ガス検出装置
【課題】吸着燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子における温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差を小さくして、検出対象ガスの検出感度を向上できるガス検出装置を提供する。
【解決手段】ガス検出装置１は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０、並びに、複数の比較回路部２０、を含むブリッジ回路２を備える。ブリッジ回路２には、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０を増幅器６に接続する比較回路部切換器５０が設けられ、そして、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０が備える感応素子及び補償素子の温度が上昇する過渡期間において、所定の比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部２０のうち、感応素子と補償素子との温度上昇特性の差異により生じるブリッジ回路２の誤差電位差が最も小さくなる比較回路部２０が増幅器６に接続されるように、比較回路部切換器５０を制御する。
【解決手段】ガス検出装置１は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０、並びに、複数の比較回路部２０、を含むブリッジ回路２を備える。ブリッジ回路２には、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０を増幅器６に接続する比較回路部切換器５０が設けられ、そして、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０が備える感応素子及び補償素子の温度が上昇する過渡期間において、所定の比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部２０のうち、感応素子と補償素子との温度上昇特性の差異により生じるブリッジ回路２の誤差電位差が最も小さくなる比較回路部２０が増幅器６に接続されるように、比較回路部切換器５０を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られている接触燃焼式ガスセンサは、感応素子と補償素子を有し、検出対象となるガスを感応素子の触媒作用により燃焼させ、この燃焼熱を白金コイルの抵抗値変化として捉えるように構成されている。検出対象となるガスのうちトルエンや酢酸、エタノール等のように、極性が大きく吸着力の大きなガスは、低温駆動時に、ガス分子が感応素子の触媒表面に吸着し、高温駆動時に、吸着したガスが瞬時に燃焼すると共に接触燃焼反応も同時に起こるので、センサ出力は、短時間でピークに達しその後徐々に減少するピーク波形（山形波形）を生じる。一方、メタンや水素、一酸化炭素等の無極性または極性の小さいガスは、吸着力も小さいので上記のような現象は起こらず、センサ出力は、定常値で安定するまで徐々に増加していく。
【０００３】
このように、トルエン等の特定種類のガスにおいて固有のピーク波形を呈することを利用して、接触燃焼式ガスセンサを用いてガス濃度の検出やガス種の分別などを行うことができる。このような特定種類のガスの吸着現象を利用する接触燃焼式ガスセンサは、吸着燃焼式ガスセンサとも呼ばれている。上述したような吸着燃焼式ガスセンサは、ガス濃度検出装置やガス種別検出装置などの種々のガス検出装置において用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
吸着燃焼式ガスセンサを備えた従来のガス検出装置の構成例を図９に示す。図９に示されるガス検出装置８０１は、検出対象ガスと感応する感応素子８１１及び感応素子８１１と直列に接続された検出対象ガスと感応しない補償素子８１２からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０、並びに、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器８２１、８２２からなる比較回路部８２０、で構成されたブリッジ回路８０２と、感応素子８１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、感応素子８１１の温度が感応素子８１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、をブリッジ回路８０２に順次供給する電圧供給源８０５と、感応素子８１１及び補償素子８１２間に生じる第１電圧Ｖ１と一対の固定抵抗器８２１、８２２間に生じる第２電圧Ｖ２とが入力されるように、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０と比較回路部８２０とに接続されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電位差（以下、「中点電位差Ｖｃ」という）を所定の増幅率で増幅する計装アンプ８０６と、計装アンプ８６０で増幅された中点電位差Ｖｃをアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ８０７と、Ａ／Ｄコンバータ８０７によってデジタル値に変換された中点電位差Ｖｃに基づいて、検出対象ガスの濃度を検出する周知のマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）８６０と、を備えている。ブリッジ回路８０２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において高温駆動電圧を供給されたときに、各素子の温度変化が収束した定常状態で平衡（即ち、中点電位差Ｖｃが０）となるように、一対の固定抵抗器８２１、８２２の抵抗値が定められている。
【０００５】
この中点電位差Ｖｃは、感応素子８１１の抵抗値をＲｓ、補償素子８１２の抵抗値をＲｒ、固定抵抗器８２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗器８２２の抵抗値をＲ２、ブリッジ回路２への供給電圧をＶｂｒｇとすると、次の式（１）で示される。
【０００６】
Ｖｃ＝（（Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｒ））−（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）））×Ｖｂｒｇ・・・（１）
【０００７】
上記式（１）から明らかなように、中点電位差Ｖｃは、値が固定される抵抗値Ｒ１、抵抗値Ｒ２及び供給電圧Ｖｂｒｇの影響は受けず、つまり、中点電位差Ｖｃは、温度変化に応じて値が変化する感応素子８１１の抵抗値Ｒｓ及び補償素子８１２の抵抗値Ｒｒによって決定される。
【０００８】
そして、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０の感応素子８１１及び補償素子８１２は、供給電圧Ｖｂｒｇが低温駆動電圧から高温駆動電圧に切り替わると温度上昇を開始するが、これら感応素子８１１と補償素子８１２とは、それぞれの熱容量や熱伝導特性、放熱特性などが異なるので、各素子の温度が安定した定常状態に至るまでの過渡状態の期間（過渡期間）における温度上昇カーブ、即ち、温度上昇特性が異なり、そのため、温度上昇に伴う抵抗値の変化に差異が生じて、過渡期間において、温度上昇特性の差異による中点電位差Ｖｃ、即ち、誤差電位差Ｖｅが生じてしまう（図１０のグラフに示す）。このような各素子の温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅを防ぐために、各素子の製造方法の精度向上や選別等を行うことが考えられるが、完全に温度上昇特性を一致させることは不可能である。そして、このような吸着燃焼式ガスセンサは、高温駆動時の中点電位差Ｖｃの変化（即ち、応答波形）に基づいてガス検出を行うので、上述したような、温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅが影響して、ガス検出の精度が低下してしまう。
【０００９】
そこで、ガス検出装置８０１では、感応素子８１１及び補償素子８１２における温度上昇特性の差異によって生じる中点電位差Ｖｃ、即ち、誤差電位差Ｖｅの影響を回避するため、以下のようにして検出対象ガスの濃度を検出していた。
【００１０】
まず、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、ブリッジ回路８０２に低温駆動電圧を供給したのちに高温駆動電圧を供給したときの中点電位差Ｖｃ（即ち、誤差電位差Ｖｅ）を所定のサンプリング周期で計測し、この計測した複数の中点電位差Ｖｃを積算して誤差電位差積分値を算出する。次に、検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気中において、ブリッジ回路８０２に低温駆動電圧を供給したのちに高温駆動電圧を供給したときの中点電位差Ｖｃを同様に所定のサンプリング周期で計測し、この計測した複数の中点電位差Ｖｃを積算して濃度電位差積分値を算出する。そして、濃度電位差積分値から誤差電位差積分値を差し引いた値に基づいて、検出対象ガスの濃度を検出する。このようにして、温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅの影響を回避して、検出対象ガスの濃度検出の精度低下を防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−８３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した中点電位差Ｖｃは微小電圧であるので、計装アンプ８０６において所定の増幅率で増幅されたあとに、後段のＡ／Ｄコンバータ８０７に入力される。一般的に、計装アンプはその最大出力電圧（通常は電源電圧と同じ又は若干低い電圧）が定められており、そのため、計装アンプ８０６が出力する電圧がこの最大出力電圧以下になるように、その増幅率が定められる。また同様に、Ａ／Ｄコンバータについても、最大入力電圧が定められており、そのため、Ａ／Ｄコンバータ８０７に入力される電圧がこの最大入力電圧以下になるように、計装アンプ８０６の増幅率が定められる。そして、計装アンプ８０６の増幅率が高いほど、微小電圧を大きな電圧に変換できるので、検出感度を向上できる。しかしながら、中点電位差Ｖｃに含まれる上述した誤差電位差Ｖｅの値が大きいと、低い増幅率でも上記最大入力電圧または上記最大出力電圧に達してしまうので、計装アンプ８０６の増幅率を高めることが出来ず、検出対象ガスの検出感度の向上が望めなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子における温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差を小さくして、検出対象ガスの検出感度を向上できるガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、図１の基本構成図に示すように、（ａ）検出対象ガスと感応する感応素子及び前記感応素子と直列に接続された前記検出対象ガスと感応しない補償素子からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０、並びに、前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器からなる比較回路部２０、を含むブリッジ回路２と、（ｂ）前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、前記感応素子の温度が前記感応素子に吸着した前記検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、を前記ブリッジ回路２に順次供給する電圧供給源５と、（ｃ）前記感応素子及び前記補償素子間に生じる第１電圧と前記一対の固定抵抗器間に生じる第２電圧とが入力されるように前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０及び前記比較回路部２０と接続されて、これら前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を所定の増幅率で増幅する、増幅器６と、を有するガス検出装置１において、前記ブリッジ回路２には、前記一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の前記比較回路部２０と、前記複数の比較回路部２０のうち１つの前記比較回路部２０を前記増幅器６に接続する比較回路部切換器５０と、が設けられ、そして、前記電圧供給源５によって前記ブリッジ回路２に前記高温駆動電圧が供給されたあとの前記感応素子及び前記補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、前記複数の比較回路部２０のうち、前記感応素子と前記補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる前記第１電圧と前記第２電圧との電位差が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる前記比較回路部２０が前記増幅器６に接続されるように、前記比較回路部切換器５０を制御する回路切換手段６１ａが設けられていることを特徴とするガス検出装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、ブリッジ回路には、一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部と、複数の比較回路部のうち１つの比較回路部を増幅器に接続する比較回路部切換器と、が設けられ、そして、電圧供給源によってブリッジ回路に高温駆動電圧が供給されたあとの感応素子及び補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部のうち、感応素子と補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる第１電圧と第２電圧との電位差（即ち、誤差電位差）が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる比較回路部が増幅器に接続されるように、比較回路部切換器を制御するので、吸着燃焼式ガスセンサ回路部と複数の比較回路部とを組み合わせた複数のブリッジ回路のうち、上記過渡期間における誤差電位差が所定の最低電圧以上で且つ最小となるブリッジ回路を増幅器に接続でき、そのため、誤差電位差を小さくして、増幅器における増幅率をより高めることができ、検出感度を向上できる。また、ブリッジ回路に複数の比較回路部及び比較回路部切換器を設けた簡易な回路で構成されるとともに、比較回路部切換器に対する制御も簡易であるので、検出感度を向上できるガス検出装置を低コストで提供できる。さらに、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子と補償素子との温度上昇特性を高精度で一致させる必要がないので、現状の素子が利用でき、さらに、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のガス検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明のガス検出装置の一実施形態であるガス濃度検出装置を示す構成図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図２のガス濃度検出装置が備える吸着燃焼式ガスセンサ回路のガスセンサユニットの平面図、背面図、及び、平面図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行う比較回路部切換情報取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行うガス濃度検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図２のガス濃度検出装置における誤差電位差（増幅率１倍）を示すグラフである。
【図７】従来のガス濃度検出装置における誤差電位差（増幅率１倍）を示すグラフである。
【図８】図２のガス濃度検出装置における誤差電位差及び従来のガス濃度検出装置における誤差電位差をＡ／Ｄコンバータの最大入力電圧まで増幅したグラフである。
【図９】従来のガス濃度検出装置の構成図である。
【図１０】従来のガス濃度検出装置における誤差電位差のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るガス検出装置の一実施形態としてのガス濃度検出装置を、図２〜図８を参照して説明する。
【００１８】
ガス濃度検出装置１は、図２に示すように、ブリッジ回路２と、電圧供給源５と、増幅器としての計装アンプ６と、Ａ／Ｄコンバータ７と、マイクロコンピュータ６０と、図示しない気体収容室と、図示しない表示装置と、を備えている。
【００１９】
ブリッジ回路２は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と、複数の比較回路部２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、比較回路部切換器としてのアナログスイッチ５０と、を備えている。
【００２０】
吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０は、ガスセンサユニット１５を備えており、ガスセンサユニット１５に設けられた感応素子１１及び補償素子１２が互いに直列に接続されて構成されている。
【００２１】
ガスセンサユニット１５は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、所定厚さ（例えば、４００μｍ程度）のシリコン（Ｓｉ）ウェハ４１上に、所定厚さ（例えば、６００ｎｍ程度）の酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４８ｃ、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂ、および所定厚さ（例えば、３０ｎｍ程度）の酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）膜４８ａの絶縁薄膜が順次成膜され、多層絶縁膜が形成されている。
【００２２】
この多層絶縁膜上に、感応素子１１として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第１のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４２が形成されていると共に、この白金ヒータ４２と熱的に接触するとともに、触媒物質として、例えば、検出対象ガスを吸着及び燃焼させるパラジウム（Ｐｄ）などの白金族を担持した酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる触媒層４３が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。
【００２３】
また、多層絶縁膜上には、補償素子１２として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第２のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４４と、この白金ヒータ４４と熱的に接触する酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のみからなる非触媒層４５が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。
【００２４】
また、図３（Ｃ）に示すように、シリコンウェハ４１を異方性エッチングして、感応素子１１及び補償素子１２に対応する位置に凹部４６、４７を形成し、それにより、上述の各絶縁薄膜による薄膜ダイヤフラムＤｓおよびＤｒが形成されている。
【００２５】
感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、後述する電圧供給源５によって低温駆動電圧及び高温駆動電圧が供給されたのちにそれらの温度変化が収束した定常状態では、感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４とが同一の抵抗値となるように形成されている。
【００２６】
また、感応素子１１は触媒層４３を備えているとともに、補償素子１２は非触媒層４５を備えている（即ち、触媒を備えていない）ので、電圧供給源５によってブリッジ回路２、即ち、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に所定の低温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では検出対象ガスが触媒層４３に吸着され、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが非触媒層４５に吸着されず、そして、電圧供給源５によって吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に所定の高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では触媒により検出対象ガスが燃焼し、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが燃焼しない。即ち、感応素子１１は検出対象ガスと感応し、補償素子１２は検出対象ガスと感応しない。
【００２７】
このため、感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含む雰囲気中において、電圧供給源５によって低温駆動電圧が供給されたのちに高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１に吸着した検出対象ガスが爆発的に燃焼する。すると、この燃焼エネルギーにより感応素子１１の温度が補償素子１２の温度より高くなり、感応素子１１と補償素子１２とのそれぞれに検出対象ガスの濃度に応じた温度差が生じて、この温度差によって感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４との抵抗値に差が生じる。そして、感応素子１１と補償素子１２とが直列に接続されているので、検出対象ガスの濃度に応じて、感応素子１１と補償素子１２との抵抗値の比率が変化することにより、これら感応素子１１及び補償素子１２間に生じる電圧（感応素子１１及び補償素子１２によって分圧された電圧、以下、「第１電圧Ｖ１」という）が変動する。第１電圧Ｖ１は、感応素子１１の抵抗値をＲｓ、補償素子１２の抵抗値をＲｒ、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に供給される電圧をＶｂｒｇとすると、次の式、
Ｖ１＝（Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｒ））×Ｖｂｒｇ［Ｖ］・・・（２）
で示される。
【００２８】
吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０は、図示しない気体収容室内に設置されている。この気体収容室には、検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気（エアベース）、及び、検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）が、後述するマイクロコンピュータ６０の制御によって充填される。
【００２９】
複数の比較回路部２０（具体的には、３つの比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、それぞれ互いに直列に接続された一対の固定抵抗器２１、２２を備えている。複数の比較回路部２０のそれぞれは、上述した吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と並列に接続されている。以下、複数の比較回路部２０をそれぞれ区別して説明するときは、符号の末尾にＡ、Ｂ、Ｃを付して説明する。
【００３０】
複数の比較回路部２０は、各比較回路部２０が備える一対の固定抵抗器２１、２２間の抵抗値の比率が互いに異なるように、それぞれの固定抵抗器２１、２２の抵抗値が定められている。換言すると、複数の比較回路部２０のそれぞれは、電圧供給源５によってブリッジ回路２に電圧が供給されたとき、固定抵抗器２１、２２間に生じる電圧（固定抵抗器２１、２２によって分圧された電圧、以下、「第２電圧Ｖ２」という）が互いに異なるように、それぞれの固定抵抗器２１、２２の抵抗値が定められている。例えば、比較回路部２０Ａは、固定抵抗器２１Ａが１０ｋΩ、固定抵抗器２２Ａが、１０ｋΩ、比較回路部２０Ｂは、固定抵抗器２１Ｂが１０．１６ｋΩ、固定抵抗器２２Ｂが、１０ｋΩ、比較回路部２０Ｃは、固定抵抗器２１Ｃが１０．３３ｋΩ、固定抵抗器２２Ｃが、１０ｋΩ、に設定されている。上記各固定抵抗器の抵抗値は一例であり、ガス濃度検出装置の構成などに応じて適宜定められる。複数の比較回路部２０は、上述した過渡期間において、誤差電位差Ｖｅを相殺又は小さくするため、比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、・・・、ｎと順次第２電圧Ｖ２が高くなっていくように設定されているのが望ましい。
【００３１】
第２電圧Ｖ２は、固定抵抗器２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗器２２の抵抗値をＲ２、比較回路部２０に供給される電圧をＶｂｒｇとすると、次の式、
Ｖ２＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｂｒｇ［Ｖ］・・・（３）
で示される。
【００３２】
また、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０（例えば、比較回路部２０Ａ）は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、ブリッジ回路２に電圧供給源５によって高温駆動電圧が供給されたときに、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度変化が収束した定常状態で平衡となるように、即ち、感応素子１１及び補償素子１２間に生じる第１電圧Ｖ１と一対の固定抵抗器２１、２２間に生じる第２電圧Ｖ２との電位差（以下、中点電位差Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖ１−Ｖ２［Ｖ］・・・（４））という）が０となるように、一対の固定抵抗器２１、２２（例えば、一対の固定抵抗器２１Ａ、２２Ａ）の抵抗値が定められている。さらに、このような比較回路部２０は、例えば、一対の固定抵抗器２１、２２間に可変抵抗器（半固定抵抗器やデジタルポテンショメータなど）を設けて、上記定常状態での平衡調整を可能とする構成としてもよい。また、固定抵抗器２１、２２は、複数の固定抵抗器を直列、並列、または、直列及び並列に組み合わせて構成してもよく、或いは、ガス濃度測定時に抵抗値を固定して用いるものであれば、例えば、平衡調整のためなどに抵抗値を変更できる、可変抵抗器であってもよい。
【００３３】
ブリッジ回路２における補償素子１２と複数の固定抵抗器２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）とを接続する信号線は、電圧供給源５に接続されている。ブリッジ回路２における感応素子１１と複数の固定抵抗器２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）とを接続する信号線は、接地点（ＧＮＤ）に接続されている。
【００３４】
アナログスイッチ５０は、例えば、少なくとも３つの信号系統（チャネル）を備えた単極単投型（ＳＰＳＴ）の周知の電子部品である。アナログスイッチ５０の各信号系統の一端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（入力側）には、比較回路部２０Ａの一対の固定抵抗器２１Ａ、２２Ａ間（中点）の信号線、比較回路部２０Ｂの一対の固定抵抗器２１Ｂ、２２Ｂ間（中点）の信号線、及び、比較回路部２０Ｃの一対の固定抵抗器２１Ｃ、２２Ｃ間（中点）の信号線、がそれぞれ接続されている。つまり、各比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにおける第２電圧Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃが入力されている。また、アナログスイッチ５０の各信号系統の他端子（出力側）は、出力端子Ｄに接続されている。アナログスイッチ５０は、後述するＭＰＵ６０からの切換制御信号に応じて、３つの信号系統のうち１つの信号系統のみオン（接続）し、他の２つの信号系統はオフ（切断）する。即ち、複数の比較回路部２０のうちひとつの比較回路部２０を接続する。なお、このようなアナログスイッチ以外にも、切換制御信号に応じて、入力された複数のアナログ信号のうち１つのアナログ信号を出力するセレクタ回路などを用いてもよい。
【００３５】
電圧供給源５は、ブリッジ回路２に所定の電圧を供給する電圧供給回路である。電圧供給源５は、後述するＭＰＵ６０に接続されるとともに、該ＭＰＵ６０からの電圧制御信号に応じて、感応素子１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温（例えば、２００度）となる低温駆動電圧、及び、感応素子１１の温度が感応素子１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温（例えば、４００度）となる高温駆動電圧、などのパルス状の供給電圧Ｖｂｒｇをブリッジ回路２に供給する。
【００３６】
計装アンプ６は、差動入力・シングルエンド出力の平衡入力アンプであり、同相信号除去比（ＣＭＲＲ）を大きくとれるという特徴を有する周知の増幅器である。計装アンプ６は、それぞれ高インピーダンスの一対の差動入力端子に入力された信号の電位差を、所定の増幅率で増幅して出力する。計装アンプ６の差動入力端子の一方（Ｖ＋）には、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０の感応素子１１及び補償素子１２間（中点）の信号線が接続されており、他方（Ｖ−）には、アナログスイッチ５０の出力端子Ｄが接続されている。つまり、計装アンプ６は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０の中点の電位（即ち、第１電圧Ｖ１）と、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０の中点の電位（即ち、第２電圧Ｖ２）と、が入力されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電位差（即ち、中点電位差Ｖｃ）を、所定の増幅率で増幅して出力端子から出力する。計装アンプ６には出力可能な最大電圧（最大出力電圧）が定められており、計装アンプ６の増幅率は、中点電位差Ｖｃを増幅したときに、この最大出力電圧を超えないように定められている。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ７は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する周知のアナログ−デジタル変換器である。Ａ／Ｄコンバータ７の入力部には、計装アンプ６において増幅された中点電位差Ｖｃが入力される。また、Ａ／Ｄコンバータ７の出力部は、ＭＰＵ６０に接続されており、デジタル信号に変換された中点電位差ＶｃがＭＰＵ６０に向けて出力される。また、Ａ／Ｄコンバータ７には、入力可能な最大電圧（最大入力電圧）が定められており、この最大入力電圧を超えないように、計装アンプ６の増幅率が定められている。
【００３８】
マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）６０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）６１、ＣＰＵ６１のためのプログラムや各種パラメータ（例えば、低温駆動電圧値、高温駆動電圧値、複数の比較回路部２０の数、サンプリング上限数など）を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６２、各種データを格納するとともにＣＰＵ６１の処理作業に必要なエリア（例えば、ループ変数、誤差電位差格納領域、誤差電位差積分値１、濃度電位差積分値など）を有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６３、及び、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ６１の処理作業に必要な各種格納エリア（例えば、比較回路部切換情報格納領域、誤差電位差積分値など）を有するＥＥＰＲＯＭ６４等を備えている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを実行することにより、回路切換手段として機能する。
【００３９】
ＭＰＵ６０は、図示しない入出力ポートや各種インタフェース機能を備えた外部接続部をさらに備えている。ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、Ａ／Ｄコンバータ７、電圧供給源５及びアナログスイッチ５０と接続されている。ＭＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ７からデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを受信して、この中点電位差Ｖｃに基づいてガス濃度を検出する。ＭＰＵ６０は、処理に応じて、例えば、低温駆動電圧を所定のガス吸着期間供給した後、高温駆動電圧を所定のガス燃焼期間供給するように、電圧供給源５に向けて電圧制御信号を送信する。ＭＰＵ６０は、処理に応じて、適切な比較回路部２０が計装アンプ６に接続されるように、アナログスイッチ５０に向けて切換制御信号を送信する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、図示しない表示装置に接続されており、例えば、検出した検出対象ガスの濃度に関する情報を含む表示制御信号を、該表示装置に向けて送信する。そして、表示装置は、この表示制御信号に応じた情報、即ち、検出対象ガスの濃度などを表示する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、ポンプなどを備えた気体収容室に接続されており、処理に応じて各種気体を該気体収容室に充填する。
【００４０】
次に、上述したＣＰＵ６１が実行する本発明に係る処理（比較回路部切換情報取得処理）の一例を、図４に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。
【００４１】
ガス濃度検出装置１に電源が投入されると、ＣＰＵ６１は、気体収容室内に検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気を充填した後、その処理をステップＳ１１０に進める。
【００４２】
ステップＳ１１０では、本フローチャートの処理に用いられる、ＲＡＭ６３上に設けられたループ変数を初期化する（比較回路部切換ループ回数ｓ＝１、サンプリングループ回数ｎ＝１）。また、アナログスイッチ５０に対して、複数の比較回路部２０のうちひとつの比較回路部２０（例えば、比較回路部２０Ａ）を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００４３】
ステップＳ１２０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１３０に進む。
【００４４】
ステップＳ１３０では、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度が安定するまで（温度安定期間、例えば、６０秒）待つ。そして、温度安定期間が経過した後、ステップＳ１４０に進む。
【００４５】
ステップＳ１４０では、アナログスイッチ５０に対して、比較回路部切換ループ回数ｓに応じた比較回路部２０（ｓ＝１のときは比較回路部２０Ａ、ｓ＝２のときは比較回路部２０Ｂ、ｓ＝３のときは比較回路部２０Ｃ）を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＳ１５０に進む。
【００４６】
ステップＳ１５０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１６０に進む。
【００４７】
ステップＳ１６０では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを、誤差電位差Ｖｅとして取得して、ＲＡＭ６３上に設けられた誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］に格納する。この誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］は二次元配列データ構造を有しており、比較回路部切換ループ回数ｓ及びサンプリングループ回数ｎをインデックスとして、取得した誤差電位差Ｖｅの格納位置が指定される。例えば、比較回路部切換ループ回数ｓ＝１で、サンプリングループ回数ｎ＝３のときは、誤差電位差Ｖｅは誤差電圧格納領域［１、３］に格納される。その後、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、ステップＳ１７０に進む。
【００４８】
ステップＳ１７０では、所定のサンプリング間隔時間が経過するまで待つ。このサンプリング間隔時間とは、一例を挙げると、サンプリングが行われる期間（過渡期間、例えば、４００ｍｓ）をＲＯＭ６２に格納された所定のサンプリング上限数（例えば、４００回）で除した値（例えば、１ｍｓ）などが用いられる。サンプリング間隔時間は、概ね、数百μｓ〜数ｍｓの範囲で設定される。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＳ１８０に進む。
【００４９】
ステップＳ１８０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、現在の比較回路部２０における誤差電位差Ｖｅの取得が終了したものとして、比較回路部切換ループ回数ｓを１増加したのち、ステップＳ１９０に進み（Ｓ１８０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、現在の比較回路部２０における誤差電位差Ｖｅの取得を継続するものとして、ステップＳ１６０に戻る（Ｓ１８０でＮ）。
【００５０】
ステップＳ１９０では、比較回路部切換ループ回数ｓが、ＲＯＭ６２に格納された、ブリッジ回路２が備える複数の比較回路部２０の数（即ち、３つ）を超えたか否かを判定し、比較回路部２０の数を超えていたときは、複数の比較回路部２０の全てにおいて誤差電位差Ｖｅの取得が終了したものとして、ステップＳ２００に進み（Ｓ１９０でＹ）、比較回路部２０の数以下のときは、まだ誤差電位差Ｖｅを取得していない比較回路部２０が残っているものとして、ステップＳ１２０に戻る（Ｓ１９０でＮ）。
【００５１】
ステップＳ２００では、ループ変数等を初期化する（サンプリングループ回数ｎ＝１、誤差電位差積分値１＝０）。そして、ステップＳ２１０に進む。
【００５２】
ステップＳ２１０では、誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］においてサンプリングタイミングが同一（即ち、ｎが同一）のものの中から、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さいものを選定し、この選定された誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］における比較回路部２０を特定する情報（即ち、ｓ）を、ＥＥＰＲＯＭ６４上に設けられた比較回路部切換情報格納領域［ｎ］に格納する。この比較回路部切換情報格納領域［ｎ］は、一次元配列データ構造を有しており、サンプリングループ回数ｎをインデックスとして、比較回路部２０を示す情報の格納位置が指定される。一例（計装アンプ６の増幅率が１の場合）を挙げると、誤差電位差格納領域［１、３５］＝４１ｍＶ、誤差電位差格納領域［２、３５］＝２２ｍＶ、誤差電位差格納領域［３、３５］＝０ｍＶのとき、比較回路部切換情報格納領域［３５］に、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さい「２」を格納する。そして、ステップＳ２２０に進む。なお、本実施形態においては、誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］においてサンプリングタイミングが同一（即ち、ｎが同一）のものの中から、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さいものを選定するものであったが、これに限らず、例えば、各素子の経時劣化などに伴う抵抗値の変動等により誤差電位差Ｖｅが０を下回るのを防ぐために、所定の最低電圧以上（例えば、５ｍＶ以上など）で且つ最も小さいものを選定するようにしてもよい。
【００５３】
ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で選定された誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］に格納されている誤差電位差ＶｅをＲＡＭ６３上に設けられた誤差電位差積分値１に積算する。そして、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、ステップＳ２３０に進む。
【００５４】
ステップＳ２３０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、誤差電位差積分値１の算出が終了したものとして、ステップＳ２４０に進み（Ｓ２３０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、誤差電位差積分値１の算出途中として、ステップＳ２１０に戻る（Ｓ２３０でＮ）。
【００５５】
ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０で積算した誤差電位差積分値１を、ＥＥＰＲＯＭ６４上に設けられた誤差電位差積分値に格納する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００５６】
次に、上述したＣＰＵ６１が実行する本発明に係る処理（ガス濃度検出処理）の一例を、図５に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。
【００５７】
上述した、比較回路部切換情報取得処理が終了した後、ＣＰＵ６１は、気体収容室内に検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）を充填した後、その処理をステップＴ１１０に進める。
【００５８】
ステップＴ１１０では、本フローチャートの処理に用いられる、ＲＡＭ６３上に設けられたループ変数等を初期化する（サンプリングループ回数ｎ＝１、濃度電位差積分値＝０）。そして、ステップＴ１２０に進む。
【００５９】
ステップＴ１２０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＴ１３０に進む。
【００６０】
ステップＴ１３０では、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度が安定するとともに、感応素子１１に検出対象ガスを吸着させるためのガス吸着期間が経過するまで（例えば、６０秒）待つ。そして、ガス吸着期間が経過した後、ステップＴ１４０に進む。
【００６１】
ステップＴ１４０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＴ１５０に進む。
【００６２】
ステップＴ１５０では、当該サンプリングタイミング（即ち、サンプリングループ回数ｎ）に対応する比較回路部切換情報格納領域［ｎ］に格納された比較回路部２０を特定する情報（即ち、比較回路部切換情報）を読み出す。そして、ステップＴ１６０に進む。
【００６３】
ステップＴ１６０では、アナログスイッチ５０に対して、ステップＴ１５０で読み出した情報によって特定される比較回路部２０を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＴ１７０に進む。
【００６４】
ステップＴ１７０では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを、ガス濃度電位差として取得して、ＲＡＭ６３上に設けた濃度電位差積分値に積算する。その後、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、Ｔ１８０に進む。
【００６５】
ステップＴ１８０では、上述した所定のサンプリング間隔時間が経過するまで待つ。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＴ１９０に進む。
【００６６】
ステップＴ１９０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、濃度電位差積分値の算出が終了したものとして、ステップＴ２００に進み（Ｔ１９０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、濃度電位差積分値の算出途中として、ステップＴ１５０に戻る（Ｔ１９０でＮ）。
【００６７】
ステップＴ２００では、ステップＴ１７０で積算した濃度電位差積分値から、ＥＥＰＲＯＭ６４に格納された誤差電位差積分値を差し引いた値を算出し、ＲＯＭ６２上に予め格納された、電位差積分値及びガス濃度の関係についての変換テーブルに基づいて、当該算出した値からガス濃度を求め、このガス濃度についての情報を含む表示情報を生成して、表示装置に対して送信する。そして、再度ガス濃度を測定するため、ステップＴ１１０に戻る（フローチャート終了）。
【００６８】
なお、上述したステップＴ１５０、Ｔ１６０が、請求項中の回路切換手段に相当する。また、上記では比較回路部切換情報取得処理及びガス濃度検出処理を別々に説明するものであったが、これら処理は別々に行われてもよく、又は、補正情報取得処理に連続してガス濃度検出処理を行ってもよい。
【００６９】
次に、上述したガス濃度検出装置１における本発明に係る動作（作用）について説明する。
【００７０】
ガス濃度検出装置１は、気体収容室内に検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気を充填したのち、比較回路部切換情報取得処理のための初期化処理を実行する（Ｓ１１０）。そして、ブリッジ回路２に対して低温駆動電圧を供給し（Ｓ１２０、Ｓ１３０）、比較回路部２０Ａを計装アンプ６に接続した後（Ｓ１４０）、ブリッジ回路２に対して高温駆動電圧を供給して（Ｓ１５０）、所定のサンプリングタイミング毎に、中点電位差Ｖｃ（即ち、誤差電位差Ｖｅ）を取得するとともにＲＡＭ６３に格納（記憶）する（Ｓ１６０〜Ｓ１８０）。そして、アナログスイッチ５０を切り換えて、比較回路部２０Ｂ、２０Ｃを順次計装アンプ６に接続して、これら比較回路部２０Ｂ、２０Ｃについても、上記一連の誤差電位差Ｖｅ取得動作（Ｓ１２０〜Ｓ１８０）を行う。
【００７１】
そして、複数の比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのそれぞれを用いて取得した誤差電位差Ｖｅについて、同一のサンプリングタイミングで取得した誤差電位差Ｖｅを互いに比較して、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さい値となる比較回路部２０を、当該サンプリングタイミングにおいて最も誤差電位差Ｖｅを小さくできる比較回路部２０として、この比較回路部２０を特定する情報（即ち、比較回路部切換情報）をＥＥＰＲＯＭ６４に格納（記憶）する（Ｓ２１０）。このようにして、すべてのサンプリングタイミングについて、比較回路部切換情報を生成する。また、同時に誤差電位差積分値も生成する（Ｓ２２０）。
【００７２】
次に、ガス濃度検出装置１は、気体収容室内に検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気を充填したのち、ガス濃度検出処理のための初期化処理を実行する（Ｔ１１０）。そして、ブリッジ回路２に対して低温駆動電圧を所定のガス吸着期間供給して感応素子１１に検出対象ガスを吸着させた後（Ｔ１２０、Ｔ１３０）、ブリッジ回路２に対して高温駆動電圧をサンプリングが行われる期間（即ち、ガス燃焼期間）供給して（Ｔ１４０）、所定のサンプリングタイミング毎に、ＥＥＰＲＯＭ６４から読み出した当該サンプリングタイミングに対応する比較回路部切換情報に基づいて（Ｔ１５０）、複数の比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうち、誤差電位差Ｖｅが最も小さくなる比較回路部２０を計装アンプ６に接続して（Ｔ１６０）、中点電位差Ｖｃをガス濃度電位差として取得するとともに積算（即ち、積分）する（Ｔ１７０）。このようにして、すべてのサンプリングタイミングについて、上記ガス濃度電位差を取得、積分、及び、積算して、濃度電位差積分値を算出する。そして、最後に、濃度電位差積分値から誤差電位差積分値を差し引いた値を、変換テーブルと照らし合わせてガス濃度を求め、表示装置に表示する（Ｔ２００）。
【００７３】
図６に、上述した本発明に係るガス濃度検出装置１において測定した誤差電位差Ｖｅ（増幅率１倍）のグラフを示し、図７に、比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうちいずれかひとつのみ備えた、従来の構成（図９）のガス濃度検出装置（順に従来構成Ａ、Ｂ、Ｃという）において測定した誤差電位差Ｖｅ（増幅率１倍）のグラフを示す。また、図８に、本発明に係るガス濃度検出装置において測定した誤差電位差Ｖｅを最大電圧が４Ｖになるまで増幅したときのグラフと、従来構成Ａのガス濃度検出装置において測定した誤差電位差Ｖｅを最大電圧が４Ｖになるまで増幅したときのグラフと、を示す。
【００７４】
図６のグラフから、本発明に係るガス濃度検出装置１は、０〜１０ｍｓでは比較回路部２０Ａ、１１〜３５ｍｓでは比較回路部２０Ｂ、３６〜１８０ｍｓでは比較回路部２０Ｃ、１８１〜２６５ｍｓでは比較回路部２０Ｂ、２６６〜４００ｍｓでは比較回路部２０Ａが、順次切り換えられて計装アンプ６に接続されており、そのため、誤差電位差Ｖｅの最大値が２０ｍＶ程度に抑えられていることがわかった。その一方で、図７のグラフから、従来構成Ａのガス濃度検出装置では、誤差電位差Ｖｅの最大値が大きく、５０ｍＶを超えていることがわかり、また、従来構成Ｂ及び従来構成Ｃのガス濃度検出装置では誤差電位差Ｖｅの最大値は従来構成Ａより若干低いものの、各素子の温度が安定する定常状態（概ね４００ｍｓ以降）に達する前に誤差電位差Ｖｅが０ｍＶになる区間が生じてしまい、つまり、過渡期間の一部のみしか正常に測定できないことがわかった。
【００７５】
そして、計装アンプ６の後段に接続されたＡ／Ｄコンバータ７の最大入力電圧を４Ｖとしたとき、図８に示すように、本発明に係るガス濃度検出装置１では、計装アンプ６の増幅率を１８３倍まで設定できたのに対して、従来構成Ａのガス濃度検出装置では、計装アンプ６の増幅率を７３倍までしか設定できなかった。このことから、本発明によれば、従来のガス濃度検出装置より高い増幅率を設定することができるので、検出感度を向上できる。なお、実際に検出対象ガスの濃度を測定するときは、誤差電位差Ｖｅに濃度に応じた電圧が加わるので、これら増幅率より低い値が設定される。
【００７６】
以上より、本発明によれば、ブリッジ回路２には、一対の固定抵抗器２１、２２間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０を計装アンプ６に接続するアナログスイッチ５０と、が設けられ、そして、電圧供給源５によってブリッジ回路２に高温駆動電圧が供給されたあとの感応素子１１及び補償素子１２の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部２０のうち、感応素子１１と補償素子１２との温度上昇特性の差異によって生じる第１電圧と第２電圧との電位差（即ち、誤差電位差Ｖｅ）が最も小さくなる比較回路部２０が計装アンプ６に接続されるように、アナログスイッチ５０を制御するので、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と複数の比較回路部２０とを組み合わせた複数のブリッジ回路２のうち、上記過渡期間における誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最小となるブリッジ回路２を計装アンプ６に接続でき、そのため、計装アンプ６における増幅率をより高めることができ、検出感度を向上できる。また、ブリッジ回路２に複数の比較回路部２０及びアナログスイッチ５０を設けた簡易な回路で構成されるとともに、アナログスイッチ５０に対する制御も簡易であるので、検出感度を向上できるガス濃度検出装置１を低コストで提供できる。さらに、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子１１と補償素子１２との温度上昇特性を高精度で一致させる必要がないので、現状の素子が利用でき、さらに、コストを低減することができる。
【００７７】
本実施形態では、ブリッジ回路２は、３つの比較回路部２０を備えるものであったが、これに限らず、一対の固定抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部２０であれば、その数は任意である。また、複数の比較回路部２０の数が多いほど、上述した誤差電位差Ｖｅをより小さくすることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では、実測に基づいて、比較回路部切換情報を設定するものであったが、これに限らず、例えば、ブリッジ回路２について、コンピュータ上でシミュレーションを行った結果に基づいて比較回路部切換情報を求めて、事前にＥＥＰＲＯＭ６４（又は、ＲＯＭ６２）に設定しておくなど、本発明の目的に反しない限り、ブリッジ回路２が備える複数の比較回路部２０のうち、過渡期間において誤差電位差が最も小さくなる比較回路部２０を計装アンプ６に接続できる切換情報であれば、その設定方法は任意である。
【００７９】
また、本実施形態は検出対象ガスの濃度を検出するものであったが、これに限らず、本発明は、成分不明の被検ガスに含まれるガスの種別を検出するガス種別検出装置など、他の種類のガス検出装置に適用してもよい。
【００８０】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ ガス濃度検出装置（ガス検出装置）
２ ブリッジ回路
５ 電圧供給源
６ 計装アンプ（増幅器）
１０ 吸着燃焼式ガスセンサ回路部
１１ 感応素子
１２ 補償素子
１５ ガスセンサユニット
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 比較回路部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 固定抵抗器
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 固定抵抗器
５０ アナログスイッチ（比較回路部切換器）
６０ ＭＰＵ
６１ ＣＰＵ（回路切換手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られている接触燃焼式ガスセンサは、感応素子と補償素子を有し、検出対象となるガスを感応素子の触媒作用により燃焼させ、この燃焼熱を白金コイルの抵抗値変化として捉えるように構成されている。検出対象となるガスのうちトルエンや酢酸、エタノール等のように、極性が大きく吸着力の大きなガスは、低温駆動時に、ガス分子が感応素子の触媒表面に吸着し、高温駆動時に、吸着したガスが瞬時に燃焼すると共に接触燃焼反応も同時に起こるので、センサ出力は、短時間でピークに達しその後徐々に減少するピーク波形（山形波形）を生じる。一方、メタンや水素、一酸化炭素等の無極性または極性の小さいガスは、吸着力も小さいので上記のような現象は起こらず、センサ出力は、定常値で安定するまで徐々に増加していく。
【０００３】
このように、トルエン等の特定種類のガスにおいて固有のピーク波形を呈することを利用して、接触燃焼式ガスセンサを用いてガス濃度の検出やガス種の分別などを行うことができる。このような特定種類のガスの吸着現象を利用する接触燃焼式ガスセンサは、吸着燃焼式ガスセンサとも呼ばれている。上述したような吸着燃焼式ガスセンサは、ガス濃度検出装置やガス種別検出装置などの種々のガス検出装置において用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
吸着燃焼式ガスセンサを備えた従来のガス検出装置の構成例を図９に示す。図９に示されるガス検出装置８０１は、検出対象ガスと感応する感応素子８１１及び感応素子８１１と直列に接続された検出対象ガスと感応しない補償素子８１２からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０、並びに、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器８２１、８２２からなる比較回路部８２０、で構成されたブリッジ回路８０２と、感応素子８１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、感応素子８１１の温度が感応素子８１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、をブリッジ回路８０２に順次供給する電圧供給源８０５と、感応素子８１１及び補償素子８１２間に生じる第１電圧Ｖ１と一対の固定抵抗器８２１、８２２間に生じる第２電圧Ｖ２とが入力されるように、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０と比較回路部８２０とに接続されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電位差（以下、「中点電位差Ｖｃ」という）を所定の増幅率で増幅する計装アンプ８０６と、計装アンプ８６０で増幅された中点電位差Ｖｃをアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ８０７と、Ａ／Ｄコンバータ８０７によってデジタル値に変換された中点電位差Ｖｃに基づいて、検出対象ガスの濃度を検出する周知のマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）８６０と、を備えている。ブリッジ回路８０２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において高温駆動電圧を供給されたときに、各素子の温度変化が収束した定常状態で平衡（即ち、中点電位差Ｖｃが０）となるように、一対の固定抵抗器８２１、８２２の抵抗値が定められている。
【０００５】
この中点電位差Ｖｃは、感応素子８１１の抵抗値をＲｓ、補償素子８１２の抵抗値をＲｒ、固定抵抗器８２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗器８２２の抵抗値をＲ２、ブリッジ回路２への供給電圧をＶｂｒｇとすると、次の式（１）で示される。
【０００６】
Ｖｃ＝（（Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｒ））−（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）））×Ｖｂｒｇ・・・（１）
【０００７】
上記式（１）から明らかなように、中点電位差Ｖｃは、値が固定される抵抗値Ｒ１、抵抗値Ｒ２及び供給電圧Ｖｂｒｇの影響は受けず、つまり、中点電位差Ｖｃは、温度変化に応じて値が変化する感応素子８１１の抵抗値Ｒｓ及び補償素子８１２の抵抗値Ｒｒによって決定される。
【０００８】
そして、吸着燃焼式ガスセンサ回路部８１０の感応素子８１１及び補償素子８１２は、供給電圧Ｖｂｒｇが低温駆動電圧から高温駆動電圧に切り替わると温度上昇を開始するが、これら感応素子８１１と補償素子８１２とは、それぞれの熱容量や熱伝導特性、放熱特性などが異なるので、各素子の温度が安定した定常状態に至るまでの過渡状態の期間（過渡期間）における温度上昇カーブ、即ち、温度上昇特性が異なり、そのため、温度上昇に伴う抵抗値の変化に差異が生じて、過渡期間において、温度上昇特性の差異による中点電位差Ｖｃ、即ち、誤差電位差Ｖｅが生じてしまう（図１０のグラフに示す）。このような各素子の温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅを防ぐために、各素子の製造方法の精度向上や選別等を行うことが考えられるが、完全に温度上昇特性を一致させることは不可能である。そして、このような吸着燃焼式ガスセンサは、高温駆動時の中点電位差Ｖｃの変化（即ち、応答波形）に基づいてガス検出を行うので、上述したような、温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅが影響して、ガス検出の精度が低下してしまう。
【０００９】
そこで、ガス検出装置８０１では、感応素子８１１及び補償素子８１２における温度上昇特性の差異によって生じる中点電位差Ｖｃ、即ち、誤差電位差Ｖｅの影響を回避するため、以下のようにして検出対象ガスの濃度を検出していた。
【００１０】
まず、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、ブリッジ回路８０２に低温駆動電圧を供給したのちに高温駆動電圧を供給したときの中点電位差Ｖｃ（即ち、誤差電位差Ｖｅ）を所定のサンプリング周期で計測し、この計測した複数の中点電位差Ｖｃを積算して誤差電位差積分値を算出する。次に、検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気中において、ブリッジ回路８０２に低温駆動電圧を供給したのちに高温駆動電圧を供給したときの中点電位差Ｖｃを同様に所定のサンプリング周期で計測し、この計測した複数の中点電位差Ｖｃを積算して濃度電位差積分値を算出する。そして、濃度電位差積分値から誤差電位差積分値を差し引いた値に基づいて、検出対象ガスの濃度を検出する。このようにして、温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差Ｖｅの影響を回避して、検出対象ガスの濃度検出の精度低下を防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−８３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した中点電位差Ｖｃは微小電圧であるので、計装アンプ８０６において所定の増幅率で増幅されたあとに、後段のＡ／Ｄコンバータ８０７に入力される。一般的に、計装アンプはその最大出力電圧（通常は電源電圧と同じ又は若干低い電圧）が定められており、そのため、計装アンプ８０６が出力する電圧がこの最大出力電圧以下になるように、その増幅率が定められる。また同様に、Ａ／Ｄコンバータについても、最大入力電圧が定められており、そのため、Ａ／Ｄコンバータ８０７に入力される電圧がこの最大入力電圧以下になるように、計装アンプ８０６の増幅率が定められる。そして、計装アンプ８０６の増幅率が高いほど、微小電圧を大きな電圧に変換できるので、検出感度を向上できる。しかしながら、中点電位差Ｖｃに含まれる上述した誤差電位差Ｖｅの値が大きいと、低い増幅率でも上記最大入力電圧または上記最大出力電圧に達してしまうので、計装アンプ８０６の増幅率を高めることが出来ず、検出対象ガスの検出感度の向上が望めなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子及び補償素子における温度上昇特性の差異によって生じる誤差電位差を小さくして、検出対象ガスの検出感度を向上できるガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、図１の基本構成図に示すように、（ａ）検出対象ガスと感応する感応素子及び前記感応素子と直列に接続された前記検出対象ガスと感応しない補償素子からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０、並びに、前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器からなる比較回路部２０、を含むブリッジ回路２と、（ｂ）前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、前記感応素子の温度が前記感応素子に吸着した前記検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、を前記ブリッジ回路２に順次供給する電圧供給源５と、（ｃ）前記感応素子及び前記補償素子間に生じる第１電圧と前記一対の固定抵抗器間に生じる第２電圧とが入力されるように前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０及び前記比較回路部２０と接続されて、これら前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を所定の増幅率で増幅する、増幅器６と、を有するガス検出装置１において、前記ブリッジ回路２には、前記一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の前記比較回路部２０と、前記複数の比較回路部２０のうち１つの前記比較回路部２０を前記増幅器６に接続する比較回路部切換器５０と、が設けられ、そして、前記電圧供給源５によって前記ブリッジ回路２に前記高温駆動電圧が供給されたあとの前記感応素子及び前記補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、前記複数の比較回路部２０のうち、前記感応素子と前記補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる前記第１電圧と前記第２電圧との電位差が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる前記比較回路部２０が前記増幅器６に接続されるように、前記比較回路部切換器５０を制御する回路切換手段６１ａが設けられていることを特徴とするガス検出装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、ブリッジ回路には、一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部と、複数の比較回路部のうち１つの比較回路部を増幅器に接続する比較回路部切換器と、が設けられ、そして、電圧供給源によってブリッジ回路に高温駆動電圧が供給されたあとの感応素子及び補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部のうち、感応素子と補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる第１電圧と第２電圧との電位差（即ち、誤差電位差）が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる比較回路部が増幅器に接続されるように、比較回路部切換器を制御するので、吸着燃焼式ガスセンサ回路部と複数の比較回路部とを組み合わせた複数のブリッジ回路のうち、上記過渡期間における誤差電位差が所定の最低電圧以上で且つ最小となるブリッジ回路を増幅器に接続でき、そのため、誤差電位差を小さくして、増幅器における増幅率をより高めることができ、検出感度を向上できる。また、ブリッジ回路に複数の比較回路部及び比較回路部切換器を設けた簡易な回路で構成されるとともに、比較回路部切換器に対する制御も簡易であるので、検出感度を向上できるガス検出装置を低コストで提供できる。さらに、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子と補償素子との温度上昇特性を高精度で一致させる必要がないので、現状の素子が利用でき、さらに、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のガス検出装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明のガス検出装置の一実施形態であるガス濃度検出装置を示す構成図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図２のガス濃度検出装置が備える吸着燃焼式ガスセンサ回路のガスセンサユニットの平面図、背面図、及び、平面図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行う比較回路部切換情報取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図２のガス濃度検出装置が備えるＣＰＵが行うガス濃度検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図２のガス濃度検出装置における誤差電位差（増幅率１倍）を示すグラフである。
【図７】従来のガス濃度検出装置における誤差電位差（増幅率１倍）を示すグラフである。
【図８】図２のガス濃度検出装置における誤差電位差及び従来のガス濃度検出装置における誤差電位差をＡ／Ｄコンバータの最大入力電圧まで増幅したグラフである。
【図９】従来のガス濃度検出装置の構成図である。
【図１０】従来のガス濃度検出装置における誤差電位差のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るガス検出装置の一実施形態としてのガス濃度検出装置を、図２〜図８を参照して説明する。
【００１８】
ガス濃度検出装置１は、図２に示すように、ブリッジ回路２と、電圧供給源５と、増幅器としての計装アンプ６と、Ａ／Ｄコンバータ７と、マイクロコンピュータ６０と、図示しない気体収容室と、図示しない表示装置と、を備えている。
【００１９】
ブリッジ回路２は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と、複数の比較回路部２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、比較回路部切換器としてのアナログスイッチ５０と、を備えている。
【００２０】
吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０は、ガスセンサユニット１５を備えており、ガスセンサユニット１５に設けられた感応素子１１及び補償素子１２が互いに直列に接続されて構成されている。
【００２１】
ガスセンサユニット１５は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、所定厚さ（例えば、４００μｍ程度）のシリコン（Ｓｉ）ウェハ４１上に、所定厚さ（例えば、６００ｎｍ程度）の酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４８ｃ、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂ、および所定厚さ（例えば、３０ｎｍ程度）の酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）膜４８ａの絶縁薄膜が順次成膜され、多層絶縁膜が形成されている。
【００２２】
この多層絶縁膜上に、感応素子１１として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第１のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４２が形成されていると共に、この白金ヒータ４２と熱的に接触するとともに、触媒物質として、例えば、検出対象ガスを吸着及び燃焼させるパラジウム（Ｐｄ）などの白金族を担持した酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる触媒層４３が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。
【００２３】
また、多層絶縁膜上には、補償素子１２として、所定厚さ（例えば、２５０ｎｍ程度）の第２のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４４と、この白金ヒータ４４と熱的に接触する酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のみからなる非触媒層４５が所定厚さ（例えば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。
【００２４】
また、図３（Ｃ）に示すように、シリコンウェハ４１を異方性エッチングして、感応素子１１及び補償素子１２に対応する位置に凹部４６、４７を形成し、それにより、上述の各絶縁薄膜による薄膜ダイヤフラムＤｓおよびＤｒが形成されている。
【００２５】
感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、後述する電圧供給源５によって低温駆動電圧及び高温駆動電圧が供給されたのちにそれらの温度変化が収束した定常状態では、感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４とが同一の抵抗値となるように形成されている。
【００２６】
また、感応素子１１は触媒層４３を備えているとともに、補償素子１２は非触媒層４５を備えている（即ち、触媒を備えていない）ので、電圧供給源５によってブリッジ回路２、即ち、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に所定の低温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では検出対象ガスが触媒層４３に吸着され、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが非触媒層４５に吸着されず、そして、電圧供給源５によって吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に所定の高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１では触媒により検出対象ガスが燃焼し、その一方で、補償素子１２では検出対象ガスが燃焼しない。即ち、感応素子１１は検出対象ガスと感応し、補償素子１２は検出対象ガスと感応しない。
【００２７】
このため、感応素子１１及び補償素子１２は、検出対象ガスを含む雰囲気中において、電圧供給源５によって低温駆動電圧が供給されたのちに高温駆動電圧が供給されると、感応素子１１に吸着した検出対象ガスが爆発的に燃焼する。すると、この燃焼エネルギーにより感応素子１１の温度が補償素子１２の温度より高くなり、感応素子１１と補償素子１２とのそれぞれに検出対象ガスの濃度に応じた温度差が生じて、この温度差によって感応素子１１の白金ヒータ４２と補償素子１２の白金ヒータ４４との抵抗値に差が生じる。そして、感応素子１１と補償素子１２とが直列に接続されているので、検出対象ガスの濃度に応じて、感応素子１１と補償素子１２との抵抗値の比率が変化することにより、これら感応素子１１及び補償素子１２間に生じる電圧（感応素子１１及び補償素子１２によって分圧された電圧、以下、「第１電圧Ｖ１」という）が変動する。第１電圧Ｖ１は、感応素子１１の抵抗値をＲｓ、補償素子１２の抵抗値をＲｒ、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０に供給される電圧をＶｂｒｇとすると、次の式、
Ｖ１＝（Ｒｓ／（Ｒｓ＋Ｒｒ））×Ｖｂｒｇ［Ｖ］・・・（２）
で示される。
【００２８】
吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０は、図示しない気体収容室内に設置されている。この気体収容室には、検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気（エアベース）、及び、検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）が、後述するマイクロコンピュータ６０の制御によって充填される。
【００２９】
複数の比較回路部２０（具体的には、３つの比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、それぞれ互いに直列に接続された一対の固定抵抗器２１、２２を備えている。複数の比較回路部２０のそれぞれは、上述した吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と並列に接続されている。以下、複数の比較回路部２０をそれぞれ区別して説明するときは、符号の末尾にＡ、Ｂ、Ｃを付して説明する。
【００３０】
複数の比較回路部２０は、各比較回路部２０が備える一対の固定抵抗器２１、２２間の抵抗値の比率が互いに異なるように、それぞれの固定抵抗器２１、２２の抵抗値が定められている。換言すると、複数の比較回路部２０のそれぞれは、電圧供給源５によってブリッジ回路２に電圧が供給されたとき、固定抵抗器２１、２２間に生じる電圧（固定抵抗器２１、２２によって分圧された電圧、以下、「第２電圧Ｖ２」という）が互いに異なるように、それぞれの固定抵抗器２１、２２の抵抗値が定められている。例えば、比較回路部２０Ａは、固定抵抗器２１Ａが１０ｋΩ、固定抵抗器２２Ａが、１０ｋΩ、比較回路部２０Ｂは、固定抵抗器２１Ｂが１０．１６ｋΩ、固定抵抗器２２Ｂが、１０ｋΩ、比較回路部２０Ｃは、固定抵抗器２１Ｃが１０．３３ｋΩ、固定抵抗器２２Ｃが、１０ｋΩ、に設定されている。上記各固定抵抗器の抵抗値は一例であり、ガス濃度検出装置の構成などに応じて適宜定められる。複数の比較回路部２０は、上述した過渡期間において、誤差電位差Ｖｅを相殺又は小さくするため、比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、・・・、ｎと順次第２電圧Ｖ２が高くなっていくように設定されているのが望ましい。
【００３１】
第２電圧Ｖ２は、固定抵抗器２１の抵抗値をＲ１、固定抵抗器２２の抵抗値をＲ２、比較回路部２０に供給される電圧をＶｂｒｇとすると、次の式、
Ｖ２＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｂｒｇ［Ｖ］・・・（３）
で示される。
【００３２】
また、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０（例えば、比較回路部２０Ａ）は、検出対象ガスを含まない雰囲気中において、ブリッジ回路２に電圧供給源５によって高温駆動電圧が供給されたときに、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度変化が収束した定常状態で平衡となるように、即ち、感応素子１１及び補償素子１２間に生じる第１電圧Ｖ１と一対の固定抵抗器２１、２２間に生じる第２電圧Ｖ２との電位差（以下、中点電位差Ｖｃ（Ｖｃ＝Ｖ１−Ｖ２［Ｖ］・・・（４））という）が０となるように、一対の固定抵抗器２１、２２（例えば、一対の固定抵抗器２１Ａ、２２Ａ）の抵抗値が定められている。さらに、このような比較回路部２０は、例えば、一対の固定抵抗器２１、２２間に可変抵抗器（半固定抵抗器やデジタルポテンショメータなど）を設けて、上記定常状態での平衡調整を可能とする構成としてもよい。また、固定抵抗器２１、２２は、複数の固定抵抗器を直列、並列、または、直列及び並列に組み合わせて構成してもよく、或いは、ガス濃度測定時に抵抗値を固定して用いるものであれば、例えば、平衡調整のためなどに抵抗値を変更できる、可変抵抗器であってもよい。
【００３３】
ブリッジ回路２における補償素子１２と複数の固定抵抗器２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）とを接続する信号線は、電圧供給源５に接続されている。ブリッジ回路２における感応素子１１と複数の固定抵抗器２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）とを接続する信号線は、接地点（ＧＮＤ）に接続されている。
【００３４】
アナログスイッチ５０は、例えば、少なくとも３つの信号系統（チャネル）を備えた単極単投型（ＳＰＳＴ）の周知の電子部品である。アナログスイッチ５０の各信号系統の一端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（入力側）には、比較回路部２０Ａの一対の固定抵抗器２１Ａ、２２Ａ間（中点）の信号線、比較回路部２０Ｂの一対の固定抵抗器２１Ｂ、２２Ｂ間（中点）の信号線、及び、比較回路部２０Ｃの一対の固定抵抗器２１Ｃ、２２Ｃ間（中点）の信号線、がそれぞれ接続されている。つまり、各比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにおける第２電圧Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃが入力されている。また、アナログスイッチ５０の各信号系統の他端子（出力側）は、出力端子Ｄに接続されている。アナログスイッチ５０は、後述するＭＰＵ６０からの切換制御信号に応じて、３つの信号系統のうち１つの信号系統のみオン（接続）し、他の２つの信号系統はオフ（切断）する。即ち、複数の比較回路部２０のうちひとつの比較回路部２０を接続する。なお、このようなアナログスイッチ以外にも、切換制御信号に応じて、入力された複数のアナログ信号のうち１つのアナログ信号を出力するセレクタ回路などを用いてもよい。
【００３５】
電圧供給源５は、ブリッジ回路２に所定の電圧を供給する電圧供給回路である。電圧供給源５は、後述するＭＰＵ６０に接続されるとともに、該ＭＰＵ６０からの電圧制御信号に応じて、感応素子１１の温度が検出対象ガスを吸着する低温（例えば、２００度）となる低温駆動電圧、及び、感応素子１１の温度が感応素子１１に吸着した検出対象ガスを燃焼させる高温（例えば、４００度）となる高温駆動電圧、などのパルス状の供給電圧Ｖｂｒｇをブリッジ回路２に供給する。
【００３６】
計装アンプ６は、差動入力・シングルエンド出力の平衡入力アンプであり、同相信号除去比（ＣＭＲＲ）を大きくとれるという特徴を有する周知の増幅器である。計装アンプ６は、それぞれ高インピーダンスの一対の差動入力端子に入力された信号の電位差を、所定の増幅率で増幅して出力する。計装アンプ６の差動入力端子の一方（Ｖ＋）には、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０の感応素子１１及び補償素子１２間（中点）の信号線が接続されており、他方（Ｖ−）には、アナログスイッチ５０の出力端子Ｄが接続されている。つまり、計装アンプ６は、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０の中点の電位（即ち、第１電圧Ｖ１）と、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０の中点の電位（即ち、第２電圧Ｖ２）と、が入力されて、これら第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電位差（即ち、中点電位差Ｖｃ）を、所定の増幅率で増幅して出力端子から出力する。計装アンプ６には出力可能な最大電圧（最大出力電圧）が定められており、計装アンプ６の増幅率は、中点電位差Ｖｃを増幅したときに、この最大出力電圧を超えないように定められている。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ７は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する周知のアナログ−デジタル変換器である。Ａ／Ｄコンバータ７の入力部には、計装アンプ６において増幅された中点電位差Ｖｃが入力される。また、Ａ／Ｄコンバータ７の出力部は、ＭＰＵ６０に接続されており、デジタル信号に変換された中点電位差ＶｃがＭＰＵ６０に向けて出力される。また、Ａ／Ｄコンバータ７には、入力可能な最大電圧（最大入力電圧）が定められており、この最大入力電圧を超えないように、計装アンプ６の増幅率が定められている。
【００３８】
マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）６０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）６１、ＣＰＵ６１のためのプログラムや各種パラメータ（例えば、低温駆動電圧値、高温駆動電圧値、複数の比較回路部２０の数、サンプリング上限数など）を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６２、各種データを格納するとともにＣＰＵ６１の処理作業に必要なエリア（例えば、ループ変数、誤差電位差格納領域、誤差電位差積分値１、濃度電位差積分値など）を有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６３、及び、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ６１の処理作業に必要な各種格納エリア（例えば、比較回路部切換情報格納領域、誤差電位差積分値など）を有するＥＥＰＲＯＭ６４等を備えている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを実行することにより、回路切換手段として機能する。
【００３９】
ＭＰＵ６０は、図示しない入出力ポートや各種インタフェース機能を備えた外部接続部をさらに備えている。ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、Ａ／Ｄコンバータ７、電圧供給源５及びアナログスイッチ５０と接続されている。ＭＰＵ６０は、Ａ／Ｄコンバータ７からデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを受信して、この中点電位差Ｖｃに基づいてガス濃度を検出する。ＭＰＵ６０は、処理に応じて、例えば、低温駆動電圧を所定のガス吸着期間供給した後、高温駆動電圧を所定のガス燃焼期間供給するように、電圧供給源５に向けて電圧制御信号を送信する。ＭＰＵ６０は、処理に応じて、適切な比較回路部２０が計装アンプ６に接続されるように、アナログスイッチ５０に向けて切換制御信号を送信する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、図示しない表示装置に接続されており、例えば、検出した検出対象ガスの濃度に関する情報を含む表示制御信号を、該表示装置に向けて送信する。そして、表示装置は、この表示制御信号に応じた情報、即ち、検出対象ガスの濃度などを表示する。また、ＭＰＵ６０は、この外部接続部を介して、ポンプなどを備えた気体収容室に接続されており、処理に応じて各種気体を該気体収容室に充填する。
【００４０】
次に、上述したＣＰＵ６１が実行する本発明に係る処理（比較回路部切換情報取得処理）の一例を、図４に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。
【００４１】
ガス濃度検出装置１に電源が投入されると、ＣＰＵ６１は、気体収容室内に検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気を充填した後、その処理をステップＳ１１０に進める。
【００４２】
ステップＳ１１０では、本フローチャートの処理に用いられる、ＲＡＭ６３上に設けられたループ変数を初期化する（比較回路部切換ループ回数ｓ＝１、サンプリングループ回数ｎ＝１）。また、アナログスイッチ５０に対して、複数の比較回路部２０のうちひとつの比較回路部２０（例えば、比較回路部２０Ａ）を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００４３】
ステップＳ１２０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１３０に進む。
【００４４】
ステップＳ１３０では、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度が安定するまで（温度安定期間、例えば、６０秒）待つ。そして、温度安定期間が経過した後、ステップＳ１４０に進む。
【００４５】
ステップＳ１４０では、アナログスイッチ５０に対して、比較回路部切換ループ回数ｓに応じた比較回路部２０（ｓ＝１のときは比較回路部２０Ａ、ｓ＝２のときは比較回路部２０Ｂ、ｓ＝３のときは比較回路部２０Ｃ）を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＳ１５０に進む。
【００４６】
ステップＳ１５０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＳ１６０に進む。
【００４７】
ステップＳ１６０では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを、誤差電位差Ｖｅとして取得して、ＲＡＭ６３上に設けられた誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］に格納する。この誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］は二次元配列データ構造を有しており、比較回路部切換ループ回数ｓ及びサンプリングループ回数ｎをインデックスとして、取得した誤差電位差Ｖｅの格納位置が指定される。例えば、比較回路部切換ループ回数ｓ＝１で、サンプリングループ回数ｎ＝３のときは、誤差電位差Ｖｅは誤差電圧格納領域［１、３］に格納される。その後、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、ステップＳ１７０に進む。
【００４８】
ステップＳ１７０では、所定のサンプリング間隔時間が経過するまで待つ。このサンプリング間隔時間とは、一例を挙げると、サンプリングが行われる期間（過渡期間、例えば、４００ｍｓ）をＲＯＭ６２に格納された所定のサンプリング上限数（例えば、４００回）で除した値（例えば、１ｍｓ）などが用いられる。サンプリング間隔時間は、概ね、数百μｓ〜数ｍｓの範囲で設定される。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＳ１８０に進む。
【００４９】
ステップＳ１８０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、現在の比較回路部２０における誤差電位差Ｖｅの取得が終了したものとして、比較回路部切換ループ回数ｓを１増加したのち、ステップＳ１９０に進み（Ｓ１８０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、現在の比較回路部２０における誤差電位差Ｖｅの取得を継続するものとして、ステップＳ１６０に戻る（Ｓ１８０でＮ）。
【００５０】
ステップＳ１９０では、比較回路部切換ループ回数ｓが、ＲＯＭ６２に格納された、ブリッジ回路２が備える複数の比較回路部２０の数（即ち、３つ）を超えたか否かを判定し、比較回路部２０の数を超えていたときは、複数の比較回路部２０の全てにおいて誤差電位差Ｖｅの取得が終了したものとして、ステップＳ２００に進み（Ｓ１９０でＹ）、比較回路部２０の数以下のときは、まだ誤差電位差Ｖｅを取得していない比較回路部２０が残っているものとして、ステップＳ１２０に戻る（Ｓ１９０でＮ）。
【００５１】
ステップＳ２００では、ループ変数等を初期化する（サンプリングループ回数ｎ＝１、誤差電位差積分値１＝０）。そして、ステップＳ２１０に進む。
【００５２】
ステップＳ２１０では、誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］においてサンプリングタイミングが同一（即ち、ｎが同一）のものの中から、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さいものを選定し、この選定された誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］における比較回路部２０を特定する情報（即ち、ｓ）を、ＥＥＰＲＯＭ６４上に設けられた比較回路部切換情報格納領域［ｎ］に格納する。この比較回路部切換情報格納領域［ｎ］は、一次元配列データ構造を有しており、サンプリングループ回数ｎをインデックスとして、比較回路部２０を示す情報の格納位置が指定される。一例（計装アンプ６の増幅率が１の場合）を挙げると、誤差電位差格納領域［１、３５］＝４１ｍＶ、誤差電位差格納領域［２、３５］＝２２ｍＶ、誤差電位差格納領域［３、３５］＝０ｍＶのとき、比較回路部切換情報格納領域［３５］に、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さい「２」を格納する。そして、ステップＳ２２０に進む。なお、本実施形態においては、誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］においてサンプリングタイミングが同一（即ち、ｎが同一）のものの中から、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さいものを選定するものであったが、これに限らず、例えば、各素子の経時劣化などに伴う抵抗値の変動等により誤差電位差Ｖｅが０を下回るのを防ぐために、所定の最低電圧以上（例えば、５ｍＶ以上など）で且つ最も小さいものを選定するようにしてもよい。
【００５３】
ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で選定された誤差電位差格納領域［ｓ、ｎ］に格納されている誤差電位差ＶｅをＲＡＭ６３上に設けられた誤差電位差積分値１に積算する。そして、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、ステップＳ２３０に進む。
【００５４】
ステップＳ２３０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、誤差電位差積分値１の算出が終了したものとして、ステップＳ２４０に進み（Ｓ２３０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、誤差電位差積分値１の算出途中として、ステップＳ２１０に戻る（Ｓ２３０でＮ）。
【００５５】
ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０で積算した誤差電位差積分値１を、ＥＥＰＲＯＭ６４上に設けられた誤差電位差積分値に格納する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００５６】
次に、上述したＣＰＵ６１が実行する本発明に係る処理（ガス濃度検出処理）の一例を、図５に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。
【００５７】
上述した、比較回路部切換情報取得処理が終了した後、ＣＰＵ６１は、気体収容室内に検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気（被検ガス）を充填した後、その処理をステップＴ１１０に進める。
【００５８】
ステップＴ１１０では、本フローチャートの処理に用いられる、ＲＡＭ６３上に設けられたループ変数等を初期化する（サンプリングループ回数ｎ＝１、濃度電位差積分値＝０）。そして、ステップＴ１２０に進む。
【００５９】
ステップＴ１２０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に低温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＴ１３０に進む。
【００６０】
ステップＴ１３０では、感応素子１１の温度及び補償素子１２の温度が安定するとともに、感応素子１１に検出対象ガスを吸着させるためのガス吸着期間が経過するまで（例えば、６０秒）待つ。そして、ガス吸着期間が経過した後、ステップＴ１４０に進む。
【００６１】
ステップＴ１４０では、電圧供給源５に対して、ブリッジ回路２に、高温駆動電圧を供給するための電圧制御信号を送信する。そして、ステップＴ１５０に進む。
【００６２】
ステップＴ１５０では、当該サンプリングタイミング（即ち、サンプリングループ回数ｎ）に対応する比較回路部切換情報格納領域［ｎ］に格納された比較回路部２０を特定する情報（即ち、比較回路部切換情報）を読み出す。そして、ステップＴ１６０に進む。
【００６３】
ステップＴ１６０では、アナログスイッチ５０に対して、ステップＴ１５０で読み出した情報によって特定される比較回路部２０を計装アンプ６に接続するための切換制御信号を送信する。そして、ステップＴ１７０に進む。
【００６４】
ステップＴ１７０では、計装アンプ６で増幅されるとともにＡ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換された中点電位差Ｖｃを、ガス濃度電位差として取得して、ＲＡＭ６３上に設けた濃度電位差積分値に積算する。その後、サンプリングループ回数ｎを１増加する。そして、Ｔ１８０に進む。
【００６５】
ステップＴ１８０では、上述した所定のサンプリング間隔時間が経過するまで待つ。そして、サンプリング間隔時間が経過した後、ステップＴ１９０に進む。
【００６６】
ステップＴ１９０では、サンプリングループ回数ｎがサンプリング上限数を超えたか否かを判定し、サンプリング上限数を超えていたときは、濃度電位差積分値の算出が終了したものとして、ステップＴ２００に進み（Ｔ１９０でＹ）、サンプリング上限数以下のときは、濃度電位差積分値の算出途中として、ステップＴ１５０に戻る（Ｔ１９０でＮ）。
【００６７】
ステップＴ２００では、ステップＴ１７０で積算した濃度電位差積分値から、ＥＥＰＲＯＭ６４に格納された誤差電位差積分値を差し引いた値を算出し、ＲＯＭ６２上に予め格納された、電位差積分値及びガス濃度の関係についての変換テーブルに基づいて、当該算出した値からガス濃度を求め、このガス濃度についての情報を含む表示情報を生成して、表示装置に対して送信する。そして、再度ガス濃度を測定するため、ステップＴ１１０に戻る（フローチャート終了）。
【００６８】
なお、上述したステップＴ１５０、Ｔ１６０が、請求項中の回路切換手段に相当する。また、上記では比較回路部切換情報取得処理及びガス濃度検出処理を別々に説明するものであったが、これら処理は別々に行われてもよく、又は、補正情報取得処理に連続してガス濃度検出処理を行ってもよい。
【００６９】
次に、上述したガス濃度検出装置１における本発明に係る動作（作用）について説明する。
【００７０】
ガス濃度検出装置１は、気体収容室内に検出対象ガスを含まない０ガス雰囲気を充填したのち、比較回路部切換情報取得処理のための初期化処理を実行する（Ｓ１１０）。そして、ブリッジ回路２に対して低温駆動電圧を供給し（Ｓ１２０、Ｓ１３０）、比較回路部２０Ａを計装アンプ６に接続した後（Ｓ１４０）、ブリッジ回路２に対して高温駆動電圧を供給して（Ｓ１５０）、所定のサンプリングタイミング毎に、中点電位差Ｖｃ（即ち、誤差電位差Ｖｅ）を取得するとともにＲＡＭ６３に格納（記憶）する（Ｓ１６０〜Ｓ１８０）。そして、アナログスイッチ５０を切り換えて、比較回路部２０Ｂ、２０Ｃを順次計装アンプ６に接続して、これら比較回路部２０Ｂ、２０Ｃについても、上記一連の誤差電位差Ｖｅ取得動作（Ｓ１２０〜Ｓ１８０）を行う。
【００７１】
そして、複数の比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのそれぞれを用いて取得した誤差電位差Ｖｅについて、同一のサンプリングタイミングで取得した誤差電位差Ｖｅを互いに比較して、誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最も小さい値となる比較回路部２０を、当該サンプリングタイミングにおいて最も誤差電位差Ｖｅを小さくできる比較回路部２０として、この比較回路部２０を特定する情報（即ち、比較回路部切換情報）をＥＥＰＲＯＭ６４に格納（記憶）する（Ｓ２１０）。このようにして、すべてのサンプリングタイミングについて、比較回路部切換情報を生成する。また、同時に誤差電位差積分値も生成する（Ｓ２２０）。
【００７２】
次に、ガス濃度検出装置１は、気体収容室内に検出対象ガスの濃度を検出する雰囲気を充填したのち、ガス濃度検出処理のための初期化処理を実行する（Ｔ１１０）。そして、ブリッジ回路２に対して低温駆動電圧を所定のガス吸着期間供給して感応素子１１に検出対象ガスを吸着させた後（Ｔ１２０、Ｔ１３０）、ブリッジ回路２に対して高温駆動電圧をサンプリングが行われる期間（即ち、ガス燃焼期間）供給して（Ｔ１４０）、所定のサンプリングタイミング毎に、ＥＥＰＲＯＭ６４から読み出した当該サンプリングタイミングに対応する比較回路部切換情報に基づいて（Ｔ１５０）、複数の比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうち、誤差電位差Ｖｅが最も小さくなる比較回路部２０を計装アンプ６に接続して（Ｔ１６０）、中点電位差Ｖｃをガス濃度電位差として取得するとともに積算（即ち、積分）する（Ｔ１７０）。このようにして、すべてのサンプリングタイミングについて、上記ガス濃度電位差を取得、積分、及び、積算して、濃度電位差積分値を算出する。そして、最後に、濃度電位差積分値から誤差電位差積分値を差し引いた値を、変換テーブルと照らし合わせてガス濃度を求め、表示装置に表示する（Ｔ２００）。
【００７３】
図６に、上述した本発明に係るガス濃度検出装置１において測定した誤差電位差Ｖｅ（増幅率１倍）のグラフを示し、図７に、比較回路部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうちいずれかひとつのみ備えた、従来の構成（図９）のガス濃度検出装置（順に従来構成Ａ、Ｂ、Ｃという）において測定した誤差電位差Ｖｅ（増幅率１倍）のグラフを示す。また、図８に、本発明に係るガス濃度検出装置において測定した誤差電位差Ｖｅを最大電圧が４Ｖになるまで増幅したときのグラフと、従来構成Ａのガス濃度検出装置において測定した誤差電位差Ｖｅを最大電圧が４Ｖになるまで増幅したときのグラフと、を示す。
【００７４】
図６のグラフから、本発明に係るガス濃度検出装置１は、０〜１０ｍｓでは比較回路部２０Ａ、１１〜３５ｍｓでは比較回路部２０Ｂ、３６〜１８０ｍｓでは比較回路部２０Ｃ、１８１〜２６５ｍｓでは比較回路部２０Ｂ、２６６〜４００ｍｓでは比較回路部２０Ａが、順次切り換えられて計装アンプ６に接続されており、そのため、誤差電位差Ｖｅの最大値が２０ｍＶ程度に抑えられていることがわかった。その一方で、図７のグラフから、従来構成Ａのガス濃度検出装置では、誤差電位差Ｖｅの最大値が大きく、５０ｍＶを超えていることがわかり、また、従来構成Ｂ及び従来構成Ｃのガス濃度検出装置では誤差電位差Ｖｅの最大値は従来構成Ａより若干低いものの、各素子の温度が安定する定常状態（概ね４００ｍｓ以降）に達する前に誤差電位差Ｖｅが０ｍＶになる区間が生じてしまい、つまり、過渡期間の一部のみしか正常に測定できないことがわかった。
【００７５】
そして、計装アンプ６の後段に接続されたＡ／Ｄコンバータ７の最大入力電圧を４Ｖとしたとき、図８に示すように、本発明に係るガス濃度検出装置１では、計装アンプ６の増幅率を１８３倍まで設定できたのに対して、従来構成Ａのガス濃度検出装置では、計装アンプ６の増幅率を７３倍までしか設定できなかった。このことから、本発明によれば、従来のガス濃度検出装置より高い増幅率を設定することができるので、検出感度を向上できる。なお、実際に検出対象ガスの濃度を測定するときは、誤差電位差Ｖｅに濃度に応じた電圧が加わるので、これら増幅率より低い値が設定される。
【００７６】
以上より、本発明によれば、ブリッジ回路２には、一対の固定抵抗器２１、２２間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）と、複数の比較回路部２０のうち１つの比較回路部２０を計装アンプ６に接続するアナログスイッチ５０と、が設けられ、そして、電圧供給源５によってブリッジ回路２に高温駆動電圧が供給されたあとの感応素子１１及び補償素子１２の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、複数の比較回路部２０のうち、感応素子１１と補償素子１２との温度上昇特性の差異によって生じる第１電圧と第２電圧との電位差（即ち、誤差電位差Ｖｅ）が最も小さくなる比較回路部２０が計装アンプ６に接続されるように、アナログスイッチ５０を制御するので、吸着燃焼式ガスセンサ回路部１０と複数の比較回路部２０とを組み合わせた複数のブリッジ回路２のうち、上記過渡期間における誤差電位差Ｖｅが０より大きく且つ最小となるブリッジ回路２を計装アンプ６に接続でき、そのため、計装アンプ６における増幅率をより高めることができ、検出感度を向上できる。また、ブリッジ回路２に複数の比較回路部２０及びアナログスイッチ５０を設けた簡易な回路で構成されるとともに、アナログスイッチ５０に対する制御も簡易であるので、検出感度を向上できるガス濃度検出装置１を低コストで提供できる。さらに、吸着燃焼式ガスセンサの感応素子１１と補償素子１２との温度上昇特性を高精度で一致させる必要がないので、現状の素子が利用でき、さらに、コストを低減することができる。
【００７７】
本実施形態では、ブリッジ回路２は、３つの比較回路部２０を備えるものであったが、これに限らず、一対の固定抵抗値の比率が互いに異なる複数の比較回路部２０であれば、その数は任意である。また、複数の比較回路部２０の数が多いほど、上述した誤差電位差Ｖｅをより小さくすることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では、実測に基づいて、比較回路部切換情報を設定するものであったが、これに限らず、例えば、ブリッジ回路２について、コンピュータ上でシミュレーションを行った結果に基づいて比較回路部切換情報を求めて、事前にＥＥＰＲＯＭ６４（又は、ＲＯＭ６２）に設定しておくなど、本発明の目的に反しない限り、ブリッジ回路２が備える複数の比較回路部２０のうち、過渡期間において誤差電位差が最も小さくなる比較回路部２０を計装アンプ６に接続できる切換情報であれば、その設定方法は任意である。
【００７９】
また、本実施形態は検出対象ガスの濃度を検出するものであったが、これに限らず、本発明は、成分不明の被検ガスに含まれるガスの種別を検出するガス種別検出装置など、他の種類のガス検出装置に適用してもよい。
【００８０】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ ガス濃度検出装置（ガス検出装置）
２ ブリッジ回路
５ 電圧供給源
６ 計装アンプ（増幅器）
１０ 吸着燃焼式ガスセンサ回路部
１１ 感応素子
１２ 補償素子
１５ ガスセンサユニット
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 比較回路部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 固定抵抗器
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 固定抵抗器
５０ アナログスイッチ（比較回路部切換器）
６０ ＭＰＵ
６１ ＣＰＵ（回路切換手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）検出対象ガスと感応する感応素子及び前記感応素子と直列に接続された前記検出対象ガスと感応しない補償素子からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部、並びに、前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器からなる比較回路部、を含むブリッジ回路と、（ｂ）前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、前記感応素子の温度が前記感応素子に吸着した前記検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、を前記ブリッジ回路に順次供給する電圧供給源と、（ｃ）前記感応素子及び前記補償素子間に生じる第１電圧と前記一対の固定抵抗器間に生じる第２電圧とが入力されるように前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部及び前記比較回路部と接続されて、これら前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を所定の増幅率で増幅する、増幅器と、を有するガス検出装置において、
前記ブリッジ回路には、前記一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の前記比較回路部と、前記複数の比較回路部のうち１つの前記比較回路部を前記増幅器に接続する比較回路部切換器と、が設けられ、そして、
前記電圧供給源によって前記ブリッジ回路に前記高温駆動電圧が供給されたあとの前記感応素子及び前記補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、前記複数の比較回路部のうち、前記感応素子と前記補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる前記第１電圧と前記第２電圧との電位差が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる前記比較回路部が前記増幅器に接続されるように、前記比較回路部切換器を制御する回路切換手段が設けられている
ことを特徴とするガス検出装置。
【請求項１】
（ａ）検出対象ガスと感応する感応素子及び前記感応素子と直列に接続された前記検出対象ガスと感応しない補償素子からなる吸着燃焼式ガスセンサ回路部、並びに、前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部と並列接続されるとともに互いに直列接続された一対の固定抵抗器からなる比較回路部、を含むブリッジ回路と、（ｂ）前記感応素子の温度が前記検出対象ガスを吸着する低温となる低温駆動電圧、及び、前記感応素子の温度が前記感応素子に吸着した前記検出対象ガスを燃焼させる高温となる高温駆動電圧、を前記ブリッジ回路に順次供給する電圧供給源と、（ｃ）前記感応素子及び前記補償素子間に生じる第１電圧と前記一対の固定抵抗器間に生じる第２電圧とが入力されるように前記吸着燃焼式ガスセンサ回路部及び前記比較回路部と接続されて、これら前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を所定の増幅率で増幅する、増幅器と、を有するガス検出装置において、
前記ブリッジ回路には、前記一対の固定抵抗器間の抵抗値の比率が互いに異なる複数の前記比較回路部と、前記複数の比較回路部のうち１つの前記比較回路部を前記増幅器に接続する比較回路部切換器と、が設けられ、そして、
前記電圧供給源によって前記ブリッジ回路に前記高温駆動電圧が供給されたあとの前記感応素子及び前記補償素子の温度が上昇する過渡期間において、予め設定された比較回路部切換情報に基づき、前記複数の比較回路部のうち、前記感応素子と前記補償素子との温度上昇特性の差異によって生じる前記第１電圧と前記第２電圧との電位差が所定の最低電圧以上で且つ最も小さくなる前記比較回路部が前記増幅器に接続されるように、前記比較回路部切換器を制御する回路切換手段が設けられている
ことを特徴とするガス検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５８９６３（Ｐ２０１１−５８９６３Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９２１１（Ｐ２００９−２０９２１１）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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