JP2009210341A - ガス検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検知対象ガスに感応して電気抵抗値が変化するガス感応層1、及びガス感応層1を加熱するヒータ層2が形成されたセンサ素子10と、ヒータ層2への通電を通電状態と通電停止状態との2状態間で制御するヒータ制御手段4と、センサ素子10の周辺温度を検出する温度検出手段5と、ガス感応層1の電気抵抗値及び周辺温度に基づいて、検知対象ガスを検出するガス検出手段6と、周辺温度に基づいて、ヒータ層2が通電状態に駆動される際の駆動電力を制御する駆動電力制御手段7と、を備える。
【選択図】図1
Description
検知対象ガスに感応して電気抵抗値が変化するガス感応層、及び前記ガス感応層を加熱するヒータ層が形成されたセンサ素子と、
前記ヒータ層への通電を通電状態と通電停止状態との2状態間で制御するヒータ制御手段と、
前記センサ素子の周辺温度を検出する温度検出手段と、
前記ガス感応層の前記電気抵抗値及び前記周辺温度に基づいて、前記検知対象ガスを検出するガス検出手段と、
前記周辺温度に基づいて、前記ヒータ層が前記通電状態に駆動される際の駆動電力を制御する駆動電力制御手段と、
を備える点にある。
センサ素子が薄膜型の半導体センサのように熱容量の小さい素子の場合には、周辺温度や加熱に対して敏感に素子の温度が変化する。例えば、センサ素子の周辺温度が高い場合には、必要以上にセンサ素子の温度が上昇することにより、感度が低下したり、センサ素子に対する熱ストレスが大きくなってセンサ素子の寿命に影響を与えたりする可能性がある。しかし、本特徴構成によれば、そのような感度の低下や寿命への影響を抑制することができる。また、センサ素子の周辺温度が低い場合には、いわゆるガス選択性が低下する可能性があるが、そのような可能性も抑制することができる。
ガス検出手段は、ガス感応層の電気抵抗値及びセンサ素子の周辺温度に基づいて検知対象ガスを検出する。ガス感応層の感度には温度依存性があるため、ガス検出手段は、ガス感応層の電気抵抗値に基づく検知対象ガスの検出の際に、周辺温度に基づいた補正を行うのが一般的である。この際の周辺温度は、温度検出手段5により検出される。駆動電力制御手段は、この結果を利用してヒータ層2の駆動電力を制御する。即ち、新たな温度検出手段を設けることなくヒータ層の駆動電力を制御することができるので、ガス検知装置のコストを上昇させることなく、性能を向上させることができる。
一方、ヒータ層に印加される駆動電圧を基準電圧よりも高くすれば、ヒータ層に供給される電流が増加する。電流が増加すると、ヒータ層における電熱変換量も増加するので、ヒータ層の加熱量も増加する。本特徴構成によれば、センサ素子の周辺温度が所定の基準温度よりも低い場合に、ヒータ層の駆動電圧が基準電圧よりも高く設定される。従って、ヒータ層の加熱の不足を補い、ガス感応層を適切な動作温度に加熱することができる。
この選択触媒層16に含まれるPdまたはPtなどの貴金属酸化触媒の担持量は、5〜9質量%(触媒質量/(触媒+担体)質量×100)とする。
担体を構成する金属酸化物としては、上述したアルミナ(Al2O3)の他、例えば、3酸化2クロム(Cr2O3)、シリカ(SiO2)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジュウム(In2O3)、酸化タングステン(WO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO2)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化銅(CuO)あるいはこれらの混合物等が使用可能である。
また、上記の金属酸化物(触媒を担持する金属酸化物)同士を結合させるバインダーとしては、例えばアルミナ微粉末、アルミナゾル、シリカ微粉末、シリカゾル、マグネシアを使用することができる。
上記実施形態では、駆動電力制御手段7として、ヒータ駆動電圧VHを制御するための定電圧電源71及び駆動電圧演算部24を中心とする構成を例示した。しかし、ヒータ層2の駆動電力を制御するための駆動電力制御手段7は、ヒータ駆動電圧VHを制御する構成に限定されるものではなく、他の構成を採ることも可能である。例えば、可変型の定電流回路により、ヒータ層2に供給される電流値を制御するように構成されてもよい。また、ヒータ駆動部22から出力され、トランジスタQ2を駆動するヒータ駆動パルスHDのアクティブ期間のパルス幅を変更することにより、駆動電力を制御するように構成されてもよい。
上記実施形態においては、図2に示したように、支持層15の上に設けられたヒータ層2の全体を覆う状態でSiO2膜からなる絶縁層17が設けられ、当該絶縁層17の上に一対の電極層19が設けられる構成を例示した。しかし、絶縁層17が設けられることなく、ヒータ層の上に電極層が設けられる構成であってもよい。また、電極層とヒータ層とが独立して設けられず、兼用される構成であってもよい。
2:ヒータ層
4:ヒータ制御手段
5:温度検出手段
6:ガス検出手段
7:駆動電力制御手段
10:センサ素子
Claims (3)
- 検知対象ガスに感応して電気抵抗値が変化するガス感応層、及び前記ガス感応層を加熱するヒータ層が形成されたセンサ素子と、
前記ヒータ層への通電を通電状態と通電停止状態との2状態間で制御するヒータ制御手段と、
前記センサ素子の周辺温度を検出する温度検出手段と、
前記ガス感応層の前記電気抵抗値及び前記周辺温度に基づいて、前記検知対象ガスを検出するガス検出手段と、
前記周辺温度に基づいて、前記ヒータ層が前記通電状態に駆動される際の駆動電力を制御する駆動電力制御手段と、
を備えるガス検知装置。 - 前記駆動電力制御手段は、前記ヒータ層に印加される電圧を制御することにより、前記駆動電力を制御する請求項1に記載のガス検知装置。
- 前記駆動電力制御手段は、前記周辺温度が所定の基準温度よりも高い場合には前記ヒータを駆動する駆動電圧を所定の基準電圧よりも低くし、前記周辺温度が前記所定の基準温度よりも低い場合には前記ヒータ層を駆動する前記駆動電圧を前記所定の基準電圧よりも高くすることによって前記駆動電力を制御する請求項2に記載のガス検知装置。
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