JP6534937B2 - 可燃性ガス検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検出雰囲気中に存在する可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガス検出装置に関する。

近年、環境保護および自然保護などの社会的要求から、高い効率を有し且つ環境への負荷が少ないエネルギー源として、燃料電池の研究が活発に行われている。燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池が、作動温度が低く出力密度が高いなどの利点により、家庭用のエネルギー源または車載用のエネルギー源として着目されている。固体高分子型燃料電池は水素を燃料として用いているため、水素漏れを検出するガス検出装置が必要になる。

従来、互いに異なる温度に制御される２つの発熱抵抗体の各端子間電圧に基づいて、被検出雰囲気中に存在する可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガス検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような可燃性ガス検出装置では、１つの発熱抵抗体の端子間電圧に基づいて、可燃性ガスのガス濃度を演算するとともに、互いに異なる温度に制御される２つの発熱抵抗体の各端子間電圧に基づいて、被検出雰囲気の湿度を演算する。そして、この可燃性ガス検出装置は、演算された湿度を用いて、演算されたガス濃度を補正し、この補正値を、検出結果として採用していた。

特開２００８−１８０５４２号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、被検出雰囲気の湿度を演算し、さらに、演算された湿度を用いてガス濃度を補正するという処理を行うために、可燃性ガスの濃度を検出するための演算処理負荷が大きいという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、可燃性ガスの濃度を検出するための演算処理負荷を低減することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の可燃性ガス検出装置は、発熱抵抗体と、出力検出部と、温度取得部と、第１記憶部と、第２記憶部と、基準算出部と、第１濃度算出部と、記憶実行部と、第２濃度算出部と、第２ガス濃度出力部とを備える。

発熱抵抗体は、被検出雰囲気内に配置されて、可燃性ガスへの熱伝導によって自身の温度が変化するとともに自身の抵抗値が変化する。
出力検出部は、発熱抵抗体が予め設定された設定温度に対応する抵抗値となるように発熱抵抗体に通電して、可燃性ガスへの熱伝導による発熱抵抗体の抵抗値の変化に対応した出力値を検出する。

温度取得部は、被検出雰囲気の温度を示す温度情報を取得する。
第１記憶部は、可燃性ガスの濃度が０であり、且つ、湿度が予め設定された一定値になっている安定環境における出力値を基準出力値として、基準出力値と温度情報との相関関係を示す基準出力値換算データを記憶する。なお、「可燃性ガスの濃度が０」とは、可燃性ガス検出装置による検出限界より小さい濃度であることをいう。

第２記憶部は、出力値から基準出力値を減算した減算値と、可燃性ガスの濃度との相関関係を示す濃度換算データを記憶する。
基準算出部は、温度取得部により取得された温度情報と、基準出力値換算データとに基づいて、被検出雰囲気の温度に対応した基準出力値を算出する。

第１濃度算出部は、出力検出部により検出された出力値と、基準算出部により算出された基準出力値と、濃度換算データとに基づいて、可燃性ガスの濃度を算出する。
記憶実行部は、第１濃度算出部により算出された可燃性ガスの濃度を第１算出ガス濃度として、可燃性ガスの濃度が０であるときの第１算出ガス濃度であることを示す予め設定された基準判定条件が成立すると、基準判定条件の判定対象となった第１算出ガス濃度を基準濃度として記憶する基準濃度記憶処理を実行する。

第２濃度算出部は、第１濃度算出部より算出された第１算出ガス濃度から、記憶実行部により記憶された基準濃度を減算した減算値を、第２算出ガス濃度として算出する。
第２ガス濃度出力部は、第２濃度算出部により算出された第２算出ガス濃度を示す第２ガス濃度情報を出力する。

このように構成された本発明の可燃性ガス検出装置は、被検出雰囲気の湿度を演算することなく可燃性ガスの濃度を検出することができ、可燃性ガスの濃度を検出するための演算処理負荷を低減することができる。

なお、上記の第１算出ガス濃度は、可燃性ガスの濃度が０であり且つ湿度が予め設定された一定値になっている安定環境における出力値を基準として算出されたものである。一方、上記の基準判定条件が成立したときの第１算出ガス濃度は、可燃性ガスの濃度が０であり且つ湿度が上記の一定値であるとは限らない環境において算出された可燃性ガスの濃度（つまり、湿度の影響によって誤差として算出された水素ガスの濃度）とみなせる。すなわち、被検出雰囲気において、安定環境の湿度と、基準判定条件が成立したときの湿度とが相違する場合に、基準判定条件が成立したときの第１算出ガス濃度が０でない値となる。

そして、本発明の可燃性ガス検出装置では、基準判定条件が成立したときの第１算出ガス濃度を基準として、可燃性ガスの濃度を算出する。より詳細には、基準判定条件が成立したときの第１算出ガス濃度を基準濃度として記憶し、以降に第１濃度算出部にて算出される第１算出ガス濃度と記憶された基準濃度との変化量（減算値）に基づいて、可燃性ガスの濃度を算出する。すなわち、本発明の可燃性ガス検出装置では、基準判定条件が成立したときの湿度と、その後の湿度とが大きく相違しないと見なすことにより、被検出雰囲気の湿度の演算を省略している。

また本発明の可燃性ガス検出装置では、第２ガス濃度出力部は、更に、第１濃度算出部により算出された第１算出ガス濃度を示す第１ガス濃度情報を出力するようにしてもよい。

これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、本発明の可燃性ガス検出装置の検出結果を取得する装置に対して、第２ガス濃度情報だけではなく第１ガス濃度情報も提供することができる。このため、本発明の可燃性ガス検出装置の検出結果を取得する装置は、第２ガス濃度情報が異常であると判断した場合に、第１ガス濃度情報を利用することが可能となり、本発明の可燃性ガス検出装置からの検出結果を全く利用できなくなるという事態の発生を抑制することができる。

また本発明の可燃性ガス検出装置は、第１ガス濃度出力部と、出力禁止部とを備えるようにしてもよい。第１ガス濃度出力部は、第１濃度算出部により算出された第１算出ガス濃度を示す第１ガス濃度情報を出力する。出力禁止部は、第２ガス濃度出力部が第２ガス濃度情報を出力する場合には、第１ガス濃度出力部による第１ガス濃度情報の出力を禁止する。

これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、第１ガス濃度情報および第２ガス濃度情報の何れか一方を出力するため、可燃性ガスの濃度を示す情報を出力するための処理負荷を低減することができる。

また本発明の可燃性ガス検出装置は、異常判断部と、再記憶実行部とを更に備えるようにしてもよい。異常判断部は、第２濃度算出部による算出結果が異常であるか否かを判断する。再記憶実行部は、第２濃度算出部による算出結果が異常であると異常判断部が判断した場合に、再度、記憶実行部に基準濃度記憶処理を実行させる。

これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、基準判定条件が成立したときに記憶された基準濃度に起因して可燃性ガスの濃度を示す情報が異常となる状況が継続してしまう事態の発生を抑制することができる。

可燃性ガス検出装置１の構成を示す回路図である。 ガス検出素子２の平面図である。 ガス検出素子２の断面図である。 濃度演算処理を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本発明が適用された実施形態の可燃性ガス検出装置１は、熱伝導式のガス検出器であり、被検出雰囲気内（例えば、燃料電池自動車の客室内）に設置されて、水素の漏れを検出する目的等に用いられる。なお、被検出雰囲気とは、可燃性ガス検出装置１の検出対象となるガス雰囲気をいう。

可燃性ガス検出装置１は、図１に示すように、ガス検出素子２、制御部３、演算部４および直流電源５を備える。
ガス検出素子２は、水素ガスの濃度を検出する。制御部３は、ガス検出素子２の動作を制御する。演算部４は、ガス検出素子２からの出力信号に基づいて水素ガス濃度を算出する処理を実行する。直流電源５は、制御部３と演算部４に電力を供給する。

ガス検出素子２は、図２に示すように、基部１１と、発熱抵抗体１２と、電極１３，１４と、配線１５，１６とを備える。
基部１１は、ガス検出素子２の本体を構成するものであり、主にシリコンを材料として矩形板状に形成された部材である。基部１１は、縦横ともに数ｍｍ程度の大きさ（本実施形態では、３ｍｍ×３ｍｍ程度の大きさ）に形成されている。

基部１１は、図３に示すように、シリコン基板２１と、シリコン基板２１の表面に形成された絶縁層２２とを備える。絶縁層２２は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）および窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の絶縁性材料で形成されている。

シリコン基板２１の中央には、平面視において正方形状に形成されてシリコン基板２１を貫通する空洞部２３が形成される。これにより基部１１は、シリコン基板２１を枠体とし絶縁層２２を薄膜としたダイヤフラム構造を有する。

発熱抵抗体１２は、自身の温度変化により抵抗値が変化するとともに温度抵抗係数が大きい導電性材料（本実施形態では白金（Ｐｔ））で線状に形成されている。そして、線状の発熱抵抗体１２は、絶縁層２２のうち空洞部２３と対向する領域の内部に、渦巻き状に埋め込まれている（図２参照）。

電極１３，１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）または金（Ａｕ）で形成され、基部１１の表面に設置される。図２に示すように、電極１３および電極１４はそれぞれ、配線１５，１６を介して、線状の発熱抵抗体１２の一端および他端に接続される。

また、絶縁層２２の内部には測温抵抗体１７が設けられている。測温抵抗体１７は、電気抵抗が温度に比例して変化する導電性材料で線状に形成されている。この測温抵抗体１７は、絶縁層２２の内部に、蛇行状に埋め込まれている（図２参照）。本実施形態では、測温抵抗体１７は、温度の上昇に伴って抵抗値が増大する導電性材料（本実施形態では白金（Ｐｔ））で形成されている。

さらに基部１１の表面には、電極１８，１９が設置される。電極１８および電極１９はそれぞれ、線状に形成された測温抵抗体１７における長手方向の一端および他端に接続される。

制御部３は、図１に示すように、通電制御回路３１と、温度検出回路３２とを備える。
通電制御回路３１は、発熱抵抗体１２の温度を一定に保つ回路であり、ブリッジ回路４１と増幅回路４２と電流調整回路４３とを備える。

ブリッジ回路４１は、発熱抵抗体１２と、固定抵抗５１，５２，５３とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
発熱抵抗体１２は、一端が固定抵抗５２に接続され、他端が固定抵抗５１に接続されている。以下、発熱抵抗体１２と固定抵抗５２との接続点を接続点Ｐ１＋という。また、発熱抵抗体１２と固定抵抗５１との接続点を接続点ＰＧという。接続点ＰＧは接地される。

固定抵抗５１は、発熱抵抗体１２に接続されていない側の端部が固定抵抗５３に接続される。以下、固定抵抗５１と固定抵抗５３との接続点を接続点Ｐ１−という。
固定抵抗５２は、発熱抵抗体１２に接続されていない側の端部が、固定抵抗５３において固定抵抗５１に接続されていない側の端部と接続される。以下、固定抵抗５２と固定抵抗５３との接続点を接続点ＰＶという。

そしてブリッジ回路４１は、接続点Ｐ１＋と接続点Ｐ１−との間に生ずる電位差がゼロになるように、電流調整回路４３から制御電圧が印加される。これにより、発熱抵抗体１２の抵抗値、つまり、発熱抵抗体１２の温度が一定になるように制御される。

なお固定抵抗５１は、発熱抵抗体１２が設定温度（例えば、４００℃）になるように制御される抵抗値を有する。
増幅回路４２は、差動増幅回路であって、演算増幅器８１と、固定抵抗８２，８３，８４と、コンデンサ８５とを備える。

固定抵抗８２は、演算増幅器８１の非反転入力端子と接続点Ｐ１＋との間に接続される。固定抵抗８３は、演算増幅器８１の反転入力端子と接続点Ｐ１−との間に接続される。固定抵抗８４およびコンデンサ８５は、演算増幅器８１の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。

非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より大きい場合には、増幅回路４２が出力する調整信号Ｃの値が大きくなる。一方、非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より小さい場合には、調整信号Ｃの値が小さくなる。

電流調整回路４３は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、エミッタ、コレクタおよびベースを有する。電流調整回路４３のエミッタは、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。電流調整回路４３のコレクタは、接続点ＰＶに接続される。電流調整回路４３のベースは、演算増幅器８１の出力端子に接続される。

このため、調整信号Ｃの値が大きくなると、電流調整回路４３を構成するトランジスタのオン抵抗が大きくなり、電流調整回路４３を介して直流電源Ｖｃｃからブリッジ回路４１へ流れる電流が減少する。一方、調整信号Ｃの値が小さくなると、オン抵抗が小さくなり、直流電源Ｖｃｃからブリッジ回路４１へ流れる電流が増大する。

このように構成された通電制御回路３１では、直流電源５からブリッジ回路４１への通電が開始されると、増幅回路４２および電流調整回路４３は、接続点Ｐ１＋と接続点Ｐ１−との間に生じる電位差がゼロになるようにブリッジ回路４１に流れる電流を調整するフィードバック制御を行う。これにより、発熱抵抗体１２の抵抗値、すなわち発熱抵抗体１２の温度が、固定抵抗５１によって決まる一定値に制御される。

具体的には、被検出雰囲気中の可燃性ガスの濃度が変化することにより、発熱抵抗体１２から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体１２において発生する熱量より大きくなった場合には、発熱抵抗体１２の温度が低下して、発熱抵抗体１２の抵抗値が減少する。逆に、発熱抵抗体１２から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体１２において発生する熱量より小さくなった場合には、発熱抵抗体１２の温度が上昇して、発熱抵抗体１２の抵抗値が増大する。

上述のように発熱抵抗体１２の抵抗値が減少すると、増幅回路４２および電流調整回路４３は、ブリッジ回路４１に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体１２において発生する熱量を増大させる。逆に、発熱抵抗体１２の抵抗値が増大すると、ブリッジ回路４１に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体１２において発生する熱量を減少させる。このようにして、増幅回路４２および電流調整回路４３は、発熱抵抗体１２の抵抗値、言い換えると発熱抵抗体１２の温度を一定の値に近づけるフィードバック制御を行う。

そして、接続点Ｐ１＋の電圧を測定することにより、発熱抵抗体１２に流れる電流の大きさを検出することができる。この電流の大きさは、発熱抵抗体１２の温度（言い換えると抵抗値）を一定に保つために必要な熱量、つまり、発熱抵抗体１２から可燃性ガスへ奪われる熱量に対応する。そして、発熱抵抗体１２から可燃性ガスへ奪われる熱量は、可燃性ガスの濃度に依存する。このため、接続点Ｐ１＋の電圧を測定することにより、可燃性ガスの濃度を検出することができる。

なお、発熱抵抗体１２が設定温度（本実施形態では、４００℃）になるように制御されている場合における接続点Ｐ１＋の電圧を発熱抵抗体電圧Ｖｈという。
次に温度検出回路３２は、ブリッジ回路９１と増幅回路９２とを備える。

ブリッジ回路９１は、測温抵抗体１７と、固定抵抗１０１，１０２，１０３とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
測温抵抗体１７は、一端が固定抵抗１０３に接続され、他端が接地される。以下、測温抵抗体１７と固定抵抗１０３との接続点を接続点Ｐ２−という。

固定抵抗１０１は、一端が固定抵抗１０２に接続され、他端が接地される。以下、固定抵抗１０１と固定抵抗１０２との接続点を接続点Ｐ２＋という。
固定抵抗１０２は、固定抵抗１０１に接続されていない側の端部が、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。

固定抵抗１０３は、測温抵抗体１７に接続されていない側の端部が、直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインに接続される。
増幅回路９２は、差動増幅回路であって、演算増幅器１１１と、固定抵抗１１２，１１３，１１４と、コンデンサ１１５とを備える。

固定抵抗１１２は、演算増幅器１１１の非反転入力端子と接続点Ｐ２＋との間に接続される。固定抵抗１１３は、演算増幅器１１１の反転入力端子と接続点Ｐ２−との間に接続される。固定抵抗１１４およびコンデンサ１１５は、演算増幅器１１１の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。

そして増幅回路９２は、接続点Ｐ２＋と接続点Ｐ２−との電圧差を増幅して増幅電圧差Ｖｔを演算部４へ出力する。以下、増幅電圧差Ｖｔを測温抵抗体電圧Ｖｔという。
演算部４は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３および信号入出力部１３４等を有する周知のマイクロコンピュータを備えている。

演算部４のＲＯＭ１３２は、基準電圧換算データ１４１と、濃度換算データ１４２を記憶する。基準電圧換算データ１４１は、基準電圧Ｖｈ０と測温抵抗体電圧Ｖｔとの相関関係を示す。基準電圧Ｖｈ０は、予め設定された安定環境における発熱抵抗体電圧Ｖｈの値であり、被検出雰囲気の温度の変化により値が変化する。安定環境とは、水素ガスの濃度が０であり、且つ、湿度が予め設定された一定値（本実施形態では、ほぼ０％）になっている環境である。なお、「水素ガスの濃度が０」とは、可燃性ガス検出装置１による検出限界より小さい濃度であることをいう。濃度換算データ１４２は、発熱抵抗体電圧Ｖｈから基準電圧Ｖｈ０を減算した減算値と、水素ガス濃度との相関関係を示す。

演算部４は、直流電源５から給電が開始されると起動し、演算部４の各部を初期化した後に、後述する濃度演算処理を開始する。
次に、濃度演算処理の手順を説明する。

濃度演算処理が開始されると、演算部４の演算処理装置は、図４に示すように、まずＳ１０にて、濃度演算処理で用いるフラグを初期化する。具体的には、演算部４のＲＡＭ１３３に設けられている移行禁止フラグと記憶フラグをクリアする。次にＳ２０にて、発熱抵抗体１２と測温抵抗体１７に通電する制御を開始する。

そしてＳ３０にて、通電制御回路３１から発熱抵抗体電圧Ｖｈを取得し、温度検出回路３２から測温抵抗体電圧Ｖｔを取得する。その後Ｓ４０にて、Ｓ３０で取得した測温抵抗体電圧Ｖｔと、基準電圧換算データ１４１とに基づいて、測温抵抗体電圧Ｖｔに対応する基準電圧Ｖｈ０を算出する。

さらにＳ５０にて、Ｓ３０で取得された発熱抵抗体電圧Ｖｈから、Ｓ４０で算出された基準電圧Ｖｈ０を減算した減算値を算出し、この減算値と濃度換算データ１４２とに基づいて、減算値に対応する水素ガス濃度を算出する。以下、Ｓ５０で算出された水素ガス濃度をガス濃度Ｎａという。

次にＳ６０にて、Ｓ５０で算出されたガス濃度Ｎａが予め設定された移行判定濃度を超えているか否かを判断する。ここで、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度を超えている場合には、Ｓ７０にて、演算部４のＲＡＭ１３３に設けられている移行禁止カウンタをインクリメント（１加算）する。そして、Ｓ８０にて、移行禁止カウンタの値が予め設定された禁止判定回数（本実施形態では、例えば５回）と一致しているか否かを判断する。ここで、移行禁止カウンタの値が禁止判定回数と一致していない場合には、Ｓ１００に移行する。一方、移行禁止カウンタの値が禁止判定回数と一致している場合には、Ｓ９０にて、移行禁止フラグをセットし、Ｓ１００に移行する。そしてＳ１００に移行すると、Ｓ５０で算出されたガス濃度Ｎａを示す情報を、演算部４の信号入出力部１３４から出力し、Ｓ３０に移行する。

またＳ６０にて、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合には、Ｓ１１０にて、移行禁止フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、移行禁止フラグがセットされている場合には、Ｓ１００に移行する。一方、移行禁止フラグがセットされていない場合には、Ｓ１２０にて、記憶フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、記憶フラグがセットされている場合には、Ｓ１５０に移行する。

一方、記憶フラグがセットされていない場合には、Ｓ１３０にて、記憶フラグをセットする。そしてＳ１４０にて、Ｓ５０で算出された最新のガス濃度Ｎａを基準濃度ＮａＣとして演算部４のＲＡＭ１３３に記憶し、Ｓ１５０に移行する。

そしてＳ１５０に移行すると、Ｓ５０で出されたガス濃度Ｎａから、ＲＡＭ１３３に記憶されている基準濃度ＮａＣを減算した減算値をガス濃度Ｎｂとして算出する。さらにＳ１６０にて、Ｓ１５０で算出されたガス濃度Ｎｂが０未満であるか否かを判断する。ここで、ガス濃度Ｎｂが０以上である場合には、Ｓ１９０に移行する。一方、ガス濃度Ｎｂが０未満である場合には、Ｓ１７０にて、記憶フラグをクリアする。さらにＳ１８０にて、ガス濃度Ｎｂを０に設定し、Ｓ１９０に移行する。

そしてＳ１９０に移行すると、Ｓ１５０で算出したガス濃度Ｎｂを示す情報、またはＳ１８０で設定されたガス濃度Ｎｂを示す情報を、演算部４の信号入出力部１３４から出力し、Ｓ３０に移行する。

このように構成された可燃性ガス検出装置１は、発熱抵抗体１２と、通電制御回路３１と、ＲＯＭ１３２とを備える。
発熱抵抗体１２は、被検出雰囲気内に配置されて、水素ガスへの熱伝導によって自身の温度が変化するとともに自身の抵抗値が変化する。

通電制御回路３１は、発熱抵抗体１２が予め設定された設定温度に対応する抵抗値となるように発熱抵抗体１２に通電して、水素ガスへの熱伝導による発熱抵抗体１２の抵抗値の変化に対応した発熱抵抗体電圧Ｖｈを検出する。

可燃性ガス検出装置１は、被検出雰囲気の温度を示す測温抵抗体電圧Ｖｔを取得する。
ＲＯＭ１３２は、水素ガスの濃度が０であり、且つ、湿度が予め設定された一定値になっている安定環境における発熱抵抗体電圧Ｖｈを基準電圧Ｖｈ０として、基準電圧Ｖｈ０と測温抵抗体電圧Ｖｔとの相関関係を示す基準電圧換算データ１４１を記憶する。

ＲＯＭ１３２は、発熱抵抗体電圧Ｖｈから基準電圧Ｖｈ０を減算した減算値と、水素ガスの濃度との相関関係を示す濃度換算データ１４２を記憶する。
可燃性ガス検出装置１は、取得された測温抵抗体電圧Ｖｔと、基準電圧換算データ１４１とに基づいて、被検出雰囲気の温度に対応した基準電圧Ｖｈ０を算出する。

可燃性ガス検出装置１は、検出された発熱抵抗体電圧Ｖｈと、算出された基準電圧Ｖｈ０と、濃度換算データ１４２とに基づいて、水素ガスの濃度を算出する。
可燃性ガス検出装置１は、算出された水素ガスの濃度をガス濃度Ｎａとして、ガス濃度Ｎａが予め設定された移行判定濃度以下である場合に、このガス濃度Ｎａを基準濃度ＮａＣとしてＲＡＭ１３３に記憶する処理（以下、基準濃度記憶処理）を実行する。

可燃性ガス検出装置１は、算出されたガス濃度Ｎａから、記憶された基準濃度ＮａＣを減算した減算値を、ガス濃度Ｎｂとして算出する。
可燃性ガス検出装置１は、算出されたガス濃度Ｎｂを示す情報を出力する。

このように構成された可燃性ガス検出装置１は、被検出雰囲気の湿度を演算することなく水素ガスの濃度を検出することができ、水素ガスの濃度を検出するための演算処理負荷を低減することができる。

なお、ガス濃度Ｎａは、水素ガスの濃度が０であり且つ湿度が予め設定された一定値になっている安定環境における基準電圧Ｖｈ０を基準として算出されたものである。一方、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合のガス濃度Ｎａは、水素ガスの濃度が０であり且つ湿度が上記の一定値であるとは限らない環境において算出された水素ガスの濃度（つまり、湿度の影響によって誤差として算出された水素ガスの濃度）とみなせる。すなわち、被検出雰囲気において、安定環境の湿度と、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合の湿度とが相違する場合に、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合のガス濃度Ｎａが０でない値となる。

そして、可燃性ガス検出装置１では、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合のガス濃度Ｎａを基準として、水素ガスの濃度を算出する。すなわち、可燃性ガス検出装置１では、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合の湿度と、その後の湿度とが大きく相違しないと見なすことにより、被検出雰囲気の湿度の演算を省略している。

また可燃性ガス検出装置１は、算出されたガス濃度Ｎａを示す情報を出力する。そして可燃性ガス検出装置１は、ガス濃度Ｎｂを示す情報を出力する場合には、ガス濃度Ｎａを示す情報の出力を禁止する。これにより、可燃性ガス検出装置１は、ガス濃度Ｎａを示す情報およびガス濃度Ｎｂを示す情報の何れか一方を出力するため、水素ガスの濃度を示す情報を出力するための処理負荷を低減することができる。

また可燃性ガス検出装置１は、ガス濃度Ｎｂが０未満であるか否かを判断する。そして可燃性ガス検出装置１は、ガス濃度Ｎｂが０未満であると判断した場合に、再度、基準濃度記憶処理を実行する。これにより、可燃性ガス検出装置１は、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度以下である場合に記憶された基準濃度ＮａＣに起因して水素ガスの濃度を示す情報が異常となる状況が継続してしまう事態の発生を抑制することができる。

以上説明した実施形態において、通電制御回路３１は本発明における出力検出部、Ｓ３０の処理は本発明における温度取得部、ＲＯＭ１３２は本発明における第１記憶部および第２記憶部、Ｓ４０の処理は本発明における基準算出部である。

また、Ｓ５０の処理は本発明における第１濃度算出部、Ｓ１４０の処理は本発明における記憶実行部、Ｓ１５０の処理は本発明における第２濃度算出部、Ｓ１９０の処理は本発明における第２ガス濃度出力部である。

また、水素ガスは本発明における可燃性ガス、発熱抵抗体電圧Ｖｈは本発明における出力値、測温抵抗体電圧Ｖｔは本発明における温度情報、基準電圧Ｖｈ０は本発明における基準出力値、基準電圧換算データ１４１は本発明における基準出力値換算データである。

また、ガス濃度Ｎａは本発明における第１算出ガス濃度、Ｓ６０の判断条件は本発明における基準判定条件、基準濃度ＮａＣは本発明における基準濃度、ガス濃度Ｎｂは本発明における第２算出ガス濃度である。

また、Ｓ１００の処理は本発明における第１ガス濃度出力部、Ｓ６０の処理は本発明における出力禁止部、Ｓ１６０の処理は本発明における異常判断部、Ｓ１２０，Ｓ１７０の処理は本発明における再記憶実行部である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、Ｓ１９０の処理において、ガス濃度Ｎｂを示す情報を出力するものを示したが、Ｓ１９０の処理において、ガス濃度Ｎａを示す情報とガス濃度Ｎｂを示す情報の両方を出力するようにしてもよい。これにより、可燃性ガス検出装置１は、可燃性ガス検出装置１の検出結果を取得する装置（以下、出力先装置）に対して、ガス濃度Ｎｂを示す情報だけではなくガス濃度Ｎａを示す情報も提供することができる。このため、出力先装置は、ガス濃度Ｎｂが異常であると判断した場合に、ガス濃度Ｎａを利用することが可能となり、可燃性ガス検出装置１からの検出結果を全く利用できなくなるという事態の発生を抑制することができる。また、可燃性ガス検出装置１によれば、ガス濃度Ｎａを示す情報とガス濃度Ｎｂを示す情報の両方を出力する構成を採りつつ、ガス濃度Ｎａが移行判定濃度より大きいと判定した場合にガス濃度Ｎａを出力する構成を採っていることで、ガス濃度Ｎｂを算出して出力する前に、ガス濃度Ｎａを基にした濃度情報を外部に速やかに報せることが可能となる。

１…可燃性ガス検出装置、２…ガス検出素子、３…制御部、４…演算部、１２…発熱抵抗体、１７…測温抵抗体、３１…通電制御回路、３２…温度検出回路、１３１…ＣＰＵ、１３２…ＲＯＭ、１３３…ＲＡＭ、１３４…信号入出力部、１４１…基準電圧換算データ、１４２…濃度換算データ

Claims (4)

1. 被検出雰囲気内に配置されて、可燃性ガスへの熱伝導によって自身の温度が変化するとともに自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体と、
   前記発熱抵抗体が予め設定された設定温度に対応する抵抗値となるように前記発熱抵抗体に通電して、前記可燃性ガスへの熱伝導による前記発熱抵抗体の抵抗値の変化に対応した出力値を検出する出力検出部と、
   前記被検出雰囲気の温度を示す温度情報を取得する温度取得部と、
   前記可燃性ガスの濃度が０であり、且つ、湿度が予め設定された一定値になっている安定環境における前記出力値を基準出力値として、前記基準出力値と前記温度情報との相関関係を示す基準出力値換算データを記憶する第１記憶部と、
   前記出力値から前記基準出力値を減算した減算値と、前記可燃性ガスの濃度との相関関係を示す濃度換算データを記憶する第２記憶部と、
   前記温度取得部により取得された前記温度情報と、前記基準出力値換算データとに基づいて、前記被検出雰囲気の温度に対応した前記基準出力値を算出する基準算出部と、
   前記出力検出部により検出された前記出力値と、前記基準算出部により算出された前記基準出力値と、前記濃度換算データとに基づいて、前記可燃性ガスの濃度を算出する第１濃度算出部と、
   前記第１濃度算出部により算出された前記可燃性ガスの濃度を第１算出ガス濃度として、前記可燃性ガスの濃度が０であるときの前記第１算出ガス濃度であることを示す予め設定された基準判定条件が成立すると、前記基準判定条件の判定対象となった前記第１算出ガス濃度を基準濃度として記憶する基準濃度記憶処理を実行する記憶実行部と、
   前記第１濃度算出部より算出された第１算出ガス濃度から、前記記憶実行部により記憶された前記基準濃度を減算した減算値を、第２算出ガス濃度として算出する第２濃度算出部と、
   前記第２濃度算出部により算出された前記第２算出ガス濃度を示す第２ガス濃度情報を出力する第２ガス濃度出力部と
   を備える可燃性ガス検出装置。
2. 前記第２ガス濃度出力部は、更に、前記第１濃度算出部により算出された前記第１算出ガス濃度を示す第１ガス濃度情報を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の可燃性ガス検出装置。
3. 前記第１濃度算出部により算出された前記第１算出ガス濃度を示す第１ガス濃度情報を出力する第１ガス濃度出力部と、
   前記第２ガス濃度出力部が前記第２ガス濃度情報を出力する場合には、前記第１ガス濃度出力部による前記第１ガス濃度情報の出力を禁止する出力禁止部と
   を備える請求項１に記載の可燃性ガス検出装置。
4. 前記第２濃度算出部による算出結果が異常であるか否かを判断する異常判断部と、
   前記第２濃度算出部による算出結果が異常であると前記異常判断部が判断した場合に、再度、前記記憶実行部に前記基準濃度記憶処理を実行させる再記憶実行部と
   を更に備える請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の可燃性ガス検出装置。

Images