DE102008005693A1

DE102008005693A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren von brennbarem Gas in einer zu detektierenden Atmosphäre

Info

Publication number: DE102008005693A1
Application number: DE102008005693A
Authority: DE
Inventors: Shogo Nagoya Hamatani; Shoji Nagoya Kitanoya; Ryuji Nagoya Inoue
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20080282771A1; CA2617860A1; US7963145B2; JP2008180542A; CA2617860C; JP4885748B2

Abstract

In einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Detektieren eines brennbaren Gases innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre wird eine berechnete Feuchtigkeitsabweichung entsprechend einer vergangenen Gaskonzentration, die in einer Speichereinheit eines Mikrocomputers gespeichert ist, auf der Basis einer Korrelation zwischen einer vorher gesetzten Gaskonzentration des brennbaren Gases und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung berechnet, wobei eine berechnete Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung korrigiert wird, um eine korrigierte Feuchtigkeit zu berechnen, und, wenn eine Konzentration des brennbaren Gases auf der Basis der Anschlussspannung, einer Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre und einer Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre berechnet wird, wird die berechnete, korrigierte Feuchtigkeit als die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre verwendet, die auf der Basis der Anschlussspannung an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand und der Temperatur der detektierten Temperatur berechnet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von brennbarem Gas innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre (nachfolgend auch Detektionsvorrichtung und Detektionsverfahren für brennbares Gas genannt) und genauer eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren des verbrennbaren Gases innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre, die bzw. das mit einer Vielzahl von Heizwiderständen versehen ist, die innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sind.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (tokkai) Nr. 2006-10670 , die am 12. Januar 2006 veröffentlicht worden ist, gibt beispielhaft eine früher vorgeschlagene Detektionsvorrichtung für brennbares Gas an. In der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas, die in der zuvor beschriebenen offengelegten, japanischen Patentanmeldung offenbart ist, wird das brennbare Gas innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre detektiert, indem Anschlussspannungen an jeweiligen Heizwiderständen verwendet werden, die derart gesteuert werden, dass sie zueinander unterschiedliche Temperaturen bereitstellen zu können.
Genauer wird in der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas, die in der oben beschriebenen Offenlegung der japanischen Patentanmeldung offenbart worden ist, das brennbare Gas auf der Basis einer Beziehung zwischen jeweiligen Anschlussspannungen an jeweiligen Heizwiderständen, einer Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre und einer Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre detektiert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis einer Beziehung zwischen den jeweiligen Anschlussspannungen an den jeweiligen Heizwiderständen und der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre berechnet werden kann.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
In der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas, die in der oben beschriebenen, japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung offenbart ist, wird unter der Voraussetzung, dass eine Konzentration des brennbaren Gases ein vorgegebener Referenzwert (zum Beispiel 0%) ist, die Feuchtigkeit (berechneter Wert) der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Beziehung zwischen jeder der Anschlussspannungen und der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre berechnet. Eine Abweichung (berechnete Feuchtigkeitsabweichung) der Feuchtigkeit (berechneter Wert) der zu detektierenden Atmosphäre aufgrund der Änderung der Konzentration des brennbaren Gases tritt deshalb häufig auf. Es besteht dann die Möglichkeit, dass eine Detektionsgenauigkeit des brennbaren Gases aufgrund der Berechnungsabweichung der Feuchtigkeit vermindert wird, wenn die berechnete Feuchtigkeitsabweichung der Feuchtigkeit (eine Berechnungsabweichung) der zu detektierenden Atmosphäre auftritt.
Anders ausgedrückt, wenn die Feuchtigkeit (tatsächlicher Wert) der zu detektierenden Atmosphäre konstant ist, ändert sich in dem Fall, dass sich die Konzentration des brennbaren Gases auf einen Wert ändert, der unterschiedlich zu dem vorgegebenen Referenzwert ist, die Feuchtigkeit (Berech nungswert) oft, die auf der Basis der Beziehung zwischen jeder der Anschlussspannungen und der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre bestimmt wird.
Auf diese Art und Weise tritt die Abweichung der Feuchtigkeit (berechneter Wert) auf, die durch die Berechnung erhalten wird, auch wenn die tatsächliche Feuchtigkeit konstant ist. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Detektionsvorrichtung für brennbares Gas und ein Detektionsverfahren bereitzustellen, die die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des brennbaren Gases unterdrücken kann und in der die Abweichung der Feuchtigkeit (Berechnungsabweichung), die durch die Berechnung erhalten wird, nur schwierig auftritt, auch wenn sich die Konzentration des brennbaren Gases bei der tatsächlichen Verwendung ändert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Detektieren eines brennbaren Gases innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre bereitgestellt, die aufweist: einen ersten Heizwiderstand und einen zweiten Heizwiderstand, die innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sind; einen Spannungsversorgungssteuerabschnitt, der derart aufgebaut ist, dass eine Spannungsversorgungssteuerung für den ersten Heizwiderstand und den zweiten Heizwiderstand durchgeführt wird, damit der erste Heizwiderstand und der zweite Heizwiderstand Widerstandswerte bereitstellen können, die zueinander unterschiedlichen Zieltemperaturen entsprechen; einen Temperaturdetektionsabschnitt, der derart aufgebaut ist, dass er eine Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre detektiert; einen Spannungsdetektionsabschnitt, der derart aufgebaut ist, dass er jede der Anschlussspannungen an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand detektieren kann; ein Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt, der aufgebaut ist, eine Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der jeweiligen Anschlussspannungen, die durch den Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, und der Temperatur zu berechnen, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird; einen Konzentrationsberechnungsabschnitt, der aufgebaut ist, eine Gaskonzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Anschlussspannung, die mindestens eine von den beiden Anschlussspannungen enthält, die durch den Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, der Feuchtigkeit, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, und der Temperatur zu detektieren, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird; einen Gaskonzentrationsspeicherabschnitt, der aufgebaut ist, die Gaskonzentration, die durch den Konzentrationsberechnungsabschnitt darin berechnet wird, zu speichern; und einen Feuchtigkeitskorrekturabschnitt, der aufgebaut ist, eine berechnete Feuchtigkeitsabweichung entsprechend einer vergangenen Gaskonzentration, die in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt gespeichert ist, auf der Basis einer voreingestellten Korrelation zwischen der Konzentration des brennbaren Gases und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung des Feuchtigkeitsberechnungsabschnitts zu berechnen und die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung zu korrigieren, um eine korrigierte Feuchtigkeit zu berechnen, wobei der Konzentrationsberechnungsabschnitt die korrigierte Feuchtigkeit, die durch den Berechnungsabschnitt für korrigierte Feuchtigkeit berechnet wird, für die Feuchtigkeit verwendet, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren eines brennbaren Gases innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre bereitgestellt, das aufweist: Bereitstellen eines ersten Heizwiderstands und eines zweiten Heizwiderstands, die innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sind; Durchführen einer Spannungsversorgungssteuerung für einen ersten Heizwiderstand und einen zweiten Heizwiderstand, um Widerstandswerte entsprechend zueinander unterschiedlicher Zieltemperaturen des ersten Heizwiderstands und des zweiten Heizwiderstands bereitzustellen; Detektieren einer Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre; Detektieren jeder der Anschlussspannungen an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand; Berechnen einer Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der detektierten, jeweiligen Anschlussspannungen und der detektierten Temperatur; Berechnen einer Gaskonzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Anschlussspannung, die mindestens eine der beiden detektierten Anschlussspannungen enthält, der berechneten Feuchtigkeit und der detektierten Temperatur; Speichern der berechneten Gaskonzentration darin; Berechnen einer berechneten Feuchtigkeitsabweichung, die einer gespeicherten, vergangenen Gaskonzentration entspricht, auf der Basis einer vorher gesetzten Korrelation zwischen der Gaskonzentration und dem brennbaren Gas und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung; und Korrigieren der berechneten Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung, um eine korrigierte Feuchtigkeit bei der Konzentrationsberechnung zu berechnen, wobei die berechnete, korrigierte Feuchtigkeit für die berechnete Feuchtigkeit bei der Feuchtigkeitsberechnung verwendet wird.
Da die korrigierte Feuchtigkeit, die durch den Feuchtigkeitskorrekturabschnitt unter Verwendung der Konzentration des brennbaren Gases, die in der Vergangenheit berechnet worden ist, erhalten wird, ein berechneter Wert ist, der den Einfluss der Konzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre wiedergibt, stellt die korrigierte Feuchtigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung einen Wert bereit, der näher an der tatsächlichen Feuchtigkeit ist als die Feuch tigkeit, die ein direktes Ergebnis der Berechnung durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt ist. Anders ausgedrückt stellt die korrigierte Feuchtigkeit einen Wert bereit, der eine geringe Abweichung von der tatsächlichen Feuchtigkeit im Vergleich zu dem Ergebnis der Berechnung der Feuchtigkeit durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt hat. Da der Konzentrationsberechnungsabschnitt die korrigierte Feuchtigkeit verwendet, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt als die Feuchtigkeit berechnet wird, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, wenn die Berechnung der Konzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre ausgeführt wird, kann die Konzentration des brennbaren Gases detektiert werden, während die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit aufgrund des Einflusses des brennbaren Gases unterdrückt wird. Das heißt, dass die Detektionsabweichung der Konzentration des brennbaren Gases, die durch die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit verursacht wird, unterdrückt werden kann bzw. ausgeschlossen werden kann und dass die Reduzierung einer Detektionsgenauigkeit der Konzentration des brennbaren Gases unterdrückt werden kann. Auch wenn sich die Konzentration des brennbaren Gases ändert, tritt gemäß der vorliegenden Erfindung die Abweichung der Feuchtigkeit (Berechnungswert), die durch die Berechnung erhalten wird, nur schwierig auf und die Detektionsvorrichtung für brennbares Gas, die die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit für brennbares Gas unterdrücken kann, kann realisiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass als die beiden Anschlussspannungen, die durch den Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, die Anschlussspannung an einem (einem Heizwiderstand mit höherer Temperatur) von dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand, für die die Spannungsversorgungssteuerung durchgeführt wird, um einen Widerstandswert entsprechend einer höheren Zieltemperatur bzw. Solltemperatur bereitstellen zu können, und die Anschlussspannung an dem anderen (einem Heizwiderstand mit niedrigerer Temperatur) von dem ersten Heizwi derstand und dem zweiten Heizwiderstand vorhanden sind, für die die Spannungsversorgungssteuerung durchgeführt wird, um einen Widerstandswert entsprechend einer niedrigeren Zieltemperatur bereitstellen zu können. Der Konzentrationsberechnungsabschnitt kann somit nur die Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit höherer Temperatur, nur der Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit niedrigerer Temperatur, einen Differenzwert (Spannungsdifferenz) zwischen der Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit hoher Temperatur und der Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit niedriger Temperatur oder ein Verhältnis (Spannungsverhältnis) zwischen der Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit hoher Temperatur und der Anschlussspannung an dem Heizwiderstand mit niedrigerer Temperatur usw. verwenden, da die Anschlussspannung, die zum Berechnen der Gaskonzentration verwendet wird, mindestens eine der beiden Anschlussspannungen enthält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer Detektionsvorrichtung für brennbares Gas in einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A ist ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung und eines Mikrocomputers der ersten Ausführungsform der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt ist;
2B ist ein Blockdiagramm, das einen inneren Aufbau des Mikrocomputers wiedergibt, der in 2A gezeigt ist;
3 ist eine erweiterte und längsseitige Schnittansicht eines Umgebungsteils eines Elementgehäuses der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas;
4 ist eine Schnittansicht in einer Richtung eines markierten Pfeils, die entlang einer Linie A-A ausgeschnitten ist, eines Detektionselements für brennbares Gas, das in 5 gezeigt ist;
5 ist eine Draufsicht auf das Gasdetektionselement;
6 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitungsinhalte einer Gasdetektionsprozedur der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas in der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, wiedergibt;
7 ist ein Erläuterungskurvenverlauf, der Messergebnisse der Feuchtigkeit in der ersten Ausführungsform und in einem Vergleichsbeispiel wiedergibt;
8 ist eine Erläuterungsansicht, die ein Ergebnis der Messungen der Wasserstoff(Gas)-Konzentration in der ersten Ausführungsform und in dem Vergleichsbeispiel wiedergibt;
9 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsinhalte der Gasdetektionsprozedur der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas in einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Eine Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist mit einem Gasdetektionselement 60 ausgestattet, das ein thermisch lei tendes Gasdetektionselement ist. Die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas detektiert die Konzentration eines brennbaren Gases.
Diese Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas ist zum Beispiel in einem Rohraufbau angebracht, der in einer Brennstoffzelleneinheit eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und wird zum Detektieren von Wasserstoff verwendet, der in einem detektierten Gas, das durch den Rohraufbau ausgestoßen wird, enthalten ist. Zudem enthält eine Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas eine Steuerschaltung 200 und einen Mikrocomputer 94 in der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas 1, um ein brennbares Gas, das in dem detektierten Gas enthalten ist, detektieren zu können.
1 zeigt dann eine Schnittansicht der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas. 2A und 2B zeigen ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerschaltung 200 und eines Mikrocomputers 94 in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas, die in 1 gezeigt ist, bzw. ein schematisches Blockdiagramm des Mikrocomputers 94, der in 2A gezeigt ist.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas: ein Elementgehäuse 20, in dem ein Gasdetektionselement 60 untergebracht ist, um ein zu detektierendes Gas zu detektieren; und ein Gehäuse 40, das das Elementgehäuse 20 trägt und in dem eine Leiterplatte 41, die elektrisch mit dem Gasdetektionselement 60 verbunden ist, untergebracht ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine vertikale Richtung in 1 eine vertikale Richtung der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas ist, und dass eine horizontale Richtung in 1 eine horizontale Richtung der Detektionsvor richtung 1 für brennbares Gas ist. Zuerst wird ein Aufbau des Gehäuses 40 mit Bezug auf 1 erläutert.
Das Gehäuse 40 enthält: einen Gehäusehauptrahmen 42, und einen Gehäusedeckel 44, der eine Öffnung verschließt, die an dem oberen Endteil des Gehäusehauptrahmens 42 angebracht ist. Zudem sind in dem Gehäuse 40 eine Leiterplatte 41, der Mikrocomputer 94 und Heizwiderstände 50, 51 vorgesehen. Jedes Teil, das das Gehäuse 40 bildet, wird hier genau beschrieben.
Der Gehäusehauptrahmen 42 ist ein Behälter, der Öffnungen an einer oberen und einer unteren Oberfläche davon hat und der eine vorgegebene Höhe hat. Der Gehäusehauptrahmen 42 enthält: ein Halteteil 46, das ein Klemmteil 38 des Elementgehäuses 20 hält; und ein Leiterplattehalteteil 45, das einen Randabschnitt der Leiterplatte 41 hält. Die Öffnung, die an der oberen Oberfläche des Gehäusehauptrahmens 42 vorgesehen ist, ist derart aufgebaut, dass sie eine Anordnung des Gehäusedeckels 44 ermöglicht, der aus einem synthetischen Kunststoff besteht, um die Öffnung an der oberen Oberfläche des Gehäusehauptrahmens 42 verschließen zu können.
Zudem enthält der Gehäusehauptrahmen 42: ein Flusswegausbildungsteil 43, das an einer unteren Mitte des Gehäusehauptrahmens 42 ausgebildet ist; und einen Steckverbinder 55 bzw. Stecker, der an dem Seitenteil des Gehäusehauptrahmens 42 ausgebildet ist, um eine Spannungsversorgung von außen zu empfangen. Ein Einführungsteil 35 des Elementgehäuses 20, um das detektierte Gas einführen und ausstoßen zu können, ist im Inneren des Flusswegausbildungsteils 43 untergebracht. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Elementgehäuse 20 durch ein Halteteil 46 in einem Zustand gehalten, in dem ein Teil des Elementgehäuses 20 innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet ist. Ein Dichtungsteil 47 ist angeordnet, um einen Spalt zwischen diesem Klemmteil 38 des Elementgehäuses 20 und dem Gehäusehauptrahmens 42 davon abzudichten (hermetisch abzudichten).
Der Steckverbinder 55 dient als ein Stromübertragungsteil, um Elektrizität der Leiterplatte 41 und dem Mikrocomputer 94 zuzuführen, und ist an einer äußeren Seitenoberfläche des Gehäusehauptrahmens 42 aufgebaut. Jeweilige Steckverbinderstifte 56, 57 sind elektrisch mit der Leiterplatte 41 und dem Mikrocomputer 94 über eine Verdrahtung (nicht gezeigt) verbunden, die in einer Seitenwand des Gehäusehauptrahmens 42 untergebracht ist.
Die Leiterplatte 41 ist eine plattenähnliche Board, die eine vorgegebene Dicke hat und die eine Steuerschaltung 200 (vgl. 2A) enthält, um das brennbare Gas, das in dem detektierten Gas enthalten ist, zu detektieren, und eine Temperatursteuerschaltung (nicht gezeigt) enthält, um die Temperaturen der Heizwiderstände 50, 51 steuern zu können.
Diese Steuerschaltung 200 ist elektrisch mit jeweiligen Elektroden des Gasdetektionselements 60 (Elektrodenfilme 371, 373, 391 und Elektrodenfilme 372, 392 der geerdeten Elektroden, wie weiter unten beschrieben wird (vgl. 2A und 5)), verbunden. Lötdrähte 52, 53 sind elektrisch zwischen der Temperatursteuerschaltung und den Heizwiderständen 50, 51 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lötdrähte 52, 53 jeweils zwei Drähte haben. Ein Aufbau der Steuerschaltung 200, die auf der Leiterplatte 41 vorgesehen ist, wird später beschrieben.
Der Mikrocomputer 94, der auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte 41 vorgesehen ist, führt verschiedene Prozesse aus, zum Beispiel einen Prozess (eine Sensorausgangsberechnungsverarbeitung), um eine Konzentration des brennbaren Gases zu berechnen, die in dem detektierten Gas enthalten ist, und einen Prozess (s Temperatursteuerungsverarbeitung), um die Wärmeerzeugungsmengen (Temperaturen) der Heizwiderstände 50, 51 auf der Basis des Ausgangs der Temperatursteuerschaltung berechnen zu können. Dieser Mikrocomputer 94 enthält zumindest funktional eine Speichereinheit, die aufgebaut ist, Programme zu speichern, die diese Sensorausgangsberechnungsverarbeitung und Temperatursteuerverarbeitung der Heizwiderstände 50, 51 ausführen, und eine CPU (Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit) 94A, die aufgebaut ist, die Programme, die in der Speichereinheit gespeichert sind, auszuführen.
Als Nächstes werden die Heizwiderstände 50, 51 unten stehend mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Heizwiderstände (oder Wärmeerzeugungselemente) 50, 51 dienen dazu, das Elementgehäuse 20 über das Gehäuse 40 oder direkt zu erwärmen oder zu heizen, um eine Innentemperatur des Elementgehäuses 20 auf einer Temperatur höher als den Taupunkt halten zu können. Heizwiderstände (Elemente) 50, 51 sind zum Beispiel durch Widerstände aufgebaut, die in elektronischen Teilen verwendet werden usw., oder Schichtheizer bzw. Filmheizer.
Die Heizwiderstände 50, 51 sind bevorzugt in einer Position angeordnet, in der Wärme zu einem Teil übertragen werden kann, das einen zu detektierenden Raum 39 (oder Detektionsraum genannt) von den Gehäuseraum-Ausbildungsoberflächen 58, die einen Gehäuseraum 59 einschließen, kontaktiert bzw. berührt, um die Innenoberfläche des Elementgehäuses 20 wirksam erwärmen zu können, das den zu detektierenden Raum 39 ausbildet. Oder die Heizwiderstände 50, 51 sind bevorzugt in einer Position angeordnet, in der Wärme effizient zu dem Elementgehäuse 20 gesendet werden kann, das ein Teil ist, das den zu detektierenden Raum 39 kontaktiert. Zum Beispiel können die Heizwiderstände 50, 51 an einem Teil des Elementgehäuses 20 angeordnet sein, das Gehäuseraumausbildungsoberflächen 58 ausbildet, oder können in einem Bereich der inneren Oberfläche des unterbringenden Gehäuses 40 benachbart zu dem Elementgehäuse 20 angeordnet sein, das die Gehäuseraumausbildungsoberflächen 58 bildet (die gleiche Oberfläche wie die Oberfläche, auf der das Halteteil 46 ausgebildet ist).
Wärmeerzeugungsmengen der Heizelemente (Widerstände) 50, 51 werden bevorzugt für die Temperatur der inneren Oberfläche des Elementgehäuses 20, auf dem der zu detektierende Raum 39 ausgebildet ist, höher als der Taupunkt des Detektionsgases gesetzt. Somit wird das Detektionsgas auf einen s Temperaturpunkt gleich oder niedriger als den Taupunkt des detektierten Gases an der inneren Oberfläche des Elementgehäuses 20 gekühlt, sodass ermöglicht wird, dass verhindert wird, dass detektiertes Gas in dem zu detektierenden Raum 39 getaut wird. Zudem sind, da das detektierte Gas normalerweise eine Temperatur hat, die höher als der Taupunkt ist, die Temperatur der Heizelemente 50, 51 bevorzugt auf Temperaturen gesetzt, die gleich oder höher als die Temperatur des zu detektierenden Gases sind. Dieses Temperatursetzen, wie vorstehend beschrieben wurde, kann das detektierte Gas an der inneren Oberfläche des Elementgehäuses 20, das den zu detektierenden Raum 39 des zu detektierenden Gases ausbildet, kühlen und kann verhindern, dass die Temperatur des zu detektierenden Gases instabil wird.
Somit kann die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas einen Einfluss einer Temperaturcharakteristik des Gasdetektionselements 60 zusammen mit einer Änderung der Temperatur des zu detektierenden Gases reduzieren und kann das brennbare Gas, das in dem zu detektierenden Gas enthalten ist, mit einer hohen Genauigkeit detektieren.
Diese Heizelemente 50, 51 werden zum Beispiel mittels einer gut bekannten Konstantspannungssteuerung, einer Konstantstromsteuerung oder einer PWM(Power Width Modulation = Leistungsweitenmodulation)-Steuerung gesteuert. Es wird darauf hingewiesen, dass das Steuerverfahren in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Wärmeerzeugungselementen, zum Beispiel den Heizelementen (Widerständen) 50, 51, eingebaut ist, das gleiche Steuerverfahren für jedes Heizelement anwenden kann oder unterschiedliche Verfahren für die jeweiligen Heizelemente 50, 51 anwenden kann. Zudem ist das Programm, das das Steuerverfahren der Heizelemente 50, 51 vorschreibt, in der Speichereinheit gespeichert, die in dem Mikrocomputer 94 vorgesehen ist, und wird durch die CPU 94A ausgeführt.
Als Nächstes wird das Elementgehäuse 20, das die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas ausbildet, mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 zeigt eine Längsschnittansicht, in der ein umgebender Teil des Elementgehäuses 20 der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas vergrößert ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Vertikalrichtung der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas in 3 die Vertikalrichtung der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas ist und dass die horizontale Richtung in 3 die horizontale Richtung der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas ist.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält das Elementgehäuse 20: ein Verbindungsanschlussanbringungsbett 21, an dem das Gasdetektionselement 60 vorgesehen ist; und einen Detektionsraumausbildungsteil 22, der eine zylindrische Wandoberfläche hat, die einen äußeren Randabschnitt des Verbindungsanschlussanbringungsbetts 21 ergreift und in Richtung eines Einführungseinlasses hervorsteht, der das Detektionsgas einführt. Einsetzlöcher für einzelnes und unabhängiges Einsetzen von Verbindungsanschlüssen 24 bis 28 sind an dem Verbindungsanschlussanbringungsbett 21 installiert und ein äußerer Randabschnitt jedes Einsetzloches ist mit einem Isolationsteil abgedeckt.
Diese Verbindungsanschlüsse 24 bis 28 sind Teile zum elektrischen Verbinden des Gasdetektionselements 60 mit Schaltungen, die auf der Leiterplatte 41 eingerichtet sind. Diese Verbindungsanschlüsse 24 bis 28 sind in der Form von Holmen oder Balken ausgebildet, die aus elektrisch leitenden Teilen hergestellt sind. Jedes Ende der Verbindungsanschlüsse 24 bis 28 ist in ein Einsetzloch eingesetzt, das an dem Verbindungsanschlussanbringungsbett 21 eingerichtet ist, und ist vertikal bezüglich dem Verbindungsanschlussanbringungsloch 21 gehalten.
Andererseits enthält das Detektionsraumausbildungsteil 22: eine äußere Hülle 36 an einer Außenseitenoberfläche, an der das Detektionsgas in Berührung ist; ein Anbringungsbetthalteteil 37, das einen äußeren Randabschnitt des Verbindungsanschlussanbringungsbetts 21 ergreift; und ein Klemmteil 38, das durch das Gehäuse 40 gehalten wird. Zudem ist ein Einführungseinlass 34, der eine Öffnung zum Einführen des Detektionsgases in den zu detektierenden Raum 39 ist, an einem unteren Endabschnitt des Detektionsraumausbildungsteils 22 eingerichtet.
Ein Einführungsteil 35, der einen Fließkanal ausbildet, um das zu detektierende Gas zu dem Gasdetektionselement 60 einzuführen und von dem Gasdetektionselement 60 auszustoßen, ist an dem anstoßenden bzw. benachbarten Teil des Einführungseinlasses 34 eingerichtet. Ein Wasserabprallfilter 29, ein Abstandshalter 30 und zwei Blätter aus Metallverdrahtungen 31, 32 sind in dem Einführungsteil 35 in der Reihenfolge näher zu dem Einführungseinlass 34 hin untergebracht. Zudem sind diese Teile mittels des Detektionsraumausbildungsteils 22 und eines Filterbefestigungsteils 33 ergriffen und befestigt. Das Teil, das den Einführungsteil 35 bildet, wird hier nachfolgend im Detail beschrieben.
Der Wasserabstoßfilter 29 ist ein Filter, der an einer Position am nächsten zu dem Einführungseinlass 34 angebracht ist und ist eine dünne Schicht, die eine abstoßende Eigenschaft hat, die Wassertröpfchen entfernt, die in dem Detektionsgas enthalten sind. Unter einer feuchten bzw. nassen Umgebung, in der Wassertröpfchen angeflogen kommen, kann deshalb der Wasserabstoßungsfilter 29 verhindern, dass das Gasdetektionselement 60 von Wasser benetzt wird. Der Wasserabstoßungsfilter 29 kann jeder Typ von Filter sein, der Wassertröpfchen aufgrund einer physikalischen Adsorption entfernt. Zum Beispiel kann ein Filter als Wasserabstoßfilter 29 verwendet werden, der ein Polytetrafluoroethylen (PTFE) verwendet.
Der Abstandshalter 30 ist an einer inneren Randwand des Filterbefestigungsteils 33 vorgesehen und ist ein Teil in der Form einer Öffnung, in die zu detektierendes Gas eingeführt wird (eine Ringform in der Draufsicht). Der Abstandshalter 30 hat eine vorgegebene Dicke, um seine Position zwischen dem Wasserabstoßfilter 29 und den beiden Blättern aus Drahtgewebe 31, 32 einzustellen.
Die Drahtgewebe 31, 32 sind mit vorgegebenen Dicken und vorgegebenen Öffnungen vorgesehen. Auch wenn eine Temperatur jedes Heizwiderstands 50, 51 auf eine Temperatur höher als eine Zündtemperatur von Wasserstoffgas, das in dem zu detektierenden Gas enthalten ist, angehoben wird, um das Wasserstoffgas zünden zu können, führen die Drahtgewebe 31, 32 die Funktion als Flammenbegrenzer aus, um zu verhindern, dass eine Flamme nach außen von dem Elementgehäuse 20 gelangen kann.
Das Filterbefestigungsteil 33 ist ein Teil zum Erfassen des Wasserabstoßungsfilters 29, des Abstandshalters 30 und der beiden Blätter aus Drahtgewebe 31, 32 zusammen mit dem Detektionsraumausbildungsteil 22. Das Filterbefestigungsteil 33 hat eine zylindrische Wandoberfläche, die mit der inneren Wand oberfläche des Detektionsraumausbildungsteils 22 in Berührung ist, und einen konvexen Teil, der in Richtung einer inneren Richtung von der inneren Oberfläche der zylindrischen Wandoberfläche hervorsteht. Es wird darauf hingewiesen, dass der konvexe Teil des Filterbefestigungsteils 33 zum Ergreifen des Wasserabstoßungsfilters 29, der Abstandshalter 30 und zwei Blätter der Metallgewebe 31, 32 zusammen mit dem Ausbildungsteil 22 für detektierten Raum.
Als Nächstes wird ein Aufbau des vorstehend beschriebenen Gasdetektionselements 60 untenstehend beschrieben. 4 zeigt eine Schnittansicht des Gasdetektionselements 60. 5 zeigt die Draufsicht des Gasdetektionselements 60. Es wird darauf hingewiesen, dass 4 die Schnittansicht in einer mit einem Pfeil markierten Richtung des Gasdetektionselements 60 zeigt, wobei in 5 entlang der Linie A-A von 5 ausgeschnitten ist.
Das Gasdetektionselement 6 wird unter Verwendung einer Mikrobearbeitungstechnik hergestellt und enthält, wie in 4 gezeigt ist, ein Halbleitersubstrat 310, das aus Silizium hergestellt ist; und Isolationsschichten, die an der oberen und unteren Seite des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 (obere Isolationsschicht 323 und untere Isolationsschicht 324) angebracht sind. Die obere Isolationsschicht 323 ist an einer vorderen Oberfläche des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 ausgebildet. Andererseits ist die untere Isolationsschicht 324 an einer hinteren Oberfläche des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 ausgebildet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die obere Isolationsschicht 323 enthält: eine Siliziumoxidschicht 321 bzw. -film, die an der vorderen Oberfläche des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 ausgebildet ist; und eine Siliziumnit ridschicht 322, die auf der Siliziumoxidschicht 321 laminiert ist. Zudem enthält die untere Isolationsschicht 324: eine Siliziumoxidschicht 321, die an der hinteren Oberfläche des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 ausgebildet ist, und eine Siliziumnitridschicht 322, die auf der Siliziumoxidschicht 321 laminiert ist.
Eine Vielzahl von Aufnahmeteilen 311 ist in einem vorgegebenen Abstandsintervall an der hinteren Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 ausgebildet. Zudem sind Positionen entsprechend den Aufnahmeteilen 311 aus der unteren Isolationsschicht 324 entfernt und als Öffnungsabschnitte der Aufnahmeteile 311 ausgebildet. Die obere Isolationsschicht 323 ist deshalb nach außen durch die Öffnungsabschnitte entsprechend den jeweiligen Aufnahmeteilen 311 freiliegend. Es wird darauf hingewiesen, dass das aus Silizium hergestellte Halbleitersubstrat 310 Substratteile 312 an Positionen bzw. Orten des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats ausbildet, die nicht den jeweiligen Aufnahmeteilen 311 entsprechen.
Das Gasdetektionselement 60 enthält weiterhin, wie in 4 und 5 gezeigt ist, erste und zweite Heizwiderstände 330, die an den linken und rechten Seiten des Gasdetektionselements 60 (linksseitige Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) angeordnet sind und eine Vielzahl von Verdrahtungsschichten 340, die auf der linken Seite, einer Mittenseite und einer rechten Seite des Gasdetektionselements 60 angeordnet sind (eine linksseitige Verdrahtungsschicht 341, eine mittenseitigen Verdrahtungsschicht 342 und eine rechtsseitige Verdrahtungsschicht 343).
Der linksseitige Heizwiderstand 331 ist in einer Spiralform auf einer Position entsprechend einem linksseitigen Vertiefungsteil 313 der vorderen Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 ausgebildet. Andererseits ist der rechtssei tige Heizwiderstand 332 in der Spiralform in einer Position entsprechend einem rechtsseitigen Vertiefungsteil 314 von der Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 aus ausgebildet. Ein erster Heizwiderstand und ein zweiter Heizwiderstand 330 (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) sind aus Platinmaterialien in der gleichen Art und Weise wie jede Verdrahtungsschicht 340 bzw. -film hergestellt (linksseitige Verdrahtungsschicht 341, mittenseitige Verdrahtungsschicht 342 und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 343).
Die linksseitige Verdrahtungsschicht 341, wie in 4 gezeigt ist, ist auf einem linksseitigen Abschnitt der vorderen Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 ausgebildet und ist derart angeordnet, dass sie dem Substratteil 312 des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 entspricht, und ist derart ausgebildet, dass sie elektrisch mit einem Ende des rechtsseitigen Heizwiderstands 331 verbunden ist, wie in 5 gezeigt ist. Die mittenseitige Verdrahtungsschicht 342 ist an dem Mittenteil der vorderen Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 angeordnet, um dem Substratteil 312 des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 zu entsprechen. Zudem ist die rechtsseitige Verdrahtungsschicht 323 an einem rechtsseitigen Abschnitt der Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 angeordnet, um den Substratteil 312 des aus Silizium hergestellten Halbleitersubstrats 310 zu entsprechen, und ist derart ausgebildet, dass sie elektrisch mit dem anderen Ende des rechtsseitigen Heizwiderstands 332 verbunden ist.
Zudem ist das Gasdetektionselement 60 mit einer inneren Schutzschicht 350 und einer äußeren Schutzschicht 360, wie in 4 und 5 gezeigt ist, versehen und ist mit drei Elektrodenschichten 370 (einer linksseitigen Elektrodenschicht 371, einer mittenseitigen Elektrodenschicht 372 und einer rechtsseitigen Elektrodenschicht 373) versehen. Die innere Schutz schicht 350 ist auf der Oberfläche der oberen Isolationsschicht 323 ausgebildet, um jede Verdrahtungsschicht 340 und jeden Heizwiderstand 330 einzuschließen. Zudem ist die äußere Schutzschicht 360 auf der inneren Schutzschicht 350 laminiert.
Als Nächstes sind die linksseitigen, mittenseitigen und rechtsseitigen Kontaktlöcher 361 an jeweiligen Positionen entsprechend den linksseitigen, mittenseitigen, und rechtsseitigen Verdrahtungsschichten 340 zwischen der inneren Schutzschicht 350 und der äußeren Schutzschicht 360 ausgebildet. Die linksseitige Verdrahtungsschicht 340, die mittenseitige Verdrahtungsschicht und die rechtsseitige Verdrahtungsschicht 340 (linksseitige Verdrahtungsschicht 341, mittenseitige Verdrahtungsschicht 342 und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 343) sind elektrisch nach außen von der inneren Schutzschicht 350 und der äußeren Schutzschicht 360 aus über das linksseitige Kontaktloch, das mittenseitige Kontaktloch und das rechtsseitige Kontaktloch 361 verbunden sein.
Die linksseitige, mittenseitige und rechtsseitige Elektrodenschicht 370 (linksseitige Elektrodenschicht 371, mittenseitige Elektrodenschichten 372, rechtsseitige Elektrodenschicht 373) sind an dem linksseitigen Kontaktloch, dem mittenseitigen Kontaktloch und dem rechtsseitigen Kontaktloch 361 ausgebildet. Die linksseitigen, mittenseitigen und rechtsseitigen Elektrodenschichten 370 (linksseitige Elektrodenschicht 371, mittenseitige Elektrodenschicht 372 und rechtsseitige Elektrodenschicht 373) sind elektrisch mit den linksseitigen, mittenseitigen bzw. rechtsseitigen Verdrahtungsschichten 340 (linksseitige Verdrahtungsschicht 371, mittenseitige Verdrahtungsschicht 372 und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 373) verbunden.
In dieser Ausführungsform bilden in dem Gasdetektionselement 60 der linksseitige Heizwiderstand 331, jede Verdrah tungsschicht 340 an der linken Seite und der Mittenseite (linksseitige Verdrahtungsschicht 341, mittenseitige Verdrahtungsschicht 342) und die linksseitige und rechtsseitige Elektrodenschicht 370 (linksseitige Elektrodenschicht 371, mittenseitige Elektrodenschicht 372) hauptsächlich einen linksseitigen Gasdetektionsteil 381 vom thermischen Leitungstyp. Zudem bilden der rechtsseitige Heizwiderstand 332 und die mittenseitige und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 340 (mittenseitige Verdrahtungsschicht 342 und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 343) und die mittenseitige und rechtsseitige Elektrodenschicht 370 (mittenseitige Elektrodenschicht 342 und rechtsseitige Verdrahtungsschicht 343) und die mittenseitige und rechtsseitige Elektrodenschicht 370 (Mittenelektrodenschicht 372 und rechtsseitige Elektrodenschicht 373) hauptsächlich einen rechtsseitigen Gasdetektionsteil 382 vom thermischen Leitungstyp.
Zudem enthält das Gasdetektionselement 60, wie in 5 gezeigt ist, einen Temperaturmesswiderstand 390. Der Temperaturmesswiderstand 390 ist aus einem Temperaturmesswiderstandsmaterial ausgebildet, das Platin (Pt) enthält, und ist als ein Dünnfilmwiderstand zwischen der oberseitigen Isolationsschicht 323 und der innerseitigen Schutzschicht 350 ausgebildet. Der Temperaturmesswiderstand 390 detektiert somit eine Temperatur einer zu detektierenden Atmosphäre, in der die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist ein Temperaturwiderstandskoeffizient des Temperaturmesswiderstands 390 im Allgemeinen der gleiche wie jeder Temperaturwiderstandskoeffizient des ersten Heizwiderstands und des zweiten Heizwiderstands 330. Zudem sind die Elektrodenschicht 391 und die geerdete Elektrodenschicht 392 innerhalb jeweiliger Kontaktlöcher (nicht gezeigt), die an sowohl dem linken Ende als auch dem rechten Ende der Temperaturmesswiderstände 390 zwischen der inneren Schutzschicht 350 und der äußeren Schutzschicht 360 ausgebil det. Es wird darauf hingewiesen, dass der Temperaturmesswiderstand 390 mit der Schaltungsleiterplatte 41 (Steuerschaltung 200) über eine Elektrodenschicht 391, eine geerdete Elektrodenschicht 392 und einen Anschluss (nicht gezeigt) verbunden ist.
Als Nächstes wird der grobe Aufbau der Steuerschaltung 200, die vorstehend beschrieben wurde, mit Bezug auf 2A erläutert. Die Steuerschaltung 200 enthält eine Gasdetektionsschaltung 91 auf Niedertemperaturseite, eine Gasdetektionsschaltung 92 der Hochtemperaturseite und eine Temperaturmessschaltung 93.
Die Gasdetektionsschaltung 91 auf der Niedertemperaturseite enthält eine Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210. Die Gasdetektionsschaltung 92 der Hochtemperaturseite enthält eine Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220. Die Temperaturmessschaltung 93 enthält eine Temperaturmessbrückenschaltung 931.
Die Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 enthält, wie in 2A gezeigt ist, einen Niedertemperatur-Heizwiderstand 211 und drei befestigte Widerstände 212, 213, 214, um eine Brückenschaltung auszubilden.
In der Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 ist ein unterer Heizwiderstand 211 durch einen linksseitigen Heizwiderstand 331 ausgebildet, der einen linksseitigen Gasdetektionsteil 381 vom thermischen Leitungstyp des Gasdetektionselements 60 bildet. Ein Ende des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 ist geerdet und das andere Ende davon ist über befestigte Widerstände 212, 213 und 214 geerdet.
In der Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 wird eine gesteuerte Spannung von einer Stromeinstellschaltung 230 an eine Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 angelegt, damit eine Potenzialdifferenz, die zwischen einem gemeinsamen Anschluss des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 und des festen Widerstands 212 und eines gemeinsamen Anschluss des festen Widerstands 213 und des festen Widerstands 214 Null wird. Folglich wird ein Widerstandswert des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 derart gesteuert, dass er konstant wird, und anders ausgedrückt, wird die Temperatur des linksseitigen Heizwiderstands 331 derart gesteuert, dass sie konstant ist. Dann wird die Spannung, die an dem gemeinsamen Anschluss des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 und des festen Widerstands 212 entwickelt wird, dem Mikrocomputer 94 als ein Eingangssignal (Potenzial VL) eingegeben.
Die Stromeinstellschaltung 230 bildet die Steuerspannung, die vorstehend beschrieben wurde, für die Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 unter Verwendung einer Ausgangsspannung Vcc der Gleichspannungsversorgung 280 (DC) aus, um den Widerstandswert des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 auf einem Wert entsprechend einer konstanten Temperatur (einer unteren Zieltemperatur, zum Beispiel 150°C) in Übereinstimmung mit einem Ausgang einer Operationsverstärkerschaltung 250 aufrechtzuerhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass sich der Widerstandswert des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 in Übereinstimmung mit einer Änderung der gesteuerten Spannung von der Stromeinstellschaltung 230 oder der Änderung der Temperatur (Anstieg oder Abfall) des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 ändert (erhöht oder absinkt).
Es wird darauf hingewiesen, dass die Operationsverstärkerschaltung 250 einen Operationsverstärker 251, einen mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 252, einen mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 253, einen Rückkoppelwiderstand 254 und einen Kondensator 255 enthält.
Andererseits enthält die Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220, wie in 2A gezeigt ist, einen Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 und drei feste Widerstände 222, 223 und 224, um eine weitere Brückenschaltung auszubilden. In der Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220 ist der Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 durch einen rechtsseitigen Heizwiderstand 332 ausgebildet, der einen rechtsseitigen Gasdetektionsteil 382 vom thermischen Leitungstyp des Gasdetektionselements 60 ausbildet. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Ende des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 geerdet ist und dass das andere Ende dieses Widerstands 221 über einen fixen Widerstand 222, einen festen Widerstand 223 und einen festen Widerstand 224 geerdet ist.
In der Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220 wird die gesteuerte Spannung von der Stromeinstellschaltung 240 angelegt, damit die Potenzialdifferenz, die zwischen dem gemeinsamen Anschluss für den Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 und den festen Widerstand 222 und dem gemeinsamen Anschluss des festen Widerstands 223 und des festen Widerstands 224 entwickelt wird, Null werden kann. Der Widerstandswert des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 wird deshalb derart gesteuert, dass er konstant ist. Zudem wird die Spannung, die an dem gemeinsamen Anschluss des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 und des festen Widerstands 222 entwickelt wird, dem Mikrocomputer 94 als ein Ausgangssignal (Potenzial von VH) eingegeben.
Die Stromeinstellschaltung 240 bildet die gesteuerte Spannung für die Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220 unter Verwendung der Ausgangsspannung Vcc der Gleichspannungsversorgung 280 aus, damit der Widerstandswert des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 auf einem Wert entsprechend einer konstanten Temperatur (einer Hochtemperatur-Zieltemperatur, zum Beispiel 330°C) in Übereinstimmung mit einem Ausgang einer O perationsverstärkerschaltung 260 aufrechterhalten werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass sich der Widerstandswert des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 in Übereinstimmung mit der Änderung (Anstieg oder Abfall) der gesteuerten Spannung von der Stromeinstellschaltung 240 oder der Änderung (Erhöhung oder Absenkung) der Temperatur des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 ändert (erhöht oder erniedrigt).
Es wird darauf hingewiesen, dass die Operationsverstärkerschaltung 260, wie in 2A gezeigt ist, einen Operationsverstärker 261, einen mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 262, einen mit einem invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 263, einen Rückkoppelwiderstand 264 und einen Kondensator 265 enthält.
Die Temperaturmessbrückenschaltung 931 enthält, wie in 2A gezeigt ist, einen Temperaturmesswiderstand 390 und drei feste Widerstände 232, 233 und 234, um noch eine weitere Brückenschaltung auszubilden.
In der Temperaturmessbrückenschaltung 931 ist der Temperaturmesswiderstand 390, wie in 2A gezeigt ist, durch einen Temperaturmesswiderstand (Widerstandselement) 390 (vergleiche 5) des Gasdetektionselements 60 ausgebildet. Der Temperaturmesswiderstand 390 ist mit einem Ende geerdet und das andere Ende ist über einen festen Widerstand 233, einen festen Widerstand 233 und einen festen Widerstand 234 geerdet.
Die Temperaturmessbrückenschaltung 931 wird betrieben, wenn eine Ausgangsspannung Vcc der Gleichspannungsversorgung 280 (DC) zwischen einem gemeinsamen Anschluss (einer Endseite des Spannungsversorgungsanschlusses) für den Temperaturmesswiderstand 390 und den festen Widerstand 232 und einem gemeinsamen Anschluss (der anderen Seite des Spannungsversorgungsan schlusses) mit dem festen Widerstand 233 und dem festen Widerstand 234 angelegt ist.
Bei diesem Betrieb gibt die Temperaturmessbrückenschaltung 931 die Potenzialdifferenz aus, die dem Wert entsprechend der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre wiedergibt und die zwischen dem gemeinsamen Anschluss (einem Endseitenausgangsanschluss für die Temperaturmessbrückenschaltung 931) für den Temperaturmesswiderstand 390 und einen festen Widerstand 232 und dem gemeinsamen Anschluss (dem anderen Endseitenausgangsanschluss der Temperaturmessbrückenschaltung 931) für den festen Widerstand 233 und den festen Widerstand 234 entwickelt wird. Zudem sind ein Ausgangsanschluss und das andere Ende des Ausgangsanschlusses der Temperaturmessbrückenschaltung 931 mit einer Operationsverstärkerschaltung 932 verbunden.
Die Operationsverstärkerschaltung 932 verstärkt die Potenzialdifferenz, die zwischen der einen Endseite des Ausgangsanschlusses und der anderen Endseite des Ausgangsanschlusses der Temperaturmessbrückenschaltung 931 entwickelt wird, und gibt das verstärkte Ausgangssignal an den Mikrocomputer 94 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Operationsverstärkerschaltung 932 einen Operationsverstärker 933, einen mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 934, einen mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 934, einen mit dem invertierenden Eingangsanschluss verbundenen Widerstand 935, einen Rückkoppelwiderstand 936 und einen Kondensator 937 enthält.
2B zeigt eine gut bekannte, interne Schaltung des Mikrocomputers 94. Das heißt, dass der Mikrocomputer 94 im Allgemeinen enthält: eine CPU 94A, die Speichereinheit (ROM (Read Only Memory = Nurlesespeicher) 94B und einen RAM (Random Access Memory = Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 94C, einen Eingangsanschluss 94E, einen PSD 94D (Spannungsversorgungsver teiler), einen Ausgangsanschluss 94F und einen gemeinsamen Bus. Der PSD 94D dient dazu, die Ausgangsspannung Vcc der Gleichspannungsversorgung 280 stabil zu jeder Einheit des Mikrocomputers 94 zu verteilen, wenn die Spannungsversorgung eingeschaltet ist. Zudem werden die Ausgänge der jeweiligen gesteuerten Spannungen der Stromeinstellschaltungen 230 und 240 in Synchronisation mit einem EIN-Timing eines Spannungsversorgungsschalters 281 gestartet, obwohl nicht in den Zeichnungen gezeigt.
Die Operationsverstärkerschaltung 250 der Niedertemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91 verstärkt eine Potenzialdifferenz, die zwischen beiden Ausgangsanschlüssen der Niedertemperaturseite-Anschlüsse der Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 entwickelt wird, um die verstärkte Potenzialdifferenz an die Stromeinstellschaltung 230 ausgeben zu können. Zudem gibt die Niedertemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91 eine Potenzialdifferenz VL (entspricht der Spannung VL an beiden Enden des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211) an dem gemeinsamen Anschluss (Elektrodenschicht 371) von sowohl dem Niedertemperatur-Heizwiderstand 211 der Niedertemperaturseite-Brückenschaltung 210 als auch dem festen Widerstand 212 an den Mikrocomputer 94 aus.
Die Operationsverstärkerschaltung 260 der Hochtemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 92 gibt die verstärkte Potenzialdifferenz, die zwischen beiden Ausgangsenden der Hochtemperaturseite-Brückenschaltung 220 entwickelt wird, an die Stromeinstellschaltung 240 aus. Zudem gibt die Hochtemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 92 die Potenzialdifferenz VH (entspricht beiden Endanschlüssen VH des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221) an den gemeinsamen Anschluss (Elektrodenschicht 373) von sowohl dem Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 und auch dem festen Widerstand 222 an den Mikrocomputer 94 aus.
Die Verstärkerschaltung 932 der Temperaturmessschaltung 93 verstärkt die Potenzialdifferenz, die zwischen den Ausgangsanschlüssen der Temperaturmessbrückenschaltung 220 entwickelt wird, und gibt die verstärkte Potenzialdifferenz VT (ein Wert, der mit der Anschlussspannung VH des Temperaturmesswiderstands 390 übereinstimmt) an den Mikrocomputer 94 aus.
Der Mikrocomputer 94 wird betrieben, wenn die Spannungsversorgung von der Gleichspannungsversorgung 280 über den Spannungsversorgungsschalter 281 empfangen wird. Ein Computerprogramm (eine Gasdetektionsprozedur) in Übereinstimmung mit einem Flussdiagramm, das in 6 gezeigt wird, wird ausgeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass 6 das Flussdiagramm zeigt, das Verarbeitungsinhalte der Gasdetektionsprozedur wiedergibt.
Bei der Ausführung der Gasdetektionsprozedur, die in 6 gezeigt ist, führt ein Mikrocomputer 94 verschiedene Verarbeitungen aus, die für einen arithmetischen Betrieb der Wasserstoffgaskonzentration auf der Basis der Temperatur, die durch die Temperaturmessschaltung 93 detektiert wird, und der ausgegebenen, elektronischen Potenzialdifferenzen der Niedertemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91 und der Hochtemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 92 erforderlich sind. Die Verarbeitungsinhalte des Computerprogramms (Gasdetektionsprozedur) sind in dem ROM 94B des Mikrocomputers 94 gespeichert und eine arithmetische Betriebslogikeinheit (CPU 94A) liest die Verarbeitungsinhalte aus dem ROM 94B während der Ausführung des Jobs (Gasdetektionsprozedur) aus.
In der Ausführungsform, deren Aufbau vorstehend beschrieben worden ist, wenn die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet ist, wird das Wasserstoffgas, das in der zu detektie renden Atmosphäre enthalten ist, dazu gezwungen, in den Flusswegausbildungsteil 43 der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas hineinzufließen. Dann fließt Wasserstoffgas durch den Einführungsteil 35 des Elementgehäuses 20 und danach kommt es an dem Gasdetektionselement 60 an.
In dem zuvor beschriebenen Zustand wird der Spannungsversorgungsschalter 281 eingeschaltet, damit der Mikrocomputer 94 die Spannungsversorgung von der Gleichspannungsversorgung 280 empfangen kann. Der Mikrocomputer 94 startet dann das zuvor beschriebene Computerprogramm (die Gasdetektionsprozedur) in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm, das in 6 gezeigt ist.
Wenn die Gasdetektionsprozedur bei einem Schritt S110 aktiviert wird, führt der Mikrocomputer 94 einen Initialisierungsprozess (Initialisierungsroutine) aus. In dem Initialisierungsprozess werden ein Software-Zeitgeberaktivierungsprozess und verschiedene Parameter (Variablen) in Anfangswertsetzprozessen ausgeführt.
Zudem wird ein Zeitmessprozess mittels eines Software-Zeitgebers, der in dem Mikrocomputer 94 enthalten ist, gestartet. Zudem werden verschiedene Parameter (Variablen) in Anfangssetzwertprozeduren derart ausgeführt, dass Anfangswerte für interne Variablen, die in der Gasdetektionsprozedur verwendet werden, gesetzt werden. Zum Beispiel die Prozedur des Setzens "0" als den Anfangswert für eine Gaskonzentrationsvariable D0, die ein Anfangswert ist, aus den Gaskonzentrationsvariablen Dn (n von Dn bezeichnet eine Variable der detektierten Gaskonzentration, die eine ganze Zahl gleich oder größer als Null angibt), um die detektierte Gaskonzentration speichern zu können, und des Setzens einer Zählervariable n eines Zählers, um die detektierten Zeitpunkte bzw. Male für "1" als den Anfangswert (n der Zählervariable bezeichnet eine natürli che Zahl (eine ganze Zahl gleich oder größer als 1)) zählen zu können.
Bei der nächsten Prozedur des Schritts S120 bestimmt der Mikrocomputer 94, ob eine vorgegebene Initialisierungs(Warte)-Zeit seit dem Starten des Aktivierungstimings der Gasdetektionsprozedur aus abgelaufen ist. In einem Fall, in dem eine positive Bestimmung gemacht wird (Ja beim Schritt S120), geht die Routine, die in 6 gezeigt ist, zu einem Schritt S130 weiter. Wenn eine negative Bestimmung gemacht wird (Nein beim Schritt S120), wird der Schritt S110 wiederholt, um auf den Ablauf der Zeit zu warten, bis die positive Bestimmung beim Schritt S120 gemacht wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Initialisierungs-Wartezeit auf eine Zeitdauer (erforderliche Zeit, zum Beispiel 0,5 Sekunden) gesetzt wird, die erforderlich dafür ist, dass die Temperatur des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 die vorstehend beschriebene Niedertemperatur-Zieltemperatur (150°C) unter der Steuerung der Stromeinstellschaltung 230 erreicht, und die erforderlich ist, dass der Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 die zuvor beschriebene Zieltemperatur (330°C) unter der Steuerung der Stromeinstellschaltung 240 erreicht.
Wenn die positive Bestimmung (Ja) beim Schritt S120 gemacht wird, liest der Mikrocomputer 94 die verstärkte Potenzialdifferenz VT, die von der Temperaturmessschaltung 93 ausgegeben wird, als eine Temperaturspannung VT. Es wird darauf hingewiesen, dass die Temperaturspannung VT, die von der Temperaturmessschaltung 93 ausgegeben wird, einen Wert entsprechend der Endspannung an dem Temperaturmesswiderstand 390 und einen Wert entsprechend der Temperatur T der zu detektierenden Atmosphäre angibt.
Bei dem nächsten Schritt S140 führt der Mikrocomputer 94 einen Prozess des Wandelns der Temperaturspannung VT in die Temperatur T aus. Genauer speichert der Mikrocomputer 94 in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) Umwandlungsdaten (Umwandlungstabellendaten, Umwandlungsberechnungsgleichungen usw.), die eine Korrelation zwischen der Temperaturspannung VT, die beim Schritt S130 gelesen wird, und der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre betrifft, und berechnet die Temperatur T entsprechend der Temperaturspannung VT auf der Basis der Umwandlungsdaten, um eine Temperatur T der zu detektierenden Atmosphäre erhalten zu können.
Beim nächsten Schritt S150 liest der Mikrocomputer 94 das Potenzial VL, das von der Niedertemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91 ausgegeben wird als Niedertemperaturseite-Spannung VL und führt eine Leseverarbeitung des Potenzials VH aus, das von der Hochtemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91 als Hochtemperaturseite-Spannung VH ausgegeben wird.
Bei dem nächsten Schritt S160 vergleicht der Mikrocomputer 94 die Temperatur T, die im Schritt S140 gewandelt wird, mit einem vorgegebenen Temperaturuntergrenzewert Tr, um zu bestimmen, ob die Temperatur T gleich oder höher als die vorgegebene Temperatur und der vorgegebene Temperaturuntergrenzewert Tr ist. Wenn die positive Bestimmung (Ja) beim Schritt S160 gemacht wird, geht die Routine zu einem Schritt S180 weiter. Wenn die negative Bestimmung gemacht wird ((Nein beim Schritt S160) geht die Routine zu einem Schritt S170 weiter. Es wird darauf hingewiesen, dass der vorgegebene Temperaturuntergrenzewert Tr auf einen oberen Grenzwert eines Temperaturbereichs gesetzt wird, in dem ein Feuchtigkeitsgehalt (eine Feuchtigkeitsmenge), der in der zu detektierenden Atmosphäre einschließbar ist, klein ist. In dieser Ausführungsform ist der Temperaturuntergrenzewert Tr auf 40°C gesetzt.
Wenn die negative Bestimmung (Nein) beim Schritt S160 gemacht wird und die Routine zum Schritt S170 weitergeht, führt der Mikrocomputer 94 einen Berechnungsprozess zum Berechnen der Feuchtigkeit HUM der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Temperatur T aus. Anders ausgedrückt speichert der Mikrocomputer 94 in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (Umwandlungstabellendaten, Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Korrelation zwischen der Temperatur T der zu detektierenden Atmosphäre und der Feuchtigkeit HUM der zu detektierenden Atmosphäre betreffen. Der Mikrocomputer 94 berechnet die Feuchtigkeit HUM entsprechend der Temperatur T, die beim Schritt S140 berechnet wird, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die Feuchtigkeit HUM der zu detektierenden Atmosphäre erhalten zu können.
Die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Feuchtigkeit HUM auf der Basis der Temperatur T kann zum Beispiel ausgedrückt werden, wie in der nachfolgenden Gleichung (1) gezeigt ist. HUM = a0 × (T)2 + b0 × (T) + c0 (1),worin a0, b0 und c0 vorgegebene Konstanten bezeichnen. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Gasdetektionsprozedur dieser Ausführungsform numerische Werte der Feuchtigkeit HUM als numerische Werte nicht einer relativen Feuchtigkeit behandelt werden, sondern als numerische Werte einer absoluten Feuchtigkeit behandelt werden. Dann, wenn der Berechnungsprozess beim Schritt S170 beendet worden ist, geht die Routine zu einem Schritt S290 weiter.
Wenn die positive Bestimmung beim Schritt S160 gemacht wird (Ja) und die Routine zum Schritt S180 weitergeht, führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess der Berechnung eines detektierten Spannungsanschlussverhältnisses RV (= VH/VL) der detektierten Anschlussspannungen aus, was ein Verhältnis zwischen der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Niedertemperaturseite-Spannung VL ist.
Bei dem nächsten Schritt S190 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess des Berechnens eines Referenzanschlussspannungsverhältnisses RVO auf der Basis der Temperatur T durch. Es wird darauf hingewiesen, dass das Referenzanschlussspannungsverhältnis RVO (Anschlussspannungsverhältnis = VH/VL) zwischen der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Niedertemperaturseite-Spannung VL in einem Fall ist, in dem brennbares Gas (Wasserstoff) und Feuchtigkeit bzw. Nässe nicht in der zu detektierenden Atmosphäre vorhanden sind.
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungsdaten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Umwandlung zwischen der Temperatur T und dem Referenzanschlussspannungsverhältnis RVO betreffen, und berechnet das Referenzanschlussspannungsverhältnis RVO entsprechend der Temperatur T, die bei dem Schritt S140 berechnet (gewandelt) wird, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um ein Referenzanschlussspannungsverhältnis RVO erhalten zu können.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen des Referenzanschlussspannungsverhältnisses RVO auf der Basis der Temperatur T zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (2) ausgedrückt werden kann. RVO = a1 × (T)2 + b1 × (T) + c1 (2),worin a1, b1 und c1 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S200 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess zum Berechnen eines Spannungsverhältnisdifferenzwertes ΔRV (= RV – RVO) aus, der ein Subtraktionsergebnis des Subtrahierens des Referenzanschlussspan nungsverhältnisses RVO von dem detektierten Anschlussspannungsverhältnis RV ist. Beim nächsten Schritt S210 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess zum Berechnen der Feuchtigkeit HUM der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis des Spannungsverhältnisdifferenzwertes ΔRV aus.
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten, die sich auf die Korrelation zwischen dem Spannungsverhältnisdifferenzwert ΔRV und der Feuchtigkeit HUM (Umwandlung der Tabellendaten, Umwandlungsberechnungsgleichung usw.) beziehen, und berechnen die Feuchtigkeit HUM entsprechend dem Spannungsdifferenzwert ΔRV, der beim Schritt S200 berechnet wurde, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die Feuchtigkeit HUM erhalten zu können.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Feuchtigkeit HUM auf der Basis der Umwandlungsdaten durch die nachfolgende Gleichung (3) ausgedrückt werden kann: HUM = a2 × (ΔRV)2 + b2 × (ΔRV) + c2 (3),worin a2, b2 und c2 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S220 führt der Mikrocomputer 94 einen Leseprozess des Lesens der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 zu einem Zeitpunkt einer (einer) vorhergehenden Detektion der Wasserstoffgaskonzentration in der Gasdetektionsprozedur (genauer, einen numerischen Wert, der in der Gaskonzentrationsvariablen Dn – 1 gespeichert ist) aus der Speichereinheit (RAM 94C usw.) aus. Anders ausgedrückt führt der Mikrocomputer 94 den Ausleseprozess des Auslesens der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 beim (n – 1)-ten Zeitpunkt zur Zeit der Ausführung beim Schritt S220 während der Detektion bei der n Anzahl von Malen aus.
Es wird darauf hingewiesen, dass zur Zeit einer erstmaligen Detektion (wenn n = 1) die Wasserstoffgaskonzentration D0 als die vorhergehende Detektion (wenn n = 0) nicht vorhanden ist, sondern dass "0" als Anfangswert für die Wasserstoffgaskonzentration D0 bei dem Initialisierungsprozess des Schritts S110 (genauer der numerische Wert, der in der Gaskonzentrationsvariablen D0 gespeichert ist) gesetzt wird. Der Mikrocomputer 94 führt deshalb den Ausleseprozess des Lesens dieser Gaskonzentrationsvariablen D0 bei der erstmaligen Detektion aus. Die Wasserstoffgaskonzentration Dn (ein numerischer Wert, der in der Gaskonzentrationsvariablen Dn gespeichert ist) wird beim Schritt S330, wie weiter unten beschrieben wird, der während einer n-ten Anzahl von Malen der Detektion detektiert wird, in der Speichereinheit (RAM 94C usw.) gespeichert.
Bei dem nächsten Schritt S230 führt der Mikrocomputer 94 einen Korrekturprozess zum Korrigieren der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S210 berechnet wird, unter Verwendung der Gaskonzentration des Wasserstoffs Dn – 1 bei der vorhergehenden Detektion aus. Genauer berechnet der Mikrocomputer 94 beim Schritt S230 eine berechnete Feuchtigkeitsabweichung g(Dn – 1) entsprechend der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 bei der vorhergehenden Detektionszeit und korrigiert die Feuchtigkeit HUM durch Addieren der berechneten Feuchtigkeitsabweichung g(Dn – 1) zu der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S210 berechnet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die berechnete Feuchtigkeitsabweichung, die vorstehend beschrieben wurde, eine Abweichung ist, die aufgrund eines Einflusses der Konzentration des brennbaren Gases (Wasserstoffgaskonzentration) auf die Feuchtigkeit HUM erzeugt wird, die auf der Basis des Spannungsverhältnisdifferenzwertes ΔRV berechnet wird.
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellen daten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die sich auf die Korrelation zwischen der Wasserstoffgaskonzentration und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung g beziehen, und berechnet die berechnete Feuchtigkeitsabweichung g entsprechend der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 bei der vorhergehenden Detektionszeit auf der Basis der Umwandlungsdaten, um eine berechnete Feuchtigkeitsabweichung g erhalten zu können. Es wird darauf hingewiesen, dass die Umwandlungsdaten derart aufgebaut sind, dass ein Wert, der der Feuchtigkeit HUM hinzuaddiert wird, die beim Schritt S210 berechnet wird, als berechnete Feuchtigkeitsabweichung g (Dn – 1) berechnet wird, um die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit aufgrund des Einflusses der Wasserstoffgaskonzentration eliminieren zu können.
Dann ersetzt der Mikrocomputer 94 die Feuchtigkeit HUM durch einen Wert der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S210 berechnet worden ist und der der Wert der berechneten Feuchtigkeitsabweichung g(Dn – 1) hinzugefügt worden ist, um einen Korrekturprozess der Feuchtigkeit HUM auszuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Berechnungsgleichung zum Berechnen der berechneten Feuchtigkeitsabweichung g auf der Basis der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 während der vorhergehenden Detektion zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (4) ausgedrückt werden kann. g = m × (Dn – 1) (4),worin m eine vorgegebene Konstante bezeichnet.
Zudem kann die Berechnungsgleichung zum Korrigieren der Feuchtigkeit HUM (ΔRV), die beim Schritt S210 auf der Basis der Wasserstoffkonzentration Dn – 1 zur Zeit der vorhergehenden Detektion berechnet wurde, zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (5) ausgedrückt werden. HUM = HUM(ΔRV) + g = HUM(ΔRV) + m × (Dn – 1) (5).
Bei dem nächsten Schritt S240 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess des Berechnens einer gesättigten, wässerigen Dampfkonzentration HUMmax in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Temperatur T aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax einem Wert entsprechend einem Maximalwert eines brauchbaren Feuchtigkeitsbereichs einer tatsächlichen, zu detektierenden Atmosphäre entspricht.
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellendaten, eine Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die sich auf die Korrelation zwischen der Temperatur T und einer gesättigten, wässerigen Dampfkonzentration HUMmax beziehen und berechnet die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax entsprechend der Temperatur T, die beim Schritt S140 berechnet wurde, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen der gesättigten, wässerigen Dampfkonzentration HUMmax auf der Basis der Temperatur T zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (6) ausgedrückt werden kann. HUMmax = a3 × (T)2 + b3 × (T) + c3 (6),worin a3, b3 und c3 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S250 führt der Mikrocomputer 94 einen Vergleichsprozess zum Vergleichen der korrigierten Feuchtigkeit HUM durch die Korrektur des Korrekturprozesses beim Schritt S230 mit der gesättigten, wässerigen Dampfkonzentration HUMmax aus, die beim Schritt S240 berechnet worden ist, um zu bestimmen, ob die korrigierte Feuchtigkeit HUM größer als die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax ist. Wenn HUM > HUMmax (Ja) beim Schritt S250 ist, geht die Routine zum Schritt S260 weiter. Wenn HUM ≤ HUMmax (Nein) beim Schritt S250 ist, geht die Routine zu einem Schritt S270 weiter.
Wenn die positive Bestimmung beim Schritt S250 gemacht wird und die Routine zum Schritt S260 weitergeht, ersetzt der Mikrocomputer 94 die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax durch die Feuchtigkeit HUM. Anders ausgedrückt, führt der Mikrocomputer 94 beim Schritt S260 den weiteren Korrekturprozess des weiteren Korrigierens der Feuchtigkeit HUM aus, die beim Schritt S230 korrigiert wurde. Genauer setzt der Mikrocomputer 94 die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax als korrigierte Feuchtigkeit HUM.
Wenn die negative Bestimmung (Nein) beim Schritt S250 gemacht wird und die Routine zum Schritt S270 übergeht, bestimmt der Mikrocomputer 94, ob die korrigierte Feuchtigkeit HUM von dem Korrekturprozess beim Schritt S230 kleiner als Null (0) ist. Wenn die positive Bestimmung (Ja) beim Schritt S270 gemacht wird, geht die Routine zu einem Schritt S280. Wenn die negative Bestimmung (Nein) beim Schritt S270 gemacht wird, geht die Routine zu einem Schritt S290.
Wenn die positive Bestimmung beim Schritt S270 gemacht wird und die Routine zu dem Schritt S280 übergeht, ersetzt der Mikrocomputer 94 die Feuchtigkeit HUM durch 0. Anders ausgedrückt führt der Mikrocomputer 94 beim Schritt S280 den weiteren Korrekturprozess zum weiteren Korrigieren der Feuchtigkeit HUM aus, die beim Schritt S230 korrigiert worden ist. Genauer setzt der Mikrocomputer 94 Null, um die Feuchtigkeit HUM zu korrigieren.
Wenn einer der Prozesse bei den Schritten S170, S260 und S280 beendet ist oder die negative Bestimmung (Nein) beim Schritt S270 gemacht wird, geht die Routine zum Schritt S290.
Beim Schritt S290 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess zum Berechnen einer Referenzanschlussspannung VH0 auf der Basis der Temperatur T aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Referenzanschlussspannung VH0 die Hochtemperaturseite-Spannung VH (die Spannung an beiden Enden des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221) in einem Fall angibt, in dem das brennbare Gas (Wasserstoff) und die Feuchtigkeit bzw. Nässe nicht in der zu detektierenden Atmosphäre vorhanden sind.
Dann speichert der Mikrocomputer 94 in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellendaten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Korrelation zwischen der Temperatur T und der Referenzanschlussspannung VH0 betrifft, und berechnet die Referenzanschlussspannung VH0 entsprechend der Temperatur T, die beim Schritt S140 berechnet wurde, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die Referenzanschlussspannung VH0 zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Referenzanschlussspannung VH0 auf der Basis der Temperatur T zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (7) ausgedrückt werden kann: VH0 = a4 × (T)2 + b4 × (T) + c4 (7),worin a4, b4 und c4 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S300 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess zum Berechnen einer Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 auf der Basis der Feuchtigkeit HUM und der Referenzanschlussspannung VH0 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 die Hochtemperaturseite-Spannung VH (Anschlussspannung VH des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221) in einem Fall ist, in dem das brennbare Gas nicht in der zu detektierenden Atmosphäre vorhanden ist, sondern nur wässeriger Dampf in der zu detektierenden Atmosphäre vorhanden ist.
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellendaten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Korrelation zwischen der Feuchtigkeit HUM, der Referenzanschlussspannung VH0 und der Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 betreffen, und berechnet die Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1, die der Feuchtigkeit HUM und der Referenzanschlussspannung VH0 entspricht, die beim Schritt S290 berechnet wurde, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 zu erhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 auf der Basis der Feuchtigkeit HUM und der Referenzanschlussspannung VH0 zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (8) ausgedrückt werden kann. VH1 = a5 × (HUM)2 + b5 × (HUM) + VH0 (8)worin a5 und b5 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S310 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess des Berechnens einer Gasempfindlichkeit G1 auf der Basis der Temperatur T aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Gasempfindlichkeit G1 ein numerischer Wert ist, der bei der Berechnung der Wasserstoffgaskonzentration auf der Basis eines Differenzwertes (eines Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwertes ΔVH (= VH – VH1)) zwischen der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Feuchtigkeit, die der Anschlussspannung VH1 entspricht, verwendet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Gasempfindlichkeit G1 der numerische Wert ist, der gemäß Eigenschaften (Materialqualität, Form, usw.) der Heizwiderstände (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) bestimmt wird.
Dann speichert der Mikrocomputer 94 in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten, die sich auf die Korrelation zwischen der Temperatur T und der Gasempfindlichkeit G1 beziehen (den Umwandlungstabellendaten, der Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), und berechnet die Gasempfindlichkeit G1 entsprechend der Temperatur T, um die Gasempfindlichkeit G1 zu erhalten. Die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Gasempfindlichkeit G1 auf der Basis der Temperatur T kann zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (9) wiedergegeben werden. G1 = a6 × (T)2 + b6 × (T) + c6 (9),worin a6, b6 und c6 jeweilige vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S320 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsprozess zum Berechnen der Wasserstoffgaskonqzentration Dn auf der Basis des Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwertes AVH (= VH – VH1) und der Gasempfindlichkeit G1 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wasserstoffgaskonzentration Dn durch Teilen des Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwertes ΔVH durch die Gasempfindlichkeit G1 erhalten wird.
Die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwertes ΔVH und der Gasempfindlichkeit G1 kann zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (10) ausgedrückt werden. Dn = ΔVH/G1 (10).
Bei dem nächsten Schritt S330 speichert der Mikrocomputer 94 in der Speichereinheit (RAM 94C usw.) die Wasserstoffgaskonzentration Dn, die beim Schritt S320 berechnet wurde, und führt den Prozess des Inkrementierens der Zählervariable n um Eins (Addition um Eins) aus.
Bei dem nächsten Schritt S340 bestimmt der Mikrocomputer 94, ob eine vorgegebene Detektionswartezeit von einer Zeit aus abgelaufen ist, bei der die positive Bestimmung beim Schritt S120 gemacht worden ist, oder von einer Zeit, bei der die positive Bestimmung beim Schritt S340 bei der vorhergehenden Detektionszeit gemacht worden ist. Wenn die vorgegebene Detektionswartezeit abgelaufen ist, (Ja) beim Schritt S340, geht die Routine zum Schritt S130 weiter. Wenn die vorgegebene Detektionswartezeit nicht abgelaufen ist, (Nein) beim Schritt S340, wartet der Mikrocomputer 94 bis die positive Bestimmung beim Schritt S340 gemacht worden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Detektionswartezeit gemäß der Detektionsdauer der Wasserstoffgaskonzentration im Vorhinein gesetzt wurde und im Vorhinein auf eine Zeitdauer (zum Beispiel 10 Millisekunden [ms]) derart gesetzt wurde, dass die nachfolgende Detektionszeit in die Zeitdauer kommt, in der sich die Wasserstoffgaskonzentration erheblich ändert.
Wenn die positive Bestimmung beim Schritt S340 gemacht wird, geht die Routine zum Schritt S130. Dann, da die Prozesse vom Schritt S130 zum Schritt S340 wiederholt ausgeführt werden, wird die Wasserstoffgaskonzentration wiederholt detektiert. Es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform der linksseitige Heizwiderstand 331 und der rechtsseitige Heizwiderstand 332 einem ersten Heizwiderstand und einem zweiten Heizwiderstand entsprechen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, dass die Stromeinstellschaltung 230 und die Operationsverstärkerschaltung 260 einem Spannungsversorgungssteuerabschnitt (Einrichtung) entsprechen, der hier beschrieben wird, und dass die Temperaturmessschaltung 93, die den Temperaturmesswiderstand 390 und den Mikrocomputer 94 enthält, der die Schritte S130 bis S140 ausführt, einem Temperaturdetektionsabschnitt (Einrichtung) entsprechen, der hier beschrieben wird.
Zudem führt der Mikrocomputer 94 den Schritt S150 aus, der einem Spannungsdetektionsabschnitt entspricht, der hier beschrieben wird, führt der Mikrocomputer 94 die Prozesse vom Schritt S180 zum Schritt S210 aus, die einem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (Einrichtung) entsprechen, der hier beschrieben wird, und führt der Mikrocomputer 94 die Prozesse vom Schritt S290 zum Schritt S320 aus, die einem Konzentrationsberechnungsabschnitt (Einrichtung) entsprechen, der hier beschrieben wird.
Zudem entspricht die Speichereinheit (RAM 94C usw.) des Mikrocomputers 94, die die Wasserstoffgaskonzentration Dn speichert, einem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt (Einrichtung), der hier beschrieben wird, entspricht der Mikrocomputer 94, der die Schritte S220 und S230 ausführt, einem Feuchtigkeitskorrekturabschnitt (Einrichtung), der hier beschrieben wird, entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess beim Schritt S160 ausführt, einem Temperaturbestimmungsabschnitt (Einrichtung), der hier beschrieben wird, entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess des Schritts S170 ausführt, einem Temperatur entsprechenden Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (Einrichtung) und der Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) entspricht dem Heizwiderstand (einem Hochtemperaturseite-Widerstandselement), für das die Spannungsversorgung gesteuert wird, um dem Hochtemperatur-Heizwiderstand zu entsprechen.
Zudem entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess beim Schritt S180 ausführt, einem Spannungsverhältnisberechnungsabschnitt (Einrichtung), entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess beim Schritt S190 ausführt, einem Referenzanschlussspannungsverhältnis-Berechnungsabschnitt (Einrichtung), und entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess beim Schritt S210 ausführt, einem Spannungsverhältnisdifferenzwert, der dem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (Einrichtung) entspricht.
Zudem entspricht das aus Silizium hergestellte Halbleitersubstrat 310 einem Halbleitersubstrat, entsprechen die obere Isolationsschicht 323 und die untere Isolationsschicht 324 einer Isolationsschicht, entsprechen die Heizwiderstände 330 (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) einem Substratheizwiderstand und entsprechen die innere Schutzschicht 350 und die äußere Schutzschicht 360 einer Schutzschicht.
Weiterhin entspricht der Mikrocomputer 93, der den Prozess beim Schritt S240 ausführt, einem Konzentrationsberechnungsabschnitt (Einrichtung) für gesättigten, wässerigen Dampf, entspricht der Mikrocomputer 94 dem Prozess des Schritts S260, der einem Feuchtigkeitsobergrenzewertsetzabschnitt (Einrichtung) entspricht, und entspricht der Mikrocomputer 94, der den Prozess des Schritts S280 ausführt, einem Feuchtigkeitsuntergrenzewertsetzabschnitt (Einrichtung).
Wie vorstehend beschrieben wurde, berechnet die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas in dieser Ausführungsform eine Wasserstoffgaskonzentration Dn unter Verwendung der Feuchtigkeit HUM (S230), die unter Verwendung der Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 bei der früheren Detektionszeit korrigiert wird, ohne direkte Verwendung der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S210 berechnet wird.
Genauer berechnet der Mikrocomputer 94 (Schritt S300) die Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 unter Verwendung der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S230 korrigiert wird, berechnet er einen Differenzwert (einen Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwert ΔVH), berechnet er einen Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwert ΔVH zwischen der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung VH1 und berechnet er (Schritt S320) die Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwertes ΔVH und der Gasempfindlichkeit G1.
Auch in dem Fall, wenn sich die Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre, in der die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas installiert ist, ändert und die Abweichung in dem Ergebnis der Berechnung der Feuchtigkeit HUM beim Schritt S210 aufgrund der Änderung der Konzentration auftritt, ist die Feuchtigkeit HUM nach der Korrektur, die beim Schritt S230 gemacht wird, ein Wert, durch den ein Einfluss der Wasserstoffgaskonzentration wiedergegeben wird. Anders ausgedrückt stellt die Feuchtigkeit HUM nach der Korrektur, die beim Schritt S230 gemacht wurde, den Wert bereit, der ungefähr einer tatsächlichen Feuchtigkeit im Vergleich zu der Feuchtigkeit HUM entspricht, die beim Schritt S210 berechnet wurde, und die Abweichung zu der tatsächlichen Feuchtigkeit hat nur einen geringen Wert.
Die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas berechnet deshalb die Wasserstoffgaskonzentration Dn unter Verwendung der Feuchtigkeit HUM nach der Korrektur (korrigierte Feuchtigkeit HUM), die eine geringe Abweichung hat und kann deshalb die Wasserstoffgaskonzentration detektieren bzw. erfassen, während die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit aufgrund der Änderung der Wasserstoffgaskonzentration verhindert bzw. unterdrückt werden kann.
Folglich kann, auch wenn sich gemäß der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas dieser Ausführungsform die Wasserstoffgaskonzentration ändert, die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit nur schwierig auftreten und eine Reduzierung der Detektionsgenauigkeit von Wasserstoffgaskonzentration kann unterdrückt werden.
Zudem führt in der Gasdetektionsprozedur dieser Ausführungsform der Mikrocomputer 94 den Speicherprozess aus, in dem die Gaskonzentration beim Schritt S330 immer dann gespeichert wird, wenn die Gaskonzentration beim Schritt S320 berechnet wird. Die Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1, die für den Korrekturprozess (Schritt S230) verwendet wird, stellt deshalb die neueste Wasserstoffgaskonzentration aus einer Vielzahl von Wasserstoffgaskonzentrationen bereit, die in der Vergangenheit detektiert worden sind.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass die Feuchtigkeit HUM immer unter Verwendung der neuesten Wasserstoffgaskonzentration korrigiert wird, und sie kann die Feuchtigkeit HUM auf der Basis des Wertes (Dn – 1) korrigieren, der ungefähr der (tatsächlichen) Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre zum Zeitpunkt der Wasserstoffgaskonzentrationsdetektion entspricht.
Gemäß der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas dieser Ausführungsform kann deshalb die Feuchtigkeit HUM auf der Basis des Wertes, der ungefähr der (tatsächlichen) Gaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre zum Zeitpunkt der Gaskonzentrationsdetektion entspricht, korrigiert werden. Folglich kann die Korrekturgenauigkeit der Feuchtigkeitskorrektur verbessert werden und die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit der Wasserstoffgaskonzentration kann unterdrückt werden.
Zudem wird in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas das Gasdetektionselement 60, das eine innere Schutz schicht 350 und eine äußere Schutzschicht 360 hat, die den ersten Heizwiderstand und den zweiten Heizwiderstand einschließen (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332), bereitgestellt. Auch wenn schädliche Substanzen, die die Heizwiderstände (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) abtragen, in der zu detektierenden Atmosphäre vorhanden sind, kann das Wasserstoffgas detektiert werden, während die Abtragungen der Heizwiderstände unterdrückt werden.
Weiterhin ist in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas dieser Ausführungsform die Zieltemperatur bzw. Solltemperatur des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) 150°C und die Zieltemperatur des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) beträgt 330°C. Das heißt, dass beide Zieltemperaturen des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand) innerhalb eines Bereichs von 150°C bis 500°C gesetzt sind.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Temperaturbereich der Zieltemperatur derart gesetzt, dass die Temperaturen des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand) derart gesteuert werden können, dass sie über dem Temperaturbereich (150°C oder höher) sind, der einen Kochpunkt von Wasser unter der Atmosphäre (dem Atmosphärendruck) sicher übersteigt, und dass das Wasserstoffgas detektiert werden kann, auch wenn die zu detektierende Atmosphäre unter einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit ist, die den Taupunkt einschließt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Temperaturbereich der Zieltemperatur derart gesetzt, dass beide Temperaturen des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und des Hochtemperatur- Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) in einen Temperaturbereich gesetzt werden können, der niedriger als eine Zünd(oder eine Explosions)-Temperatur des Wasserstoffgases ist (500°C oder niedriger). Temperaturen des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (linksseitiger Heizwiderstand 331) können unterdrückt werden, sodass sie nicht auf die Zündtemperatur (oder Explosionstemperatur) des Wasserstoffgases angehoben werden, und die Zündung des Wasserstoffgases kann somit verhindert werden.
Zudem beträgt die Zieltemperatur des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) 150°C und die Zieltemperatur des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) beträgt 330°C. Das heißt, dass eine Differenz zwischen der Zieltemperatur des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und der Temperatur des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) auf 50°C oder höher gesetzt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Differenz zwischen der Zieltemperatur des Niedertemperatur-Heizwiderstands 211 (linksseitiger Heizwiderstand 331) und der Temperatur des Hochtemperatur-Heizwiderstands 221 (rechtsseitiger Heizwiderstand 332) größer wird, die Detektionsgenauigkeit, wenn die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre größer wird, verbessert werden kann.
Folglich, wenn in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas der Mikrocomputer 94 beim Bestimmungsprozess des Schrittes S250 bestimmt, dass der Wert der Feuchtigkeit HUM nach der Korrektur (korrigierte Feuchtigkeit HUM) größer als die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax (die positive Bestimmung wird gemacht) ist, führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Ersetzens der Feuchtigkeit HUM durch die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration HUMmax aus. Zudem, wenn in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas beim Bestimmungsprozess von Schritt S270 in dem Fall, wenn der Wert der korrigierten Feuchtigkeit HUM (nachdem die Korrektur gemacht worden ist) kleiner als 0 (die positive Bestimmung wurde gemacht) ist, führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Setzens von 0 als korrigierte Feuchtigkeit HUM aus.
Wie vorstehend beschrieben wurde, führt in einem Fall, wenn die korrigierte Feuchtigkeit HUM beim Schritt S230 auf einen ungeeigneten Wert gesetzt wird, der Mikrocomputer 94 den Prozess des weiteren Korrigierens der korrigierten Feuchtigkeit HUM derart aus, dass die Feuchtigkeit HUM, die für die Berechnung der Wasserstoffgaskonzentration verwendet wird, daran gehindert werden kann, auf einen unbrauchbaren (unrealisierbaren) Feuchtigkeitsbereich der zu detektierenden Atmosphäre gesetzt wird, und die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit der Wasserstoffgaskonzentration kann unterdrückt werden.
Messergebnisse, die ermitteln bzw. schätzen, welche Werte der korrigierten Feuchtigkeit HUM und der Wasserstoffgaskonzentration Dn angegeben werden, wenn die Wasserstoffgaskonzentration unter der Bedingung modifiziert wird, dass die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre konstant gemacht wird, werden nachfolgend erläutert.
Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Fall, wenn in diesen Messungen, während die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre bei 0 Vol% (0 [Vol%]) konstant aufrechterhalten worden ist, die Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre in fünf Stufen (0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 0 Vol% [Vol%]) modifiziert worden ist, die korrigierte Feuchtigkeit HUM und die Wasserstoffgaskonzentration Dn, die in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas berechnet wurden, gemessen worden sind.
Weiterhin wurden als Vergleichsbeispiel die Feuchtigkeit und die Wasserstoffgaskonzentration in einer früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas gemessen, bei der die Korrektur der Feuchtigkeit nicht ausgeführt wurde. Es wird darauf hingewiesen, dass in der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas die Feuchtigkeit HUM in dem gleichen Prozess wie beim Schritt S210 in dieser Ausführungsform berechnet wird, dass der Differenzwert (Hochtemperaturseite-Spannungsdifferenzwert ΔVH) zwischen der Feuchtigkeit, die der Anschlussspannung VH1 entspricht, und der Feuchtigkeit, die der Anschlussspannung VH1 entspricht, berechnet wird und dass die Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Hochtemperaturseite-Differenzwertes ΔVH und der Gasempfindlichkeit G1 (der gleiche Prozess wie beim Schritt S320) berechnet wird. 7 zeigt die Ergebnisse der Messungen der Feuchtigkeit und 8 zeigt die Ergebnisse der Messungen der Wasserstoffgaskonzentration. Es wird darauf hingewiesen, dass gepunktete Linien in 7 und 8 Messergebnisse in dieser Ausführungsform bezeichnen und dass durchgezogene Linien in 7 und 8 Messergebnisse des Vergleichsbeispiels (das heißt der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas) bezeichnen.
Zuerst ist gemäß dem Messergebnis der Feuchtigkeit, die in 7 gezeigt ist, anzuerkennen, dass die Feuchtigkeit des Berechnungsergebnisses in Übereinstimmung mit der Änderung der Wasserstoffgaskonzentration trotz der Tatsache geändert wurde, dass die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre (anders ausgedrückt, die tatsächliche Feuchtigkeit) konstant war. Andererseits ist in dieser Ausführungsform anzuerkennen, dass die Feuchtigkeit HUM nicht stark mit einem Timing geändert wurde, bei dem die Wasserstoffgaskonzentration in die verblei bende der fünf Stufen geschaltet wurde, und die Feuchtigkeit HUM als Berechnungsergebnis nicht dem Einfluss der Wasserstoffgaskonzentration unterlag.
Als Nächstes ist es gemäß den Messergebnissen der Wasserstoffgaskonzentration, die in 8 gezeigt ist, in dem Fall des Vergleichsbeispiels (der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas) möglich, zu beurteilen, dass die Wasserstoffgaskonzentration geändert wird, und zwar aus der Tatsache, dass sich die Wasserstoffgaskonzentration, was das Ergebnis der Berechnung ist, ändert, wenn sich die Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre (anders ausgedrückt, die tatsächliche Wasserstoffgaskonzentration) ändert, immer dann wenn 180 Sekunden abgelaufen sind. Die Wasserstoffgaskonzentration als Ergebnis der Berechnung zeigt jedoch einen Wert an, der unterschiedlich zu der tatsächlichen Wasserstoffgaskonzentration ist. Es ist deshalb schwierig, die Wasserstoffgaskonzentration in dem Vergleichsbeispiel (der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas) genau zu detektieren. Zum Beispiel, wenn die tatsächliche Wasserstoffgaskonzentration 4,0 Vol% beträgt, beträgt das Messergebnis der Wasserstoffgaskonzentration in dem Vergleichsbeispiel (der früher vorgeschlagenen Detektionsvorrichtung für brennbares Gas) 3,0 Vol%. Es ist deshalb anzuerkennen, dass die Abweichung des detektierten Wertes der Wasserstoffgaskonzentration auftritt.
Andererseits ist anzuerkennen, dass in dieser Ausführungsform, wenn sich die tatsächliche Wasserstoffgaskonzentration ändert, sich die Wasserstoffgaskonzentration, die das Ergebnis der Berechnung ist, ändert und die Wasserstoffgaskonzentration als das Ergebnis der Berechnung den gleichen numerischen Wert wie die tatsächliche Wasserstoffgaskonzentration angibt.
Es ist deshalb anzuerkennen, dass gemäß diesem Ergebnis der Messung in der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas in dieser Ausführungsform die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit deshalb nur schwierig bzw. kaum auftritt, auch wenn sich die Wasserstoffgaskonzentration ändert, und dass die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des Wasserstoffgases unterdrückt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der zuvor beschriebenen Ausführungsform (erste Ausführungsform) die Detektionsvorrichtung für brennbares Gas erläutert worden ist, die aufgebaut ist, die Gaskonzentration (Wasserstoffgaskonzentration) des brennbaren Gases unter Verwendung der Anschlussspannung VH des rechtsseitigen Heizwiderstands 332 zu detektieren, der der Hochtemperatur-Heizwiderstand 221 aus den Detektionselementen des ersten Heizwiderstands und des zweiten Heizwiderstands (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) ist. Anders ausgedrückt ist in der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der ersten Ausführungsform die Anschlussspannung, die verwendet wird, um das brennbare Gas zu detektieren, nur "die Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement".
Die Anschlussspannung, die verwendet wird, um das brennbare Gas zu detektieren, ist jedoch nicht nur auf die Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement (Heizwiderstand) begrenzt, sondern es ist zum Beispiel möglich, dass sie ein Differenzwert (Spannungsdifferenz) zwischen der Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement und der Anschlussspannung an dem Niedertemperaturseite-Widerstandselement ist.
Als eine zweite, bevorzugte Ausführungsform der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas nachfolgend beschrieben, die aufgebaut ist, ein brennbares Gas (Wasserstoffgas) unter Verwendung "des Differenzwertes (Spannungsdifferenz) zwischen der Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement und der Anschlussspannung an dem Niedertemperaturseite-Widerstandselement" zu detektieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas in der zweiten Ausführungsform viele gemeinsame Merkmale mit der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas der ersten Ausführungsform hat und dass nur ein Teil der Verarbeitungsinhalte der Gasdetektionsprozedur unterschiedlich ist. Die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas wird deshalb hauptsächlich bezüglich des unterschiedlichen Teils im Mittelpunkt beschrieben.
Zuerst enthält die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas ein Elementgehäuse 20, ein Gehäuse 40 und ein Gasdetektionselement 60 in der gleichen Art wie die Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas der ersten Ausführungsform und wird zum Beispiel in dem Brennzellensystem zum Detektieren von Wasserstoffgas, das aus der Brennzelle in dem Brennzellensystem entweicht, verwendet. Da die Aufbauten des Elementgehäuses 20, des Gehäuses 40 und des Gasdetektionselements 60 in der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas die gleichen wie jene sind, die für die erste Ausführungsform beschrieben worden sind, werden diese Beschreibungen hier deshalb weggelassen. Der Mikrocomputer 94 in der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas ist auf einer Leiterplatte 41 im Inneren des Gehäuses 40 auf die gleiche Art und Weise wie bei der Detektionsvorrichtung 1 für brennbares Gas der ersten Ausführungsform angebracht (wie in 1 gezeigt ist). Die Steuerschaltung 200 in der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas, wie in 2A gezeigt ist, enthält: eine Niedertemperaturseite-Gasdetektionsschaltung 91; eine Hochtem peraturseite-Gasdetektionsschaltung 92; und eine Temperaturmessschaltung 93. Die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas enthält: einen Mikrocomputer 94; eine Gleichspannungsversorgung 280 (DC) und einen Spannungsversorgungsschalter 281.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Hardwareaufbau der Steuerschaltung 200 in der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der gleiche ist wie der in der ersten Ausführungsform und deshalb wird die Beschreibung davon hier weggelassen. In der zweiten Ausführungsform, wenn das Gehäuse 40 der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet ist, wird Wasserstoffgas, das in der zu detektierenden Atmosphäre enthalten ist, dazu gezwungen, in den Flusswegausbildungsteil 43 des Gehäuses 40 hineinzufließen. Danach fließt das Wasserstoffgas durch den Einführungsteil 35 des Elementgehäuses 20 in den zu detektierenden Raum 39 und danach kommt es an dem Gasdetektionselement 60 an.
In diesem vorstehend beschriebenen Zustand wird der Spannungsversorgungsschalter 281 derart eingeschaltet, dass der Mikrocomputer 94 die Gleichspannungsversorgung von der Gleichspannungsversorgung 280 empfängt. Zu dieser Zeit startet der Mikrocomputer 94 die Ausführung des Computerprogramms (einer zweiten Gasdetektionsprozedur) in Übereinstimmung mit einem Flussdiagramm, das in 9 gezeigt ist. 9 zeigt das Flussdiagramm, das die Verarbeitungsinhalte einer zweiten Gasdetektionsprozedur wiedergibt.
In diesen Verarbeitungsinhalten der zweiten Gasdetektionsprozedur, die in 9 gezeigt ist, sind die Verarbeitungsinhalte der Schritte S110 bis S280 die gleichen wie in der Gasdetektionsprozedur der ersten Ausführungsform, die in 6 gezeigt wird. Die Beschreibungen der gleichen Schritte von S110 bis S280 werden deshalb hier weggelassen. In der zweiten Gasdetektionsprozedur, die in 9 gezeigt ist, geht die Routine, wenn einer der Prozesse beim Schritt S170, S260 und S280 beendet ist oder die negative Bestimmung (NEIN) beim Schritt S270 gemacht wird, zu einem Schritt S510 weiter.
Beim Schritt S510 führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Berechnens eines detektierten Spannungsdifferenzwertes ΔV (= VH – VL), der ein Differenzwert zwischen der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Niedertemperaturseite-Spannung VL ist, unter Verwendung der Hochtemperaturseite-Spannung VH und der Niedertemperaturseite-Spannung VL aus.
Beim nächsten Schritt S520 führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Berechnens eines detektierten Referenzspannungsdifferenzwertes ΔV0 auf der Basis der Temperatur T aus. Es wird darauf hingewiesen, dass der detektierte Referenzspannungsdifferenzwert ΔV0 der Spannungsdifferenzwert ΔV (= VH – VL) in einem Fall ist, in dem brennbares Gas (Wasserstoff) und Feuchtigkeit bzw. Nässe in der zu detektierenden Atmosphäre fehlen (nicht vorhanden sind).
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellendaten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Korrelation zwischen der Temperatur T und dem detektierten Referenzspannungsdifferenzwert ΔV0 betriffen. Der detektierte Referenzspannungsdifferenzwert ΔV0 wird durch Berechnen des detektierten Referenzspannungsdifferenzwertes ΔV0, der der Temperatur T entspricht, die beim Schritt S140 auf der Basis der Umwandlungsdaten berechnet wird, erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen des detektierten Referenzspannungsdiffe renzwertes ΔV0 auf der Basis der Temperatur T zum Beispiel durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt werden kann. ΔV0 = a7 × (T)2 + b7 × (T) + c7 (11),worin a7, b7 und c7 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt 530 führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Berechnens einer Feuchtigkeit entsprechend dem Spannungsdifferenzwert ΔV1 auf der Basis der Feuchtigkeit HUM und dem detektierten Referenzspannungsdifferenzwert ΔV0 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Differenzwert ΔV1 ein detektierter Spannungsdifferenzwert ΔV (= VH – VL) bei der Temperatur T in einem Fall ist, in dem das brennbare Gas (Wasserstoff) in der zu detektierenden Atmosphäre nicht vorhanden ist (fehlt).
Der Mikrocomputer 94 speichert in der Speichereinheit (ROM 94B usw.) die Umwandlungsdaten (die Umwandlungstabellendaten, die Umwandlungsberechnungsgleichung usw.), die die Korrelation zwischen der Feuchtigkeit HUM, dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV0 und der Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 betreffen, und berechnet die Feuchtigkeit HUM und die Feuchtigkeit, die dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 entspricht, der dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV0 entspricht, auf der Basis der Umwandlungsdaten, um die Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 auf der Basis der Feuchtigkeit HUM und des detektierten Referenzspannungsdifferenzwerts ΔV0 zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (12) ausgedrückt werden kann. ΔV1 = a8 × (HUM)2 + b8 × (HUM) + ΔV0 (12)worin a8 und b8 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S540 führt der Mikrocomputer 94 den Prozess des Berechnens einer zweiten Gasempfindlichkeit G2 auf der Basis der Temperatur T aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die zweite Gasempfindlichkeit G2 ein numerischer Wert ist, der zum Berechnen der Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Differenzwertes (des Konzentrationsdetektionsdifferenzwertes ΔVA) zwischen dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV (= VH – VL) und der Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 verwendet wird. Zudem ist die zweite Gasempfindlichkeit G2 ein numerischer Wert, der gemäß den Eigenschaften (Materialqualität, Form usw.) der Heizwiderstände 330 (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) und der Temperatur T bestimmt wird, um die zweite Gasempfindlichkeit G2 zu erhalten.
Die Berechnungsgleichung zum Berechnen der zweiten Gasempfindlichkeit G2 auf der Basis der Temperatur T kann zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (13) ausgedrückt werden. G2 = a9 × (T)2 + b9 × (T) + c9 (13),worin a9, b9 und c9 vorgegebene Konstanten bezeichnen.
Bei dem nächsten Schritt S550 führt der Mikrocomputer 94 den Berechnungsvorgang des Berechnens der Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Konzentrationsdetektionsdifferenzwertes ΔVA und der zweiten Gasempfindlichkeit G2 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wasserstoffgaskonzentration Dn durch Teilen des Konzentrationsdetektionsdifferenzwertes ΔVA durch die zweite Gasempfindlichkeit G2 erhalten wird.
Die Berechnungsgleichung zum Berechnen der Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Konzentrationsdetektionsdifferenzwertes ΔVA und der zweiten Gasempfindlichkeit G2 kann zum Beispiel durch die nachfolgende Gleichung (14) ausgedrückt werden. Dn = ΔVA/G2 (14).
Bei dem nächsten Schritt S560 führt der Mikrocomputer 94 den Speicherungsprozess zum Speichern der Wasserstoffgaskonzentration Dn, die beim Schritt S550 berechnet wurde, in der Speichereinheit (RAM 94C usw.) und einen Inkrementierungsprozess zum Hinzufügen einer Eins zu der Zählervariablen n (Inkrementierungsprozess der Zählervariablen n) aus.
Beim nächsten Schritt S570 bestimmt der Mikrocomputer 94, ob die vorgegebene Detektionswartezeit abgelaufen ist, die von einem Zeitpunkt startet, bei dem die positive Bestimmung (Ja) beim Schritt S120 gemacht wurde, oder von einem Zeitpunkt startet, bei dem die positive Bestimmung (Ja) während der früheren, zweiten Gasdetektionsprozedur, die in 9 gezeigt ist, beim Schritt S570 gemacht wurde.
Es wird darauf hingewiesen, dass die zuvor beschriebene Detektionswartezeit gemäß einer Detektionsdauer der Wasserstoffgaskonzentration vorherbestimmt wird und vorher auf eine Zeit (zum Beispiel 10 Millisekunden) derart gesetzt wird, dass die nachfolgende Detektionsdauer innerhalb eine Zeit kommt, während der sich die Wasserstoffgaskonzentration nicht merklich ändert.
Wenn die positive Bestimmung durch Schritt S570 beim Schritt S570 (Ja) gemacht wird, geht die Routine wieder zum Schritt S130 über. Dann wird die Serie der Prozesse vom Schritt S130 zum Schritt S280 und vom Schritt S130 zum Schritt S570 wiederholt ausgeführt, um wiederholt die Wasserstoffgaskonzentration zu detektieren.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in der zweiten Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der zweiten Ausführungsform die Wasserstoffgaskonzentration Dn unter Verwendung der Feuchtigkeit HUM (Schritt S230), die unter Verwendung der vorher detektierten Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1 korrigiert wurde, ohne direkte Verwendung der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S210 berechnet wird, wenn die Wasserstoffgaskonzentration Dn berechnet wird, auf die gleiche Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurde, berechnet.
Genauer wird die Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 unter Verwendung der Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S230 korrigiert wurde, berechnet (beim Schritt S530), wird der Differenzwert (Konzentrationsdetektionsdifferenzwert ΔVA (ΔVA = ΔV – AV1)) zwischen dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV und der Feuchtigkeit entsprechend dem detektierten Spannungsdifferenzwert ΔV1 berechnet und wird die Wasserstoffgaskonzentration Dn auf der Basis des Konzentrationsdetektionsdifferenzwertes ΔVA und der zweiten Gasempfindlichkeit G2 berechnet (beim Schritt S550).
Auch wenn sich die Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre, in der die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas installiert ist, ändert und die Abweichung des Ergebnisses der Berechnung der Feuchtigkeit HUM beim Schritt S210 aufgrund der Änderung der Wasserstoffgaskonzentration auftritt, stellt die korrigierte Feuchtigkeit HUM, die beim Schritt S230 korrigiert worden ist, einen Wert bereit, in dem die Änderung der Wasserstoffgaskonzentration wiedergegeben wird. Anders ausgedrückt nimmt die korrigierte Feuchtigkeit HUM nach der Korrektur, die beim Schritt S230 gemacht wird, ein Wert an, der ungefähr der tatsächlichen Feuchtigkeit entspricht, und stellt einen Wert bereit, der nur eine kleine Abweichung zu der tatsächlichen Feuchtigkeit im Vergleich zu der Feuchtigkeit HUM hat, die beim Schritt S210 berechnet wird.
Aus der zuvor beschriebenen Tatsache kann die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der zweiten Ausführungsform nur schwierig bzw. kaum die Detektionsabweichung der Feuchtigkeit erzeugen, auch wenn sich die Wasserstoffgaskonzentration auf die gleiche Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform ändert, und kann die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des Wasserstoffgases unterdrücken.
In der zweiten Gasdetektionsprozedur der zweiten Ausführungsform führt der Mikrocomputer 94 den Speicherprozess des Speicherns der Gaskonzentration beim Schritt S560 aus, immer dann, wenn die Gaskonzentration beim Schritt S550 berechnet wird. Die Wasserstoffgaskonzentration Dn – 1, die in dem nachfolgenden Korrekturprozess (beim Schritt S230) verwendet wird, stellt deshalb die neueste Wasserstoffgaskonzentration aus der Vielzahl von Wasserstoffgaskonzentrationen bereit, die in der Vergangenheit detektiert worden sind.
Da die zweite Detektionsvorrichtung für brennbares Gas aufgebaut ist, die Korrektur der Feuchtigkeit HUM immer unter Verwendung der neuesten Wasserstoffgaskonzentration auszuführen, kann die Feuchtigkeit HUM auf der Basis des Wertes Dn – 1, der der Wasserstoffgaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre angenähert ist, während des Gaskonzentrationsdetektionsprozesses korrigiert werden.
Da gemäß der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der zweiten Ausführungsform die Feuchtigkeit HUM auf der Basis des Wertes angenähert der Gaskonzentration in der zu detektierenden Atmosphäre zu der Zeit der Gaskonzentrationsdetektion korrigiert werden kann, kann die Korrekturgenauigkeit der Feuchtigkeitskorrektur verbessert werden und die Reduzierung der Detektionsgenauigkeit der Wasserstoffgaskonzentration kann unterdrückt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Detektionsvorrichtung für brennbares Gas der zweiten Ausführungsform der Mikrocomputer 94, der die Prozesse von den Schritten S510 bis S550 ausführt, dem Konzentrationsberechnungsabschnitt entspricht, der in den Ansprüchen beschrieben wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können ausgeführt werden. Zum Beispiel sind in der ersten und der zweiten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurden, die Ausführungsform, in der die Anschlussspannung, die verwendet wird, um das brennbare Gas zu detektieren, nur die Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement ist, und die andere Ausführungsform beschrieben worden, in der die Anschlussspannung, die verwendet wird, um das brennbare Gas zu detektieren, der Differenzwert (Spannungsdifferenz) zwischen der Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement (Hochtemperatur-Heizwiderstand) und der Anschlussspannung an dem Niedertemperaturseite-Widerstandselement (Niedertemperatur-Heizwiderstand) ist.
Die Anschlussspannung, die verwendet wird, um das brennbare Gas zu detektieren, ist jedoch nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungen beschränkt. Als weitere Ausführungsform kann zum Beispiel die Anschlussspannung, die verwen det wird, um das brennbare Gas zu detektieren, ein Verhältnis (ein Spannungsverhältnis) zwischen der Anschlussspannung an dem Hochtemperaturseite-Widerstandselement (Hochtemperatur-Heizwiderstand) und der Anschlussspannung an dem Niedertemperaturseite-Widerstandselement (Niedertemperatur-Heizwiderstand) sein.
Zudem speichert in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Speichereinheit (RAM 94C usw.) des Mikrocomputers 94 (Speichern der Konzentration des brennbaren Gases darin) eine Vielzahl von Wasserstoffgaskonzentrationen Dn und speichert eine Vielzahl von Konzentrationen des brennbaren Gases, die eine vergangene Geschichte bereitstellen. Die Speichereinheit, die die Konzentration des brennbaren Gases speichert, kann derart aufgebaut sein, dass sie nur eine einzige Konzentration des brennbaren Gases speichert. Anders ausgedrückt ist die Konzentration des brennbaren Gases, die verwendet wird, um die Feuchtigkeit HUM zu korrigieren, nur die Konzentration des brennbaren Gases während eines vorhergehenden Gaszeitpunkts. Die Vielzahl der Konzentrationen des brennbaren Gases werden deshalb nicht immer benötigt. Die Speichereinheit (RAM 94C usw.) des Mikrocomputers 94, die die Konzentration des brennbaren Gases speichert, kann deshalb nur die neuesten Konzentrationen des brennbaren Gases speichern.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind zudem die Heizwiderstände (linksseitiges Heizwiderstandselement (Widerstand) 331 und rechtsseitiges Heizwiderstandselement (Widerstand) 332) von einer inneren Schutzschicht 350 und einer äußeren Schutzschicht 360 umschlossen und sind indirekt innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre über die innere Schutzschicht 350 und die äußere Schutzschicht 360 angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen vorstehend beschriebenen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel können in der zu detektierenden Atmosphäre, in der eine solche Komponente wie das Abtragen bzw. die Erosion der Heizwiderstandselemente nicht vorhanden ist, die Heizwiderstände direkt in der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sein, in der die Heizwiderstände der zu detektierenden Atmosphäre ohne Schutzschichten ausgesetzt sind.
Zudem ist die Gasempfindlichkeit (G1 oder G2) in einigen Fällen nicht einem Einfluss aufgrund der Temperatur T gemäß den Eigenschaften (Materialqualität, Form usw.) der Heizwiderstände (linksseitiger Heizwiderstand 331 und rechtsseitiger Heizwiderstand 332) ausgesetzt. In einem solchen Fall, wie er vorstehend beschrieben wurde, kann die Gasempfindlichkeit eine vorgegebene Konstante sein und die Konzentration des brennbaren Gases kann dementsprechend berechnet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Spezifikation und den Zeichnungen Wasserstoff ein Wasserstoffmolekül H₂ (d. h. Wasserstoffgas) angibt.
Die Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-012831 . Die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-012831 mit dem 23. Januar 2007 als Anmeldetag werden hier durch Bezugnahme aufgenommen. Obwohl die Erfindung vorstehend durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Änderungen der Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben worden sind, sind für Fachleute angesichts der vorstehenden Lehren ersichtlich. Der Bereich der Erfindung wird mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-10670 [0002]
- JP 2007-012831 [0190, 0190]

Claims

Vorrichtung zum Detektieren eines brennbaren Gases innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre, die aufweist: einen ersten Heizwiderstand und einen zweiten Heizwiderstand (331, 332), die innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sind; einen Spannungsversorgungsabschnitt (230, 240, 240, 260), der aufgebaut ist, eine Spannungsversorgungssteuerung für den ersten Heizwiderstand und den zweiten Heizwiderstand durchzuführen, damit der erste Heizwiderstand und der zweite Heizwiderstand Widerstandswerte entsprechend zueinander unterschiedlicher Zieltemperaturen bereitstellen; einen Temperaturdetektionsabschnitt (93, 94, S130, S140), der aufgebaut ist, eine Temperatur (T) der zu detektierenden Atmosphäre zu detektieren; einen Spannungsdetektionsabschnitt (94, S150), der aufgebaut ist, jede der Anschlussspannungen an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand zu detektieren; einen Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (94, S180 bis S210), der aufgebaut ist, eine Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der jeweiligen Anschlussspannungen, die durch den Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, und der Temperatur zu berechnen, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird; einen Konzentrationsberechnungsabschnitt (94, S290 bis S320, S510 bis S550), der aufgebaut ist, eine Gaskonzentration des brennbaren Gases innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Anschlussspannung, die zumindest eine der beiden Anschlussspannungen enthält, die durch den Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, der Feuchtigkeit, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, und der Temperatur zu berechnen, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird; einen Gaskonzentrationsspeicherabschnitt (94, 94C), der aufgebaut ist, die Gaskonzentration zu speichern, die durch den Konzentrationsberechnungsabschnitt darin berechnet wird; und einen Feuchtigkeitskorrekturabschnitt (94, S220, S230), der aufgebaut ist, eine berechnete Feuchtigkeitsabweichung entsprechend einer vergangenen Gaskonzentration, die in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt gespeichert ist, auf der Basis einer vorher gesetzten Korrelation zwischen der Konzentration des brennbaren Gases und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung des Feuchtigkeitsberechnungsabschnitts zu berechnen und um die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung zu korrigieren, um eine korrigierte Feuchtigkeit zu berechnen, wobei der Konzentrationsberechnungsabschnitt die korrigierte Feuchtigkeit, die durch den Feuchtigkeitskorrekturabschnitt berechnet wird, für die Feuchtigkeit verwendet, die durch den Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird.
Vorrichtung, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin der Gaskonzentrationsspeicherabschnitt die Konzentration des brennbaren Gases speichert, immer dann, wenn der Konzentrationsberechnungsabschnitt die Konzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre berechnet und der Feuchtigkeitskorrekturabschnitt die Feuchtigkeit unter Verwendung einer neuesten Konzentration des brennbaren Gases der zu detektierenden Atmosphäre aus den Gaskonzentrationen korrigiert, die in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt gespeichert ist.
Vorrichtung, wie im Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, worin der Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt aufweist: einen Spannungsverhältnisberechnungsabschnitt (94, S180), der aufgebaut ist, ein Verhältnis zwischen den jeweiligen Anschlussspannungen (VH, VL) an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand, die von dem Spannungsdetektionsabschnitt detektiert werden, für ein Anschlussspannungsverhältnis (RV) zu berechnen; einen Referenzanschlussspannungsverhältnis-Berechnungsabschnitt (94, S190), der aufgebaut ist, das Anschlussspannungsverhältnis entsprechend der Temperatur, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt berechnet wird, für ein Referenzanschlussspannungsverhältnis (RVO) auf der Basis einer Referenzkorrelation zu berechnen, die einer Korrelation zwischen der Temperatur (T) der zu detektierenden Atmosphäre, die unter einer Situation vorher gesetzt wurde, in der das brennbare Gas und Feuchtigkeit bzw. Nässe in der zu detektierenden Atmosphäre fehlen, und dem Anschlussspannungsverhältnis ist; einen Spannungsverhältnisdifferenzwert-Berechnungsabschnitt (94, S200), der aufgebaut ist, einen Wert, der das Referenzanschlussspannungsverhältnis von dem Anschlussspannungsverhältnis subtrahiert, für einen Spannungsverhältnisdifferenzwert zu berechnen; und einen Spannungsverhältnisdifferenzwert-Feuchtigkeitsentsprechungsberechnungsabschnitt, der aufgebaut ist, die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre entsprechend dem Spannungsverhältnisdifferenzwert, der durch den Spannungsverhältnisdifferenzwert-Berechnungsabschnitt berechnet wird, auf der Basis einer Korrelation zwischen der Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre und dem Spannungsverhältnisdifferenzwert zu berechnen.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, worin die Vorrichtung weiterhin ein Detektionselement (60) aufweist, das enthält: ein Halbleitersubstrat (310), das eine Vielzahl von Vertiefungsabschnitten hat, die an einer hinteren Oberfläche davon in einem Abstandsintervall zueinander ausgebildet sind; eine Isolationsschicht (323, 324), die an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und einen ersten Heizwiderstand und einen zweiten Heizwiderstand (330, 331, 332), die an Anordnungspositionen der Vielzahl von Vertiefungspositionen an einer Oberfläche der Isolationsschicht ausgebildet sind; und eine Schutzschicht (350, 360), die an der Oberfläche der Isolationsschicht ausgebildet ist, um den ersten Heizwiderstand und den zweiten Heizwiderstand einzuschließen.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, worin jede der zueinander unterschiedlichen Zieltemperaturen des ersten Heizwiderstands und des zweiten Heizwiderstands in einem Bereich von 150°C bis 500°C ist.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, worin eine Differenz zwischen den gegenseitig unterschiedlichen Zieltemperaturen des ersten Heizwiderstands und des zweiten Heizwiderstands gleich oder höher als 50°C ist.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, worin die Vorrichtung weiterhin aufweist: einen Temperaturbestimmungsabschnitt (94, S160), der aufgebaut ist, zu bestimmen, ob die Temperatur (T), die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, niedriger als ein vorgegebener Temperaturuntergrenzewert (Tr) ist; und einen Temperaturentsprechungs-Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (94, S170), der aufgebaut ist, die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre entsprechend der Temperatur, die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, auf der Basis einer vorher gesetzten Korrelation zwischen der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre und der Feuchtigkeit zu berechnen, wobei der Konzentrationsberechnungsabschnitt die Gaskonzentration des brennbaren Gases unter Verwendung der Feuchtigkeit, die von dem Temperaturentsprechungs-Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, ohne Verwendung der korrigierten Feuchtigkeit von dem Feuchtigkeitskorrekturabschnitt in einem Fall berechnet, in dem der Temperaturbestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Temperatur niedriger als der vorgegebene Temperaturuntergrenzewert ist.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 beansprucht, worin die Vorrichtung weiterhin aufweist: einen Konzentrationsberechnungsabschnitt (94, S240) für gesättigten, wässerigen Dampf, der aufgebaut ist, eine Dampfkonzentration (HUMmax) für gesättigten, wässerigen Dampf entsprechend der Temperatur, die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, auf der Basis einer vorgegebenen Korrelation zwischen der Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre und der gesättigten, wässerigen Dampfkonzentration zu berechnen; einen Feuchtigkeitsobergrenzwertsetzabschnitt (94, S250, S260), der aufgebaut ist, die gesättigte, wässerige Dampfkonzentration, die durch den Konzentrationsberechnungsabschnitt für gesättigten, wässerigen Dampf berechnet wird, mit der korrigierten Feuchtigkeit zu vergleichen, die von dem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, und die Konzentration des gesättigten, wässerigen Dampfs als korrigierte Feuchtigkeit (HUM = HUMmax) zu setzen, wenn die korrigierte Feuchtigkeit größer als die Konzentration des gesättigten, wässerigen Dampfs ist; und einen Feuchtigkeitsuntergrenzewertsetzabschnitt (94, S270, S280), der aufgebaut ist, zu bestimmen, ob die korrigierte Feuchtigkeit, die von dem Feuchtigkeitskorrekturabschnitt berechnet wird, kleiner als Null ist und die korrigierte Feuchtigkeit auf Null (HUM = 0) zu setzen, wenn die korrigierte Feuchtigkeit kleiner als Null ist.
Vorrichtung, wie in einem der Ansprüche 7 oder 8 beansprucht, worin der Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt (S180 bis S210) die Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre berechnet und worin der Feuchtigkeitskorrekturabschnitt (94, S220, S230) die berechnete Feuchtigkeitsabweichung entsprechend der vergangenen Gaskonzentration berechnet, die in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt gespeichert ist, und die korrigierte Feuchtigkeit in einem Fall berechnet, in dem der Temperaturbestimmungsabschnitt bestimmt, dass die Temperatur (T), die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, gleich oder höher als der vorgegebene Temperaturuntergrenzewert (Tr) ist.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 beansprucht, worin das brennbare Gas Wasserstoffgas ist und worin der Feuchtigkeitskorrekturabschnitt die korrigierte Feuchtigkeit unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung von der Feuchtigkeit, die von dem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, und der Konzentration des Wasserstoffgases ((Dn – 1)) berechnet, die in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt einmal vor der gegenwärtigen Berechnung der Konzentration des brennbaren Gases durch den Konzentrationsberechnungsabschnitt gespeichert worden ist.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 beansprucht, worin der Feuchtigkeitskorrekturabschnitt die berechnete Feuchtigkeitsabweichung aus der nachfolgenden Gleichung berechnet: g = m × (Dn – 1),worin g die berechnete Feuchtigkeitsabweichung bezeichnet und m eine vorgegebene Konstante bezeichnet.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 beansprucht, worin der Feuchtigkeitskorrekturabschnitt die korrigierte Feuchtigkeit (HUM) unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung berechnet: HUM = HUM + HUM(ΔRV) + m × (Dn – 1),worin HUM(ΔRV) die Feuchtigkeit bezeichnet, die von dem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 beansprucht, worin der Konzentrationsberechnungsabschnitt aufweist: einen Referenzanschlussspannungs-Berechnungsabschnitt (94, S290), der aufgebaut ist, eine Refe renzanschlussspannung (VH0), die eine der Anschlussspannungen an einem Hochtemperatur-Heizwiderstand von dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand ist, für die die Spannungsversorgungssteuerung durchgeführt wird, wobei der Hochtemperatur-Heizwiderstand, den Widerstandswert hat, um eine höhere Zieltemperatur der zueinander unterschiedlichen Zieltemperaturen bereitzustellen, auf der Basis der Temperatur, die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, in einem Fall zu berechnen, wenn Wasserstoffgas, das das brennbare Gas ist, und Feuchtigkeit in der zu detektierenden Atmosphäre fehlen; einen Feuchtigkeitentsorechungs-Anschlussspannungsberechnungsabschnitt (94, S300), der aufgebaut ist, eine Feuchtigkeit entsprechend der Anschlussspannung (VH1) an dem Hochtemperatur-Heizwiderstand in einem Fall, wenn Wasserstoffgas, das das brennbare Gas ist, in der zu detektierenden Atmosphäre fehlt, aber nur Feuchtigkeit darin vorhanden ist, auf der Basis der Feuchtigkeit, die von dem Feuchtigkeitsberechnungsabschnitt berechnet wird, und der Referenzanschlussspannung (VH0) zu berechnen; einen Gasempfindlichkeitsberechnungsabschnitt (94, S310), der aufgebaut ist, eine Gasempfindlichkeit (G1) auf der Basis der Temperatur (T) zu berechnen, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird; und einen Gaskonzentrationsberechnungsabschnitt (94, S320), der aufgebaut ist, die gegenwärtige Konzentration von Wasserstoffgas (Dn) in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis eines Differenzwertes (ΔVH) zwischen einer Hochtemperaturseite-Anschlussspannung (VH) an dem Hochtemperatur-Heizwiderstand (220) und der feuchtigkeit-entsprechenden Anschlussspannung (VH1) zu berechnen.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 beansprucht, worin der Konzentrationsberechnungsabschnitt weiterhin aufweist: einen Konzentrationsspeicherabschnitt (94, S330 oder S560), der aufgebaut ist, die gegenwärtige Konzentration ((Dn)) des Wasserstoffgases in der detek tierten Atmosphäre in dem Gaskonzentrationsspeicherabschnitt zu speichern, und einen Inkrementalabschnitt (94, S380 oder S560), der aufgebaut ist, eine Zählervariable n zu inkrementieren bzw. hochzuzählen, um die Detektionsanzahlmale des brennbaren Gases um Eins anzugeben, wobei n eine natürliche Zahl bezeichnet.
Vorrichtung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 beansprucht, worin der Konzentrationsberechnungsabschnitt aufweist: einen Differenzwert-Berechnungsabschnitt (94, S510) für detektierte Spannung, der aufgebaut ist, einen Differenzwert (ΔV) zwischen den detektierten Anschlussspannungen (VH und VL) an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand zu berechnen, für die die Spannungsversorgungssteuerung durchgeführt wird; einen Differenzwertberechnungsabschnitt (94, S520) für eine detektierte Spannung, der aufgebaut ist, einen detektierten Referenzwert (ΔV0) zwischen den detektierenden Anschlussspannungen (VH und VL) an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand, für die die Spannungsversorgungssteuerung durchgeführt wird, auf der Basis der Temperatur, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, in einem Fall zu berechnen, in dem Wasserstoffgas, das das brennbare Gas ist, und Feuchtigkeit in der zu detektierenden Atmosphäre fehlen; einen Feuchtigkeitsentsprechungs-Differenzwert-Berechnungsabschnitt (94, S530) für detektierte Spannung, der aufgebaut ist, einen feuchtigkeits-entsprechenden, detektierten Spannungsdifferenzwert (ΔV1), der der detektiert Spannungsdifferenzwert (ΔV) ist, auf der Basis der Feuchtigkeit (HUM) und des detektierten Spannungsdifferenzwerts (ΔV0) zu berechnen; einen zweiten Gasempfindlichkeitsberechnungsabschnitt (94, S540), der aufgebaut ist, eine zweite Empfindlichkeit (G2) auf der Basis der Temperatur (T), die von dem Temperaturdetektionsabschnitt detektiert wird, zu berechnen; einen Gaskonzentrationsberechnungs abschnitt (94, S550), der aufgebaut ist, die gegenwärtige Konzentration von Wasserstoffgas ((Dn)) in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis eines Differenzwertes (ΔVA) zwischen dem detektierten Spannungsdifferenzwert (ΔV = VH – VL) und dem feuchtigkeits-entsprechenden, detektierten Spannungsdifferenzwert (ΔV1) und der zweiten Gasempfindlichkeit (G2) zu berechnen.
Verfahren zum Detektieren eines brennbaren Gases innerhalb einer zu detektierenden Atmosphäre, das aufweist: Bereitstellen eines ersten Heizwiderstands und eines zweiten Heizwiderstands (330, 331, 332), die innerhalb der zu detektierenden Atmosphäre angeordnet sind; Durchführen (230, 240, 250, 260, 94) einer Spannungsversorgungssteuerung für den ersten Heizwiderstand und den zweiten Heizwiderstand, damit der erste Heizwiderstand und der zweite Heizwiderstand Widerstandswerte entsprechend zueinander unterschiedlichen Zieltemperaturen bereitstellen; Detektieren (93, 94, S130, S140) einer Temperatur der zu detektierenden Atmosphäre; Detektieren (64, S150) jeder der Anschlussspannungen an dem ersten Heizwiderstand und dem zweiten Heizwiderstand; Berechnen (94, S180 bis S210) einer Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der detektierten, jeweiligen Anschlussspannungen und der detektierten Temperatur; Berechnen (94, S290 bis S320, S510 bis S550) einer Gaskonzentration des brennbaren Gases in der zu detektierenden Atmosphäre auf der Basis der Anschlussspannung, die mindestens eine der beiden detektierten Anschlussspannungen enthält, der berechneten Feuchtigkeit und der detektierten Temperatur; Speichern (94, 94C) der berechneten Gaskonzentration darin; Berechnen (94, S220, S230) einer berechneten Feuchtigkeitsabweichung, die einer gespeicherten, vergangenen Gaskonzentration entspricht, auf der Basis einer vorher gesetzten Korrelati on zwischen der Gaskonzentration und dem brennbaren Gas und der berechneten Feuchtigkeitsabweichung; und Korrigieren (94, S220, S230) der berechneten Feuchtigkeit der zu detektierenden Atmosphäre unter Verwendung der berechneten Feuchtigkeitsabweichung, um eine korrigierte Feuchtigkeit bei der Konzentrationsberechnung zu berechnen, wobei die berechnete, korrigierte Feuchtigkeit für die berechnete Feuchtigkeit bei der Feuchtigkeitsberechnung verwendet wird.