JP2014041055A - ガス検出装置及びガス検出方法 - Google Patents

ガス検出装置及びガス検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】特定のガス濃度の検出精度をより高めることができるガス検出装置及びガス検出方法を提供すること。
【解決手段】高温期間及び低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の端子間電圧の取得をそれぞれ行う。そして、高温期間の対象期間に取得された３個以上の端子間電圧に対して、最大値及び最小値を除いた回数の端子間電圧の平均値を求め、その平均値を、水素ガスの濃度の算出に用いる。同様に、低温期間の対象期間に取得された３個以上の端子間電圧を用い、その最大値及び最小値を除いた回数の端子間電圧の平均値を求め、その平均値を、水素ガスの濃度の算出に用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性ガスの濃度測定や漏えい検知などに用いられるガス検出装置及びガス検出方法に関する。
近年、環境保護や自然保護などの社会的要求から、高い効率を有し、かつ、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（ＰＥＦＣ）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。この固体高分子型燃料電池は、他の燃料と比較して漏れが発生しやすい水素を燃料として用いている。そのため、固体高分子型燃料電池を実用化するためには、水素漏れを検知するガス検知器が必要になると考えられている。
また、固体高分子型燃料電池と同様に、水素を燃料とした環境への負荷が少ないエネルギー源として、水素内燃機関の研究も活発に行われている。水素内燃機関についても、実用化するためには、水素漏れを検知するガス検知器が必要になると考えられている。
これまでは、被検出雰囲気の熱伝導率を利用して、被検出雰囲気に含まれる特定の可燃性ガスの濃度を検出するガス検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このガス検出装置では、ガス検出装置の発熱抵抗体に供給される電流の値を、少なくとも３段階以上にステップ状に変化させ、それぞれの電流の値を規定の時間連続して保持している。そして、それぞれの電流値に対する発熱抵抗体の端子間電圧を規定の時間が経過した後に測定することにより、測定値から被検出雰囲気に含まれる特定の可燃性ガスの濃度を検出している。
特許第４１６５３００号公報
上述のガス検出装置により特定の可燃性ガス濃度の検出精度を高めるためには、発熱抵抗体の端子間電圧を安定して取得する必要がある。しかしながら、発熱抵抗体に供給される電流値をステップ状に変化させると、その後しばらく、発熱抵抗体の端子間電圧は、特定の可燃性ガス濃度とは無関係に、その値が大きく変動して不安定となる。その結果、特定の可燃性ガス濃度の検出精度を高めることは困難である。
また、発熱抵抗体の端子間電圧の測定中に、ノイズが発生した場合にも、その端子間電圧は、特定の可燃性ガス濃度とは無関係に大きく変動するので、可燃性ガス濃度の検出精度が低下するという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特定のガス濃度の検出精度をより高めることができるガス検出装置及びガス検出方法を提供することを目的とする。
（１）本発明（ガス検出装置）は、第１態様として、被検出雰囲気内に配置されて、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体への通電状態を所定の周期で切り替える制御を行うことにより、前記発熱抵抗体の温度を、予め設定された高温側と低温側との２つの異なる温度に交互に切り替える通電制御部と、前記高温側に制御された高温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、前記低温側に制御された低温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、を用いて、前記被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスの濃度を演算により求める演算部と、を備えたガス検出装置であって、前記演算部は、前記高温期間及び前記低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、該各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の前記端子間電圧の取得をそれぞれ行い、更に、前記高温期間の対象期間に取得された端子間電圧及び前記低温期間の対象期間に取得された端子間電圧のそれぞれに対して、最大値及び最小値を除いて各対象期間における端子間電圧の平均値を求め、該各対象期間における前記平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いることを特徴とする。
本第１態様では、高温期間及び低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の端子間電圧の取得をそれぞれ行う。
そして、高温期間の対象期間に取得された端子間電圧を用い、その最大値及び最小値を除いて端子間電圧の平均値（例えば高温時電圧平均値ＶＨａｖ）を求め、その平均値を可燃性ガスの濃度の算出に用いる。例えば、高温期間の対象期間における端子間電圧として設定する。
同様に、低温期間の対象期間に取得された３個以上の端子間電圧を用い、その最大値及び最小値を除いて端子間電圧の平均値（例えば低温時電圧平均値ＶＬａｖ）を求め、その平均値を可燃性ガスの濃度の算出に用いる。例えば、低温期間の対象期間における端子間電圧として設定する。
つまり、本実施形態では、可燃性ガスの濃度の算出に用いる際には（例えば、高温期間の対象期間及び低温期間の対象期間における端子間電圧として）、３個以上取得した端子間電圧の平均値を用いるが、その際には、取得した端子間電圧のうち、その最大値及び最小値を除いた残りの端子間電圧の平均値を用いる。これは、取得した端子間電圧のうち、最大値や最小値のものには、ノイズの影響が含まれる可能性が大きいと考えられるからである。
これによって、本実施形態では、（前記対象期間に端子間電圧を取得することにより）高温側又は低温側への制御の切り替えに伴う端子間電圧の変動の影響を低減できるとともに、（最大値と最小値を除いた平均値を用いることにより）ノイズの影響も低減することができるので、特定の可燃性ガス濃度の検出精度を高めることができるという顕著な効果を奏する。
（２）本発明では、第２態様として、前記高温期間の前記対象期間及び前記低温期間の前記対象期間に、それぞれ４個以上端子間電圧を取得することを特徴とする。
本第２態様では、４個以上の端子間電圧を取得するので、取得した複数の値から最大値及び最小値を除外した場合でも、端子間電圧の平均値を算出することができる。
（３）本発明では、第３態様として、前記被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体を備え、前記演算部は、前記可燃性ガスの濃度の算出の際には、更に、前記測温抵抗体の抵抗値から求められる前記環境温度を加味して、前記可燃性ガスの濃度の算出を行うガス検出装置であって、前記可燃性ガスの濃度の算出に際しては、前記高温期間の前記待ち時間及び前記低温期間の前記待ち時間のうち、少なくとも一方の待ち時間に、前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧を３個以上取得して、それらの電圧の最大値及び最小値を除いた平均値を求めるとともに、該電圧の平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いる前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧として設定することを特徴とする。
本第３態様では、高温期間の待ち時間や低温期間の待ち時間に、測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧を３個以上取得し、それらの電圧の最大値及び最小値を除いた平均値を求め、その平均値を、可燃性ガスの濃度の算出に用いる。
これにより、（測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧における）ノイズの影響を低減できる。また、上述した（発熱抵抗体の端子間電圧を取得する）対象期間とは異なる待ち時間に電圧の取得を行うので、演算の負担が過度に集中せず、よって、必要な演算を速やかに行うことができる利点がある。
（４）本発明（ガス検出方法）は、第４態様として、被検出雰囲気内に配置されて、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体を備えたガス検出装置を用いて、前記発熱抵抗体への通電状態を所定の周期で切り替える制御を行うことにより、前記発熱抵抗体の温度を、予め設定された高温側と低温側との２つの異なる温度に交互に切り替えるとともに、前記高温側に制御された高温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、前記低温側に制御された低温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、を用いて、前記被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスの濃度を演算により求めるガス検出方法であって、前記高温期間及び前記低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、該各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の前記端子間電圧の取得をそれぞれ行い、更に、前記高温期間の対象期間に取得された端子間電圧及び前記低温期間の対象期間に取得された端子間電圧のそれぞれに対して、最大値及び最小値を除いて各対象期間における端子間電圧の平均値を求め、該各対象期間における前記平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いることを特徴とする。
本第４態様は、前記第１態様と同様な効果を奏する。
（５）本発明では、第５態様として、前記高温期間の前記対象期間及び前記低温期間の前記対象期間に、それぞれ４個以上端子間電圧を取得することを特徴とする。
本第５態様は、前記第２態様と同様な効果を奏する。
（６）本発明では、第６態様として、前記可燃性ガスの濃度の算出の際には、更に、前記被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体の抵抗値から求められる前記環境温度を加味して、前記可燃性ガスの濃度の算出を行うガス検出方法であって、前記可燃性ガスの濃度の算出に際しては、前記高温期間の前記待ち時間及び前記低温期間の前記待ち時間のうち、少なくとも一方の待ち時間に、前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧を３個以上取得して、それらの電圧の最大値及び最小値を除いた平均値を求めるとともに、該電圧の平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いる前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧として設定することを特徴とする。
本第６態様は、前記第３態様と同様な効果を奏する。
本発明の実施形態に係る可燃性ガス検出装置の全体構成を示す説明図である。 （ａ）は可燃性ガス検出装置のガス検出素子の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す説明図である。 （ａ）は発熱抵抗体の端子間電圧の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は発熱抵抗体の温度の時間変化を説明するグラフである。 発熱抵抗体の端子間電圧の高温期間及び低温期間における変化を示すとともに、データを取得するタイミングを示す説明図である。 演算部における演算データ取得処理の一部を説明するフローチャートである。 演算部における演算データ取得処理の一部を説明するフローチャートである。 演算部におけるガス濃度演算処理を説明するフローチャートである。 （ａ）は乗数倍なしの場合のΔＶＨ（Ｈ）と湿度との関係を示すグラフ、（ｂ）は乗数倍ありの場合のΔＶＨ（Ｈ）と湿度との関係を示すグラフである。
以下、本発明のガス検出装置及びガス検出方法の実施形態を説明する。
ここでは、可燃性ガスとして水素ガスの濃度を検知する可燃性ガス検出装置（以下単にガス検出装置と記す）及び可燃性ガス検出方法（以下単にガス検出方法と記す）を例に挙げて説明する。
［実施形態］
本実施形態のガス検出装置は、被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスである水素ガスの濃度を検出する熱伝導式のガス検出装置である。また、本実施形態のガス検出方法は、そのガス検出装置を用いて水素ガスの濃度を検出する方法である。これらは、例えば燃料電池自動車の客室内に設置され、水素の漏れを検出する目的等に用いられる。
ａ）まず、本実施形態のガス検出装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態のガス検出装置１は、主として、水素ガス濃度を検出するガス検出素子３と、ガス検出素子３の動作を制御する制御部５と、ガス検出素子３の出力信号に基づいて水素ガス濃度を算出する演算部７と、制御部５及び演算部７に電力を供給する直流電源９とを備えている。
以下、各構成について説明する。
・図２に示すように、ガス検出素子３は、主として、平板状に形成された基部１１と、基部１１の表面（図２（ｂ）上方）に配置された複数の電極１３、１５、１７、１９等とを備えるとともに、基部１１の裏面（図２（ｂ）下方）に凹部２１が形成された素子であり、この凹部２１が形成された裏面が被検出雰囲気に晒された状態で配置される。
このうち、基部１１は、ガス検出素子３の本体を構成する、例えば縦横ともに数ｍｍ程度の大きさに形成された矩形状の板部材であり、シリコン基板２３と、シリコン基板２３の表面に形成された絶縁層２５とから構成されている。
シリコン基板２３の裏面の中央には、平面視においてシリコン基板２３をほぼ正方形に除去した凹部２１が形成されており、凹部２１の底部では絶縁層２５が露出している。これにより、基部１１には、絶縁層２５を薄膜とするダイヤフラム構造が形成されている。
絶縁層２５における凹部２１に対応する領域、即ち、凹部２１の底面を構成する領域には、線状の発熱抵抗体２７が渦巻き状に埋設されている。また、絶縁層２５における３辺側（図１（ａ）の上辺、左辺、右辺）には、被検出雰囲気の温度を測定する一体の測温抵抗体２９が、平面視でコ字状に埋設されている。
このように、凹部２１を形成して、発熱抵抗体２７が設けられる絶縁層２５の下方を空間とすることにより、発熱抵抗体２７が周囲と熱的に絶縁され、昇温、降温を短時間で行うことができ、発熱抵抗体２７の消費電力を低減することができる。
なお、絶縁層２５は、単一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料を用いて複数層を成すように形成されていてもよい。また、絶縁層２５を構成する絶縁性材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）を挙げることができる。
発熱抵抗体２７は、自身の温度変化により抵抗値が変化する材料であって、温度抵抗係数が大きな導電性材料から形成されたものである。一方、測温抵抗体２９は、電気抵抗が温度に比例して変化する導電性材料から形成されたものであり、本実施形態では、温度の上昇に伴って抵抗値が増大する導電性材料から形成されている。なお、発熱抵抗体２７及び測温抵抗体２７は、同じ材料から形成されていてもよく、本実施形態では、発熱抵抗体２７及び測温抵抗体２９は、白金（Ｐｔ）から形成されている。
測温抵抗体２９は、上述の抵抗値の変化に基づく電位差が増幅されて後述する温度検出信号ＶＴとして出力されるものである。本実施形態では、測温抵抗体２９から出力される温度検出信号ＶＴは、ガス検出素子３が晒される被検出雰囲気の温度が予め設定された基準温度の時に、所定の電位差である基準値となる。
電極１３〜１９は、基部１１の表面のうち、測温抵抗体２９が形成されていない１辺側（図２（ａ）の下辺）の近傍に形成された電極であり、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）を用いて形成されたものである。この電極１３〜１９のうち、中央側の２つが発熱抵抗体用の測定電極（第１電極１３）及び発熱抵抗体用の接地電極（第１接地電極１５）であり、その外側の２つが測温抵抗体用の測定電極（第２電極１７）及び測温抵抗体用の接地電極（第２接地電極１９）である。
なお、第１電極１３は後述する通電制御回路３１（図１参照）の接続点Ｐ＋に接続され、第２電極１７は後述する温度調整回路３３（図１参照）の接続点Ｐ−に接続されている。第１接地電極１５及び第２接地電極１９は制御部５と共通のグランドラインに接続されている。
また、基部１１、より詳細には絶縁層２５の内部には、配線３５及び配線膜３７、３９が設けられている。配線３５及び配線膜３７、３９は、発熱抵抗体２７と、第１電極１３及び第１接地電極１５とを電気的に接続するものである。基部１１の表面の第１電極１３及び第１接地電極１５と、絶縁層２５の内部の配線膜３７、３９とは、導電性を有するコンタクトホールによって電気的に接続されている。言い換えると、発熱抵抗体２７は、一端において第１電極１３と導通可能に接続され、他端において第１接地電極１５と導通可能に接続されている。
更に、絶縁層２５の内部には、測温抵抗体２９と、第２電極１７及び第２接地電極１９とを電気的に接続する配線膜４１、４３も設けられている。言い換えると、測温抵抗体２９は、一端において第２電極１７と導通可能に接続され、他端において第２接地電極１９と導通可能に接続されている。なお、配線３５及び配線膜３７、３９、４１、４３を構成する材料としては、発熱抵抗体２７及び測温抵抗体２９を構成する材料と同じ材料を用いることができる。
なお、基部１１に対して、複数の電極１３〜１９や凹部２１などを形成する技術としては、例えばシリコン基板に対して行われるマイクロマシニング技術（マイクロマシニング加工）などを例示することができる。
・前記図１に戻り、制御部５は、発熱抵抗体２７への通電制御を行うと共に発熱抵抗体２７の両端電圧（端子間電圧）に対応する検出信号Ｖ１を出力する通電制御回路（通電制御部）３１と、測温抵抗体２９への通電を行うと共に被検出雰囲気の温度に係る温度検出信号ＶＴ（温度電圧ＶＴとも表記する）を出力する温度調整回路３３とを備えている。
通電制御回路３１（通電制御部）は、発熱抵抗体２７の温度を一定温度に保つ回路である。通電制御回路３１には、発熱抵抗体２７を含むホイートストンブリッジ回路であるブリッジ回路４５と、ブリッジ回路４５で検出される電位差を増幅する増幅回路４７と、増幅回路４７の出力に従ってブリッジ回路４５に流れる電流を増減調整する電流調整回路４９とを備えている。
ブリッジ回路４５は、発熱抵抗体２７と、２つの第１ブリッジ固定抵抗５１及び第２ブリッジ固定抵抗５３と、抵抗値を切替可能な可変抵抗部５５を備えている。第１ブリッジ固定抵抗５１は発熱抵抗体２７と直列接続されるものであり、第１ブリッジ固定抵抗５１の発熱抵抗体２７側の端部ＰＧは接地され、第２ブリッジ固定抵抗５３側の端部は電源側である電流調整回路４９に接続されている。また、第２ブリッジ固定抵抗５３は可変抵抗部５５と直列接続されるものであり、第２ブリッジ固定抵抗５３の可変抵抗部５５側の端部ＰＧは接地され、第１ブリッジ固定抵抗５１側の端部は電源側である電流調整回路４９に接続されている。
第１ブリッジ固定抵抗５１と発熱抵抗体２７との接続点Ｐ＋は、第１固定抵抗５７を介して演算増幅器５９の非反転入力端子に接続されている。接続点Ｐ＋の電位は、検出信号Ｖ１として演算部７に供給されている。また、第２ブリッジ固定抵抗５３と可変抵抗部５５との接続点Ｐ−は、第２固定抵抗６１を介して演算増幅器５９の反転入力端子に接続されている。
可変抵抗部５５は、抵抗値を切り替えることで、ブリッジ回路４５のバランスを変化させるものである。可変抵抗部５５には、抵抗値の異なる２個の第１固定抵抗６３及び第２固定抵抗６５と、第１固定抵抗６３及び第２固定抵抗６５のいずれか一方を有効に動作させる切替スイッチ６７とが設けられている。切替スイッチ６７は、演算部７から出力された切替信号ＣＧ１に従って切り替え動作を行うものである。
なお、第１固定抵抗６３は、発熱抵抗体２７が高温側の第１設定温度ＣＨ（例えば４００℃）となる抵抗値を有するものである。また、第２固定抵抗６５は、発熱抵抗体２７が第１設定温度ＣＨより低く設定された低温側の第２設定温度ＣＬ（例えば３００℃）となる抵抗値を有するものである。
増幅回路４７は、差動増幅回路であって、演算増幅器５９と、演算増幅器５９の反転入力端子及び非反転入力端子のそれぞれに接続された第１固定抵抗５７及び第２固定抵抗６１と、演算増幅器５９の反転入力端子と出力端子との間に並列接続された第３固定抵抗６９及びコンデンサ７１とによって構成された周知の回路である。
増幅回路４７は、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、出力である調整信号Ｃの値が大きくなる。その結果、ブリッジ回路４５に流れる電流が減少する。逆に、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。その結果、ブリッジ回路４５に流れる電流が増大する。
電流調整回路４９のスイッチング回路７３は、ブリッジ回路４５に直流電源Ｖｃｃを供給する電源ラインと電流調整回路４９の通電状態を変化させる制御ラインＣＬ１とに接続され、演算部７からの作動許可信号Ｓ１に従ってオン，オフ動作するトランジスタからなり、このトランジスタがオンしている所定期間、起動信号Ｓ１１を制御ラインＣＬ１に出力するように構成されている。なお、トランジスタがオンする所定期間は、後述する調整信号Ｃの出力を妨げないように予め設定されている。
電流調整回路４９の電流調整回路７５は、前記電源ラインとブリッジ回路４５とに接続され、制御ラインＣＬ１を流れる信号に従って通電状態（オン抵抗）が変化するトランジスタからなる。具体的には、スイッチング回路７３の出力である起動信号Ｓ１１に従って、ブリッジ回路４５へ電流供給を開始する。そして、ブリッジ回路４５への電流供給が開始されると、増幅回路４７の出力である調整信号Ｃに従って、調整信号Ｃが大きいほど、オン抵抗が大きくなって、ブリッジ回路４５に流れる電流が減少し、逆に、調整信号が小さいほど、オン抵抗が小さくなって、ブリッジ回路４５に流れる電流が増大するように構成されている。
上述の構成を有する通電制御回路３１では、直流電源９からブリッジ回路４５への通電が開始されると、増幅回路４７及び電流調整回路４９は、接続点Ｐ＋と接続点Ｐ−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４５に流れる電流を調整する。これにより、発熱抵抗体２７の抵抗値、言い換えると発熱抵抗体１７の温度が、可変抵抗部５５によって決まる一定値、即ち、第１設定温度ＣＨ又は第２設定温度ＣＬ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含有量が変化することにより、発熱抵抗体２７から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体２７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２７の温度が低下して、発熱抵抗体２７の抵抗値が減少する。逆に、発熱抵抗体２７から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体２７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２７の温度が上昇して、発熱抵抗体２７の抵抗値が増大する。
上述のように発熱抵抗体２７の抵抗値が減少すると、増幅回路４７及び電流調整回路４９は、ブリッジ回路４５に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体２７において発生する熱量を増大させる。逆に、発熱抵抗体２７の抵抗値が増大すると、ブリッジ回路４５に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体２７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４７及び電流調整回路４９は、発熱抵抗体２７の抵抗値、言い換えると発熱抵抗体２７の温度を一定の値に保つ。
そして、接続点Ｐ＋の電位を表す検出信号Ｖ１を測定することにより、発熱抵抗体２７に流れる電流の大きさ、即ち、発熱抵抗体２７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が判る。つまり、発熱抵抗体２７から可燃性ガスへ奪われる熱量が判り、奪われる熱量は水素ガスの濃度に依存するため、検出信号Ｖ１を測定することにより、可燃性ガスの水素ガス濃度が判る。
また、温度調整回路３３には、測温抵抗体２９を含むホイートストンブリッジであるブリッジ回路８１と、ブリッジ回路８１から得られる電位差を増幅する増幅回路８３とが設けられている。
ブリッジ回路８１は、測温抵抗体２９と、３個の第１ブリッジ固定抵抗８５、第２ブリッジ固定抵抗８７、第３ブリッジ固定抵抗８９からなる回路である。第１ブリッジ固定抵抗８５は測温抵抗体２９と直列接続されるものであり、第１ブリッジ固定抵抗８５の測温抵抗体２９側の端部は接地され、第２ブリッジ固定抵抗８７側の端部は電源に接続されている。また、第２ブリッジ固定抵抗８７は第３ブリッジ固定抵抗８９に直列接続されるものであり、第２ブリッジ固定抵抗８７の第３ブリッジ固定抵抗８９側の端部は接地され、第１ブリッジ固定抵抗８５側の端部は電源に接続されている。
第１ブリッジ固定抵抗８５と測温抵抗体２９との接続点Ｐ−は、第２温調抵抗９３を介して演算増幅器９５の反転入力端子に接続されている。第２ブリッジ固定抵抗８７と第３ブリッジ固定抵抗８９との接続点Ｐ＋は、第１温調固定抵抗９１を介して演算増幅器９５の非反転入力端子に接続されている。また、演算増幅器９５の出力は、温度検出信号ＶＴとして演算部７に供給されている。
増幅回路８３は、差動増幅回路であって、演算増幅器９５と、演算増幅器９５の反転入力端子及び非反転入力端子のそれぞれに接続された第１温調固定抵抗９１及び第２温調抵抗９３と、演算増幅器９５の反転入力端子と出力端子との間に並列接続された第３固定抵抗９７と、コンデンサ９９によって構成された周知の回路である。
演算部７は、いわゆるマイコンであり、この演算部７には、ガス濃度演算処理などの各種の演算処理を実行する中央演算装置（ＣＰＵ）や、ＣＰＵで各種の演算処理を実行させる各種のプログラムやデータなどを格納するＲＯＭやＲＡＭなどの記憶部や、各種信号を入出力するためのＩＯポートや、計時用タイマー等が設けられている（図示せず）。
そして、演算部７では、後述するように、温度調整回路３３から出力される温度検出信号ＶＴと、通電制御回路３１から出力される検出信号Ｖ１（詳しくは、高温側の端子間電圧である高温時電圧ＶＨ及び低温側の端子間電圧である低温時電圧ＶＬ）に基づいて、水素ガス濃度を演算する。この演算部７は、直流電源９から給電が開始されて起動し、起動後、各部を初期化してガス濃度演算処理を開始する。
また、演算部７の記憶部には、温度換算データと、湿度換算データと、濃度換算データとが少なくとも記憶されている。温度換算データは、被検出雰囲気の環境温度Ｔと上述の温度検出信号ＶＴでもある温度電圧ＶＴとの相関関係を表すものである。湿度換算データは、被検出雰囲気内の湿度Ｈと、高温時電圧ＶＨと、低温時電圧ＶＬと、温度電圧ＶＴとの相関関係を表すものである。濃度換算データは、高温時電圧ＶＨまたは低温時電圧ＶＬと、可燃性ガスのガス濃度Ｘとの相関関係を表すものである。なお、各換算データは、換算用マップデータや換算用計算式等からなるものであり、実験等により得られたデータに基づいて予め作成されたものである。
上述の湿度換算データには、環境温度Ｔ（ひいては温度電圧ＶＴ）と後述する電圧比ＶＣ（０）との相関関係を表す電圧比換算用マップデータ、および、後述する電圧比差ΔＶＣと湿度Ｈとの相関関係を表す湿度換算用マップデータが含まれている。
上述の濃度換算データには、温度電圧ＶＴと後述する高温時電圧ＶＨ（０）との相関関係を表す高温時電圧換算用マップデータ、高温時電圧ＶＨ及び湿度Ｈと後述する高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｈ）との相関関係を表す湿度電圧変化換算用マップデータ、および、温度電圧ＶＴ及び高温時電圧ＶＨと後述するガス感度Ｇ（ＶＴ）との相関関係を表すガス感度換算用マップデータが含まれている。
ｂ）次に、本実施形態のガス検出装置１による水素ガス濃度の検出方法の要部について説明する。
本実施形態では、後に詳述する様に、演算部７にて、温度調整回路３３から得られる温度電圧ＶＴと、被測定雰囲気中に存在する水素ガスの熱伝導率変化にともなって変化する発熱抵抗体２７の端子間電圧に対応して通電制御回路３１から出力される検出信号Ｖ１（詳しくは高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬ）との関係に基づいて湿度Ｈを演算する。
そして、この演算によって求めた湿度Ｈと、温度調整回路３３から得られる温度電圧ＶＴと、通電制御回路３１から出力される検出信号Ｖ１（即ち高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬ）とを用いて、水素ガス濃度を算出する。
従って、ここでは、本実施形態におけるガス検出方法の要部である（水素ガス濃度の演算に用いる）高温時電圧ＶＨと低温時電圧ＶＬとの設定方法について説明する。
水素ガス濃度を検出する際には、ガス検出装置１の演算部７では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一定の周期時間ｔの間（以下「低温期間ｔ」と記す）発熱抵抗体２７の設定温度を低温側の第２設定温度ＣＬに保持する制御の処理と、一定の周期時間ｔの間（以下「高温期間ｔ」と記す）高温側の第１設定温度ＣＨに保持する制御の処理と、を交互に繰り返し行う。
具体的には、演算部７が切替信号ＣＧ１を出力することにより、低温期間ｔの間、ブリッジ回路４５の抵抗値、即ち、発熱抵抗体２７の端子間電圧を低温時電圧ＶＬに保持する制御の処理と、高温期間ｔの間、発熱抵抗体２７の端子間電圧を高温時電圧ＶＨに保持する制御と、を交互に繰り返し行う。
ここでは、低温期間ｔ及び高温期間ｔが同一周期、すなわち、同じ２００ｍｓである例に適応して説明する。なお、低温期間ｔ及び高温期間ｔの１サイクルである２ｔの長さは、長くても５秒以下であることが望ましい。１サイクルの長さが長くなると、環境変化に対する出力の追従性、言い換えると出力の精度が悪くなるためである。
特に本実施形態では、図４に示すように、高温期間ｔ及び低温期間ｔのうち、それぞれの期間ｔへの切り替え開始から所定の時間、詳しくは、各期間ｔの前半期間ｔ／２である０〜１００ｍｓの期間は、電圧の変動が大きく安定しないので、各期間ｔの前半期間ｔ／２は、高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬの取得を行わない。
そして、高温期間ｔ及び低温期間ｔのうち、（前半期間ｔ／２に続く）後半期間ｔ／２である１００〜２００ｍｓの期間は、電圧が安定しているので、その後半期間ｔ／２に、高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬの取得を複数回行う。つまり、後半期間ｔ／２において、例えば１０ｍｓの間隔で１０個のデータを取得する。
更に、この後半期間ｔ／２において、高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬを取得する際には、ノイズの影響を受けて高温時電圧ＶＨ及び低温時電圧ＶＬが変動することがあるので、上述のように複数回（ここでは各１０回）取得したデータのうち、最大値と最小値を除いた複数回（ここでは８個）のデータの平均値を、それぞれ高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び低温時電圧平均値ＶＬａｖとする。
そして、この様にして求めた高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び低温時電圧平均値ＶＬａｖを用いて、後述する演算によって、水素ガス濃度の検出を行う。
なお、本実施形態では、温度の切り替え過渡期の長さが、低温期間ｔや高温期間ｔの１／２である例に適用して説明したが、１／２よりも長い所定の期間であってもよいし、１／２よりも短い所定の期間であってもよい。
また、本実施形態では、温度電圧ＶＴを求める際にも、高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び低温時電圧平均値ＶＬａｖを求める際と同様の平均化処理を行ってもよい。
例えば、低温期間ｔの前半期間ｔ／２において、複数回（例えば１０回）温度電圧ＶＴのデータを取得し、このうち、最大値と最小値を除いた複数回（ここでは８個）のデータの平均値を、温度電圧平均値ＶＴａｖとしてもよい。
ｃ）次に、水素ガス濃度を検出するために演算部７にて行われる制御処理について説明する。
この演算部７では、図５及び図６のフローチャートに関する制御処理（演算データ取得処理）と、図７のフローチャートに関する制御処理（ガス濃度演算処理）と、を同時進行で行う。ここでは、図５及び図６の演算データ取得処理について先に説明した後、図７のガス濃度演算処理を説明する。
なお、ガス濃度Ｘを求める演算では、低温時電圧ＶＬ又は高温時電圧ＶＨから濃度換算データを用いてガス濃度Ｘを求め、さらには、温度電圧ＶＴから温度換算データを用いて環境温度Ｔを求め、演算結果であるガス濃度Ｘを、同じく演算結果である環境温度Ｔだけを用いて補正する方法もあるが、ここでは、環境温度Ｔに加えて湿度Ｈを用いてガス濃度Ｘを求めるものとする。
＜演算データ取得処理＞
この演算データ取得処理とは、水素ガス濃度を算出する際に必要な各種のデータを取得するための処理である。
図５に示すように、制御処理が開始されると、発熱抵抗体２７の温度を高温に保持する制御を行うとともに、測温抵抗体２９に通電を開始する制御を実行する（Ｓ１００）。 なお、制御処理開始時には、後述するカウンタＮが０の値にセットされるが、このカウンタＮは、１０ｍｓごとにカウントアップされるので、カウンタＮの値によって通電開始からの経過時間を判定することができる。例えば、カウンタＮの値が１０の場合には、通電開始から前半期間ｔ／２の終了（即ち後半期間ｔ／２の開始）のタイミングを示し、カウンタ値の値が１１の場合には、例えば高温時電圧ＶＨの取得の開始のタイミングを示している。
次に、直前の処理（ここではＳ１００の処理）が開始されてから１０ｍｓを経過したか否かの判定を行う（Ｓ１１０）。ここで、１０ｍｓを経過していない場合（ＮＯの場合）にはＳ１１０の判定を繰り返し行う。一方、１０ｍｓを経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、カウンタＮの数を１つ増やすカウントアップの処理を行う（Ｓ１２０）。
次に、カウンタＮの値が１１以上であるか否か（即ち高温時電圧ＶＨの取得のタイミングであるか否か）の判定を行う（Ｓ１３０）。ここで、カウンタＮの値が１１以上でない場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１１０に戻って同様な処理を繰り返す。一方、カウンタＮの値が１１以上である場合（ＹＥＳの場合）には、通電制御回路３１から出力される検出信号Ｖ１を、高温時電圧ＶＨとして取得して記憶する処理を行う（Ｓ１４０）。
次に、取得した高温時電圧ＶＨの個数が例えば１０個となったか否かを判定する（Ｓ１５０）。ここで、取得した高温時電圧ＶＨの個数が１０個未満の場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１８０に進む。一方、取得した高温時電圧ＶＨの個数が１０個となった場合（ＹＥＳの場合）には、取得した１０個の高温時電圧ＶＨから、（ノイズの可能性の高い）最大値と最小値を除去する（Ｓ１６０）。
次に、最大値と最小値を除去した８個の高温時電圧ＶＨの平均である高温時電圧平均値ＶＨａｖを算出して記憶する（Ｓ１７０）。
次に、カウンタＮの値が２０か否か（即ち高温期間ｔの終了のタイミングであるか否か）の判定を行う（Ｓ１８０）。ここで、カウンタＮの値が２０でない場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１１０に戻って同様な処理を繰り返す。一方、カウンタＮの値が２０である場合（ＹＥＳの場合）には、高温期間ｔの終了時であるので、カウンタＮを０の値にセットする（Ｓ１９０）。
次に、図６に示すように、発熱抵抗体２７の温度を低温側に切り替えて保持する制御を行う（Ｓ２００）。
次に、発熱抵抗体２７の温度を低温側に切り替えてから１０ｍｓを経過したか否かの判定を行う（Ｓ２１０）。ここで、１０ｍｓを経過していない場合（ＮＯの場合）にはＳ２１０の判定を繰り返し行う。一方、１０ｍｓを経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、カウンタＮの数を１つ増やすカウントアップの処理を行う（Ｓ２２０）。
次に、温度電圧ＶＴを取得して記憶する処理を行う（Ｓ２３０）。
次に、取得した温度電圧ＶＴの個数が例えば１０個となったか否かを判定する（Ｓ２４０）。ここで、取得した温度電圧ＶＴの個数が１０個未満の場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２７０に進む。一方、取得した温度時電圧ＶＴの個数が１０個となった場合（ＹＥＳの場合）には、取得した１０個の温度電圧ＶＴから、（ノイズの可能性の高い）最大値と最小値を除去する（Ｓ２５０）。
次に、最大値と最小値を除去した８個の温度電圧ＶＴの平均である温度電圧平均値ＶＴａｖを算出して記憶する（Ｓ２６０）。
次に、カウンタＮの値が１１以上であるか否か（即ち低温時電圧ＶＬの取得のタイミングであるか否か）の判定を行う（Ｓ２７０）。ここで、カウンタＮの値が１１以上でない場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２１０に戻って同様な処理を繰り返す。一方、カウンタＮの値が１１以上である場合（ＹＥＳの場合）には、 通電制御回路３１から出力される検出信号Ｖ１を、低温時電圧ＶＬとして取得して記憶する処理を行う（Ｓ２８０）。
次に、取得した低温時電圧ＶＬの個数が例えば１０個となったか否かを判定する（Ｓ２９０）。ここで、取得した低温時電圧ＶＬの個数が１０個未満の場合（ＮＯの場合）には、Ｓ３２０に進む。一方、取得した低温時電圧ＶＬの個数が１０個となった場合（ＹＥＳの場合）には、取得した１０個の低温時電圧ＶＬから、（ノイズの可能性の高い）最大値と最小値を除去する（Ｓ３００）。
次に、最大値と最小値を除去した８個の低温時電圧ＶＬの平均である低温時電圧平均値ＶＬａｖを算出して記憶する（Ｓ３１０）。
次に、カウンタＮの値が２０か否か（即ち低温期間ｔの終了のタイミングであるか否か）の判定を行う（Ｓ３２０）。ここで、カウンタＮの値が２０でない場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２１０に戻って同様な処理を繰り返す。一方、カウンタＮの値が２０である場合（ＹＥＳの場合）には、低温期間ｔの終了時であるので、カウンタＮを０の値にセットする（Ｓ３３０）。
次に、発熱抵抗体２７の制御温度を高温側に切り替え、前記Ｓ１１０の処理に戻る。
従って、上述した演算データ取得処理によって、高温時電圧平均値ＶＨａｖ、低温時電圧平均値ＶＬａｖ、温度電圧平均値ＶＴａｖを求めることができる。
＜ガス濃度演算処理＞
このガス濃度演算処理とは、上述した演算データ取得処理によって得られたデータを用いて、水素ガス濃度を算出する処理である。
図７に示すように、演算部７において本ガス濃度演算処理が開始されると、まず、前記演算データ取得処理で求められて記憶されている高温時電圧平均値ＶＨａｖ、低温時電圧平均値ＶＬａｖ、温度電圧平均値ＶＴａｖを取得する処理を実行する（Ｓ４００）。
次に、高温時電圧平均値ＶＨａｖ、低温時電圧平均値ＶＬａｖ、温度電圧平均値ＶＴａｖの取得ができたか否かの判定処理を行う（Ｓ４１０）。ここで、取得できていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、一旦本処理を終了する。
一方、高温時電圧平均値ＶＨａｖ、低温時電圧平均値ＶＬａｖ、温度電圧平均値ＶＴａｖを取得できたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び低温時電圧平均値ＶＬａｖと、下記の式（１）と、に基づいて電圧比ＶＣを算出する演算処理を実行する（Ｓ４２０）。
ＶＣ＝ＶＨａｖ／ＶＬａｖ …（１）
また、この演算処理と並行して、温度電圧平均値ＶＴａｖと、電圧比換算用マップデータとに基づいて、温度電圧平均値ＶＴａｖ（即ち環境温度Ｔ）におけるガス濃度Ｘと、湿度Ｈがゼロのときの電圧比ＶＣ（０）とを算出する演算処理を実行する（Ｓ４３０）。
次に、Ｓ４２０において算出した電圧比ＶＣと、Ｓ４３０において算出した電圧比ＶＣ（０）とを、下記の式（２）の入力値として、温度電圧平均値ＶＴａｖにおける電圧比差ΔＶＣを算出する演算処理を実行する（Ｓ４４０）。
ΔＶＣ＝ＶＣ−ＶＣ（０） …（２）
次に、Ｓ４４０において算出した電圧比差ΔＶＣと、湿度換算用マップデータに基づいて、電圧比差ΔＶＣのときの湿度Ｈを算出する演算処理を実行する（Ｓ４５０）。
また、この湿度Ｈの演算処理と並行して、高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び温度電圧平均値ＶＴａｖと、高温時電圧換算用マップデータとに基づいて、温度電圧平均値ＶＴａｖ（即ち環境温度Ｔ）におけるガス濃度Ｘと、湿度Ｈがゼロのときの高温時電圧ＶＨ（０）とを算出する演算処理を実行する（Ｓ４６０）。
次に、Ｓ４１０で取得された高温時電圧平均値ＶＨａｖと、Ｓ４５０にて算出した湿度Ｈと、湿度電圧変化換算用マップデータに基づいて、高温時電圧平均値ＶＨａｖのうちの湿度Ｈに起因する電圧変化分を表す高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｈ）を算出する演算処理を実行する（Ｓ４７０）。
次に、Ｓ４１０で取得された高温時電圧平均値ＶＨａｖと、Ｓ４６０において算出した高温時電圧ＶＨ（０）と、Ｓ４７０において算出した高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｈ）とを、下記の式（３）の入力値として、高温時電圧平均値ＶＨａｖのうちの可燃性ガスに起因する電圧変化分を表す高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｇ）を算出する演算処理を実行する（Ｓ４８０）。
ΔＶＨ（Ｇ）＝ＶＨａｖ−ＶＨ（０）−ΔＶＨ（Ｈ） …（３）
また、高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｇ）の演算処理と並行して、Ｓ４１０で取得された高温時電圧平均値ＶＨａｖ及び温度電圧平均値ＶＴａｖと、ガス感度換算用マップデータとに基づいて、高温時電圧平均値ＶＨａｖについて、温度電圧平均値ＶＴａｖ毎に予め設定された可燃性ガスに対する感度（単位はガス濃度Ｘの逆数）を表すガス感度Ｇ（ＶＴ）を算出する演算処理を実行する（Ｓ４９０）。
最後に、Ｓ４８０において算出した高温時電圧変化ΔＶＨ（Ｇ）と、Ｓ４９０において算出したガス感度Ｇ（ＶＴ）とを、下記の式（４）の入力値として、可燃性ガス（水素）のガス濃度Ｘを算出する演算処理を実行する（Ｓ５００）。
Ｘ＝ΔＶＨ（Ｇ）／Ｇ（ＶＴ） …（４）
そして、ガス濃度Ｘの算出を行うと、前記Ｓ４００に戻り上述の処理を繰り返し実行する。
なお、本実施形態では、第１設定温度ＣＨを４００℃に設定し、第２設定温度ＣＬを３００℃に設定している例に適用して説明する。そのため、４００℃に対応する発熱抵抗体２７の両端電圧が高温時電圧ＶＨとなり、３００℃に対応する発熱抵抗体２７の両端電圧が低温時電圧ＶＬとなっている。この第１設定温度ＣＨと第２設定温度ＣＬとの差（設定温度差）を１００℃とすることにより、高温時電圧ＶＨと低温時電圧ＶＬとの比における高分解能を確保することができる。高温時電圧ＶＨと低温時電圧ＶＬとの比における分解能を確保するためには、設定温度差を５０℃以上にして、被検出雰囲気内の湿度Ｈを精度よく算出する必要があるからである。
また、上述したガス濃度演算処理中で使用している湿度電圧変化換算用マップデータは、図８に示すように、横軸が湿度（体積％）を１００で割った値、縦軸をΔＶＨ（Ｈ）として、測定データをプロットしたグラフより求めた式（温度電圧変化換算用近似式）であるが、横軸のスケールをそのまま用いて近似させると、特に低湿側においてフィッティングが悪く誤差をまねくため（図８（ａ）参照）、乗数倍（ここでは例えば０．８倍）を用いて近似式を求めた（図８（ｂ）参照）。これにより、低温側の近似式と測定データとのフィッティングが向上し、算出精度が向上する。なお、図８（ａ）、（ｂ）の下図は、上図の枠内を拡大したものである。
ｄ）次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、一対の高温期間ｔ及び低温期間ｔのうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間ｔ／２が経過した以降の各対象期間ｔ／２において、各対象期間ｔ／２よりも短い所定の時間間隔（例えば１０ｍｓ）で端子間電圧の取得をそれぞれ複数回行う。
そして、高温期間ｔの対象期間ｔ／２に取得された複数回（例えば１０回）の端子間電圧を用い、その最大値及び最小値を除いた回数（例えば８回）の端子間電圧の平均値（高温時電圧平均値ＶＨａｖ）を求め、その高温時電圧平均値ＶＨａｖを、水素ガスの濃度の算出に用いる。
同様に、低温期間ｔの対象期間ｔ／２に取得された複数回（例えば１０回）の端子間電圧を用い、その最大値及び最小値を除いた回数（例えば８回）の端子間電圧の平均値（低温時電圧平均値ＶＬａｖ）を求め、その低温時電圧平均値ＶＬａｖを、水素ガスの濃度の算出に用いる。
つまり、本実施形態では、水素ガスの濃度の算出に用いる高温期間ｔの対象期間ｔ／２及び低温期間ｔの対象期間ｔ／２における端子間電圧として、複数回取得した端子間電圧の測定値の平均値を用いるが、その際には、その最大値及び最小値を除いた値の平均値を用いる。
これによって、上述した発熱抵抗体２７に対する高温側又は低温側への制御の切り替えに伴う端子間電圧の変動の影響を低減できるとともに、ノイズの影響も低減することができるので、水素ガス濃度の検出精度を高めることができる。
また、本実施形態では、低温期間ｔの待ち時間ｔ／２に、測温抵抗体２９の抵抗値に対応した温度電圧を複数回取得し、その複数回の温度電圧の最大値及び最小値を除いた平均値（温度電圧平均値ＶＴａｖ）を求め、その温度電圧平均値ＶＴａｖを、水素ガスの濃度の算出に用いる。
これにより、温度電圧に対するノイズの影響を低減できる。また、上述した（発熱抵抗体２９の端子間電圧を取得する）対象期間ｔ／２とは異なる待ち時間ｔ／２に温度電圧の取得を行うので、演算の負担が過度に集中しないという利点がある。
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、前記実施形態では、取得した複数のデータから最大値及び最小値を除いたが、最大値及び最小値以外に、他のデータを除いてもよい。例えば最大値から順番に小さくなる２個以上の値を除いてもよく、最小値から順番に大きくなる２個以上の値を除いてもよい。
（２）また、前記実施形態では、低温期間の待ち時間に、温度電圧を複数回取得して（最大値及び最小値を除いて）平均値を求めたが、高温期間の待ち時間に、温度電圧を複数回取得して前記平均値を求めてもよい。或いは、低温期間及び高温期間の両方に期間において、同様に前記平均値を求めてもよい。
１…可燃性ガス検出装置（ガス検出装置）
７…演算部
２７…発熱抵抗体
２９…測温抵抗体
３１…通電制御回路（通電制御部）
３３…温度調整回路
ＶＨａｖ…高温時電圧平均値
ＶＬａｖ…低温時電圧平均値
ＶＴａｖ…温度電圧平均値

Claims (6)

  1. 被検出雰囲気内に配置されて、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体と、
    前記発熱抵抗体への通電状態を所定の周期で切り替える制御を行うことにより、前記発熱抵抗体の温度を、予め設定された高温側と低温側との２つの異なる温度に交互に切り替える通電制御部と、
    前記高温側に制御された高温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、前記低温側に制御された低温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、を用いて、前記被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスの濃度を演算により求める演算部と、
    を備えたガス検出装置であって、
    前記演算部は、
    前記高温期間及び前記低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、該各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の前記端子間電圧の取得をそれぞれ行い、
    更に、前記高温期間の対象期間に取得された端子間電圧及び前記低温期間の対象期間に取得された端子間電圧のそれぞれに対して、最大値及び最小値を除いて各対象期間における端子間電圧の平均値を求め、該各対象期間における前記平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いることを特徴とするガス検出装置。
  2. 前記高温期間の前記対象期間及び前記低温期間の前記対象期間に、それぞれ４個以上端子間電圧を取得することを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
  3. 前記被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体を備え、
    前記演算部は、前記可燃性ガスの濃度の算出の際には、更に、前記測温抵抗体の抵抗値から求められる前記環境温度を加味して、前記可燃性ガスの濃度の算出を行うガス検出装置であって、
    前記可燃性ガスの濃度の算出に際しては、
    前記高温期間の前記待ち時間及び前記低温期間の前記待ち時間のうち、少なくとも一方の待ち時間に、前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧を３個以上取得して、それらの電圧の最大値及び最小値を除いた平均値を求めるとともに、該電圧の平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いる前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス検出装置。
  4. 被検出雰囲気内に配置されて、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体を備えたガス検出装置を用いて、
    前記発熱抵抗体への通電状態を所定の周期で切り替える制御を行うことにより、前記発熱抵抗体の温度を、予め設定された高温側と低温側との２つの異なる温度に交互に切り替えるとともに、
    前記高温側に制御された高温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、前記低温側に制御された低温期間における前記発熱抵抗体の端子間電圧と、を用いて、前記被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスの濃度を演算により求めるガス検出方法であって、
    前記高温期間及び前記低温期間のうち、それぞれの期間への切り替え開始から所定の待ち時間が経過した以降の各対象期間において、該各対象期間よりも短い所定の時間間隔で３個以上の前記端子間電圧の取得をそれぞれ行い、
    更に、前記高温期間の対象期間に取得された端子間電圧及び前記低温期間の対象期間に取得された端子間電圧のそれぞれに対して、最大値及び最小値を除いて各対象期間における端子間電圧の平均値を求め、該各対象期間における前記平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いることを特徴とするガス検出方法。
  5. 前記高温期間の前記対象期間及び前記低温期間の前記対象期間に、それぞれ４個以上端子間電圧を取得することを特徴とする請求項４に記載のガス検出方法。
  6. 前記可燃性ガスの濃度の算出の際には、更に、前記被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体の抵抗値から求められる前記環境温度を加味して、前記可燃性ガスの濃度の算出を行うガス検出方法であって、
    前記可燃性ガスの濃度の算出に際しては、
    前記高温期間の前記待ち時間及び前記低温期間の前記待ち時間のうち、少なくとも一方の待ち時間に、前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧を３個以上取得して、それらの電圧の最大値及び最小値を除いた平均値を求めるとともに、該電圧の平均値を、前記可燃性ガスの濃度の算出に用いる前記測温抵抗体の抵抗値に対応した電圧として設定することを特徴とする請求項４又は５に記載のガス検出方法。
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