JPS6350658B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6350658B2 JPS6350658B2 JP50063690A JP6369075A JPS6350658B2 JP S6350658 B2 JPS6350658 B2 JP S6350658B2 JP 50063690 A JP50063690 A JP 50063690A JP 6369075 A JP6369075 A JP 6369075A JP S6350658 B2 JPS6350658 B2 JP S6350658B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atmosphere
- measured
- gas
- room
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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】
本発明は喫煙室等の雰囲気の汚染度、すなわち
極く低い濃度のガスによる汚染を正確に検出しう
るようにした方法に関するものである。
極く低い濃度のガスによる汚染を正確に検出しう
るようにした方法に関するものである。
最近、一酸酸化炭素やアルコール等の還元性ガ
ス検出用の検知素子として、SnO2N型半導体等
の金属酸化物半導体素子が広く用いられるように
なつてきた。しかしながらこの素子を喫煙室内の
汚染、自動車の車外に対する車内の汚染、エンジ
ン排ガス中のCOによる車庫内の汚染等を検知す
る素子として用いる場合、極めて低濃度のガスを
検知する必要がありかつ素子自体が室内の湿度の
変化等によつて影響をうけ、このため素子によつ
て直接に室内雰囲気を計測する方法では充分な精
度での検出はできない。
ス検出用の検知素子として、SnO2N型半導体等
の金属酸化物半導体素子が広く用いられるように
なつてきた。しかしながらこの素子を喫煙室内の
汚染、自動車の車外に対する車内の汚染、エンジ
ン排ガス中のCOによる車庫内の汚染等を検知す
る素子として用いる場合、極めて低濃度のガスを
検知する必要がありかつ素子自体が室内の湿度の
変化等によつて影響をうけ、このため素子によつ
て直接に室内雰囲気を計測する方法では充分な精
度での検出はできない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、金属酸化物半導体ガスセンサーを、被計測
室雰囲気と室外の大気とに交互に触れさせて、該
センサーの被計測室雰囲気と大気とにおける出力
の相違を求め、これにより被計測室雰囲気と大気
とに共通した環境変動の影響を除去して、被計測
雰囲気中のガス濃度を検出することを特徴とする
室内雰囲気中の低濃度ガス検出方法である。
あり、金属酸化物半導体ガスセンサーを、被計測
室雰囲気と室外の大気とに交互に触れさせて、該
センサーの被計測室雰囲気と大気とにおける出力
の相違を求め、これにより被計測室雰囲気と大気
とに共通した環境変動の影響を除去して、被計測
雰囲気中のガス濃度を検出することを特徴とする
室内雰囲気中の低濃度ガス検出方法である。
一般に上記素子の抵抗値（Rs）は雰囲気中の
ガス濃度(C)若しくはその累乗根にほぼ反比例して
変化し、第１図に示すように両者の対数logRs、
logCの関係は直線的反比例の関係になる。従つ
て素子の抵抗値の変化により雰囲気中のガス濃度
を知ることができるが、上記抵抗値とガス濃度と
の関係の特性は経時的に変化する。すなわち、素
子に通電すると時間の経過と共に上記特性を示す
線Ａは一定の勾配を保つたままで下降し（線A1，
A2）、また無通電の状態で放置すると上記特性を
示す線は次第に上昇する。従つて実際の使用状態
では通電―無通電の繰返しの間隔、周期によつて
ガス濃度に対応する素子の抵抗値は変化すること
になつて測定の正確さを欠き、とくに喫煙室等の
低濃度のガスでしかも湿度の変化もある雰囲気の
汚染度の検出には適用できなかつた。
ガス濃度(C)若しくはその累乗根にほぼ反比例して
変化し、第１図に示すように両者の対数logRs、
logCの関係は直線的反比例の関係になる。従つ
て素子の抵抗値の変化により雰囲気中のガス濃度
を知ることができるが、上記抵抗値とガス濃度と
の関係の特性は経時的に変化する。すなわち、素
子に通電すると時間の経過と共に上記特性を示す
線Ａは一定の勾配を保つたままで下降し（線A1，
A2）、また無通電の状態で放置すると上記特性を
示す線は次第に上昇する。従つて実際の使用状態
では通電―無通電の繰返しの間隔、周期によつて
ガス濃度に対応する素子の抵抗値は変化すること
になつて測定の正確さを欠き、とくに喫煙室等の
低濃度のガスでしかも湿度の変化もある雰囲気の
汚染度の検出には適用できなかつた。
上記特性を示す線（Ａ，A1，A2）は素子に与
えられた熱履歴によつても変動するが、これらの
変動によつても線（Ａ，A1，A2）の勾配はほと
んど変化しないという事実が実験的に確認されて
いる。従つてこの事実、すなわち上記線（Ａ，
A1，A2）の勾配が素子の経時変化や熱履歴によ
つては変化しないという特性を利用すればガス濃
度の測定を正確に行なうことが可能である。
えられた熱履歴によつても変動するが、これらの
変動によつても線（Ａ，A1，A2）の勾配はほと
んど変化しないという事実が実験的に確認されて
いる。従つてこの事実、すなわち上記線（Ａ，
A1，A2）の勾配が素子の経時変化や熱履歴によ
つては変化しないという特性を利用すればガス濃
度の測定を正確に行なうことが可能である。
一般に検出素子の抵抗はつぎの式で表わされ
る。
る。
Rs＝Ｋ／C〓
Ｋおよびαはガスおよび素子の種類によつて決
まる定数であり、αは通常の素子では0.5〜0.8） 従つて大気中の素子の抵抗（Rss）および被計
測雰囲気中の素子の抵抗（Rsx）は Rss＝Ｋ／Cs〓 （Csは大気のガス濃度） Rsx＝Ｋ／Cx〓 （Cxは被計測雰囲気のガス濃度） Cx＝Cs（Rss／Rsx）1/〓 上式よりCsは既知であるから、Rss／Rsxの値
等を求めれば被計測雰囲気のガス濃度（Cx）が
求められる。
まる定数であり、αは通常の素子では0.5〜0.8） 従つて大気中の素子の抵抗（Rss）および被計
測雰囲気中の素子の抵抗（Rsx）は Rss＝Ｋ／Cs〓 （Csは大気のガス濃度） Rsx＝Ｋ／Cx〓 （Cxは被計測雰囲気のガス濃度） Cx＝Cs（Rss／Rsx）1/〓 上式よりCsは既知であるから、Rss／Rsxの値
等を求めれば被計測雰囲気のガス濃度（Cx）が
求められる。
以下本発明の実施例を図面によつて説明する。
１は定電圧電源、２は金属酸化物半導体からなる
ガスセンサーであり、該センサー２にはスイツチ
３を介してインピーダンス変換器４またはインピ
ーダンス変換器５およびインバータ６を切替え可
能に接続し、さらにスイツチ８、抵抗９を介して
スイツチ１０とコンデンサー１１と積分器１２と
からなる並列回路を接続し、これを零検出器１３
を通してコントローラ１４に接続している。この
コントローラ１４はスイツチ３，８およびスイツ
チ１０を制御すると共に上記センサー２を配置し
たガス検出部３０を制御する。スイツチ３，８は
リレーまたはFET等からなるアナログスイツチ
で構成する。
１は定電圧電源、２は金属酸化物半導体からなる
ガスセンサーであり、該センサー２にはスイツチ
３を介してインピーダンス変換器４またはインピ
ーダンス変換器５およびインバータ６を切替え可
能に接続し、さらにスイツチ８、抵抗９を介して
スイツチ１０とコンデンサー１１と積分器１２と
からなる並列回路を接続し、これを零検出器１３
を通してコントローラ１４に接続している。この
コントローラ１４はスイツチ３，８およびスイツ
チ１０を制御すると共に上記センサー２を配置し
たガス検出部３０を制御する。スイツチ３，８は
リレーまたはFET等からなるアナログスイツチ
で構成する。
ガス検出部３０は計測すべき喫煙室等の室内雰
囲気６０と室外雰囲気（大気）５０とを隔てる壁
４０の貫通孔に配置し、センサー２を断面Ｌ字形
の保持板３１によつて保持させている。この保持
板３１は図示しない制御手段によつて回転して図
示の実線の位置および二点鎖線の位置に交互に変
位するように、これによつてセンサー２を被計測
雰囲気６０および室外雰囲気５０に触れさせる。
囲気６０と室外雰囲気（大気）５０とを隔てる壁
４０の貫通孔に配置し、センサー２を断面Ｌ字形
の保持板３１によつて保持させている。この保持
板３１は図示しない制御手段によつて回転して図
示の実線の位置および二点鎖線の位置に交互に変
位するように、これによつてセンサー２を被計測
雰囲気６０および室外雰囲気５０に触れさせる。
つぎにこの装置によつてガス検出をする方法を
説明する。まずスイツチ１０をオンにしてコンデ
ンサ１１の残留電圧をシヨートし、積分器１２の
出力電圧を零にした状態で該スイツチ１０をオフ
にする。
説明する。まずスイツチ１０をオンにしてコンデ
ンサ１１の残留電圧をシヨートし、積分器１２の
出力電圧を零にした状態で該スイツチ１０をオフ
にする。
センサー２が標準雰囲気となる室外雰囲気５０
に接しているときにはスイツチ３はターミナル２
６側に、スイツチ８はターミナル２８側に接続さ
れている。この状態で一定時間（Ts）保持する
と、コンデンサ１１の充電作用によつて積分器１
２の出力電圧は漸次増加していき、積分器出力に
はセンサー２の標準ガス中における電圧（Vss）
xTsに比例した電圧があらわれる。次に保持板３
１を回転させてセンサー２が被計測雰囲気６０に
触れるようにする（第３図実線位置）と共にスイ
ツチ３をターミナル２７に、スイツチ８をターミ
ナル２９に接続させる。この場合にはターミナル
２９にはインバータ６によつて負の電圧が表われ
る。従つて積分器１２はこの信号によつて放電
し、一定時間（Tx）後に積分器出力は零になる。
すなわち Vss×Ts−Vsx×Tx＝０ （Vsx：被計測室雰囲気中における電圧） Tx＝Ts・Vss／Vsx＝Ts・Rss／Rsx となり、この放電時間（Tx）を測定すれば
Rss／Rsxに比例した出力が得られ、Rss／Rsxが
求められる。また積分器出力が零になると、これ
を検出した零検出器１３からの信号によつてコン
トローラ１４がスイツチ３，８を作動させてそれ
ぞれターミナル２６，２８に接続させるように切
換えると共にガス検出部３０に信号を送つて保持
板３１を回転させ、センサー２を二点鎖線の位置
に移し、室外雰囲気に接触させる。以下同様の操
作を一定周期で繰返すことによつて上記充電時間
（Ts）に対する放電時間を求め、これによつて
Rss／Rsxを求める。この値が求まると第１図の
log Ｃ−log Rsの関係から被計測雰囲気中の一
酸化炭素等のガス濃度を知ることができる。この
場合、素子の特性（log Ｃとlog Rsとの関係）
は経時変化等によつて例えば線Ａ→A1→A2のよ
うに変動するが、その勾配は一定であるために被
計測ガスの濃度は経時変化等に影響されることな
く常に正確な測定がなされる。
に接しているときにはスイツチ３はターミナル２
６側に、スイツチ８はターミナル２８側に接続さ
れている。この状態で一定時間（Ts）保持する
と、コンデンサ１１の充電作用によつて積分器１
２の出力電圧は漸次増加していき、積分器出力に
はセンサー２の標準ガス中における電圧（Vss）
xTsに比例した電圧があらわれる。次に保持板３
１を回転させてセンサー２が被計測雰囲気６０に
触れるようにする（第３図実線位置）と共にスイ
ツチ３をターミナル２７に、スイツチ８をターミ
ナル２９に接続させる。この場合にはターミナル
２９にはインバータ６によつて負の電圧が表われ
る。従つて積分器１２はこの信号によつて放電
し、一定時間（Tx）後に積分器出力は零になる。
すなわち Vss×Ts−Vsx×Tx＝０ （Vsx：被計測室雰囲気中における電圧） Tx＝Ts・Vss／Vsx＝Ts・Rss／Rsx となり、この放電時間（Tx）を測定すれば
Rss／Rsxに比例した出力が得られ、Rss／Rsxが
求められる。また積分器出力が零になると、これ
を検出した零検出器１３からの信号によつてコン
トローラ１４がスイツチ３，８を作動させてそれ
ぞれターミナル２６，２８に接続させるように切
換えると共にガス検出部３０に信号を送つて保持
板３１を回転させ、センサー２を二点鎖線の位置
に移し、室外雰囲気に接触させる。以下同様の操
作を一定周期で繰返すことによつて上記充電時間
（Ts）に対する放電時間を求め、これによつて
Rss／Rsxを求める。この値が求まると第１図の
log Ｃ−log Rsの関係から被計測雰囲気中の一
酸化炭素等のガス濃度を知ることができる。この
場合、素子の特性（log Ｃとlog Rsとの関係）
は経時変化等によつて例えば線Ａ→A1→A2のよ
うに変動するが、その勾配は一定であるために被
計測ガスの濃度は経時変化等に影響されることな
く常に正確な測定がなされる。
つまり、同一素子の短時間ごとの抵抗値比等が
検出されるので、その検出時における素子の特性
が例えば第１図中の線Ａであれば、この線Ａ上の
２点が被計測室雰囲気と大気とにおけるセンサー
出力に相当するものとなり、この２点の検出に要
する程度の短い時間では殆ど経時変化が生じな
い。また、その後に比較的長時間が経過して素子
の特性が例えば線A1に変化したときに改めて検
出が行われると、今度は線A1上の２点が被計測
室雰囲気と大気とにおけるセンサー出力に相当す
るものとなるが、線Ａと線A1とで勾配に変わり
がないことから、上記抵抗値比等は線Ａ上で求め
た場合と同等に得られる。こうして経時的な特性
変動が相殺されると共に、被計測室雰囲気と大気
とにおける出力の相違が求められることによつて
被計測室雰囲気と大気とに共通した環境変動、例
えば温度、湿度、大気汚染等も相殺される。従つ
て、これらの一般的変動要因の影響が除去され、
大気中と比較した被計測室雰囲気の汚染度が正確
に検出されることとなる。
検出されるので、その検出時における素子の特性
が例えば第１図中の線Ａであれば、この線Ａ上の
２点が被計測室雰囲気と大気とにおけるセンサー
出力に相当するものとなり、この２点の検出に要
する程度の短い時間では殆ど経時変化が生じな
い。また、その後に比較的長時間が経過して素子
の特性が例えば線A1に変化したときに改めて検
出が行われると、今度は線A1上の２点が被計測
室雰囲気と大気とにおけるセンサー出力に相当す
るものとなるが、線Ａと線A1とで勾配に変わり
がないことから、上記抵抗値比等は線Ａ上で求め
た場合と同等に得られる。こうして経時的な特性
変動が相殺されると共に、被計測室雰囲気と大気
とにおける出力の相違が求められることによつて
被計測室雰囲気と大気とに共通した環境変動、例
えば温度、湿度、大気汚染等も相殺される。従つ
て、これらの一般的変動要因の影響が除去され、
大気中と比較した被計測室雰囲気の汚染度が正確
に検出されることとなる。
被計測室内の雰囲気が所定の汚染度に達したと
きにはその計測信号によつて警報器を作動させる
ようにすればよく、あるいは換気扇を作動させて
室内の換気を行なうようにしてもよい。
きにはその計測信号によつて警報器を作動させる
ようにすればよく、あるいは換気扇を作動させて
室内の換気を行なうようにしてもよい。
なお、上記実施例においては１個の素子を用い
てこれを室内外の雰囲気に交互に触れさせる例に
ついて示したが、素子を室内と室外とに交互に移
動させたりあるいは配管によつて室内雰囲気と室
外雰囲気とを交互に素子に接触させるようにして
もよい。また素子の抵抗値の比等を求める方法に
ついても上記以外の種々の方法が採用可能であ
る。
てこれを室内外の雰囲気に交互に触れさせる例に
ついて示したが、素子を室内と室外とに交互に移
動させたりあるいは配管によつて室内雰囲気と室
外雰囲気とを交互に素子に接触させるようにして
もよい。また素子の抵抗値の比等を求める方法に
ついても上記以外の種々の方法が採用可能であ
る。
以上説明したように、本発明は金属酸化物半導
体ガスセンサーの被計測室雰囲気と大気とにおけ
る出力の比較により、環境変動の影響等を除去し
て被計測雰囲気中のガス濃度を求めるようにした
ものであり、従来不可能と考えられていた低濃度
ガス雰囲気の喫煙室等室内の汚染度の計測を可能
にしたものである。
体ガスセンサーの被計測室雰囲気と大気とにおけ
る出力の比較により、環境変動の影響等を除去し
て被計測雰囲気中のガス濃度を求めるようにした
ものであり、従来不可能と考えられていた低濃度
ガス雰囲気の喫煙室等室内の汚染度の計測を可能
にしたものである。
第１図は金属酸化物半導体素子におけるガス濃
度と抵抗値との関係図、第２図は本発明の方法を
実施する装置の一例を示す回路図、第３図はその
ガス検出部の断面説明図である。 ２…センサー、３，８…スイツチ、４，５…イ
ンピーダンス変換器、６…インバータ、１２…積
分器、１４…コントローラ、３０…ガス検出部、
５０…室外雰囲気、６０…室内雰囲気。
度と抵抗値との関係図、第２図は本発明の方法を
実施する装置の一例を示す回路図、第３図はその
ガス検出部の断面説明図である。 ２…センサー、３，８…スイツチ、４，５…イ
ンピーダンス変換器、６…インバータ、１２…積
分器、１４…コントローラ、３０…ガス検出部、
５０…室外雰囲気、６０…室内雰囲気。
Claims (1)
- １ 金属酸化物半導体ガスセンサーを、被計測室
雰囲気と室外の大気とに交互に触れさせて、該セ
ンサーの被計測室雰囲気と大気とにおける出力の
相違を求め、これにより被計測室雰囲気と大気と
に共通した環境変動の影響を除去して、被計測雰
囲気中のガス濃度を検出することを特徴とする室
内雰囲気中の低濃度ガス検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6369075A JPS51139396A (en) | 1975-05-27 | 1975-05-27 | Method of detecting pollution degree in air in a room |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6369075A JPS51139396A (en) | 1975-05-27 | 1975-05-27 | Method of detecting pollution degree in air in a room |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51139396A JPS51139396A (en) | 1976-12-01 |
| JPS6350658B2 true JPS6350658B2 (ja) | 1988-10-11 |
Family
ID=13236612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6369075A Granted JPS51139396A (en) | 1975-05-27 | 1975-05-27 | Method of detecting pollution degree in air in a room |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS51139396A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832A (ja) * | 1981-06-23 | 1983-01-05 | Sharp Corp | 自動換気機能付空気調和機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS494395U (ja) * | 1972-04-13 | 1974-01-16 |
-
1975
- 1975-05-27 JP JP6369075A patent/JPS51139396A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51139396A (en) | 1976-12-01 |
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