特開 2023-143454 ガスセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023143454

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/16 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

G01N27/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022050844

(22)【出願日】2022-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000190301

【氏名又は名称】新コスモス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼島 裕正

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 洋

(72)【発明者】

【氏名】大岩 史奈

(72)【発明者】

【氏名】奥田 和冶

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA02

2G060AB03

2G060AB17

2G060AE19

2G060AE27

2G060BA03

2G060BB02

2G060BB18

2G060BD02

2G060KA01

(57)【要約】

【課題】小型化が可能で、広い濃度範囲の可燃性ガスを検知可能なガスセンサを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のガスセンサ１は、第１検知素子２と、第２検知素子３と、制御部４とを備え、制御部４は、第１検知素子２が検知素子として機能するように第１検知素子２に第１電圧を印加する第１検知モードと、第１検知素子２が補償素子として機能するように第１検知素子２に第１電圧よりも低い第２電圧を印加し、第２検知素子３が検知素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧を印加する第２検知モードと、を切り替えるように構成され、制御部４は、第１検知モードにおいて算出されるガス濃度が所定の閾値を超える場合に、第１検知モードを第２検知モードに切り替えるように構成され、および／または、第２検知モードにおいて算出されるガス濃度が所定の閾値以下の場合に、第２検知モードを第１検知モードに切り替えるように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象ガスに含まれる可燃性ガスを検知するためのガスセンサであって、
前記可燃性ガスの燃焼熱により加熱されることにより抵抗値が変化することに基づいて前記可燃性ガスを検知する第１検知素子と、
前記可燃性ガスを含む前記測定対象ガスとの熱収支により抵抗値が変化することに基づいて前記可燃性ガスを検知する第２検知素子と、
電圧を印加することで前記第１検知素子および／または前記第２検知素子を加熱し、前記第１検知素子および／または前記第２検知素子の出力に基づいて前記可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記第１検知素子が検知素子として機能するように前記第１検知素子に第１電圧を印加する第１検知モードと、
前記第１検知素子が補償素子として機能するように前記第１検知素子に前記第１電圧よりも低い第２電圧を印加し、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に第３電圧を印加する第２検知モードと、
を切り替えるように構成され、
前記制御部は、
前記第１検知モードにおいて算出される前記ガス濃度が所定の閾値を超える場合に、前記第１検知モードを前記第２検知モードに切り替えるように構成され、および／または、
前記第２検知モードにおいて算出される前記ガス濃度が前記所定の閾値以下の場合に、前記第２検知モードを前記第１検知モードに切り替えるように構成される、
ガスセンサ。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧を印加し、前記第１検知素子および前記第２検知素子の出力の合成結果に基づいて前記ガス濃度を算出するように構成される、
請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が補償素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧よりも低い第４電圧を印加し、その状態で得られた前記第２検知素子の出力を用いて前記第１検知素子の出力を補正するように構成される、
請求項１または２に記載のガスセンサ。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が補償素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧よりも低い第４電圧を印加している状態で、前記第１検知素子により前記可燃性ガスが検知された場合に、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧を印加するように構成される、
請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【請求項5】

前記第１検知素子および前記第２検知素子が、ＭＥＭＳ型として形成される、
請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象ガスに含まれる可燃性ガスを検知するために、接触燃焼式ガスセンサや気体熱伝導式ガスセンサが用いられている。接触燃焼式ガスセンサは、検知素子を加熱した際に燃焼する可燃性ガスの燃焼熱により、検知素子の温度が上昇し、それによって検知素子の抵抗値が上昇する現象を利用して、可燃性ガスを検知する。気体熱伝導式ガスセンサは、可燃性ガスを含む測定対象ガスと検知素子との間で熱収支が行なわれることにより、検知素子の抵抗値が変化する現象を利用して、可燃性ガスを検知する。

【0003】

接触燃焼式ガスセンサは、可燃性ガスを高精度で検知可能であるため、可燃性ガスの燃焼範囲内の濃度を検知するのに適している一方で、可燃性ガスを燃焼させて可燃性ガスを検知する原理上、可燃性ガスが高濃度で存在する場合には、酸素不足となり完全にセンサ触媒で燃焼できずに、ガス濃度を精度良く検知出来なくなる。気体熱伝導式ガスセンサは、可燃性ガスを燃焼させることはないので、広い濃度範囲の可燃性ガスの検知が可能ではあるが、分解能が低いために、低濃度の可燃性ガスを精度よく検知することが難しい。

【0004】

それぞれのガスセンサが検知できる可燃性ガスの濃度範囲が限られているため、より広い濃度範囲の可燃性ガスを検知できるガスセンサが求められている。このようなガスセンサとして、特許文献１には、接触燃焼式ガス検知機能と気体熱伝導式ガス検知機能とを組み合わせたガスセンサが提案されている。特許文献１のガスセンサは、接触燃焼式ガス検知機能を有する低濃度用ブリッジ回路と、気体熱伝導式ガス検知機能を有する高濃度用ブリッジ回路とを備えている。低濃度用ブリッジ回路には、検知素子として機能するガス濃度検知素子と、補償素子として機能する温度補償素子とが組み込まれている。高濃度用ブリッジ回路には、低濃度用ブリッジ回路と共有され、検知素子として機能する温度補償素子と、補償素子として機能する参照抵抗器とが組み込まれている。特許文献１のガスセンサでは、可燃性ガスである水素ガスの濃度に応じて、低濃度用ブリッジ回路と高濃度用ブリッジ回路とが切替スイッチにより切り替えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－１０３６０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のガスセンサでは、２つのブリッジ回路が切り替えられて使用されるために、一方のブリッジ回路が使用されている際には、他方のブリッジ回路は使用されない。また、いずれのブリッジ回路が使用される場合にも、少なくとも１つの素子が使用されない。このように、特許文献１のガスセンサでは、常時使用されることのない構成要素を設けるためのスペースが余分に必要となるために、ガスセンサが大型化してしまう。さらに、２つのブリッジ回路を切り替えるための切替スイッチを設けるためのスペースも必要であるため、これによってもガスセンサが大型化してしまう。

【0007】

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、小型化が可能で、広い濃度範囲の可燃性ガスを検知可能なガスセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のガスセンサは、測定対象ガスに含まれる可燃性ガスを検知するためのガスセンサであって、前記可燃性ガスの燃焼熱により加熱されることにより抵抗値が変化することに基づいて前記可燃性ガスを検知する第１検知素子と、前記可燃性ガスを含む前記測定対象ガスとの熱収支により抵抗値が変化することに基づいて前記可燃性ガスを検知する第２検知素子と、電圧を印加することで前記第１検知素子および／または前記第２検知素子を加熱し、前記第１検知素子および／または前記第２検知素子の出力に基づいて前記可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される制御部とを備え、前記制御部は、前記第１検知素子が検知素子として機能するように前記第１検知素子に第１電圧を印加する第１検知モードと、前記第１検知素子が補償素子として機能するように前記第１検知素子に前記第１電圧よりも低い第２電圧を印加し、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に第３電圧を印加する第２検知モードと、を切り替えるように構成され、前記制御部は、前記第１検知モードにおいて算出される前記ガス濃度が所定の閾値を超える場合に、前記第１検知モードを前記第２検知モードに切り替えるように構成され、および／または、前記第２検知モードにおいて算出される前記ガス濃度が前記所定の閾値以下の場合に、前記第２検知モードを前記第１検知モードに切り替えるように構成されることを特徴とする。

【0009】

また、前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧を印加し、前記第１検知素子および前記第２検知素子の出力の合成結果に基づいて前記ガス濃度を算出するように構成されることが好ましい。

【0010】

また、前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が補償素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧よりも低い第４電圧を印加し、その状態で得られた前記第２検知素子の出力を用いて前記第１検知素子の出力を補正するように構成されることが好ましい。

【0011】

また、前記制御部は、前記第１検知モードにおいて、前記第２検知素子が補償素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧よりも低い第４電圧を印加している状態で、前記第１検知素子により前記可燃性ガスが検知された場合に、前記第２検知素子が検知素子として機能するように前記第２検知素子に前記第３電圧を印加するように構成されることが好ましい。

【0012】

また、前記第１検知素子および前記第２検知素子が、ＭＥＭＳ型として形成されることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、小型化が可能で、広い濃度範囲の可燃性ガスを検知可能なガスセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るガスセンサの構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るガスセンサの第１検知素子（ａ）および第２検知素子（ｂ）の上面図である。

【図3】第１検知素子および第２検知素子に印加する電圧の時間変化を示す図である。

【図4】第１検知素子および第２検知素子に印加する電圧の時間変化を示す図である。

【図5】第１検知素子および第２検知素子に印加する電圧の時間変化を示す図である。

【図6】第１検知素子および第２検知素子に印加する電圧の時間変化を示す図である。

【図7】可燃性ガスのガス濃度（低濃度域）に対する第１検知素子の出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図8】可燃性ガスのガス濃度（低濃度域）に対する第２検知素子の出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図9】可燃性ガスのガス濃度（高濃度域）に対する第２検知素子の出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図10】可燃性ガスのガス濃度（低濃度域）に対する第１検知素子および第２検知素子の合成出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図11】第１検知素子が検知素子または補償素子として機能するときの、水素のガス濃度（低濃度域）に対する第１検知素子の出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図12】第２検知素子が検知素子または補償素子として機能するときの、水素のガス濃度（高濃度域）に対する第２検知素子の出力の関係（感度特性）を示すグラフである。

【図13】第１検知素子が補償素子として機能するときの、測定対象ガスの温度に対する第１検知素子の出力の関係（温度依存性）を示すグラフである。

【図14】第２検知素子が補償素子として機能するときの、測定対象ガスの温度に対する第２検知素子の出力の関係（温度依存性）を示すグラフである。

【図15】１０ｐｐｍのヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）に暴露されたときの第１検知素子（ａ）および第２検知素子（ｂ）の感度（メタン指示値）の経時変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るガスセンサを説明する。ただし、以下に示す実施形態は一例に過ぎず、本発明のガスセンサは、以下の例に限定されることはない。

【0016】

本実施形態のガスセンサ１は、たとえば大気ガスなど、環境雰囲気を構成する測定対象ガスに含まれる可燃性ガスを検知するために使用される。ガスセンサ１が検知対象とする可燃性ガスは、ガス自体が燃焼する性質を有するガスであり、たとえば、水素、メタン、エタン、ブタン、イソブタン、プロパン、アセチレン、一酸化炭素などが例示される。

【0017】

ガスセンサ１は、図１に示されるように、第１検知素子２と、第２検知素子３と、制御部４とを備えている。ガスセンサ１では、以下で詳しく述べるように、制御部４が、第１検知素子２および第２検知素子３を制御して、第１検知素子２および／または第２検知素子３の出力に基づいて可燃性ガスを検知するように構成されている。

【0018】

第１検知素子２は、可燃性ガスの燃焼熱により加熱されることにより抵抗値が変化することに基づいて可燃性ガスを検知する検知素子として機能する。第１検知素子２は、所定の温度以上に加熱されることで、検知素子として機能する。第１検知素子２は、所定の温度以上に加熱されることで、第１検知素子２の周辺に存在する可燃性ガスを燃焼させる。第１検知素子２は、燃焼した可燃性ガスの燃焼熱を受けて加熱され、それにより第１検知素子２の抵抗値が増加する。第１検知素子２は、この抵抗値の増加に基づいて、可燃性ガスの存在を検知する。第１検知素子２の抵抗値の増加量は、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度に応じて変化するので、第１検知素子２は、この抵抗値の増加量に基づいて、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度を検知する。本実施形態では、第１検知素子２は、図７に示されるように、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度の増加に対して抵抗値が略線形に増加するように構成されている（図７では、抵抗値に対応する値として電位差が示されている）。第１検知素子２のこのような感度特性を用いることで、測定される第１検知素子２の抵抗値（電位差）から可燃性ガスのガス濃度を求めることができる。ただし、可燃性ガスのガス濃度に対する抵抗値の関係が予め既知でありさえすれば、抵抗値の変化から可燃性ガスのガス濃度を検知できるので、第１検知素子２は、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度の増加に対して抵抗値が非線形に変化するように構成されていてもよい。第１検知素子２が検知素子として機能するための所定の温度は、可燃性ガスを燃焼可能な範囲で適宜設定することができ、たとえば４００℃～５５０℃、好ましくは４５０℃～５５０℃、さらに好ましくは５００℃～５５０℃、最も好ましくは５００℃に設定される。

【0019】

第１検知素子２はさらに、所定の温度以下に維持されることで、第２検知素子３の温度補償をするための補償素子としても機能する。第１検知素子２は、所定の温度以下に維持されることで、可燃性ガスを燃焼させることがないか、ほとんどない。したがって、測定対象ガス中に可燃性ガスが存在しても、第１検知素子２の抵抗値が変化することがないか、ほとんどない。測定対象ガス中の可燃性ガス（水素）のガス濃度に対する第１検知素子２の出力の変化を示す図１１（図１１中では、抵抗値に対応する電位差の変化を示している）を参照すると、第１検知素子２が５００℃に維持されて検知素子として機能する場合は、可燃性ガスのガス濃度の増加に伴なって出力が増加するが、第１検知素子２が１００℃に維持されて補償素子として機能する場合は、可燃性ガスのガス濃度が増加しても出力がほぼ一定であることが分かる。一方、第１検知素子２は、測定対象ガスの温度に応じて温度が変化することに伴なって抵抗値が変化する（図１３参照、図１３は、測定対象ガスが２０℃のときを基準として、抵抗値に対応する電位差の変化を示している）ので、この抵抗値の変化に基づいて、測定対象ガスの温度を検知することができる。第１検知素子２は、検知した測定対象ガスの温度に基づいて、検知素子として機能する第２検知素子３の温度補償をすることができる。第１検知素子２が補償素子として機能するための所定の温度は、可燃性ガスが燃焼しないか、ほとんど燃焼しない範囲で適宜設定することができ、たとえば８０℃～２００℃、好ましくは８０℃～１５０℃、さらに好ましくは８０℃～１００℃、最も好ましくは１００℃に設定される。

【0020】

第１検知素子２は、所定の温度以上で加熱された状態で検知素子として機能し、所定の温度以下の状態で補償素子として機能することができればよく、その構造は特に限定されることはない。第１検知素子２としては、たとえば、公知の接触燃焼式ガス検知素子を用いることができる。本実施形態では、第１検知素子２は、図２（ａ）に示されるように、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）型として形成されている。ＭＥＭＳ型とは、シリコン基板などの基板の上に微細加工技術によって素子構成要素の少なくとも一部を集積化したデバイス構造のことを意味する。第１検知素子２は、ＭＥＭＳ型として形成されることにより、コイル型として形成される場合と比べて、小型化が可能で、低消費電力での駆動が可能である。ただし、第１検知素子２は、コイル型や、ＭＥＭＳ構造を採用しない基板型として形成されてもよい。

【0021】

第１検知素子２は、本実施形態では、図２（ａ）に示されるように、シリコン基板などの基板Ｓ１に形成された空洞Ｓ１１上に、空洞Ｓ１１を介して基板本体と間隔を空けて形成されたシリコン酸化膜などの絶縁支持膜Ｓ１２上に設けられている。第１検知素子２は、絶縁支持膜Ｓ１２上に設けられた第１抵抗体２１と、第１抵抗体２１を覆うように設けられた第１絶縁酸化物膜２２と、第１絶縁酸化物膜２２上に形成された触媒２３とを備えている。第１検知素子２は、第１抵抗体２１に接続されたリード線Ｌ１を介して、第１検知素子２に電圧を印加するとともに第１検知素子２の抵抗値（または抵抗値に対応する物理量）を計測する回路（たとえば、後述する第１検知素子回路Ｃ１）に組み込まれる。

【0022】

第１抵抗体２１は、電圧が印加されることで加熱されるとともに、可燃性ガスの燃焼熱を受けて加熱されて抵抗値が変化する。第１抵抗体２１は、特に限定されることはなく、スパッタリングなどの成膜技術を用いて白金などにより形成される。第１絶縁酸化物膜２２は、第１抵抗体２１に可燃性ガスが接触することを抑制する。触媒２３は、特に限定されることはないが、可燃性ガスとの接触面積を大きくして可燃性ガスの燃焼を促進するように多孔質構造を有していることが好ましい。第１絶縁酸化物膜２２は、たとえば、アルミナなどの絶縁酸化物の微粉体をペースト状にしたものを第１抵抗体２１上に塗布することにより形成することができる。触媒２３は、可燃性ガスの燃焼を促進する。触媒２３は、特に限定されることはなく、絶縁酸化物の微粉体を含むペーストに、白金などの触媒金属の微粉体を混ぜることで、第１絶縁酸化物膜２２上に形成される。

【0023】

第１検知素子２は、第１検知素子２を加熱するために電圧を印加することができ、可燃性ガスの燃焼熱を受けて変化する第１検知素子２の抵抗値（または抵抗値に対応する物理量）を計測することができればよく、その回路配置は特に限定されない。本実施形態では、第１検知素子２は、図１に示されるように、第１検知素子回路Ｃ１に組み込まれる。第１検知素子回路Ｃ１は、第１検知素子２に電圧を印加することで第１検知素子２を加熱するとともに、可燃性ガスの燃焼熱を受けて変化する第１検知素子２の抵抗値に対応する電位差を計測する。第１検知素子回路Ｃ１は、第１検知素子２と、第１検知素子２と電気的に直列に接続された固定抵抗体Ｒ１と、第１検知素子２および固定抵抗体Ｒ１に電圧を印加する第１電圧供給部ＶＳ１と、第１検知素子２の両端子間の電位差を計測する電位差計Ｖとを備えている。第１検知素子回路Ｃ１は、通信可能に接続された制御部４から制御信号を受け取り、第１電圧供給部ＶＳ１により第１検知素子２に電圧を印加して第１検知素子２を加熱し、電位差計Ｖにより第１検知素子２の両端子間の電位差を計測する。電位差計Ｖにより計測される電位差は、第１検知素子２の抵抗値に比例するため、第１検知素子２の抵抗値に対応する値として取り扱うことができる。第１検知素子回路Ｃ１は、電位差計Ｖにより計測される電位差を第１検知素子２の出力として制御部４に送信する。

【0024】

第１検知素子２は、図１に示されるように、ガスセンサ１に少なくとも２つ備えられていてもよい。少なくとも２つの第１検知素子２は、第１検知素子回路Ｃ１内において、スイッチＳＷによって互いに切り替え可能に組み込まれる。ガスセンサ１が、少なくとも２つの第１検知素子２を備えることで、少なくとも２つの第１検知素子２のうちの１つの第１検知素子２が劣化した場合に、少なくとも２つの第１検知素子２のうちの、劣化していない他の第１検知素子２と切り替えることができる。それにより、ガスセンサ１を長寿命化することができる。ただし、第１検知素子２は、ガスセンサ１に必ずしも２つ以上備えられていなくてもよく、少なくとも１つが備えられていればよい。

【0025】

第２検知素子３は、可燃性ガスを含む測定対象ガスとの熱収支により抵抗値が変化することに基づいて可燃性ガスを検知する検知素子として機能する。第２検知素子３は、所定の温度以上で加熱されることで、検知素子として機能する。第２検知素子３は、所定の温度以上で加熱された際に、可燃性ガスを含む測定対象ガスとの間で熱収支が生じ（たとえば測定対象ガスにより熱が収奪され）、それにより抵抗値が変化する（たとえば低下する）。測定対象ガス中の可燃性ガスの有無によって、また、含まれる可燃性ガスのガス濃度に応じて、第２検知素子３の収支される熱量が変化し、第２検知素子３の抵抗値が変化する。第２検知素子３は、抵抗値の変化量に基づいて、可燃性ガスを検知し、また、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度を検知する。本実施形態では、第２検知素子３は、図８および図９に示されるように、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度の増加に対して抵抗値が略線形に低下するように構成されている（図８および図９では、抵抗値に対応する値として電位差が示されている）。第２検知素子３のこのような感度特性を用いることで、測定される第２検知素子３の抵抗値（電位差）から可燃性ガスのガス濃度を求めることができる。ただし、可燃性ガスのガス濃度に対する抵抗値の関係が予め既知でありさえすれば、抵抗値の変化から可燃性ガスのガス濃度を検知できるので、第２検知素子３は、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度の増加に対して抵抗値が非線形に変化するように構成されていてもよい。第２検知素子３が検知素子として機能するための所定の温度は、可燃性ガスを含む測定対象ガスとの間で熱収支があり、可燃性ガスの存在により抵抗値が変化し得る範囲で適宜設定することができ、たとえば２００℃～３５０℃、好ましくは２５０℃～３５０℃、さらに好ましくは３００℃～３５０℃、最も好ましくは３００℃に設定される。

【0026】

第２検知素子３はさらに、所定の温度範囲に維持されることで、第１検知素子２の温度補償をするための補償素子としても機能する。第２検知素子３は、所定の温度範囲の状態では、可燃性ガスの有無によって抵抗値が変化するような、測定対象ガスとの間の熱収支がほとんど行なわれないので、測定対象ガス中に可燃性ガスが存在しても抵抗値が変化することはないか、ほとんどない。このときの所定の温度範囲は、可燃性ガスの有無によって抵抗値が変化しないか、ほとんどしない範囲で適宜設定することができ、たとえば３０℃～１００℃、好ましくは３０℃～７５℃、さらに好ましくは３０℃～５０℃、最も好ましくは５０℃に設定される。測定対象ガス中の可燃性ガス（水素）のガス濃度に対する第２検知素子３の出力の変化を示す図１２（図１２中では、抵抗値に対応する電位差の変化を示している）を参照すると、第２検知素子３が３００℃で維持されて検知素子として機能する場合は、可燃性ガスのガス濃度の増加に伴なって出力が低下するが、第２検知素子３が５０℃で維持されて補償素子として機能する場合は、可燃性ガスのガス濃度が増加しても出力がほぼ一定であることが分かる。一方、第２検知素子３は、測定対象ガスの温度に応じて温度が変化することに伴なって抵抗値が変化する（図１４参照、図１４は、測定対象ガスが２０℃のときを基準として、抵抗値に対応する電位差の変化を示している）ので、この抵抗値の変化に基づいて、測定対象ガスの温度を検知することができる。第２検知素子３は、検知した測定対象ガスの温度に基づいて、検知素子として機能する第１検知素子２の温度補償をすることができる。

【0027】

第２検知素子３は、所定の温度以上で加熱された状態で検知素子として機能し、所定の温度範囲で補償素子として機能することができればよく、その構造は特に限定されることはない。第２検知素子３としては、たとえば、公知の気体熱伝導式ガス検知素子を用いることができる。本実施形態では、第２検知素子３は、図２（ｂ）に示されるように、ＭＥＭＳ型として形成されている。第２検知素子３は、ＭＥＭＳ型として形成されることにより、コイル型として形成される場合と比べて、小型化が可能で、低消費電力での駆動が可能である。ただし、第２検知素子３は、コイル型や、ＭＥＭＳ構造を採用しない基板型として形成されてもよい。

【0028】

第２検知素子３は、本実施形態では、図２（ｂ）に示されるように、シリコン基板などの基板Ｓ２に形成された空洞Ｓ２１上に、空洞Ｓ２１を介して基板本体と間隔を空けて形成されたシリコン酸化膜などの絶縁支持膜Ｓ２２上に設けられている。第２検知素子３は、絶縁支持膜Ｓ２２上に設けられた第２抵抗体３１と、第２抵抗体３１を覆うように設けられた第２絶縁酸化物膜３２とを備えている。第２検知素子３は、第２抵抗体３１に接続されたリード線Ｌ２を介して、第２検知素子３に電圧を印加するとともに第２検知素子３の抵抗値（または抵抗値に対応する物理量）を計測する回路（たとえば、後述する第２検知素子回路Ｃ２）に組み込まれる。

【0029】

第２抵抗体３１は、電圧が印加されることで加熱されるとともに、可燃性ガスを含む測定対象ガスと第２絶縁酸化物膜３２を介して熱収支して（たとえば測定対象ガスから熱が収奪されて）抵抗値が変化（たとえば低下）する。第２抵抗体３１は、特に限定されることはなく、スパッタリングなどの成膜技術を用いて白金などにより形成される。第２絶縁酸化物膜３２は、第２抵抗体３１に可燃性ガスが接触することを抑制する。第２絶縁酸化物膜３２は、第２抵抗体３１への可燃性ガスの接触を抑制することができればよく、特に限定されることはないが、可燃性ガスの通過を抑制できる程度に緻密な構造を有していることが好ましい。第２絶縁酸化物膜３２は、たとえば、スパッタリングなどの成膜手法を用いて成膜することができるシリコン酸化膜により形成することができる。

【0030】

第２検知素子３は、第２検知素子３を加熱するために電圧を印加することができ、測定対象ガスとの間の熱収支により変化する第２検知素子３の抵抗値（または抵抗値に対応する物理量）を計測することができればよく、その回路配置は特に限定されない。本実施形態では、第２検知素子３は、図１に示されるように、第２検知素子回路Ｃ２に組み込まれる。第２検知素子回路Ｃ２は、第２検知素子３に電圧を印加することで第２検知素子３を加熱するとともに、測定対象ガスとの間の熱収支により変化する第２検知素子３の抵抗値に対応する電位差を計測する。第２検知素子回路Ｃ２は、第２検知素子３と、第２検知素子３と電気的に直列に接続された固定抵抗体Ｒ２と、第２検知素子３および固定抵抗体Ｒ２に電圧を印加する第２電圧供給部ＶＳ２と、第２検知素子３の両端子間の電位差を計測する電位差計Ｖとを備えている。第２検知素子回路Ｃ２は、通信可能に接続された制御部４から制御信号を受け取り、第２電圧供給部ＶＳ２により第２検知素子３に電圧を印加して第２検知素子３を加熱し、電位差計Ｖにより第２検知素子３の両端子間の電位差を計測する。電位差計Ｖにより計測される電位差は、第２検知素子３の抵抗値に比例するため、第２検知素子３の抵抗値に対応する値として取り扱うことができる。第２検知素子回路Ｃ２は、電位差計Ｖにより計測される電位差を第２検知素子３の出力として制御部４に送信する。

【0031】

制御部４は、電圧を印加することで第１検知素子２および／または第２検知素子３を加熱し、可燃性ガスを含む測定対象ガスとの間の相互作用によって得られる第１検知素子２および／または第２検知素子３の出力に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される。その目的のために、制御部４は、本実施形態では、図１に示されるように、第１検知素子２および／または第２検知素子３に印加する電圧を調整する電圧調整部４１と、第１検知素子２および／または第２検知素子３の出力に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出するガス濃度算出部４２とを備えている。制御部４は、電圧調整部４１により第１検知素子２および第２検知素子３に印加する電圧を調整することで、第１検知素子２が検知素子として機能する第１検知モードと、第２検知素子３が検知素子として機能する第２検知モードとのいずれか一方または両方を実施可能に構成されている。制御部４は、ガス濃度算出部４２によって、可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２および／または第２検知素子３の出力の関係を示す感度特性（検量線）を用いて、第１検知モードおよび第２検知モードのそれぞれにおいて得られた第１検知素子２および／または第２検知素子３の出力から可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成されている。使用する感度特性は、可燃性ガスの種類に応じて、予め取得され、ガスセンサ１が備え得る記憶部（図示せず）に記憶され得る。制御部４は、特に限定されることはなく、たとえば公知のＣＰＵにより形成される。

【0032】

第１検知モードでは、制御部４は、第１検知素子２が検知素子として機能するように第１検知素子２を加熱するために第１検知素子２に電圧を印加して、少なくとも第１検知素子２の出力に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される。また、第２検知モードでは、制御部４は、第２検知素子３が検知素子として機能するように第２検知素子３を加熱するために第２検知素子３に電圧を印加して、少なくとも第２検知素子３の出力に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される。第１検知モードは、第１検知素子２が接触燃焼式検知素子として機能するので、相対的に低濃度（たとえば、１００％ＬＥＬ以下）の可燃性ガスが測定対象ガス中に存在する場合に好適に実施される。第２検知モードは、第２検知素子３が気体熱伝導式検知素子として機能するので、相対的に高濃度（たとえば、１００％ＬＥＬ超過）の可燃性ガスが測定対象ガス中に存在する場合に好適に実施される。

【0033】

ガスセンサ１は、第１検知モードおよび第２検知モードの両方を実施可能に構成されることで、広い濃度範囲の可燃性ガスを精度よく検知することができる。また、ガスセンサ１は、第１検知モードおよび第２検知モードのいずれにおいても、以下で詳しく述べるように、第１検知素子２および第２検知素子３の両方が使用されるとともに、第１検知素子２および第２検知素子３以外に使用されない素子が存在せず、使用されない素子のためのスペースを確保する必要がないので、ガスセンサ１を小型化することができる。

【0034】

制御部４は、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度に応じて、第１検知素子２および第２検知素子３に印加する電圧を電圧調整部４１により調整することで、第１検知モードと第２検知モードとを切り替えるように構成されていてもよい。たとえば、制御部４は、第１検知モードにおいて算出されるガス濃度が所定の閾値を超える場合に、第１検知モードを第２検知モードに切り替えるように構成されていてもよい。ガスセンサ１は、第１検知モードを実施中にガス濃度が所定の閾値を超えた場合に第２検知モードに切り替わることで、相対的に高濃度の可燃性ガスを精度よく検知することができる。また、制御部４は、第２検知モードにおいて算出されるガス濃度が所定の閾値以下の場合に、第２検知モードを第１検知モードに切り替えるように構成されていてもよい。ガスセンサ１は、第２検知モードを実施中にガス濃度が所定の閾値以下となった場合に第１検知モードに切り替わることで、相対的に低濃度の可燃性ガスを精度よく検知することができる。ただし、第１検知モードと第２検知モードとは、ユーザーの指示によって切り替えられてもよい。

【0035】

ここで、第１検知モードと第２検知モードとを切り替える基準となる所定の閾値は、特に限定されることはなく、第１検知モードによる検知に適したガス濃度範囲と第２の検知モードによる検知に適したガス濃度範囲との間の境界などとして適宜設定することができる。たとえば、所定の閾値を、可燃性ガスの爆発下限界濃度（１００％ＬＥＬ）に設定することで、可燃性ガスが爆発する可能性の低い濃度範囲では第１検知モードで精度よく可燃性ガスを検知し、可燃性ガスが爆発する可能性の高い濃度範囲では第２検知モードで精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【0036】

所定の閾値は、上述した検知精度や安全性の観点以外にも、他の要因に基づいて設定することもできる。たとえば、可燃性ガスが水素である場合、第１検知モードで第１検知素子２が検知素子として機能すると、触媒反応により水素が燃焼する過程で水が発生する。このとき、本実施形態のように第１検知素子２および第２検知素子３がＭＥＭＳ型として形成されている場合には、発生した水が第１検知素子２（場合によっては、第２検知素子３）に付着することによって、抵抗値が大きく変動する現象（ベースドリフト）が生じる可能性がある。このような現象は、水素が約５０％ＬＥＬを超えると生じやすくなる。したがって、所定の閾値を、ベースドリフトが生じ得る下限の水素のガス濃度（約５０％ＬＥＬ）に設定することで、ベースドリフトが生じ得るガス濃度範囲では、ベースドリフトの発生を抑制できる第２検知モードが実施されるので、安定してガス濃度を検知することができる。

【0037】

つぎに、図３～図６を参照して、第１検知モードおよび第２検知モードにおける検知動作を説明する。図３～図６は、電源をＯＮにしてからの、第１検知素子２および第２検知素子３に印加する電圧の時間変化を示している。たとえば、図３および図４は、電源をＯＮにしてから第１検知モードが実施され、可燃性ガスのガス濃度が所定の閾値を超えた時点で第２検知モードに切り替わり、可燃性ガスのガス濃度が所定の閾値以下となった時点で第１検知モードに切り替わった状態を示している。また、図５および図６は、第１検知モード内で、第２検知素子３が補償素子として機能する検知モードと、第２検知素子３が検知素子として機能する検知モードとで切り替わった状態を示している。

【0038】

＜第１検知モード＞
第１検知モードでは、制御部４は、図３～図６に示されるように、第１検知素子２が検知素子として機能するように第１検知素子２に第１電圧を印加するように構成されている。第１電圧は、第１検知素子２に印加されることで、第１検知素子２が検知素子として機能し得る温度に、すなわち、第１検知素子２の周辺の可燃性ガスを燃焼させることができる温度に、第１検知素子２を加熱可能な電圧である。第１電圧は、たとえば、第１検知素子２を少なくとも４００℃～５５０℃、好ましくは４５０℃～５５０℃、さらに好ましくは５００℃～５５０℃、最も好ましくは５００℃に加熱し得る電圧に設定することができる。第１検知素子２は、第１電圧が印加されることで、検知素子として機能し、接触燃焼式で可燃性ガスを検知することができる。

【0039】

第１検知モードにおいて、第２検知素子３は、検知素子として機能してもよいし、補償素子として機能してもよい。たとえば、制御部４は、図３に示されるように、第１検知モードにおいて、第２検知素子３が検知素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧を印加するように構成されていてもよい。第３電圧は、第２検知素子３に印加されることで、第２検知素子３が検知素子として機能し得る温度まで、すなわち、可燃性ガスを含むことによる測定対象ガスの熱伝導率の変化に応じた、第２検知素子３が収支される熱量の変化に伴う抵抗値の変化が検知可能な温度まで、第２検知素子３を加熱可能な電圧である。第３電圧は、たとえば、第２検知素子３を少なくとも２００℃～３５０℃、好ましくは２５０℃～３５０℃、さらに好ましくは３００℃～３５０℃、最も好ましくは３００℃に加熱し得る電圧に設定することができる。第２検知素子３は、第３電圧が印加されることで、検知素子として機能し、気体熱伝導式で可燃性ガスを検知することができる。

【0040】

このとき、制御部４は、第１検知素子２および第２検知素子３の出力の合成結果に基づいてガス濃度を算出するように構成される。図１０を参照すると、第１検知素子２および第２検知素子３がいずれも検知素子として機能する場合において、可燃性ガスのガス濃度に増加に対して、第１検知素子２および第２検知素子３の合成出力（第１検知素子２および第２検知素子３のそれぞれの出力の絶対値の和）が略線形に増加していることが分かる。制御部４は、第１検知素子２および第２検知素子３のこのような感度特性を用いることで、測定される第１検知素子２および第２検知素子３の出力から可燃性ガスのガス濃度を算出することができる。第１検知素子２および第２検知素子３の出力の合成結果に基づいてガス濃度を算出することで、より高い感度および精度で可燃性ガスを検知することができる。ただし、制御部４は、第１検知素子２の出力のみに基づいて、可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成されていてもよい。

【0041】

ガスセンサ１は、第１検知モードにおいて、第１検知素子２および第２検知素子３の両方が検知素子として機能することで、さらなる利点を得ることができる。第１検知素子２は、検知素子として機能する際に、触媒反応により可燃性ガスを燃焼させるが、測定対象ガス中にシロキサン化合物などの被毒性ガスが存在すると、触媒反応中に被毒して劣化する場合がある。第１検知素子２が劣化すると、可燃性ガスの検知感度が低下し、可燃性ガスを精度よく検知することができなくなる。それに対して、第２検知素子３は、検知素子として機能する際に、被毒性ガスによって被毒して劣化することがないか、ほとんどない。したがって、第２検知素子３の出力を基準とすることで、第１検知素子２の劣化度合い（劣化率）を評価することができるので、評価された劣化率に基づいて第１検知素子２の劣化を補償したり（劣化補償）、第１検知素子２の交換時期を判断したりすることができる。その詳細については後述する。

【0042】

制御部４は、図４に示されるように、第１検知モードにおいて、第２検知素子３が補償素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧よりも低い第４電圧を印加するように構成されていてもよい。第４電圧は、第３電圧よりも低い電圧であり、第２検知素子３を、第２検知素子３が補償素子として機能し得る温度に維持可能な電圧である。第４電圧は、第２検知素子３に印加されることで、可燃性ガスを含むことにより測定対象ガスの熱伝導率が変化しても、測定対象ガスとの間で収支される熱量がほぼ変化することなく、抵抗値がほぼ変化しない温度に第２検知素子３を維持可能な電圧である。第４電圧は、たとえば、３０℃～１００℃、好ましくは３０℃～７５℃、さらに好ましくは３０℃～５０℃、最も好ましくは５０℃に第２検知素子３を維持可能な電圧に設定される。第２検知素子３は、第４電圧が印加されて補償素子として機能することで、可燃性ガスのガス濃度に応じて抵抗値がほぼ変化することがない（図１２参照）一方で、測定対象ガスの温度に応じて、温度が変化して抵抗値が変化する（図１４参照）。第２検知素子３は、この抵抗値の変化に基づいて測定対象ガスの温度を検知し、検知した測定対象ガスの温度に基づいて、検知素子として機能する第１検知素子２の出力を補正することができる。その目的のために、制御部４は、第２検知素子３が第４電圧を印加された状態で得られた第２検知素子３の出力を用いて第１検知素子２の出力を補正するように構成される。そして、制御部４は、補正された第１検知素子２の出力に基づいて、可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される。第１検知素子２の温度補償が行なわれることで、実際に測定される測定対象ガスが、可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の感度特性（検量線）が得られたときの測定対象ガスの温度とは異なる温度であっても、精度よく可燃性ガスを検知することができる。検知期間内において測定対象ガスの温度が大きく変動しない場合には、図５および図６に示されるように、第２検知素子３に印加する電圧を第４電圧から第３電圧に変更した後に、変更前の第２検知素子３の出力に基づいて変更後の第１検知素子２の出力を補正してもよい。

【0043】

制御部４は、図５に示されるように、第１検知モードにおいて、第２検知素子３が周期的に交互に検知素子および補償素子として機能するように、第２検知素子３に第３電圧および第４電圧を周期的に交互に印加するように構成されていてもよい。ガスセンサ１では、第２検知素子３が補償素子として機能する状態と、第２検知素子３が検知素子として機能する状態とが交互に繰り返されることで、検知期間内において測定対象ガスの温度変動や第１検知素子２の劣化率変動があった場合でも、第１検知素子２の出力に対して、それぞれの変動に対応して温度補償および劣化補償を実施することができる。したがって、ガスセンサ１は、より精度よく可燃性ガスを検知することができる。特に、本実施形態のように、第２検知素子３がＭＥＭＳ型として形成される場合には、印加する電圧が変化した時に迅速に温度変化するので、たとえば１００ｍｓｅｃ周期で印加電圧を変化させても、第２検知素子３が印加電圧の変化に追従して温度変化する。したがって、たとえば１秒単位で測定対象ガスの温度変動や第１検知素子２の劣化率変動があったとしても、その温度変動および劣化率変動を検知することができ、より精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【0044】

制御部４は、図６に示されるように、第１検知モードにおいて、第２検知素子３が補償素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧よりも低い第４電圧を印加している状態で、第１検知素子２により可燃性ガスが検知された場合に、第２検知素子３が検知素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧を印加するように構成されていてもよい。これにより、ガスセンサ１は、可燃性ガスが存在しないか、ほとんど存在しない状況下では、第２検知素子３が補償素子として機能して、第１検知素子２の温度補償をすることで、精度よく可燃性ガスを監視することができる。また、ガスセンサ１は、可燃性ガスが検知されると、第２検知素子３が検知素子に切り替わって、第１検知素子２の劣化補償が可能になることで、より精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【0045】

＜第２検知モード＞
第２検知モードでは、制御部４は、図３および図４に示されるように、第２検知素子３が検知素子として機能するように第２検知素子３に第３電圧を印加するとともに、第１検知素子２が補償素子として機能するように第１検知素子２に第１電圧よりも低い第２電圧を印加するように構成される。第２電圧は、第１電圧よりも低い電圧で、第１検知素子２に印加されることで、第１検知素子２が補償素子として機能し得る温度に、すなわち、第１検知素子２の周辺の可燃性ガスを燃焼させることがないか、ほとんどない温度に、第１検知素子２を維持可能な電圧である。第２電圧は、たとえば、第１検知素子２を少なくとも８０℃～２００℃、好ましくは８０℃～１５０℃、さらに好ましくは８０℃～１００℃、最も好ましくは１００℃に加熱し得る電圧に設定することができる。第２検知モードでは、第１検知素子２が補償素子として機能して、測定対象ガスの温度を検知する。制御部４は、測定対象ガスの温度に対応する第１検知素子２の出力に基づいて、第２検知素子３の出力を補正するように構成される。そして、制御部４は、補正された第２検知素子３の出力に基づいて、測定対象ガス中の可燃性ガスのガス濃度を算出するように構成される。第２検知素子３の温度補償が行なわれることで、実際に測定される測定対象ガスが、可燃性ガスのガス濃度に対する第２検知素子３の感度特性が得られたときの測定対象ガスの温度とは異なる温度であっても、精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【0046】

以上において、第１検知モードおよび第２検知モードにおける検知動作を説明した。しかし、以上の説明は、あくまで一例であり、第１検知モードおよび第２検知モードにおける検知動作は、以上の例に限定されることはない。また、ガスセンサ１は、第１検知モードおよび第２検知モード以外の検知モードを実施することもできる。

【0047】

つぎに、第１検知素子２の劣化補償について詳しく述べる。上述したように、第１検知素子２は、検知素子として機能する際に、測定対象ガス中にシロキサン化合物などの被毒性ガスが存在すると、被毒して劣化する場合がある。それに対して、第２検知素子３は、検知素子として機能する際に、被毒性ガスによって被毒して劣化することがないか、ほとんどない。図１５（ａ）および図１５（ｂ）はそれぞれ、１０ｐｐｍのヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）に暴露されたときの第１検知素子２および第２検知素子３の感度（メタン指示値）の経時変化を示している。第１検知素子２は、図１５（ａ）に示されるように、ＨＭＤＳに曝露されることによって感度が低下しており、ＨＭＤＳにより被毒して劣化している。それに対して、第２検知素子３は、図１５（ｂ）に示されるように、ＨＭＤＳに曝露されても、感度が変化しておらず、ＨＭＤＳにより被毒しておらず、劣化していない。したがって、第１検知モードにおいて第１検知素子２および第２検知素子３の両方を検知素子として機能させる状態において、第２検知素子３の出力を基準とすることで、第１検知素子２の劣化度合い（劣化率）を評価することができるので、評価された劣化率に基づいて第１検知素子２の劣化を補償する（劣化補償）ことができる。

【0048】

第１検知素子２の劣化率を評価し、第１検知素子２の劣化を補償するという目的のために、本実施形態では、ガスセンサ１（の制御部４）は、図１に示されるように、第１検知素子２の劣化率を算出する劣化率算出部４３と、第１検知素子２の出力および劣化率に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出するガス濃度算出部４２とを備えている。

【0049】

劣化率算出部４３は、第１検知素子２の出力と第２検知素子３の出力との比率を算出して、算出された比率から第１検知素子２の劣化率を算出する。第１検知素子２および第２検知素子３はいずれも、本実施形態では、上述したように、可燃性ガスのガス濃度の増加に伴なって、第１検知素子２および第２検知素子３のそれぞれの出力が略線形に変化するように構成されている（図７および図８参照）。したがって、第１検知素子２が劣化しておらず、第１検知素子２の検知感度が低下していなければ、第１検知素子２の出力（ａ１）と第２検知素子３の出力（ａ２）との比率（Ａ＝ａ１／ａ２）は、可燃性ガスのガス濃度に関わらず、一定の値である。第１検知素子２が劣化し、第１検知素子２の検知感度が低下すると、第１検知素子２の出力（ｂ１）と第２検知素子３の出力（ｂ２）との比率（Ｂ＝ｂ１／ｂ２）が変化する。劣化率算出部４３は、劣化前の比率（Ａ）と劣化後の比率（Ｂ）を用いて、第１検知素子２の劣化率（たとえば、劣化率Ｃ＝Ｂ／Ａ×１００（％））を算出することができる。

【0050】

ガス濃度算出部４２は、第１検知素子２の出力、および劣化率算出部４３により算出された劣化率に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出する。ガスセンサ１では、ガス濃度算出部４２が、第１検知素子２の出力および劣化率に基づいて可燃性ガスのガス濃度を算出することにより、第１検知素子２が劣化したとしても、第１検知素子２の劣化が補償されて、精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【0051】

第１検知素子２が劣化している場合における、ガス濃度算出部４２による可燃性ガスのガス濃度の算出方法は、第１検知素子２の出力および劣化率に基づいて行われていればよく、特に限定されない。たとえば、ガス濃度算出部４２は、第１検知素子２の出力を第１検知素子２の劣化率に基づいて補正し、補正した第１検知素子２の出力から可燃性ガスのガス濃度を算出することができる。第１検知素子２の出力の補正において、たとえば、劣化率の逆数を第１検知素子２の出力に乗算することにより、劣化していなければ得られていたであろう第１検知素子２の出力を算出することができる。ガス濃度算出部４２は、予め記憶部に記憶された、可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の感度特性（検量線）を用いて、算出（補正）された第１検知素子２の出力から可燃性ガスのガス濃度を算出することができる。

【0052】

ガス濃度算出部４２は、予め記憶部に記憶された、可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の出力と、劣化率との関係（検量線）を用いて、実際の測定対象ガス中で得られた第１検知素子２の出力、および劣化率算出部４３により算出された劣化率から、可燃性ガスのガス濃度を算出することもできる。可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の出力と、劣化率との関係は、たとえば、劣化率が既知で、劣化率が異なる複数の第１検知素子２に対して、可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の感度特性（検量線）を測定することによって得ることができる。可燃性ガスのガス濃度に対する第１検知素子２の出力と、劣化率との関係は、種類の異なる可燃性ガス毎に測定され、可燃性ガスの種類に応じて記憶部に記憶される。

【0053】

ガスセンサ１は、劣化率算出部４３により算出される第１検知素子２の劣化率に応じて、ガスセンサ１に備えられる少なくとも２つの第１検知素子２を切り替えるように構成されていてもよい。その目的のために、本実施形態では、ガスセンサ１（制御部４）は、図１に示されるように、第１検知素子２を入れ替える検知素子切替部４４をさらに備えている。検知素子切替部４４は、少なくとも２つの第１検知素子２のうちの１つの第１検知素子２の劣化率が所定の閾値を超えた場合、少なくとも２つの第１検知素子２のうちの、劣化率が所定の閾値以下である他の第１検知素子２を使用するように、１つの第１検知素子２から他の第１検知素子２に切り替える。このときの所定の閾値は、上述した劣化補償ができなくなる範囲で適宜設定することができ、たとえば、第１検知素子２が劣化して出力が得られなくなる範囲や、第１検知素子２が劣化して、可燃性ガスのガス濃度と第１検知素子２の出力との間の関係が線形でなくなる範囲などで設定される。検知素子切替部４４は、第１検知素子２の劣化率が所定の閾値を超えた場合に、第１検知素子回路Ｃ１内のスイッチＳＷを切り替えることで、劣化率が所定の閾値以下である他の第１検知素子２に切り替える。これによって、ガスセンサ１を長寿命化することができる。

【0054】

上述したように、ガスセンサ１において、可燃性ガスのガス濃度を検知するために、第１検知素子２の出力と第２検知素子３の出力との比率を算出して、算出された比率から第１検知素子２の劣化率を算出する工程と、第１検知素子２の出力および劣化率に基づいてガス濃度を算出する工程とが実行される。これらの工程は、本実施形態では、ガスセンサ１の制御部４によって実行されるが、ガスセンサ１とは別の制御装置によって実行されてもよい。ガスセンサ１においてこれらの工程を実行することによって、第１検知素子２が劣化しても、精度よく可燃性ガスを検知することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ ガスセンサ
２ 第１検知素子
２１ 第１抵抗体
２２ 第１絶縁酸化物膜
２３ 触媒
３ 第２検知素子
３１ 第２抵抗体
３２ 第２絶縁酸化物膜
４ 制御部
４１ 電圧調整部
４２ ガス濃度算出部
４３ 劣化率算出部
４４ 検知素子切替部
Ｃ１ 第１検知素子回路
Ｃ２ 第２検知素子回路
Ｌ１、Ｌ２ リード線
Ｒ１、Ｒ２ 固定抵抗体
Ｓ１、Ｓ２ 基板
Ｓ１１、Ｓ２１ 空洞
Ｓ１２、Ｓ２２ 絶縁支持膜
ＳＷ スイッチ
Ｖ 電位差計
ＶＳ１ 第１電圧供給部
ＶＳ２ 第２電圧供給部

【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】

【図15】