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公開番号2025051092
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023160007
出願日2023-09-25
発明の名称ガス検知装置及びガス検知方法
出願人矢崎エナジーシステム株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/16 20060101AFI20250328BHJP(測定;試験)
要約【課題】エアベースの低下の有無にかかわらずガス検知の感度の劣化を検出することができるガス検知装置及びガス検知方法を提供する。
【解決手段】ガス検知装置1は、可燃性ガスの燃焼により抵抗値が増加する検知素子2と、検知素子2と直列に接続され可燃性ガスに対して抵抗値が一定である参照素子3と、検知素子2と参照素子3とにパルス電圧を印加する電源41と、検知素子2と参照素子3との間の中点電位V_in-と基準電位V_in+との電位差を出力する差動増幅回路44と、電源41を制御して第1のパルス幅のパルス電圧を検知素子2と参照素子3とに印加し差動増幅回路44の出力V_outに基づいてガスを検知するガス検知処理と、電源41を制御して第1のパルス幅以上の第2のパルス幅のパルス電圧を検知素子2と参照素子3とに印加し差動増幅回路44の出力V_outに基づいてガス検知の感度を判断するガス感度判断処理とを実行するMCU5とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可燃性ガスの燃焼により抵抗値が増加する検知素子と、
前記検知素子と直列に接続され前記可燃性ガスに対して抵抗値が一定である参照素子と、
前記検知素子と前記参照素子とにパルス電圧を印加する電源と、
前記検知素子と前記参照素子との間の中点電位と基準電位との電位差を出力する出力部と、
前記電源を制御して第１のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガスを検知するガス検知処理と、前記電源を制御して前記第１のパルス幅以上の第２のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガス検知の感度を判断するガス感度判断処理とを実行する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ガス感度判断処理において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１のパルス幅未満の第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２のパルス幅以上の第２の時間である時点との前記出力部の出力の比に基づいて、ガス検知の感度を判断するガス検知装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１の時間は、前記第１のパルス幅の０．３倍以上０．７倍以下である請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記第２の時間は、前記第１のパルス幅の１．０倍以上２．０倍以下である請求項２に記載のガス検知装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ガス感度判断処理において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２の時間である時点との前記出力部の出力の比が、所定範囲を超えて連続的に増加又は減少した場合に、ガス検知の感度の劣化を判断する請求項１又は２に記載のガス検知装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ガス感度判断処理において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２の時間である時点との前記出力部の出力の比が、初期値から所定範囲を超えて増加又は減少した場合に、ガス検知の感度の劣化を判断する請求項１又は２に記載のガス検知装置。
【請求項６】
可燃性ガスの燃焼により抵抗値が増加する検知素子と、前記検知素子と直列に接続され前記可燃性ガスに対して抵抗値が一定である参照素子と、前記検知素子と前記参照素子とにパルス電圧を印加する電源と、前記検知素子と前記参照素子との間の中点電位と基準電位との電位差を出力する出力部とを備えるガス検知装置を用いてガスを検知する方法であって、
前記電源を制御して第１のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガスを検知するガス検知手順と、
前記電源を制御して前記第１のパルス幅以上の第２のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガス検知の感度を判断するガス感度判断手順とを
行い、
前記ガス感度判断手順において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１のパルス幅未満の第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２のパルス幅以上の第２の時間である時点との前記出力部の出力の比に基づいて、ガス検知の感度を判断するガス検知方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知装置及びガス検知方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
検知素子と参照素子とを備えたブリッジ回路の中性点電位差に基づいて対象ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の接触燃焼式ガスセンサでは、対象ガスが存在しない状態における中性点電位差であるエアベースに基づいて、接触燃焼式ガスセンサの劣化を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－２３５０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接触燃焼式ガスセンサでは、エアベースの低下によりガス検知の感度が劣化することが知られているが、本願の発明者等は、エアベースの低下が少なくても感度が劣化する場合があることを発見した。この場合には、従来の接触燃焼式ガスセンサでは、ガス検知の感度の劣化を検出することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、エアベースの低下の有無にかかわらずガス検知の感度の劣化を検出することができるガス検知装置及びガス検知方法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】
【０００６】
本発明のガス検知装置は、可燃性ガスの燃焼により抵抗値が増加する検知素子と、前記検知素子と直列に接続され前記可燃性ガスに対して抵抗値が一定である参照素子と、前記検知素子と前記参照素子とにパルス電圧を印加する電源と、前記検知素子と前記参照素子との間の中点電位と基準電位との電位差を出力する出力部と、前記電源を制御して第１のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガスを検知するガス検知処理と、前記電源を制御して前記第１のパルス幅以上の第２のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガス検知の感度を判断するガス感度判断処理とを実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記ガス感度判断処理において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１のパルス幅未満の第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２のパルス幅以上の第２の時間である時点との前記出力部の出力の比に基づいて、ガス検知の感度を判断する。
【０００７】
また、本発明のガス検知方法は、可燃性ガスの燃焼により抵抗値が増加する検知素子と、前記検知素子と直列に接続され前記可燃性ガスに対して抵抗値が一定である参照素子と、前記検知素子と前記参照素子とにパルス電圧を印加する電源と、前記検知素子と前記参照素子との間の中点電位と基準電位との電位差を出力する出力部とを備えるガス検知装置を用いてガスを検知する方法であって、前記電源を制御して第１のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガスを検知するガス検知手順と、前記電源を制御して前記第１のパルス幅以上の第２のパルス幅の前記パルス電圧を前記検知素子と前記参照素子とに印加し前記出力部の出力に基づいてガス検知の感度を判断するガス感度判断手順とを行い、前記ガス感度判断手順において、前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第１のパルス幅未満の第１の時間である時点と前記パルス電圧の立ち上げからの時間が前記第２のパルス幅以上の第２の時間である時点との前記出力部の出力の比に基づいて、ガス検知の感度を判断する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エアベースの低下の有無にかかわらずガス検知の感度の劣化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係るガス検知装置の構成を示す図である。
図２は、図１に示す検知素子及び参照素子を示す断面図である。
図３は、接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力特性を示すグラフである。
図４は、ＭＣＵによるブリッジ回路の駆動パターンを示す波形図である。
図５は、本実施形態のガス検知装置の原理を説明するための図である。
図６は、パルス幅を５０ｍｓｅｃと１００ｍｓｅｃとに設定した場合の接触燃焼式ガスセンサの駆動波形と応答波形とを示す図である。
図７は、本実施形態のガス検知装置の温度特性を示すグラフである。
図８は、接触燃焼式ガスセンサの初期状態と被毒時の状態とを比較するための図である。
図９は、接触燃焼式ガスセンサで生じるエアベースのマイナスドリフトを説明するための図である。
図１０は、接触燃焼式ガスセンサの被毒時のエアベースの変動量（ｍＶ）と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１１は、接触燃焼式ガスセンサの被毒時の３０００ｐｐｍのメタンに対する検知感度の劣化率（％）と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１２は、センサＬ４の出力（ｍＶ）の応答波形と経過日数との関係を示すグラフである。
図１３は、センサＬ４のエアベース更新値（ｍＶ）、４９／９９比、及び、３０／９９比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１４は、センサＬ４の３０００ｐｐｍのメタンに対する検知感度の劣化率（％）と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１５は、センサＬ６の出力（ｍＶ）と経過日数との関係を示すグラフである。
図１６は、センサＬ６のエアベース更新値（ｍＶ）、４９／９９比、及び、３０／９９比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１７は、センサＬ６の３０００ｐｐｍのメタンに対する検知感度の劣化率（％）と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１８は、センサＬ６のエアベース更新値（ｍＶ）、１６／４９比、２０／４９比、２６／４９比、３０／４９比、３５／４９比、４０／４９比、４５／４９比、４９／４９比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図１９は、センサＬ６のエアベース更新値（ｍＶ）、１６／６０比、２０／６０比、２６／６０比、３０／６０比、３５／６０比、４０／６０比、４５／６０比、４９／６０比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図２０は、センサＬ６のエアベース更新値（ｍＶ）、１６／８０比、２０／８０比、２６／８０比、３０／８０比、３５／８０比、４０／８０比、４５／８０比、４９／８０比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図２１は、センサＬ６のエアベース更新値（ｍＶ）、１６／９９比、２０／９９比、２６／９９比、３０／９９比、３５／９９比、４０／９９比、４５／９９比、４９／９９比と経過日数（日）との関係を示すグラフである。
図２２は、本発明の他の実施形態に係るガス検知装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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る。
（【００１１】以降は省略されています）

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