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公開番号2024127256
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036285
出願日2023-03-09
発明の名称センサモジュール、制御装置、制御方法、および制御プログラム
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類G01N 27/18 20060101AFI20240912BHJP(測定;試験)
要約【課題】混合気体が存在する雰囲気中において測定対象の気体の濃度を精度高く測定する技術を提供する。
【解決手段】センサモジュール1,1A,1Bは、供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータ10と、マイクロヒータ10と通信可能に構成された制御装置100,100A,100Bとを備える。制御装置100,100A,100Bは、第1電力が供給されたときのマイクロヒータ10の第1温度に対応する第1検出値を検出し、第1電力よりも大きい第2電力が供給されたときのマイクロヒータ10の第2温度に対応する第2検出値を検出し、第1検出値および第2検出値と、混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データ130とに基づき、混合気体に含まれる少なくとも1種類の気体の濃度を算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定するセンサモジュールであって、
供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータと、
前記マイクロヒータと通信可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、
第１電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を検出し、
前記第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を検出し、
前記第１検出値および前記第２検出値と、前記混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、前記混合気体に含まれる前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出する、センサモジュール。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記熱伝導率データに基づき前記マイクロヒータに前記第１電力が供給されたときの前記複数種類の気体の各々の温度を取得し、取得した当該複数種類の気体の各々の温度と前記第１検出値に対応する前記第１温度とに基づき、前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出するための第１式を生成し、
前記熱伝導率データに基づき前記マイクロヒータに前記第２電力が供給されたときの前記複数種類の気体の各々の温度を取得し、取得した当該複数種類の気体の各々の温度と前記第２検出値に対応する前記第２温度とに基づき、前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出するための第２式を生成し、
前記第１式と前記第２式とに基づき、前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出する、請求項１に記載のセンサモジュール。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１検出値に対応する前記第１温度から前記マイクロヒータが配置された雰囲気中の温度を減算して第１温度差を算出し、
前記マイクロヒータに前記第１電力が供給されたときの前記複数種類の気体の各々の温度と前記第１温度差とに基づき、前記第１式を生成し、
前記第２検出値に対応する前記第２温度から前記雰囲気中の温度を減算して第２温度差を算出し、
前記マイクロヒータに前記第２電力が供給されたときの前記複数種類の気体の各々の温度と前記第２温度差とに基づき、前記第２式を生成する、請求項２に記載のセンサモジュール。
【請求項４】
前記第１温度差および前記第２温度差の少なくとも１つは、４００℃以上である、請求項３に記載のセンサモジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１種類の気体は、水素を含む、請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
【請求項６】
前記マイクロヒータが配置された雰囲気中の湿度を検出する湿度センサをさらに備え、
前記少なくとも１種類の気体は、二酸化炭素と、水蒸気とを含み、
前記制御装置は、前記少なくとも１種類の気体の濃度から前記マイクロヒータが配置された雰囲気中の湿度を減算して、前記二酸化炭素の濃度を算出する、請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
【請求項７】
前記マイクロヒータは、絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた金属酸化物と、前記金属酸化物上に設けられた白金とを含む、請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
【請求項８】
前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化クロム、五酸化タンタル、および酸素欠損した金属酸化物のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のセンサモジュール。
【請求項９】
混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定する制御装置であって、
供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータの温度に対応する検出値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記検出値に基づき、前記混合気体に含まれる前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出する算出部とを備え、
前記算出部は、
前記検出部によって検出された第１電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を取得し、
前記検出部によって検出された前記第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を取得し、
前記第１検出値および前記第２検出値と、前記混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、前記混合気体に含まれる前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出する、制御装置。
【請求項１０】
混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定する制御装置を制御するための制御方法であって、
供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータに第１電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を検出するステップと、
前記マイクロヒータに前記第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときの前記マイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を検出するステップと、
前記第１検出値および前記第２検出値と、前記混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、前記混合気体に含まれる前記少なくとも１種類の気体の濃度を算出するステップとを含む、制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定するセンサモジュール、制御装置、制御方法、および制御プログラムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定するセンサが公知である。たとえば、特開２０１７－１７３１２６号公報（特許文献１）には、気体の熱伝導率を利用して気体の濃度を測定する熱伝導式のガスセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１７３１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１７－１７３１２６号公報に開示されたガスセンサによれば、雰囲気中に存在する測定対象の気体の熱伝導率に応じてガス検出部の温度が変化し、ガス検出部の温度を検出することで、気体の濃度を測定することができる。しかしながら、雰囲気中においては、測定対象の気体に限らず他の気体をも含む混合気体が存在し得る。混合気体に含まれる複数種類の気体の熱伝導率が互いに異なる場合、ガス検出部の温度は、測定対象の気体の熱伝導率に加えて混合気体に含まれる他の気体の熱伝導率からも影響を受ける。このため、特開２０１７－１７３１２６号公報に開示されたガスセンサは、混合気体が存在する雰囲気中において、測定対象の気体の濃度を精度高く測定することができないおそれがある。
【０００５】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、混合気体が存在する雰囲気中において測定対象の気体の濃度を精度高く測定する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のセンサモジュールは、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定するセンサモジュールである。センサモジュールは、供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータと、マイクロヒータと通信可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、第１電力が供給されたときのマイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を検出し、第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときのマイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を検出し、第１検出値および第２検出値と、混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を算出する。
【０００７】
本開示の制御装置は、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定する制御装置である。制御装置は、供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータの温度に対応する検出値を検出する検出部と、検出部によって検出された検出値に基づき、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を算出する算出部とを備える。算出部は、検出部によって検出された第１電力が供給されたときのマイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を取得し、検出部によって検出された第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときのマイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を取得し、第１検出値および第２検出値と、混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を算出する。
【０００８】
本開示の制御方法は、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定する制御装置を制御するための制御方法である。制御方法は、供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータに第１電力が供給されたときのマイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を検出するステップと、マイクロヒータに第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときのマイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を検出するステップと、第１検出値および第２検出値と、混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を算出するステップとを含む。
【０００９】
本開示の制御プログラムは、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を測定するための制御プログラムである。制御プログラムは、制御装置に、供給された電力に応じて発熱する熱伝導式のマイクロヒータに第１電力が供給されたときのマイクロヒータの第１温度に対応する第１検出値を検出するステップと、マイクロヒータに第１電力よりも大きい第２電力が供給されたときのマイクロヒータの第２温度に対応する第２検出値を検出するステップと、第１検出値および第２検出値と、混合気体に含まれる複数種類の気体の各々の熱伝導率に関する熱伝導率データとに基づき、混合気体に含まれる少なくとも１種類の気体の濃度を算出するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、混合気体が存在する雰囲気中において測定対象の気体の濃度を精度高く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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