition unit may acquire a first resistance value of the gas sensing layer. The first resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature by the heating control unit. The second acquisition unit may acquire the second resistance value of the gas sensing layer when the first resistance value is equal to or less than a predetermined first threshold value. The second resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to a second temperature lower than the first temperature by the heating control unit. The third acquisition unit may acquire the third resistance value of the gas sensing layer when the second resistance value is equal to or less than a predetermined second threshold value. The third resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to a third temperature higher than the second temperature by the heating control unit. The determination unit may determine the existing gas type based on the third resistance value.
本発明の第3の態様においては、制御方法を提供する。制御方法は、ガスセンサの制御方法であってよい。ガスセンサは、ガス感知層とガス感知層を加熱するためのヒータとを有してよい。ガスセンサは、ヒータにより加熱されたガス感知層の抵抗値に基づいて検出対象ガスを検出してよい。制御方法は、第1温度制御段階、第1取得段階、第2温度制御段階、第2取得段階、第3温度制御段階、第3取得段階、及び判別段階を備えてよい。第1温度制御段階においては、ガス感知層の温度が第1温度に制御されてよい。第1取得段階においては、ガス感知層の第1抵抗値が取得されてよい。第1抵抗値は、ガス感知層の温度が第1温度に制御された状態で測定されてよい。第2温度制御段階においては、第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、ガス感知層の温度が第1温度より低い第2温度に制御されてよい。第2取得段階において、ガス感知層の第2抵抗値が取得されてよい。第2抵抗値は、ガス感知層の温度が第2温度に制御された状態で測定されてよい。第3温度制御段階においては、第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、ガス感知層の温度が第2温度より高い第3温度に制御されてよい。第3取得段階において、ガス感知層の第3抵抗値が取得されてよい。第3抵抗値は、ガス感知層の温度が第3温度に制御された状態で測定されてよい。判別段階においては、第3取得段階において取得された第3抵抗値に基づいて、存在するガス種が判別されてよい。 In the third aspect of the present invention, a control method is provided. The control method may be a gas sensor control method. The gas sensor may include a gas sensing layer and a heater for heating the gas sensing layer. The gas sensor may detect the detection target gas based on the resistance value of the gas sensing layer heated by the heater. The control method may include a first temperature control stage, a first acquisition stage, a second temperature control stage, a second acquisition stage, a third temperature control stage, a third acquisition stage, and a determination stage. In the first temperature control step, the temperature of the gas sensing layer may be controlled to the first temperature. In the first acquisition step, the first resistance value of the gas sensing layer may be acquired. The first resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature. In the second temperature control step, the temperature of the gas sensing layer may be controlled to a second temperature lower than the first temperature when the first resistance value is equal to or less than a predetermined first threshold value. In the second acquisition step, a second resistance value of the gas sensing layer may be acquired. The second resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the second temperature. In the third temperature control stage, the temperature of the gas sensing layer may be controlled to a third temperature higher than the second temperature when the second resistance value is equal to or lower than a predetermined second threshold value. In the third acquisition step, a third resistance value of the gas sensing layer may be acquired. The third resistance value may be measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the third temperature. In the determination step, the existing gas type may be determined based on the third resistance value acquired in the third acquisition step.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本発明の第1実施形態のガスセンサ100の概略を示す図である。本例のガスセンサ100は、検出対象ガスを検出する。検出対象ガス(「対象ガス」と略記する)は、可燃性ガスであってよい。対象ガスは、プロパン及びブタンを主成分とするLPガスであってよい。あるいは、対象ガスは、メタンガスを主成分とする都市ガスであってもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a
本例のガスセンサ100は、第1温度T1における検知と、第1温度T1より低い第2温度T2における検知とを実行するのみならず、第2温度T2における検知結果に応じて、さらに、第2温度T2より高い第3温度T3にヒータ14を駆動する。すなわち、本例のガスセンサ100は、検知結果に応じて、ヒータ14を第1温度T1(High)、第2温度T2(Low)、第3温度T3(High)の順に駆動してよい。これによって、対象ガスとアルコール等のガスとが区別される。
The
ガスセンサ100は、検出部10と制御装置200とを備える。検出部10は、ガス感知層12及びヒータ14を備える。本例の検出部10は、ヒータ14の温度を測定する温度測定部16を備える。本例と異なり、検出部10は、温度測定部16を備えていなくてもよい。ガス感知層12は、ガスによって抵抗値が変化するセンサ抵抗である。ヒータ14は、ガス感知層12を加熱する。ガスセンサ100は、ヒータ14により加熱されたガス感知層12の抵抗値に基づいて対象ガスを検出する。
The
制御装置200は、ガスセンサ100を制御する。本例では、検出部10及び制御装置200が共にガスセンサ100に内蔵されている。但し、制御装置200は、ガスセンサ100に外付けされる制御装置であってもよい。制御装置200は、測定部20、加熱制御部30、警報発生部40、第1取得部50、第2取得部60、第3取得部70、判別部80、及び記憶部90を備えてよい。但し、警報発生部40は、制御装置200には、必ずしも必須の構成ではない。ガスセンサ100がガス警報器である場合には、警報発生部40を備えてよい。
The
加熱制御部30、警報発生部40、第1取得部50、第2取得部60、第3取得部70、及び判別部80の少なくとも一部は、マイクロコンピュータの機能として実現されてよい。測定部20は、ガス感知層12の電気抵抗値を測定する。例えば、測定部20は、ガス感知層12に電流を流してガス感知層12の両端の電圧を測定する。ガス感知層12の抵抗値を測定することには、ガス感知層12の抵抗値に対応づけられた電圧または電流などの電気的特性を測定することが含まれてよい。測定された抵抗値を取得することには、抵抗値に対応づけられた電圧または電流などの電気的特性を取得することが含まれてよい。抵抗値を閾値と比較することには、抵抗値に対応づけられた電圧または電流を閾値と比較することが含まれてよい。一例において、ガス感知層12の抵抗値が閾値より大きいことには、ガス感知層12の両端の電圧が閾値より大きいことが含まれてよく、ガス感知層12を流れる電流が閾値より小さいことが含まれてよい。ガス感知層12の抵抗値が閾値より小さいことには、ガス感知層12の両端の電圧が閾値より小さいことが含まれてよく、ガス感知層12を流れる電流が閾値より大きいことが含まれてよい。
At least a part of the
加熱制御部30は、ヒータ14に印加する電圧を制御する。特に、加熱制御部30は、第1検知処理において、ガス感知層12の温度が第1温度T1になるようにヒータ14を制御する。第1検知処理において、対象ガスが存在する可能性がある場合に、加熱制御部30は、第2検知処理において、ガス感知層12の温度が第1温度T1より低い第2温度T2となるようにヒータ14を制御する。さらに、第2検知処理の結果、対象ガスが存在する可能性がある場合に、加熱制御部30は、アルコール等のガスに対する対象ガスの選択性を高めるために、ガス感知層12の温度が第2温度T2より高い第3温度T3となるようにヒータ14を制御する。
The
警報発生部40は、対象ガスが検出された場合に警報を発する。第1取得部50は、ガス感知層12の第1抵抗値を取得する。第2取得部60は、ガス感知層12の第2抵抗値を取得する。第3取得部70は、ガス感知層12の第3抵抗値を取得する。
The
第1抵抗値は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第1温度T1に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層12の電気抵抗値である。第2抵抗値は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第1温度T1より低い第2温度T2に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層の電気抵抗値である。第3抵抗値は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第2温度T2より高い第3温度T3に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層の電気抵抗値である。
The first resistance value is an electric resistance value of the
第1温度T1及び第3温度T3は、第2温度T2に比べて高い温度である。加熱制御部30は、ヒータ14をHigh状態に駆動して、ガス感知層12の温度が第1温度T1または第3温度T3となるように制御する。第1温度T1及び第3温度T3は、好ましくは、400℃以上500℃以下であってよく、より好ましくは、400℃以上450℃以下であってよい。一方、第2温度T2は、第1温度T1及び第3温度T3に比べて低い温度である。加熱制御部30は、ヒータ14をLow状態に駆動して、ガス感知層12の温度が第2温度T2となるように制御する。第2温度T2は、好ましくは、250℃以上350℃以下であってよい。
The first temperature T1 and the third temperature T3 are higher than the second temperature T2. The
判別部80は、第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する。本例における判別部80は、比較部82を備える。比較部82は、第3抵抗値と、予め定められた第3閾値とを比較する。判別部80は、第3抵抗値と第3閾値との比較結果に基づいて、存在するガス種を判別する。記憶部90は、加熱制御部30がヒータ14を制御するために必要な情報またはパラメータを記憶してよい。
The
図2は、検出部10の概略構成を示す断面図である。本例の検出部10は、半導体式薄膜ガスセンサである。本例の検出部10は、シリコン基板2と、熱絶縁支持層3と、ヒータ14として機能するヒータ層と、電気絶縁層4と、ガス検知部5とを備える。シリコン基板2には、貫通孔6が設けられている。貫通孔6は、ダイアフラム構造を構成する。ガス検知部5は、接合層7と、ガス感知層電極8と、ガス感知層12と、選択燃焼層9とを備えている。ガス感知層12は、例えば、SnO2、In2O3、WO3、ZnO、及びTiO2等の金属酸化物を主成分とする感知層として形成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
選択燃焼層9は、例えば、Pd、PdO、及びPt等の少なくとも一種の触媒を担持した焼結体である。選択燃焼層9は、触媒層とも呼ばれる。一例において、選択燃焼層9は、触媒担持Al2O3焼結体であり、Cr2O3、Fe2O3、Ni2O3、ZrO2、SiO2、ゼオライト等の金属酸化物を主成分として形成されてもよい。シリコン基板2はシリコンウェハーから構成される。ヒータ14はガス検知部5を加熱する。検出部10は、ヒータ14によって、ガス感知層12を加熱したときのガス感知層12の抵抗値によって対象ガスを検出する。
The
次に、加熱制御部30によるヒータ14の駆動について説明する。図3は、第1抵抗値が第1閾値より大きい場合のヒータ駆動パターンの一例を示す図である。加熱制御部30は、ヒータ14を間欠駆動する。加熱制御部30は、ヒータ14に対してヒータ駆動電圧としてパルス状の電圧を周期的に印加する。加熱制御部30は、30秒以上60秒以下の周期Pでパルス状の電圧をヒータ14に印加してよい。
Next, driving of the
加熱制御部30は、ガス感知層12の温度を第1温度T1(High)に制御する。ガス感知層12の温度を第1温度T1とするためにヒータ14に印加すべき電圧が予め設定されていてよい。加熱制御部30は、予め設定された電圧をヒータ14に印加してよい。加熱制御部30は、予め定められた加熱時間にわたって、ガス感知層12の温度を第1温度T1に保持してよい。一例において、第1検知処理における加熱時間は、30m秒から100m秒であり、より好ましくは、40m秒以上90m秒であってよい。
The
第1取得部50は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第1温度T1に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層12の第1抵抗値を取得する。加熱開始されてから、例えば100m秒が経過するまでの何れかの時点で、ガス感知層12の抵抗値が取得される。特に、第1温度T1に加熱開始後40m秒以上90m秒経過した時点で第1抵抗値が取得されてよい。
The
一例において、測定部20がガス感知層12の電気抵抗値を定常的に測定する。第1取得部50が、ガス感知層12の温度が第1温度T1に制御された状態となるタイミングで、測定部20による測定結果をサンプリング及びAD変換(アナログ−デジタル変換)することで、第1抵抗値を取得してよい。第2取得部60も、同様の構成であってよい。
In one example, the
加熱制御部30は、第1判断を実行する。第1判断は、第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下であるかについての判断である。但し、第1判断は、加熱制御部30以外の制御部が実行してもよい。第1抵抗値が第1閾値より大きい場合には、対象ガスが検出されなかったとして、加熱制御部30は、図3に示されるとおり、ヒータ14への通電を停止する。したがって、加熱時間を短縮化することができ、省電力を実現することができる。
The
図4は、第2抵抗値が第2閾値より大きい場合のヒータ駆動パターンの一例を示す図である。第1抵抗値が第1閾値以下の場合には、加熱制御部30は、図4に示されるとおり、ガス感知層12の温度を第1温度T1より低い第2温度T2(Low)に制御する。加熱制御部30は、予め定められた加熱時間にわたって、ガス感知層12の温度を第2温度T2に保持してよい。一例において、第2検知処理における加熱時間は、160m秒以上200m秒以下であってよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a heater driving pattern when the second resistance value is larger than the second threshold value. When the first resistance value is equal to or lower than the first threshold value, the
第2取得部60は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第2温度T2に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層12の第2抵抗値を取得する。加熱開始されてから、例えば200m秒までの何れかの時点で、ガス感知層12の抵抗値が取得される。特に、第2温度T2に加熱開始後160m秒以上200m秒経過した時点で第2抵抗値が取得されてよい。
The
加熱制御部30は、第2判断を実行する。第2判断は、第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下であるかについての判断である。但し、第2判断は、加熱制御部30以外の制御部が実行してもよい。第2抵抗値が第2閾値より大きい場合には、対象ガスが検出されなかったとして、加熱制御部30は、図4に示されるとおり、ヒータ14への通電を停止する。したがって、加熱時間が短くなり、省電力を実現することができる。
The
図5は、第2抵抗値が第2閾値以下の場合のヒータ駆動パターンの一例を示す図である。一般的なHigh状態での予備検知とLow状態での本検知の制御の場合は、第2抵抗値が第2閾値以下であれば、対象ガスが検出されたと判断される。一方、本例のガスセンサ100は、この場合と異なり、対象ガス以外のアルコール等との選択性を向上するための制御を更に実行する。具体的には、加熱制御部30は、第2抵抗値が第2閾値以下の場合には、図5に示されるとおり、ガス感知層12の温度を第2温度T2より高い第3温度T3(High)に制御する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a heater driving pattern when the second resistance value is equal to or smaller than the second threshold value. In the case of the control of the preliminary detection in the general high state and the main detection in the low state, it is determined that the target gas has been detected if the second resistance value is equal to or less than the second threshold value. On the other hand, unlike this case, the
加熱制御部30は、予め定められた加熱時間にわたって、ガス感知層12の温度を第3温度T3に保持してよい。例えば、加熱時間は、160m秒以上200m秒である。第3取得部70は、加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第3温度T3に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層12の第3抵抗値を取得する。ヒータ14が、再度のHigh状態に駆動開始されて加熱開始されてから、例えば200m秒までの何れかの時点で、ガス感知層12の第3抵抗値が取得される。特に、第3温度T3に加熱開始後160m秒以上200m秒経過した時点で第3抵抗値が取得されてよい。
The
判別部80は、第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する。本例における判別部80は、比較部82を備える。比較部82は、第3抵抗値と、予め定められた第3閾値とを比較する。判別部80は、第3抵抗値と第3閾値との比較結果に基づいて、存在するガス種を判別する。
The
図5に示される例では、第1温度T1と第3温度T3は同じである。但し、本例のガスセンサ100は、この場合に限られない。図6は、第2抵抗値が第2閾値以下の場合のヒータ駆動パターンの一例を示す図である。図6に示されるとおり、第3温度T3は、第1温度T1より高くてよい。第3温度T3を第1温度T1より高くすることによって、対象ガスとアルコールとの選択性を更に高めることができる。
In the example shown in FIG. 5, the first temperature T1 and the third temperature T3 are the same. However, the
本例のガスセンサ100は、第1抵抗値及び第2抵抗値の値に応じて、図3、図4、及び図5に示されるようにヒータ駆動パターンを切り替える。したがって、常に、第1温度T1、第2温度T2、及び第3温度T3という温度に制御する場合に比べて、全体の加熱時間を短くすることができる。
The
図7は、ヒータ14をHigh状態に駆動した場合におけるガス感知層の抵抗変化の一例を示す図である。図7は、ガス感知層12の温度を第1温度T1に保持した場合の測定結果を示している。具体的には、図7は、ガス感知層12の温度を430℃とした場合の測定結果を示す。図7には、ガスセンサ100の検出部10が置かれている雰囲気が、大気(Airと表示)、LPガス(LPと表示。イソブタン等)、水素ガス(H2と表示)、エタノール(ETOHと表示)、及びメタンガス(CH4と表示)の場合が示されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a change in resistance of the gas sensing layer when the
図7に示されるとおり、大気中の場合と比べて、大気以外の何れかのガスが存在する場合には、ガス感知層12の抵抗値が低くなる。大気中では、加熱開始後40m秒程度経過した時点でガス感知層12の抵抗値が安定する。一方、LPガス中及び水素ガス中では、ガス感知層12の抵抗値が大気中の場合と比べて大きく減少した後、40m秒あたりで上昇をはじめて徐々に大気中におけるガス感知層12の抵抗値に近づいていく。エタノール等のアルコール中ではガス感知層12の抵抗値が徐々に減少する。メタンガス中の場合もガス感知層12の抵抗値が徐々に減少する。
As shown in FIG. 7, the resistance value of the
したがって、例えば、加熱開始してから30m秒から100m秒の時間範囲においては、大気中におけるガス感知層12の抵抗値と、各ガス中におけるガス感知層12の抵抗値との間に差がある。それゆえ、ガス感知層12の抵抗値に基づいて、ガスの存在の有無を判断することができる。具体的には、大気中の場合と、大気以外の何れかのガスが存在する場合とを区別できる値になるように第1閾値L1が設定される。本例では、40kΩと100kΩとの間に第1閾値L1が設定される。但し、閾値は、検出部10によって異なるので、この場合に限定されない。
Therefore, for example, in the time range from 30 milliseconds to 100 milliseconds after the start of heating, there is a difference between the resistance value of the
加熱制御部30によってガス感知層12の温度が第1温度T1に制御された状態で測定部20によって測定されたガス感知層12の第1抵抗値が第1閾値L1と比較される。第1抵抗値が第1閾値L1より大きい場合には、加熱制御部30は、大気以外の何れかのガスが検出されなかったとして、ヒータ14への通電を停止する。一方、第1抵抗値が第1閾値L1以下である場合には、対象ガスが検出される可能性がある。したがって、対象ガスの濃度によってガス感知層12の抵抗が変化しやすい温度領域になるように加熱制御部30は、ガス感知層12の温度を第1温度T1より低い第2温度T2に制御する。
The first resistance value of the
図8は、ヒータをLow状態に駆動した場合におけるガス感知層の抵抗変化の一例を示す図である。図8は、ガス感知層12の温度を第2温度T2に保持した場合の測定結果を示している。具体的には、図8は、ガス感知層12の温度を330℃とした場合の測定結果を示す。図8に示されているガス種は、図7に示されているガス種と同じである。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a change in resistance of the gas sensing layer when the heater is driven to a low state. FIG. 8 shows a measurement result when the temperature of the
大気中では、加熱開始後60m秒程度経過した時点でガス感知層12の抵抗値が安定する。また、水素ガス中では、ガス感知層12の抵抗値が大気中の場合と比べて大きく減少した後、徐々に大気中の抵抗値に近づいていく。LPガス中の場合、エタノール等のアルコール中の場合、及びメタンガス中の場合では、それぞれガス感知層12の抵抗値が徐々に減少していく。
In the atmosphere, the resistance value of the
したがって、例えば、Low状態に加熱開始してから160m秒から200m秒の時間範囲においては、LPガス中の場合及びアルコール中の場合におけるガス感知層12の抵抗値と、水素ガス中におけるガス感知層の抵抗値との間に差がある。したがって、ガス感知層の抵抗値に基づいて、存在するガスが、水素ガスであるかを区別することができる。
Therefore, for example, in the time range from 160 ms to 200 ms after the start of heating in the low state, the resistance value of the
メタンガス中の場合におけるガス感知層12の抵抗値と水素ガス中の場合におけるガス感知層12の抵抗値との差は、加熱時間が長くなるにつれて大きくなる。したがって、対象ガスがメタンガスである場合は、対象ガスがLPガスである場合と比べて、第2抵抗値を取得するタイミングを遅らせてよい。本例では、30kΩと300kΩとの間に第2閾値L2(L2´)が設定される。図8に示される温度領域では、メタンガス中におけるガス感知層12の抵抗値が、LPガス中におけるガス感知層12の抵抗値より高い。したがって、対象ガスがメタンガスである場合の第2閾値L2´は、対象ガスがLPガスである場合の第2閾値L2より高い値に設定されてよい。
The difference between the resistance value of the
ガス感知層12の第2抵抗値が第2閾値L2と比較される。第2抵抗値が第2閾値L2より大きい場合には、存在するガスは水素ガス等の雑ガスであり、対象ガスではない。したがって、加熱制御部30は、ヒータ14への通電を停止する。一方、第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合には、対象ガスが存在する可能性がある。本例の加熱制御部30は、対象ガスをメタノール等のアルコールに対して選択して検出するために、ガス感知層12の温度が第2温度T2より高い第3温度T3となるように制御する。
The second resistance value of the
図9は、ヒータを200m秒間にわたってHigh状態に駆動した場合におけるガス感知層の抵抗変化の一例である。図9は、ガス感知層12の温度を第3温度T3に保持した場合の測定結果を示している。具体的には、図9は、ガス感知層12の温度を430℃とした場合の測定結果を示す。
FIG. 9 is an example of a change in resistance of the gas sensing layer when the heater is driven to a high state for 200 msec. FIG. 9 shows a measurement result when the temperature of the
図7においても説明したとおり、大気中では、加熱開始後40m秒程度経過した時点でガス感知層12の抵抗値が安定する。一方、LPガス(イソブタン等)中の場合及び水素ガス中の場合では、ガス感知層12の抵抗値が大気中の場合と比べて大きく減少した後、40m秒あたりで増加し始めて、徐々に大気中におけるガス感知層12の抵抗値に近づいていく。エタノール等のアルコール中ではガス感知層12の抵抗値が徐々に減少し、加熱開始後100m秒程度から、ガス感知層12の抵抗値が徐々に大きくなる。
As described with reference to FIG. 7, in the atmosphere, the resistance value of the
LPガス中の場合は、アルコール中の場合に比べて、加熱時間の経過に伴うガス感知層12の抵抗値の増加率が大きい。増加率の違いに起因して、例えば、加熱開始してから160m秒以上200m秒の時間範囲においては、LPガス中におけるガス感知層12の抵抗値と、アルコール中におけるガス感知層12の抵抗値との間に差が生じる。具体的には、LPガス中のガス感知層12の抵抗値は、アルコール中のガス感知層12の抵抗値より高くなる。LPガス中のガス感知層12の抵抗値と、アルコール中のガス感知層12の抵抗値との間に、第3閾値L3を設定してよい。
In the case of LP gas, the rate of increase in the resistance value of the
判別部80は、ガス感知層12の抵抗値に基づいて、存在するガスが、LPガスであるかアルコールであるかを判別することができる。比較部82は、ガス感知層12の第3抵抗値と第3閾値L3とを比較してよい。対象ガスがLPガスである場合、判別部80は、第3抵抗値が第3閾値以上である場合に、対象ガスであるLPガスが存在すると判別してよい。一方、判別部80は、第3抵抗値が第3閾値より小さい場合に、対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。具体的には、判別部80は、第3抵抗値が第3閾値より小さい場合には、アルコールを含むガスが存在すると判別してよい。したがって、対象ガスがLPガスである場合において、対象ガスをアルコール等の雑ガスに対して区別して検出することができる。
The
メタンガス中の場合は、ガス感知層12の抵抗値は、加熱開始後40m秒まで減少した後、40m秒から200m秒までの時間範囲において変化しにくい。一方、エタノール等のアルコール中の場合には、加熱開始後100m秒経過時点付近から、ガス感知層12の抵抗値が徐々に大きくなる。したがって、例えば、加熱開始後160m秒経過後の時間範囲では、メタンガス中におけるガス感知層12の抵抗値と、アルコール中におけるガス感知層12の抵抗値との間に差が生じる。具体的には、メタンガス中のガス感知層12の抵抗値は、アルコール中のガス感知層12の抵抗値よりも低くなる。したがって、メタンガスが対象ガスである場合には、メタンガス中におけるガス感知層12の抵抗値と、アルコール中におけるガス感知層12の抵抗値との間に、第3閾値L3´を設定してよい。
In the case of methane gas, the resistance value of the
判別部80は、ガス感知層12の抵抗値に基づいて、存在するガスが、メタンガスであるかアルコールであるかを判別することができる。比較部82は、ガス感知層12の第3抵抗値と第3閾値L3とを比較してよい。判別部80は、第3抵抗値が第3閾値以下である場合には、対象ガスであるメタンガスが存在すると判別してよい。一方、判別部80は、第3抵抗値が第3閾値より大きい場合には、対象ガス以外のガスが存在すると判別してよい。具体的には、判別部80は、第3抵抗値が第3閾値より大きい場合には、アルコールを含むガスが存在すると判別してよい。したがって、対象ガスがメタンガスである場合において、対象ガスをアルコール等の雑ガスに対して区別して検出することができる。
The
アルコールと対象ガスとの判別のためには、第3温度T3において測定された第3抵抗値を用いる一方、対象ガスの濃度を決定するためには、ガス感度を高くするために第2温度T2において測定された第2抵抗値を用いてもよい。例えば、対象ガスがLPガスである場合に、アルコールと対象ガスとの判別には、400℃以上の第3温度において測定された抵抗値を用いることが有利であるが、温度が400℃以上になると対象ガスに対する感度(ガス濃度に対する抵抗値の変化量)は低くなるため、対象ガスの濃度を決定するには不利である。したがって、対象ガスがアルコールではなくLPガスであると判別された場合において、対象ガスの濃度の決定には、ガス感度の高い330℃前後の第2温度において測定された第2抵抗値を用いてよい。これにより、ガスの検出感度を維持しつつ、アルコールに対する選択性を高めることができる。一方、対象ガスがメタンガスである場合には、温度が第2温度の場合より第3温度の場合の方が、ガス感度が高いので、第3温度における測定された第3抵抗値を用いて、アルコールと対象ガスとの判別のみならず、対象ガスの濃度を決定してよい。
The third resistance value measured at the third temperature T3 is used for discrimination between the alcohol and the target gas, while the second temperature T2 is used to increase the gas sensitivity in order to determine the concentration of the target gas. The second resistance value measured in
図10は、本発明の第1実施形態のガスセンサ100の処理内容の一例を示すフローチャートである。図10は、ガスセンサ100の制御方法の一例を示す。加熱制御部30は、ヒータ14に電圧を印加して、ガス感知層12の温度が第1温度T1になるようにヒータ14を制御する(ステップS101)。ステップS101の処理は、ガス感知層12の温度を第1温度T1に制御する第1温度制御段階に対応する。ステップS101の処理は、ガス感知層12をクリーニングする処理を兼ねてよい。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing contents of the
第1取得部50は、ガス感知層12の第1抵抗値を取得する(ステップS102)。ステップS102の処理は、ガス感知層12の温度が第1温度T1に制御された状態で測定されたガス感知層12の第1抵抗値を取得する第1取得段階に対応する。
The
加熱制御部30は、第1抵抗値が第1閾値L1以下であるかを判断する(ステップS103)。第1抵抗値が第1閾値L1より大きい場合には(ステップS103:NO)、対象ガスが存在しないと考えられるので、加熱制御部30は、ヒータ14への通電を停止して、ヒータ14をオフする(ステップS110)。したがって、第1抵抗値が第1閾値L1より大きく、大気以外のガスが存在しない場合には、直ちに加熱を停止することができる。これにより、消費電力を低減することができる。
The
第1抵抗値が第1閾値L1以下である場合には(ステップS103:YES)、何らかのガスが存在する蓋然性がある。したがって、加熱制御部30は、ガス感知層12の温度が第2温度T2になるようにヒータ14を制御する(ステップS104)。第2温度T2は、第1温度T1より低い。特に、第2温度T2は、250℃以上350℃以下であってよい。第2温度T2は、対象ガスのガス感度が第1温度T1の場合より高い温度領域に設定してよい。例えば、対象ガスがLPガスである場合、400℃以上500℃以下である第1温度T1の場合よりも250℃以上350℃以下である第2温度T2の方がガス感度が高い。したがって、第2温度T2において抵抗値を測定することによって、対象ガスの濃度を正確に判別することができる。これにより、所定の濃度範囲において確実に対象ガスを検出することができる。また、加熱制御部30は、後述するように、対象ガスの種類に応じて、第2温度T2を変更してもよい。ステップS104の処理は、第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、ガス感知層12の温度を第1温度T1より低い第2温度T2に制御する第2温度制御段階に対応する。
When the first resistance value is equal to or less than the first threshold value L1 (step S103: YES), there is a possibility that some gas exists. Therefore, the
第2取得部60は、ガス感知層12の第2抵抗値を取得する(ステップS105)。第2取得部60は、例えば、加熱開始後160m秒以上200m秒以下の時間領域において測定されたガス感知層12の抵抗値を第2抵抗値として取得する。ステップS105の処理は、ガス感知層12の温度が第2温度T2に制御された状態で測定されたガス感知層12の第2抵抗値を取得する第2取得段階に対応する。
The
加熱制御部30は、第2抵抗値が第2閾値L2以下であるかを判断する(ステップS106)。第2抵抗値が第2閾値L2より大きい場合には(ステップS106:NO)、対象ガスが存在しないと考えられる。したがって、加熱制御部30は、ヒータ14への通電を停止して、ヒータ14をオフする(ステップS110)。これにより、第2抵抗値が第2閾値L2より大きく、大気以外のガスが存在しない場合には、加熱が直ちに停止されて、消費電力が低減される。
The
第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合には(ステップS106:YES)、対象ガスが存在する可能性がある。対象ガスは、LPガスまたはメタンガスであってよい。しかしながら、例えば、LPガスの濃度及びアルコール等の濃度によっては、LPガス中のガス感知層12の抵抗値と、アルコール中のガス感知層12の抵抗値とが近似する。そのため、第2抵抗値に基づいてガス種を判断することが難しい場合がある。
When the second resistance value is equal to or smaller than the second threshold value L2 (step S106: YES), there is a possibility that the target gas exists. The target gas may be LP gas or methane gas. However, for example, depending on the concentration of LP gas and the concentration of alcohol or the like, the resistance value of the
したがって、本例では、第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合には(ステップS106:YES)、加熱制御部30は、ガス感知層12の温度が第3温度T3になるようにヒータ14を制御する(ステップS107)。ステップS107の処理は、第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、ガス感知層12の温度を第2温度T2より高い第3温度T3に制御する第3温度制御段階に対応する。
Therefore, in this example, when the second resistance value is equal to or smaller than the second threshold value L2 (step S106: YES), the
第3温度T3は、400℃以上500℃以下であってよく、より好ましくは、400℃以上450℃以下であってよい。対象ガスがLPガスである場合、第3温度T3が400℃より低く設定されると、LPガスが脱離しきれずにガス感知層12等にLPガスが残ってしまう。したがって、加熱時間に伴うガス感知層12の抵抗値が低下したままとなり、LPガスとアルコールとの区別が難しくなる。対象ガスがメタンガスである場合、第3温度T3が400℃より低く設定されると、エタノール等のアルコール中における抵抗値が低下したままとなり、メタンガスとアルコールとの区別が困難になる場合がある。一方、第3温度T3を500℃より高くすると、検出部10を劣化させる可能性がある。
The third temperature T3 may be 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably 400 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. When the target gas is LP gas, if the third temperature T3 is set lower than 400 ° C., LP gas cannot be completely desorbed, and LP gas remains in the
第3取得部70は、ガス感知層12の第3抵抗値を取得する(ステップS108)。第3取得部70は、例えば、加熱開始後160m秒以上200m秒以下の時間領域において測定されたガス感知層12の抵抗値を第3抵抗値として取得する。ステップS108の処理は、ガス感知層12の温度が第3温度T3に制御された状態で測定されたガス感知層12の第3抵抗値を取得する第3取得段階に対応する。
The
判別部80は、第3抵抗値に基づいてガス種を判別するガス種判別処理を実行する(ステップS109)。ステップS109の処理は、第3取得段階(ステップS108)において取得された第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する判別段階に対応する。加熱制御部30は、ヒータ14への通電を停止して、ヒータ14をオフする(ステップS110)。加熱制御部30は、例えば、30秒以上60秒以下のヒータ駆動周期Pが経過するのを待って(ステップS111:YES)、再び、ガス感知層12の温度が第1温度T1になるようにヒータ14を制御する(ステップS101)。
The
図11は、対象ガスがLPガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図11は、図10のステップS109の処理の一例である。比較部82は、第3抵抗値と、予め定められた第3閾値L3とを比較する(ステップS201)。第3抵抗値が第3閾値L3以上である場合には(ステップS201:YES)、図9において説明したとおり、アルコールを含む雑ガスによる影響ではなく、実際に、対象ガスが存在すると考えられる。したがって、判別部80は、LPガスが存在すると判別する(ステップS202)。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a gas type determination process when the target gas is LP gas. FIG. 11 is an example of the process in step S109 of FIG. The
一方、第3抵抗値が第3閾値L3より小さい場合には(ステップS201:NO)、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップS203)。LPガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報する(ステップS204)。一方、アルコールを含むガスが存在すると判断された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報せずに、リターンしてよい。
On the other hand, when the third resistance value is smaller than the third threshold value L3 (step S201: NO), it is determined that a gas containing alcohol is present (step S203). If it is determined that LP gas is present, the
図12は、対象ガスがメタンガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図12は、図10のステップS109の処理の一例である。比較部82は、第3抵抗値と、予め定められた第3閾値L3´とを比較する(ステップS301)。第3抵抗値が第3閾値L3´以下である場合には(ステップS301:YES)、図9において説明したとおり、アルコールを含む雑ガスによる影響ではなく、実際に、対象ガスが存在すると考えられる。したがって、判別部80は、メタンガスが存在すると判別する(ステップS302)。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a gas type determination process when the target gas is methane gas. FIG. 12 is an example of the process of step S109 of FIG. The
一方、第3抵抗値が第3閾値L3´より大きい場合には(ステップS301:NO)、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップS303)。メタンガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報する(ステップS304)。一方、アルコールを含むガスが存在すると判断された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報せずに、リターンしてよい。
On the other hand, when the third resistance value is larger than the third threshold L3 ′ (step S301: NO), it is determined that there is a gas containing alcohol (step S303). When it is determined that methane gas is present, the
以上のように、本例の制御方法によれば、第1抵抗値が第1閾値L1以下であり(図10のステップS103:YES)、かつ第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合(図10のステップS105:YES)に限って、ガス感知層12の温度を第3温度T3に保持する処理(ステップS107及びステップS108)を実行する。したがって、各周期Pにおいて、ガス感知層12の温度を第3温度T3に比較的長く保持する処理を実行する場合に比べて、消費電力を低減することができる。
As described above, according to the control method of this example, the first resistance value is equal to or less than the first threshold value L1 (step S103 in FIG. 10: YES), and the second resistance value is equal to or less than the second threshold value L2. Only in (step S105 of FIG. 10: YES), a process of maintaining the temperature of the
本例の制御方法によれば、第1抵抗値および第2抵抗値の値に応じて、図3、図4、及び図5に示されるようにヒータ駆動パターンを切り替える。したがって、各周期Pにおいて、常に、第1温度T1、第2温度T2、及び第3温度T3という温度に制御する場合に比べて、全体の加熱時間を短くすることができる。したがって、消費電力を低減することができる。 According to the control method of this example, the heater driving pattern is switched as shown in FIGS. 3, 4, and 5 according to the values of the first resistance value and the second resistance value. Therefore, in each cycle P, the entire heating time can be shortened compared to the case where the temperature is always controlled to the first temperature T1, the second temperature T2, and the third temperature T3. Therefore, power consumption can be reduced.
本例のガスセンサ100は、第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合において、直ちに、対象ガスが存在すると結論せずに、さらに、ガスの判別処理を実行する。したがって、アルコール等のガスに対する対象ガスの選択性を高める。それゆえ、対象ガスが存在しないにもかかわらず、警報発生部40が警報を発報する可能性を低減することができる。
In the case where the second resistance value is equal to or smaller than the second threshold value L2, the
本例のガスセンサ100において、加熱制御部30は、対象ガスの種類に応じて、第2温度T2を変更してよい。また、加熱制御部30は、対象ガスの種類に応じて、第3温度T3を変更してよい。図13は、LPガスに対するガス感度とメタンガスに対するガス感度を示す図である。第2温度T2は、対象ガスのガス感度(検出感度)が第1温度T1の場合に比べて高い温度領域に設定してよい。但し、ガス種によっては、第2温度T2における対象ガスのガス温度が第1温度T1の場合に比べて低くてもよい。メタンガスに対するガス感度のピークは、LPガスの対するガス感度のピークより高温側に位置している。したがって、加熱制御部30は、対象ガスがメタンガスの場合における第2温度T2を、対象ガスがLPガスの場合における第2温度T2より高く設定してよい。例えば、対象ガスがメタンガスの場合における第2温度T2は350℃であってよく、対象ガスがLPガスの場合における第2温度T2は330℃であってよい。
In the
また、図9に示されるとおり、LPガス中のガス感知層12の抵抗値とエタノール等のアルコール中のガス感知層12の抵抗値との差は、第3温度T3に保持する加熱時間が長くなるほど小さくなる。一方、メタンガス中のガス感知層12の抵抗値とアルコール中のガス感知層12の抵抗値との差は、第3温度T3に保持する加熱時間が長くなるほど大きくなる。そして、第3温度T3が高くなると、このような傾向が強まる。したがって、対象ガスがメタンガスの場合には、対象ガスがLPガスの場合に比べて高い値に第3温度T3に設定することによって、アルコールとの選択性を高くしてよい。
In addition, as shown in FIG. 9, the difference between the resistance value of the
図14は、ガスセンサ100の処理内容の一例を示すフローチャートである。図14のステップS401〜ステップS406は、図10のステップS101〜ステップS106と同じであり、図14のステップSS408〜ステップS412は、図10のステップS107〜ステップS111と同様である。図14に示される処理は、ステップS407が加えられている点で、図10に示される処理と異なる。したがって、図10の処理と同様のステップについては、繰返しの説明を省略する。
FIG. 14 is a flowchart showing an example of processing contents of the
ステップS407において、加熱制御部30は、第2抵抗値に応じて第3温度T3を変更してよい。具体的には、第2抵抗値が低くなるほど、ガス感知層12に付着しているガス成分の量が多くなると推定される。ガス感知層12に付着しているガス成分が多い場合には、High駆動してガス感知層12を第3温度T3に加熱してガス成分を脱離させるのに時間がかかる。したがって、第2抵抗値が低いほど、第3温度T3を高くしてよい。
In step S407, the
第2抵抗値が低い場合に加熱制御部30が第3温度T3を高くすることによって、ガス感知層12に付着しているLPガスの脱離が促進される。したがって、LPガス中のガス感知層12の抵抗値とアルコール中でのガス感知層12の抵抗値の差を確保しやすくなる。また、第2抵抗値が低い場合に加熱制御部30が第3温度T3を高くすることによって、ガス感知層12に付着しているアルコールの脱離が促進される。したがって、メタンガス中のガス感知層12の抵抗値とアルコール中でのガス感知層12の抵抗値の差を確保しやすくなる。
When the second resistance value is low, the
図15は、ガスセンサ100の処理内容の一例を示すフローチャートである。図15のステップS501〜ステップS507は、図10のステップS101〜ステップS107と同じであり、図15のステップSS509〜ステップS512は、図10のステップS108〜ステップS111と同様である。図15に示される処理は、ステップS508が加えられている点で、図10に示される処理と異なる。したがって、図10の処理と同様のステップについては、繰返しの説明を省略する。
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of processing contents of the
ステップS508において、第3取得部70は、第2抵抗値に応じて第3抵抗値を取得するタイミングを変更する。これにともなって、加熱制御部30は、ガス感知層12を第3温度T3に加熱する加熱時間を長くしてよい。加熱時間を長くすることによって、ガス感知層12に付着しているLPガスの脱離が促進される。したがって、LPガス中のガス感知層12の抵抗値とアルコール中でのガス感知層12の抵抗値の差を確保することができる。また、ガス感知層12に付着しているアルコールの脱離が促進される。したがって、メタンガス中のガス感知層12の抵抗値とアルコール中でのガス感知層12の抵抗値の差を確保することができる。また、判別部80は、第2抵抗値に応じて第3温度T3を変更してよい。例えば、判別部80は、第2閾値L2と第2抵抗値との比をみて、第3閾値を決める。例えば、第2抵抗値が低いほど第3閾値も小さくしてよい。
In step S508, the
図16は、本発明の第2実施形態のガスセンサ100の概略を示す図である。第2実施形態のガスセンサ100は、判別部80が変化率算出部84を備えることを除いて、第1実施形態のガスセンサ100の構造と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating the
変化率算出部84は、加熱開始からの加熱時間経過に伴う第3抵抗値の時間変化率を算出する。本実施形態においては、複数の時刻において、第3抵抗値が取得されてよい。複数の時刻において取得された複数の第3抵抗値から第3抵抗値の時間変化率が算出される。変化率算出部84は、特定の時刻における第3抵抗値を基準にして第3抵抗値の最大時間変化率(最大比)を算出してよい。
The change
図17は、ヒータ14をHigh状態に駆動した場合におけるガス感知層12の抵抗の時間変化率の一例を示す図である。図17は、ガス感知層12の温度を第3温度T3に保持した場合におけるガス感知層12の抵抗の時間変化率を示している。図17において、縦軸は、所定の時刻におけるガス感知層12の抵抗値を基準とした比率を示す。本例では、加熱開始後200m秒経過時のガス感知層12の抵抗値を基準として比率を示している。具体的には、加熱開始後200m秒経過時のガス感知層12の第3抵抗値をR200とし、任意の時刻Xにおけるガス感知層12の第3抵抗値をRXとすると、図17の縦軸に示される変化率はR200/RXの式により算出される。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a time change rate of resistance of the
図17に示されるとおり、LPガス中のガス感知層12の抵抗値の時間変化率は、最大で3.2程度である。具体的には、LPガス中においては、加熱開始後40秒経過時におけるガス感知層12の第3抵抗値は、加熱開始後200秒経過時におけるガス感知層12の第3抵抗値の3.2倍となる。一方、エタノール等のアルコール中のガス感知層12の抵抗値の時間変化率は、最大で2.3程度である。具体的には、エタノール中においては、加熱開始後100秒経過時におけるガス感知層12の第3抵抗値は、加熱開始後200秒経過時におけるガス感知層12の第3抵抗値の2.3倍となる。したがって、対象ガスがLPガスの場合は、2.3倍と3.2倍の間に変化率閾値L4が設定されてよい。
As shown in FIG. 17, the time change rate of the resistance value of the
また、メタンガス中のガス感知層12の抵抗値の時間変化率は、最大で1程度である。したがって、対象ガスがメタンガスの場合は、2.3倍と1倍の間に変化率閾値L4´が設定されてよい。以上のように、判別部80は、第3抵抗値の時間変化率によって、存在するガス種を判別する。特に、対象ガスがメタンガスである場合に、対象ガスのアルコール等の物質に対する選択性を高める上で効果的である。以上のような第2実施形態のガスセンサ100の処理内容は、ガス種の判別の処理を除いて、図10、図14、及び図15に示される各処理内容と同様である。
Moreover, the time change rate of the resistance value of the
図18は、対象ガスがLPガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図18は、図10のステップS109、図14のステップS410、図15のステップS510の処理の一例である。 FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a gas type determination process when the target gas is LP gas. FIG. 18 shows an example of the processing in step S109 in FIG. 10, step S410 in FIG. 14, and step S510 in FIG.
変化率算出部84は、加熱開始からの時間経過に伴う第3抵抗値の時間変化率を算出する(ステップS601)。時間変化率は、図17において説明したような第3抵抗値の最大時間変化率(最大比)であってよい。但し、時間変化率は、第3抵抗値の時間的な変化の度合いを示すものであればよく、最大時間変化率に限られない。
The change
判別部80は、算出された時間変化率によって、存在するガス種を判別する。具体的には、判別部80は、第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値L4以上であるか否かを判断する(ステップS602)。第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値L4以上である場合には(ステップS602:YES)、判別部80は、LPガスが存在すると判別する(ステップS603)。一方。第3抵抗値の時間変化率が、変化率閾値L4より小さい場合には(ステップS602:NO)、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップS604)。LPガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報してよい(ステップS605)。
The discriminating
図19は、対象ガスがメタンガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図19は、図10のステップS109、図14のステップS410、図15のステップS510の処理の一例である。変化率算出部84は、加熱開始からの時間経過に伴う第3抵抗値の時間変化率を算出する(ステップS701)。
FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a gas type determination process when the target gas is methane gas. FIG. 19 shows an example of the processing in step S109 in FIG. 10, step S410 in FIG. 14, and step S510 in FIG. The change
判別部80は、第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値L4´以下であるか否かを判断する(ステップS702)。判別部80は、第3抵抗値の時間変化率が、予め定められた変化率閾値L4´以下である場合には(ステップS702:YES)、判別部80は、メタンガスが存在すると判別する(ステップS703)。一方。第3抵抗値の時間変化率が、変化率閾値L4´より大きい場合には(ステップ702:NO)、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップ704)。メタンガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報してよい(ステップS705)。
The
図20は、本発明の第3実施形態のガスセンサ100の概略を示す図である。第3実施形態のガスセンサ100は、判別部80がタイミング検出部86を備えることを除いて、第1または第2実施形態のガスセンサ100の構造と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
FIG. 20 is a diagram schematically illustrating the
タイミング検出部86は、加熱開始からの加熱時間経過に伴って第3抵抗値が上がり始めるタイミングを検出する。本実施形態においては、複数の時刻において、第3抵抗値が取得される。複数の時刻において取得された複数の第3抵抗値から、第3抵抗値が上がり始めるタイミングを検出してよい。具体的には、加熱開始から、第3抵抗値が上がり始める時までの時間を検出してよい。
The
上述した図9を参照すれば、LPガス中の場合では、ガス感知層12の抵抗値が、加熱開始後40m秒程度経過した時点で極小値を示し、その後にガス感知層12の抵抗値が増加する。したがって、LPガス中では、第3抵抗値が上がり始めるタイミングは、加熱開始後40m秒程度経過時点であってよい。一方、アルコール中では、第3抵抗値が上がり始めるタイミングは、加熱開始後100m秒程度経過時点であってよい。メタンガス中では、加熱開始後200m秒程度経過しても、第3抵抗値が停滞または低下している。したがって、メタンガス中では、第3抵抗値が上がり始めるタイミングは、加熱開始後200m秒程度経過時点以降であってよい。ここで、「停滞」とは、予め定められた数値範囲を維持していることを意味してよい。
Referring to FIG. 9 described above, in the case of LP gas, the resistance value of the
以上のような第3実施形態のガスセンサ100の処理内容は、ガス種の判別の処理を除いて、図10、図14、及び図15に示される各処理内容と同様である。図21は、対象ガスがLPガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図21は、図10のステップS109、図14のステップS410、図15のステップS510の処理の一例である。
The processing contents of the
タイミング検出部86は、加熱開始からの加熱時間経過に伴って第3抵抗値が上がり始めるタイミングを検出する(ステップS801)。第3抵抗値が上がり始めるタイミングは、加熱開始からの加熱時間経過に伴って第3抵抗値が減少から増加に転ずる極小値のタイミングであってよい。あるいは、第3抵抗値が上がり始めるタイミングは、加熱開始からの加熱時間経過に伴って第3抵抗値が極小値から所定値だけ増加したタイミングであってもよい。
The
判別部80は、第3抵抗値が上がり始めるタイミングによって、存在するガス種を判別する。具体的には、判別部80は、所定時間内に第3抵抗値が上がり始めたか否かを判断する(ステップS802)。所定時間は、LPガス中での第3抵抗値が上がり始める時間より長く、アルコール中での第3抵抗値が上がり始める時間より短い時間に設定されてよい。図9に示される例では、所定時間は、40m秒より長く100m秒より短い時間に設定されてよい。
The discriminating
所定時間内に第3抵抗値が上がり始めた場合には(ステップS802:YES)、判別部80は、LPガスが存在すると判別する(ステップS803)。一方、所定時間が経過しても第3抵抗値が停滞または低下している場合には(ステップS802:NO)、判別部80は、対象ガス以外のガスが存在すると判別する。具体的には、判別部80は、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップS804)。LPガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報してよい(ステップS805)。なお、所定時間内に第3抵抗値が上がり始めた場合には(ステップS802:YES)、加熱制御部30は、ヒータ14への通電を停止してもよい。
When the third resistance value starts to increase within the predetermined time (step S802: YES), the
図22は、対象ガスがメタンガスである場合におけるガス種判別処理の一例を示すフローチャートである。図22は、図10のステップS109、図14のステップS410、図15のステップS510の処理の一例である。タイミング検出部86は、加熱開始からの加熱時間経過に伴って第3抵抗値が上がり始めるタイミングを検出する(ステップS901)。
FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of a gas type determination process when the target gas is methane gas. FIG. 22 shows an example of the processing in step S109 in FIG. 10, step S410 in FIG. 14, and step S510 in FIG. The
判別部80は、所定時間内に第3抵抗値が上がり始めたか否かを判断する(ステップS902)。所定時間は、アルコール中での第3抵抗値が上がり始める時間より長く、メタノール中での第3抵抗値が上がり始める時間より短い時間に設定されてよい。図9に示される例では、所定時間は、100m秒より長く200m秒より短くてよい。
The
所定時間が経過しても第3抵抗値が停滞または低下している場合には(ステップS902:NO)、判別部80は、メタンガスが存在すると判別する(ステップS903)。一方、所定時間内に第3抵抗値が上がり始めた場合には(ステップS902:YES)、判別部80は、対象ガス以外のガスが存在すると判別する。具体的には、判別部80は、アルコールを含むガスが存在すると判断する(ステップS904)。メタンガスが存在すると判別された場合には、警報発生部40は、ガス漏れ警報を発報してよい(ステップS905)。
If the third resistance value is stagnant or decreasing after the predetermined time has elapsed (step S902: NO), the
本例においても、第2抵抗値が第2閾値L2以下である場合において、直ちに、対象ガスが存在すると結論せずに、さらに、ガスの判別処理を実行する。したがって、アルコール等のガスに対する対象ガスの選択性を高める。それゆえ、対象ガスが存在しないにもかかわらず、警報発生部40が警報を発報する可能性を低減することができる。
Also in this example, when the second resistance value is equal to or smaller than the second threshold value L2, it is not immediately concluded that the target gas exists, and a gas discrimination process is further executed. Therefore, the selectivity of the target gas with respect to a gas such as alcohol is increased. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本明細書における各実施形態は、適宜組み合わせることができる。本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As described above, the present invention has been described using the embodiment, but each embodiment in the present specification can be appropriately combined. The technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the description, and the drawings is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
2・・シリコン基板、3・・熱絶縁支持層、4・・電気絶縁層、5・・ガス検知部、6・・貫通孔、7・・接合層、8・・ガス感知層電極、9・・選択燃焼層、10・・検出部、12・・ガス感知層、14・・ヒータ、16・・温度測定部、20・・測定部、30・・加熱制御部、40・・警報発生部、50・・第1取得部、60・・第2取得部、70・・第3取得部、80・・判別部、82・・比較部、84・・変化率算出部、86・・タイミング検出部、90・・記憶部、100・・ガスセンサ、200・・制御装置
2 .... Silicon substrate, 3 .... Thermal insulation support layer, 4 .... Electrical insulation layer, 5 .... Gas detection part, 6 .... Through-hole, 7 ... Bonding layer, 8 ... Gas detection layer electrode, 9 ...・ Selective combustion layer, 10. 50 .. First acquisition unit, 60... Second acquisition unit, 70... Third acquisition unit, 80 ...
Claims (19)
前記ガス感知層の抵抗値を測定する測定部と、
前記ガス感知層を加熱するように前記ヒータを制御する加熱制御部と、
前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が第1温度に制御された状態で前記測定部によって測定された前記ガス感知層の第1抵抗値を取得する第1取得部と、
前記第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が前記第1温度より低い第2温度に制御された状態で前記測定部によって測定された前記ガス感知層の第2抵抗値を取得する第2取得部と、
前記第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が前記第2温度より高い第3温度に制御された状態で前記測定部によって測定された前記ガス感知層の第3抵抗値を取得する第3取得部と、
前記第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する判別部と、
を備える
ガスセンサ。 A gas sensor having a gas sensing layer and a heater for heating the gas sensing layer, and detecting a detection target gas based on a resistance value of the gas sensing layer heated by the heater;
A measurement unit for measuring a resistance value of the gas sensing layer;
A heating controller that controls the heater to heat the gas sensing layer;
A first acquisition unit for acquiring a first resistance value of the gas sensing layer measured by the measurement unit in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature by the heating control unit;
When the first resistance value is less than or equal to a predetermined first threshold, the measurement unit measures the temperature of the gas sensing layer controlled to a second temperature lower than the first temperature by the heating control unit. A second acquisition unit for acquiring a second resistance value of the gas sensing layer,
When the second resistance value is less than or equal to a predetermined second threshold, the measurement is performed by the measurement unit in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to a third temperature higher than the second temperature by the heating control unit. A third acquisition unit for acquiring a third resistance value of the gas sensing layer,
A discriminating unit for discriminating an existing gas type based on the third resistance value;
With gas sensor.
前記判別部は、前記第3抵抗値と前記第3閾値との比較結果に基づいて、存在するガス種を判別する
請求項1に記載のガスセンサ。 The determination unit includes a comparison unit that compares the third resistance value with a predetermined third threshold value,
The gas sensor according to claim 1, wherein the determination unit determines an existing gas type based on a comparison result between the third resistance value and the third threshold value.
前記判別部は、前記第3抵抗値が前記第3閾値以上である場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、前記第3抵抗値が前記第3閾値より小さい場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項2に記載のガスセンサ。 The detection target gas is LP gas,
The determination unit determines that the detection target gas is present when the third resistance value is equal to or greater than the third threshold value, and determines that the third resistance value is smaller than the third threshold value, The gas sensor according to claim 2, wherein it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
前記判別部は、前記第3抵抗値が前記第3閾値以下である場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、前記第3抵抗値が前記第3閾値より大きい場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項2に記載のガスセンサ。 The detection target gas is methane gas,
The determination unit determines that the detection target gas exists when the third resistance value is equal to or less than the third threshold value, and determines that the detection target gas is greater than the third threshold value when the third resistance value is greater than the third threshold value. The gas sensor according to claim 2, wherein it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
請求項3または4に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 3 or 4, wherein the gas other than the detection target gas includes alcohol.
前記判別部は、前記第3抵抗値の時間変化率によって、存在するガス種を判別する
請求項1に記載のガスセンサ。 The determination unit includes a change rate calculation unit that calculates a time change rate of the third resistance value.
The gas sensor according to claim 1, wherein the determination unit determines an existing gas type based on a time change rate of the third resistance value.
前記判別部は、前記第3抵抗値の前記時間変化率が、予め定められた変化率閾値以上である場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、前記第3抵抗値の前記時間変化率が前記変化率閾値より小さい場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項6に記載のガスセンサ。 The detection target gas is LP gas,
The determination unit determines that the detection target gas exists when the time change rate of the third resistance value is equal to or higher than a predetermined change rate threshold value, while the time of the third resistance value is determined. The gas sensor according to claim 6, wherein when the change rate is smaller than the change rate threshold, it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
前記判別部は、前記第3抵抗値の前記時間変化率が、予め定められた変化率閾値以下である場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、前記第3抵抗値の前記時間変化率が前記変化率閾値より大きい場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項6に記載のガスセンサ。 The detection target gas is methane gas,
The determination unit determines that the detection target gas exists when the time change rate of the third resistance value is equal to or less than a predetermined change rate threshold value, while the time of the third resistance value is determined. The gas sensor according to claim 6, wherein when the rate of change is larger than the change rate threshold, it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
前記判別部は、前記第3抵抗値が上がり始めるタイミングによって、存在するガス種を判別する
請求項1に記載のガスセンサ。 The determination unit includes a timing detection unit that detects a timing at which the third resistance value starts to increase,
The gas sensor according to claim 1, wherein the determination unit determines an existing gas type based on a timing at which the third resistance value starts to increase.
前記判別部は、予め定められた時間内に、前記第3抵抗値が上がり始めた場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、予め定められた前記時間が経過しても前記第3抵抗値が停滞または低下している場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項9に記載のガスセンサ。 The detection target gas is LP gas,
The discriminating unit discriminates that the detection target gas exists when the third resistance value starts to increase within a predetermined time, while the predetermined time elapses. The gas sensor according to claim 9, wherein when the three resistance value is stagnant or decreased, it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
前記判別部は、予め定められた時間が経過しても前記第3抵抗値が停滞または低下している場合には、前記検出対象ガスが存在すると判別する一方、予め定められた前記時間内に、前記第3抵抗値が上がり始めた場合には、前記検出対象ガス以外のガスが存在すると判別する
請求項9に記載のガスセンサ。 The detection target gas is methane gas,
The determination unit determines that the detection target gas exists when the third resistance value is stagnant or decreased even after a predetermined time elapses, and within the predetermined time The gas sensor according to claim 9, wherein when the third resistance value starts to increase, it is determined that a gas other than the detection target gas exists.
請求項1から11の何れか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 11, wherein the heating control unit changes the third temperature in accordance with the second resistance value.
請求項1から11の何れか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 11, wherein the third acquisition unit changes a timing at which the third resistance value is acquired according to the second resistance value.
請求項2から5の何れか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 2 to 5, wherein the determination unit changes the third threshold value according to the second resistance value.
請求項1から14の何れか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 14, wherein the heating control unit changes the second temperature and / or the third temperature according to a type of the detection target gas.
請求項1から15の何れか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 15, wherein the third temperature is higher than the first temperature.
前記検出対象ガスを検出したときに警報を発生する警報発生部をさらに備える
ガス警報器。 A gas sensor according to any one of claims 1 to 16, comprising:
A gas alarm device further comprising an alarm generation unit that generates an alarm when the detection target gas is detected.
前記ガス感知層を加熱するように前記ヒータを制御する加熱制御部と、
前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が第1温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第1抵抗値を取得する第1取得部と、
前記第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が前記第1温度より低い第2温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第2抵抗値を取得する第2取得部と、
前記第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、前記加熱制御部によって前記ガス感知層の温度が前記第2温度より高い第3温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第3抵抗値を取得する第3取得部と、
前記第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する判別部と、を備える
制御装置。 A control device that controls a gas sensor that has a gas sensing layer and a heater for heating the gas sensing layer, and detects a detection target gas based on a resistance value of the gas sensing layer heated by the heater. ,
A heating controller that controls the heater to heat the gas sensing layer;
A first acquisition unit configured to acquire a first resistance value of the gas sensing layer measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature by the heating control unit;
The gas measured when the temperature of the gas sensing layer is controlled to a second temperature lower than the first temperature by the heating control unit when the first resistance value is equal to or lower than a predetermined first threshold value. A second acquisition unit for acquiring a second resistance value of the sensing layer;
The gas measured when the temperature of the gas sensing layer is controlled to a third temperature higher than the second temperature by the heating controller when the second resistance value is equal to or lower than a predetermined second threshold value. A third acquisition unit for acquiring a third resistance value of the sensing layer;
A determining unit that determines an existing gas type based on the third resistance value.
前記ガス感知層の温度を第1温度に制御する第1温度制御段階と、
前記ガス感知層の温度が前記第1温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第1抵抗値を取得する第1取得段階と、
前記第1抵抗値が予め定められた第1閾値以下の場合に、前記ガス感知層の温度を前記第1温度より低い第2温度に制御する第2温度制御段階と、
前記ガス感知層の温度が前記第2温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第2抵抗値を取得する第2取得段階と、
前記第2抵抗値が予め定められた第2閾値以下の場合に、前記ガス感知層の温度を前記第2温度より高い第3温度に制御する第3温度制御段階と、
前記ガス感知層の温度が前記第3温度に制御された状態で測定された前記ガス感知層の第3抵抗値を取得する第3取得段階と、
第3取得段階において取得された第3抵抗値に基づいて、存在するガス種を判別する判別段階と、を備える
制御方法。 A gas sensor control method comprising: a gas sensing layer; and a heater for heating the gas sensing layer, and detecting a detection target gas based on a resistance value of the gas sensing layer heated by the heater,
A first temperature control step of controlling the temperature of the gas sensing layer to a first temperature;
A first obtaining step of obtaining a first resistance value of the gas sensing layer measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the first temperature;
A second temperature control step of controlling the temperature of the gas sensing layer to a second temperature lower than the first temperature when the first resistance value is equal to or lower than a predetermined first threshold;
A second obtaining step of obtaining a second resistance value of the gas sensing layer measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the second temperature;
A third temperature control step of controlling the temperature of the gas sensing layer to a third temperature higher than the second temperature when the second resistance value is equal to or lower than a predetermined second threshold;
A third obtaining step of obtaining a third resistance value of the gas sensing layer measured in a state where the temperature of the gas sensing layer is controlled to the third temperature;
And a determination step of determining an existing gas type based on the third resistance value acquired in the third acquisition step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017112700A JP6863102B2 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Gas sensors, gas alarms, control devices, and control methods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017112700A JP6863102B2 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Gas sensors, gas alarms, control devices, and control methods |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018205210A true JP2018205210A (en) | 2018-12-27 |
JP6863102B2 JP6863102B2 (en) | 2021-04-21 |
Family
ID=64955624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017112700A Active JP6863102B2 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Gas sensors, gas alarms, control devices, and control methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6863102B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020197379A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | 富士電機株式会社 | Gas detection device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07209234A (en) * | 1994-01-25 | 1995-08-11 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor gas sensor |
JP2005134311A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Semiconductor type gas sensor, and method for monitoring gas by use of semiconductor type gas sensor |
JP2012167954A (en) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | Gas detection apparatus |
US20160216227A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Sensirion Ag | Gas sensor |
-
2017
- 2017-06-07 JP JP2017112700A patent/JP6863102B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07209234A (en) * | 1994-01-25 | 1995-08-11 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor gas sensor |
JP2005134311A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Semiconductor type gas sensor, and method for monitoring gas by use of semiconductor type gas sensor |
JP2012167954A (en) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | Gas detection apparatus |
US20160216227A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Sensirion Ag | Gas sensor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020197379A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | 富士電機株式会社 | Gas detection device |
JP7268485B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-05-08 | 富士電機株式会社 | gas detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6863102B2 (en) | 2021-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2003050226A (en) | Heater control device for gas concentration sensor | |
JP2007024508A (en) | Membrane gas sensor | |
US9494549B2 (en) | Gas sensor control apparatus and gas sensor system | |
JP4871776B2 (en) | Gas detection device and gas detection method | |
JP6863083B2 (en) | Gas sensor, gas alarm, control device, control method, and heater drive method | |
JP6863102B2 (en) | Gas sensors, gas alarms, control devices, and control methods | |
JP2005134311A (en) | Semiconductor type gas sensor, and method for monitoring gas by use of semiconductor type gas sensor | |
JP4805759B2 (en) | Gas detector | |
JP6244562B2 (en) | Gas detector | |
JP2011149754A (en) | Gas alarm and gas detection method | |
JP2019002842A (en) | Control state setting device and sensor control system | |
JP6446894B2 (en) | Gas alarm and its control device | |
JP6654712B2 (en) | Gas alarm and gas detection method | |
JP6879093B2 (en) | Oxidizing gas sensors, gas alarms, controls, and control methods | |
JP3779886B2 (en) | Humidity detector | |
JP6347537B2 (en) | Gas detection device and gas detection method | |
JP5169622B2 (en) | Gas detection method and gas detection apparatus for thin film gas sensor | |
JP5320314B2 (en) | Gas detector | |
JP7203662B2 (en) | Temperature control method and temperature control device | |
JP5903353B2 (en) | Gas detector | |
JP6436835B2 (en) | Gas detector | |
JP3522257B2 (en) | Gas detection method and device | |
JP3935789B2 (en) | Gas alarm | |
JP2020153735A (en) | Gas detector and gas detection method | |
JP4270712B2 (en) | Gas detection method and apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200514 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210224 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210302 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210315 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6863102 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |