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公開番号2025124150
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020015
出願日2024-02-14
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 20060101AFI20250819BHJP(測定;試験)
要約【課題】感温素子を備えたガスセンサにおいて、検出対象ガスの濃度を検出できる期間を増やす。
【解決手段】ガスセンサ1は、サーミスタRd1,Rd3を第1の温度域に加熱し、サーミスタRd2,Rd4を第2の温度域に加熱する期間T1においては、サーミスタRd1とサーミスタRd2の接続点N1に現れる検出電圧を検出し、サーミスタRd1,Rd3を第2の温度域に加熱し、サーミスタRd2,Rd4を第1の温度域に加熱する期間T2においては、サーミスタRd3とサーミスタRd4の接続点N2に現れる検出電圧を検出する。
【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の感温素子を含む第１の直列回路と、
直列に接続された第３及び第４の感温素子を含む第２の直列回路と、
前記第１の直列回路に電圧を印加する第１の電源回路と、
前記第２の直列回路に電圧を印加する第２の電源回路と、
前記第１及び第３の感温素子を第１の温度域に加熱し、前記第２及び第４の感温素子を第２の温度域に加熱する第１の期間においては、前記第１の感温素子と前記第２の感温素子が接続される第１の接続点に現れる第１の検出電圧を検出し、前記第１及び第３の感温素子を前記第２の温度域に加熱し、前記第２及び第４の感温素子を前記第１の温度域に加熱する第２の期間においては、前記第３の感温素子と前記第４の感温素子が接続される第２の接続点に現れる第２の検出電圧を検出する信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、前記第１及び第２の検出電圧に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する、
ガスセンサ。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１及び第４の感温素子の抵抗値は、前記第１の温度域に加熱された場合に、第１の抵抗域となり、
前記第２及び第３の感温素子の抵抗値は、前記第２の温度域に加熱された場合に、第２の抵抗域となる、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第１の抵抗域と前記第２の抵抗域が重なりを有する、
請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１及び第３の感温素子を共通に加熱する第１のヒータと、
前記第２及び第４の感温素子を共通に加熱する第２のヒータと、
をさらに備える、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第１の感温素子は、前記第１のヒータによって加熱される第１のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第１のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第１の対向電極からなり、
前記第２の感温素子は、前記第２のヒータによって加熱される第２のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第２のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第２の対向電極からなり、
前記第３の感温素子は、前記第１のヒータによって加熱される第３のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第３のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第３の対向電極からなり、
前記第４の感温素子は、前記第２のヒータによって加熱される第４のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第４のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第４の対向電極からなる、
請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記第１の感温素子は、前記第１のヒータによって加熱される第１のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第１のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第１の対向電極からなり、
前記第２の感温素子は、前記第２のヒータによって加熱される第２のサーミスタ膜の第１の部分と、前記第２のサーミスタ膜の前記第１の部分を介して対向する一対の第２の対向電極からなり、
前記第３の感温素子は、前記第１のサーミスタ膜の第２の部分と、前記第１のサーミスタ膜の前記第２の部分を介して対向する一対の第３の対向電極からなり、
前記第４の感温素子は、前記第２のサーミスタ膜の第２の部分と、前記第２のサーミスタ膜の前記第２の部分を介して対向する一対の第４の対向電極からなる、
請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記第１乃至第４の感温素子が負の抵抗温度係数を有しており、
前記第１の温度域よりも前記第２の温度域の方が温度が高く、
前記第１の対向電極が対向する長さは、前記第２の対向電極が対向する長さよりも長く、
前記第４の対向電極が対向する長さは、前記第３の対向電極が対向する長さよりも長い、
請求項５又は６に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記第１乃至第４の感温素子が負の抵抗温度係数を有しており、
前記第１の温度域よりも前記第２の温度域の方が温度が高く、
前記第１の対向電極の電極間距離は、前記第２の対向電極の電極間距離よりも短く、
前記第４の対向電極の電極間距離は、前記第３の対向電極の電極間距離よりも短い、
請求項５又は６に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記第１乃至第４の感温素子が正の抵抗温度係数を有しており、
前記第１の温度域よりも前記第２の温度域の方が温度が高く、
前記第２の対向電極が対向する長さは、前記第１の対向電極が対向する長さよりも長く、
前記第３の対向電極が対向する長さは、前記第４の対向電極が対向する長さよりも長い、
請求項５又は６に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記第１乃至第４の感温素子が正の抵抗温度係数を有しており、
前記第１の温度域よりも前記第２の温度域の方が温度が高く、
前記第２の対向電極の電極間距離は、前記第１の対向電極の電極間距離よりも短く、
前記第３の対向電極の電極間距離は、前記第４の対向電極の電極間距離よりも短い、
請求項５又は６に記載のガスセンサ。
（【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】
本開示はガスセンサに関し、特に、サーミスタ等の感温素子を備えたガスセンサに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直列接続された２つのサーミスタを備えた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、第１の期間においては一方のサーミスタを第１の温度域、他方のサーミスタを第２の温度域に加熱し、第２の期間においては一方のサーミスタを第２の温度域、他方のサーミスタを第１の温度域に加熱することによって、２つのサーミスタの熱履歴の差を一致させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／０３１５１７号明細書
【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、特許文献１に記載されたガスセンサにおいては、第２の期間に検出対象ガスの濃度を検出することはできない。
【０００５】
本開示においては、サーミスタ等の感温素子を備えたガスセンサにおいて、検出対象ガスの濃度を検出できる期間を増やす技術が説明される。
【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の感温素子を含む第１の直列回路と、直列に接続された第３及び第４の感温素子を含む第２の直列回路と、第１の直列回路に電圧を印加する第１の電源回路と、第２の直列回路に電圧を印加する第２の電源回路と、第１及び第３の感温素子を第１の温度域に加熱し、第２及び第４の感温素子を第２の温度域に加熱する第１の期間においては、第１の感温素子と第２の感温素子が接続される第１の接続点に現れる第１の検出電圧を検出し、第１及び第３の感温素子を第２の温度域に加熱し、第２及び第４の感温素子を第１の温度域に加熱する第２の期間においては、第３の感温素子と第４の感温素子が接続される第２の接続点に現れる第２の検出電圧を検出する信号処理回路と、を備え、信号処理回路は、第１及び第２の検出電圧に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する。
【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備えたガスセンサにおいて、検出対象ガスの濃度を検出できる期間を増やす技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示に係る技術の第１の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、センサ部Ｓ１，Ｓ２のデバイス構造を説明するための略平面図であり、ヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２に関する部分を示している。
図３は、センサ部Ｓ１，Ｓ２のデバイス構造を説明するための略平面図であり、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に関する部分を示している。
図４は、センサ部Ｓ１，Ｓ２のデバイス構造を説明するための略平面図であり、図２と図３を重ねた状態を示している。
図５は、センサ部Ｓ１，Ｓ２のデバイス構造の変形例を説明するための略平面図であり、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に関する部分を示している。
図６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７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８は、ガスセンサ１の変形例による動作を説明するためのフローチャートである。
図９（ａ）は、接続点Ｎ１に現れる検出電圧Ｖｇａｓ１と、接続点Ｎ２に現れる検出電圧Ｖｇａｓ１の間にオフセットが存在している場合に得られる測定結果信号ＯＵＴの変化を示すグラフであり、図９（ｂ）は、ある時点の測定で得られた測定結果信号ＯＵＴと、その直前の測定で得られた測定結果信号ＯＵＴの平均値の変化を示すグラフである。
図１０は、本開示に係る技術の第２の実施形態によるガスセンサ２の構成を示す回路図である。
図１１は、本開示に係る技術の第３の実施形態によるガスセンサ３の構成を示す回路図である。
図１２は、本開示に係る技術の第４の実施形態によるガスセンサ４の構成を示す回路図である。
図１３は、本開示に係る技術の第５の実施形態によるガスセンサ５の構成を示す回路図である。
図１４は、ガスセンサ５におけるセンサ部Ｓ１，Ｓ２のデバイス構造を説明するための略平面図であり、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に関する部分を示している。
【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】
＜第１の実施形態＞
図１は、本開示に係る技術の第１の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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