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公開番号2024104826
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-06
出願番号2023009205
出願日2023-01-25
発明の名称ガスセンサ
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/18 20060101AFI20240730BHJP(測定;試験)
要約【課題】感温素子を加熱することにより検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサにおいて、ガス濃度の測定誤差を低減する。
【解決手段】ガスセンサ1は、サーミスタRd1,Rd2及びこれを加熱するヒータ抵抗MH1,MH2と、信号処理回路20とを備える。オン期間Ton1においてはサーミスタRd1,Rd2がそれぞれ300℃及び150℃に加熱され、オン期間Ton2においてはサーミスタRd1,Rd2がそれぞれ150℃及び300℃に加熱される。オフ期間Toff2の長さはオン期間Ton2の長さの10倍以上である。これにより、余熱に起因する測定誤差が低減されるとともに、ドリフトを抑制することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された第１及び第２の感温素子と、
前記第１の感温素子を加熱する第１のヒータと、
前記第２の感温素子を加熱する第２のヒータと、
前記第１及び第２のヒータの加熱温度を制御する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、
第１のオン期間と第２のオン期間を交互に繰り返し、
前記第１のオン期間においては、前記第１の感温素子が第１の温度に加熱され、前記第２の感温素子が第２の温度に加熱されるよう、前記第１及び第２のヒータの加熱温度を制御し、
前記第２のオン期間においては、前記第１の感温素子が前記第２の温度に加熱され、前記第２の感温素子が前記第１の温度に加熱されるよう、前記第１及び第２のヒータの加熱温度を制御し、
前記第１のオン期間から前記第２のオン期間までの第１のオフ期間においては、前記第１及び第２のヒータによる加熱を停止し、
前記第２のオン期間から前記第１のオン期間までの第２のオフ期間においては、前記第１及び第２のヒータによる加熱を停止し、
前記第１のオン期間中に、前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の接続点に現れるガス検知信号に基づいて検出対象ガスの濃度を算出し、
前記第２のオフ期間の長さは、前記第２のオン期間の長さの１０倍以上である、ガスセンサ。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
前記第２のオフ期間の長さは、前記第２のオン期間の長さの２０倍以上である、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第１のオン期間の長さと前記第２のオン期間の長さは同じであり、いずれも０．１秒以上、３秒以下である、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１のオフ期間の長さは、前記第１のオン期間の長さ以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示はガスセンサに関し、特に、サーミスタ等の感温素子を加熱することにより検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、検知用のサーミスタと参照用のサーミスタを互いに異なる温度に加熱することによって検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサが開示されている。特許文献１に記載されたガスセンサは、測定動作後にダミー加熱期間を設け、測定期間における検知用のサーミスタの加熱温度とダミー加熱期間における参照用のサーミスタの加熱温度を一致させ、測定期間における参照用のサーミスタの加熱温度とダミー加熱期間における検知用のサーミスタの加熱温度を一致させることにより、検知用のサーミスタと参照用のサーミスタの熱履歴差を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開ＷＯ２０２０／０３１５１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ダミー加熱期間と測定期間の間のオフ期間の長さによっては、余熱の影響によって熱履歴差が生じるだけでなく、ガス濃度の測定誤差が生じることがあった。
【０００５】
本開示においては、サーミスタ等の感温素子を加熱することにより検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサにおいて、一対の感温素子の熱履歴差をより低減するとともに、ガス濃度の測定誤差をより低減する技術が説明される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面によるガスセンサは、直列に接続された第１及び第２の感温素子と、第１の感温素子を加熱する第１のヒータと、第２の感温素子を加熱する第２のヒータと、第１及び第２のヒータの加熱温度を制御する信号処理回路とを備え、信号処理回路は、第１のオン期間と第２のオン期間を交互に繰り返し、第１のオン期間においては、第１の感温素子が第１の温度に加熱され、第２の感温素子が第２の温度に加熱されるよう、第１及び第２のヒータの加熱温度を制御し、第２のオン期間においては、第１の感温素子が第２の温度に加熱され、第２の感温素子が第１の温度に加熱されるよう、第１及び第２のヒータの加熱温度を制御し、第１のオン期間から第２のオン期間までの第１のオフ期間においては、第１及び第２のヒータによる加熱を停止し、第２のオン期間から第１のオン期間までの第２のオフ期間においては、第１及び第２のヒータによる加熱を停止し、第１のオン期間中に、第１の感温素子と第２の感温素子の接続点に現れるガス検知信号に基づいて検出対象ガスの濃度を算出し、第２のオフ期間の長さは第２のオン期間の長さの１０倍以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、サーミスタ等の感温素子を加熱することにより検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサにおいて、一対の感温素子の熱履歴差をより低減するとともに、ガス濃度の測定誤差をより低減する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示に係る技術の一実施形態によるガスセンサ１の構成を示す回路図である。
図２は、ガスセンサ１の動作を説明するためのフローチャートである。
図３は、ガスセンサ１の動作を説明するためのタイミング図である。
図４は、オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）と、単位時間当たりのドリフト量との関係を示すグラフである。
図５は、オン期間Ｔｏｎ１とオフ期間Ｔｏｆｆ１の比（Ｔｏｆｆ１／Ｔｏｎ１）と、単位時間当たりのドリフト量との関係を示すグラフである。
図６は、ＣＯ
２
濃度が管理された雰囲気中における出力信号ＯＵＴの変化を示すグラフである。
図７は、ガスセンサ１の変形例による動作を説明するためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、本開示に係る技術の実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本開示に係る技術の一実施形態によるガスセンサ１の構成を示す回路図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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