特許 6730110 ガス警報器及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6730110

(24)【登録日】2020年7月6日

(45)【発行日】2020年7月29日

(54)【発明の名称】ガス警報器及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20200716BHJP

   G08B 17/10 20060101ALI20200716BHJP

   G08B 21/16 20060101ALI20200716BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/12 D

   G08B17/10 F

   G08B21/16

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-132286(P2016-132286)

(22)【出願日】2016年7月4日

(65)【公開番号】特開2018-4466(P2018-4466A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】501418498

【氏名又は名称】矢崎エナジーシステム株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】小澤 尚史

(72)【発明者】

【氏名】奥野 辰行

(72)【発明者】

【氏名】名川 良春

(72)【発明者】

【氏名】土井 敏行

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２２８６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００９２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８４２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５６０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３５４３１７８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／１２

Ｇ０８Ｂ １７／１０

Ｇ０８Ｂ ２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、
前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、
前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正手段と、
前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、を備えたガス警報器であって、
前記センサ値補正手段は、
前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第１補正手段と、
前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記第１所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第２補正手段と、を有する
ことを特徴とするガス警報器。

【請求項2】

前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が、前記第２所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第３所定範囲内に収まる場合、前記半導体式ガスセンサの故障であると判断する故障判断手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のガス警報器。

【請求項3】

金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、
前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正工程と、
前記センサ値補正工程において補正されたセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、を備えたガス警報器の制御方法であって、
前記センサ値補正工程は、
前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第１補正工程と、
前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が前記第１所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第２補正工程と、を有する
ことを特徴とするガス警報器の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス警報器及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、ガス感応体が検知対象ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサを備えたガス警報器が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

【0003】

このガス警報器では、シロキサン等の被毒物質によりガス感応体の表面が不活性化され、空気雰囲気におけるセンサ値（エアベース値）が低下してしまう。これにより、検知対象ガス（都市ガスにおいてはメタン、ＬＰガスにおいてはプロパンやブタン）の警報濃度は、鋭敏化傾向に推移してしまう。このため、エアベース値の初期値に対する変動比率を示すエアベース比率を算出し、算出したエアベース比率に基づいて、半導体式ガスセンサのセンサ値を補正するガス警報器も提案されている（例えば特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９２１２５６号公報

【特許文献2】特許第５１４８５５１号公報

【特許文献3】特開２００２−２２８６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、特許文献３に記載のガス警報器は、エアベース比率に基づいてセンサ値の補正を行うものであり、センサ値の補正精度は高いことが好ましい。

【0006】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、センサ値の補正精度をより向上させることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のガス警報器は、金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサと、前記半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出手段と、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正手段と、前記センサ値補正手段により補正されたセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御手段と、を備えたガス警報器であって、前記センサ値補正手段は、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第１補正手段と、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が前記第１所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第２補正手段と、を有することを特徴とする。

【0008】

このガス警報器によれば、エアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいてセンサ値を補正し、エアベース比率の劣化が進行している第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及び当該エアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、センサ値を補正する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサの劣化度合いがある程度進行するとエアベース比率のみに基づく補正では不充分であることを見出した。このため、半導体式ガスセンサの劣化度合いがある程度進行した場合に、エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいてセンサ値を補正することで、センサ値の補正精度をより向上させることができる。

【0009】

また、このガス警報器において、前記エアベース比率算出手段により算出されたエアベース比率が、前記第２所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第３所定範囲内に収まる場合、前記半導体式ガスセンサの故障であると判断する故障判断手段をさらに備えることが好ましい。

【0010】

このガス警報器によれば、エアベース比率が、第２所定範囲内に収まる場合よりも半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第３所定範囲内に収まる場合、半導体式ガスセンサの故障であると判断する。ここで、本件発明者らは、エアベース比率が第２所定範囲内に収まる場合、エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて補正することでセンサ値の補正精度を維持できるが、更に半導体式ガスセンサの劣化が進行すると、所定の調整式を用いたとしても、もはや補正精度を維持できなくなることを見出した。よって、所定の調整式に基づく補正によっても補正精度を維持できなくなる劣化の進行時に故障と判断することで、半導体式ガスセンサの長寿命化を図りつつも故障を判断することができる。

【0011】

また、本発明のガス警報器の制御方法は、金属酸化物半導体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力する半導体式ガスセンサの空気雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するエアベース比率算出工程と、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率に基づいて補正するセンサ値補正工程と、前記センサ値補正工程において補正されたセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断し、警報状態であると判断した場合に警報出力部から警報を出力させる警報制御工程と、を備えたガス警報器の制御方法であって、前記センサ値補正工程は、前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第１補正工程と、前記エアベース比率算出工程において算出されたエアベース比率が前記第１所定範囲内に収まる場合よりも前記半導体式ガスセンサの劣化が進行している状態である第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、前記半導体式ガスセンサのセンサ値を補正する第２補正工程と、を有することを特徴とする。

【0012】

このガス警報器によれば、エアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいてセンサ値を補正し、エアベース比率の劣化が進行している第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及び当該エアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、センサ値を補正する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサの劣化度合いがある程度進行するとエアベース比率のみに基づく補正では不充分であることを見出した。このため、半導体式ガスセンサの劣化度合いがある程度進行した場合に、エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいてセンサ値を補正することで、センサ値の補正精度をより向上させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、センサ値の補正精度をより向上させることが可能なガス警報器及びその制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示した制御部の機能ブロック図である。

【図3】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第１段階目の処理を示している。

【図4】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第２段階目の処理を示している。

【図5】図２に示したエアベース比率算出部によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、第３段階目の処理を示している。

【図6】図２に示したエアベース比率算出部により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。

【図7】図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。

【図8】図７に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。

【図9】図２に示したエアベース比率算出部により算出されるエアベース比率の他の例を示すグラフである。

【図10】図９に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。

【図11】エアベース比率と感度比率（３５００ｐｐｍのメタンガス雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する感度割合）との相関を示すグラフである。

【図12】センサ値を第１補正部及び第２補正部により補正したときの警報点の推移を示すグラフである。

【図13】本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。

【図14】本実施形態に係るガス警報器の制御方法を示すフローチャートであって、警報故障判断処理を示している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係るガス警報器の構成を示すブロック図である。図１に示すように、ガス警報器１は、検知対象ガスの濃度が所定濃度以上であると判断した場合に警報出力するものであって、半導体式ガスセンサ１０と、制御部２０と、警報音発生部（警報出力部）３０と、表示部（警報出力部）４０とを備えて構成されている。

【0017】

半導体式ガスセンサ１０は、金属酸化物半導体をガス感応体として有し、ガス感応体が還元性ガスに曝されたときの抵抗値の変化に応じた信号を出力するものである。具体的に半導体式ガスセンサ１０は、酸化スズの粉体を焼成して焼結し触媒を添加したものをガス感応体とし、例えば還元性ガスであるメタンガスに曝されたときの抵抗値の低下に応じた信号を出力する。この半導体式ガスセンサ１０は、ヒータによって所定温度に保たれたり、２以上の温度間で温度変化させられたり、オンオフされたりして、駆動されている。

【0018】

なお、以下において半導体式ガスセンサ１０のセンサ値は、半導体式ガスセンサ１０から出力された信号を抵抗値換算した値（すなわちセンサ抵抗値）であるものとして説明する。

【0019】

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されるプログラムを実行して、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断するものである。警報音発生部３０は、例えばスピーカと音声出力回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、警報音を出力するものである。表示部４０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）と点灯回路とによって構成され、制御部２０により警報状態であると判断された場合に、点灯出力又は点滅出力するものである。

【0020】

図２は、図１に示した制御部２０の機能ブロック図である。図２に示すように、制御部２０は、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）２１と、センサ値補正部（センサ値補正手段）２２と、警報制御部（警報制御手段）２３とが機能する。

【0021】

エアベース比率算出部２１は、半導体式ガスセンサ１０の空気雰囲気（清浄状態の空気雰囲気）におけるセンサ値の初期値に対する変動比率であるエアベース比率を算出するものである。このエアベース比率算出部２１は、後述する更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。ここで、半導体式ガスセンサ１０においてエアベース値（清浄状態の空気雰囲気におけるセンサ値）は、長期使用された場合の被毒の影響によって初期値よりも低下する傾向にある。よって、エアベース比率算出部２１は、後述する更新候補値を初期値で除することで、１以下のエアベース比率を算出することとなる。

【0022】

図３〜図５は、図２に示したエアベース比率算出部２１によるエアベース比率の算出処理の概要を示す図であり、図３は第１段階目の処理を示し、図４は第２段階目の処理を示し、図５は第３段階目の処理を示している。

【0023】

まず、エアベース比率算出部２１は、図３に示すように、所定時間Ｔ毎に半導体式ガスセンサ１０から得られる信号を抵抗値換算してセンサ値を求め、このセンサ値を記憶保存していく。そして、記憶保存したセンサ値がＬ個（Ｌは３以上の整数）となった場合、すなわち第１所定期間Ｐ１が経過した場合、Ｌ個のセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、（Ｌ−２）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。

【0024】

次に、エアベース比率算出部２１は、図４に示すように、第１所定期間Ｐ１毎に算出した第１候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第１候補値がＭ個（Ｍは３以上の整数）となった場合、すなわち第２所定期間Ｐ２が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値を第２候補値として算出する。

【0025】

ここで、第２候補値には、Ｍ個の第１候補値のうち２番目に高い値を示す第１候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第１候補値が採用されてもよい。

【0026】

次いで、エアベース比率算出部２１は、図５に示すように、第２所定期間Ｐ２毎に算出した第２候補値を記憶保存していく。そして、記憶保存した第２候補値がＮ個（Ｎは３以上の整数）となった場合、すなわち第３所定期間Ｐ３が経過した場合、エアベース比率算出部２１は、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値を更新候補値として算出する。

【0027】

ここで、更新候補値には、Ｎ個の第２候補値のうち２番目に高い値を示す第２候補値が採用されているが、２番目に限らず、最大値及び最小値を除いたいずれか１つの第２候補値が採用されてもよい。

【0028】

エアベース比率算出部２１は、上記のようにして更新候補値を算出する。そして、エアベース比率算出部２１は、算出した更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する。なお、初期値は、予め記憶された値であってもよいし、ガス警報器１の設置直後のセンサ値から求められる値であってもよい。

【0029】

ここで、エアベース比率を算出するための更新候補値については、空気雰囲気のセンサ値に基づいて得られた値である必要がある。このため、エアベース比率算出部２１は、警報音発生部３０及び表示部４０から警報出力されているときのセンサ値を第１候補値の算出に用いないこととする。

【0030】

例えば、Ｌ個のセンサ値のうち、２つのセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、まずＬ個のセンサ値のうち警報出力時のセンサ値を除いて（Ｌ−２）個とし、（Ｌ−２）個のセンサ値の最大値と最小値とを除いた（Ｌ−４）個のセンサ値の平均値を第１候補値として算出する。また、所定時間Ｔ毎の検出タイミングにおけるセンサ値が警報出力時のものである場合、エアベース比率算出部２１は、警報出力が解除されるまで待機し、解除されたときのセンサ値を所定時間Ｔ毎のセンサ値の１つとしてもよい。この場合、待機時間分だけ第１所定期間Ｐ１が延長されてもよいし、延長されなくともよい。

【0031】

再度、図２を参照する。センサ値補正部２２は、半導体式ガスセンサ１０のセンサ値をエアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率に基づいて補正するものである。警報制御部２３は、センサ値補正部２２により補正されたセンサ値に基づいて警報状態であるかを判断するものであり、警報状態であると判断した場合には、警報音発生部３０から警報音を出力させ、表示部４０を点灯又は点滅させるものである。

【0032】

次に、センサ値の補正の様子を説明する。図６は、図２に示したエアベース比率算出部２１により算出されるエアベース比率の一例を示すグラフである。更新候補値はガス感応体の被毒によって低下していく傾向がある。このため、エアベース比率算出部２１により算出されるエアベース比率についても被毒が進行すると低い値となる。

【0033】

図６に示す例においては、１００日及び２００日経過時点におけるエアベース比率が約０．８強となっており、３００日経過時点におけるエアベース比率が約０．７強となっており、４００日経過時点におけるエアベース比率が約０．５強となっている。

【0034】

図７は、図６に示した被毒の進行状態における警報点の推移を示すグラフである。図７に示すように、０日（初期）において、第１段警報点は３０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は３５００ｐｐｍとなっている。すなわち、初期においては、検知対象ガスが３０００ｐｐｍであるときに第１段警報が発せられ、検知対象ガスが３５００ｐｐｍであるときに第２段警報が発せられる。

【0035】

しかし、１００日経過すると、第１段警報点は約２０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約２５００ｐｐｍとなっている。このため、１００日経過時点においては、検知対象ガスが２０００ｐｐｍしかない環境下において第１段警報が発せられ、検知対象ガスが２５００ｐｐｍしかない環境下において第２段警報が発せられてしまう。

【0036】

また、２００日経過すると、第１段警報点は約１３００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１７００ｐｐｍとなっており、３００日経過すると、第１段警報点は約１０００ｐｐｍとなっており、第２段警報点は約１４００ｐｐｍとなっている。このため、２００日経過時点や３００日経過時点では、これらの濃度の検知対象ガスしかない環境下において第１又は第２段警報が発せられてしまう。特に、４００日経過すると、第１段警報点及び第２段警報点は共に１０００ｐｐｍを下回ってしまう。すなわち、検定下限レベルを下回る結果となってしまう。

【0037】

図８は、図７に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。図８に示すように、センサ値をエアベース比率で補正（除算）することで、第１段警報点及び第２段警報点の低下を抑えることができ、４００日経過時点において検定下限レベルを下回ることがないようになっている。すなわち、警報の鋭敏化を食い止める結果となっている。

【0038】

以上のように、センサ値のエアベース比率で補正することにより、警報が鳴り易くなってしまう事態を防止している。ここで、本件発明者らは半導体式ガスセンサ１０について鋭意研究を重ねた結果、劣化度合いが或る程度進行するとエアベース比率に基づく補正のみでは不充分であることを見出した。

【0039】

図９は、図２に示したエアベース比率算出部２１により算出されるエアベース比率の他の例を示すグラフである。図９に示す例においては、１００日及び２００日経過時点におけるエアベース比率は図６に示すものと同様である。しかし、３００日経過時点以降においては半導体式ガスセンサ１０の劣化が図６に示す例よりも進行しており、３００日経過時点におけるエアベース比率が約０．４強となっており、４００日経過時点におけるエアベース比率が約０．１となっている。

【0040】

図１０は、図９に示したセンサ値をエアベース比率で補正したときの警報点の推移を示すグラフである。図１０に示すように、センサ値をエアベース比率で補正（除算）することで、２００日経過する迄は第１段警報点及び第２段警報点を横ばいとすることができる。しかし、３００日経過以降においては、第１段警報点及び第２段警報点が上昇することとなり、警報の鈍化を招くこととなっている。特に、３５０日経過以降において鈍化は顕著となり検定上限レベルを上回る結果となっている。

【0041】

図１１は、エアベース比率と感度比率（３５００ｐｐｍのメタンガス雰囲気におけるセンサ値の初期値に対する感度割合）との相関を示すグラフである。図１１に示すように、エアベース比率が０．５以上となる領域においては、エアベース比率と感度比率とが比例関係にあると言える。すなわち、エアベース比率が０．５において感度比率も約０．５を示し、エアベース比率が０．７において感度比率も約０．７を示し、エアベース比率が０．９において感度比率も約０．９を示している。従って、エアベース比率が０．５以上となる範囲において半導体式ガスセンサ１０が劣化していたとしても、センサ値をエアベース比率で除する補正処理によって、メタンガスの検知精度が維持されることとなる。

【0042】

これに対し、エアベース比率が０．５未満となる領域においては、エアベース比率と感度との間に上記関係がなくなる。特に、この領域においては、感度比率がエアベース比率を上回る結果となっている。すなわち、エアベース比率が０．４において感度比率は約０．５以上を示し、エアベース比率が０．２において感度比率も約０．４以上を示している。このため、センサ値をエアベース比率で除する補正処理では過剰な補正（過補正）となってしまい、図１０に示すように、メタンガスの検知精度が鈍化方向に推移してしまうこととなる。

【0043】

そこで、本実施形態に係るセンサ値補正部２２は、上記のような現象に対応すべく、図２に示すように、第１補正部（第１補正手段）２２ａと、第２補正部（第２補正手段）２２ｂとを備えている。

【0044】

第１補正部２２ａは、エアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、そのエアベース比率に基づいて半導体式ガスセンサ１０のセンサ値を補正するものである。具体的に第１補正部２２ａは、エアベース比率が０．５を超え０．９以下となる場合に、センサ値をエアベース比率で除することで、センサ値を補正する。

【0045】

第２補正部２２ｂは、エアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合よりも半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行している状態である第２所定範囲内に収まる場合、そのエアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて半導体式ガスセンサ１０のセンサ値を補正するものである。具体的に第２補正部２２ｂは、エアベース比率が０．２を超え０．５以下となる場合に、センサ値をエアベース比率及び所定の調整式から得られた値で除することで、センサ値を補正する。

【0046】

ここで、所定の調整式は、例えばｙ＝−ａｘ＋ｂなる１次式であって、ｘがエアベース比率であり、ａ及びｂは予め定められた定数である。よって、例えばエアベース比率が０．４である場合、第２補正部２２ｂは、センサ値÷０．４÷（−０．４ａ＋ｂ）とすることで、センサ値を補正することとなる。

【0047】

なお、所定の調整式は、図１１に示した感度比率が、エアベース比率に比例する関係となるように調整するための式となっていれば、上記のような１次式に限らず、対数式や累乗式であってもよい。

【0048】

また、上記において第１所定範囲は０．５を超え０．９以下の範囲であるが、特にこの範囲に限られるものではなく、例えば０．５を超え１．０以下の範囲であってもよいし、他の数値範囲であってもよい。さらに第１所定範囲は上限値を無限大とする範囲も含む概念である。このため、エアベース比率が０．５を超えるという下限の条件のみを満たせばエアベース比率は第１所定範囲に含まれると判断されてもよい。

【0049】

加えて、上記において第２所定範囲は０．２を超え０．５以下の範囲であるが、特にこの範囲に限られるものではなく、例えば０を超え０．５以下の範囲であってもよいし、他の数値範囲であってもよい。さらに第２所定範囲は下限値を有しない範囲も含む概念である。このため、エアベース比率が０．５以下となるという上限の条件のみを満たせばエアベース比率は第２所定範囲に含まれると判断されてもよい。

【0050】

図１２は、センサ値を第１補正部２２ａ及び第２補正部２２ｂにより補正したときの警報点の推移を示すグラフである。なお、図１２に示す例では、横軸に示す経過年数３年以降においてエアベース比率が０．５以下となるものとする。

【0051】

図１２に示す例では、エアベース比率が第１所定範囲内であるときに第１補正部２２ａによってエアベース比率による補正を行い、第２所定範囲内であるときに第２補正部２２ｂによってエアベース比率及び調整式に基づく補正を行っている。このため、劣化度合いが進行したエアベース比率が第２所定範囲内であるときには、調整式によって補正が適切化されており、経過年数３年以降においても第１段警報点及び第２段警報点が上昇することなく横ばいとなっている。すなわち、警報の鈍化を食い止める結果となっている。

【0052】

再度、図２を参照する。制御部２０は、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することで、更に故障判断部（故障判断手段）２４が機能する。故障判断部２４は、エアベース比率算出部２１により算出されたエアベース比率が、第２所定範囲内に収まる場合よりも半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行している状態である第３所定範囲（０以上０．２以下）内に収まる場合、半導体式ガスセンサ１０が故障していると判断するものである。

【0053】

ここで、本件発明者らは、エアベース比率が第２所定範囲内に収まる場合、エアベース比率及び調整式に基づいて補正することでセンサ値の補正精度を維持できるが、更に半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、所定の調整式を用いたとしても、もはや補正精度を維持できなくなることを見出した。よって、所定の調整式に基づく補正によっても補正精度を維持できなくなる劣化の進行時に故障と判断することとしている。これにより、所定の調整式を用いない場合には補正精度を維持できず半導体式ガスセンサ１０の使用が不可となる第２所定範囲内において、所定の調整式を用いることで半導体式ガスセンサ１０の長寿命化を図りつつも、更に劣化が進行したときには故障を判断することができる。

【0054】

なお、上記において第３所定範囲は０以上０．２以下の範囲であるが、特にこの範囲に限られるものではなく、他の数値範囲であってもよい。さらに第３所定範囲は下限値を有しない範囲も含む概念である。このため、エアベース比率が０．２以下となるという上限の条件のみを満たせばエアベース比率は第３所定範囲に含まれると判断されてもよい。

【0055】

次に、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法について説明する。図１３は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、エアベース比率の算出処理を示している。なお、図１３に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。

【0056】

図１３に示すように、制御部２０は、まず所定時間Ｔが経過したか否かを判断する（Ｓ１）。所定時間Ｔが経過していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、所定時間Ｔが経過したと判断するまで、この処理が繰り返される。

【0057】

所定時間Ｔが経過したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、半導体式ガスセンサ１０からの信号に基づくセンサ値を記憶する（Ｓ２）。次に、エアベース比率算出部２１は、第１所定期間Ｐ１が経過したかを判断する（Ｓ３）。第１所定期間Ｐ１が経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。

【0058】

一方、第１所定期間Ｐ１が経過したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ２において記憶したセンサ値のうち、警報時のセンサ値を除外すると共に、除外したセンサ値のうち、最大値と最小値とを除き、センサ値の平均値を第１候補値として算出し記憶する（Ｓ４）。

【0059】

次いで、エアベース比率算出部２１は、第２所定期間Ｐ２が経過したかを判断する（Ｓ５）。第２所定期間Ｐ２が経過していないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。

【0060】

一方、第２所定期間Ｐ２が経過したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ４にて算出して記憶された第１候補値のうち、２番目に大きい値を第２候補値として算出し記憶する（Ｓ６）。その後、エアベース比率算出部２１は、第３所定期間Ｐ３が経過したかを判断する（Ｓ７）。

【0061】

第３所定期間Ｐ３が経過していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。一方、第３所定期間Ｐ３が経過したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ６にて算出して記憶された第２候補値のうち、２番目に大きい値を更新候補値として算出する（Ｓ８）。

【0062】

次いで、エアベース比率算出部２１は、ステップＳ８にて算出された更新候補値を初期値で除することで、エアベース比率を算出する（Ｓ９）。その後、図１３に示す処理は終了する。

【0063】

図１４は、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を示すフローチャートであって、警報故障判断処理を示している。なお、図１４に示す処理はガス警報器１の電源がオフされるまで、繰り返し実行される。

【0064】

図１４に示すように、まず制御部２０は、半導体式ガスセンサ１０からの信号に基づくセンサ値を算出する（Ｓ１０）。次に、制御部２０は、現在のエアベース比率（図１３のステップＳ９で算出されたエアベース比率）が第１所定範囲内であるか（例えば０．５＜エアベース比率≦０．９であるか）を判断する（Ｓ１１）。

【0065】

第１所定範囲内であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、センサ値補正部２２は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値をエアベース比率により除することでセンサ値を補正して、補正センサ値を算出する（Ｓ１２）。そして、処理はステップＳ１８に移行する。

【0066】

一方、第１所定範囲内でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部２０は、現在のエアベース比率が第２所定範囲内であるか（例えば０．２＜エアベース比率≦０．５であるか）を判断する（Ｓ１３）。

【0067】

第２所定範囲内であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、センサ値補正部２２は、ステップＳ１０にて算出したセンサ値をエアベース比率及び調整式によって得られた値の双方にて除することでセンサ値を補正して、補正センサ値を算出する（Ｓ１４）。そして、処理はステップＳ１８に移行する。

【0068】

一方、第２所定範囲内でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御部２０は、現在のエアベース比率が第３所定範囲内であるか（例えば０≦エアベース比率≦０．２であるか）を判断する（Ｓ１５）。第３所定範囲内であると判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、故障判断部２４は、半導体式ガスセンサ１０の故障であると判断する（Ｓ１６）。そして、故障判断部２４は、警報音発生部３０及び表示部４０を通じて、その旨の報知を行う（Ｓ１７）。そして、図１４に示す処理は終了する。

【0069】

第３所定範囲内でないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、すなわち、エアベース比率が０．９を超える場合、処理はステップＳ１８に移行する。

【0070】

ステップＳ１８において警報制御部２３は、ステップＳ１２若しくはステップＳ１４で算出された補正センサ値、又は、ステップＳ１０にて算出されたセンサ値（但しステップＳ１５で「ＮＯ」と判断された場合に限る）に基づいて警報状態であるかを判断する（Ｓ１８）。このとき、警報制御部２３は、補正センサ値又はセンサ値と第１段警報点及び第２段警報点とを比較して警報状態であるかを判断する。すなわち、警報制御部２３は、補正センサ値又はセンサ値が第１段警報点以下となると警報状態であると判断し、更に第２段警報点以下となるとより緊急度が高い警報状態であると判断する。

【0071】

警報状態でないと判断した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、図１４に示す処理は終了する。一方、警報状態であると判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、警報制御部２３は、警報音発生部３０及び表示部４０から警報出力させる（Ｓ１９）。なお、ここでの警報出力の内容は、第１段警報点以下であるか、第２段警報点以下であるかによって変化させられる。その後、図１４に示す処理は終了する。

【0072】

このようにして、本実施形態に係るガス警報器１及びその制御方法によれば、エアベース比率が第１所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率に基づいてセンサ値を補正し、エアベース比率の劣化が進行している第２所定範囲内に収まる場合に、当該エアベース比率及び当該エアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて、センサ値を補正する。ここで、本件発明者らは、半導体式ガスセンサ１０の劣化度合いがある程度進行するとエアベース比率のみに基づく補正では不充分であることを見出した。このため、半導体式ガスセンサ１０の劣化度合いがある程度進行した場合に、エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいてセンサ値を補正することで、センサ値の補正精度をより向上させることができる。

【0073】

また、エアベース比率が、第２所定範囲内に収まる場合よりも半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行している状態である第３所定範囲内に収まる場合、半導体式ガスセンサ１０の故障であると判断する。ここで、本件発明者らは、エアベース比率が第２所定範囲内に収まる場合、エアベース比率及びエアベース比率を変数に持つ所定の調整式に基づいて補正することでセンサ値の補正精度を維持できるが、更に半導体式ガスセンサ１０の劣化が進行すると、所定の調整式を用いたとしても、もはや補正精度を維持できなくなることを見出した。よって、所定の調整式に基づく補正によっても補正精度を維持できなくなる劣化の進行時に故障と判断することで、半導体式ガスセンサ１０の長寿命化を図りつつも故障を判断することができる。

【0074】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。

【0075】

例えば、本実施形態に係るガス警報器１は、検知対象となる還元性ガスがメタンガスである都市ガス向けの警報器として説明したが、これに限らず、検知対象となるガスがプロパンガスやブタンガスなどであるＬＰガス向けの警報器であってもよい。また、ガス警報器１は、火災警報機能を更に有するガス火災警報器として構成されてもよい。

【0076】

加えて、上記では、半導体式ガスセンサ１０から電圧信号を抵抗値換算した値をセンサ値としたが、これに限らず、電圧信号をセンサ値としてもよい。この場合、上記説明においてセンサ値の大小関係の概念が逆になるなど、適宜処理内容が変わることはいうまでもない。また、センサ値は抵抗値や電圧信号に限らず、電圧信号を濃度換算した値などであってもよい。すなわち、センサ値とは、出力される信号そのもの、又はその信号から求められる値であれば、特に上記に限られるものではない。

【符号の説明】

【0077】

１ ：ガス警報器
１０ ：半導体式ガスセンサ
２０ ：制御部
２１ ：エアベース比率算出部（エアベース比率算出手段）
２２ ：センサ値補正部（センサ値補正手段）
２２ａ ：第１補正部（第１補正手段）
２２ｂ ：第２補正部（第２補正手段）
２３ ：警報制御部（警報制御手段）
２４ ：故障判断部（故障判断手段）
３０ ：警報音発生部（警報出力部）
４０ ：表示部（警報出力部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】