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公開番号2025171063
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076042
出願日2024-05-08
発明の名称ガス検知装置
出願人理研計器株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/04 20060101AFI20251113BHJP(測定;試験)
要約【課題】ガスセンサの経時的な出力変動を適正に補正することができ、ガス濃度検知を高い精度で行うことのできるガス検知装置を提供する。
【解決手段】通電期間P₁と休止期間P₂とからなるガス検知サイクルCを繰り返すようガスセンサ20を間欠駆動するガス検知装置において、ガスセンサ20に対する印加電圧を、所定電圧まで所定時間をかけて昇圧させて該所定電圧で所定時間保持し、該所定電圧から所定時間をかけて降圧させるよう、制御し、通電期間において所定時間間隔で設定されたサンプリング時に取得される複数のセンサ出力に基づいて、ゼロ点に対する出力変動が検知対象ガスの存在により生じたものか否かを判定するゼロ点補正動作を行う。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
検知対象ガスが接触することで抵抗値が変化するガス検知素子を備えたガスセンサと、前記ガスセンサを通電期間と休止期間とからなるガス検知サイクルを繰り返すよう間欠駆動する駆動制御部を備えたガス検知装置であって、
前記ガスセンサについて設定されたゼロ点の経時的な出力変動が生じているか否かを確認するゼロ点補正動作を行うメイン制御部を備え、
前記駆動制御部は、ゼロ点補正動作時において、前記ガスセンサに対する印加電圧を、所定電圧まで所定時間をかけて昇圧させて該所定電圧で所定時間保持し、該所定電圧から所定時間をかけて降圧させるよう、制御し、
前記メイン制御部は、通電期間において所定時間間隔で設定されたサンプリング時に取得される複数のセンサ出力に基づいて、前記ガスセンサのゼロ点に対する出力変動が検知対象ガスの存在により生じたものか否かを判定することを特徴とするガス検知装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記メイン制御部は、検知対象ガスが存在しないと判定したときに、ゼロ点の補正を行うゼロ点補正部を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記メイン制御部は、１ガス検知サイクルにおける各サンプリング時に取得される複数のセンサ出力、被検ガスの温度データ及び前記被検ガスの湿度データを学習データとする機械学習モデルに基づいて検知対象ガスの有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項４】
被検ガスについて取得される一のサンプリング時に係るセンサ出力は、前記ガスセンサの初期時において基準環境下で基準ガスについて取得された対応するサンプリング時のセンサ出力もしくは前記被検ガスについて同一のガス検知サイクル中に取得される他のサンプリング時のセンサ出力で規格化した複数種の規格化出力を含むことを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、ゼロ点補正動作時において、前記ガスセンサに対する印加電圧を複数段の昇圧ステップを経て昇圧させると共に複数段の降圧ステップを経て降圧させることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項６】
前記ガスセンサが、熱伝導式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサ及び熱線型半導体式ガスセンサより選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、検知対象ガスの接触により生ずる抵抗値変化に基づき検知対象ガスの濃度を検知するガスセンサを備えたガス検知装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、例えば可燃性ガスなどを検知するガスセンサの一つとして、検知対象ガスの種類や濃度によって環境雰囲気の熱伝導率が異なることを利用し、検知対象ガスにおける熱伝導率の変化に伴うガス検知素子の抵抗値の変化を検知対象ガスの濃度として検知する熱伝導式ガスセンサが知られている。
【０００３】
熱伝導式ガスセンサは、長時間使用すると、ゼロ出力値（ゼロ点）が経時的に変動する、いわゆるゼロ点ドリフトが生ずる。具体的には、ゼロ出力値は、例えば３００日間で±１０％ＬＥＬ程度変動することもある。このため、検知対象ガスの濃度をＬＥＬレベルで検知する場合には、わずかな出力変動でも濃度指示値に影響することとなる。
【０００４】
熱伝導式ガスセンサのゼロ出力値を補正する方法として、以下のような方法が知られている。
例えば、特許文献１には、検出信号の変化率を検出し、変化率の絶対値が一定値以下の場合に、検出信号のドリフトを予め定められた周期で修正することが記載されている。
また、特許文献２には、ガスセンサの暖機処理期間中において、ガスセンサのセンサ出力値が、設定されたゼロ出力値に対して許容範囲内の大きさであることが検出されたときに、当該センサ出力値が取得された時点から始まる一定の単位時間範囲内におけるセンサ出力値の変化量が許容範囲内の大きさである場合に、単位時間範囲内において所定時間間隔毎に順次に取得される複数のセンサ出力値の統計量を新たなゼロ出力値として設定することが記載されている。
さらにまた、特許文献３には、ガス検知手段からの出力値を特定の時間間隔で間欠的に取得し、取得された出力値Ｐ１と当該出力値Ｐ１の取得時の５～４０秒前の間に取得された一の直近出力値Ｐ０との差分値（Ｐ０－Ｐ１）が、特定の許容範囲内にあるときに、当該直近出力値Ｐ０を新たなゼロ出力値として設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第３３２９６２４号公報
特許第６３００２０３号公報
特許第６９１２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、熱伝導式ガスセンサのゼロ校正時にゼロ点を設定し、センサ出力のゼロ点からの出力変動に基づいて検知対象ガスの濃度を取得する場合には、濃度算出機能の性質上、出力変動がゼロ点ドリフトによるものか、検知対象ガスによるものかを区別することができないのが実情である。このため、理論上は、検知対象ガスによる出力変動についても、ゼロ点ドリフト補正が行われるおそれがあり、ガス検知を精度よく行うことが困難である。
また、上記特許文献のように、ゼロ点補正を例えば出力差や出力変化率などに基づいて行う場合であっても、指示精度のばらつきが大きかったり、判定基準としての出力差や出力変化率そのものがドリフトしたりするおそれもある。
このような問題は、熱伝導式ガスセンサだけでなく、例えば接触燃焼式ガスセンサや、熱線型半導体式ガスセンサなどにおいても生ずる。
【０００７】
一方、例えば機械学習モデルを用いてガス種の識別やガス濃度の算出を行う技術なども提案されているが、一定の確度で濃度測定を行うには、機械学習モデル作成にあたって多くのデータを必要とするとともに、指示精度には機械学習モデルに特有の不確定な要素があり、実用上、十分に高い精度を得ることは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて完成されたものであって、ガスセンサの経時的な出力変動を適正に補正することができ、ガス濃度検知を高い精度で行うことのできるガス検知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】
【０００９】
本発明のガス検知装置は、検知対象ガスが接触することで抵抗値が変化するガス検知素子を備えたガスセンサと、前記ガスセンサを通電期間と休止期間とからなるガス検知サイクルを繰り返すよう間欠駆動する駆動制御部を備えたガス検知装置であって、前記ガスセンサについて設定されたゼロ点の経時的な出力変動が生じているか否かを確認するゼロ点補正動作を行うメイン制御部を備え、前記駆動制御部は、ゼロ点補正動作時において、前記ガスセンサに対する印加電圧を、所定電圧まで所定時間をかけて昇圧させて該所定電圧で所定時間保持し、該所定電圧から所定時間をかけて降圧させるよう、制御し、前記メイン制御部は、通電期間において所定時間間隔で設定されたサンプリング時に取得される複数のセンサ出力に基づいて、前記ガスセンサのゼロ点に対する出力変動が検知対象ガスの存在により生じたものか否かを判定するよう構成することにより、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本請求項１に係る発明によれば、出力変動が検知対象ガスにより生じている場合に、ゼロ点補正が行われることを回避することができる。これにより、使用に伴う経時的なゼロ点の微小な出力変動に対してのみゼロ点補正を行うようにすることで、ガス濃度検知を高い精度で行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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