特許 7534238 ガス検出装置及びその制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】ガス検出装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

G01N27/12 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021023154

(22)【出願日】2021-02-17

(65)【公開番号】P2022125527

(43)【公開日】2022-08-29

【審査請求日】2023-12-18

(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

(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】川▲崎▼ 亘

(72)【発明者】

【氏名】小澤 尚史

(72)【発明者】

【氏名】名川 良春

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２５７７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４３４３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２８３５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１０３４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱可能なヒータ及び前記ヒータの加熱時において周囲のメタンガスの濃度に応じて信号が変化するセンサ体を有したセンサ素子と、前記センサ体が第１の目標温度となるように前記ヒータを制御するハイ駆動と前記センサ体が前記第１の目標温度よりも低い第２の目標温度となるように前記ヒータを制御するロー駆動とを交互に行うヒータ駆動手段と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから第１所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第１の信号値に基づいて警報を出力するガス検出装置であって、
前記第１の信号値と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから前記第１所定時間よりも短い第２所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第２の信号値との比率に基づいて、揮発性有機化合物の影響下の可能性を判断する第１判断手段と、
前記第１判断手段により揮発性有機化合物の影響下の可能性があると判断された場合に、前記第１の信号値が警報レベルに到達しているかを判断する第２判断手段と、
前記第２判断手段により前記第１の信号値が警報レベルに到達していると判断された場合に、前記ヒータ駆動手段によるハイ駆動の時間を通常時よりも延長させる延長設定手段と、
前記延長設定手段により延長させられた時間帯における前記センサ素子からの第３の信号値と、前記第１の信号値との比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるかを判断する第３判断手段と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。

【請求項2】

前記延長設定手段により延長させられた時間帯において前記センサ素子から得られた第３の信号値が警報レベルに到達していない場合、前記第３判断手段による判断を禁止する禁止手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。

【請求項3】

加熱可能なヒータ及び前記ヒータの加熱時において周囲のメタンガスの濃度に応じて信号が変化するセンサ体を有したセンサ素子と、前記センサ体が第１の目標温度となるように前記ヒータに通電するハイ駆動と前記センサ体が前記第１の目標温度よりも低い第２の目標温度となるように前記ヒータに通電するロー駆動とを交互に行うヒータ駆動手段と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから第１所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第１の信号値に基づいて警報を出力するガス検出装置の制御方法であって、
前記第１の信号値と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから前記第１所定時間よりも短い第２所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第２の信号値との比率に基づいて、揮発性有機化合物の影響下の可能性を判断する第１判断工程と、
前記第１判断工程において揮発性有機化合物の影響下の可能性があると判断された場合に、前記第１の信号値が警報レベルに到達しているかを判断する第２判断工程と、
前記第２判断工程において前記第１の信号値が警報レベルに到達していると判断された場合に、前記ヒータ駆動手段によるハイ駆動の時間を通常時よりも延長させる延長工程と、
前記延長工程において延長させられた時間帯における前記センサ素子からの第３の信号値と、前記第１の信号値との比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるかを判断する第３判断工程と、
を備えることを特徴とするガス検出装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス検出装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、メタンガスを検出するための半導体式ガスセンサが知られている。この半導体式ガスセンサは、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds：揮発性有機化合物）の存在下でヒータがオフからオンに切り替えられると、切替後の極短時間でＶＯＣ濃度に応じた信号を出力することが知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

また、ヒータのオン時間に伴う、メタンガスと他のガスとの抵抗値の変化特性の相違から、ガス種を判別可能であることが知られている（例えば特許文献２参照）。このガス検出装置は、通常のヒータオン時間となる予備検知通電時間においてガス種を判別し、判別されたガスがメタンガスである場合には、ヒータオン時間を予備検知通電時間よりも延長された本格検知通電時間にし、より正確にメタンガス濃度を測定するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６４８２９７３号公報

【文献】特開２００９－２１０３４４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、ＶＯＣはセンサにとって被毒物質であることからセンサの鋭敏化の原因となってしまう。このため、特許文献１に記載のガス検出装置では、ＶＯＣによる被毒の影響を受けた場合には、メタンガスが存在しない環境下において警報レベルの信号が得られてしまい、メタンガスの高濃度異常であると誤判断してしまう可能性がある。

【0006】

そこで、特許文献２に記載のように、ヒータオン時間を延長してよりＶＯＣ被毒の影響を軽減して正確にメタンガスを検出することも考えられるが、ＶＯＣによる被毒の影響を強く受けている場合（センサ異常の場合）には、ヒータオン時間を延長しても警報レベルの信号が得られてしまい、メタンガスの高濃度異常であるのと誤判断してしまうことがある。

【0007】

このように、従来のガス検出装置では、警報レベルの信号が得られた場合、メタンガスの高濃度異常であるのか、センサ異常であるのかを判断できず、誤警報を行ってしまう可能性があった。

【0008】

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、警報レベルの信号が得られた場合にメタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるのかを判断することができるガス検出装置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】

【0009】

本発明のガス検出装置は、加熱可能なヒータ及び前記ヒータの加熱時において周囲のメタンガスの濃度に応じて信号が変化するセンサ体を有したセンサ素子と、前記センサ体が第１の目標温度となるように前記ヒータを制御するハイ駆動と前記センサ体が前記第１の目標温度よりも低い第２の目標温度となるように前記ヒータを制御するロー駆動とを交互に行うヒータ駆動手段と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから第１所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第１の信号値に基づいて警報を出力するガス検出装置であって、前記第１の信号値と、前記ヒータ駆動手段によりハイ駆動が行われてから前記第１所定時間よりも短い第２所定時間経過した時点において前記センサ素子から得られる第２の信号値との比率に基づいて、揮発性有機化合物の影響下の可能性を判断する第１判断手段と、前記第１判断手段により揮発性有機化合物の影響下の可能性があると判断された場合に、前記第１の信号値が警報レベルに到達しているかを判断する第２判断手段と、前記第２判断手段により前記第１の信号値が警報レベルに到達していると判断された場合に、前記ヒータ駆動手段によるハイ駆動の時間を通常時よりも延長させる延長設定手段と、前記延長設定手段により延長させられた時間帯における前記センサ素子からの第３の信号値と、前記第１の信号値との比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるかを判断する第３判断手段と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、警報レベルの信号が得られた場合にメタンガスの高濃度異常であるか、ＶＯＣの被毒による影響であるのかを判断することができるガス検出装置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】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るガス警報器を示すブロック図である。

【図2】図１に示した通電制御部によるヒータ制御の様子を示す図である。

【図3】本実施形態に係るガス警報器におけるセンサ出力を示すグラフである。

【図4】ＶＯＣ被毒によるセンサ出力の変化を示すグラフであり、初期のセンサ出力を示している。

【図5】ＶＯＣ被毒によるセンサ出力の変化を示すグラフであり、所定濃度のＶＯＣ環境下に１４日間曝した後のセンサ出力を示している。

【図6】ＶＯＣ被毒によるセンサ出力の変化を示すグラフであり、所定濃度のＶＯＣ環境下に４５日間曝した後のセンサ出力を示している。

【図7】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る。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係るガス警報器を示すブロック図である。なお、以下では、ガス検出装置の一例として定置式のガス警報器を例に説明するが、特に定置式に限らず携帯式等のガス警報器であってもよいし、特にガス警報器に限らず、火災や人感などの他の警報器と組み合わされた複合型の警報器であってもよい。さらに、ガス検出装置は、単体で警報器として機能を有するものでなくともよく、何らかの装置内に一機能として組み込まれたものであってもよいし、音声出力等の警報機能については他の機器に搭載されていてもよい。

【0014】

図１に示すように、本実施形態に係るガス警報器１は、検出対象となるメタンガスの濃度が所定濃度以上であること（異常状態）を検出した場合に警報出力して、メタンガスの高濃度異常について警報するものである。このガス警報器１は、半導体式ガスセンサ１０と、ＣＰＵ２０と、音声出力部３０と、表示部４０とを備えている。

【0015】

半導体式ガスセンサ１０は、周囲のメタンガスの濃度に応じた信号を出力するものである。本実施形態において半導体式ガスセンサ１０は、メタンガスの濃度に応じた信号を出力するためのセンサ素子１１と、センサ素子１１を覆うと共に開口が設けられたキャップ（不図示）と、キャップの開口からセンサ素子１１までの間に設けられたフィルタ（不図示）とを備えて構成されている。フィルタは、例えば活性炭により構成され、アルコール成分をカットするようになっている。このような半導体式ガスセンサ１０において、検知対象ガスとなるメタンガスは、キャップの開口を介してキャップ内に至り、フィルタを介してアルコール成分が除去されてセンサ素子１１に至る。

【0016】

センサ素子１１は、ヒータ１１ａと、センサ体１１ｂとを備えている。ヒータ１１ａは、センサ体１１ｂを加熱するものである。センサ体１１ｂは、ヒータ１１ａによって目標温度（活性温度）まで加熱される。ここで、本実施形態に係る半導体式ガスセンサ１０は、メタンガスの他、一酸化炭素及び水素等についても検知可能となっている。ヒータ１１ａは、メタンガスを検知するときにセンサ体１１ｂが第１の目標温度（例えば４００℃）となるように通電される。この通電状態をハイ駆動と称する。一方、ヒータ１１ａは、一酸化炭素及び水素を検知するときにセンサ体１１ｂが第１の目標温度よりも低い第２の目標温度（例えば８０℃）となるように通電される。この通電状態をロー駆動と称する。

【0017】

センサ体１１ｂは、例えば酸化錫タイプのものであって、周囲に検出対象ガスが存在すると、その濃度に応じて抵抗値が減少するものである。このため、センサ素子１１から出力される信号は、このような抵抗値の変化を反映したものとなる。

【0018】

ＣＰＵ２０は、ガス警報器１の全体を制御するものであって、本実施形態においては概略的に、通電制御部（ヒータ駆動手段）２１、及び警報制御部２２を備えている。

【0019】

通電制御部２１は、ヒータ１１ａに印加する電圧を変化させることで、ヒートアップ（ハイ駆動）とヒートダウン（ロー駆動）とのサイクルを繰り返す制御を実行するものである。図２は、図１に示した通電制御部２１によるヒータ制御の様子を示す図である。

【0020】

図２に示すように、通電制御部２１は、ハイ駆動とロー駆動とを交互に繰り返す制御を実行する。ハイ駆動の期間Ｔ１は例えば５秒であり、ロー駆動の期間Ｔ２は例えば１５秒である。このような通電制御部２１の制御によって、センサ体１１ｂは、第１の目標温度となる状態と、第２の目標温度となる状態とを交互に繰り返すこととなる。

【0021】

ここで、本実施形態に係るガス警報器１は、ハイ駆動が行われてから第１所定時間（例えば５秒）経過した時点がメタンガス検知ポイントＴ１１となっている。また、半導体式ガスセンサ１０はハイ駆動が行われてから極短時間でＶＯＣに対して感度を有する。よって、本実施形態に係るガス警報器１は、ハイ駆動が行われてから、第１所定時間よりも短い第２所定時間（例えば０．５秒）経過した時点がＶＯＣ検知ポイントＴ１２となっている。

【0022】

さらに、本実施形態に係るガス警報器１は、一酸化炭素及び水素についても検知可能となっており、ロー駆動が行われてから第３所定時間（例えば１５秒）経過した時点が一酸化炭素検知ポイントＴ２１となっており、ロー駆動が行われてから第４所定時間（例えば１秒）経過した時点が水素検知ポイントＴ２２となっている。

【0023】

警報制御部２２は、メタンガス検知ポイントＴ１１においてセンサ素子１１から得られる信号に基づく第１の信号値（抵抗値）が警報点以下であるか（警報レベルに到達しているか）を判断するものである。また、警報制御部２２は、第１の信号値が警報点以下であると判断した場合に、音声出力部３０を制御して警報音声を出力させ、表示部４０を制御して警報表示させるものである。

【0024】

音声出力部３０は例えばスピーカやブザー及びこれを駆動する回路から構成されている。表示部４０は例えばＬＥＤや液晶ディスプレイ及びこれを駆動する回路から構成されている。

【0025】

ここで、本実施形態に係るガス警報器１は、ＶＯＣ環境下におかれることで半導体式ガスセンサ１０が被毒してしまい、メタンガス濃度が異常濃度に達していない場合であっても、第１の信号値が警報点以下となり、誤警報してしまうことがある。そこで、本実施形態に係るガス警報器１は、判断部２３、延長設定部（延長設定手段）２４、及び禁止部（禁止手段）２５とを備えている（図１参照）。

【0026】

判断部２３は、第１～第３判断部（第１～第３判断手段）２３ａ～２３ｃを備えている。第１判断部２３ａは、第１の信号値（メタンガス検知ポイントＴ１１における抵抗値）と、第２の信号値との比率に基づいて、ＶＯＣの影響下の可能性を判断するものである。ここで、第２の信号値は、ＶＯＣ検知ポイントＴ１２においてセンサ素子１１から得られる信号に基づく抵抗値である。

【0027】

図３は、本実施形態に係るガス警報器１におけるセンサ出力を示すグラフである。なお、図３に示すグラフにおいて縦軸は抵抗値を示しており任意単位となっている。また、図３に示すグラフにおいては、時間２秒から７秒までの間において通電制御部２１によりハイ駆動が行われているものとする。

【0028】

図３に示すように、空気環境下においてはハイ駆動前（ロー駆動）からハイ駆動中にわたって抵抗値がほぼ横ばいとなっている。これに対してＶＯＣ環境下において抵抗値は、ハイ駆動が行われてから約０．５秒経過時点（横軸２．５秒時点）において急激な低下を示し、その後次第に上昇していき、ハイ駆動が行われてから約５秒経過時点（横軸７秒時点）においては空気環境下に近い値となっている。

【0029】

また、メタンガス環境下（３０００ｐｐｍ）において抵抗値は、ハイ駆動が行われてから約１秒経過時点（横軸３秒時点）まで次第に低下していき、ハイ駆動が行われてから約５秒経過時点（横軸７秒時点）まで低下した状態を維持している。

【0030】

このように、ＶＯＣとメタンガスとでは抵抗値の変化特性に相違があり、ＶＯＣ環境下とメタンガス環境下とで第１の信号値（横軸７秒時点の信号値）と第２の信号値（横軸２．５秒時点の信号値）との比率は大きく異なる傾向にある。具体的に説明すると、第１の信号値に対する第２の信号値の比率は、ＶＯＣ環境下で小さくなり、メタンガス環境下で大きい値となる。

【0031】

よって、図１に示した第１判断部２３ａは、第１の信号値と、第２の信号値との比率に基づいて、ＶＯＣの影響下の可能性を判断することができる。

【0032】

ここで、ＶＯＣ被毒によるセンサ出力の変化を説明する。図４～６は、ＶＯＣ被毒によるセンサ出力の変化を示すグラフであり、図４は、初期のセンサ出力を示し、図５は、所定濃度のＶＯＣ環境下に１４日間曝した後のセンサ出力を示している。また、図６は、所定濃度のＶＯＣ環境下に４５日間曝した後のセンサ出力を示している。なお、図３と同様に、図４～６に示すグラフにおいて縦軸は抵抗値を示しており任意単位となっている。また、図４～６に示すグラフにおいても、時間２秒から７秒までの間において通電制御部２１によりハイ駆動が行われているものとする。

【0033】

図４に示すように、ＶＯＣによる被毒の影響を受けていない半導体式ガスセンサ１０について、空気環境下及びメタンガス環境下（３０００ｐｐｍ）での抵抗値は図３に示したものと同じである。また、メタンガス環境下（１０００ｐｐｍ）での抵抗値は、抵抗値の低下度合いが３０００ｐｐｍよりも小さく、メタンガス環境下（９０００ｐｐｍ）での抵抗値は、抵抗値の低下度合いが３０００ｐｐｍよりも大きくなっている。

【0034】

ＶＯＣによる被毒の影響を受けていない場合にはこのような変化特性を示すため、例えば警報点がセンサ出力６００［ｄｉｇ］辺りであるとすると、本実施形態に係るガス警報器１は、３０００ｐｐｍのメタンガスに曝されることで、警報を発することができる。

【0035】

また、図５に示すように、所定濃度のＶＯＣ環境下に１４日間曝した後のセンサ出力は以下のようになる。すなわち、所定濃度のＶＯＣ環境下に１４日間曝されたことにより、空気環境下及びメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ、及び９０００ｐｐｍ）というＶＯＣが存在しない環境下にもかかわらず、ハイ駆動が行われてから約０．５秒経過時点（横軸２．５秒時点）において急激に抵抗値が低下している。

【0036】

また、ハイ駆動が行われてから約５秒経過時点（横軸７秒時点）におけるセンサ出力についても、図４に示した例を比較すると、やや抵抗値が低い値を示している。このため、センサ素子１１の鋭敏化が進行しており、メタンガス濃度が許容範囲（例えば３０００ｐｐｍ未満）であるにもかかわらず警報が行われてしまうことがあり得る。

【0037】

また、図６に示すように、所定濃度のＶＯＣ環境下に４５日間曝した後のセンサ出力は以下のようになる。すなわち、所定濃度のＶＯＣ環境下に４５日間曝されたことにより、空気環境下及びメタンガス環境（１０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ、及び９０００ｐｐｍ）において、抵抗値は全て同じような変化特性を示しており、ハイ駆動の期間中において抵抗値が大きく低下した状態を維持することとなる。よって、例えば警報点がセンサ出力６００［ｄｉｇ］辺りであるとすると、空気環境下であっても警報が行われてしまうこととなる。

【0038】

再度、図１を参照する。第２判断部２３ｂは、第１判断部２３ａによりＶＯＣの影響下の可能性があると判断された場合に、第１の信号値が警報点以下であるかを判断するものである。延長設定部２４は、第２判断部２３ｂにより第１の信号値が警報点以下であると判断された場合に、通電制御部２１によるハイ駆動の時間を通常時よりも延長させるものである。

【0039】

第３判断部２３ｃは、延長設定部２４により延長させられた時間帯におけるセンサ素子１１からの第３の信号値と、第１の信号値との比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるかを判断するものである。

【0040】

禁止部２５は、延長設定部２４により延長させられた時間帯におけるセンサ素子１１からの第３の信号値が警報点以下でない場合に、第３判断部２３ｃによる判断を禁止するものである。

【0041】

次に図３～図６を参照して、第２及び第３判断部２３ｂ，２３ｃ、延長設定部２４並びに禁止部２５を詳細に説明する。また、以下の説明では警報点がセンサ出力６００［ｄｉｇ］辺りであるとする。

【0042】

まず、第２判断部２３ｂは、第１判断部２３ａによりＶＯＣの影響下の可能性があると判断された場合に、第１の信号値が警報点以下であるかを判断する。ここで、図５に示す空気環境下やメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ）については、第１の信号値が警報点以下となっていない。このため、図５に示す空気環境下やメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ）について、第２判断部２３ｂは、第１の信号値が警報点以下でないと判断する。

【0043】

一方、図５に示すメタンガス環境下（３０００ｐｐｍ及び９０００ｐｐｍ）並びに図６に示す空気環境下やメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ及び９０００ｐｐｍ）については、第１の信号値が警報点以下となっている。このため、これらの場合、第２判断部２３ｂは、第１の信号値が警報点以下であると判断する。

【0044】

ここで、特に図６に示す空気環境下については、メタンガスが存在しない環境下であるにも関わらず第１の信号値が警報点以下であることから、メタンガスの高濃度異常であると誤判断してしまう可能性がある。そこで、延長設定部２４が機能する。

【0045】

延長設定部２４は、図２に示すように、例えば通常のハイ駆動の期間Ｔ１である５秒に対して１０秒のハイ駆動の延長期間Ｔ３を追加する。これにより、ハイ駆動の時間を通常時よりも延長させる。ここで、ハイ駆動の時間が長くなればセンサ表面に付着したＶＯＣを一部離脱させて被毒レベルを軽減させることができる。このため、ハイ駆動時間の延長によって抵抗値は上昇していき、正常な値に近づいていく。このように、延長設定部２４は被毒レベルを軽減させる役割を有する。

【0046】

次いで、第３判断部２３ｃ及び禁止部２５は、例えば図２に示すように、延長設定部２４により延長させられた時間帯（延長期間Ｔ３）における延長検知ポイントＴ１３（例えば延長されてから１０秒であってハイ駆動されてから１５秒）においてセンサ素子１１からの信号より得られる第３の信号値に基づいて処理を行う。

【0047】

詳細に説明すると禁止部２５は、第３の信号値が警報点以下でない場合、第３判断部２３ｃによる判断を禁止する。これにより、ＣＰＵ２０は、現在の状態が、メタンガスの高濃度異常でも、センサ異常（強い被毒状態）でもないと判断する。すなわち、第３の信号値が警報点以下でないということは、メタンガスの高濃度異常でないことが明らかである。または、延長設定部２４によるハイ駆動の時間の延長によって被毒レベルが軽減されて第３の信号値が警報レベルに達しなくなったといえる。従って、第３の信号値が警報点以下でない場合、禁止部２５は第３判断部２３ｃによる判断を禁止し、ＣＰＵ２０はメタンガスの高濃度異常でも、センサ異常（強い被毒状態）でもないと判断する。

【0048】

また、第３判断部２３ｃは、第３の信号値が警報点以下である場合において、第３の信号値と、第１の信号値との比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるかを判断する。ここで、図３及び図４にも示すように、メタンガスについてはハイ駆動が行われてから１秒（横軸３秒時点）から５秒（横軸７秒時点）までセンサ出力が略変化しない傾向にある。このため、延長期間Ｔ３においてもセンサ出力が略変化しない。一方で、ＶＯＣによる強い被毒状態では、延長期間Ｔ３において徐々に被毒が軽減されて抵抗値が上昇していく。よって、両者の比率は異なる傾向にある。具体的に説明すると、第１の信号値に対する第３の信号値の比率は、センサ異常（強い被毒状態）時で大きくなり、メタンガスの高濃度異常で小さい値となる。よって、本実施形態に係るガス警報器１は、センサ異常とメタンガスの高濃度異常とを判断することができる。

【0049】

次に、本実施形態に係るガス警報器１の制御方法を説明する。図７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る。

【0050】

まず、本実施形態においてＣＰＵ２０は、規定時間（例えば１時間）が経過したかを判断する（Ｓ１）。規定時間が経過していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、規定時間が経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。

【0051】

規定時間が経過した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、第１判断部２３ａは、通電制御部２１によってハイ駆動が行われている期間Ｔ１において第１の信号値と第２の信号値とを取得し、第１の信号値に対する第２の信号値の比率を取得する（Ｓ２）。

【0052】

次に、第１判断部２３ａは、ステップＳ２にて取得した比率が所定個数（例えば２４個）となったかを判断する（Ｓ３）。比率が所定個数ではない場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。一方、比率が所定個数となった場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、第１判断部２３ａは、所定個数の比率から１つを選択する（Ｓ４）。

【0053】

この際、第１判断部２３ａは、所定個数の比率のうち最小から２番目の比率を選択する。ここで、ＶＯＣの影響下にある場合には、第２の信号値が小さくなることから、第１の信号値に対する第２の信号値の比率が小さくなる。よって、第１判断部２３ａは、最小から２番目を選択することで、異常値の可能性がある最小から１番目を除き、よりＶＯＣの影響下である可能性を考慮して選択を行うこととなる。

【0054】

次に、第１判断部２３ａは、第１の信号値に対する第２の信号値の比率が第１閾値以下であるかを判断する（Ｓ５）。ここで、例えば図３及び図４の空気環境下や、図４のメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ及び９０００ｐｐｍ）では第１の信号値に対して第２の信号値が小さくならない。よって、このような場合、第１判断部２３ａは、第１の信号値に対する第２の信号値の比率が第１閾値以下でないと判断する（Ｓ５：ＮＯ）。その後、処理はステップＳ１に移行する。なお、ステップＳ５において「ＮＯ」と判断された場合、通常の通り、警報制御部２２は、第１の信号値が警報点以下である場合に、警報を行うこととなる。

【0055】

一方、図６の空気環境下や、図５及び図６のメタンガス環境下（１０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ及び９０００ｐｐｍ）では第１の信号値に対して第２の信号値が小さくなる。よって、このような場合、第１判断部２３ａは、第１の信号値に対する第２の信号値の比率が第１閾値以下であると判断する（Ｓ５：ＹＥＳ）。

【0056】

次いで、第２判断部２３ｂは、第１の信号値が警報点以下であるかを判断する（Ｓ６）。第１の信号値が警報点以下でない場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。すなわち、第１の信号値が警報点以下でない場合には、そもそもメタンガスの高濃度異常でもなく、ＶＯＣ被毒によるセンサ異常でもないことから、処理はステップＳ１に移行する。

【0057】

第１の信号値が警報点以下である場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、メタンガスの高濃度異常である可能性もあり、ＶＯＣ被毒によるセンサ異常の可能性もあるが、ＶＯＣ被毒が軽度の場合には解消の余地がある。そこで、延長設定部２４は、ハイ駆動の時間を通常よりも延長させる（Ｓ７）。これにより、センサ表面のＶＯＣが一部離脱することとなる。

【0058】

次に、禁止部２５は、第３の信号値が警報点以下であるかを判断する（Ｓ８）。第３の信号値が警報点以下でない場合（Ｓ８：ＮＯ）、センサ表面のＶＯＣが一部離脱して、ステップＳ６で警報点以下であった信号値（第１の信号値）が警報点を超える値に復帰したといえる。このため、禁止部２５は、第３判断部２３ｃによる判断（後述のステップＳ９の処理）を実行することなく禁止する。これにより、ＣＰＵ２０は、現在の状態が、メタンガスの高濃度異常でもなく、ＶＯＣ被毒によるセンサ異常でもないと判断し、処理はステップＳ１に移行する。

【0059】

一方、第３の信号値が警報点以下である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、第３判断部２３ｃは、第１の信号値に対する第３の信号値の比率が第２閾値未満であるかを判断する（Ｓ９）。ここで、ＶＯＣ被毒によるセンサ異常の場合、第３の信号値はＶＯＣの一部離脱によって第１の信号値よりも高い値となる。一方、メタンガスの高濃度異常の場合には、第３の信号値は第１の信号値と近い値となる。よって、第１の信号値に対する第３の信号値の比率は、センサ異常時で高く、メタンガスの高濃度異常時で低い値となる。

【0060】

よって、第１の信号値に対する第３の信号値の比率が第２閾値未満である場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、第３判断部２３ｃは、メタンガスの高濃度異常であると判断する。よって、警報制御部２２は、警報動作を行うこととなる（Ｓ１０）。その後、図７に示す処理は終了する。

【0061】

一方、第１の信号値に対する第３の信号値の比率が第２閾値未満でない場合（Ｓ９：ＮＯ）、すなわち、第３の信号値が第１の信号値よりも高い値となっている場合、第３判断部２３ｃは、センサ異常であると判断する（Ｓ１１）。これにより、故障の通知が行われる。その後、図７に示す処理は終了する。

【0062】

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、メタンガス検知ポイントＴ１１での第１の信号値に対する、ＶＯＣ検知ポイントＴ１２での第２の信号値の比率に基づいて、ＶＯＣの影響下の可能性を判断する。ここで、ＶＯＣが存在する場合やＶＯＣによる被毒が進行した場合においては第２の信号値が大きく反応する。よって、第１の信号値に対する第２の信号値の比率からＶＯＣの影響下の可能性を判断できる。

【0063】

また、ＶＯＣの影響下の可能性を判断したときに第１の信号値が警報点以下であるかを判断し、警報点以下である場合にはハイ駆動の延長を行う。ここで、ＶＯＣの影響下でないときに第１の信号値が警報点以下であるときには警報することができるが、ＶＯＣの影響下であるときにはＶＯＣによる鋭敏化の可能性がある。よって、ハイ駆動の延長を行うことでＶＯＣの軽減を図ることができる。

【0064】

さらに、延長期間Ｔ３における信号に基づく第３の信号値を取得し、第１の信号値に対する第３の信号値の比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常か、センサ異常かを判断する。ここで、メタンガスは長期のハイ駆動であっても信号値が変化し難い。一方で、センサ異常の場合には、長期のハイ駆動によってＶＯＣ被毒が軽減されて信号値に変化が生じる。よって、第１の信号値に対する第３の信号値の比率に基づいて、メタンガスの高濃度異常か、センサ異常かを判断することができる。

【0065】

以上のように、警報点以下の信号値が得られた場合にメタンガスの高濃度異常であるか、センサ異常であるのかを判断することができる。

【0066】

また、延長期間Ｔ３においてセンサ素子１１からの信号により得られた第３の信号値が警報点以下でない場合に、第３判断部２３ｃによる判断を禁止する。ここで、延長期間Ｔ３においてセンサ素子１１からの信号に基づく第３の信号値が警報点以下でないということは、メタンガスの高濃度異常ではなく、またセンサ素子１１の被毒についても軽微であり、異常とまで判断できない。このため、第３判断部２３ｃによる判断を禁止してメタンガスの高濃度異常でもセンサ異常でもないと判断することで、メタンガスの高濃度異常やセンサ異常であると誤判断してしまうことを回避することができる。

【0067】

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。

【0068】

例えば、上記実施形態において通電制御部２１は第２の目標温度となるようにロー駆動を行っているが、第２の目標温度は０℃であってもよい。この場合、通電制御部２１は、ヒータ１１ａに対して通電を行うことなくオフ状態となる。また、ロー駆動の期間Ｔ２において一酸化炭素及び水素を検知しているが、これに限らず、ロー駆動の期間Ｔ２の信号に基づいて一酸化炭素や水素を検知しなくてもよい。

【0069】

さらに、可能であれば、半導体式ガスセンサ１０に限らず、接触燃焼式ガスセンサ等の他のセンサを利用してもよい。

【符号の説明】

【0070】

１ ：ガス警報器
１０ ：半導体式ガスセンサ
１１ ：センサ素子
１１ａ ：ヒータ
１１ｂ ：センサ体
２０ ：ＣＰＵ
２１ ：通電制御部（ヒータ駆動手段）
２２ ：警報制御部
２３ ：判断部
２３ａ ：第１判断部（第１判断手段）
２３ｂ ：第２判断部（第２判断手段）
２３ｃ ：第３判断部（第３判断手段）
２４ ：延長設定部（延長設定手段）
２５ ：禁止部（禁止手段）
３０ ：音声出力部
４０ ：表示部
Ｔ１ ：ハイ駆動の期間
Ｔ１１ ：メタンガス検知ポイント
Ｔ１２ ：ＶＯＣ検知ポイント
Ｔ１３ ：延長検知ポイント
Ｔ２ ：ロー駆動の期間
Ｔ２１ ：一酸化炭素検知ポイント
Ｔ２２ ：水素検知ポイント
Ｔ３ ：延長期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】