特開 2024-112766 ガスセンサ

(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】P2024112766

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/18 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

G01N27/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023189887

(22)【出願日】2023-11-07

(31)【優先権主張番号】P 2023017291

(32)【優先日】2023-02-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】米田 貞春

(72)【発明者】

【氏名】松尾 裕

(72)【発明者】

【氏名】海田 佳生

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA01

2G060AB09

2G060AE19

2G060AF07

2G060BA05

2G060BB02

2G060BD01

2G060HB06

2G060HC03

2G060KA01

(57)【要約】

【課題】感温素子及びこれを加熱するヒータを備えたガスセンサにおいて、環境温度が変化する場合であっても正確なガス濃度を検出する。
【解決手段】ガスセンサ１は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２を含みガス検知信号を生成するガスセンサ部１１と、温度検知信号を生成する温度センサ部１２と、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２を加熱するヒータＭＨ１，ＭＨ２と、信号処理回路２０とを備える。信号処理回路２０は、タイミングｔ１で得られる温度検知信号に応じてヒータの加熱温度を制御し、タイミングｔ２で得られる温度検知信号、並びに、タイミングｔ３で得られるガス検知信号に応じて、検出対象ガスの濃度を算出する。これにより、環境温度が変化している場合であっても、より正確なガス濃度を算出することが可能となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

感温素子を含み、検出対象ガスの濃度に応じたガス検知信号を生成するガスセンサ部と、
環境温度に応じた温度検知信号を生成する温度センサ部と、
前記感温素子を加熱するヒータと、
第１のタイミングで得られる前記温度検知信号に応じて前記ヒータの加熱温度を制御し、前記第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで得られる前記温度検知信号、並びに、前記ヒータによって前記感温素子が加熱された状態である第３のタイミングで得られる前記ガス検知信号に応じて、前記検出対象ガスの濃度を算出する信号処理回路と、を備える、ガスセンサ。

【請求項2】

前記信号処理回路は、前記第２のタイミングで得られる前記温度検知信号に応じてリファレンス電圧のレベルを算出する制御回路と、前記第３のタイミングで得られる前記ガス検知信号と前記リファレンス電圧を比較するアンプとを含み、前記アンプの出力信号に応じて前記検出対象ガスの濃度を算出する、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２のタイミングで得られる前記温度検知信号に応じて補正値を算出し、前記ガス検知信号及び前記補正値を用いて前記検出対象ガスの濃度を算出する、請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項4】

前記第２のタイミングと前記第３のタイミングが同時である、請求項３に記載のガスセンサ。

【請求項5】

前記第２のタイミングが前記第３のタイミングよりも遅い、請求項３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及びこれを加熱するヒータを備えたガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、サーミスタ及びこれを加熱するヒー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、サーミスタが所望の温度に加熱されるよう、環境温度に応じてヒータの加熱温度を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７０７０１７５号公報

【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、環境温度の変化は、ヒータの加熱温度に影響を与えるだけでなく、検出対象ガスの濃度に応じたガス検知信号のリファレンスレベルにも影響を与える。

【0005】

本開示においては、サーミスタ等の感温素子及びこれを加熱するヒータを備えたガスセンサにおいて、環境温度が変化する場合であっても正確なガス濃度を検出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、感温素子を含み、検出対象ガスの濃度に応じたガス検知信号を生成するガスセンサ部と、環境温度に応じた温度検知信号を生成する温度センサ部と、感温素子を加熱するヒータと、第１のタイミングで得られる温度検知信号に応じてヒータの加熱温度を制御し、第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで得られる温度検知信号、並びに、ヒータによって感温素子が加熱された状態である第３のタイミングで得られるガス検知信号に応じて、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及びこれを加熱するヒータを備えたガスセンサにおいて、環境温度が変化する場合であっても正確なガス濃度を検出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】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、環境温度が上昇している場合における温度誤差の影響を説明するためのタイミング図である。

【図5】図５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6】図６は、ガスセンサ２の動作を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７は、ガスセンサ２の動作の第１の変形例を説明するためのタイミング図である。

【図8】図８は、ガスセンサ２の動作の第２の変形例を説明するためのタイミング図である。

【図9】図９は、ガスセンサ２の動作の第３の変形例において環境温度Ｔｅｍｐ３を推定する方法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】

＜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】

図１に示すように、第１の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、ヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２、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。環境温度とは、測定雰囲気の温度である。サーミスタＲｄ３は、例えばヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２による加熱の影響を受けないよう、或いは、受けにくいように設計されていても構わない。

【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。サーミスタＲｄ１はヒータ抵抗ＭＨ１によって例えば３００℃近辺に加熱され、サーミスタＲｄ２はヒータ抵抗ＭＨ２によって例えば１５０℃近辺に加熱される。測定雰囲気のガス濃度がある特定の値である場合、例えば、測定雰囲気中のＣＯ_２ガス濃度が大気中における平均濃度（約４００ｐｐｍ）である場合に、サーミスタＲｄ１はヒータ抵抗ＭＨ１によって例えば３００℃に加熱され、サーミスタＲｄ２はヒータ抵抗ＭＨ２によって例えば１５０℃に加熱される。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℃近辺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の温度の変化、つまりサーミスタＲｄ２の抵抗値の変化となって現れる。具体的には、ＣＯ_２ガスは空気よりも放熱性が低いため、ＣＯ_２ガスの濃度が高いほどサーミスタＲｄ２の温度が上昇する。このため、例えば、測定雰囲気中のＣＯ_２ガス濃度が大気中における平均濃度よりも高い場合、サーミスタＲｄ２の温度が１５０℃よりも高くなる。その結果、測定雰囲気中のＣＯ_２ガス濃度が大気中における平均濃度である場合と比べ、サーミスタＲｄ２の抵抗値が低下する。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℃近辺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せず、サーミスタＲｄ１の温度もほとんど変化しない。このため、３００℃近辺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℃近辺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℃近辺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とリファレンス電圧Ｖｒｅｆを比較することによって、増幅されたガス検知信号Ｖｇａｓ２を生成する。アンプ２１は例えば差動アンプであり、例えばガス検知信号Ｖｇａｓ１とリファレンス電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅することによってガス検知信号Ｖｇａｓ２を生成して出力する。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及びリファレンス値Ｓｒｅｆ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及びリファレンス値Ｓｒｅｆをそれぞれヒータ電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２及びリファレンス電圧Ｖｒｅｆ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。また、リファレンス電圧Ｖｒｅｆは、アンプ２１に供給される。

【0018】

制御回路２５は、メモリ２６～２８を有している。メモリ２６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】

メモリ２７には、温度検知データＳｔｅｍｐが示す環境温度とヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２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。このような計算式又は変換テーブルが必要なのは、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２をそれぞれ所望の温度域（例えば、３００℃近辺及び１５０℃近辺）に加熱するために必要なヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２が環境温度によって変化するからである。

【0020】

メモリ２８には、温度検知データＳｔｅｍｐが示す環境温度とリファレンス値Ｓｒｅｆ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。このような計算式又は変換テーブルが必要なのは、ガス検知信号Ｖｇａｓ１の中心レベル（例えば、１／２Ｖｃｃレベル）が環境温度によって変化するからである。メモリ２８に格納する計算式又は変換テーブルは、出荷前に行う実測の結果に基づいて生成される。例えば、ＣＯ_２ガスの濃度を一定に保った状態でガス検知信号Ｖｇａｓ１の測定を複数の環境温度にて実行し、これにより得られた結果に基づいて、計算式又は変換テーブルを生成することができる。

【0021】

次に、第１の実施形態によるガスセンサ１の動作について説明する。

【0022】

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。

【0023】

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Ｖｔｅｍｐ２の１回目のサンプリングを行う（ステップ１００）。温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２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Ｖｔｅｍｐ２の１回目のサンプリングは、図３に示すタイミングｔ１にて行われる。タイミングｔ１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ｔ１０の直前である。

【0024】

次に、制御回路２５は、温度検知データＳｔｅｍｐに基づいて環境温度を算出した後（ステップ１０１）、メモリ２７を参照することにより、環境温度からヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２を算出する（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１０３）。これによりサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱が開始される。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱開始は、図３に示すタイミングｔ１０にて行われる。

【0025】

サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の温度は、加熱を開始したタイミングｔ１０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Ｖｇａｓ２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。

【0026】

次に、信号処理回路２０は、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２の２回目のサンプリングを行う（ステップ１０４）。温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２の２回目のサンプリングは、図３に示すタイミングｔ２にて行われる。次に、制御回路２５は、２回目のサンプリングによって得られた温度検知データＳｔｅｍｐに基づいて再び環境温度を算出した後（ステップ１０５）、メモリ２８を参照することにより、環境温度からリファレンス値Ｓｒｅｆを算出する（ステップ１０６）。リファレンス値Ｓｒｅｆは、ＤＡコンバータ２４によってリファレンス電圧Ｖｒｅｆに変換され、アンプ２１に印加される（ステップ１０７）。これによりアンプ２１は、ガス検知信号Ｖｇａｓ１とリファレンス電圧Ｖｒｅｆの比較が可能な状態となり、アンプ２１からガス検知信号Ｖｇａｓ２が出力される。

【0027】

次に、信号処理回路２０は、ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行う（ステップ１０８）。ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングは、ガス検知信号Ｖｇａｓ１とリファレンス電圧Ｖｒｅｆを比較することによりアンプ２１から出力されるガス検知信号Ｖｇａｓ２をＡＤコンバータ２３によってガス検知データＳｇａｓ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。ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングは、図３に示すタイミングｔ３にて行われる。タイミングｔ３は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱が開始されるタイミングｔ１０から、少なくとも上記のスタンバイ時間が経過したタイミングである。

【0028】

そして、制御回路２５は、メモリ２６を参照することにより、ガス検知データＳｇａｓから出力信号ＯＵＴを算出し（ステップ１０９）、出力信号ＯＵＴを外部に出力する。タイミングｔ３が経過した後、制御回路２５はヒータ指示値Ｓｍｈ１，Ｓｍｈ２をリセットし、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱を停止する。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱停止は、図３に示すタイミングｔ２０にて行われる。

【0029】

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。

【0030】

このように、本実施形態においては、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２のサンプリングをタイミングｔ１とタイミングｔ２の２回に亘って実行し、タイミングｔ１に行ったサンプリング結果に基づいてサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱温度を制御するとともに、タイミングｔ２に行ったサンプリング結果に基づいてリファレンス電圧Ｖｒｅｆのレベルを制御している。そして、本実施形態においては、タイミングｔ２をガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行うタイミングｔ３の直前に設定していることから、環境温度の変化の影響を受けにくくなる。

【0031】

図４は、環境温度が上昇している場合における温度誤差の影響を説明するためのタイミング図である。

【0032】

図４に示す例では、タイミングｔ１における環境温度がＴｅｍｐ１であり、タイミングｔ２における環境温度がＴｅｍｐ２（＞Ｔｅｍｐ１）であり、タイミングｔ３における環境温度がＴｅｍｐ３（＞Ｔｅｍｐ２）である場合を示している。この場合、仮に、タイミングｔ１にて行ったサンプリング結果に基づいて、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の温度制御だけでなく、リファレンス電圧Ｖｒｅｆのレベル制御も行った場合、実際にガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行うタイミングｔ３においては、スタンバイ時間が長い分、環境温度に誤差△Ｔｅｍｐ１３が生じてしまう。これに対し、本実施形態においては、タイミングｔ３の直前であるタイミングｔ２にて行ったサンプリングの結果に基づいて、リファレンス電圧Ｖｒｅｆのレベル制御を行っていることから、温度誤差△Ｔｅｍｐ２３が温度誤差△Ｔｅｍｐ１３よりも低減される。

【0033】

タイミングｔ２とタイミングｔ３の時間差Ｔ２３は、信号処理回路２０の制御が間に合う範囲でできるだけ短くすることが好ましく、タイミングｔ１とタイミングｔ３の時間差Ｔ１３の１／２未満であることがより好ましい。換言すれば、タイミングｔ２とタイミングｔ３の時間差Ｔ２３は、タイミングｔ１とタイミングｔ２の時間差Ｔ１２よりも短いことが好ましい。

【0034】

また、図２及び図３に示した検出対象ガスの濃度測定方法は、メモリ２８に格納する計算式又は変換テーブルの生成時にも適用可能である。これによれば、メモリ２８に格納する計算式又は変換テーブルの精度を高めることが可能となる。

【0035】

＜第２の実施形態＞
図５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。

【0036】

図５に示すように、第２の本実施形態によるガスセンサ２は、メモリ２８の代わりにメモリ２９が設けられているとともに、ＤＡコンバータ２４がリファレンス電圧Ｖｒｅｆを出力しない点において、第１の本実施形態によるガスセンサ１と相違している。その他の基本的な構成は、第１の本実施形態によるガスセンサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。メモリ２９には、温度検知データＳｔｅｍｐが示す環境温度と、後述する補正値Ｃ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。

【0037】

図６は、ガスセンサ２の動作を説明するためのフローチャートである。動作タイミングについては、図３に示したとおりである。

【0038】

まず、ステップ１００～１０５までの動作を行い、２回目のサンプリングに基づき環境温度を算出した後、メモリ２９を参照することにより補正値Ｃを算出する（ステップ２０１）。補正値Ｃは、アンプ２１に出力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆの環境温度に起因するずれに対応する成分である。本実施形態においては、アンプ２１に出力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆのレベルは、環境温度に依らない固定値であっても構わない。

【0039】

次に、信号処理回路２０は、ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行うことにより、ガス検知データＳｇａｓを取得した後（ステップ１０８）、ガス検知データＳｇａｓ及び補正値Ｃに基づいて出力信号ＯＵＴを算出する（ステップ２０２）。出力信号ＯＵＴの算出は、メモリ２６を参照することにより、ガス検知データＳｇａｓから出力信号ＯＵＴを算出した後、補正値Ｃに基づいて出力信号ＯＵＴを補正することにより行っても構わないし、補正値Ｃに基づいてガス検知データＳｇａｓを補正した後、メモリ２６を参照することにより、補正されたガス検知データＳｇａｓから出力信号ＯＵＴを算出することにより行っても構わない。

【0040】

このように、本実施形態においては、タイミングｔ２に行ったサンプリング結果に基づいてリファレンス電圧Ｖｒｅｆのレベルを制御するのではなく、タイミングｔ２に行ったサンプリング結果に基づいて補正値Ｃを生成し、補正値Ｃを用いた演算によって出力信号ＯＵＴの算出を行っている。このため、２回目のサンプリングを行うタイミングの自由度が高められる。

【0041】

例えば、図７に示す第１の変形例のように、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２の２回目のサンプリングを行うタイミングｔ２と、ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行うタイミングｔ３がほぼ同時であっても構わない。これによれば、図４に示した時間差Ｔ２３がほぼゼロとなることから、温度誤差△Ｔｅｍｐ２３もほぼゼロとなる。

【0042】

或いは、図８に示す第２の変形例のように、温度検知信号Ｖｔｅｍｐ２の２回目のサンプリングを行うタイミングｔ２を、ガス検知信号Ｖｇａｓ２のサンプリングを行うタイミングｔ３よりも後であっても構わない。図８に示す例では、タイミングｔ２がサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱が停止されるタイミングｔ２０よりも後であり、この場合、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の加熱に起因する環境温度の検出誤差を低減することが可能となる。

【0043】

また、図９に示すように、タイミングｔ１における環境温度がＴｅｍｐ１であり、タイミングｔ２における環境温度がＴｅｍｐ２（＞Ｔｅｍｐ１）である場合、タイミングｔ１とタイミングｔ２の時間差Ｔ１２、タイミングｔ１とタイミングｔ３の時間差Ｔ１３、並びに、タイミングｔ３とタイミングｔ２の時間差Ｔ３２の比に基づいて、タイミングｔ３における環境温度Ｔｅｍｐ３の推定値を制御回路２５によって演算し、環境温度Ｔｅｍｐ３の推定値から補正値Ｃを算出することも可能である。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

本開示の一側面によるガスセンサは、感温素子を含み、検出対象ガスの濃度に応じたガス検知信号を生成するガスセンサ部と、環境温度に応じた温度検知信号を生成する温度センサ部と、感温素子を加熱するヒータと、第１のタイミングで得られる温度検知信号に応じてヒータの加熱温度を制御し、第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで得られる温度検知信号、並びに、ヒータによって感温素子が加熱された状態である第３のタイミングで得られるガス検知信号に応じて、検出対象ガスの濃度を算出する信号処理回路とを備える。これによれば、環境温度が変化している場合であっても、より正確なガス濃度を算出することが可能となる。

【0048】

上記のガスセンサにおいて、信号処理回路は、第２のタイミングで得られる温度検知信号に応じてリファレンス電圧のレベルを算出する制御回路と、第３のタイミングで得られるガス検知信号とリファレンス電圧を比較するアンプとを含み、アンプの出力信号に応じて検出対象ガスの濃度を算出しても構わない。これによれば、制御回路の信号処理負担が軽減される。

【0049】

上記のガスセンサにおいて、信号処理回路は、第２のタイミングで得られる温度検知信号に応じて補正値を算出し、ガス検知信号及び補正値を用いて検出対象ガスの濃度を算出しても構わない。これによれば、第２のタイミングの設定自由度が高められる。この場合、第２のタイミングと第３のタイミングが同時であっても構わないし、第２のタイミングが第３のタイミングよりも遅くても構わない。

【符号の説明】

【0050】

１，２ ガスセンサ
１１ ガスセンサ部
１２ 温度センサ部
２０ 信号処理回路
２１，２２ アンプ
２３ ＡＤコンバータ
２４ ＤＡコンバータ
２５ 制御回路
２６～２９ メモリ
ＭＨ１，ＭＨ２ ヒータ抵抗
Ｒ１ 固定抵抗
Ｒｄ１～Ｒｄ３ サーミスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】