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特開2024-104826ガスセンサ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104826

(43)【公開日】2024-08-06

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

G01N 27/18 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

G01N27/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009205

(22)【出願日】2023-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方和文

(72)【発明者】

【氏名】田中吉勝

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA01

2G060AB09

2G060AE19

2G060AF07

2G060AG03

2G060BA05

2G060BB02

2G060HB08

2G060JA01

2G060KA01

(57)【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。

【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。

【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】

【特許文献1】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】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】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】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】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】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】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】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】

図１に示すように、本実施形態によるガスセンサ１は、ガスセンサ部１１、温度センサ部１２及び信号処理回路２０を備えている。特に限定されるものではないが、本実施形態によるガスセンサ１は、雰囲気中におけるＣＯ_２ガスの濃度を検出するものである。

【0012】

ガスセンサ部１１は、測定対象ガスであるＣＯ_２ガスの濃度を測定するための熱伝導式のガスセンサであり、直列接続されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２と、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２をそれぞれ加熱するヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２とを含んでいる。温度センサ部１２は、直列接続されたサーミスタＲｄ３と固定抵抗Ｒ１を含んでいる。サーミスタＲｄ１～Ｒｄ３は、例えば、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の抵抗温度係数を持つ材料からなる感温素子である。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２は、いずれもＣＯ_２ガスの濃度を検出するものであるが、後述するように動作温度が互いに異なっている。また、サーミスタＲｄ３は、環境温度を検出する温度センサとして機能する。

【0013】

図１に示すように、サーミスタＲｄ１とサーミスタＲｄ２は、電源電位Ｖｃｃが供給される配線と接地電位ＧＮＤが供給される配線との間に直列に接続されている。ガス濃度測定動作時においては、サーミスタＲｄ１がヒータ抵抗ＭＨ１によって例えば３００℃に加熱され、サーミスタＲｄ２がヒータ抵抗ＭＨ２によって例えば１５０℃加熱される。サーミスタＲｄ１は、３００℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている一方、サーミスタＲｄ２は、１５０℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている。サーミスタＲｄ１とサーミスタＲｄ２の接続点には、ガス検知信号Ｖｇａｓ１が現れる。

【0014】

検知用の感温素子であるサーミスタＲｄ２を１５０℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ２の放熱特性が変化する。かかる変化は、サーミスタＲｄ２の抵抗値の変化となって現れる。一方、リファレンス用の感温素子であるサーミスタＲｄ１を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じてサーミスタＲｄ１の放熱特性はほとんど変化しない。このため、３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１のＣＯ_２ガスの濃度による抵抗値の変化は、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２のＣＯ_２ガスの濃度による抵抗値の変化よりも十分に小さい。３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１のＣＯ_２ガスの濃度による抵抗値の変化は、ほとんど無くても構わない。サーミスタＲｄ１とサーミスタＲｄ２の接続点に現れるガス検知信号Ｖｇａｓ１は、信号処理回路２０に供給される。

【0015】

サーミスタＲｄ３と固定抵抗Ｒ１は、電源電位Ｖｃｃが供給される配線と接地電位ＧＮＤが供給される配線との間に直列に接続されている。固定抵抗Ｒ１とサーミスタＲｄ３の接続点には、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１が現れる。温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１は、信号処理回路２０に供給される。

【0016】

信号処理回路２０は、アンプ２１，２２、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２３、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２４及び制御回路２５を備えている。アンプ２１は、ガス検知信号Ｖｇａｓ１を増幅することによってガス検知信号Ｖｇａｓ２を生成する。アンプ２２は、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１を増幅することによって温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２を生成する。ガス検知信号Ｖｇａｓ２及び温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２は、ＡＤコンバータ２３に入力される。ＡＤコンバータ２３は、ガス検知信号Ｖｇａｓ２及び温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２をそれぞれＡＤ変換することによって、デジタル値であるガス検知データＳｇａｓ及び温度検知データＳｔｅｍｐを生成する。デジタル値であるガス検知データＳｇａｓ及び温度検知データＳｔｅｍｐは、制御回路２５に供給される。

【0017】

制御回路２５は、デジタル値であるヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２を生成し、これらをＤＡコンバータ２４に供給する。ＤＡコンバータ２４は、ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２をそれぞれヒータ電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２に変換する。ヒータ電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２はそれぞれヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２に印加され、これによりサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２が加熱される。

【0018】

制御回路２５には、ガス検知データＳｇａｓと出力信号ＯＵＴとの関係を示す計算式又は変換テーブルが格納されている。出力信号ＯＵＴは、測定対象ガスであるＣＯ_２ガスの濃度を示す電圧値又はデジタル値であり、ガスセンサ１の外部に出力される。

【0019】

次に、ガスセンサ１の動作について説明する。

【0020】

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。また、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。

【0021】

まず、ガスセンサ１に含まれる信号処理回路２０は、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１をサンプリングし、環境温度の算出を行う（ステップ１０１）。温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１のサンプリングは、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１をアンプ２２によって温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２に変換し、これをＡＤコンバータ２３によって温度検知データＳｔｅｍｐにさらに変換し、これを制御回路２５内に取り込むことにより行う。温度検知信号Ｖｔｅｍｐ１のサンプリングは、図３に示すタイミングｔ１０にて行われる。タイミングｔ１０は、ヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２によってサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始するタイミングｔ１の直前である。

【0022】

次に、制御回路２５は、環境温度に基づき算出したヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２を出力することにより、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始する（ステップ１０２）。ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２は、ＤＡコンバータ２４によってヒータ電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２に変換され、それぞれヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２に印加される。ステップ１０２においては、サーミスタＲｄ１が３００℃に加熱され、サーミスタＲｄ２が１５０℃に加熱されるよう、ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２の値を設定する。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱開始は、図３に示すタイミングｔ１にて行われる。

【0023】

サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の温度は、加熱を開始したタイミングｔ１から所定の時間が経過するまでは安定しないことから、加熱を開始してからガス検知信号Ｖｇａｓ１のサンプリングを行うまでには、所定のスタンバイ時間が必要である。そして、信号処理回路２０は、所定のスタンバイ時間が経過したタイミングｔ２０において、ガス検知信号Ｖｇａｓ１のサンプリングを行う（ステップ１０３）。ガス検知信号Ｖｇａｓ１のサンプリングは、ガス検知信号Ｖｇａｓ１をアンプ２１によってガス検知信号Ｖｇａｓ２に変換し、これをＡＤコンバータ２３によってガス検知データＳｇａｓにさらに変換し、これを制御回路２５内に取り込むことにより行う。そして、制御回路２５は、ガス検知データＳｇａｓから出力信号ＯＵＴを算出し、出力信号ＯＵＴを外部に出力する。

【0024】

次に、制御回路２５は、ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２をリセットすることによりサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を停止する（ステップ１０４）。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱停止は、図３に示すタイミングｔ２にて行われる。以上により、ガス濃度測定動作が完了する。ガス濃度測定動作において、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始するタイミングｔ１からサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を停止するタイミングｔ２までの期間は、オン期間Ｔｏｎ１と定義される。

【0025】

タイミングｔ２から所定のオフ期間Ｔｏｆｆ１が経過した後、制御回路２５は、環境温度に基づき算出したヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２を出力することにより、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２のダミー加熱を開始する（ステップ１０５）。ステップ１０５においては、サーミスタＲｄ１が１５０℃に加熱され、サーミスタＲｄ２が３００℃に加熱されるよう、ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２の値を設定する。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱開始は、図３に示すタイミングｔ３にて行われる。したがって、オフ期間Ｔｏｆｆ１は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を終了するタイミングｔ２からサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を再び開始するタイミングｔ３までの期間によって定義される。

【0026】

タイミングｔ３から所定のオン期間Ｔｏｎ２が経過した後、制御回路２５は、ヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２をリセットすることによりサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を停止する（ステップ１０６）。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱停止は、図３に示すタイミングｔ４にて行われる。以上により、ダミー加熱動作が完了する。ダミー加熱動作において、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始するタイミングｔ３からサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を停止するタイミングｔ４までの期間は、オン期間Ｔｏｎ２と定義される。

【0027】

タイミングｔ４から所定のオフ期間Ｔｏｆｆ２が経過した後、制御回路２５は、ガス濃度測定動作を再開する。つまり、環境温度に基づき算出したヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２を出力することにより、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始する（ステップ１０１）。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱開始は、図３に示すタイミングｔ５にて行われる。したがって、オフ期間Ｔｏｆｆ２は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を終了するタイミングｔ４からサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を再び開始するタイミングｔ５までの期間によって定義される。

【0028】

このような動作を所定の周期で繰り返し実行することにより、環境中に含まれる検出対象ガスの濃度をリアルタイムに検出することができる。しかも、ガス濃度測定動作が行われるオン期間Ｔｏｎ１においては、サーミスタＲｄ１が３００℃に加熱され、サーミスタＲｄ２が１５０℃に加熱されるのに対し、ダミー加熱動作が行われるオン期間Ｔｏｎ２においては、サーミスタＲｄ１が１５０℃に加熱され、サーミスタＲｄ２が３００℃に加熱されることから、サーミスタＲｄ１の熱履歴とサーミスタＲｄ２の熱履歴の差が低減され、熱履歴差に起因するガスセンサ１の経時変化（ドリフト）が抑制される。熱履歴差をより低減するためには、オン期間Ｔｏｎ１の長さとオン期間Ｔｏｎ２の長さを同じとすることが望ましい。オン期間Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２の適切な長さは、後述するガスセンサ部１１の熱容量などによって異なるが、０．１秒以上、３秒以下とすることが望ましい。

【0029】

一方、オフ期間Ｔｏｆｆ１の長さとオフ期間Ｔｏｆｆ２の長さは同じである必要はなく、オフ期間Ｔｏｆｆ１よりもオフ期間Ｔｏｆｆ２の方が長くても構わない。これは、オフ期間Ｔｏｆｆ２の直後には次のガス濃度測定動作が行われることから、オフ期間Ｔｏｆｆ２の長さを十分に確保することにより、余熱の影響による測定誤差を低減することができるからである。

【0030】

余熱の影響をなくすために必要なオフ期間Ｔｏｆｆ２の長さは、オン期間Ｔｏｎ２に蓄積された熱量や、ガスセンサ部１１の熱容量によって変化する。つまり、ガスセンサ部１１の熱容量が大きい場合、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始してから温度が安定するまでのスタンバイ時間が多く必要であることから、必然的にオン期間Ｔｏｎ２を長く設定する必要があり、オン期間Ｔｏｎ２に蓄積される熱量も大きくなる。また、ガスセンサ部１１の熱容量が大きいと、オフ期間Ｔｏｆｆ２におけるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の温度低下も緩やかとなることから、このような条件下においては、十分な長さのオフ期間Ｔｏｆｆ２を確保する必要がある。一方、ガスセンサ部１１の熱容量が小さい場合、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を開始してから温度が安定するまでのスタンバイ時間が短くて済むことから、オン期間Ｔｏｎ２を短くすることができ、オン期間Ｔｏｎ２に蓄積される熱量も小さくなる。また、ガスセンサ部１１の熱容量が小さいと、オフ期間Ｔｏｆｆ２におけるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の温度低下も速やかとなることから、ガスセンサ部１１の熱容量が大きい場合に比べ、オフ期間Ｔｏｆｆ２の長さを短縮することができる。

【0031】

また、余熱の影響は、サーミスタＲｄ１の熱履歴とサーミスタＲｄ２の熱履歴の差にも影響を与える。サーミスタＲｄ１とサーミスタＲｄ２の熱履歴差は、ガスセンサ１の経時変化（ドリフト）となって現れる。

【0032】

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。

【0033】

図４に示すように、単位時間当たりのドリフト量は、オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）が長くなるほど低減することが分かる。単位時間当たりのドリフト量は、オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比が１０以上になるとほぼ飽和し、オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比が２０以上になるとほぼゼロとなる。この点を考慮すれば、経時変化を十分に抑制するためには、オフ期間Ｔｏｆｆ２をオン期間Ｔｏｎ２の１０倍以上に設定する必要があり、２０倍以上に設定することが好ましいことが分かる。オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比に上限はないが、オフ期間Ｔｏｆｆ２が長すぎると、出力信号ＯＵＴを取得できる周期が長くなるため、目的に応じてオフ期間Ｔｏｆｆ２の長さを設定すれば良い。

【0034】

一方、オフ期間Ｔｏｆｆ１については、次のガス濃度測定動作に対する余熱の影響を考慮する必要がないため、オフ期間Ｔｏｆｆ２に比べて十分に短く設定することが可能である。しかしながら、オフ期間Ｔｏｆｆ１が短すぎると、余熱がダミー加熱期間に影響するため、サーミスタＲｄ１とサーミスタＲｄ２の熱履歴差が拡大してしまう。つまり、オン期間Ｔｏｎ１においては、サーミスタＲｄ２の加熱温度よりもサーミスタＲｄ１の加熱温度の方が高いため、オフ期間Ｔｏｆｆ１が短すぎると、ダミー加熱を開始するタイミングｔ３においてサーミスタＲｄ１の余熱が多くなり、ダミー加熱期間が行われるオン期間Ｔｏｎ２においてサーミスタＲｄ１が過剰に加熱されてしまう。これを抑制するためには、オフ期間Ｔｏｆｆ１についてもある程度の長さを確保する必要がある。

【0035】

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。

【0036】

図５に示すように、オフ期間Ｔｏｆｆ１をほぼゼロに設定すると、単位時間当たりのドリフトが顕著となるのに対し、オン期間Ｔｏｎ１とオフ期間Ｔｏｆｆ１の比（Ｔｏｆｆ１／Ｔｏｎ１）が１以上であれば、単位時間当たりのドリフト量を十分に抑制することができる。また、オン期間Ｔｏｎ１とオフ期間Ｔｏｆｆ１の比を大きくしても、単位時間当たりのドリフト量は顕著に変化しない。この点を考慮すれば、経時変化を十分に抑制するためには、オフ期間Ｔｏｆｆ１の長さをオン期間Ｔｏｎ１の長さ以上に設定することが好ましい。

【0037】

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り、実線はオン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）を２１．５とした場合を示し、破線はオン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）を３．６３とした場合を示している。ＣＯ_２濃度は、４００ｐｐｍを基準値とし、１０００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍ、３０００ｐｐｍ、４０００ｐｐｍ、５０００ｐｐｍへと段階的に変化させている。オン期間Ｔｏｎ１とオフ期間Ｔｏｆｆ１の比（Ｔｏｆｆ１／Ｔｏｎ１）については、オン期間Ｔｏｎ２とオフ期間Ｔｏｆｆ２の比（Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２）と同じに設定した。

【0038】

図６に示すように、Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２の値が２１．５である場合には、出力信号ＯＵＴは正確な値を示しているのに対し、Ｔｏｆｆ２／Ｔｏｎ２の値が３．６３である場合には、時間の経過とともに出力信号ＯＵＴに生じるドリフトが拡大していることが分かる。

【0039】

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。

【0040】

図７に示すように、ガスセンサ１の変形例による動作では、ダミー加熱動作時において、サーミスタＲｄ１のオフ期間Ｔｏｆｆ１_１をサーミスタＲｄ２のオフ期間Ｔｏｆｆ１_２よりも長く設定している。図７に示す例では、サーミスタＲｄ１のオフ期間Ｔｏｆｆ１_１がタイミングｔ４に終了している。これによれば、ダミー加熱動作を開始するタイミングにおけるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の余熱の差が低減されることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の熱履歴差をより低減することが可能となる。

【0041】

以上、本開示に係る技術の実施形態について説明したが、本開示に係る技術は、上記の実施形態に限定されることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示に係る技術の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0042】

例えば、上記実施形態では感温素子としてサーミスタを用いたが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0043】

本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。

【0044】

【0045】

上記のガスセンサにおいて、第２のオフ期間の長さは第２のオン期間の長さの２０倍以上であっても構わない。これによれば、余熱に起因する測定誤差をより低減することができるとともに、ドリフトをより効果的に抑制することが可能となる。

【0046】

上記のガスセンサにおいて、第１のオン期間の長さと第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秒以下であっても構わない。これによれば、第１及び第２の感温素子の熱履歴差を抑えることが可能となる。

【0047】