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公開番号2025149172
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049649
出願日2024-03-26
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 20060101AFI20251001BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定雰囲気の外乱状態に関わらず、正確なガス濃度測定が可能なガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサ100は、検出対象ガスの濃度に応じた検出信号Vgasを生成するセンサ部10と、検出信号Vgasに基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する制御回路35とを備える。センサ部10は、サーミスタ11及びこれを加熱するヒータ13を含む。制御回路35は、外乱情報の測定期間においては、ヒータ13によってサーミスタ11を第1の温度域に加熱した状態におけるサーミスタ11の抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、ヒータ13によってサーミスタ11を外乱情報に応じた加熱条件で第2の温度域に加熱することによって検出信号Vgasを取得する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
検出対象ガスの濃度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、
前記検出信号に基づいて、前記検出対象ガスの濃度を算出する制御回路と、
を備え、
前記センサ部は、第１の感温素子と、前記第１の感温素子を加熱する第１のヒータとを含み、
前記制御回路は、外乱情報の測定期間においては、前記第１のヒータによって前記第１の感温素子を第１の温度域に加熱した状態における前記第１の感温素子又は前記第１のヒータの抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、前記第１のヒータによって前記第１の感温素子を前記外乱情報に応じた加熱条件で第２の温度域に加熱することによって前記検出信号を取得する、
ガスセンサ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第２の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低い、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記センサ部は、第２の感温素子と、前記第２の感温素子を加熱する第２のヒータとをさらに含み、
前記第１の感温素子と前記第２の感温素子は直列に接続されており、
前記検出信号は、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、
前記制御回路は、前記ガス濃度の測定期間においては、前記第２のヒータによって前記第２の感温素子を前記外乱情報に応じた加熱条件で第３の温度域に加熱する、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第２の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低く、
前記第３の温度域における前記第２の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第２の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低い、
請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第１の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第３の温度域における前記第２の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低く、
前記第２の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第３の温度域における前記第２の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低い、
請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記制御回路は、前記外乱情報に応じて、前記ガス濃度の測定期間における前記第１のヒータに印加する電力を変化させる、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記制御回路は、前記外乱情報に応じて、前記ガス濃度の測定期間における前記第１のヒータの加熱時間を変化させる、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項８】
環境温度に応じて温度信号を生成する温度センサをさらに備え、
前記制御回路は、前記温度信号に応じて、前記ガス濃度の測定期間における前記第１のヒータに印加する電力を変化させる、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項９】
検出対象ガスの濃度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、
前記検出信号に基づいて、前記検出対象ガスの濃度を算出する制御回路と、
を備え、
前記センサ部は、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、
前記制御回路は、外乱情報の測定期間においては、前記第１のヒータによって前記第１の感温素子を第１の温度域に加熱した状態における前記第１の感温素子又は前記第１のヒータの抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、前記第２のヒータによって前記第２の感温素子を前記外乱情報に応じた加熱条件で第２の温度域に加熱することによって前記検出信号を取得する、
ガスセンサ。
【請求項１０】
前記第１の温度域における前記第１の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度は、前記第２の温度域における前記第２の感温素子の前記検出対象ガスに対する感度よりも低い、
請求項９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、測定雰囲気の外乱状態に関わらず正確なガス濃度測定が可能な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、検出対象ガスとは異なるガスによる測定誤差を低減可能なガスセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７０７０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、測定雰囲気におけるガスの流れなどの外乱によって測定誤差が生じることを見いだした。
【０００５】
本開示においては、測定雰囲気の外乱状態に関わらず、正確なガス濃度測定が可能なガスセンサに関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、検出対象ガスの濃度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、検出信号に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する制御回路と、を備え、センサ部は、第１の感温素子と、第１の感温素子を加熱する第１のヒータとを含み、制御回路は、外乱情報の測定期間においては、第１のヒータによって第１の感温素子を第１の温度域に加熱した状態における第１の感温素子又は第１のヒータの抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、第１のヒータによって第１の感温素子を外乱情報に応じた加熱条件で第２の温度域に加熱することによって検出信号を取得する。
【０００７】
本開示の他の側面によるガスセンサは、検出対象ガスの濃度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、検出信号に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する制御回路と、を備え、センサ部は、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、制御回路は、外乱情報の測定期間においては、第１のヒータによって第１の感温素子を第１の温度域に加熱した状態における第１の感温素子又は第１のヒータの抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、第２のヒータによって第２の感温素子を外乱情報に応じた加熱条件で第２の温度域に加熱することによって検出信号を取得する。
【０００８】
本開示のさらに他の側面によるガスセンサは、検出対象ガスの濃度に応じた検出信号を生成するセンサ部と、検出信号に基づいて、検出対象ガスの濃度を算出する制御回路と、を備え、センサ部は、感温素子と、第１のヒータと、感温素子を加熱する第２のヒータとを含み、制御回路は、外乱情報の測定期間においては、第１のヒータを第１の温度域に加熱した状態における第１のヒータの抵抗値に基づく外乱情報を取得し、ガス濃度の測定期間においては、第２のヒータによって感温素子を外乱情報に応じた加熱条件で第２の温度域に加熱することによって検出信号を取得する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、測定雰囲気の外乱状態に関わらず、正確なガス濃度測定が可能なガスセンサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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１００の構成を示す回路図である。
図２は、サーミスタ１１の加熱温度と検出感度の関係を示している。
図３は、基準電圧生成回路３２の回路例である。
図４は、ガスセンサ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
図５は、第１の実施形態におけるヒータ電圧Ｖ１３の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ガスセンサ１００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７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２００の構成を示す回路図である。
図８は、第２の実施形態における加熱時間の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図９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３００の構成を示す回路図である。
図１０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４００の構成を示す回路図である。
図１１は、第４の実施形態における第１の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１２は、第４の実施形態における第２の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１３は、第４の実施形態における第３の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１４は、第４の実施形態における第４の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１５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５００の構成を示す回路図である。
図１６は、本開示に係る技術の第６の実施形態によるガスセンサ６００の構成を示す回路図である。
図１７は、第６の実施形態における第１の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１８は、第６の実施形態における第２の設定方法を説明するためのタイミング図である。
図１９は、本開示に係る技術の第７の実施形態によるガスセンサ７００の構成を示す回路図である。
図２０は、本開示に係る技術の第８の実施形態によるガスセンサ８００の構成を示す回路図である。
図２１は、本開示に係る技術の第９の実施形態によるガスセンサ９００の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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