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公開番号2025146629
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024203813
出願日2024-11-22
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 20060101AFI20250926BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出対象ガスの濃度が短期間で大きく変動する場合であっても、測定結果を濃度変化に追従させる。
【解決手段】ガスセンサ100は、検出信号Vgas1,Vgas2をそれぞれ出力するセンサ部10,20と、検出信号Vgas1,Vgas2に基づいて検出対象ガスの濃度を算出する信号処理回路40とを備える。信号処理回路40は、センサ部10を制御する際には、ガス濃度測定動作とダミー加熱動作を交互に繰り返し実行し、センサ部20を制御する際には、ガス濃度測定動作を繰り返し連続的に実行している間、ダミー加熱動作を行わない。動作期間T1においては、センサ部10を用いたガス濃度測定動作の実行頻度よりも、センサ部20を用いたガス濃度測定動作の実行頻度の方が高い。
【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のヒータとを含み、前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の接続点から第１の検出信号を出力する第１のセンサ部と、
直列に接続された第３及び第４の感温素子と、前記第３の感温素子を加熱する第３のヒータと、前記第４の感温素子を加熱する第４のヒータとを含み、前記第３の感温素子と前記第４の感温素子の接続点から第２の検出信号を出力する第２のセンサ部と、
前記第１及び第２のセンサ部を制御するとともに、前記第１及び第２の検出信号に基づいて検出対象ガスの濃度を算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のセンサ部を制御する際には、前記第１のヒータにより前記第１の感温素子を第１の温度域に加熱し、前記第２のヒータにより前記第２の感温素子を第２の温度域に加熱する第１のガス濃度測定動作と、前記第１のヒータにより前記第１の感温素子を前記第２の温度域に加熱し、前記第２のヒータにより前記第２の感温素子を前記第１の温度域に加熱するダミー加熱動作とを交互に繰り返し実行し、
前記第２のセンサ部を制御する際には、前記第３のヒータにより前記第３の感温素子を前記第１の温度域に加熱し、前記第４のヒータにより前記第４の感温素子を前記第２の温度域に加熱する第２のガス濃度測定動作を、前記第３のヒータにより前記第３の感温素子を前記第２の温度域に加熱し、前記第４のヒータにより前記第４の感温素子を前記第１の温度域に加熱する加熱動作を実行することなく、繰り返し実行し、
第１の動作期間においては、前記第１のガス濃度測定動作の実行頻度よりも、前記第２のガス濃度測定動作の実行頻度の方が高い、
ガスセンサ。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記信号処理回路は、第２の動作期間においては、前記第１のガス濃度測定動作及び前記ダミー加熱動作を実行し、前記第２のガス濃度測定動作を停止する、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記信号処理回路は、前記第１及び第２の動作期間においては、前記第１のガス濃度測定動作と前記ダミー加熱動作を周期的に実行する、
請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１及び第２の動作期間における、前記第２のガス濃度測定動作の累積実行時間は、前記第１のガス濃度測定動作の累積実行時間よりも短い、
請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記信号処理回路は、前記第２の動作期間において、前記第３のヒータにより前記第３の感温素子を前記第２の温度域に加熱し、前記第４のヒータにより前記第４の感温素子を前記第１の温度域に加熱する第２のダミー加熱動作を実行する、
請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記第２の温度域よりも前記第１の温度域の方が温度が高く、
前記第１のガス濃度測定動作において前記第２のヒータにより前記第２の感温素子を前記第２の温度域に加熱する動作から、前記ダミー加熱動作において前記第２のヒータにより前記第２の感温素子を前記第１の温度域に加熱する動作までの間のインターバルよりも、前記第１のガス濃度測定動作において前記第１のヒータにより前記第１の感温素子を前記第１の温度域に加熱する動作から、前記ダミー加熱動作において前記第１のヒータにより前記第１の感温素子を前記第２の温度域に加熱する動作までの間のインターバルが長い、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記ダミー加熱動作から前記第１のガス濃度測定動作までの間のインターバルは、前記ダミー加熱動作の実行時間の１０倍以上である、
請求項１から請求項６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 2,300 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、ダミー加熱期間を設けると測定周期が長くなるため、検出対象ガスの濃度が短期間で大きく変動する場合、測定結果が濃度変化に追従できない可能性があった。
【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、検出対象ガスの濃度が短期間で大きく変動する場合であっても、測定結果を濃度変化に追従させ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のヒータとを含み、第１の感温素子と第２の感温素子の接続点から第１の検出信号を出力する第１のセンサ部と、直列に接続された第３及び第４の感温素子と、第３の感温素子を加熱する第３のヒータと、第４の感温素子を加熱する第４のヒータとを含み、第３の感温素子と第４の感温素子の接続点から第２の検出信号を出力する第２のセンサ部と、第１及び第２のセンサ部を制御するとともに、第１及び第２の検出信号に基づいて検出対象ガスの濃度を算出する信号処理回路と、を備え、信号処理回路は、第１のセンサ部を制御する際には、第１のヒータにより第１の感温素子を第１の温度域に加熱し、第２のヒータにより第２の感温素子を第２の温度域に加熱する第１のガス濃度測定動作と、第１のヒータにより第１の感温素子を第２の温度域に加熱し、第２のヒータにより第２の感温素子を第１の温度域に加熱するダミー加熱動作とを交互に繰り返し実行し、第２のセンサ部を制御する際には、第３のヒータにより第３の感温素子を第１の温度域に加熱し、第４のヒータにより第４の感温素子を第２の温度域に加熱する第２のガス濃度測定動作を、第３のヒータにより第３の感温素子を第２の温度域に加熱し、第４のヒータにより第４の感温素子を第１の温度域に加熱する加熱動作を実行することなく、繰り返し実行し、第１の動作期間においては、第１のガス濃度測定動作の実行頻度よりも、第２のガス濃度測定動作の実行頻度の方が高い。
【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、検出対象ガスの濃度が短期間で大きく変動する場合であっても、測定結果を濃度変化に追従させ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１００の構成を示す回路図である。
図２（ａ），（ｂ）は、センサ部１０，２０によるガス濃度測定動作の一例を説明するための模式図である。
図３は、センサ部１０の動作を説明するためのフローチャートである。
図４は、センサ部１０の動作を説明するためのタイミング図である。
図５は、オン期間Ｔｏｎ２に対するオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）と、ＣＯ
２
ガス濃度の測定結果の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
ガス濃度が管理された雰囲気中における出力信号Ｖｏｕｔの変化を示すグラフである。
図７は、センサ部１０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。
図８は、センサ部２０の動作を説明するためのフローチャートである。
図９は、センサ部２０の動作を説明するためのタイミング図である。
図１０は、動作期間Ｔ１におけるセンサ部１０，２０の動作を説明するためのタイミング図である。
図１１は、センサ部２０を用いたガス濃度測定動作が間欠的に実行される様子を説明するためのタイミング図である。
図１２は、センサ部２０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１３は、センサ部２０の変形例による動作の一例を説明するためのタイミング図である。
図１４は、センサ部２０の変形例による動作の別の例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１００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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