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(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】
(24)【登録日】2022-06-13
(45)【発行日】2022-06-21
(54)【発明の名称】ガス検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/16 20060101AFI20220614BHJP
【ＦＩ】
G01N27/16 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018134721
(22)【出願日】2018-07-18
(65)【公開番号】P2019023632
(43)【公開日】2019-02-14
【審査請求日】2021-01-25
(31)【優先権主張番号】P 2017141768
(32)【優先日】2017-07-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000250421
【氏名又は名称】理研計器株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100153497
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 信男
(74)【代理人】
【識別番号】100078754
【氏名又は名称】大井 正彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110515
【氏名又は名称】山田 益男
(74)【代理人】
【識別番号】100189083
【弁理士】
【氏名又は名称】重信 圭介
(72)【発明者】
【氏名】田中 佑樹
(72)【発明者】
【氏名】朝田 隆二
(72)【発明者】
【氏名】芝▲崎▼ 克一
(72)【発明者】
【氏名】小野 圭
【審査官】赤木 貴則
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１７５９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２３４４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２３２４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５０５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２２３９２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１５２６４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１８４２１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１９４４６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０２５７２８９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／００－Ｇ０１Ｎ ２７／２４
Ｇ０１Ｎ ２５／００－Ｇ０１Ｎ ２５／７２
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検出装置であって、前記接触燃焼式ガスセンサは、各々測温抵抗体に固着させた金属酸化物焼結体の担体に触媒を担持させてなる２つのガス検出素子が、それぞれ、互いに区画された２つの検出室内の各々に配置されて構成されており、
前記接触燃焼式ガスセンサにおける一方の検出室のガス入口に、シリコーン除去フィルタが設けられており、
被検ガスについて一方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の検出対象ガスの濃度データを取得すると共に当該被検ガスについて他方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の当該検出対象ガスの濃度データを取得し、これら２つの濃度データのうち高い方の値を当該検出対象ガスの濃度指示値として出力する出力処理部を備えることを特徴とするガス検出装置。
【請求項2】
前記シリコーン除去フィルタが、通気性を有する支持体にシリカを担持させ更に塩化鉄（ＩＩＩ）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したものであることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項3】
前記シリコーン除去フィルタが、通気性を有する支持体にフュームドシリカを担持させたものであることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項4】
接触燃焼式ガスセンサを駆動させるセンサ駆動部を備えており、
当該センサ駆動部は、前記２つのガス検出素子の各々を、当該２つのガス検出素子の各々に対する同一または連続する通電期間と休止期間とを繰り返すよう間欠駆動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項5】
前記センサ駆動部は、前記２つのガス検出素子に共通の電源回路を備えており、前記２つのガス検出素子の各々に対して交互に通電することを特徴とする請求項４に記載のガス検出装置。
【請求項6】
前記通電期間が０．５～２秒間であり、前記休止期間が１秒間以上であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のガス検出装置。
【請求項7】
前記接触燃焼式ガスセンサにおけるガス検出素子の各々は、前記担体としてＺｒＯ
2
またはＡｌ
2
Ｏ
3
が用いられ、前記触媒としてＰｔ、Ｐｄ、ＰｔＯ、ＰｔＯ
2
、ＰｄＯからなる群より選ばれた少なくとも１種のものが用いられてなるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項8】
担体に対する触媒の含有割合が１０～３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項７に記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば可燃性ガスを検出するために用いられる接触燃焼式ガスセンサのある種のものは、金属酸化物焼結体よりなる担体に酸化触媒を担持させてなるガス感応部が、通電により発熱する測温抵抗体の表面に固着されたガス検出素子を備えた構成とされている。
このような接触燃焼式ガスセンサにおいては、被毒物質である例えばヘキサメチルジシロキサンやシリコーンオイルといったシリコーン化合物が測定対象空間の雰囲気中に存在すると、当該シリコーン化合物が酸化触媒の表面に吸着、蓄積されること（被毒）によって、酸化触媒の性能（活性）が劣化して検出感度が徐々に低下する、という問題がある。
このような接触燃焼式ガスセンサにおいては、被毒物質である例えばヘキサメチルジシロキサンやシリコーンオイルといったシリコーン化合物が測定対象空間の雰囲気中に存在すると、当該シリコーン化合物が酸化触媒の表面に吸着、蓄積されること（被毒）によって、酸化触媒の性能（活性）が劣化して検出感度が徐々に低下する、という問題がある。
【0003】
このような問題に対して、例えば、シリコーン除去フィルタを配置することによってガス検出素子の被毒を防止することが考えられる。このようなシリコーン除去フィルタを備えたガスセンサは、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００６－２５０５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のようなガスセンサにおいては、目的とする検出対象ガスの一部のもの、例えば溶剤ガスなどについても、シリコーン除去フィルタによって除去されてしまうため、目的とする検出対象ガスの検出を適正に行うことができない、という問題がある。
また、ガス検出素子の検出感度が低下することを防止するために、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を多くして酸化触媒の量を多くすることも考えられる。しかしながら、このようなガス検出素子では、ガス検出素子に十分なガス感度が得られるよう必要な温度にまで加熱するために、より大きな電力が必要となり、特に、電池駆動の携帯型ガス検出装置では、使用可能時間（駆動時間）が短くなって不適である。
また、ガス検出素子の検出感度が低下することを防止するために、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を多くして酸化触媒の量を多くすることも考えられる。しかしながら、このようなガス検出素子では、ガス検出素子に十分なガス感度が得られるよう必要な温度にまで加熱するために、より大きな電力が必要となり、特に、電池駆動の携帯型ガス検出装置では、使用可能時間（駆動時間）が短くなって不適である。
【0006】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、シリコーン被毒耐久性が高く、省消費電力化が図られたガス検出装置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】
【0007】
本発明のガス検出装置は、接触燃焼式ガスセンサを備えたガス検出装置であって、
前記接触燃焼式ガスセンサは、各々測温抵抗体に固着させた金属酸化物焼結体の担体に触媒を担持させてなる２つのガス検出素子が、それぞれ、互いに区画された２つの検出室内の各々に配置されており、
前記接触燃焼式ガスセンサにおける一方の検出室のガス入口に、シリコーン除去フィル
タが設けられ、
被検ガスについて一方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の検出対象ガスの濃度データを取得すると共に当該被検ガスについて他方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の当該検出対象ガスの濃度データを取得し、これら２ つの濃度データのうち高い方の値を当該検出対象ガスの濃度指示値として出力する出力処理部を備えた構成とされることを特徴とする。
前記接触燃焼式ガスセンサは、各々測温抵抗体に固着させた金属酸化物焼結体の担体に触媒を担持させてなる２つのガス検出素子が、それぞれ、互いに区画された２つの検出室内の各々に配置されており、
前記接触燃焼式ガスセンサにおける一方の検出室のガス入口に、シリコーン除去フィル
タが設けられ、
被検ガスについて一方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の検出対象ガスの濃度データを取得すると共に当該被検ガスについて他方のガス検出素子によって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の当該検出対象ガスの濃度データを取得し、これら２ つの濃度データのうち高い方の値を当該検出対象ガスの濃度指示値として出力する出力処理部を備えた構成とされることを特徴とする。
【0009】
また、本発明のガス検出装置においては、前記シリコーン除去フィルタが、通気性を有する支持体にシリカを担持させ更に塩化鉄（ＩＩＩ）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したもの、あるいは、通気性を有する支持体にフュームドシリカを担持させたものであることが好ましい。
【0010】
さらにまた、本発明のガス検出装置においては、接触燃焼式ガスセンサを駆動させるセンサ駆動部を備えており、当該センサ駆動部は、前記２つのガス検出素子の各々を、当該２つのガス検出素子の各々に対する同一または連続する通電期間と休止期間とを繰り返すよう間欠駆動させることが好ましい。
さらにまた、前記センサ駆動部は、前記２つのガス検出素子に共通の電源回路を備えており、前記２つのガス検出素子の各々に対して交互に通電する構成とされていることが好ましい。
本発明のガス検出装置においては、前記通電期間が０．５～２秒間であり、前記休止期間が１秒間以上であることが好ましい。
さらにまた、前記センサ駆動部は、前記２つのガス検出素子に共通の電源回路を備えており、前記２つのガス検出素子の各々に対して交互に通電する構成とされていることが好ましい。
本発明のガス検出装置においては、前記通電期間が０．５～２秒間であり、前記休止期間が１秒間以上であることが好ましい。
【0011】
また、本発明のガス検出装置においては、前記接触燃焼式ガスセンサにおけるガス検出素子の各々は、前記担体としてＺｒＯ2 またはＡｌ2 Ｏ3 が用いられ、前記触媒としてＰｔ、Ｐｄ、ＰｔＯ、ＰｔＯ2 、ＰｄＯからなる群より選ばれた少なくとも１種のものが用いられてなるものであることが好ましい。
さらにまた、本発明のガス検出装置においては、担体に対する触媒の含有割合は１０～３０ｗｔ％であることが好ましい。
さらにまた、本発明のガス検出装置においては、担体に対する触媒の含有割合は１０～３０ｗｔ％であることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明のガス検出装置によれば、被毒物質であるシリコーン化合物が存在する環境下において使用される場合であっても、目的とする検出対象ガスについての信頼性の高い出力を少なくとも一方のガス検出素子によって得ることができる。このため、ガス検出装置を高いシリコーン被毒耐久性を有するものとして構成することができて検出対象ガスの検出を正確に行うことができる。
また、高いシリコーン被毒耐久性が得られることから、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を可及的に低減してガス検出素子自体をサイズの小さいものとして構成することができるようになる。このため、ガス検出素子の熱容量を小さく低減することができて省消費電力化を図ることができる。
また、高いシリコーン被毒耐久性が得られることから、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を可及的に低減してガス検出素子自体をサイズの小さいものとして構成することができるようになる。このため、ガス検出素子の熱容量を小さく低減することができて省消費電力化を図ることができる。
【0013】
また、２つのガス検出素子が間欠駆動される構成とされることにより、一層の省消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明のガス検出装置において用いられる接触燃焼式ガスセンサの一構成例を示す、（ａ）分解斜視図、（ｂ）一部を省略した状態で示す平面図、（ｃ）断面図である。
【図2】ガス検出素子の一例における構成を概略的に示す断面図である。
【図3】接触燃焼式ガスセンサの駆動方式の一例を示すタイミングチャートである。
【図4】（ａ）パラフィン系炭化水素ガス、（ｂ）溶剤ガスおよび（ｃ）水素ガスの各々の基準ガスについて取得された各々のガス検出素子に係る出力データの傾向を示す観念図である。
【図5】シリコーン化合物が存在する環境下に所定時間の間曝露させたときの、（ａ）パラフィン系炭化水素ガス、（ｂ）溶剤ガスおよび（ｃ）水素ガスの各々の基準ガスについて取得された各々のガス検出素子に係る出力データの傾向を示す観念図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0016】
本発明のガス検出装置は、例えばパラフィン系炭化水素ガス、水素ガスおよびその他の可燃性ガス、並びに溶剤ガスなどを検出対象ガスとする接触燃焼式ガスセンサを備えたものである。
本発明のガス検出装置は、携帯型のものとして構成されていても、定置型のものとして構成されていても、いずれであってもよいが、後述するように、本発明のガス検出装置によれば、省消費電力化が図られたものとして構成することができるため、本発明のガス検出装置は、電池駆動による携帯型のものとして構成される場合に有用なものとなる。
本発明のガス検出装置は、携帯型のものとして構成されていても、定置型のものとして構成されていても、いずれであってもよいが、後述するように、本発明のガス検出装置によれば、省消費電力化が図られたものとして構成することができるため、本発明のガス検出装置は、電池駆動による携帯型のものとして構成される場合に有用なものとなる。
【0017】
本発明のガス検出装置は、接触燃焼式ガスセンサと、当該接触燃焼式ガスセンサを駆動するセンサ駆動部と、当該接触燃焼式ガスセンサよりのガス検知信号を処理する出力処理部と、表示部とを備えている。
【0018】
図１は、本発明のガス検出装置において用いられる接触燃焼式ガスセンサの一構成例を示す、（ａ）分解斜視図、（ｂ）一部を省略した状態で示す平面図、（ｃ）断面図である。
この接触燃焼式ガスセンサ１０は、熱遮蔽板としても機能する仕切り板１８によって互いに区画された２つの検出室Ｓａ，Ｓｂが内部に形成されたケース１１と、２つの検出室Ｓａ，Ｓｂの各々に、それぞれ配置された２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂとを備えている。
この接触燃焼式ガスセンサ１０は、熱遮蔽板としても機能する仕切り板１８によって互いに区画された２つの検出室Ｓａ，Ｓｂが内部に形成されたケース１１と、２つの検出室Ｓａ，Ｓｂの各々に、それぞれ配置された２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂとを備えている。
【0019】
ケース１１は、一端側開口が例えば金属焼結体よりなる消炎フィルタ１２によって閉塞された例えば円筒状のものであって、ケース１１の他端側開口には、ガス検出素子２０ａ，２０ｂを支持するベース部材１５が当該他端側開口を気密に閉塞するよう設けられている。
ベース部材１５の一面上には、ケース１１の内部空間を２分する平板状の仕切り板１８が設けられており、仕切り板１８を挟んだ両側に、それぞれガス検出素子２０ａ，２０ｂが配置されている。各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂは、仕切り板１８に沿って例えば水平に延びる姿勢でその両端がリード１６の先端部に固定されている。各々のリード１６は、ベース部材１５を気密に貫通して軸方向外方に突出して延びるよう設けられている。
ベース部材１５の一面上には、ケース１１の内部空間を２分する平板状の仕切り板１８が設けられており、仕切り板１８を挟んだ両側に、それぞれガス検出素子２０ａ，２０ｂが配置されている。各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂは、仕切り板１８に沿って例えば水平に延びる姿勢でその両端がリード１６の先端部に固定されている。各々のリード１６は、ベース部材１５を気密に貫通して軸方向外方に突出して延びるよう設けられている。
【0020】
各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂは、図２に示すように、通電により発熱する測温抵抗体２１と、測温抵抗体２１に固着されたガス感応部２２とにより構成されている。
【0021】
測温抵抗体２１は、耐熱性および耐食性を有する抵抗線がコイル状に巻回されてなるコイル部を有するヒータにより構成されている。
測温抵抗体２１を構成する材料としては、例えば白金またはその合金を用いることができる。
測温抵抗体２１を構成する材料としては、例えば白金またはその合金を用いることができる。
【0022】
ガス感応部２２は、金属酸化物焼結体からなる担体に酸化触媒が担持されて構成されている。
担体を構成する金属酸化物としては、例えば、ＺｒＯ2 （ジルコニア）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、ＳｉＯ2 （シリカ）、ゼオライトなどを用いることができる。
酸化触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、ＰｔＯ、ＰｔＯ2 、ＰｄＯからなる群より選ばれた少なくとも１種のものを用いることができる。
ガス感応部２２における酸化触媒の含有割合は、例えば１０～３０ｗｔ％である。
担体を構成する金属酸化物としては、例えば、ＺｒＯ2 （ジルコニア）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）、ＳｉＯ2 （シリカ）、ゼオライトなどを用いることができる。
酸化触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、ＰｔＯ、ＰｔＯ2 、ＰｄＯからなる群より選ばれた少なくとも１種のものを用いることができる。
ガス感応部２２における酸化触媒の含有割合は、例えば１０～３０ｗｔ％である。
【0023】
ガス検出素子２０ａ，２０ｂの構成例を示すと、測温抵抗体２１を構成する抵抗線の素線径がφ０．００５～φ０．０２０ｍｍ、コイル部の外径が０．０８～０．３０ｍｍ、巻回数が６～１５ターン、コイル部の長さが０．１０～０．４０ｍｍである。
ガス感応部２２の最大外径Ｄが０．１０～０．５０ｍｍ、ガス感応部２２の長さＬが０．１０～０．５０ｍｍである。また、ガス感応部２２とリード１６との最接近距離（ピッチ）ｐが０．１０～０．５０ｍｍである。
ガス感応部２２の最大外径Ｄが０．１０～０．５０ｍｍ、ガス感応部２２の長さＬが０．１０～０．５０ｍｍである。また、ガス感応部２２とリード１６との最接近距離（ピッチ）ｐが０．１０～０．５０ｍｍである。
【0024】
而して、この接触燃焼式ガスセンサ１０においては、一方の検出室Ｓａのガス入口に、シリコーン化合物を吸着除去するシリコーン除去フィルタ２５が設けられている。
シリコーン除去フィルタ２５は、例えばパルプシートなどの通気性を有する支持体にシリカを担持させ更に塩化鉄（ＩＩＩ）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したものや、支持体にフュームドシリカを担持させたものなどが用いられることが好ましい。これにより、一方のガス検出素子２０ａがシリコーン化合物によって被毒することを確実に回避することができると共に、例えばパラフィン系炭化水素ガスや水素ガスといった検出対象ガスを透過させることができる。なお、目的とする検出対象ガスの一部のもの例えば溶剤ガスは、シリコーン化合物と類似した吸着特性を有することから、シリコーン除去フィルタ２５によって除去されることとなる。
このようなシリコーン除去フィルタ２５は、例えば、パルプシートを支持体として、液材を含浸・乾燥することにより作製することができる。液材としては、例えば水を溶媒とするシリカを主体とした分散液であって、塩化鉄（III）水和物を含むものが用いられる。塩化鉄（III）水和物の含有割合は、例えば０．３～３ｗｔ％である。シリカとしてフュームドシリカが用いられる場合には、液材は塩化鉄（ＩＩＩ）水和物を含むものである必要はない。
シリコーン除去フィルタ２５は、例えばパルプシートなどの通気性を有する支持体にシリカを担持させ更に塩化鉄（ＩＩＩ）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したものや、支持体にフュームドシリカを担持させたものなどが用いられることが好ましい。これにより、一方のガス検出素子２０ａがシリコーン化合物によって被毒することを確実に回避することができると共に、例えばパラフィン系炭化水素ガスや水素ガスといった検出対象ガスを透過させることができる。なお、目的とする検出対象ガスの一部のもの例えば溶剤ガスは、シリコーン化合物と類似した吸着特性を有することから、シリコーン除去フィルタ２５によって除去されることとなる。
このようなシリコーン除去フィルタ２５は、例えば、パルプシートを支持体として、液材を含浸・乾燥することにより作製することができる。液材としては、例えば水を溶媒とするシリカを主体とした分散液であって、塩化鉄（III）水和物を含むものが用いられる。塩化鉄（III）水和物の含有割合は、例えば０．３～３ｗｔ％である。シリカとしてフュームドシリカが用いられる場合には、液材は塩化鉄（ＩＩＩ）水和物を含むものである必要はない。
【0025】
センサ駆動部は、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々を、当該２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対する通電期間と休止期間とを繰り返すよう、間欠駆動する機能を有する。センサ駆動部は、例えば図３に示されるように、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に交互に通電して、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対する連続した通電期間Ｔｅ１，Ｔｅ２と休止期間Ｔｄとからなるガス検出サイクルを繰り返すよう、各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂが間欠駆動される構成とされていることが好ましい。なお、センサ駆動部は、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対して同時に通電するよう構成されていてもよい。また、各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する通電の順序は、特に限定されない。
【0026】
接触燃焼式ガスセンサ１０の動作条件を示すと、各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する印加電圧は、例えば０．５０～１．２０Ｖの範囲内の大きさ、例えば１．０Ｖである。また、各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する通電期間（通電時間）Ｔｅ１，Ｔｅ２は、例えば０．５～２秒間、例えば１秒間であることが好ましく、休止期間（通電休止時間）Ｔｄは、例えば１秒間以上、例えば３秒間であることが好ましい。
このような接触燃焼式ガスセンサ１０の駆動方式によれば、省消費電力化を図ることができると共に、ガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する無通電時間が短いため、ガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する長時間の暖機処理を行うことなしに、安定した出力を得ることができる。特に、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対して交互に通電される場合には、共通の電源回路（図示せず）によってガス検出素子２０ａおよびガス検出素子２０ｂの両方を駆動することができるため、ガス検出装置の消費電力の低減化を図ることができる。
このような接触燃焼式ガスセンサ１０の駆動方式によれば、省消費電力化を図ることができると共に、ガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する無通電時間が短いため、ガス検出素子２０ａ，２０ｂに対する長時間の暖機処理を行うことなしに、安定した出力を得ることができる。特に、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対して交互に通電される場合には、共通の電源回路（図示せず）によってガス検出素子２０ａおよびガス検出素子２０ｂの両方を駆動することができるため、ガス検出装置の消費電力の低減化を図ることができる。
【0027】
出力処理部は、被検ガスについて一方のガス検出素子２０ａによって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の検出対象ガスの濃度データを取得すると共に当該被検ガスについて他方のガス検出素子２０ｂによって得られる出力データに基づいて当該被検ガス中の当該検出対象ガスの濃度データを取得し、これら２つの濃度データのうち高い値を示すものを当該検出対象ガスの濃度指示値として表示部に出力する機能を有する。
【0028】
具体的には、出力処理部は、一のガス検出素子に対する通電期間内において当該ガス検出素子より得られるガス検知信号を例えば所定時間間隔毎にサンプリングして当該ガス検出素子に係る出力データを順次に取得し、例えば時間的に最後に取得された出力データに基づいて被検ガス中の検出対象ガスの濃度データを取得する。ここに、ガス検出素子に係る出力データは、例えば０．５秒間の時間間隔毎に取得される。
各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂに係る出力データの傾向を示す観念図を図４に示す。図４（ａ）は、炭素数１～６のパラフィン系炭化水素ガスについての出力データの傾向を示す図、（ｂ）は溶剤ガスについての出力データの傾向を示す図、（ｃ）は水素ガスについての出力データの傾向を示す図である。
各々のガス検出素子２０ａ，２０ｂに係る出力データの傾向を示す観念図を図４に示す。図４（ａ）は、炭素数１～６のパラフィン系炭化水素ガスについての出力データの傾向を示す図、（ｂ）は溶剤ガスについての出力データの傾向を示す図、（ｃ）は水素ガスについての出力データの傾向を示す図である。
【0029】
図４に示す例において、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々の出力データは、例えば図３に示す駆動方式によって接触燃焼式ガスセンサを駆動したときに、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々について、１通電期間Ｔｅ１，Ｔｅ２、例えば１秒間の時間内において、ガス検出素子より得られるガス検知信号を例えば０．５秒間の時間間隔毎（図３におけるｔ１～ｔ４の時点）にサンプリングすることによって取得されたものである。
図４（ａ）～（ｃ）における縦軸は、被検ガスについてサンプリングされた出力値から、エアを導入したときに同様にしてサンプリングされた出力値を減算して得られるスパン出力値である。また、ａ１，ａ２はシリコーン除去フィルタ２５が設けられた一方の検出室Ｓａ内に配置された一方のガス検出素子２０ａに係る出力データ、ｂ１，ｂ２は、シリコーン除去フィルタ２５が設けられていない他方の検出室Ｓｂ内に配置された他方のガス検出素子２０ｂに係る出力データである。そして、ａ２およびｂ２の出力データが通電期間Ｔｅ１，Ｔｅ２内において時間的に最後に取得されたもの（便宜上、斜線が付してある。）であって、濃度データを取得するために用いられるものである。
図４（ａ）～（ｃ）における縦軸は、被検ガスについてサンプリングされた出力値から、エアを導入したときに同様にしてサンプリングされた出力値を減算して得られるスパン出力値である。また、ａ１，ａ２はシリコーン除去フィルタ２５が設けられた一方の検出室Ｓａ内に配置された一方のガス検出素子２０ａに係る出力データ、ｂ１，ｂ２は、シリコーン除去フィルタ２５が設けられていない他方の検出室Ｓｂ内に配置された他方のガス検出素子２０ｂに係る出力データである。そして、ａ２およびｂ２の出力データが通電期間Ｔｅ１，Ｔｅ２内において時間的に最後に取得されたもの（便宜上、斜線が付してある。）であって、濃度データを取得するために用いられるものである。
【0030】
図４（ａ）に示されるように、例えばメタンなどのパラフィン系炭化水素ガスは、シリコーン除去フィルタ２５を透過するため、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの各々について、スパン出力値のレベルが十分に高い出力データａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が取得される。すなわち、パラフィン系炭化水素ガスは、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの両方によって検出される。
また、図４（ｂ）に示されるように、例えばトルエンなどの芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類などの溶剤ガスは、シリコーン除去フィルタ２５によって除去されるため、一方のガス検出素子２０ａに係る出力データａ１，ａ２のスパン出力値は実質的に「０」となり、他方のガス検出素子２０ｂについて、スパン出力値のレベルが十分に高い出力データｂ１，ｂ２が取得される。すなわち、溶剤ガスは、一方のガス検出素子２０ａによっては実質的に検出されず、他方のガス検出素子２０ｂのみによって検出される。
さらにまた、図４（ｃ）に示されるように、水素ガスは、シリコーン除去フィルタ２５を透過するため、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの各々について、スパン出力値のレベルが十分に高い出力データａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が取得される。すなわち、水素ガスは、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの両方によって検出される。
また、図４（ｂ）に示されるように、例えばトルエンなどの芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類などの溶剤ガスは、シリコーン除去フィルタ２５によって除去されるため、一方のガス検出素子２０ａに係る出力データａ１，ａ２のスパン出力値は実質的に「０」となり、他方のガス検出素子２０ｂについて、スパン出力値のレベルが十分に高い出力データｂ１，ｂ２が取得される。すなわち、溶剤ガスは、一方のガス検出素子２０ａによっては実質的に検出されず、他方のガス検出素子２０ｂのみによって検出される。
さらにまた、図４（ｃ）に示されるように、水素ガスは、シリコーン除去フィルタ２５を透過するため、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの各々について、スパン出力値のレベルが十分に高い出力データａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が取得される。すなわち、水素ガスは、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの両方によって検出される。
【0031】
そして、図示した例においては、パラフィン系炭化水素ガスについては、他方のガス検出素子２０ｂに係る出力データ（ｂ２）に基づいて取得される濃度データより高い値を示す一方のガス検出素子２０ａに係る出力データ（ａ２）に基づいて取得される濃度データが表示部に出力される。
溶剤ガスおよび水素ガスについても同様に、一方のガス検出素子２０ａの出力データ（ａ２）に基づいて取得される濃度データおよび他方のガス検出素子２０ｂの出力データ（ｂ２）に基づいて取得される濃度データのうち高い値を示す濃度データが濃度指示値として表示部に出力される。
溶剤ガスおよび水素ガスについても同様に、一方のガス検出素子２０ａの出力データ（ａ２）に基づいて取得される濃度データおよび他方のガス検出素子２０ｂの出力データ（ｂ２）に基づいて取得される濃度データのうち高い値を示す濃度データが濃度指示値として表示部に出力される。
【0032】
上述したように、接触燃焼式ガスセンサにおいては、被毒物質であるシリコーン化合物が雰囲気中に存在すると、当該シリコーン化合物が酸化触媒の表面に吸着、蓄積されること（被毒）によって、酸化触媒の性能（活性）が劣化して検出感度が低下する。
然るに、上記のガス検出装置においては、一方の検出室Ｓａのガス入口に、シリコーン除去フィルタ２５が設けられた構成とされていることにより、シリコーン化合物が存在する環境下において使用される場合であっても、目的とする検出対象ガスについて信頼性の高い出力を得ることができる。
然るに、上記のガス検出装置においては、一方の検出室Ｓａのガス入口に、シリコーン除去フィルタ２５が設けられた構成とされていることにより、シリコーン化合物が存在する環境下において使用される場合であっても、目的とする検出対象ガスについて信頼性の高い出力を得ることができる。
【0033】
すなわち、図５（ａ）に示されるように、ガス検出素子の被毒により出力低下の程度が大きいパラフィン系炭化水素ガスについては、シリコーン除去フィルタ２５が設けられていない他方の検出室Ｓｂに配置された他方のガス検出素子２０ｂのスパン出力値ｂ１，ｂ２は大きく低下するものの、シリコーン除去フィルタ２５が設けられた一方の検出室Ｓａに配置された一方のガス検出素子２０ａについては、シリコーン除去フィルタ２５によってシリコーン化合物が吸着除去されるため、出力低下の程度が極めて小さい。従って、一方のガス検出素子２０ａによって被検ガス中のパラフィン系炭化水素ガスの存在を検出することができる。
また、図５（ｂ）に示されるように、溶剤ガスについては、ガス検出素子が被毒しても出力低下の程度が小さい（被毒による影響を受けにくい）ため、シリコーン除去フィルタ２５が設けられていない他方の検出室Ｓｂに配置された他方のガス検出素子２０ｂの出力低下の程度が小さい。従って、溶剤ガスがシリコーン除去フィルタ２５によって除去されるため、一方のガス検出素子２０ａによっては溶剤ガスを検出することはできないものの、他方のガス検出素子２０ｂによって被検ガス中の溶剤ガスの存在を検出することができる。
さらにまた、図５（ｃ）に示されるように、水素ガスは、ガス検出素子が被毒しても出力低下の程度が小さい（被毒による影響を受けにくい）ものであり、また、シリコーン除去フィルタ２５を透過するため、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの両方によって被検ガス中の水素ガスの存在を検出することができる。
また、図５（ｂ）に示されるように、溶剤ガスについては、ガス検出素子が被毒しても出力低下の程度が小さい（被毒による影響を受けにくい）ため、シリコーン除去フィルタ２５が設けられていない他方の検出室Ｓｂに配置された他方のガス検出素子２０ｂの出力低下の程度が小さい。従って、溶剤ガスがシリコーン除去フィルタ２５によって除去されるため、一方のガス検出素子２０ａによっては溶剤ガスを検出することはできないものの、他方のガス検出素子２０ｂによって被検ガス中の溶剤ガスの存在を検出することができる。
さらにまた、図５（ｃ）に示されるように、水素ガスは、ガス検出素子が被毒しても出力低下の程度が小さい（被毒による影響を受けにくい）ものであり、また、シリコーン除去フィルタ２５を透過するため、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの両方によって被検ガス中の水素ガスの存在を検出することができる。
【0034】
以上のように、上記のガス検出装置によれば、被毒物質であるシリコーン化合物が存在する環境下において使用される場合であっても、検出対象ガスの種類に拘わらず、一方のガス検出素子２０ａおよび他方のガス検出素子２０ｂの少なくとも一方によって十分に信頼性の高い出力データが得られるので、ガス検出装置を高いシリコーン被毒耐久性を有するものとして構成することができる。そして、取得された出力データに基づいて検出対象ガスの濃度を正確に検出することができる。
また、高いシリコーン被毒耐久性が得られることから、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を可及的に低減してガス検出素子自体をサイズの小さいものとして構成することができるようになる。従って、ガス検出素子の熱容量を低減させることができるため、省消費電力化を図ることができる。
さらにまた、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対して交互に通電されることにより、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂを駆動させる電源回路は一つでよいため、このような構成とされることによっても、ガス検出装置の消費電力の低減化を図ることができる。
また、高いシリコーン被毒耐久性が得られることから、ガス検出素子におけるガス感応部を構成する担体の量を可及的に低減してガス検出素子自体をサイズの小さいものとして構成することができるようになる。従って、ガス検出素子の熱容量を低減させることができるため、省消費電力化を図ることができる。
さらにまた、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂの各々に対して交互に通電されることにより、２つのガス検出素子２０ａ，２０ｂを駆動させる電源回路は一つでよいため、このような構成とされることによっても、ガス検出装置の消費電力の低減化を図ることができる。
【0035】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
【0036】
【0037】
＜ガス検出素子＞
測温抵抗体：材質；１０％Ｒｈ－９０％Ｐｔ、素線径；φ０．０１２ｍｍ、コイル部の外径；０．１８ｍｍ、巻回数；８ターン、コイル部の長さ；０．２０ｍｍ
担体：材質；ジルコニア（７５ｗｔ％）とアルミナ（１０ｗｔ％）との焼結体
酸化触媒：材質；パラジウム、含有割合；１４ｗｔ％
ガス感応部の最大外径Ｄ：０．３５ｍｍ
ガス感応部の長さＬ：０．３５ｍｍ
ガス感応部とリードとの最接近距離（ピッチ）ｐ：０．３ｍｍ
＜シリコーン除去フィルタ＞
材質：パルプシートにシリカを担持させ、塩化鉄（III）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したもの
厚み：約１ｍｍ
測温抵抗体：材質；１０％Ｒｈ－９０％Ｐｔ、素線径；φ０．０１２ｍｍ、コイル部の外径；０．１８ｍｍ、巻回数；８ターン、コイル部の長さ；０．２０ｍｍ
担体：材質；ジルコニア（７５ｗｔ％）とアルミナ（１０ｗｔ％）との焼結体
酸化触媒：材質；パラジウム、含有割合；１４ｗｔ％
ガス感応部の最大外径Ｄ：０．３５ｍｍ
ガス感応部の長さＬ：０．３５ｍｍ
ガス感応部とリードとの最接近距離（ピッチ）ｐ：０．３ｍｍ
＜シリコーン除去フィルタ＞
材質：パルプシートにシリカを担持させ、塩化鉄（III）によりシリコーン化合物の吸着を促進処理したもの
厚み：約１ｍｍ
【0038】
また、シリコーン除去フィルタとして、パルプシートに親水性フュームドシリカ（日本アエロジル社製の「アエロジル３８０」）を担持させたものを用いたことの他は接触燃焼式ガスセンサ（Ａ）と同一の仕様を有する接触燃焼式ガスセンサ（Ｂ）を作製した。
【0039】
接触燃焼式ガスセンサ（Ａ），（Ｂ）の各々について、２つのガス検出素子の各々に対する連続する通電期間と休止期間とからなるガス検出サイクルを繰り返すよう各々のガス検出素子を間欠駆動して試験ガスを作用させ、各々のガス検出素子に対する１通電期間内において、ガス検出素子より得られるガス検知信号を例えば０．５秒間の時間間隔毎にサンプリングすることによって２つのガス検出素子の各々についての出力データを取得した。そして、一通電期間内において時間的に最後に取得された各々のガス検出素子に係る出力データに基づいて濃度データを取得した。試験ガスの濃度指示値として出力される、値が高い方の濃度データを下記表１に示す。
ここに、ガス検出素子に対する印加電圧を１．０Ｖ、ガス検出素子に対する通電期間を１秒間、休止期間を３秒間とした。また、試験用ガスとしては、濃度５０％ＬＥＬのメタンガスを用いた。
ここに、ガス検出素子に対する印加電圧を１．０Ｖ、ガス検出素子に対する通電期間を１秒間、休止期間を３秒間とした。また、試験用ガスとしては、濃度５０％ＬＥＬのメタンガスを用いた。
【0040】
次いで、上記の接触燃焼式ガスセンサ（Ａ），（Ｂ）の各々に、濃度２０ｐｐｍのオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）を２０分間作用させることにより接触燃焼式ガスセンサ（Ａ），（Ｂ）の被毒処理を行った後、上記と同様にして、試験ガスの濃度指示値を取得した。結果を下記表１に示す。
【0041】
〔実験例２〕
試験用ガスとして濃度５０％ＬＥＬのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いたことの他は、実験例１と同様にして、被毒処理前の濃度指示値および被毒処理後の濃度指示値を取得した。結果を下記表１に示す。
試験用ガスとして濃度５０％ＬＥＬのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いたことの他は、実験例１と同様にして、被毒処理前の濃度指示値および被毒処理後の濃度指示値を取得した。結果を下記表１に示す。
【0042】
〔実験例３〕
試験用ガスとして濃度５０％ＬＥＬの水素ガスを用いたことの他は、実験例１と同様にして、被毒処理前の濃度指示値および被毒処理後の濃度指示値を取得した。結果を下記表１に示す。
試験用ガスとして濃度５０％ＬＥＬの水素ガスを用いたことの他は、実験例１と同様にして、被毒処理前の濃度指示値および被毒処理後の濃度指示値を取得した。結果を下記表１に示す。
【0043】
【表1】
【0044】
以上の結果から明らかなように、被毒処理後においても、目的とする検出対象ガスをガス種に拘わらず一定の確度で検出することができることが確認された。
【符号の説明】
【0045】
１０ 接触燃焼式ガスセンサ
１１ ケース
１２ 消炎フィルタ
１５ ベース部材
１６ リード
１８ 仕切り板
２０ａ 一方のガス検出素子
２０ｂ 他方のガス検出素子
２１ 測温抵抗体
２２ ガス感応部
２５ シリコーン除去フィルタ
Ｓａ 一方の検出室
Ｓｂ 他方の検出室
１１ ケース
１２ 消炎フィルタ
１５ ベース部材
１６ リード
１８ 仕切り板
２０ａ 一方のガス検出素子
２０ｂ 他方のガス検出素子
２１ 測温抵抗体
２２ ガス感応部
２５ シリコーン除去フィルタ
Ｓａ 一方の検出室
Ｓｂ 他方の検出室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】