可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出方法
【課題】被検出雰囲気の熱伝導率が当該被検出雰囲気内の湿度に基づき変動することを考慮して、可燃性ガスを精度よく検出するようにした可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出方法を提供する。
【解決手段】両定温度制御回路２３０、２４０は、測定空間内に晒される両発熱抵抗体２１１、２２１を互いに異なる各一定温度に通電制御する。測温抵抗体３９０は上記測定空間内の環境温度を温度電圧として発生する。両演算増幅回路２５０、２６０は、両ブリッジ回路２１０、２２０からの両出力を両差動増幅電位差に増幅する。マイクロコンピュータ２７０は、上記両差動増幅電位差の比を電圧比として算出し、上記測定空間内の湿度、電圧比及び温度電圧の間の関係に基づき湿度を算出し、上記測定空間内の可燃性ガスの濃度、演算増幅回路２６０の差動増幅電位差、湿度及び温度電圧の間の関係に基づき被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度を算出する。
【解決手段】両定温度制御回路２３０、２４０は、測定空間内に晒される両発熱抵抗体２１１、２２１を互いに異なる各一定温度に通電制御する。測温抵抗体３９０は上記測定空間内の環境温度を温度電圧として発生する。両演算増幅回路２５０、２６０は、両ブリッジ回路２１０、２２０からの両出力を両差動増幅電位差に増幅する。マイクロコンピュータ２７０は、上記両差動増幅電位差の比を電圧比として算出し、上記測定空間内の湿度、電圧比及び温度電圧の間の関係に基づき湿度を算出し、上記測定空間内の可燃性ガスの濃度、演算増幅回路２６０の差動増幅電位差、湿度及び温度電圧の間の関係に基づき被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出雰囲気内の可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の可燃性ガスの検出装置においては、下記非特許文献１にて開示された燃料電池自動車用水素ガスセンサがある。この水素ガスセンサは、互いに異なる温度に制御される両サーミスタの各検出値の差分から湿度の影響度合いを求め、湿度成分を補正して水素ガスを検出するようになっている。
【非特許文献１】Masaaki Tada、他３名、「Hydrogen Sensor for Fuel Cell Vehicles（燃料電池自動車用水素ガスセンサ）」、SAE-2003-01-1137、p7-p8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記水素ガスセンサによる検出にあたり、被検出雰囲気中の水素ガスの濃度が同一の状態であっても当該被検出雰囲気中の湿度が変動すると、被検出雰囲気全体の熱伝導率が変動して上述の水素ガスの濃度を変動させてしまうという不具合を招く。
【０００４】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度が当該被検出雰囲気内の湿度に基づき変動することを考慮して、可燃性ガスを精度よく検出するようにした可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出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】
【０００５】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る可燃性ガス検出装置は、請求項１の記載によれば、被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）を備える。
【０００６】
当該可燃性ガス検出装置において、
複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段（２３０、２４０）と、
上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（３９０）と、
定温度制御手段による制御状態にて生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定する電圧比決定手段（４２１）と、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定する湿度決定手段（４２２、４２３、４２４）と、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段（４５０、４６０、４７０、４８０）とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき上記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、上述のように通電により互いに異なる各一定温度に制御された状態にて生ずる２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比が電圧比として決定され、被検出雰囲気内の湿度が、上記湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき決定される。
【０００８】
そして、上記被検出雰囲気内の上記可燃性ガスの濃度が上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき決定されて、この算出濃度に基づき可燃性ガスが検出される。
【０００９】
これにより、上記被検出雰囲気の熱伝導率が当該被検出雰囲気内の湿度に応じて変動しても、この変動をなくするように処理して可燃性ガスを検出することとなる。
【００１０】
ここで、上述のように、湿度−電圧比−環境温度特性に基づき湿度を決定した後に、この湿度を用いて、濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性に基づき可燃性ガスの濃度を決定するようにしたので、上述した可燃性ガスの検出精度を高く確保できる。
【００１１】
また、本発明に係る可燃性ガス検出装置は、請求項２の記載によれば、
複数の凹部（３１１）を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板（３１０）と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層（３２０）と、この絶縁層の表面に上記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）と、これら発熱抵抗体を覆うように上記絶縁層の表面に形成される保護層（３５０、３６０）とを有して、被検出雰囲気内に配置される検出素子（３００）を備える。
【００１２】
当該可燃性ガス検出装置において、
複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段（２３０、２４０）と、
上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（３９０）と、
定温度制御手段による制御状態にて生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定する電圧比決定手段（４２１）と、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定する湿度決定手段（４２２、４２３、４２４）と、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段（４５０、４６０、４７０、４８０）とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき上記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、請求項１に記載の発明とは異なり、上記構成の検出素子を有する可燃性ガス検出装置においても、当該請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１または２に記載の可燃性ガス検出装置において、
上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値（ＲＶ０）を従属変数とし上記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
上記湿度を従属変数とし上記電圧比と上記電圧比初期値との差を表す電圧比差（ΔＲＶ）を独立変数とする第２の関数特性とを
上記湿度−電圧比−環境温度特性として、記憶する記憶手段（２７０）を備え、
上記湿度決定手段は、
上記第１の関数特性から上記環境温度に基づき上記電圧比初期値を決定する電圧比初期値決定手段（４２２）と、
上記電圧比及び上記電圧比初期値に基づき上記電圧比差を算出する電圧比差算出手段（４２３）と、
上記第２の関数特性から上記電圧比差に基づき上記湿度を算出する湿度算出手段（４２４）とを有して、
当該湿度算出手段により算出された湿度を、湿度決定手段により決定された湿度とするようにしたことを特徴とする。
【００１５】
このように、第１及び第２の関数特性を記憶手段に記憶しておき、上記環境温度を用いて上記第１の関数特性から上記電圧比初期値を決定し、このように決定した電圧比初期値及び上記電圧比に基づき上記電圧比差を算出し、この電圧比差を用いて上記第２の関数特性から上記湿度を算出し、この算出湿度を湿度決定手段により決定された湿度とするようにした。
【００１６】
従って、電圧比初期値及び湿度が、各対応の関数特性を利用することで得られるので、最終的に得られる湿度の算出精度がより一層良好になる。その結果、請求項１または２に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００１７】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項３に記載の可燃性ガス検出装置において、
記憶手段は、さらに、
上記環境温度を独立変数とし、上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値（ＶＨ０）を従属変数とする第３の関数特性と、
上記湿度を独立変数とし、上記第１端子電圧値を切片とし、かつ上記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値（ＶＨ１）を従属変数とする第４の関数特性と、
上記環境温度を独立変数とし上記可燃性ガスに対するガス感度（Ｇ）を従属変数とする第５の関数特性とを
上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、記憶してなり、
濃度算出手段は、
上記第３の関数特性から上記環境温度に基づき上記第１端子電圧値を決定する第１端子電圧値決定手段（４５０）と、
上記第４の関数特性から上記湿度及び上記第１端子電圧値に基づき上記第２端子電圧値を決定する第２端子電圧値決定手段（４６０）と、
上記第５の関数特性から上記環境温度に基づき上記ガス感度を決定するガス感度決定手段（４７０）と、
高温側発熱抵抗体の上記端子電圧と上記第２端子電圧値との差を上記ガス感度で除算する除算手段（４８０）とを備えて、
この除算手段による除算結果を上記可燃性ガスの濃度とするようにしたことを特徴とする。
【００１８】
このように、第３〜第５の関数特性をも上記記憶手段に記憶しておき、上記第３の関数特性から上記環境温度に基づき上記第１端子電圧値を決定し、上記第４の関数特性から上記湿度及び上記第１端子電圧値に基づき上記第２端子電圧値を決定し、上記第５の関数特性から上記環境温度に基づき上記ガス感度を決定し、かつ高温側発熱抵抗体の上記端子電圧と上記第２端子電圧値との差を上記ガス感度で除算して、この除算結果を上記可燃性ガスの濃度とするようにした。
【００１９】
従って、第１端子電圧値、第２端子電圧値及びガス感度が上述の各対応の関数特性に基づき決定されるので、可燃性ガスの濃度がより一層精度よく得られる。その結果、請求項３に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００２０】
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置において、
上記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と上記環境温度との間の関係を表す特性から上記環境温度に基づき上記飽和水蒸気濃度を決定する飽和水蒸気濃度決定手段（４２５）と、
湿度決定手段により決定された湿度が上記飽和水蒸気濃度以上のとき当該決定湿度を上記飽和水蒸気濃度に補正し、湿度決定手段により決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正する湿度補正手段（４３０、４３１、４４０、４４１）とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このように、湿度が、上述のように決定される飽和水蒸気濃度又は零に補正されるので、第４の関数特性から算出される第２端子電圧値に生ずる誤差が最小限に抑制され得る。その結果、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００２２】
また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の可燃ガス検出装置において、
上記環境温度が所定の温度以下のとき、湿度決定手段により決定された湿度を、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正する他の湿度補正手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
このように、湿度が、上述のように可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正されるので、環境温度が上記所定の温度以下のときでも、可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制しつつ、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果を達成し得る。
【００２４】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１〜６のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置において、上記２つの発熱抵抗体の制御温度の差は、５０（℃）以上であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、湿度の決定精度をより一層良好にすることができ、その結果、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明の作用効果をより一層向上させ得る。
【００２６】
また、本発明は、請求項８の記載によれば、請求項７に記載の可燃性ガス検出装置において、上記２つの発熱抵抗体の制御温度は、１５０（℃）以上５００（℃）以下であることを特徴とする。
【００２７】
これにより、上記２つの発熱抵抗体の温度が、大気圧の雰囲気における水の沸点を確実に上回る１５０（℃）以上の温度に制御され得るとともに、上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの爆発温度を下回る５００（℃）以下の温度に制御され得る。従って、上記被検出雰囲気が結露を含むような多湿環境においても当該ガス検出装置による検出を可能とし得る。
【００２８】
また、本発明に係る可燃性ガス検出方法では、請求項９の記載によれば、
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように上記２つの発熱抵抗体を通電により制御し、
上記被検出雰囲気内の上記制御状態において生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定し、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定し、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から高温側発熱抵抗体の上記端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出することで、当該可燃性ガスを検出する。
【００２９】
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る可燃性ガス検出方法の提供が可能となる。
【００３０】
また、本発明は、請求項１０の記載によれば、請求項９に記載の可燃性ガスの検出方法において、
上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値（ＲＶ０）を従属変数とし上記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
上記湿度を従属変数とし上記電圧比と上記電圧比初期値との差を表す電圧比差（ΔＲＶ）を独立変数とする第２の関数特性とを
上記湿度−電圧比−環境温度特性として、設定し、
かつ、上記環境温度を独立変数とし、上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値（ＶＨ０）を従属変数とする第３の関数特性と、
上記湿度を独立変数とし、上記第１端子電圧値を切片とし、かつ上記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値（ＶＨ１）を従属変数とする第４の関数特性と、
上記環境温度を独立変数とし上記可燃性ガスに対するガス感度（Ｇ）を従属変数とする第５の関数特性とを
上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、設定しておき、
上記第１〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定する。
【００３１】
このように、第１及び第２の関数を上記湿度−電圧比−環境温度特性として設定し、第３〜第５の関数を上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として設定しておき、上記第１〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定することで、請求項９に記載の発明の作用効果をより一層具体的に達成し得る可燃性ガス検出方法の提供が可能となる。
【００３２】
また、本発明は、請求項１１の記載によれば、請求項８または９に記載の可燃性ガスの検出方法において、
上記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と上記環境温度との間の関係を表す特性から上記環境温度に基づき上記飽和水蒸気濃度を決定し、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が上記飽和水蒸気濃度以上のとき上記決定湿度を上記飽和水蒸気濃度に補正し、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正することを特徴とする。
【００３３】
これにより、請求項８または９に記載の発明の作用効果の達成にあたり、請求項５に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る可燃性ガスの検出方法の提供が可能となる。
【００３４】
また、本発明は、請求項１２の記載によれば、請求項９〜１１のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法において、上記環境温度が所定の温度以下のときに、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度を、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に設定するようにしたことを特徴とする。
【００３５】
これにより、上記環境温度が上記所定の温度以下のときには、湿度を上記所定の値に設定することで、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化が抑制され得る。
【００３６】
また、本発明は、請求項１３の記載によれば、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法において、
上記被検出雰囲気内の圧力を検出し、
上記圧力の変動の影響を受けないように定めた上記第１〜第５の関数特性の各係数と上記圧力との間の関係を表す特性から前記圧力に基づき上記各関数特性をその各係数において補正し、
この補正後の上記第１及び第２の関数特性に基づき上記湿度を決定し、
この決定湿度及び上記補正後の上記第３〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする。
【００３７】
これにより、上記被検出雰囲気内に圧力の変動があっても、当該圧力の変動の影響を受けないような値に湿度が精度よく決定される。従って、このようにして決定された湿度及び上記補正後の上記第３〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定することで、可燃性ガスの濃度がより一層精度よく決定される。その結果、上述のように圧力変動があっても、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
【００３８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明に係る可燃性ガス検出装置の第１実施形態を示しており、この可燃性ガス検出装置は、装置ユニット１００（図１参照）と、制御回路２００（図２参照）とにより構成されている。なお、当該可燃性ガス検出装置は、例えば、燃料電池システムにおいてその燃料電池から漏れて被検出雰囲気内に流れる水素ガスの濃度を検出するのに用いられる。
【００４０】
装置ユニット１００は、上記被検出雰囲気内に配設されるもので、この装置ユニット１００は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０、検出構造体１２０及びコネクタ１３０を備えている。ケーシング１１０は、ケーシング本体１１１及び蓋１１２を有しており、ケーシング本体１１１は、その開口部にて、蓋１１２でもって閉塞されている。ここで、ケーシング本体１１１は、ガス導入筒１１３を備えており、このガス導入筒１１３は、ケーシング本体１１１の底壁中央から外方へ円筒状に延出し、ガス導入口部１１４にて、外方に開口している。
【００４１】
検出構造体１２０は、図１にて示すごとく、ケーシング本体１１１の内側からガス導入筒１１３内に同軸的に嵌装されている。当該検出構造体１２０は、図１及び図３にて示すごとく、円筒部材１２１を備えており、この円筒部材１２１は、その底壁側小径部１２２にて、図１にて示すごとく、ガス導入筒１１３の小径部内に同軸的に嵌装されている。なお、ガス導入筒１１３の小径部の内周面と円筒部材１２１の小径部１２２との間には、環状の空所が形成されている。
【００４２】
当該円筒部材１２１は、その環状底壁１２３（図３参照）にて、ガス導入口部１１４（図１参照）にその内面側から着座しており、円筒部材１２１の環状底壁１２３は、その中空部にて、ガス導入口部１１４を通り外方に開口している。
【００４３】
また、円筒部材１２１は、その基端側大径部１２４にて、ガス導入筒１１３の基端側に形成した大径穴部に環状空所を介し嵌装されており、当該円筒部材１２１の基端側大径部１２４から径方向に外方に延出する環状フランジ１２５は、図１にて示すごとく、Ｏリング１１５を介し、ケーシング本体１１１の底壁の内面上に複数のねじ（図示しない）の締着でもって固定されている。但し、Ｏリング１１５は、ケーシング本体１１１の底壁にその内面から形成した環状凹所１１６内に着座しており、当該Ｏリング１１５は、環状フランジ１２５とケーシング本体１１１の底壁との間に挟持されて、ケーシング本体１１１の内部をガス導入筒１１３の内部から気密的にシールしている。
【００４４】
また、検出構造体１２０は、円筒部材１２１内に設けた浸水防止用撥水フィルタ１２６及び検出構造体１２０の外部への逸火防止用の２枚の金網１２７を備えている。撥水フィルタ１２６は、その外周部にて、円筒部材１２１の環状底壁１２３と環板状スペーサ１２８との間に挟持されており、この撥水フィルタ１２６は、ガス導入口部１１４及び環状底壁１２３の中空部から円筒部材１２１の内部への水滴の浸入や粉塵の侵入を防止する。
【００４５】
２枚の金網１２７は、その外周部にて、環板状スペーサ１２８と円筒状スペーサ１４０の環状底壁１４１との間に挟持されており、これら金網１２７は、次のような役割を果たす。即ち、後述する発熱抵抗体３３０（図４参照）への通電に伴い当該発熱抵抗体に電流が流れてこの発熱抵抗体３３０の温度が水素ガスの下限爆発温度を上回ることで、水素ガスが、円筒部材１２１内、例えば円筒状スペーサ１４０内で発火した場合に、２枚の金網１２７は、円筒部材１２１の内部から外方への逸火を防止する。
【００４６】
なお、スペーサ１４０は、円筒部材１２１の底壁側小径部１２２に同軸的に圧入により嵌装されて、その環状底壁１４１にて、２枚の金網１２７、環板状スペーサ１２８及び撥水フィルタ１２６を、円筒部材１２１の環状底壁１２３の内面上に固定している。
【００４７】
コネクタ１３０は、ケーシング本体１１１の図１にて図示右側壁から一体的に延出されており、このコネクタ１３０は、その複数のコネクタピン１３１（図１では、一コネクタピンのみを示す）の内端部にて、ケーシング本体１１１の右側壁を通り、配線板１５０の配線パターン部（図示しない）に電気的に接続されている。なお、当該コネクタ１３０は、ケーシング本体１１１と別体で形成されていてもよい。
【００４８】
当該装置ユニット１００は、図１及び図３にて示すごとく、検出素子３００、取り付け板１７０及び敷き板１８０を備えており、検出素子３００は、取り付け板１７０及び敷き板１８０と共に、円筒部材１２１内に支持されている。
【００４９】
取り付け板１７０は、図３にて示すごとく、その環状フランジ部１７１にて、円筒部材１２１の環状フランジ１２５の内周面に形成した環状凹所１２９内にて、Ｏリング１７２を介し気密的に嵌装固定されている。
【００５０】
敷き板１８０は、熱伝導率の小さい材料でもって形成されており、この敷き板１８０は、取り付け板１７０の外面（スペーサ１４０側の面）の中央部に接着剤でもって接着されている。検出素子３００は、敷き板１８０の外面（スペーサ１４０側の面）に接着剤で接着されて、スペーサ１４０内に露呈している。
【００５１】
また、当該装置ユニット１００は、図１及び図３にて示すごとく、複数本のピン状ターミナル１８１及びヒータ１９０を備えており、各ターミナル１８１は、取り付け板１７０に挿通されている（図１参照）。なお、図１及び図３では、便宜上、複数のターミナル１８１のうち２本のターミナルのみが示されている。
【００５２】
ヒータ１９０は、図１及び図３にて示すごとく、円筒部材１２１の環状フランジ１２５に上方から装着されており、このヒータ１９０は、両ターミナル１８１（図３にて示す両ターミナル）を介する給電により、環状フランジ１２５、取り付け板１７０及び敷き板１８０を介し検出素子３００を加熱する。
【００５３】
これにより、円筒部材１２１の内部（以下、測定空間ともいう）が暖められて、検出素子３００に付着する結露や不純物を乾燥消失させる。その結果、当該ガス検出装置（主として、装置ユニット１００）は、結露し易い多湿環境においても、良好に作動し得る。なお、検出素子３００は、後述する各電極膜３７０（図４参照）にて、複数本のターミナル１８１のうち図示しない各ターミナルの先端部にワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００５４】
配線板１５０は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０内に設けられており、この配線板１５０は、その外周部にて、ケーシング本体１１１の開口端部に支持されている。なお、各ターミナル１８１は、その基端部にて、配線板１５０に嵌着されて、当該配線板１５０の上記配線パターン部に電気的に接続されている。
【００５５】
制御回路２００は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０内にて配線板１５０の裏面（図１にて図示下側）に実装されており、この制御回路２００は、当該配線板１５０の上記配線パターン部を介し、コネクタ１３０のコネクタピン１３１及び各ターミナル１８１に電気的に接続されている。
【００５６】
次に、上述した検出素子３００の構成につき図４及び図５を参照して説明する。検出素子３００はマイクロマシニング技術を用いて製造されているもので、当該検出素子３００は、図４にて示すごとく、シリコン製半導体基板３１０及び上下両側絶縁層３２０を備えている。
【００５７】
上側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の表面に形成されており、一方、下側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の裏面に形成されている。なお、上側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の表面に形成した酸化シリコン膜３２１と、この酸化シリコン膜３２１上に積層した窒化シリコン膜３２２でもって構成されている。また、下側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の裏面に形成した酸化シリコン膜３２１と、この酸化シリコン膜３２１上に積層した窒化シリコン膜３２２でもって構成されている。
【００５８】
ここで、半導体基板３１０には、図４にて図示左右両側凹部３１１が、上側絶縁層３２０の裏面側において、間隔をおいて形成されている。また、下側絶縁層３２０は、各凹部３１１に対応する部位にて、それぞれ除去されて、各凹部３１１の開口部として形成されている。
【００５９】
これにより、上側絶縁層３２０は、その裏面のうち各凹部３１１に対する各対応裏面部にて、当該各凹部３１１の開口部を通して外方に露呈している。なお、半導体基板３１０は、各凹部３１１以外の部位にて基板部３１２を構成する。
【００６０】
また、検出素子３００は、図４及び図５にて示すごとく、左右両側発熱抵抗体３３０並びに左側、中央側及び右側の各配線膜３４０を備えている。左側発熱抵抗体３３０は、上側絶縁層３２０の表面のうち左側凹部３１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されており、一方、右側発熱抵抗体３３０は、上側絶縁層３２０の表面のうち右側凹部３１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されている。本第１実施形態において、両発熱抵抗体３３０は、後述する各配線膜３４０と共に、白金抵抗材料でもって形成されている。
【００６１】
左側配線膜３４０は、図４にて示すごとく、上側絶縁層３２０の表面の左側部上において、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、図５にて示すごとく、左側発熱抵抗体３３０の一端と一体となるように形成されている。
【００６２】
中央側配線膜３４０は、上側絶縁層３２０の表面の中央部上にて、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、左側発熱抵抗体３３０の他端及び右側発熱抵抗体３３０の一端と一体となるように形成されている。
【００６３】
また、右側配線膜３４０は、上側絶縁層３２０の表面の右側部上にて、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、右側発熱抵抗体３３０の他端と一体となるように形成されている。
【００６４】
また、当該検出素子３００は、図４及び図５にて示すごとく、内側保護層３５０及び外側保護層３６０並びに左側、中央側及び右側の各電極膜３７０を備えており、内側保護層３５０は、各配線膜３４０及び各発熱抵抗体３３０を覆うように、上側絶縁層３２０の表面上に形成されている。また、外側保護層３６０は、内側保護層３５０上に積層状に形成されている。
【００６５】
ここで、内側保護層３５０及び外側保護層３６０には、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１が、内側保護層３５０及び外側保護層３６０のうち左側、中央側及び右側の各配線膜３４０に対応する各部位に形成されている。
【００６６】
これにより、左側、中央側及び右側の各配線膜３４０は、その表面にて、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１を通り外方に露呈している。
【００６７】
左側、中央側及び右側の各電極膜３７０は、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１を通して左側、中央側及び右側の各配線膜３４０上に形成されている。
【００６８】
本第１実施形態では、検出素子３００において、左側発熱抵抗体３３０、左側及び中央側の各配線膜３４０並びに左側及び中央側の各電極膜３７０が、主として、左側熱伝導式ガス検出部３８０を構成し、また、右側発熱抵抗体３３０、中央側及び右側の各配線膜３４０並びに中央側及び右側の各電極膜３７０が、主として、右側熱伝導式ガス検出部３８０を構成する（図５参照）。
【００６９】
また、当該検出素子３００は、左右両側発熱抵抗体３３０にて、内側保護層３５０及び外側保護層３６０を介し、円筒部材１２１（図１参照）の上記測定空間内に晒されており、左右両側発熱抵抗体３３０の各端子電圧は、上記測定空間内の水素ガスの濃度及び水分の量の変動に基づく熱伝導の変化に伴い、変動する。
【００７０】
また、当該検出素子３００は、図５にて示すごとく、測温抵抗体３９０を備えており、この測温抵抗体３９０は、白金（Ｐｔ）を含む測温抵抗材料でもって、図５にて図示上側において、上側絶縁層３２０と内側保護層３５０との間に薄膜抵抗体として形成されている。
【００７１】
これにより、当該測温抵抗体３９０は、円筒部材１２１の上記測定空間内の温度（以下、環境温度Ｔともいう）を検出し、温度電圧ＶＴを発生する。また、上述のように測温抵抗体３９０が検出素子３００に設けられているので、当該測温抵抗体３９０を、検出素子３００とは別途設けずに済む。従って、上記測定空間を小さくし得る。なお、測温抵抗体３９０の温度抵抗係数は両発熱抵抗体３３０の各温度抵抗係数とほぼ同一となっている。
【００７２】
本第１実施形態において、測温抵抗体３９０の温度電圧ＶＴと環境温度Ｔとの間の関係を調べたところ、図６にて例示するようなグラフが得られた。当該グラフによれば、温度電圧ＶＴと環境温度Ｔとの間には、次の２次関数からなる式（１）で特定される関係（２次関数特性）が近似的に成立することが分かった。
【００７３】
ＶＴ＝ＶＴ（Ｔ）＝Ａ０・Ｔ2＋Ｂ０・Ｔ＋Ｃ０・・・・（１）
この式（１）によれば、上記被検出雰囲気内の温度である環境温度Ｔは、温度電圧ＶＴでもって特定されることが分かる。なお、式（１）において、Ａ０は正の係数であり、Ｂ０は負の係数であり、Ｃ０は、正の定数である。
【００７４】
また、各電極膜３９１は、内側保護層３５０及び外側保護層３６０に形成した各コンタクトホール（図示しない）内にて測温抵抗体３９０の左右両端部上に形成されている。なお、この測温抵抗体３９０は、両電極膜３９１を介しターミナル（図示しない）を介し配線板１５０の上記配線パターン部に接続されている。
【００７５】
次に、上述した制御回路２００の構成について図２を参照して説明する。当該制御回路２００は、両ブリッジ回路２１０、２２０を備えており、ブリッジ回路２１０は、ガス検出用発熱抵抗体２１１及び各固定抵抗２１２、２１３、２１４でもって、ホイートストーンブリッジ回路を形成するように構成されている。
【００７６】
このブリッジ回路２１０において、ガス検出用発熱抵抗体２１１は、検出素子３００の左側熱伝導式ガス検出部３８０の構成部材である左側発熱抵抗体３３０でもって構成されている。ここで、発熱抵抗体２１１は、その一端にて、接地されており、当該発熱抵抗体２１１の他端は、固定抵抗２１２、固定抵抗２１３及び固定抵抗２１４を介し接地されている。
【００７７】
しかして、当該ブリッジ回路２１０は、発熱抵抗体２１１及び固定抵抗２１４の共通端子（一側電源端子）及び両固定抵抗２１２、２１３の共通端子（他側電源端子）の間に、定温度制御回路２３０から制御電圧を受けて作動する。
【００７８】
そして、この作動のもと、当該ブリッジ回路２１０は、ガス検出用発熱抵抗体２１１の抵抗値の変化に基づき当該発熱抵抗体２１１及び固定抵抗２１２の共通端子（ブリッジ回路２１０の一側出力端子）と両固定抵抗２１３、２１４の共通端子（ブリッジ回路２１０の他側出力端子）との間に生ずる電位差（水素ガスの濃度を表す）を出力する。
【００７９】
定温度制御回路２３０は、演算増幅回路２５０の出力（後述する）に応じて、ガス検出用発熱抵抗体２１１の抵抗値を一定温度（例えば、３００（℃））に対応する値に維持するように、内蔵直流電源（図示しない）の出力電圧に基づき、ブリッジ回路２１０への上記制御電圧を形成する。なお、発熱抵抗体２１１（３３０）は、温度に対し正抵抗特性を有する。即ち、当該発熱抵抗体２１１（３３０）は、その抵抗値を、当該発熱抵抗体２１１（３３０）の温度の上昇（又は低下）に応じて増大（又は減少）させる。
【００８０】
本第１実施形態において、ガス検出用発熱抵抗体２１１の制御温度を３００（℃）に維持制御するようにしたのは、次のような根拠に基づく。
【００８１】
上記被検出雰囲気内、ひいては円筒部材１２１の上記測定空間が結露を含むような多湿環境においても当該ガス検出装置による水素ガスの濃度の検出を可能とするためには、発熱抵抗体２１１の温度を、少なくとも、大気圧の雰囲気における水の沸点を確実に上回る１５０（℃）以上の温度に制御する必要がある。一方、発熱抵抗体２１１の温度を、上記被検出雰囲気内の水素ガスの爆発温度を上回らないように、５００（℃）以下の温度に制御する必要がある。このため、発熱抵抗体２１１の制御温度を、上述のように、３００（℃）とした。
【００８２】
また、ブリッジ回路２２０は、図２にて示すごとく、ガス検出用発熱抵抗体２２１及び各固定抵抗２２２、２２３、２２４でもって、ホイートストーンブリッジ回路を形成するように構成されている。
【００８３】
このブリッジ回路２２０において、ガス検出用発熱抵抗体２２１は、検出素子３００の右側熱伝導式ガス検出部３８０の構成部材である右側発熱抵抗体３３０でもって構成されている。ここで、発熱抵抗体２２１は、その一端にて、接地されており、当該発熱抵抗体２２１の他端は、固定抵抗２２２、固定抵抗２２３及び固定抵抗２２４を介し接地されている。
【００８４】
しかして、ブリッジ回路２２０は、発熱抵抗体２２１及び固定抵抗２２４の共通端子（一側電源端子）及び両固定抵抗２２２、２２３の共通端子（他側電源端子）の間に、定温度制御回路２４０から制御電圧を受けて作動する。
【００８５】
そして、この作動のもと、当該ブリッジ回路２２０は、ガス検出用発熱抵抗体２２１の抵抗値の変化に基づき発熱抵抗体２２１及び固定抵抗２２２の共通端子（ブリッジ回路２２０の一側出力端子）と両固定抵抗２２３、２２４の共通端子（ブリッジ回路２２０の他側出力端子）との間に生ずる電位差（水素ガス濃度を表す）を出力する。
【００８６】
定温度制御回路２４０は、演算増幅回路２６０の出力（後述する）に応じて、ガス検出用発熱抵抗体２２１の抵抗値を一定温度（例えば、４００（℃））に対応する値に維持するように、内蔵直流電源（図示しない）の出力電圧に基づき、ブリッジ回路２２０への上記制御電圧を形成する。なお、発熱抵抗体２２１（３３０）は、温度に対する正抵抗特性を有する。即ち、発熱抵抗体２２１（３３０）は、その抵抗値を、当該発熱抵抗体２２１（３３０）の温度の上昇（又は低下）に応じて増大（又は減少）させる。
【００８７】
本第１実施形態において、ガス検出用発熱抵抗体２２１の制御温度を４００（℃）に維持制御するようにしたのは、当該発熱抵抗体２２１の制御温度を、上述の発熱抵抗体２１１の制御温度よりも高くする必要があり、かつ上述と同様の理由に基づき１５０（℃）以上で５００（℃）以下の温度にする必要があるためである。なお、両定温度制御回路２３０、２４０の各制御電圧の出力は、電源スイッチ２８１のオンに同期して開始されるようになっている。
【００８８】
また、発熱抵抗体２２１の制御温度を、発熱抵抗体２１１の制御温度よりも１００（℃）高くしたのは次の根拠に基づく。即ち、体積湿度（後述する）の検出精度を高めるためには、検出素子３００の両発熱抵抗体２１１、２２１の間の制御温度の差が大きいほどよい。具体的には、５０（℃）以上であることが望ましい。
【００８９】
このため、本第１実施形態では、発熱抵抗体２２１の制御温度を、上述のように、発熱抵抗体２１１の制御温度３００（℃）よりも１００（℃）だけ高くし、４００（℃）とした。
【００９０】
演算増幅回路２５０は、ブリッジ回路２１０の両出力端子間に生ずる電位差を差動増幅して差動増幅電位差を定温度制御回路２３０及びマイクロコンピュータ２７０に出力する。演算増幅回路２６０は、ブリッジ回路２２０の両出力端子間に生ずる電位差を差動増幅して差動増幅電位差を定温度制御回路２４０及びマイクロコンピュータ２７０に出力する。
【００９１】
マイクロコンピュータ２７０は、直流電源２８０から電源スイッチ２８１を介し給電されて作動し、図７及び図８にて示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実行する。この実行中において、マイクロコンピュータ２７０は、測温抵抗体３９０の検出環境温度や両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差に基づき、水素ガスの濃度の算出に要する各種の処理を行う。なお、上記コンピュータプログラムは、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに当該マイクロコンピュータにより読み出し可能に記憶されている。
【００９２】
以上のように構成した本第１実施形態において、当該可燃性ガス検出装置の装置ユニット１００が上記被検出雰囲気内に配置されているものとする。このような状態にて、上記被検出雰囲気内に漏洩する水素ガスが、装置ユニット１００のガス導入筒１１３内にそのガス導入口部１１４から流入すると、当該水素ガスは、撥水フィルタ１２６及び２枚の金網１２７を通り円筒部材１２１内に流入し、然る後、検出素子３００に到達する。
【００９３】
このような状態において、電源スイッチ２８１がオンされ、マイクロコンピュータ２７０が直流電源２８０から給電されると、当該マイクロコンピュータ２７０は、図７及び図８のフローチャートに従い上記コンピュータプログラムの実行を開始する。この開始に伴い、図７のステップ４００において、マイクロコンピュータ２７０に内蔵のソフトタイマーの起動処理がなされる。従って、当該ソフトタイマーがそのリセット起動により計時を開始する。
【００９４】
すると、上記ソフトタイマーの計時時間が所定の待ち時間を経過するまで、ステップ４１０においてＮＯとの判定が繰り返される。なお、上記所定の待ち時間は、定温度制御回路２３０による制御のもと発熱抵抗体２１１の温度が上記一定温度（３００（℃））になるとともに定温度制御回路２４０による制御のもと発熱抵抗体２２１が上記一定温度（４００（℃））になるに要する時間に設定されている。
【００９５】
また、電源スイッチ２８１のオンに同期して、両定温度制御回路２３０、２４０による各制御電圧の出力が開始される。これに伴い、定温度制御回路２３０がブリッジ回路２１０の両電源端子間に制御電圧を出力すると、当該ブリッジ回路２１０が当該制御電圧でもって通電される。そして、このブリッジ回路２１０の両出力端子間から出力される電位差が演算増幅回路２５０により増幅されて定温度制御回路２３０にフィードバックされる。
【００９６】
従って、ステップ４１０におけるＮＯとの判定の繰り返し中において、発熱抵抗体２１１の抵抗値が上記一定温度（３００（℃））に対応する値を維持するように、当該発熱抵抗体２１１が定温度制御回路２３０でもって通電により制御される。
【００９７】
また、定温度制御回路２４０がブリッジ回路２２０の両電源端子間に制御電圧を出力すると、当該ブリッジ回路２２０が当該制御電圧でもって通電される。そして、このブリッジ回路２２０の両出力端子間から出力される電位差が演算増幅回路２６０により増幅されて定温度制御回路２４０にフィードバックされる。
【００９８】
従って、ステップ４１０におけるＮＯとの判定の繰り返し中において、発熱抵抗体２２１の抵抗値が上記一定温度（４００（℃））に対応する値を維持するように、当該発熱抵抗体２２１が定温度制御回路２４０でもって通電により制御される。
【００９９】
然る後、上記ソフトタイマーの計時時間が上記所定の待ち時間を経過すると、ステップ４１０においてＹＥＳと判定され、次のステップ４１１において、測温抵抗体３９０からの温度電圧ＶＴの入力処理がなされる。このため、当該温度電圧ＶＴが測温抵抗体３９０からマイクロコンピュータ２７０に入力されてセットされる。
【０１００】
ついで、ステップ４１２において、両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差の入力処理がなされる。これに伴い、両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差が、低温側差動増幅電位差ＶＬ及び高温側差動増幅電位差ＶＨとしてマイクロコンピュータ２７０に入力されセットされる。
【０１０１】
上述のようにステップ４１２における処理が終了した後、次のステップ４２０において、温度電圧ＶＴが所定の閾値電圧ＶＴｒ以下か否かが判定される。本第１実施形態では、所定の閾値電圧ＶＴｒは、環境温度Ｔの基準値に対応する。
【０１０２】
現段階において、ＶＴ≦ＶＴｒが成立すれば、ステップ４２０において、ＹＥＳと判定される。これに伴い、次のステップ４２１において、電圧比ＲＶが、次の式（２）に基づき、演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨ及び演算増幅回路２５０からの増幅電位差ＶＬに応じて算出される。
【０１０３】
ＲＶ＝ＶＨ／ＶＬ ・・・（２）
ここで、電圧比ＲＶとは、発熱抵抗体２２１の端子電圧の発熱抵抗体２１１の端子電圧に対する比をいう。本第１実施形態において、当該電圧比ＲＶは、演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨの演算増幅回路２５０からの差動増幅電位差ＶＬに対する比（ＶＨ／ＶＬ）に相当する。
【０１０４】
上述のようにしてステップ４２１の処理が終了すると、ステップ４２２において、水素ガスの濃度Ｄ＝０及び体積湿度ＨＵＭ＝０における電圧比ＲＶ＝ＲＶ０の算出処理がなされる。
【０１０５】
ここで、水素ガスの濃度Ｄ＝０及び体積湿度ＨＵＭ＝０のときの電圧比ＲＶがＲＶ０（以下、電圧比初期値ＲＶ０ともいう）であるが、Ｄ＝０及びＨＵＭ＝０のときの演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨを第１差動増幅電位差ＶＨ０としたとき、
この電圧比初期値ＲＶ０は、当該第１差動増幅電位差ＶＨ０（本発明の第１端子電圧値に対応）の演算増幅回路２５０からの差動増幅電位差ＶＬ＝ＶＬ０に対する比（ＶＨ０／ＶＬ０）でもって特定される。なお、差動増幅電位差ＶＬ０は、Ｄ＝０及びＨＵＭ＝０のときの値とする。また、本第１実施形態において、体積湿度ＨＵＭとは、上記被検出雰囲気内において環境温度がＴであるときの単位体積あたりの水分量をいう。
【０１０６】
ここで、電圧比初期値ＲＶ０と上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔ、即ち温度電圧ＶＴとの間の関係について調べたところ、電圧比初期値ＲＶ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、次の２次関数からなる式（３）でもって近似的に特定されることが分かった。
【０１０７】
ＲＶ０＝ＲＶ０（ＶＴ）＝Ａ１・ＶＴ2＋Ｂ１・ＶＴ＋Ｃ１・・・・（３）
従って、電圧比初期値ＲＶ０は、（ＶＨ０／ＶＬ０）に依ることなく、上記式（３）から温度電圧ＶＴに基づき得られることが分かる。なお、当該式（３）において、Ａ１は正の係数、Ｂ１は負の係数及びＣ１は正の定数を表すものとする。また、上記式（３）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１０８】
しかして、当該ステップ４２２の処理では、電圧比初期値ＲＶ０が、ＶＨ０／ＶＬ０を直接算出することなく、上記式（３）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。
【０１０９】
但し、上述した電圧比初期値ＲＶ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、後述する図９及び図１２の各グラフとは異なり、右下がりの下に凸な湾曲線状のグラフでもって特定される。従って、上記式（３）は、係数において、後述する両式（６）、（８）の係数とは異にし、当該両式（６）、（８）と相違する。
【０１１０】
然る後、ステップ４２３（図８参照）において、電圧比差ΔＲＶが、次の式（４）に基づき算出される。
【０１１１】
ΔＲＶ＝ＲＶ−ＲＶ０ ・・・・（４）
なお、式（４）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１１２】
ついで、ステップ４２４において、体積湿度ＨＵＭが、次の２次関数からなる式（５）から電圧比差ΔＲＶに基づき算出される。なお、当該式（５）において、Ａ２及びＢ２は、共に、正の係数であり、Ｃ２は定数（Ｃ２＝０）とする。
【０１１３】
ＨＵＭ＝ＨＵＭ（ΔＲＶ）
＝Ａ２・ΔＲＶ2＋Ｂ２・ΔＲＶ＋Ｃ２・・・・（５）
ここで、当該式（５）の根拠は次の通りである。即ち、体積湿度ＨＵＭと電圧比差ΔＲＶとの間の関係を調べたところ、図１０にて示すようなグラフが得られた。このグラフによれば、体積湿度ＨＵＭと電圧比差ΔＲＶとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（５）によって近似できることが分かった。なお、式（５）は、予め、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに記憶されている。
【０１１４】
ステップ４２４における処理後、次のステップ４２５において、体積湿度ＨＵＭの最大値ＨＵＭｍａｘ（飽和水蒸気濃度に相当）の算出処理がなされる。この算出処理では、最大値ＨＵＭｍａｘが、最大値ＨＵＭｍａｘと環境温度Ｔとの間の関係を特定する４次関数式から環境温度Ｔに基づき算出される。当該２次関数式は、予め、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに記憶されている。
【０１１５】
ついで、ステップ４３０において、体積湿度ＨＵＭが最大値ＨＵＭｍａｘよりも大きいか否かが判定される。このような判定は次の根拠に基づき行う。
【０１１６】
即ち、水素ガスの濃度Ｄ＝０のときの高温側差動増幅電位差ＶＨを第２差動増幅電位差ＶＨ１（本発明の第２端子電圧値に対応）としたとき、この第２差動増幅電位差ＶＨ１を、後述する３次関数からなる式（７）に基づき、上述の式（５）によって算出される体積湿度ＨＵＭを用いて算出すると、体積湿度ＨＵＭに依っては、誤差が第２差動増幅電位差ＶＨ１を増大させるように生ずる。このため、ステップ４３０を採用して、体積湿度ＨＵＭに依って、体積湿度ＨＵＭの補正の仕方を異ならしめるようにした。
【０１１７】
現段階において、式（５）で算出した体積湿度ＨＵＭが最大値ＨＵＭｍａｘよりも大きい場合には、ステップ４３０においてＹＥＳと判定され、次のステップ４３１において、体積湿度ＨＵＭが、最大値ＨＵＭｍａｘとなるように制限補正がなされる。
【０１１８】
一方、ＨＵＭがＨＵＭｍａｘ以下である場合には、ステップ４４０において、ＨＵＭ＜０が成立するか否かが判定される。そして、ＨＵＭ＜０が成立すれば、ステップ４４０において、ＹＥＳと判定されて、次のステップ４４１において、体積湿度が、ＨＵＭ＝０となるように制限補正される。
【０１１９】
上述のように、体積湿度ＨＵＭを最大値ＨＵＭｍａｘ又は零に制限補正することで、第２差動増幅電位差ＶＨ１を、後述する３次関数からなる式（７）に基づき、上述の式（５）によって算出される体積湿度ＨＵＭを用いて算出しても、当該第２差動増幅電位差ＶＨ１に生ずる誤差が最小限に抑制され得る。
【０１２０】
以上のようにしてステップ４３１での制限補正処理、ステップ４４１での制限補正処理或いはステップ４４０でのＮＯとの判定処理がなされると、被検出雰囲気中の水素ガスの濃度Ｄ及び体積湿度ＨＵＭが共に零であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨを第１差動増幅電位差ＶＨ０とし、Ａ３及びＢ３を係数とし、Ｃ３を定数とすれば、第１差動増幅電位差ＶＨ０が、ステップ４５０において、次の２次関数からなる式（６）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。なお、係数Ａ３は負であり、係数Ｂ３は正であり、定数Ｃ３は正である。
【０１２１】
ＶＨ０＝ＶＨ０（ＶＴ）＝Ａ３・ＶＴ2＋Ｂ３・ＶＴ＋Ｃ３・・・・（６）
ここで、当該式（６）の根拠について説明する。上記被検出雰囲気中の水素ガスの濃度Ｄ及び体積湿度ＨＵＭがそれぞれ零であるとき、第１差動増幅電位差ＶＨ０と上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔ、ひいては温度電圧ＶＴとの間には、どのような関係が成立するかにつき調べたところ、図９にて示すようなグラフが得られた。
【０１２２】
このグラフによれば、第１差動増幅電位差ＶＨ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（６）でもって近似的に特定されることが分かった。なお、上述の式（６）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１２３】
次のステップ４６０において、第２差動増幅電位差ＶＨ＝ＶＨ１が、次の２次関数からなる式（７）から体積湿度ＨＵＭに基づき算出される。なお、式（７）において、Ａ４は負の係数であり、Ｂ４は正の係数であり、Ｃ４は定数（Ｃ４＝ＶＨ０）とする。
【０１２４】
ＶＨ１＝ＶＨ１（ＨＵＭ）
＝Ａ４・ＨＵＭ2＋Ｂ４・ＨＵＭ＋Ｃ４・・・（７）
ここで、当該式（７）の根拠について説明する。第２差動増幅電位差ＶＨ１と体積湿度ＨＵＭとの間の関係を調べたところ、図１１にて示すグラフが得られた。このグラフによれば、第２差動増幅電位差ＶＨ１と体積湿度ＨＵＭとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（７）でもって近似されることが分かった。なお、式（６）に基づき算出した第１差動増幅電位差ＶＨ０は、式（７）及び図１１から分かるように、温度電圧ＶＴ（環境温度Ｔ）に対するオフセット量を表す。
【０１２５】
ついで、ステップ４７０において、ガス感度Ｇが、次の２次関数からなる式（８）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。なお、当該式（８）において、Ａ５は負の係数であり、Ｂ５は正の係数であり、Ｃ５は正の定数である。
【０１２６】
Ｇ＝Ｇ（ＶＴ）＝Ａ５・ＶＴ2＋Ｂ５・ＶＴ＋Ｃ５・・・・（８）
ここで、式（８）の根拠について説明する。上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔにおいて、当該被検出雰囲気内の水分が零（つまり、体積湿度ＨＵＭ＝０）でありかつ水素ガスの濃度Ｄが零であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨを上述のごとく第１差動増幅電位差ＶＨ０とし、上記被検出雰囲気内の水分が零（つまり、体積湿度ＨＵＭ＝０）でありかつ水素ガスの濃度Ｄが当該可燃性ガス検出装置でもって検出可能な最大値Ｄｍａｘ（ｖｏｌ％）であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨをＶＨｍａｘとすると、ガス感度Ｇ（ｍＶ／ｖｏｌ％）は、次の式（９）でもって表される。
【０１２７】
Ｇ＝（ＶＨｍａｘ−ＶＨ０）／Ｄｍａｘ ・・・・（９）
この式（９）を前提に、ガス感度Ｇと温度電圧ＶＴとの間の関係を調べたところ、図１２にて示すグラフが得られた。このグラフによれば、ガス感度Ｇと温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（８）でもって近似的に特定されることが分かった。従って、ガス感度Ｇは、式（９）に依らなくても、上記式（８）から温度電圧ＶＴに基づき得られることが分かる。
【０１２８】
但し、図１２のグラフを図９のグラフと対比してみると、図１２のグラフは、上に凸な湾曲線状となっているのに対し、図９のグラフは、図１２のグラフとは異なり、僅かに上に凸な湾曲線状となっているにすぎず、どちらかといえば、ほぼ直線状である。従って、式（８）は、その係数において、式（６）の係数とは異なる。その結果、式（８）は、式（６）とは相違している。なお、当該式（８）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１２９】
然る後、ステップ４８０において、水素ガスの濃度Ｄが、次の式（１０）に基づき、ステップ４１２で入力された高温側差動増幅電位差ＶＨ、ステップ４７０で算出されたガス感度Ｇ及びステップ４６０で算出された第２差動増幅電位差ＶＨ１に応じて算出される。
【０１３０】
Ｄ＝（ＶＨ−ＶＨ１）／Ｇ ・・・（１０）
なお、式（１０）は、水素ガスの濃度Ｄ＝１（ｖｏｌ％）に対する高温側差動増幅電位差ＶＨの変化量を表すことから、式（１０）において水素ガスの濃度Ｄの単位は、（ｖｏｌ％Ｈ2）である。また、当該式（１０）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１３１】
以上説明したように、上記被検出雰囲気内の体積湿度を算出した上で、水素ガスの濃度を算出するようにしたので、温度電圧ＶＴ≦基準値ＶＴｒのとき、上記被検出雰囲気内に水分があっても、水素ガスの濃度が精度よく算出され得る。このことは、当該ガス検出装置が多湿環境下にあっても、精度よく水素ガスの濃度を算出し得ることを意味する。
【０１３２】
ちなみに、当該ガス検出装置の出力濃度が、上記被検出雰囲気内の温度を０（℃）として、水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかにつき調べたところ、図１３にて示す両グラフ１、２が得られた。グラフ１は、体積湿度ＨＵＭが上述のように制限設定された場合において、当該ガス検出装置の出力濃度が水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかを示す。また、グラフ２は、体積湿度ＨＵＭが上述のように制限設定しない場合において、当該ガス検出装置の出力濃度が水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかを示す。
【０１３３】
これによれば、第２差動増幅電位差ＶＨ１を増大させる誤差が抑制されるために、上記出力濃度が減少することなく精度よく確保されることが分かる。
【０１３４】
一方、上述のようにコンピュータプログラムがステップ４２０に進んだとき、ＶＴ＞ＶＴｒが成立すれば、ステップ４２０において、ＮＯと判定される。これに伴い、次のステップ４２６において、上記被検出雰囲気内の水素ガスの濃度Ｄ＝０のときの体積湿度ＨＵＭの算出処理がなされる。即ち、当該体積湿度ＨＵＭは、次の式（１１）に基づき、温度電圧ＶＴ（＞ＶＴｒ）に応じて算出される。
【０１３５】
ＨＵＭ＝ＨＵＭ（ＶＴ）・・・（１１）
この式（１１）の根拠は次の通りである。環境温度Ｔが低い場合、上記被検出雰囲気内に含有される絶対水分量自体が少ないため、上述の式（５）でもって算出される体積湿度ＨＵＭが、実際の体積湿度からずれる。このずれが、被検出ガスである水素ガスの濃度に対する検出精度に大きく影響し、その結果、水素ガスの濃度の検出精度が悪化することがある。
【０１３６】
そこで、上述のような体積湿度の算出誤差に起因する水素ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制するために、測温抵抗体３９０の検出環境温度Ｔが低い場合、換言すれば、温度電圧ＶＴが所定の閾値電圧ＶＴｒよりも高い場合には、体積湿度ＨＵＭは、上述の電圧比ＲＶに依ることなく、上述の式（１１）に基づき、温度電圧ＶＴによって算出することとした。例えば、ＨＵＭ（ＶＴ）は、上述した体積湿度の算出誤差に起因する水素ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の体積湿度であってもよい。なお、式（１１）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１３７】
上述のようにしてステップ４２６の処理が終了すると、第２差動増幅電位差ＶＨ１が、ステップ４６０において、上述の式（７）に基づいて、ステップ４２６で算出した体積湿度ＨＵＭに応じて算出される。
【０１３８】
そして、ステップ４７０において、水素ガスの濃度Ｄが、式（１０）に基づいて算出される。
【０１３９】
これにより、ＶＴ＞ＶＴｒである場合、即ち環境温度Ｔが低い場合に、上記被検出雰囲気内の絶対水分量が少なくても、体積湿度ＨＵＭが、実際の体積湿度からずれることが少なく、水素ガスの濃度Ｄが、精度よく得られる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、次のような観点から提案されている。当該ガス検出装置を燃料電池システムの配管に適用する場合、当該配管の内部には、圧力変動が生ずる。この圧力変動は、上記第１実施形態にて述べた各式（３）、（５）、（７）及び（８）における各係数に影響を与える。従って、この影響を防止すれば、水素ガスの濃度はより一層精度よく得られる。
【０１４０】
以上のような観点から、具体的には、本第２実施形態においては、上記第１実施形態にて述べた装置ユニット１００において、圧力センサ（図示しない）を付加的採用した構成となっており、この圧力センサは、上記第１実施形態にて述べた被検出雰囲気内の圧力を検出してマイクロコンピュータ２７０に入力するようになっている。
【０１４１】
また、各ステップ４２２、４２４、４６０及び４７０において、各式（３）、（５）、（７）及び（８）の各係数が、上記圧力の変動の影響を受けないように、上記圧力センサの検出圧力でもって補正され、このように補正された後の各式（３）、（５）、（７）及び（８）を用い、各ステップ４２２、４２４、４６０及び４７０における処理がなされる。なお、上記補正にあたり、各式（３）、（５）、（７）及び（８）の各係数と上記圧力センサの検出圧力との間の関係を表す特性がマイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１４２】
これにより、上述のように圧力の変動があっても、当該圧力変動の影響を受けないような値に体積湿度ＨＵＭが精度よく算出される。従って、このようにして算出された体積湿度ＨＵＭに基づき式（７）から第２差動増幅電位差ＶＨ１を算出することで、水素ガスの濃度が式（１０）からより一層精度よく算出される。その結果、上述のように圧力変動があっても、水素ガスの濃度の検出精度がより一層向上し得る。
【０１４３】
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）発熱抵抗体３３０及び配線膜３４０の形成材料としては、高温において化学的耐久性が高く、かつ温度抵抗係数が大きいことが望ましい。
（２）水素ガスに限らず、都市ガス等の可燃性ガスの濃度検出や当該ガスの漏洩検出に本発明を適用してもよい。
（３）体積湿度ＨＵＭに代えて、相対湿度を用いてもよい。
（４）測温抵抗体３９０は、薄膜抵抗体に限ることなく、サーミスタ等の温度検出可能な各種の抵抗体であってもよい。
（５）測温抵抗体３９０に代えて、検出素子３００とは別体の測温抵抗体その他の温度センサを採用してもよい。この場合、当該温度センサは、検出素子３００を配置した測定空間内に配置することが望ましい。
（６）発熱抵抗体２１１、２２１は、上記各実施形態とは異なり、当該発熱抵抗体の温度の上昇（或いは低下）に応じて減少（或いは増大）するように抵抗値を変化させる発熱抵抗体であってもよい。この場合、上記各実施形態にて述べた電圧比ＲＶは、両発熱抵抗体２１１、２２１のうち抵抗値の大きい方を基準に算出するようにする。
（７）図７のステップ４１０における判定基準である所定の待ち時間は、例えば０．５（秒）であるが、これに限ることなく、適宜変更してもよく、要するに、両発熱抵抗体２１１、２２１をその定温度制御により上記各対応の一定温度に維持し得る時間であればよい。
（８）両発熱抵抗体２１１、２２１の各温度抵抗係数は、測温抵抗体３９０の温度抵抗係数とは、必ずしも同一でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に係る可燃性ガス検出装置の第１実施形態における装置ユニットの断面図である。
【図２】上記第１実施形態における制御回路を示すブロック図である。
【図３】図１の検出構造体に対する検出素子の組み付け構造を示す断面図である。
【図４】図５にて４−４線に沿う検出素子の断面図である。
【図５】図３の検出素子の平面図である。
【図６】温度電圧と環境温度との間の関係を表すグラフである。
【図７】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの前段部である。
【図８】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの後段部である。
【図９】上記第１実施形態における第１差動増幅電位差ＶＨ０と温度電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】体積湿度と電圧比差との間の関係を示すグラフである。
【図１１】第２差動増幅電位差ＶＨ1と体積湿度との関係を示すグラフである。
【図１２】上記第１実施形態におけるガス感度と温度電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】出力濃度と水素ガスの濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４５】
２１１、２２１、３３０…発熱抵抗体、２３０、２４０…定温度制御回路、
２５０、２６０…演算増幅回路、２７０…マイクロコンピュータ、
２８０…直流電源、３００…検出素子、３１０…半導体基板、３１１…凹部、
３２０…絶縁層、３５０…内側保護層、３６０…外側保護層、
３９０…測温抵抗体、Ｄ…水素ガスの濃度、ΔＲＶ…電圧比差、
ＨＵＭ…体積湿度、ＲＶ…電圧比、ＲＶ０…電圧比初期値、Ｔ…環境温度、
ＶＨ…高温側差動増幅電位差、ＶＨ０…第１差動増幅電位差、
ＶＨ１…第２差動増幅電位差、ＶＬ…低温側差動増幅電位差、ＶＴ…温度電圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出雰囲気内の可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の可燃性ガスの検出装置においては、下記非特許文献１にて開示された燃料電池自動車用水素ガスセンサがある。この水素ガスセンサは、互いに異なる温度に制御される両サーミスタの各検出値の差分から湿度の影響度合いを求め、湿度成分を補正して水素ガスを検出するようになっている。
【非特許文献１】Masaaki Tada、他３名、「Hydrogen Sensor for Fuel Cell Vehicles（燃料電池自動車用水素ガスセンサ）」、SAE-2003-01-1137、p7-p8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記水素ガスセンサによる検出にあたり、被検出雰囲気中の水素ガスの濃度が同一の状態であっても当該被検出雰囲気中の湿度が変動すると、被検出雰囲気全体の熱伝導率が変動して上述の水素ガスの濃度を変動させてしまうという不具合を招く。
【０００４】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度が当該被検出雰囲気内の湿度に基づき変動することを考慮して、可燃性ガスを精度よく検出するようにした可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出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】
【０００５】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る可燃性ガス検出装置は、請求項１の記載によれば、被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）を備える。
【０００６】
当該可燃性ガス検出装置において、
複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段（２３０、２４０）と、
上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（３９０）と、
定温度制御手段による制御状態にて生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定する電圧比決定手段（４２１）と、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定する湿度決定手段（４２２、４２３、４２４）と、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段（４５０、４６０、４７０、４８０）とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき上記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、上述のように通電により互いに異なる各一定温度に制御された状態にて生ずる２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比が電圧比として決定され、被検出雰囲気内の湿度が、上記湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき決定される。
【０００８】
そして、上記被検出雰囲気内の上記可燃性ガスの濃度が上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき決定されて、この算出濃度に基づき可燃性ガスが検出される。
【０００９】
これにより、上記被検出雰囲気の熱伝導率が当該被検出雰囲気内の湿度に応じて変動しても、この変動をなくするように処理して可燃性ガスを検出することとなる。
【００１０】
ここで、上述のように、湿度−電圧比−環境温度特性に基づき湿度を決定した後に、この湿度を用いて、濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性に基づき可燃性ガスの濃度を決定するようにしたので、上述した可燃性ガスの検出精度を高く確保できる。
【００１１】
また、本発明に係る可燃性ガス検出装置は、請求項２の記載によれば、
複数の凹部（３１１）を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板（３１０）と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層（３２０）と、この絶縁層の表面に上記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）と、これら発熱抵抗体を覆うように上記絶縁層の表面に形成される保護層（３５０、３６０）とを有して、被検出雰囲気内に配置される検出素子（３００）を備える。
【００１２】
当該可燃性ガス検出装置において、
複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段（２３０、２４０）と、
上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）を検出する温度検出手段（３９０）と、
定温度制御手段による制御状態にて生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定する電圧比決定手段（４２１）と、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定する湿度決定手段（４２２、４２３、４２４）と、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から上記高温側発熱抵抗体の端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段（４５０、４６０、４７０、４８０）とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき上記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、請求項１に記載の発明とは異なり、上記構成の検出素子を有する可燃性ガス検出装置においても、当該請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１または２に記載の可燃性ガス検出装置において、
上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値（ＲＶ０）を従属変数とし上記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
上記湿度を従属変数とし上記電圧比と上記電圧比初期値との差を表す電圧比差（ΔＲＶ）を独立変数とする第２の関数特性とを
上記湿度−電圧比−環境温度特性として、記憶する記憶手段（２７０）を備え、
上記湿度決定手段は、
上記第１の関数特性から上記環境温度に基づき上記電圧比初期値を決定する電圧比初期値決定手段（４２２）と、
上記電圧比及び上記電圧比初期値に基づき上記電圧比差を算出する電圧比差算出手段（４２３）と、
上記第２の関数特性から上記電圧比差に基づき上記湿度を算出する湿度算出手段（４２４）とを有して、
当該湿度算出手段により算出された湿度を、湿度決定手段により決定された湿度とするようにしたことを特徴とする。
【００１５】
このように、第１及び第２の関数特性を記憶手段に記憶しておき、上記環境温度を用いて上記第１の関数特性から上記電圧比初期値を決定し、このように決定した電圧比初期値及び上記電圧比に基づき上記電圧比差を算出し、この電圧比差を用いて上記第２の関数特性から上記湿度を算出し、この算出湿度を湿度決定手段により決定された湿度とするようにした。
【００１６】
従って、電圧比初期値及び湿度が、各対応の関数特性を利用することで得られるので、最終的に得られる湿度の算出精度がより一層良好になる。その結果、請求項１または２に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００１７】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項３に記載の可燃性ガス検出装置において、
記憶手段は、さらに、
上記環境温度を独立変数とし、上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値（ＶＨ０）を従属変数とする第３の関数特性と、
上記湿度を独立変数とし、上記第１端子電圧値を切片とし、かつ上記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値（ＶＨ１）を従属変数とする第４の関数特性と、
上記環境温度を独立変数とし上記可燃性ガスに対するガス感度（Ｇ）を従属変数とする第５の関数特性とを
上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、記憶してなり、
濃度算出手段は、
上記第３の関数特性から上記環境温度に基づき上記第１端子電圧値を決定する第１端子電圧値決定手段（４５０）と、
上記第４の関数特性から上記湿度及び上記第１端子電圧値に基づき上記第２端子電圧値を決定する第２端子電圧値決定手段（４６０）と、
上記第５の関数特性から上記環境温度に基づき上記ガス感度を決定するガス感度決定手段（４７０）と、
高温側発熱抵抗体の上記端子電圧と上記第２端子電圧値との差を上記ガス感度で除算する除算手段（４８０）とを備えて、
この除算手段による除算結果を上記可燃性ガスの濃度とするようにしたことを特徴とする。
【００１８】
このように、第３〜第５の関数特性をも上記記憶手段に記憶しておき、上記第３の関数特性から上記環境温度に基づき上記第１端子電圧値を決定し、上記第４の関数特性から上記湿度及び上記第１端子電圧値に基づき上記第２端子電圧値を決定し、上記第５の関数特性から上記環境温度に基づき上記ガス感度を決定し、かつ高温側発熱抵抗体の上記端子電圧と上記第２端子電圧値との差を上記ガス感度で除算して、この除算結果を上記可燃性ガスの濃度とするようにした。
【００１９】
従って、第１端子電圧値、第２端子電圧値及びガス感度が上述の各対応の関数特性に基づき決定されるので、可燃性ガスの濃度がより一層精度よく得られる。その結果、請求項３に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００２０】
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置において、
上記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と上記環境温度との間の関係を表す特性から上記環境温度に基づき上記飽和水蒸気濃度を決定する飽和水蒸気濃度決定手段（４２５）と、
湿度決定手段により決定された湿度が上記飽和水蒸気濃度以上のとき当該決定湿度を上記飽和水蒸気濃度に補正し、湿度決定手段により決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正する湿度補正手段（４３０、４３１、４４０、４４１）とを備えることを特徴とする。
【００２１】
このように、湿度が、上述のように決定される飽和水蒸気濃度又は零に補正されるので、第４の関数特性から算出される第２端子電圧値に生ずる誤差が最小限に抑制され得る。その結果、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００２２】
また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の可燃ガス検出装置において、
上記環境温度が所定の温度以下のとき、湿度決定手段により決定された湿度を、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正する他の湿度補正手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
このように、湿度が、上述のように可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正されるので、環境温度が上記所定の温度以下のときでも、可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制しつつ、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果を達成し得る。
【００２４】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１〜６のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置において、上記２つの発熱抵抗体の制御温度の差は、５０（℃）以上であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、湿度の決定精度をより一層良好にすることができ、その結果、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明の作用効果をより一層向上させ得る。
【００２６】
また、本発明は、請求項８の記載によれば、請求項７に記載の可燃性ガス検出装置において、上記２つの発熱抵抗体の制御温度は、１５０（℃）以上５００（℃）以下であることを特徴とする。
【００２７】
これにより、上記２つの発熱抵抗体の温度が、大気圧の雰囲気における水の沸点を確実に上回る１５０（℃）以上の温度に制御され得るとともに、上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの爆発温度を下回る５００（℃）以下の温度に制御され得る。従って、上記被検出雰囲気が結露を含むような多湿環境においても当該ガス検出装置による検出を可能とし得る。
【００２８】
また、本発明に係る可燃性ガス検出方法では、請求項９の記載によれば、
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体（２１１、２２１、３３０）の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように上記２つの発熱抵抗体を通電により制御し、
上記被検出雰囲気内の上記制御状態において生ずる上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧（ＶＨ、ＶＬ）の比を電圧比（ＲＶ）として決定し、
上記被検出雰囲気内の湿度（ＨＵＭ）、上記電圧比及び上記被検出雰囲気内の環境温度（Ｔ）の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から上記電圧比及び上記環境温度に基づき上記湿度を決定し、
上記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度（Ｄ）、上記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体（２２１）の端子電圧（ＶＨ）、上記湿度及び上記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から高温側発熱抵抗体の上記端子電圧、上記湿度及び上記環境温度に基づき上記可燃性ガスの濃度を算出することで、当該可燃性ガスを検出する。
【００２９】
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る可燃性ガス検出方法の提供が可能となる。
【００３０】
また、本発明は、請求項１０の記載によれば、請求項９に記載の可燃性ガスの検出方法において、
上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの上記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値（ＲＶ０）を従属変数とし上記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
上記湿度を従属変数とし上記電圧比と上記電圧比初期値との差を表す電圧比差（ΔＲＶ）を独立変数とする第２の関数特性とを
上記湿度−電圧比−環境温度特性として、設定し、
かつ、上記環境温度を独立変数とし、上記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値（ＶＨ０）を従属変数とする第３の関数特性と、
上記湿度を独立変数とし、上記第１端子電圧値を切片とし、かつ上記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値（ＶＨ１）を従属変数とする第４の関数特性と、
上記環境温度を独立変数とし上記可燃性ガスに対するガス感度（Ｇ）を従属変数とする第５の関数特性とを
上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、設定しておき、
上記第１〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定する。
【００３１】
このように、第１及び第２の関数を上記湿度−電圧比−環境温度特性として設定し、第３〜第５の関数を上記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として設定しておき、上記第１〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定することで、請求項９に記載の発明の作用効果をより一層具体的に達成し得る可燃性ガス検出方法の提供が可能となる。
【００３２】
また、本発明は、請求項１１の記載によれば、請求項８または９に記載の可燃性ガスの検出方法において、
上記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と上記環境温度との間の関係を表す特性から上記環境温度に基づき上記飽和水蒸気濃度を決定し、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が上記飽和水蒸気濃度以上のとき上記決定湿度を上記飽和水蒸気濃度に補正し、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正することを特徴とする。
【００３３】
これにより、請求項８または９に記載の発明の作用効果の達成にあたり、請求項５に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る可燃性ガスの検出方法の提供が可能となる。
【００３４】
また、本発明は、請求項１２の記載によれば、請求項９〜１１のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法において、上記環境温度が所定の温度以下のときに、上記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度を、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に設定するようにしたことを特徴とする。
【００３５】
これにより、上記環境温度が上記所定の温度以下のときには、湿度を上記所定の値に設定することで、上記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化が抑制され得る。
【００３６】
また、本発明は、請求項１３の記載によれば、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法において、
上記被検出雰囲気内の圧力を検出し、
上記圧力の変動の影響を受けないように定めた上記第１〜第５の関数特性の各係数と上記圧力との間の関係を表す特性から前記圧力に基づき上記各関数特性をその各係数において補正し、
この補正後の上記第１及び第２の関数特性に基づき上記湿度を決定し、
この決定湿度及び上記補正後の上記第３〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする。
【００３７】
これにより、上記被検出雰囲気内に圧力の変動があっても、当該圧力の変動の影響を受けないような値に湿度が精度よく決定される。従って、このようにして決定された湿度及び上記補正後の上記第３〜第５の関数特性に基づき上記可燃性ガスの濃度を決定することで、可燃性ガスの濃度がより一層精度よく決定される。その結果、上述のように圧力変動があっても、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
【００３８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明に係る可燃性ガス検出装置の第１実施形態を示しており、この可燃性ガス検出装置は、装置ユニット１００（図１参照）と、制御回路２００（図２参照）とにより構成されている。なお、当該可燃性ガス検出装置は、例えば、燃料電池システムにおいてその燃料電池から漏れて被検出雰囲気内に流れる水素ガスの濃度を検出するのに用いられる。
【００４０】
装置ユニット１００は、上記被検出雰囲気内に配設されるもので、この装置ユニット１００は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０、検出構造体１２０及びコネクタ１３０を備えている。ケーシング１１０は、ケーシング本体１１１及び蓋１１２を有しており、ケーシング本体１１１は、その開口部にて、蓋１１２でもって閉塞されている。ここで、ケーシング本体１１１は、ガス導入筒１１３を備えており、このガス導入筒１１３は、ケーシング本体１１１の底壁中央から外方へ円筒状に延出し、ガス導入口部１１４にて、外方に開口している。
【００４１】
検出構造体１２０は、図１にて示すごとく、ケーシング本体１１１の内側からガス導入筒１１３内に同軸的に嵌装されている。当該検出構造体１２０は、図１及び図３にて示すごとく、円筒部材１２１を備えており、この円筒部材１２１は、その底壁側小径部１２２にて、図１にて示すごとく、ガス導入筒１１３の小径部内に同軸的に嵌装されている。なお、ガス導入筒１１３の小径部の内周面と円筒部材１２１の小径部１２２との間には、環状の空所が形成されている。
【００４２】
当該円筒部材１２１は、その環状底壁１２３（図３参照）にて、ガス導入口部１１４（図１参照）にその内面側から着座しており、円筒部材１２１の環状底壁１２３は、その中空部にて、ガス導入口部１１４を通り外方に開口している。
【００４３】
また、円筒部材１２１は、その基端側大径部１２４にて、ガス導入筒１１３の基端側に形成した大径穴部に環状空所を介し嵌装されており、当該円筒部材１２１の基端側大径部１２４から径方向に外方に延出する環状フランジ１２５は、図１にて示すごとく、Ｏリング１１５を介し、ケーシング本体１１１の底壁の内面上に複数のねじ（図示しない）の締着でもって固定されている。但し、Ｏリング１１５は、ケーシング本体１１１の底壁にその内面から形成した環状凹所１１６内に着座しており、当該Ｏリング１１５は、環状フランジ１２５とケーシング本体１１１の底壁との間に挟持されて、ケーシング本体１１１の内部をガス導入筒１１３の内部から気密的にシールしている。
【００４４】
また、検出構造体１２０は、円筒部材１２１内に設けた浸水防止用撥水フィルタ１２６及び検出構造体１２０の外部への逸火防止用の２枚の金網１２７を備えている。撥水フィルタ１２６は、その外周部にて、円筒部材１２１の環状底壁１２３と環板状スペーサ１２８との間に挟持されており、この撥水フィルタ１２６は、ガス導入口部１１４及び環状底壁１２３の中空部から円筒部材１２１の内部への水滴の浸入や粉塵の侵入を防止する。
【００４５】
２枚の金網１２７は、その外周部にて、環板状スペーサ１２８と円筒状スペーサ１４０の環状底壁１４１との間に挟持されており、これら金網１２７は、次のような役割を果たす。即ち、後述する発熱抵抗体３３０（図４参照）への通電に伴い当該発熱抵抗体に電流が流れてこの発熱抵抗体３３０の温度が水素ガスの下限爆発温度を上回ることで、水素ガスが、円筒部材１２１内、例えば円筒状スペーサ１４０内で発火した場合に、２枚の金網１２７は、円筒部材１２１の内部から外方への逸火を防止する。
【００４６】
なお、スペーサ１４０は、円筒部材１２１の底壁側小径部１２２に同軸的に圧入により嵌装されて、その環状底壁１４１にて、２枚の金網１２７、環板状スペーサ１２８及び撥水フィルタ１２６を、円筒部材１２１の環状底壁１２３の内面上に固定している。
【００４７】
コネクタ１３０は、ケーシング本体１１１の図１にて図示右側壁から一体的に延出されており、このコネクタ１３０は、その複数のコネクタピン１３１（図１では、一コネクタピンのみを示す）の内端部にて、ケーシング本体１１１の右側壁を通り、配線板１５０の配線パターン部（図示しない）に電気的に接続されている。なお、当該コネクタ１３０は、ケーシング本体１１１と別体で形成されていてもよい。
【００４８】
当該装置ユニット１００は、図１及び図３にて示すごとく、検出素子３００、取り付け板１７０及び敷き板１８０を備えており、検出素子３００は、取り付け板１７０及び敷き板１８０と共に、円筒部材１２１内に支持されている。
【００４９】
取り付け板１７０は、図３にて示すごとく、その環状フランジ部１７１にて、円筒部材１２１の環状フランジ１２５の内周面に形成した環状凹所１２９内にて、Ｏリング１７２を介し気密的に嵌装固定されている。
【００５０】
敷き板１８０は、熱伝導率の小さい材料でもって形成されており、この敷き板１８０は、取り付け板１７０の外面（スペーサ１４０側の面）の中央部に接着剤でもって接着されている。検出素子３００は、敷き板１８０の外面（スペーサ１４０側の面）に接着剤で接着されて、スペーサ１４０内に露呈している。
【００５１】
また、当該装置ユニット１００は、図１及び図３にて示すごとく、複数本のピン状ターミナル１８１及びヒータ１９０を備えており、各ターミナル１８１は、取り付け板１７０に挿通されている（図１参照）。なお、図１及び図３では、便宜上、複数のターミナル１８１のうち２本のターミナルのみが示されている。
【００５２】
ヒータ１９０は、図１及び図３にて示すごとく、円筒部材１２１の環状フランジ１２５に上方から装着されており、このヒータ１９０は、両ターミナル１８１（図３にて示す両ターミナル）を介する給電により、環状フランジ１２５、取り付け板１７０及び敷き板１８０を介し検出素子３００を加熱する。
【００５３】
これにより、円筒部材１２１の内部（以下、測定空間ともいう）が暖められて、検出素子３００に付着する結露や不純物を乾燥消失させる。その結果、当該ガス検出装置（主として、装置ユニット１００）は、結露し易い多湿環境においても、良好に作動し得る。なお、検出素子３００は、後述する各電極膜３７０（図４参照）にて、複数本のターミナル１８１のうち図示しない各ターミナルの先端部にワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００５４】
配線板１５０は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０内に設けられており、この配線板１５０は、その外周部にて、ケーシング本体１１１の開口端部に支持されている。なお、各ターミナル１８１は、その基端部にて、配線板１５０に嵌着されて、当該配線板１５０の上記配線パターン部に電気的に接続されている。
【００５５】
制御回路２００は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０内にて配線板１５０の裏面（図１にて図示下側）に実装されており、この制御回路２００は、当該配線板１５０の上記配線パターン部を介し、コネクタ１３０のコネクタピン１３１及び各ターミナル１８１に電気的に接続されている。
【００５６】
次に、上述した検出素子３００の構成につき図４及び図５を参照して説明する。検出素子３００はマイクロマシニング技術を用いて製造されているもので、当該検出素子３００は、図４にて示すごとく、シリコン製半導体基板３１０及び上下両側絶縁層３２０を備えている。
【００５７】
上側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の表面に形成されており、一方、下側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の裏面に形成されている。なお、上側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の表面に形成した酸化シリコン膜３２１と、この酸化シリコン膜３２１上に積層した窒化シリコン膜３２２でもって構成されている。また、下側絶縁層３２０は、半導体基板３１０の裏面に形成した酸化シリコン膜３２１と、この酸化シリコン膜３２１上に積層した窒化シリコン膜３２２でもって構成されている。
【００５８】
ここで、半導体基板３１０には、図４にて図示左右両側凹部３１１が、上側絶縁層３２０の裏面側において、間隔をおいて形成されている。また、下側絶縁層３２０は、各凹部３１１に対応する部位にて、それぞれ除去されて、各凹部３１１の開口部として形成されている。
【００５９】
これにより、上側絶縁層３２０は、その裏面のうち各凹部３１１に対する各対応裏面部にて、当該各凹部３１１の開口部を通して外方に露呈している。なお、半導体基板３１０は、各凹部３１１以外の部位にて基板部３１２を構成する。
【００６０】
また、検出素子３００は、図４及び図５にて示すごとく、左右両側発熱抵抗体３３０並びに左側、中央側及び右側の各配線膜３４０を備えている。左側発熱抵抗体３３０は、上側絶縁層３２０の表面のうち左側凹部３１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されており、一方、右側発熱抵抗体３３０は、上側絶縁層３２０の表面のうち右側凹部３１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されている。本第１実施形態において、両発熱抵抗体３３０は、後述する各配線膜３４０と共に、白金抵抗材料でもって形成されている。
【００６１】
左側配線膜３４０は、図４にて示すごとく、上側絶縁層３２０の表面の左側部上において、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、図５にて示すごとく、左側発熱抵抗体３３０の一端と一体となるように形成されている。
【００６２】
中央側配線膜３４０は、上側絶縁層３２０の表面の中央部上にて、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、左側発熱抵抗体３３０の他端及び右側発熱抵抗体３３０の一端と一体となるように形成されている。
【００６３】
また、右側配線膜３４０は、上側絶縁層３２０の表面の右側部上にて、半導体基板３１０の基板部３１２に対応して位置し、右側発熱抵抗体３３０の他端と一体となるように形成されている。
【００６４】
また、当該検出素子３００は、図４及び図５にて示すごとく、内側保護層３５０及び外側保護層３６０並びに左側、中央側及び右側の各電極膜３７０を備えており、内側保護層３５０は、各配線膜３４０及び各発熱抵抗体３３０を覆うように、上側絶縁層３２０の表面上に形成されている。また、外側保護層３６０は、内側保護層３５０上に積層状に形成されている。
【００６５】
ここで、内側保護層３５０及び外側保護層３６０には、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１が、内側保護層３５０及び外側保護層３６０のうち左側、中央側及び右側の各配線膜３４０に対応する各部位に形成されている。
【００６６】
これにより、左側、中央側及び右側の各配線膜３４０は、その表面にて、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１を通り外方に露呈している。
【００６７】
左側、中央側及び右側の各電極膜３７０は、左側、中央側及び右側の各コンタクトホール３６１を通して左側、中央側及び右側の各配線膜３４０上に形成されている。
【００６８】
本第１実施形態では、検出素子３００において、左側発熱抵抗体３３０、左側及び中央側の各配線膜３４０並びに左側及び中央側の各電極膜３７０が、主として、左側熱伝導式ガス検出部３８０を構成し、また、右側発熱抵抗体３３０、中央側及び右側の各配線膜３４０並びに中央側及び右側の各電極膜３７０が、主として、右側熱伝導式ガス検出部３８０を構成する（図５参照）。
【００６９】
また、当該検出素子３００は、左右両側発熱抵抗体３３０にて、内側保護層３５０及び外側保護層３６０を介し、円筒部材１２１（図１参照）の上記測定空間内に晒されており、左右両側発熱抵抗体３３０の各端子電圧は、上記測定空間内の水素ガスの濃度及び水分の量の変動に基づく熱伝導の変化に伴い、変動する。
【００７０】
また、当該検出素子３００は、図５にて示すごとく、測温抵抗体３９０を備えており、この測温抵抗体３９０は、白金（Ｐｔ）を含む測温抵抗材料でもって、図５にて図示上側において、上側絶縁層３２０と内側保護層３５０との間に薄膜抵抗体として形成されている。
【００７１】
これにより、当該測温抵抗体３９０は、円筒部材１２１の上記測定空間内の温度（以下、環境温度Ｔともいう）を検出し、温度電圧ＶＴを発生する。また、上述のように測温抵抗体３９０が検出素子３００に設けられているので、当該測温抵抗体３９０を、検出素子３００とは別途設けずに済む。従って、上記測定空間を小さくし得る。なお、測温抵抗体３９０の温度抵抗係数は両発熱抵抗体３３０の各温度抵抗係数とほぼ同一となっている。
【００７２】
本第１実施形態において、測温抵抗体３９０の温度電圧ＶＴと環境温度Ｔとの間の関係を調べたところ、図６にて例示するようなグラフが得られた。当該グラフによれば、温度電圧ＶＴと環境温度Ｔとの間には、次の２次関数からなる式（１）で特定される関係（２次関数特性）が近似的に成立することが分かった。
【００７３】
ＶＴ＝ＶＴ（Ｔ）＝Ａ０・Ｔ2＋Ｂ０・Ｔ＋Ｃ０・・・・（１）
この式（１）によれば、上記被検出雰囲気内の温度である環境温度Ｔは、温度電圧ＶＴでもって特定されることが分かる。なお、式（１）において、Ａ０は正の係数であり、Ｂ０は負の係数であり、Ｃ０は、正の定数である。
【００７４】
また、各電極膜３９１は、内側保護層３５０及び外側保護層３６０に形成した各コンタクトホール（図示しない）内にて測温抵抗体３９０の左右両端部上に形成されている。なお、この測温抵抗体３９０は、両電極膜３９１を介しターミナル（図示しない）を介し配線板１５０の上記配線パターン部に接続されている。
【００７５】
次に、上述した制御回路２００の構成について図２を参照して説明する。当該制御回路２００は、両ブリッジ回路２１０、２２０を備えており、ブリッジ回路２１０は、ガス検出用発熱抵抗体２１１及び各固定抵抗２１２、２１３、２１４でもって、ホイートストーンブリッジ回路を形成するように構成されている。
【００７６】
このブリッジ回路２１０において、ガス検出用発熱抵抗体２１１は、検出素子３００の左側熱伝導式ガス検出部３８０の構成部材である左側発熱抵抗体３３０でもって構成されている。ここで、発熱抵抗体２１１は、その一端にて、接地されており、当該発熱抵抗体２１１の他端は、固定抵抗２１２、固定抵抗２１３及び固定抵抗２１４を介し接地されている。
【００７７】
しかして、当該ブリッジ回路２１０は、発熱抵抗体２１１及び固定抵抗２１４の共通端子（一側電源端子）及び両固定抵抗２１２、２１３の共通端子（他側電源端子）の間に、定温度制御回路２３０から制御電圧を受けて作動する。
【００７８】
そして、この作動のもと、当該ブリッジ回路２１０は、ガス検出用発熱抵抗体２１１の抵抗値の変化に基づき当該発熱抵抗体２１１及び固定抵抗２１２の共通端子（ブリッジ回路２１０の一側出力端子）と両固定抵抗２１３、２１４の共通端子（ブリッジ回路２１０の他側出力端子）との間に生ずる電位差（水素ガスの濃度を表す）を出力する。
【００７９】
定温度制御回路２３０は、演算増幅回路２５０の出力（後述する）に応じて、ガス検出用発熱抵抗体２１１の抵抗値を一定温度（例えば、３００（℃））に対応する値に維持するように、内蔵直流電源（図示しない）の出力電圧に基づき、ブリッジ回路２１０への上記制御電圧を形成する。なお、発熱抵抗体２１１（３３０）は、温度に対し正抵抗特性を有する。即ち、当該発熱抵抗体２１１（３３０）は、その抵抗値を、当該発熱抵抗体２１１（３３０）の温度の上昇（又は低下）に応じて増大（又は減少）させる。
【００８０】
本第１実施形態において、ガス検出用発熱抵抗体２１１の制御温度を３００（℃）に維持制御するようにしたのは、次のような根拠に基づく。
【００８１】
上記被検出雰囲気内、ひいては円筒部材１２１の上記測定空間が結露を含むような多湿環境においても当該ガス検出装置による水素ガスの濃度の検出を可能とするためには、発熱抵抗体２１１の温度を、少なくとも、大気圧の雰囲気における水の沸点を確実に上回る１５０（℃）以上の温度に制御する必要がある。一方、発熱抵抗体２１１の温度を、上記被検出雰囲気内の水素ガスの爆発温度を上回らないように、５００（℃）以下の温度に制御する必要がある。このため、発熱抵抗体２１１の制御温度を、上述のように、３００（℃）とした。
【００８２】
また、ブリッジ回路２２０は、図２にて示すごとく、ガス検出用発熱抵抗体２２１及び各固定抵抗２２２、２２３、２２４でもって、ホイートストーンブリッジ回路を形成するように構成されている。
【００８３】
このブリッジ回路２２０において、ガス検出用発熱抵抗体２２１は、検出素子３００の右側熱伝導式ガス検出部３８０の構成部材である右側発熱抵抗体３３０でもって構成されている。ここで、発熱抵抗体２２１は、その一端にて、接地されており、当該発熱抵抗体２２１の他端は、固定抵抗２２２、固定抵抗２２３及び固定抵抗２２４を介し接地されている。
【００８４】
しかして、ブリッジ回路２２０は、発熱抵抗体２２１及び固定抵抗２２４の共通端子（一側電源端子）及び両固定抵抗２２２、２２３の共通端子（他側電源端子）の間に、定温度制御回路２４０から制御電圧を受けて作動する。
【００８５】
そして、この作動のもと、当該ブリッジ回路２２０は、ガス検出用発熱抵抗体２２１の抵抗値の変化に基づき発熱抵抗体２２１及び固定抵抗２２２の共通端子（ブリッジ回路２２０の一側出力端子）と両固定抵抗２２３、２２４の共通端子（ブリッジ回路２２０の他側出力端子）との間に生ずる電位差（水素ガス濃度を表す）を出力する。
【００８６】
定温度制御回路２４０は、演算増幅回路２６０の出力（後述する）に応じて、ガス検出用発熱抵抗体２２１の抵抗値を一定温度（例えば、４００（℃））に対応する値に維持するように、内蔵直流電源（図示しない）の出力電圧に基づき、ブリッジ回路２２０への上記制御電圧を形成する。なお、発熱抵抗体２２１（３３０）は、温度に対する正抵抗特性を有する。即ち、発熱抵抗体２２１（３３０）は、その抵抗値を、当該発熱抵抗体２２１（３３０）の温度の上昇（又は低下）に応じて増大（又は減少）させる。
【００８７】
本第１実施形態において、ガス検出用発熱抵抗体２２１の制御温度を４００（℃）に維持制御するようにしたのは、当該発熱抵抗体２２１の制御温度を、上述の発熱抵抗体２１１の制御温度よりも高くする必要があり、かつ上述と同様の理由に基づき１５０（℃）以上で５００（℃）以下の温度にする必要があるためである。なお、両定温度制御回路２３０、２４０の各制御電圧の出力は、電源スイッチ２８１のオンに同期して開始されるようになっている。
【００８８】
また、発熱抵抗体２２１の制御温度を、発熱抵抗体２１１の制御温度よりも１００（℃）高くしたのは次の根拠に基づく。即ち、体積湿度（後述する）の検出精度を高めるためには、検出素子３００の両発熱抵抗体２１１、２２１の間の制御温度の差が大きいほどよい。具体的には、５０（℃）以上であることが望ましい。
【００８９】
このため、本第１実施形態では、発熱抵抗体２２１の制御温度を、上述のように、発熱抵抗体２１１の制御温度３００（℃）よりも１００（℃）だけ高くし、４００（℃）とした。
【００９０】
演算増幅回路２５０は、ブリッジ回路２１０の両出力端子間に生ずる電位差を差動増幅して差動増幅電位差を定温度制御回路２３０及びマイクロコンピュータ２７０に出力する。演算増幅回路２６０は、ブリッジ回路２２０の両出力端子間に生ずる電位差を差動増幅して差動増幅電位差を定温度制御回路２４０及びマイクロコンピュータ２７０に出力する。
【００９１】
マイクロコンピュータ２７０は、直流電源２８０から電源スイッチ２８１を介し給電されて作動し、図７及び図８にて示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実行する。この実行中において、マイクロコンピュータ２７０は、測温抵抗体３９０の検出環境温度や両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差に基づき、水素ガスの濃度の算出に要する各種の処理を行う。なお、上記コンピュータプログラムは、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに当該マイクロコンピュータにより読み出し可能に記憶されている。
【００９２】
以上のように構成した本第１実施形態において、当該可燃性ガス検出装置の装置ユニット１００が上記被検出雰囲気内に配置されているものとする。このような状態にて、上記被検出雰囲気内に漏洩する水素ガスが、装置ユニット１００のガス導入筒１１３内にそのガス導入口部１１４から流入すると、当該水素ガスは、撥水フィルタ１２６及び２枚の金網１２７を通り円筒部材１２１内に流入し、然る後、検出素子３００に到達する。
【００９３】
このような状態において、電源スイッチ２８１がオンされ、マイクロコンピュータ２７０が直流電源２８０から給電されると、当該マイクロコンピュータ２７０は、図７及び図８のフローチャートに従い上記コンピュータプログラムの実行を開始する。この開始に伴い、図７のステップ４００において、マイクロコンピュータ２７０に内蔵のソフトタイマーの起動処理がなされる。従って、当該ソフトタイマーがそのリセット起動により計時を開始する。
【００９４】
すると、上記ソフトタイマーの計時時間が所定の待ち時間を経過するまで、ステップ４１０においてＮＯとの判定が繰り返される。なお、上記所定の待ち時間は、定温度制御回路２３０による制御のもと発熱抵抗体２１１の温度が上記一定温度（３００（℃））になるとともに定温度制御回路２４０による制御のもと発熱抵抗体２２１が上記一定温度（４００（℃））になるに要する時間に設定されている。
【００９５】
また、電源スイッチ２８１のオンに同期して、両定温度制御回路２３０、２４０による各制御電圧の出力が開始される。これに伴い、定温度制御回路２３０がブリッジ回路２１０の両電源端子間に制御電圧を出力すると、当該ブリッジ回路２１０が当該制御電圧でもって通電される。そして、このブリッジ回路２１０の両出力端子間から出力される電位差が演算増幅回路２５０により増幅されて定温度制御回路２３０にフィードバックされる。
【００９６】
従って、ステップ４１０におけるＮＯとの判定の繰り返し中において、発熱抵抗体２１１の抵抗値が上記一定温度（３００（℃））に対応する値を維持するように、当該発熱抵抗体２１１が定温度制御回路２３０でもって通電により制御される。
【００９７】
また、定温度制御回路２４０がブリッジ回路２２０の両電源端子間に制御電圧を出力すると、当該ブリッジ回路２２０が当該制御電圧でもって通電される。そして、このブリッジ回路２２０の両出力端子間から出力される電位差が演算増幅回路２６０により増幅されて定温度制御回路２４０にフィードバックされる。
【００９８】
従って、ステップ４１０におけるＮＯとの判定の繰り返し中において、発熱抵抗体２２１の抵抗値が上記一定温度（４００（℃））に対応する値を維持するように、当該発熱抵抗体２２１が定温度制御回路２４０でもって通電により制御される。
【００９９】
然る後、上記ソフトタイマーの計時時間が上記所定の待ち時間を経過すると、ステップ４１０においてＹＥＳと判定され、次のステップ４１１において、測温抵抗体３９０からの温度電圧ＶＴの入力処理がなされる。このため、当該温度電圧ＶＴが測温抵抗体３９０からマイクロコンピュータ２７０に入力されてセットされる。
【０１００】
ついで、ステップ４１２において、両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差の入力処理がなされる。これに伴い、両演算増幅回路２５０、２６０の各差動増幅電位差が、低温側差動増幅電位差ＶＬ及び高温側差動増幅電位差ＶＨとしてマイクロコンピュータ２７０に入力されセットされる。
【０１０１】
上述のようにステップ４１２における処理が終了した後、次のステップ４２０において、温度電圧ＶＴが所定の閾値電圧ＶＴｒ以下か否かが判定される。本第１実施形態では、所定の閾値電圧ＶＴｒは、環境温度Ｔの基準値に対応する。
【０１０２】
現段階において、ＶＴ≦ＶＴｒが成立すれば、ステップ４２０において、ＹＥＳと判定される。これに伴い、次のステップ４２１において、電圧比ＲＶが、次の式（２）に基づき、演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨ及び演算増幅回路２５０からの増幅電位差ＶＬに応じて算出される。
【０１０３】
ＲＶ＝ＶＨ／ＶＬ ・・・（２）
ここで、電圧比ＲＶとは、発熱抵抗体２２１の端子電圧の発熱抵抗体２１１の端子電圧に対する比をいう。本第１実施形態において、当該電圧比ＲＶは、演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨの演算増幅回路２５０からの差動増幅電位差ＶＬに対する比（ＶＨ／ＶＬ）に相当する。
【０１０４】
上述のようにしてステップ４２１の処理が終了すると、ステップ４２２において、水素ガスの濃度Ｄ＝０及び体積湿度ＨＵＭ＝０における電圧比ＲＶ＝ＲＶ０の算出処理がなされる。
【０１０５】
ここで、水素ガスの濃度Ｄ＝０及び体積湿度ＨＵＭ＝０のときの電圧比ＲＶがＲＶ０（以下、電圧比初期値ＲＶ０ともいう）であるが、Ｄ＝０及びＨＵＭ＝０のときの演算増幅回路２６０からの差動増幅電位差ＶＨを第１差動増幅電位差ＶＨ０としたとき、
この電圧比初期値ＲＶ０は、当該第１差動増幅電位差ＶＨ０（本発明の第１端子電圧値に対応）の演算増幅回路２５０からの差動増幅電位差ＶＬ＝ＶＬ０に対する比（ＶＨ０／ＶＬ０）でもって特定される。なお、差動増幅電位差ＶＬ０は、Ｄ＝０及びＨＵＭ＝０のときの値とする。また、本第１実施形態において、体積湿度ＨＵＭとは、上記被検出雰囲気内において環境温度がＴであるときの単位体積あたりの水分量をいう。
【０１０６】
ここで、電圧比初期値ＲＶ０と上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔ、即ち温度電圧ＶＴとの間の関係について調べたところ、電圧比初期値ＲＶ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、次の２次関数からなる式（３）でもって近似的に特定されることが分かった。
【０１０７】
ＲＶ０＝ＲＶ０（ＶＴ）＝Ａ１・ＶＴ2＋Ｂ１・ＶＴ＋Ｃ１・・・・（３）
従って、電圧比初期値ＲＶ０は、（ＶＨ０／ＶＬ０）に依ることなく、上記式（３）から温度電圧ＶＴに基づき得られることが分かる。なお、当該式（３）において、Ａ１は正の係数、Ｂ１は負の係数及びＣ１は正の定数を表すものとする。また、上記式（３）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１０８】
しかして、当該ステップ４２２の処理では、電圧比初期値ＲＶ０が、ＶＨ０／ＶＬ０を直接算出することなく、上記式（３）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。
【０１０９】
但し、上述した電圧比初期値ＲＶ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、後述する図９及び図１２の各グラフとは異なり、右下がりの下に凸な湾曲線状のグラフでもって特定される。従って、上記式（３）は、係数において、後述する両式（６）、（８）の係数とは異にし、当該両式（６）、（８）と相違する。
【０１１０】
然る後、ステップ４２３（図８参照）において、電圧比差ΔＲＶが、次の式（４）に基づき算出される。
【０１１１】
ΔＲＶ＝ＲＶ−ＲＶ０ ・・・・（４）
なお、式（４）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１１２】
ついで、ステップ４２４において、体積湿度ＨＵＭが、次の２次関数からなる式（５）から電圧比差ΔＲＶに基づき算出される。なお、当該式（５）において、Ａ２及びＢ２は、共に、正の係数であり、Ｃ２は定数（Ｃ２＝０）とする。
【０１１３】
ＨＵＭ＝ＨＵＭ（ΔＲＶ）
＝Ａ２・ΔＲＶ2＋Ｂ２・ΔＲＶ＋Ｃ２・・・・（５）
ここで、当該式（５）の根拠は次の通りである。即ち、体積湿度ＨＵＭと電圧比差ΔＲＶとの間の関係を調べたところ、図１０にて示すようなグラフが得られた。このグラフによれば、体積湿度ＨＵＭと電圧比差ΔＲＶとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（５）によって近似できることが分かった。なお、式（５）は、予め、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに記憶されている。
【０１１４】
ステップ４２４における処理後、次のステップ４２５において、体積湿度ＨＵＭの最大値ＨＵＭｍａｘ（飽和水蒸気濃度に相当）の算出処理がなされる。この算出処理では、最大値ＨＵＭｍａｘが、最大値ＨＵＭｍａｘと環境温度Ｔとの間の関係を特定する４次関数式から環境温度Ｔに基づき算出される。当該２次関数式は、予め、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに記憶されている。
【０１１５】
ついで、ステップ４３０において、体積湿度ＨＵＭが最大値ＨＵＭｍａｘよりも大きいか否かが判定される。このような判定は次の根拠に基づき行う。
【０１１６】
即ち、水素ガスの濃度Ｄ＝０のときの高温側差動増幅電位差ＶＨを第２差動増幅電位差ＶＨ１（本発明の第２端子電圧値に対応）としたとき、この第２差動増幅電位差ＶＨ１を、後述する３次関数からなる式（７）に基づき、上述の式（５）によって算出される体積湿度ＨＵＭを用いて算出すると、体積湿度ＨＵＭに依っては、誤差が第２差動増幅電位差ＶＨ１を増大させるように生ずる。このため、ステップ４３０を採用して、体積湿度ＨＵＭに依って、体積湿度ＨＵＭの補正の仕方を異ならしめるようにした。
【０１１７】
現段階において、式（５）で算出した体積湿度ＨＵＭが最大値ＨＵＭｍａｘよりも大きい場合には、ステップ４３０においてＹＥＳと判定され、次のステップ４３１において、体積湿度ＨＵＭが、最大値ＨＵＭｍａｘとなるように制限補正がなされる。
【０１１８】
一方、ＨＵＭがＨＵＭｍａｘ以下である場合には、ステップ４４０において、ＨＵＭ＜０が成立するか否かが判定される。そして、ＨＵＭ＜０が成立すれば、ステップ４４０において、ＹＥＳと判定されて、次のステップ４４１において、体積湿度が、ＨＵＭ＝０となるように制限補正される。
【０１１９】
上述のように、体積湿度ＨＵＭを最大値ＨＵＭｍａｘ又は零に制限補正することで、第２差動増幅電位差ＶＨ１を、後述する３次関数からなる式（７）に基づき、上述の式（５）によって算出される体積湿度ＨＵＭを用いて算出しても、当該第２差動増幅電位差ＶＨ１に生ずる誤差が最小限に抑制され得る。
【０１２０】
以上のようにしてステップ４３１での制限補正処理、ステップ４４１での制限補正処理或いはステップ４４０でのＮＯとの判定処理がなされると、被検出雰囲気中の水素ガスの濃度Ｄ及び体積湿度ＨＵＭが共に零であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨを第１差動増幅電位差ＶＨ０とし、Ａ３及びＢ３を係数とし、Ｃ３を定数とすれば、第１差動増幅電位差ＶＨ０が、ステップ４５０において、次の２次関数からなる式（６）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。なお、係数Ａ３は負であり、係数Ｂ３は正であり、定数Ｃ３は正である。
【０１２１】
ＶＨ０＝ＶＨ０（ＶＴ）＝Ａ３・ＶＴ2＋Ｂ３・ＶＴ＋Ｃ３・・・・（６）
ここで、当該式（６）の根拠について説明する。上記被検出雰囲気中の水素ガスの濃度Ｄ及び体積湿度ＨＵＭがそれぞれ零であるとき、第１差動増幅電位差ＶＨ０と上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔ、ひいては温度電圧ＶＴとの間には、どのような関係が成立するかにつき調べたところ、図９にて示すようなグラフが得られた。
【０１２２】
このグラフによれば、第１差動増幅電位差ＶＨ０と温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（６）でもって近似的に特定されることが分かった。なお、上述の式（６）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１２３】
次のステップ４６０において、第２差動増幅電位差ＶＨ＝ＶＨ１が、次の２次関数からなる式（７）から体積湿度ＨＵＭに基づき算出される。なお、式（７）において、Ａ４は負の係数であり、Ｂ４は正の係数であり、Ｃ４は定数（Ｃ４＝ＶＨ０）とする。
【０１２４】
ＶＨ１＝ＶＨ１（ＨＵＭ）
＝Ａ４・ＨＵＭ2＋Ｂ４・ＨＵＭ＋Ｃ４・・・（７）
ここで、当該式（７）の根拠について説明する。第２差動増幅電位差ＶＨ１と体積湿度ＨＵＭとの間の関係を調べたところ、図１１にて示すグラフが得られた。このグラフによれば、第２差動増幅電位差ＶＨ１と体積湿度ＨＵＭとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（７）でもって近似されることが分かった。なお、式（６）に基づき算出した第１差動増幅電位差ＶＨ０は、式（７）及び図１１から分かるように、温度電圧ＶＴ（環境温度Ｔ）に対するオフセット量を表す。
【０１２５】
ついで、ステップ４７０において、ガス感度Ｇが、次の２次関数からなる式（８）から温度電圧ＶＴに基づき算出される。なお、当該式（８）において、Ａ５は負の係数であり、Ｂ５は正の係数であり、Ｃ５は正の定数である。
【０１２６】
Ｇ＝Ｇ（ＶＴ）＝Ａ５・ＶＴ2＋Ｂ５・ＶＴ＋Ｃ５・・・・（８）
ここで、式（８）の根拠について説明する。上記被検出雰囲気内の環境温度Ｔにおいて、当該被検出雰囲気内の水分が零（つまり、体積湿度ＨＵＭ＝０）でありかつ水素ガスの濃度Ｄが零であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨを上述のごとく第１差動増幅電位差ＶＨ０とし、上記被検出雰囲気内の水分が零（つまり、体積湿度ＨＵＭ＝０）でありかつ水素ガスの濃度Ｄが当該可燃性ガス検出装置でもって検出可能な最大値Ｄｍａｘ（ｖｏｌ％）であるときの高温側差動増幅電位差ＶＨをＶＨｍａｘとすると、ガス感度Ｇ（ｍＶ／ｖｏｌ％）は、次の式（９）でもって表される。
【０１２７】
Ｇ＝（ＶＨｍａｘ−ＶＨ０）／Ｄｍａｘ ・・・・（９）
この式（９）を前提に、ガス感度Ｇと温度電圧ＶＴとの間の関係を調べたところ、図１２にて示すグラフが得られた。このグラフによれば、ガス感度Ｇと温度電圧ＶＴとの間の関係は、２次関数特性として、上述の式（８）でもって近似的に特定されることが分かった。従って、ガス感度Ｇは、式（９）に依らなくても、上記式（８）から温度電圧ＶＴに基づき得られることが分かる。
【０１２８】
但し、図１２のグラフを図９のグラフと対比してみると、図１２のグラフは、上に凸な湾曲線状となっているのに対し、図９のグラフは、図１２のグラフとは異なり、僅かに上に凸な湾曲線状となっているにすぎず、どちらかといえば、ほぼ直線状である。従って、式（８）は、その係数において、式（６）の係数とは異なる。その結果、式（８）は、式（６）とは相違している。なお、当該式（８）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１２９】
然る後、ステップ４８０において、水素ガスの濃度Ｄが、次の式（１０）に基づき、ステップ４１２で入力された高温側差動増幅電位差ＶＨ、ステップ４７０で算出されたガス感度Ｇ及びステップ４６０で算出された第２差動増幅電位差ＶＨ１に応じて算出される。
【０１３０】
Ｄ＝（ＶＨ−ＶＨ１）／Ｇ ・・・（１０）
なお、式（１０）は、水素ガスの濃度Ｄ＝１（ｖｏｌ％）に対する高温側差動増幅電位差ＶＨの変化量を表すことから、式（１０）において水素ガスの濃度Ｄの単位は、（ｖｏｌ％Ｈ2）である。また、当該式（１０）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１３１】
以上説明したように、上記被検出雰囲気内の体積湿度を算出した上で、水素ガスの濃度を算出するようにしたので、温度電圧ＶＴ≦基準値ＶＴｒのとき、上記被検出雰囲気内に水分があっても、水素ガスの濃度が精度よく算出され得る。このことは、当該ガス検出装置が多湿環境下にあっても、精度よく水素ガスの濃度を算出し得ることを意味する。
【０１３２】
ちなみに、当該ガス検出装置の出力濃度が、上記被検出雰囲気内の温度を０（℃）として、水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかにつき調べたところ、図１３にて示す両グラフ１、２が得られた。グラフ１は、体積湿度ＨＵＭが上述のように制限設定された場合において、当該ガス検出装置の出力濃度が水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかを示す。また、グラフ２は、体積湿度ＨＵＭが上述のように制限設定しない場合において、当該ガス検出装置の出力濃度が水素ガスの濃度Ｄに対しどのように変化するかを示す。
【０１３３】
これによれば、第２差動増幅電位差ＶＨ１を増大させる誤差が抑制されるために、上記出力濃度が減少することなく精度よく確保されることが分かる。
【０１３４】
一方、上述のようにコンピュータプログラムがステップ４２０に進んだとき、ＶＴ＞ＶＴｒが成立すれば、ステップ４２０において、ＮＯと判定される。これに伴い、次のステップ４２６において、上記被検出雰囲気内の水素ガスの濃度Ｄ＝０のときの体積湿度ＨＵＭの算出処理がなされる。即ち、当該体積湿度ＨＵＭは、次の式（１１）に基づき、温度電圧ＶＴ（＞ＶＴｒ）に応じて算出される。
【０１３５】
ＨＵＭ＝ＨＵＭ（ＶＴ）・・・（１１）
この式（１１）の根拠は次の通りである。環境温度Ｔが低い場合、上記被検出雰囲気内に含有される絶対水分量自体が少ないため、上述の式（５）でもって算出される体積湿度ＨＵＭが、実際の体積湿度からずれる。このずれが、被検出ガスである水素ガスの濃度に対する検出精度に大きく影響し、その結果、水素ガスの濃度の検出精度が悪化することがある。
【０１３６】
そこで、上述のような体積湿度の算出誤差に起因する水素ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制するために、測温抵抗体３９０の検出環境温度Ｔが低い場合、換言すれば、温度電圧ＶＴが所定の閾値電圧ＶＴｒよりも高い場合には、体積湿度ＨＵＭは、上述の電圧比ＲＶに依ることなく、上述の式（１１）に基づき、温度電圧ＶＴによって算出することとした。例えば、ＨＵＭ（ＶＴ）は、上述した体積湿度の算出誤差に起因する水素ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の体積湿度であってもよい。なお、式（１１）は、マイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１３７】
上述のようにしてステップ４２６の処理が終了すると、第２差動増幅電位差ＶＨ１が、ステップ４６０において、上述の式（７）に基づいて、ステップ４２６で算出した体積湿度ＨＵＭに応じて算出される。
【０１３８】
そして、ステップ４７０において、水素ガスの濃度Ｄが、式（１０）に基づいて算出される。
【０１３９】
これにより、ＶＴ＞ＶＴｒである場合、即ち環境温度Ｔが低い場合に、上記被検出雰囲気内の絶対水分量が少なくても、体積湿度ＨＵＭが、実際の体積湿度からずれることが少なく、水素ガスの濃度Ｄが、精度よく得られる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、次のような観点から提案されている。当該ガス検出装置を燃料電池システムの配管に適用する場合、当該配管の内部には、圧力変動が生ずる。この圧力変動は、上記第１実施形態にて述べた各式（３）、（５）、（７）及び（８）における各係数に影響を与える。従って、この影響を防止すれば、水素ガスの濃度はより一層精度よく得られる。
【０１４０】
以上のような観点から、具体的には、本第２実施形態においては、上記第１実施形態にて述べた装置ユニット１００において、圧力センサ（図示しない）を付加的採用した構成となっており、この圧力センサは、上記第１実施形態にて述べた被検出雰囲気内の圧力を検出してマイクロコンピュータ２７０に入力するようになっている。
【０１４１】
また、各ステップ４２２、４２４、４６０及び４７０において、各式（３）、（５）、（７）及び（８）の各係数が、上記圧力の変動の影響を受けないように、上記圧力センサの検出圧力でもって補正され、このように補正された後の各式（３）、（５）、（７）及び（８）を用い、各ステップ４２２、４２４、４６０及び４７０における処理がなされる。なお、上記補正にあたり、各式（３）、（５）、（７）及び（８）の各係数と上記圧力センサの検出圧力との間の関係を表す特性がマイクロコンピュータ２７０のＲＯＭに予め記憶されている。
【０１４２】
これにより、上述のように圧力の変動があっても、当該圧力変動の影響を受けないような値に体積湿度ＨＵＭが精度よく算出される。従って、このようにして算出された体積湿度ＨＵＭに基づき式（７）から第２差動増幅電位差ＶＨ１を算出することで、水素ガスの濃度が式（１０）からより一層精度よく算出される。その結果、上述のように圧力変動があっても、水素ガスの濃度の検出精度がより一層向上し得る。
【０１４３】
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）発熱抵抗体３３０及び配線膜３４０の形成材料としては、高温において化学的耐久性が高く、かつ温度抵抗係数が大きいことが望ましい。
（２）水素ガスに限らず、都市ガス等の可燃性ガスの濃度検出や当該ガスの漏洩検出に本発明を適用してもよい。
（３）体積湿度ＨＵＭに代えて、相対湿度を用いてもよい。
（４）測温抵抗体３９０は、薄膜抵抗体に限ることなく、サーミスタ等の温度検出可能な各種の抵抗体であってもよい。
（５）測温抵抗体３９０に代えて、検出素子３００とは別体の測温抵抗体その他の温度センサを採用してもよい。この場合、当該温度センサは、検出素子３００を配置した測定空間内に配置することが望ましい。
（６）発熱抵抗体２１１、２２１は、上記各実施形態とは異なり、当該発熱抵抗体の温度の上昇（或いは低下）に応じて減少（或いは増大）するように抵抗値を変化させる発熱抵抗体であってもよい。この場合、上記各実施形態にて述べた電圧比ＲＶは、両発熱抵抗体２１１、２２１のうち抵抗値の大きい方を基準に算出するようにする。
（７）図７のステップ４１０における判定基準である所定の待ち時間は、例えば０．５（秒）であるが、これに限ることなく、適宜変更してもよく、要するに、両発熱抵抗体２１１、２２１をその定温度制御により上記各対応の一定温度に維持し得る時間であればよい。
（８）両発熱抵抗体２１１、２２１の各温度抵抗係数は、測温抵抗体３９０の温度抵抗係数とは、必ずしも同一でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に係る可燃性ガス検出装置の第１実施形態における装置ユニットの断面図である。
【図２】上記第１実施形態における制御回路を示すブロック図である。
【図３】図１の検出構造体に対する検出素子の組み付け構造を示す断面図である。
【図４】図５にて４−４線に沿う検出素子の断面図である。
【図５】図３の検出素子の平面図である。
【図６】温度電圧と環境温度との間の関係を表すグラフである。
【図７】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの前段部である。
【図８】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの後段部である。
【図９】上記第１実施形態における第１差動増幅電位差ＶＨ０と温度電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】体積湿度と電圧比差との間の関係を示すグラフである。
【図１１】第２差動増幅電位差ＶＨ1と体積湿度との関係を示すグラフである。
【図１２】上記第１実施形態におけるガス感度と温度電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】出力濃度と水素ガスの濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４５】
２１１、２２１、３３０…発熱抵抗体、２３０、２４０…定温度制御回路、
２５０、２６０…演算増幅回路、２７０…マイクロコンピュータ、
２８０…直流電源、３００…検出素子、３１０…半導体基板、３１１…凹部、
３２０…絶縁層、３５０…内側保護層、３６０…外側保護層、
３９０…測温抵抗体、Ｄ…水素ガスの濃度、ΔＲＶ…電圧比差、
ＨＵＭ…体積湿度、ＲＶ…電圧比、ＲＶ０…電圧比初期値、Ｔ…環境温度、
ＶＨ…高温側差動増幅電位差、ＶＨ０…第１差動増幅電位差、
ＶＨ１…第２差動増幅電位差、ＶＬ…低温側差動増幅電位差、ＶＴ…温度電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体を備えてなる可燃性ガス検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による制御状態にて生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定する電圧比決定手段と、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定する湿度決定手段と、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき前記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする可燃性ガス検出装置。
【請求項２】
複数の凹部を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層と、この絶縁層の表面に前記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体と、これら発熱抵抗体を覆うように前記絶縁層の表面に形成される保護層とを有して、被検出雰囲気内に配置される検出素子を備える可燃性ガス検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による制御状態にて生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定する電圧比決定手段と、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定する湿度決定手段と、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき前記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする可燃性ガス検出装置。
【請求項３】
前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値を従属変数とし前記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
前記湿度を従属変数とし前記電圧比と前記電圧比初期値との差を表す電圧比差を独立変数とする第２の関数特性とを
前記湿度−電圧比−環境温度特性として、記憶する記憶手段を備え、
前記湿度決定手段は、
前記第１の関数特性から前記環境温度に基づき前記電圧比初期値を決定する電圧比初期値決定手段と、
前記電圧比及び前記電圧比初期値に基づき前記電圧比差を算出する電圧比差算出手段と、
前記第２の関数特性から前記電圧比差に基づき前記湿度を算出する湿度算出手段とを有して、
当該湿度算出手段により算出された湿度を、前記湿度決定手段により決定された湿度とするようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、さらに、
前記環境温度を独立変数とし、前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値を従属変数とする第３の関数特性と、
前記湿度を独立変数とし、前記第１端子電圧値を切片とし、かつ前記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値を従属変数とする第４の関数特性と、
前記環境温度を独立変数とし前記可燃性ガスに対するガス感度を従属変数とする第５の関数特性とを
前記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、記憶してなり、
前記濃度算出手段は、
前記第３の関数特性から前記環境温度に基づき前記第１端子電圧値を決定する第１端子電圧値決定手段と、
前記第４の関数特性から前記湿度及び前記第１端子電圧値に基づき前記第２端子電圧値を決定する第２端子電圧値決定手段と、
前記第５の関数特性から前記環境温度に基づき前記ガス感度を決定するガス感度決定手段と、
前記高温側発熱抵抗体の前記端子電圧と前記第２端子電圧値との差を前記ガス感度で除算する除算手段とを備えて、
この除算手段による除算結果を前記可燃性ガスの濃度とするようにしたことを特徴とする請求項３に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項５】
前記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と前記環境温度との間の関係を表す特性から前記環境温度に基づき前記飽和水蒸気濃度を決定する飽和水蒸気濃度決定手段と、
前記湿度決定手段により決定された湿度が前記飽和水蒸気濃度以上のとき当該決定湿度を前記飽和水蒸気濃度に補正し、前記湿度決定手段により決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正する湿度補正手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項６】
前記環境温度が所定の温度以下のとき、前記湿度決定手段により決定された湿度を、前記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正する他の湿度補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の可燃ガス検出装置。
【請求項７】
前記２つの発熱抵抗体の制御温度の差は、５０（℃）以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項８】
前記２つの発熱抵抗体の制御温度は、１５０（℃）以上５００（℃）以下であることを特徴とする請求項７に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項９】
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように前記２つの発熱抵抗体を通電により制御し、
前記被検出雰囲気内の前記制御状態において生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定し、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記被検出雰囲気内の環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定し、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の前記端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出することで、当該可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出方法。
【請求項１０】
前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値を従属変数とし前記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
前記湿度を従属変数とし前記電圧比と前記電圧比初期値との差を表す電圧比差を独立変数とする第２の関数特性とを
前記湿度−電圧比−環境温度特性として、設定し、
かつ、前記環境温度を独立変数とし、前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値を従属変数とする第３の関数特性と、
前記湿度を独立変数とし、前記第１端子電圧値を切片とし、かつ前記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値を従属変数とする第４の関数特性と、
前記環境温度を独立変数とし前記可燃性ガスに対するガス感度を従属変数とする第５の関数特性とを
前記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、設定しておき、
前記第１〜第５の関数特性に基づき前記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の可燃性ガスの検出方法。
【請求項１１】
前記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と前記環境温度との間の関係を表す特性から前記環境温度に基づき前記飽和水蒸気濃度を決定し、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が前記飽和水蒸気濃度以上のとき前記決定湿度を前記飽和水蒸気濃度に補正し、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正することを特徴とする請求項８または９に記載の可燃性ガスの検出方法。
【請求項１２】
前記環境温度が所定の温度以下のときに、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度を、前記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に設定するようにしたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法。
【請求項１３】
前記被検出雰囲気内の圧力を検出し、
前記圧力の変動の影響を受けないように定めた前記第１〜第５の関数特性の各係数と前記圧力との間の関係を表す特性から前記圧力に基づき前記各関数特性をその各係数において補正し、
この補正後の前記第１及び第２の関数特性に基づき前記湿度を決定し、
この決定湿度及び前記補正後の前記第３〜第５の関数特性に基づき前記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法。
【請求項１】
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体を備えてなる可燃性ガス検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による制御状態にて生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定する電圧比決定手段と、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定する湿度決定手段と、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき前記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする可燃性ガス検出装置。
【請求項２】
複数の凹部を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層と、この絶縁層の表面に前記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体と、これら発熱抵抗体を覆うように前記絶縁層の表面に形成される保護層とを有して、被検出雰囲気内に配置される検出素子を備える可燃性ガス検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように当該２つの発熱抵抗体を通電により制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による制御状態にて生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定する電圧比決定手段と、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定する湿度決定手段と、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出する濃度算出手段とを備えて、
この濃度算出手段の算出濃度に基づき前記可燃性ガスを検出するようにしたことを特徴とする可燃性ガス検出装置。
【請求項３】
前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値を従属変数とし前記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
前記湿度を従属変数とし前記電圧比と前記電圧比初期値との差を表す電圧比差を独立変数とする第２の関数特性とを
前記湿度−電圧比−環境温度特性として、記憶する記憶手段を備え、
前記湿度決定手段は、
前記第１の関数特性から前記環境温度に基づき前記電圧比初期値を決定する電圧比初期値決定手段と、
前記電圧比及び前記電圧比初期値に基づき前記電圧比差を算出する電圧比差算出手段と、
前記第２の関数特性から前記電圧比差に基づき前記湿度を算出する湿度算出手段とを有して、
当該湿度算出手段により算出された湿度を、前記湿度決定手段により決定された湿度とするようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、さらに、
前記環境温度を独立変数とし、前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値を従属変数とする第３の関数特性と、
前記湿度を独立変数とし、前記第１端子電圧値を切片とし、かつ前記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値を従属変数とする第４の関数特性と、
前記環境温度を独立変数とし前記可燃性ガスに対するガス感度を従属変数とする第５の関数特性とを
前記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、記憶してなり、
前記濃度算出手段は、
前記第３の関数特性から前記環境温度に基づき前記第１端子電圧値を決定する第１端子電圧値決定手段と、
前記第４の関数特性から前記湿度及び前記第１端子電圧値に基づき前記第２端子電圧値を決定する第２端子電圧値決定手段と、
前記第５の関数特性から前記環境温度に基づき前記ガス感度を決定するガス感度決定手段と、
前記高温側発熱抵抗体の前記端子電圧と前記第２端子電圧値との差を前記ガス感度で除算する除算手段とを備えて、
この除算手段による除算結果を前記可燃性ガスの濃度とするようにしたことを特徴とする請求項３に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項５】
前記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と前記環境温度との間の関係を表す特性から前記環境温度に基づき前記飽和水蒸気濃度を決定する飽和水蒸気濃度決定手段と、
前記湿度決定手段により決定された湿度が前記飽和水蒸気濃度以上のとき当該決定湿度を前記飽和水蒸気濃度に補正し、前記湿度決定手段により決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正する湿度補正手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項６】
前記環境温度が所定の温度以下のとき、前記湿度決定手段により決定された湿度を、前記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に補正する他の湿度補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の可燃ガス検出装置。
【請求項７】
前記２つの発熱抵抗体の制御温度の差は、５０（℃）以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項８】
前記２つの発熱抵抗体の制御温度は、１５０（℃）以上５００（℃）以下であることを特徴とする請求項７に記載の可燃性ガス検出装置。
【請求項９】
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体のうち少なくとも２つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値に維持するように前記２つの発熱抵抗体を通電により制御し、
前記被検出雰囲気内の前記制御状態において生ずる前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として決定し、
前記被検出雰囲気内の湿度、前記電圧比及び前記被検出雰囲気内の環境温度の間の関係を表す湿度−電圧比−環境温度特性から前記電圧比及び前記環境温度に基づき前記湿度を決定し、
前記被検出雰囲気内の可燃性ガスの濃度、前記２つの発熱抵抗体のうち高温側発熱抵抗体の端子電圧、前記湿度及び前記環境温度の間の関係を表す濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性から前記高温側発熱抵抗体の前記端子電圧、前記湿度及び前記環境温度に基づき前記可燃性ガスの濃度を算出することで、当該可燃性ガスを検出する可燃性ガス検出方法。
【請求項１０】
前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記２つの発熱抵抗体の各端子電圧の比である電圧比初期値を従属変数とし前記環境温度を独立変数とする第１の関数特性と、
前記湿度を従属変数とし前記電圧比と前記電圧比初期値との差を表す電圧比差を独立変数とする第２の関数特性とを
前記湿度−電圧比−環境温度特性として、設定し、
かつ、前記環境温度を独立変数とし、前記可燃性ガスの濃度及び湿度が共に零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第１端子電圧値を従属変数とする第３の関数特性と、
前記湿度を独立変数とし、前記第１端子電圧値を切片とし、かつ前記被検出雰囲気内の湿度が零であるときの前記高温側発熱抵抗体の端子電圧である第２端子電圧値を従属変数とする第４の関数特性と、
前記環境温度を独立変数とし前記可燃性ガスに対するガス感度を従属変数とする第５の関数特性とを
前記濃度−端子電圧−湿度―環境温度特性として、設定しておき、
前記第１〜第５の関数特性に基づき前記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の可燃性ガスの検出方法。
【請求項１１】
前記被検出雰囲気内の飽和水蒸気濃度と前記環境温度との間の関係を表す特性から前記環境温度に基づき前記飽和水蒸気濃度を決定し、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が前記飽和水蒸気濃度以上のとき前記決定湿度を前記飽和水蒸気濃度に補正し、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度が零以下のときには当該決定湿度を零に補正することを特徴とする請求項８または９に記載の可燃性ガスの検出方法。
【請求項１２】
前記環境温度が所定の温度以下のときに、前記湿度−電圧比−環境温度特性に基づき決定された湿度を、前記可燃性ガスの濃度の検出精度の悪化を抑制し得るように予め選定した所定の値に設定するようにしたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法。
【請求項１３】
前記被検出雰囲気内の圧力を検出し、
前記圧力の変動の影響を受けないように定めた前記第１〜第５の関数特性の各係数と前記圧力との間の関係を表す特性から前記圧力に基づき前記各関数特性をその各係数において補正し、
この補正後の前記第１及び第２の関数特性に基づき前記湿度を決定し、
この決定湿度及び前記補正後の前記第３〜第５の関数特性に基づき前記可燃性ガスの濃度を決定するようにしたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の可燃性ガス検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２４８３５６（Ｐ２００７−２４８３５６Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７４４６１（Ｐ２００６−７４４６１）
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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