JPH0690166B2 - Ｃｏ検出装置 - Google Patents
Ｃｏ検出装置Info
- Publication number
- JPH0690166B2 JPH0690166B2 JP1826189A JP1826189A JPH0690166B2 JP H0690166 B2 JPH0690166 B2 JP H0690166B2 JP 1826189 A JP1826189 A JP 1826189A JP 1826189 A JP1826189 A JP 1826189A JP H0690166 B2 JPH0690166 B2 JP H0690166B2
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- JP
- Japan
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- output
- low temperature
- temperature range
- sensor
- temperature region
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、金属酸化物半導体ガスセンサを用いたCOの
検出装置に関する。
検出装置に関する。
［従来技術］ 特公昭53-43,320号公報は、SnO2等の金属酸化物半導体
ガスセンサの加熱温度を高温域と低温域とに交互に変化
させ、低温域でのセンサ出力からCOを検出することを開
示している。この技術を用いるとCOへの選択性は著しく
改善されるが、選択性はなお不十分である。COの検出を
妨げるものは主としてエタノール等の有機溶剤蒸気と水
素であり、これらのものが高濃度で存在すると誤報が生
じることになる。現在のところCO100ppmを検出目標とし
た場合、400ppm程度のエタノールや、1000ppm程度の水
素で誤報が生じる。
ガスセンサの加熱温度を高温域と低温域とに交互に変化
させ、低温域でのセンサ出力からCOを検出することを開
示している。この技術を用いるとCOへの選択性は著しく
改善されるが、選択性はなお不十分である。COの検出を
妨げるものは主としてエタノール等の有機溶剤蒸気と水
素であり、これらのものが高濃度で存在すると誤報が生
じることになる。現在のところCO100ppmを検出目標とし
た場合、400ppm程度のエタノールや、1000ppm程度の水
素で誤報が生じる。
これ以外の問題として、ガスセンサの経時変化がある。
センサが経時変化すれば検出の信頼性も失われること
は、この技術を用いる場合も、他の手法を用いる場合も
変わらない。
センサが経時変化すれば検出の信頼性も失われること
は、この技術を用いる場合も、他の手法を用いる場合も
変わらない。
［発明の課題］ この発明の基本的課題は、 （１）COと、エタノールや水素等の他のガスとの識別性
を更に高めること、 （２）センサ特性の経時変化への許容幅を拡大するこ
と、に有る。
を更に高めること、 （２）センサ特性の経時変化への許容幅を拡大するこ
と、に有る。
またこの発明の副次的課題は、センサや装置の異常を検
出し得るようにすることに有る。
出し得るようにすることに有る。
［発明の構成］ この発明の基本的特徴は、低温域と高温域とのガスセン
サ出力の比と、低温域でのガスセンサ出力の２つの因子
を用いて、COを検出する点に有る。第５図に示すよう
に、低温域と高温域との出力比はCOの有無を敏感に反映
し、エタノールや水素等の妨害ガスに対しては小さく、
COには大きい。またこの比は、COとエタノールや水素等
が共存している場合でも大きな値をとる。従ってこの比
は、COの検出に関する新たな要素として用いることがで
きる。更にこの比を用いた場合、水素やエタノールが共
存している場合でも、COを検出できる。
サ出力の比と、低温域でのガスセンサ出力の２つの因子
を用いて、COを検出する点に有る。第５図に示すよう
に、低温域と高温域との出力比はCOの有無を敏感に反映
し、エタノールや水素等の妨害ガスに対しては小さく、
COには大きい。またこの比は、COとエタノールや水素等
が共存している場合でも大きな値をとる。従ってこの比
は、COの検出に関する新たな要素として用いることがで
きる。更にこの比を用いた場合、水素やエタノールが共
存している場合でも、COを検出できる。
低温域と高温域との出力比単独でも、COを検出できる。
しかしこの比を低温域でのセンサ出力と組み合わせれ
ば、検出の信頼性は更に向上する。水素やエタノール等
の妨害ガスは低温域でのセンサ出力を増加させ、低温域
と高温域との出力比をやや減少させる。これらの影響は
逆方向に生じ、低温域での出力と、低温域と高温域との
出力比との双方を用いれば、検出精度は更に向上する。
またセンサ特性が経時的に変化した場合でも、低温域と
高温域との出力比と低温域での出力とが共に変化するこ
とは希で、これらの２つの因子が共に同じ方向に変化す
ることは更に希である。これらのことから明らかなよう
に、低温域と高温域との出力と、低温域での出力との２
つの因子を用いれば、CO検出の信頼性を高めることがで
きる。これらのことは、１つの因子に変えて２つの因子
を用いることによる結果である。
しかしこの比を低温域でのセンサ出力と組み合わせれ
ば、検出の信頼性は更に向上する。水素やエタノール等
の妨害ガスは低温域でのセンサ出力を増加させ、低温域
と高温域との出力比をやや減少させる。これらの影響は
逆方向に生じ、低温域での出力と、低温域と高温域との
出力比との双方を用いれば、検出精度は更に向上する。
またセンサ特性が経時的に変化した場合でも、低温域と
高温域との出力比と低温域での出力とが共に変化するこ
とは希で、これらの２つの因子が共に同じ方向に変化す
ることは更に希である。これらのことから明らかなよう
に、低温域と高温域との出力と、低温域での出力との２
つの因子を用いれば、CO検出の信頼性を高めることがで
きる。これらのことは、１つの因子に変えて２つの因子
を用いることによる結果である。
この発明の副次的特徴は、高温域でのセンサ出力の有無
からセンサや装置の異常を検出することである。センサ
や付帯回路に異常がなければ、高温域では加熱された金
属酸化物半導体の空気中に対する出力が生じる。この出
力が生じていない場合、センサもしくは付帯回路に異常
が有る。そこで高温域でのセンサ出力から、装置の異常
を検出できる。
からセンサや装置の異常を検出することである。センサ
や付帯回路に異常がなければ、高温域では加熱された金
属酸化物半導体の空気中に対する出力が生じる。この出
力が生じていない場合、センサもしくは付帯回路に異常
が有る。そこで高温域でのセンサ出力から、装置の異常
を検出できる。
なおこの明細書では、ガスセンサの出力として電気伝導
度を用いたものを示した。しかし出力にはセンサの抵抗
値を用いても良く、あるいは電気伝導度や抵抗の関数を
用いても良い。センサ抵抗を出力とする場合、出力の大
小は明細書の説明と逆転する。
度を用いたものを示した。しかし出力にはセンサの抵抗
値を用いても良く、あるいは電気伝導度や抵抗の関数を
用いても良い。センサ抵抗を出力とする場合、出力の大
小は明細書の説明と逆転する。
［実施例］ 第１図において、２は、SnO2やIn2O3等の金属酸化物半
導体４を、ヒータ６で加熱するようにしたガスセンサで
ある。ここではガスセンサ２として、フィガロ技研株式
会社製の“TGS203"（“TGS203"は商品名）を用いた。こ
のガスセンサは金属酸化物半導体４としてSnO2を用い、
活性炭フィルターでNOxやエタノール等の妨害ガスを除
くようにしている。しかし実施例では、活性炭フィルタ
ーを取り外して用いた。活性炭フィルターを用いれば、
エタノールやNOxを除去し、妨害ガスの影響を更に小さ
くすることができる。
導体４を、ヒータ６で加熱するようにしたガスセンサで
ある。ここではガスセンサ２として、フィガロ技研株式
会社製の“TGS203"（“TGS203"は商品名）を用いた。こ
のガスセンサは金属酸化物半導体４としてSnO2を用い、
活性炭フィルターでNOxやエタノール等の妨害ガスを除
くようにしている。しかし実施例では、活性炭フィルタ
ーを取り外して用いた。活性炭フィルターを用いれば、
エタノールやNOxを除去し、妨害ガスの影響を更に小さ
くすることができる。
８は電源、10は２つの出力V1、V2を持つ電源で、ここで
はV1＞V2とする。またS1はスイッチ、R1は負荷抵抗であ
る。
はV1＞V2とする。またS1はスイッチ、R1は負荷抵抗であ
る。
12は信号処理用のマイクロコンピュータで、14はA/Dコ
ンバータ、16は算術論理演算ユニット、18はクロック回
路、20は動作プログラムや各種の定数を記憶させたROM
である。22〜28はRAMで、22は低温域でのセンサ出力σ2
を記憶させるためのRAM、24は低温域での出力σ2と高温
域の出力σ1との比を記憶させるためのRAM、26はこれら
に基づいてCOの検出結果を記憶させるためのRAM、28は
センサや装置の異常検出に関する結果を記憶させるため
のRAMである。また30はタイマである。
ンバータ、16は算術論理演算ユニット、18はクロック回
路、20は動作プログラムや各種の定数を記憶させたROM
である。22〜28はRAMで、22は低温域でのセンサ出力σ2
を記憶させるためのRAM、24は低温域での出力σ2と高温
域の出力σ1との比を記憶させるためのRAM、26はこれら
に基づいてCOの検出結果を記憶させるためのRAM、28は
センサや装置の異常検出に関する結果を記憶させるため
のRAMである。また30はタイマである。
32はマイクロコンピュータ12の出力で動作するドライバ
で、発光ダイオード34や、ブザー36、燃焼機器の燃料遮
断弁38等を制御する。例えば装置の異常の場合発光ダイ
オード34やブザー36を断続的に動作させ、COが発生した
場合これらのものを連続的に動作させると供に、燃料遮
断弁38を閉じて不完全燃焼を防止する。
で、発光ダイオード34や、ブザー36、燃焼機器の燃料遮
断弁38等を制御する。例えば装置の異常の場合発光ダイ
オード34やブザー36を断続的に動作させ、COが発生した
場合これらのものを連続的に動作させると供に、燃料遮
断弁38を閉じて不完全燃焼を防止する。
装置の動作を説明する。実施例では、ガスセンサ２を１
周期150秒で動作させ、60秒間高温域（約350℃）に、90
秒間低温域（約80℃）に保持し、高温域の終了直前の電
気伝導度をσ1としてサンプリングし、低温域の終了直
前の電気伝導度をσ2としてサンプリングした。また図
中のガス濃度は全てppm単位で示す。
周期150秒で動作させ、60秒間高温域（約350℃）に、90
秒間低温域（約80℃）に保持し、高温域の終了直前の電
気伝導度をσ1としてサンプリングし、低温域の終了直
前の電気伝導度をσ2としてサンプリングした。また図
中のガス濃度は全てppm単位で示す。
第４図に、ガスセンサ２の低温域での電気伝導度σ2を
示す。COへの選択性は不十分で、例えばCO100ppmを検出
目標とする場合、400〜500ppmのエタノールや1000ppm強
の水素で誤報が生じる。COの検出はエタノールや水素の
共存でも影響を受け、これらのガスが共存するとCOの検
出濃度が低下する。またNOxの存在は、COの検出濃度を
増加させる。妨害ガスとしてはこれ以外に各種のアルコ
ール類やエーテル類等が有るが、その作用はエタノール
の場合と類似している。
示す。COへの選択性は不十分で、例えばCO100ppmを検出
目標とする場合、400〜500ppmのエタノールや1000ppm強
の水素で誤報が生じる。COの検出はエタノールや水素の
共存でも影響を受け、これらのガスが共存するとCOの検
出濃度が低下する。またNOxの存在は、COの検出濃度を
増加させる。妨害ガスとしてはこれ以外に各種のアルコ
ール類やエーテル類等が有るが、その作用はエタノール
の場合と類似している。
第５図に、低温域の電気伝導度σ2と高温域の電気伝導
度σ1との比を示す。水素の場合この比は１の付近に保
たれ、エタノールの存在により比の値は増加するが４に
は達しない。COが単独で発生した場合比の値は高く、10
0ppmでは15程度である。COとエタノールや水素が共存す
る場合でも比は大きく、これらのガスが1000ppm存在し
ても比の値は４以上となる。またCOとNOx（ここではNO2
20ppm）が共存している場合でも、Co濃度が200ppm程度
に達すると比の値は８〜９に達する。これらのことか
ら、低温域と高温域との出力比を用いることにより、CO
の有無を識別できることが分かる。例えば出力比が４以
上でCOが発生したものとすると、1000ppmのエタノール
に対してでも誤報は生じず、1000ppmのエタノールや水
素が共存している場合でも100ppm強のCOが有れば検出で
きる。
度σ1との比を示す。水素の場合この比は１の付近に保
たれ、エタノールの存在により比の値は増加するが４に
は達しない。COが単独で発生した場合比の値は高く、10
0ppmでは15程度である。COとエタノールや水素が共存す
る場合でも比は大きく、これらのガスが1000ppm存在し
ても比の値は４以上となる。またCOとNOx（ここではNO2
20ppm）が共存している場合でも、Co濃度が200ppm程度
に達すると比の値は８〜９に達する。これらのことか
ら、低温域と高温域との出力比を用いることにより、CO
の有無を識別できることが分かる。例えば出力比が４以
上でCOが発生したものとすると、1000ppmのエタノール
に対してでも誤報は生じず、1000ppmのエタノールや水
素が共存している場合でも100ppm強のCOが有れば検出で
きる。
第３図に、低温域と高温域との出力比σ2／σ1と、低温
域での出力σ2とを用いた検出条件の設定例を示す。図
ではσ2が0.14mシーメンス（CO20ppm）と、σ2／σ1が
３とを漸近線とする双曲線を用い、この双曲線の外側か
内側かでCOの有無を判別した。これは多変量解析の例で
あるが、具体的手法は任意である。また多変量解析を用
いず、単純にσ2／σ1とσ2がいずれも閾値以上の場合
に、COが存在するとしても良い。このような解析を行う
ことの利点は、独立した２つの因子によりCOを検出する
ことに有る。例えば第３図の結果では、第５図の結果か
ら30ppmのCOによる誤報を除いて、検出濃度を100ppm付
近に集中させ、また第４図の結果から1000ppm程度のエ
タノールや水素による誤報を除いている。２つの因子を
用いる利点はこれだけではない。σ2／σ1とσ2の２つ
の因子が、同時に同じ方向に経時変化することは希であ
る。そこで２つの因子を用いれば、１つの因子のみを用
いる場合よりも、センサ２の経時変化の影響を小さくで
きる。
域での出力σ2とを用いた検出条件の設定例を示す。図
ではσ2が0.14mシーメンス（CO20ppm）と、σ2／σ1が
３とを漸近線とする双曲線を用い、この双曲線の外側か
内側かでCOの有無を判別した。これは多変量解析の例で
あるが、具体的手法は任意である。また多変量解析を用
いず、単純にσ2／σ1とσ2がいずれも閾値以上の場合
に、COが存在するとしても良い。このような解析を行う
ことの利点は、独立した２つの因子によりCOを検出する
ことに有る。例えば第３図の結果では、第５図の結果か
ら30ppmのCOによる誤報を除いて、検出濃度を100ppm付
近に集中させ、また第４図の結果から1000ppm程度のエ
タノールや水素による誤報を除いている。２つの因子を
用いる利点はこれだけではない。σ2／σ1とσ2の２つ
の因子が、同時に同じ方向に経時変化することは希であ
る。そこで２つの因子を用いれば、１つの因子のみを用
いる場合よりも、センサ２の経時変化の影響を小さくで
きる。
第２図により、装置の動作を説明する。前回の検出周期
（150秒周期、60秒間高温域、90秒間低温域）が終了す
ると、タイマ30をリセットして再スタートし、スイッチ
S1を用いて電圧V1をヒータ６に加え、センサ２を高温域
へと移行させる。高温域の終了直前の電気伝導度σ1を
サンプリングし、この値を用いてセンサや装置の異常チ
ェックサブルーチン処理を行う。
（150秒周期、60秒間高温域、90秒間低温域）が終了す
ると、タイマ30をリセットして再スタートし、スイッチ
S1を用いて電圧V1をヒータ６に加え、センサ２を高温域
へと移行させる。高温域の終了直前の電気伝導度σ1を
サンプリングし、この値を用いてセンサや装置の異常チ
ェックサブルーチン処理を行う。
このサブルーチンでは、σ1を定数Ｊと比較し、σ1が続
けてＪ以下で異常とする。即ちσ1≦Ｊで変数ｎを減算
し、σ1＞Ｊでｎを加算する。ｎの上限は例えば３と
し、ｎが０で異常とする。異常の判別には繰り返し処理
を行わず、１回の分析でもσ1≦Ｊであれば異常として
も良い。このサブルーチンの原理は、センサ２が正常
で、付帯回路にも異常がない場合、高温域では必ずσ1
が０でない値をとることにある。これに対して低温域で
は、COが無い場合で、極端な低湿状態では、σ2はほと
んど０となることがある。
けてＪ以下で異常とする。即ちσ1≦Ｊで変数ｎを減算
し、σ1＞Ｊでｎを加算する。ｎの上限は例えば３と
し、ｎが０で異常とする。異常の判別には繰り返し処理
を行わず、１回の分析でもσ1≦Ｊであれば異常として
も良い。このサブルーチンの原理は、センサ２が正常
で、付帯回路にも異常がない場合、高温域では必ずσ1
が０でない値をとることにある。これに対して低温域で
は、COが無い場合で、極端な低湿状態では、σ2はほと
んど０となることがある。
時刻ＴがT1に達すると、スイッチS1を切り替え低温域に
移行させる。低温域の終了直前（時刻T2−Δ）の出力σ
2をサンプリングし、σ2とσ2／σ1とからCOの有無を判
別する。σ2に付いてはσ2/xの対数を、σ2／σ1に付い
てはσ2／σ1−ｙを用い、これらの積を定数Ｃと比較し
て、COを検出する。なおx,yの意味は、第３図に例示し
た。
移行させる。低温域の終了直前（時刻T2−Δ）の出力σ
2をサンプリングし、σ2とσ2／σ1とからCOの有無を判
別する。σ2に付いてはσ2/xの対数を、σ2／σ1に付い
てはσ2／σ1−ｙを用い、これらの積を定数Ｃと比較し
て、COを検出する。なおx,yの意味は、第３図に例示し
た。
ここでは特定の条件に付いて実施例を説明したが、これ
に限るものでないことは当然である。また実施例で示し
た多変量解析に変え、単純にσ2／σ1の比とσ2に付い
て閾値を設け、双方が共に閾値を越える場合にCOが発生
したものとしても良い。
に限るものでないことは当然である。また実施例で示し
た多変量解析に変え、単純にσ2／σ1の比とσ2に付い
て閾値を設け、双方が共に閾値を越える場合にCOが発生
したものとしても良い。
［発明の効果］ この発明では、低温域と高温域とのガスセンサの出力比
と、低温域での出力の２つの因子を用いることにより、
水素やエタノール等による誤報を除去し、かつセンサの
経時変化の影響を抑制して、COの検出精度を向上させ
る。
と、低温域での出力の２つの因子を用いることにより、
水素やエタノール等による誤報を除去し、かつセンサの
経時変化の影響を抑制して、COの検出精度を向上させ
る。
またこの発明では、高温域でのセンサ出力からセンサや
装置の異常をチェックし、装置の信頼性を高める。
装置の異常をチェックし、装置の信頼性を高める。
第１図は実施例の回路図、第２図はその動作アルゴリズ
ムを示すフローチャート、第３図〜第５図は実施例に用
いたガスセンサの特性図である。
ムを示すフローチャート、第３図〜第５図は実施例に用
いたガスセンサの特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 隆 神奈川県鎌倉市大船２丁目14番40号 三菱 電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者 佐々木 誠 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−162798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−80294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−17943（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−89156（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】金属酸化物半導体ガスセンサの加熱温度を
高温域と低温域とに交互に変化させ、低温域でのガスセ
ンサ出力からCOを検出するようにした装置において、 低温域と高温域とのガスセンサ出力の比を求めるための
手段を設けると共に、 この手段の出力と、低温域でのガスセンサの出力との双
方からCOの有無を判別するための手段とを設けたことを
特徴とする、CO検出装置。 - 【請求項２】高温域でのガスセンサ出力が存在しないこ
とから検出装置の異常を検出するための手段を設けたこ
とを特徴とする、請求項１に記載のCO検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1826189A JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1826189A JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198350A JPH02198350A (ja) | 1990-08-06 |
| JPH0690166B2 true JPH0690166B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=11966736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1826189A Expired - Lifetime JPH0690166B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ｃｏ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690166B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11304746A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Matsushita Seiko Co Ltd | ガス検出装置 |
| WO2012165182A1 (ja) | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 株式会社 エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 生体ガス検知装置及び生体ガス検知方法 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1826189A patent/JPH0690166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02198350A (ja) | 1990-08-06 |
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