JP2022064475A - ガス検知装置の温度制御方法およびガス検知装置の温度制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係るガス検知装置100の構成を図1に基づいて説明する。ガス検知装置100は、環境ガスである呼気に含まれるアセトン(C3H6O)が存在することを検知し、呼気に含まれるアセトンの濃度を導出する(以下、単に「アセトンを検知する」と称す)。ガス検知装置100は、センサ素子20と、加熱制御部12(「温度制御部」の一例)と、検知制御部13と、温度検出部14とを有する。センサ素子20は、ガス検知層10(「ガス検知部」の一例)と、触媒層11と、ヒータ層6(「ヒータ部」の一例)とを少なくとも有している。また、加熱制御部12と、センサ素子20のヒータ層6とを少なくとも含む構成を温度制御装置と称す。
センサ素子20は、シリコン基板1に支持されてダイアフラムを構成する。センサ素子20は、支持層5と、絶縁層7と、ガス検知層10と、触媒層11とを有する。支持層5はシリコン基板1上に形成され、支持層5上にヒータ層6が形成される。絶縁層7は、ヒータ層6の全体を覆って支持層5上に形成される。絶縁層7の上に一対の接合層8が形成され、接合層8の上に電極層9が形成される。絶縁層7の上の、一対の電極層9の間に、ガス検知層10が形成される。絶縁層7の上に、ガス検知層10を覆う形態にて、触媒層11が形成される。なお、センサ素子20は、ブリッジ構造をとっても良く、ヒータ層6は、電極として兼用されても良い。
加熱制御部12は、ヒータ層6に対する通電制御を行い、ヒータ層6に通電することによりガス検知層10を加熱する。また、加熱制御部12は、ヒータ層6に対する通電電圧または通電電流を制御することにより、ヒータ層6を設定された任意の温度に加熱することができる。
検知制御部13は、ガス検知層10の電気的特性値を測定して対象ガスを検知する。例えば、検知制御部13は、一対の電極層9の間の電気抵抗値(電気的特性値)を測定することにより、ガス検知層10の抵抗値を測定して、抵抗値または抵抗値の変化から対象ガスを検知する。
アセトンの検知動作において、加熱制御部12は、センサ素子20の検知制御部13をパルス加熱により加熱する。パルス加熱は、所定の間隔を隔てて、対象ガスであるアセトンを検知するのに適した測定温度に所定時間昇温することを繰り返す加熱動作である。また、測定温度に加熱してアセトンを検知する所定時間前に、所定のパージ温度に所定時間昇温するパージ加熱が行われる。パージ加熱が行われることにより、ガス検知層10の吸着物が除去または削減されてガス検知層10の表面がクリーニングされる。具体的には、パルス加熱により、ガス検知層10の表面に付着した水素や一酸化炭素等を燃焼させ、水分等のガス検知層10の吸着物が除去または削減される。これにより、周囲環境によるガス検知層10の表面の汚れによりアセトンの検知感度が悪化することが抑制される。
<1>上記実施形態では、予備加熱は、パージ加熱および測定温度tdへの加熱と連続して行われる例について説明したが、予備加熱はパージ加熱から所定の時間後に行われても良いし、予備加熱から所定の時間後に測定温度tdへの加熱が行われても良い。すなわち、予備加熱は、パージ加熱および測定温度tdへの加熱の少なくとも一方との間に間隔を空けて行われても良い。
10 ガス検知層(ガス検知部)
12 加熱制御部(温度制御部)
Claims (8)
- 所定の測定温度に加熱されたガス検知部の電気的特性を測定することにより環境ガス中に存在するアセトンを検知するガス検知装置の温度制御方法であって、
所定の周期で検知用加熱制御が行われ、
前記検知用加熱制御は、
前記ガス検知部の吸着物を削減するためのパージ温度で所定の第1時間にわたる第1パルス加熱を行う工程と、
前記第1パルス加熱後に周囲環境温度より高い所定の予備加熱温度で所定の第2時間にわたる予備加熱を行う工程と、
前記予備加熱の後に前記測定温度で所定の第3時間にわたる第2パルス加熱を行う工程とを備え、
前記測定温度は150℃以上450℃以下であるガス検知装置の温度制御方法。 - 前記パージ温度は350℃以上450℃以下であり、
前記第2時間は5秒以上45秒以内である請求項1に記載のガス検知装置の温度制御方法。 - 前記環境ガスにはエタノールが含まれる請求項1または2に記載のガス検知装置の温度制御方法。
- 前記環境ガスは呼気である請求項1から3のいずれか一項に記載のガス検知装置の温度制御方法。
- 所定の測定温度に加熱されたガス検知部の電気的特性を測定することにより環境ガス中に存在するアセトンを検知するガス検知装置の温度制御装置であって、
前記ガス検知部を加熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の加熱動作を制御する温度制御部とを備え、
前記温度制御部は、所定の周期で検知用加熱制御を行い、
前記検知用加熱制御は、
前記ガス検知部の吸着物を削減するためのパージ温度で所定の第1時間にわたる第1パルス加熱と、
前記第1パルス加熱後に周囲環境温度より高い所定の予備加熱温度で所定の第2時間にわたる予備加熱と、
前記予備加熱の後に前記測定温度で所定の第3時間にわたる第2パルス加熱とを有し、
前記測定温度は150℃以上450℃以下であるガス検知装置の温度制御装置。 - 前記パージ温度は350℃以上450℃以下であり、
前記第2時間は5秒以上45秒以内である請求項5に記載のガス検知装置の温度制御装置。 - 前記環境ガスにはエタノールが含まれる請求項5または6に記載のガス検知装置の温度制御装置。
- 前記環境ガスは呼気である請求項5から7のいずれか一項に記載のガス検知装置の温度制御装置。
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