JP7307525B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明はガスセンサに関し、特に、経時変化による測定誤差をキャンセル可能なガスセンサに関する。

ガスセンサによる検出対象ガスの検出感度は、時間の経過に伴って変化することがある。このため、経時変化による影響（ドリフト）をキャンセルしなければ、検出対象ガスの正しい濃度を測定することができない。例えば、特許文献１には、ガスセンサの検出信号と基準値を比較して雰囲気の汚染度を出力する装置において、基準値を検出信号に近づくように更新する基準値更新手段と、基準値更新手段の更新条件を汚染度に応じて変化させる更新条件決定手段を備えた装置が開示されている。

特開２００６－５３１６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたガスセンサでは、検出対象ガスが高濃度に存在する状況下においても基準値の更新が実行されることから、ガスセンサの検出信号の変化がドリフトによるものなのか、或いは、実際に検出対象ガスの濃度が変化したためであるのか判別が困難であり、このため、基準値を正しく補正することができないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、経時変化による影響をより正確にキャンセル可能なガスセンサを提供することである。

本発明によるガスセンサは、雰囲気中に含まれる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、センサ部の経時変化を補正するドリフト補正値及び検出信号に基づいて、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成する信号処理回路と、を備え、信号処理回路は、検出対象ガスの濃度が所定の条件を満たさない場合に、ドリフト補正値の更新動作を禁止することを特徴とする。

本発明によれば、検出対象ガスの濃度が所定の条件を満たさない場合にドリフト補正値の更新動作が禁止されることから、例えば、検出対象ガスが平常時よりも高濃度に存在する状況下におけるドリフト補正値の更新動作を防止することができる。これにより、ドリフトをより正確にキャンセルすることが可能となる。

本発明において、信号処理回路は、所定の周期で、検出対象ガスの濃度が所定の条件を満たすか否かを判定し、所定の条件を満たす場合に、ドリフト補正値の更新動作を実行するものであっても構わない。これによれば、ドリフト補正値を定期的に更新することが可能となる。

本発明において、所定の条件は、検出対象ガスの濃度変化が所定の範囲内に収まっていることであっても構わない。これによれば、検出対象ガスの濃度が安定している状況下でドリフト補正値の更新動作を行うことが可能となる。

本発明において、信号処理回路は、検出信号とリファレンス電圧を比較する差動アンプと、少なくとも差動アンプの出力に基づいて出力信号を演算する制御部とを含むものであっても構わない。これによれば、検出信号のレベルを高感度に検出することが可能となる。

本発明において、ドリフト補正値の更新動作は、リファレンス電圧の補正を含むものであっても構わない。これによれば、ダイナミックレンジを十分に確保することが可能となる。

本発明において、ドリフト補正値の更新動作は、出力信号を演算するための演算式の補正を含むものであっても構わない。これによれば、ドリフトを高精度にキャンセルすることが可能となる。

このように、本発明によるガスセンサは、経時変化による影響をより正確にキャンセルすることが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるガスセンサ１０の構成を示す回路図である。 図２は、第１のセンサＳ１の構成を説明するための上面図である。 図３は、図２に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図４は、第２のセンサＳ２の構成を説明するための上面図である。 図５は、図４に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図６は、第１～第４の制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４の波形の一例を示すタイミング図である。 図７は、第１のセンサＳ１及び第２のセンサＳ２の経時変化による影響（ドリフト）を説明するためのグラフである。 図８は、ガスセンサ１０の動作のメインルーチンを示すフローチャートである。 図９は、タイマ動作の一例を示すフローチャートである。 図１０は、環境判定動作（ステップＳ３）の一例を示すフローチャートである。 図１１は、ドリフト補正値の更新動作（ステップＳ６）の一例を示すフローチャートである。 図１２は、ガス濃度測定動作（ステップＳ８）の一例を示すフローチャートである。 図１３は、ドリフト補正値の更新タイミングを説明するためのグラフである。 図１４は、経時変化によるＣＯガスの検出誤差を示すグラフである。 図１５は、経時変化によるＣＯ_２ガスの検出誤差を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるガスセンサ１０の構成を示す回路図である。

図１に示すように、本実施形態によるガスセンサ１０は、センサ部Ｓと信号処理回路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１０は、雰囲気中におけるＣＯガス及びＣＯ_２ガスの濃度を検出するものであり、後述するように、経時変化による影響（ドリフト）をキャンセルすることが可能である。

センサ部Ｓは、第１のセンサＳ１、第２のセンサＳ２及び第３のセンサＳ３を含む。

第１のセンサＳ１は、第１の検出対象ガスであるＣＯガスの濃度を検出するための接触燃焼式のガスセンサであり、第１のサーミスタＲｄ１と第２のサーミスタＲｄ２が電源配線間（Ｖｃｃ配線とＧＮＤ配線との間）に直列に接続された構成を有している。第１及び第２のサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２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。このうち、第１のサーミスタＲｄ１は触媒ＣＴで覆われており、第２のサーミスタＲｄ２はダミー触媒ＤＣＴで覆われている。

触媒ＣＴは、γアルミナなどに白金（Ｐｔ）を担持させたものを、バインダーとともにペースト状にして、塗布・焼成を行ったものを用いることができる。尚、担持させる材料としては、金（Ａｕ）又はパラジウム（Ｐｄ）などの触媒金属であっても構わない。一方、ダミー触媒ＤＣＴは、白金（Ｐｔ）などの触媒金属を含まないγアルミナなどからなり、第１のサーミスタＲｄ１と第２のサーミスタＲｄ２の熱容量を一致させる目的で設けられる。

触媒ＣＴは、第１のヒータ抵抗ＭＨ１によって所定の温度に加熱されると、検出対象ガスであるＣＯガスと雰囲気中のＯ_２ガスの反応（燃焼）を促進させ、ＣＯ_２ガスに変化させる。その際に生じる反応熱は第１のサーミスタＲｄ１に伝導し、その抵抗値を変化させる。これに対し、ダミー触媒ＤＣＴは、第２のヒータ抵抗ＭＨ２によって所定の温度に加熱されても、ＣＯガスの燃焼を促進させないため、第２のサーミスタＲｄ２の抵抗値は、第２のヒータ抵抗ＭＨ２による加熱のみを反映したものとなる。

したがって、第１のサーミスタＲｄ１と第２のサーミスタＲｄ２の接続点から出力される第１の検出信号Ｖｄ１は、測定環境雰囲気中におけるＣＯガスの濃度に応じたレベルとなる。第１の検出信号Ｖｄ１は、信号処理回路２０に入力される。

第２のセンサＳ２は、第２の検出対象ガスであるＣＯ_２ガスの濃度を検出するための熱伝導式のガスセンサであり、第３のサーミスタＲｄ３と第４のサーミスタＲｄ４が電源配線間（Ｖｃｃ配線とＧＮＤ配線との間）に直列に接続された構成を有している。

第３のサーミスタＲｄ３は、第３のヒータ抵抗ＭＨ３によって加熱される。第３のヒータ抵抗ＭＨ３による第３のサーミスタＲｄ３の加熱温度は例えば１５０℃である。第３のサーミスタＲｄ３を加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じて第３のサーミスタＲｄ３の放熱特性が変化する。かかる変化は、第３のサーミスタＲｄ３の抵抗値の変化となって現れる。第３のサーミスタＲｄ３の加熱温度が１５０℃である場合、第３のサーミスタＲｄ３の抵抗値は、ＣＯ_２ガスの濃度に応じて第１の感度で変化する。第１の感度は、第３のサーミスタＲｄ３と第４のサーミスタＲｄ４の接続点に現れる第２の検出信号Ｖｄ２の電位を十分に変化させることが可能な感度を有している。

第４のサーミスタＲｄ４は、第４のヒータ抵抗ＭＨ４によって加熱される。第４のヒータ抵抗ＭＨ４による第４のサーミスタＲｄ４の加熱温度は例えば３００℃である。第４のサーミスタＲｄ４を加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、第４のサーミスタＲｄ４の抵抗値はほとんど変化しない。これは、第４のサーミスタＲｄ４の加熱温度が３００℃である場合、第４のサーミスタＲｄ４の抵抗値は、ＣＯ_２ガスの濃度に応じて第２の感度で変化するものの、第２の感度は第１の感度よりも大幅に低く、好ましくは第１の感度の１／１０以下、より好ましくはほぼゼロだからである。このため、ＣＯ_２ガスの濃度が変化しても、第４のサーミスタＲｄ４の抵抗値はほとんど変化しない。

したがって、第３のサーミスタＲｄ３と第４のサーミスタＲｄ４の接続点から出力される第２の検出信号Ｖｄ２は、測定環境雰囲気中におけるＣＯ_２ガスの濃度に応じたレベルとなる。第２の検出信号Ｖｄ２は、信号処理回路２０に入力される。

第３のセンサＳ３は温度センサであり、第５のサーミスタＲｃ１と抵抗Ｒ１が電源配線間（Ｖｃｃ配線とＧＮＤ配線との間）に直列に接続された構成を有している。第５のサーミスタＲｃ１と抵抗Ｒ１の接続点から出力される温度信号Ｖｃ１は、信号処理回路２０に入力される。

信号処理回路２０は、差動アンプ２１，２２、ボルテージフォロア２３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２４、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２５及び制御部２６を備えている。

差動アンプ２１は、第１の検出信号Ｖｄ１と第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１を比較し、その差を増幅する回路である。差動アンプ２１から出力される第１の増幅信号Ｖａｍｐ１は、ＡＤコンバータ２４に入力される。差動アンプ２２は、第２の検出信号Ｖｄ２と第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２を比較し、その差を増幅する回路である。差動アンプ２２から出力される第２の増幅信号Ｖａｍｐ２は、ＡＤコンバータ２４に入力される。ボルテージフォロア２３は、温度信号Ｖｃ１を受け、そのインピーダンスを下げてＡＤコンバータ２４に入力する役割を果たす。

ＡＤコンバータ２４は増幅信号Ｖａｍｐ１，Ｖａｍｐ２及び温度信号Ｖｃ１をデジタル変換し、その値を制御部２６に供給する。一方、ＤＡコンバータ２５は、制御部２６から供給される各種デジタル信号をアナログ変換することによって、リファレンス電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を生成するとともに、第１～第４のヒータ抵抗ＭＨ１～ＭＨ４にそれぞれ供給する第１～第４の制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４を生成する役割を果たす。ＤＡコンバータ２５と第１～第４のヒータ抵抗ＭＨ１～ＭＨ４の間には、ボルテージフォロアなどの増幅回路を接続しても構わない。

図２は、第１のセンサＳ１の構成を説明するための上面図である。また、図３は、図２に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。尚、図面は模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、デバイス相互間の厚みの比率などは、本実施形態の効果が得られる範囲内で現実の構造とは異なっていても構わない。

第１のセンサＳ１は、ＣＯガスの触媒反応に基づいてガス濃度を検出する接触燃焼式のガスセンサであり、図２及び図３に示すように、２つの検出部３０Ａ，４０Ａと、これら検出部３０Ａ，４０Ａを収容するセラミックパッケージ５１を備えている。

セラミックパッケージ５１は、上部が開放された箱形のケースであり、上部にはリッド５２が設けられている。リッド５２は複数の通気口５３を有しており、これにより、雰囲気中のＣＯガスがセラミックパッケージ５１内に流入可能とされている。尚、図面の見やすさを考慮して、図２においてはリッド５２が省略されている。

検出部３０Ａは、基板３１と、基板３１の下面及び上面にそれぞれ形成された絶縁膜３２，３３と、絶縁膜３３上に設けられた第１のヒータ抵抗ＭＨ１と、第１のヒータ抵抗ＭＨ１を覆うヒータ保護膜３４と、ヒータ保護膜３４上に設けられた第１のサーミスタＲｄ１及びサーミスタ電極３５と、第１のサーミスタＲｄ１及びサーミスタ電極３５を覆うサーミスタ保護膜３６と、サーミスタ保護膜３６上に設けられた触媒ＣＴを備える。

基板３１は、適度な機械的強度を有し、且つ、エッチングなどの微細加工に適した材質であれば特に限定されるものではなく、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミック基板、石英基板、ガラス基板などを用いることができる。基板３１には、第１のヒータ抵抗ＭＨ１による熱が基板３１への伝導するのを抑制するため、平面視で第１のヒータ抵抗ＭＨ１と重なる位置にキャビティ３１ａが設けられている。キャビティ３１ａにより基板３１が取り除かれた部分は、メンブレンと呼ばれる。メンブレンを構成すれば、基板３１を薄肉化した分だけ熱容量が小さくなるため、より少ない消費電力で加熱を行うことが可能となる。

絶縁膜３２，３３は、酸化シリコン又は窒化シリコンなどの絶縁材料からなる。絶縁膜３２，３３として例えば酸化シリコンを用いる場合には、熱酸化法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの成膜法を用いればよい。絶縁膜３２，３３の膜厚は、絶縁性が確保される限り特に限定されず、例えば０．１～１．０μｍ程度とすればよい。特に、絶縁膜３３は、基板３１にキャビティ３１ａを形成する際のエッチング停止層としても用いられるため、当該機能を果たすのに適した膜厚とすればよい。

第１のヒータ抵抗ＭＨ１は、温度によって抵抗率が変化する導電性物質からなり、比較的高融点の材料からなる金属材料、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）又はこれら何れか２種以上を含む合金などが好適である。また、イオンミリングなどの高精度なドライエッチングが可能である導電材質であることが好ましく、特に、耐腐食性が高い白金（Ｐｔ）を主成分とすることがより好適である。また、絶縁膜３３との密着性を向上させるために、Ｐｔの下地にチタン（Ｔｉ）などの密着層を形成することが好ましい。

第１のヒータ抵抗ＭＨ１の上部には、ヒータ保護膜３４が形成される。ヒータ保護膜３４の材料としては、絶縁膜３３と同じ材料を用いることが望ましい。第１のヒータ抵抗ＭＨ１は、数十度から数百度にまで上昇し、次に常温へ下がるという激しい熱変化を繰り返し生じるため、絶縁膜３３及びヒータ保護膜３４にも強い熱ストレスがかかり、この熱ストレスを継続的に受けると層間剥離やクラックといった破壊につながる。しかしながら、絶縁膜３３とヒータ保護膜３４を同じ材料によって構成すれば、両者の材料特性が同じであり、且つ、密着性が強固であることから、異種材料を用いた場合と比べて、層間剥離やクラックといった破壊が生じにくくなる。ヒータ保護膜３４の材料として酸化シリコンを用いる場合、熱酸化法やＣＶＤ法などの方法により成膜すればよい。ヒータ保護膜３４の膜厚は、第１のサーミスタＲｄ１及びサーミスタ電極３５との絶縁が確保される膜厚であれば特に限定されず、例えば０．１～３．０μｍ程度とすればよい。

第１のサーミスタＲｄ１は、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り、スパッタ法、ＣＶＤなどの薄膜プロセスを用いて形成することができる。第１のサーミスタＲｄ１の膜厚は、目標とする抵抗値に応じて調整すればよく、例えばＭｎＮｉＣｏ系酸化物を用いて室温での抵抗値（Ｒ２５）を２ＭΩ程度に設定するのであれば、一対のサーミスタ電極３５間の距離にもよるが０．２～１μｍ程度の膜厚に設定すればよい。ここで、感温抵抗素子としてサーミスタを用いているのは、また、白金測温体などに比べて抵抗温度係数が大きいことから、大きな検出感度を得ることができるためである。また、薄膜構造であることから、第１のヒータ抵抗ＭＨ１及び触媒ＣＴの発熱を効率よく検出することも可能となる。

サーミスタ電極３５は、所定の間隔を持った一対の電極であり、一対のサーミスタ電極３５間に第１のサーミスタＲｄ１が設けられる。これにより、一対のサーミスタ電極３５間における抵抗値は、第１のサーミスタＲｄ１の抵抗値によって決まる。サーミスタ電極３５の材料としては、第１のサーミスタＲｄ１の成膜工程および熱処理工程などのプロセスに耐えうる導電性物質であって、比較的高融点の材料、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）又はこれら何れか２種以上を含む合金などが好適である。

第１のサーミスタＲｄ１及びサーミスタ電極３５は、サーミスタ保護膜３６で覆われる。尚、第１のサーミスタＲｄ１と還元性を持つ材料を接触させて高温状態にすると、サーミスタから酸素を奪って還元を引き起こし、サーミスタ特性に影響を与えてしまう。これを防止するためには、サーミスタ保護膜３６の材料としては、シリコン酸化膜等の還元性を持たない絶縁性酸化膜であることが望ましい。

図２に示すように、第１のヒータ抵抗ＭＨ１の両端は、サーミスタ保護膜３６の表面に設けられた電極パッド３７ａ，３７ｂにそれぞれ接続される。また、サーミスタ電極３５の両端は、サーミスタ保護膜３６の表面に設けられた電極パッド３７ｃ，３７ｄにそれぞれ接続される。これらの電極パッド３７ａ～３７ｄは、ボンディングワイヤ５５を介して、セラミックパッケージ５１に設けられたパッケージ電極５４に接続される。パッケージ電極５４は、セラミックパッケージ５１の裏面に設けられた外部端子５６を介して、図１に示す信号処理回路２０に接続される。

触媒ＣＴは、γアルミナなどに白金（Ｐｔ）などの触媒金属を担持させたものであり、第１のヒータ抵抗ＭＨ１によって所定の温度に加熱されると、雰囲気中の可燃性ガスとＯ_２ガスの反応（燃焼）を促進させる。例えば、第１の検出対象ガスであるＣＯガスが存在すると、雰囲気中のＯ_２ガスとの反応（燃焼）を促進させ、ＣＯ_２ガスに変化させる。その際に生じる反応熱は第１のサーミスタＲｄ１に伝導し、第１のサーミスタＲｄ１の抵抗値を変化させる。

このように、検出部３０Ａは、第１のヒータ抵抗ＭＨ１、第１のサーミスタＲｄ１及び触媒ＣＴが基板３１上に積層された構成を有していることから、第１のヒータ抵抗ＭＨ１によって生じる熱が触媒ＣＴ及び第１のサーミスタＲｄ１に効率よく伝わるとともに、触媒ＣＴの反応熱が第１のサーミスタＲｄ１に効率よく伝わる。

一方、検出部４０Ａは、基板４１と、基板４１の下面及び上面にそれぞれ形成された絶縁膜４２，４３と、絶縁膜４３上に設けられた第２のヒータ抵抗ＭＨ２と、第２のヒータ抵抗ＭＨ２を覆うヒータ保護膜４４と、ヒータ保護膜４４上に設けられた第２のサーミスタＲｄ２及びサーミスタ電極４５と、第２のサーミスタＲｄ２及びサーミスタ電極４５を覆うサーミスタ保護膜４６と、サーミスタ保護膜４６上に設けられたダミー触媒ＤＣＴを備える。

基板４１は、検出部３０Ａに用いられる基板３１と同様の材料からなるとともに、同様の構成を有している。つまり、平面視で第２のヒータ抵抗ＭＨ２と重なる位置にキャビティ４１ａが設けられ、これにより、第２のヒータ抵抗ＭＨ２による熱が基板４１へ伝導するのを抑制している。絶縁膜４２，４３の材料についても絶縁膜３２，３３と同様であり、酸化シリコン又は窒化シリコンなどの絶縁材料が用いられる。絶縁膜４２，４３の厚みも絶縁膜３２，３３と同様である。

また、第２のヒータ抵抗ＭＨ２、ヒータ保護膜４４、第２のサーミスタＲｄ２、サーミスタ電極４５及びサーミスタ保護膜４６についても、検出部３０Ａに用いられる第１のヒータ抵抗ＭＨ１、ヒータ保護膜３４、第１のサーミスタＲｄ１、サーミスタ電極３５及びサーミスタ保護膜３６とそれぞれ同じ構成を有している。第２のヒータ抵抗ＭＨ２の両端は、サーミスタ保護膜４６の表面に設けられた電極パッド４７ａ，４７ｂにそれぞれ接続される。また、サーミスタ電極４５の両端は、サーミスタ保護膜４６の表面に設けられた電極パッド４７ｃ，４７ｄにそれぞれ接続される。これらの電極パッド４７ａ～４７ｄは、ボンディングワイヤ５５を介して、セラミックパッケージ５１に設けられたパッケージ電極５４に接続される。

ダミー触媒ＤＣＴは、白金（Ｐｔ）などの触媒金属を含まない他は、触媒ＣＴと同じ構成を有している。したがって、ダミー触媒ＤＣＴに触媒作用はなく、あくまで検出部３０Ａと検出部４０Ａの熱容量を一致させる目的で設けられる。

以上の構成を有する検出部３０Ａ，４０Ａは、いずれもウェハ状態で多数個同時に作製され、ダイシングによって個片化された後、ダイペースト（図示せず）を用いてセラミックパッケージ５１に固定される。その後、電極パッド３７ａ～３７ｄ，４７ａ～４７ｄと、対応するパッケージ電極５４を、ワイヤボンディング装置を用いてボンディングワイヤ５５で接続する。ボンディングワイヤ５５の材料としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕなど、抵抗の低い金属が好適である。

最後に、接着性樹脂（図示せず）などを用いて、外気との通気口５３を有するリッド５２をセラミックパッケージ５１に固定する。この際、接着性樹脂（図示せず）の硬化加熱時に、接着性樹脂に含まれる物質がガスとなって発生するが、通気口５３により容易にパッケージ外へ放出されるため、検出部３０Ａ，４０Ａに影響を与えることはない。

このようにして完成した第１のセンサＳ１は、外部端子５６を介して信号処理回路２０や電源に接続される。

図４は、第２のセンサＳ２の構成を説明するための上面図である。また、図５は、図４に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。尚、図面は模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、デバイス相互間の厚みの比率などは、本実施形態の効果が得られる範囲内で現実の構造とは異なっていても構わない。

第２のセンサＳ２は、ＣＯ_２ガスの濃度に応じた放熱特性の変化に基づいてガス濃度を検出する熱伝導式のガスセンサであり、図４及び図５に示すように、２つの検出部３０Ｂ，４０Ｂと、これら検出部３０Ｂ，４０Ｂを収容するセラミックパッケージ５１を備えている。

図４及び図５に示すように、第２のセンサＳ２は、触媒ＣＴ及びダミー触媒ＤＣＴを備えていない点を除き、基本的に、図２及び図３に示した第１のセンサＳ１と同じ構成を有している。このため、第１のセンサＳ１と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

検出部３０Ｂは、第１のセンサＳ１に含まれる検出部３０Ａに対応する部分であり、触媒ＣＴが省略され、且つ、第１のヒータ抵抗ＭＨ１及び第１のサーミスタＲｄ１が第３のヒータ抵抗ＭＨ３及び第３のサーミスタＲｄ３に置き換えられている点において、検出部３０Ａと相違する。その他の基本的な構成は、検出部３０Ａと同じである。

検出部４０Ｂは、第１のセンサＳ１に含まれる検出部４０Ａに対応する部分であり、ダミー触媒ＤＣＴが省略され、且つ、第２のヒータ抵抗ＭＨ２及び第２のサーミスタＲｄ２が第４のヒータ抵抗ＭＨ４及び第４のサーミスタＲｄ４に置き換えられている点において、検出部４０Ａと相違する。その他の基本的な構成は、検出部４０Ａと同じである。

このような構成を有する第２のセンサＳ２は、外部端子５６を介して信号処理回路２０や電源に接続される。

尚、上記の例では、第１のセンサＳ１と第２のセンサＳ２を別個のセラミックパッケージ５１内に配置しているが、１つのセラミックパッケージ５１内に第１のセンサＳ１と第２のセンサＳ２を配置しても構わない。さらには、温度センサである第３のセンサＳ３を第１のセンサＳ１又は第２のセンサＳ２と同じセラミックパッケージ５１内に配置しても構わない。

以上が本実施形態によるガスセンサ１０の構成である。次に、本実施形態によるガスセンサ１０の動作について説明する。

図６は、第１～第４の制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４の波形の一例を示すタイミング図である。

図６に示すように、本実施形態においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２と制御電圧Ｖｍｈ３，Ｖｍｈ４を交互に活性レベルとする。そして、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２を活性化させたタイミングで第１の検出信号Ｖｄ１をサンプリングし、制御電圧Ｖｍｈ３，Ｖｍｈ４を活性化させたタイミングで第２の検出信号Ｖｄ２をサンプリングする。特に限定されるものではないが、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ４によるヒータ抵抗ＭＨ１，ＭＨ２，ＭＨ４の加熱温度は３００℃であり、制御電圧Ｖｍｈ３によるヒータ抵抗ＭＨ３の加熱温度は１５０℃である。第１のセンサＳ１と第２のセンサＳ２の間における熱干渉がほとんどない場合には、制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４を同時に活性化しても構わない。また、図６に示す例では、制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４がいずれも活性化していないタイミングで温度信号Ｖｃ１のサンプリングを行っている。温度信号Ｖｃ１のサンプリングは、電源投入後、制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４の活性化に先立って実行される。

そして、第１の検出信号Ｖｄ１が信号処理回路２０にサンプリングされると、制御部２６による演算が実行され、ＣＯ濃度を示す出力信号ＯＵＴ１が外部に出力される。また、第２の検出信号Ｖｄ２が信号処理回路２０にサンプリングされると、制御部２６による演算が実行され、ＣＯ_２濃度を示す出力信号ＯＵＴ２が外部に出力される。演算の詳細については後述する。

図７は、第１のセンサＳ１及び第２のセンサＳ２の経時変化による影響（ドリフト）を説明するためのグラフである。

図７には、平常時において第１のセンサＳ１が示すＣＯ濃度検出値の経時変化と、平常時において第２のセンサＳ２が示すＣＯ_２濃度検出値の経時変化が示されている。平常時においては、大気中におけるＣＯ濃度はほぼゼロであり、初期状態（Ｔｉｍｅ＝０）においては正しい値を示している。同様に、平常時においては、大気中におけるＣＯ_２濃度は約４００ｐｐｍであり、初期状態（Ｔｉｍｅ＝０）においては正しい値を示している。

しかしながら、時間の経過に伴って、第１のセンサＳ１が示すＣＯ濃度検出値や第２のセンサＳ２が示すＣＯ_２濃度検出値が変化し、実際のＣＯ濃度及び実際のＣＯ_２濃度とは異なる値を示してしまう。しかも、その経時変化量は、最初の約１年（Ｔｉｍｅ＝３６０）でＣＯ濃度が約＋５０ｐｐｍ、ＣＯ_２濃度が約＋６００ｐｐｍであり、誤差レベルを大きく超えた無視できない変化量である。このため、このようなドリフトを随時補正しなければ、正しいＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度を測定することはできない。

ドリフトの補正は、所定の周期で実行することにより、常に正しく補正された状態を維持することができる。しかしながら、ドリフト補正値の更新タイミングによっては、補正量が不適切となってしまう。例えば、平常時に比べてＣＯガス又はＣＯ_２ガスが高濃度に存在する状況下でドリフト補正値の更新を行うと、現在のガス濃度に起因する成分がドリフト補正値に重畳してしまうため、ドリフト成分だけを正しく補正することができなくなってしまう。この点を考慮し、本実施形態によるガスセンサ１０では、ドリフト補正値を更新する前に、ドリフト補正値の更新に適した環境であるか否かを判定し、ドリフト補正値の更新に適した環境であることを条件として、ドリフト補正値の更新を実行する。

以下、ドリフト補正値の更新動作を含む、ガスセンサ１０の動作についてより詳細に説明する。

図８は、ガスセンサ１０の動作のメインルーチンを示すフローチャートである。

まず、ガスセンサ１０に電源が投入され、或いは、リセット動作が実行されると、信号処理回路２０内で初期設定が実行されるとともに（ステップＳ１）、センサ部Ｓが安定化するまで待機する（ステップＳ２）。その後、ドリフト補正値の更新に適した環境であるか否かを判定する環境判定を実行する（ステップＳ３）。環境判定（ステップＳ３）の詳細については後述するが、ドリフト補正値の更新に適した環境であると判定（パス判定）された場合には、ドリフト補正フラグがＬレベルにクリアされ、ドリフト補正値の更新に適した環境ではないと判定（フェイル判定）された場合には、ドリフト補正フラグがＨレベルに維持される。

このため、環境判定（ステップＳ３）においてパス判定がされると、ドリフト補正フラグの判定を経て（ステップＳ４：Ｌ）、温度補正（ステップＳ５）及びドリフト補正値の更新（ステップＳ６）が実行される。ドリフト補正値の更新（ステップＳ６）に先立って温度補正（ステップＳ５）を行っているのは、ドリフト補正値に温度による影響が重畳するのを防止するためである。そして、ドリフト補正値の更新（ステップＳ６）が完了した後、温度補正（ステップＳ７）及びガス濃度測定（ステップＳ８）が実行され、ガス濃度測定によって得られた値、つまり、出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が外部に出力される（ステップＳ９）。ドリフト補正値の更新（ステップＳ６）及びガス濃度測定（ステップＳ８）の詳細については後述する。

これに対し、環境判定（ステップＳ３）においてフェイル判定がされると、ドリフト補正フラグの判定の結果（ステップＳ４：Ｈ）、温度補正（ステップＳ５）及びドリフト補正値の更新（ステップＳ６）はパスされる。

そして、データの出力（ステップＳ９）が完了すると、ドリフト補正フラグの値が判定され（ステップＳ１０）、ＬレベルであればステップＳ７に戻り（ステップＳ１０：Ｌ）、ＨレベルであればステップＳ３に戻る（ステップＳ１０：Ｈ）。ドリフト補正フラグは、図８に示すメインルーチンから独立して実行されるタイマ動作によって、周期的にＨレベルに活性化される。

図９は、タイマ動作の一例を示すフローチャートである。

タイマ動作においては、メインルーチンとは別にカウント動作が実行され（ステップＳ１１）、現在のカウント値に基づき、規定時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ１２）。その結果、規定時間が経過していない場合、つまり、カウント値が所定値に達していない場合には、ステップＳ１１に戻ってカウント動作を継続する。一方、規定時間が経過している場合、つまり、カウント値が所定値に達している場合には、カウント値をクリアするとともに（ステップＳ１３）、ドリフト補正フラグをＨレベルにセットする（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１１に戻ってカウント動作を再開する。このような動作を繰り返すことにより、ドリフト補正フラグは、所定の周期でＨレベルにセットされる。ドリフト補正フラグをセットする周期については特に限定されないが、ドリフト補正値の更新に適した周期、例えば、２４時間周期とすることができる。

図１０は、環境判定動作（ステップＳ３）の一例を示すフローチャートである。

環境判定動作においては、まず、当該動作が電源投入後又はリセット後における１回目の動作であるか否かが判定され（ステップＳ３１）、１回目の動作である場合には（ステップＳ３１：Ｙ）、以降の動作をパスする。ここで、電源投入後又はリセット後においては、ドリフト補正フラグがＬレベルに初期化されていることから、ドリフト補正フラグの判定の結果（ステップＳ４：Ｌ）、温度補正（ステップＳ５）及びドリフト補正値の更新（ステップＳ６）が必ず行われる。これにより、電源投入後又はリセット後においては、１回目のガス濃度測定（ステップＳ８）を実行する前に、必ずドリフト補正値が更新されることになる。但し、本発明においてこの点は必須でなく、ステップＳ３１の判定動作を省略しても構わない。

一方、環境判定動作が２回目以降である場合には（ステップＳ３１：Ｎ）、ガス濃度測定（ステップＳ８）で測定したＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度の履歴を参照し、これらの変化が所定の範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ３２，Ｓ３３）。参照する履歴の数については特に限定されないが、例えば、直近１０回分の履歴を参照することができる。また、所定の範囲の設定についても特に限定されないが、平常状態であることが推認できる範囲に設定すれば良い。一例として、ステップＳ３２に関しては、参照した履歴（例えば直近１０回分）におけるＣＯ濃度の最大値と最小値の差が２ｐｐｍ以下であることを条件とすることができ、ステップＳ３３に関しては、参照した履歴（例えば直近１０回分）におけるＣＯ_２濃度の最大値と最小値の差が５０ｐｐｍ以下であることを条件とすることができる。これに加え、或いは、これに代えて、参照した履歴が示すＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度がいずれも所定値以下であることを条件としても構わない。

そして、ＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度の変化がいずれも所定の範囲内であると判定された場合には（ステップＳ３２：Ｙ、且つ、ステップＳ３３：Ｙ）、ドリフト補正フラグがＬレベルにクリアされ（ステップＳ３４）、環境判定動作（ステップＳ３）を終了する。したがって、この場合には、メインルーチンのステップＳ４において、ドリフト補正フラグがＬレベルと判定されるため、温度補正（ステップＳ５）及びドリフト補正値の更新（ステップＳ６）が実行される。これにより、ＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度が平常状態であることを条件として、ドリフト補正値を更新することが可能となる。

これに対し、ＣＯ濃度又はＣＯ_２濃度の変化が所定の範囲を超えていると判定された場合には（ステップＳ３２：Ｎ、又は、ステップＳ３３：Ｎ）、ドリフト補正フラグをクリアすることなく、環境判定動作（ステップＳ３）を終了する。また、ステップＳ８で算出した履歴の数が所定数（例えば１０個）に満たない場合にも、ドリフト補正フラグをクリアすることなく、環境判定動作（ステップＳ３）を終了しても構わない。したがって、これらの場合には、メインルーチンのステップＳ４において、ドリフト補正フラグがＨレベルと判定されるため、温度補正（ステップＳ５）及びドリフト補正値の更新（ステップＳ６）がスキップされる。これにより、ＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度が大きく変化している環境下では、ドリフト補正値の更新動作を禁止することが可能となる。

このように、本実施形態においては、ＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度が大きく変化している環境下（フェイル判定）においてはドリフト補正値の更新動作を禁止し、ＣＯ濃度及びＣＯ_２濃度が平常状態であること（パス判定）を条件としてドリフト補正値の更新を許可していることから、ドリフト補正値をより正確に更新することが可能となる。

そして、環境判定動作（ステップＳ３）においてパス判定されると、温度補正（ステップＳ５）を行った後、実際にドリフト補正値の更新が行われる（ステップＳ６）。温度補正（ステップＳ５）は、温度信号Ｖｃ１を参照することによって、環境温度に基づく第１及び第２の検出信号Ｖｄ１，Ｖｄ２のドリフトをキャンセルする動作である。具体的には、温度信号Ｖｃ１に基づいて、第１及び第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を変化させることにより温度補正を行う。これに加え、或いは、これに代えて、第１及び第２の増幅信号Ｖａｍｐ１，Ｖａｍｐ２のデジタル変換値を出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に換算する際の演算式に補正を加えることによって、温度補正を行っても構わない。これらの点は、ステップＳ７の温度補正においても同様である。

図１１は、ドリフト補正値の更新動作（ステップＳ６）の一例を示すフローチャートである。

ドリフト補正値の更新動作は、まず、平常時において第１の検出信号Ｖｄ１が示すべきレベルと、第１の検出信号Ｖｄ１の実際のレベルを比較し、その差を取得することにより、現在のドリフト量を計測する。具体的には、平常時において第１の検出信号Ｖｄ１が示すべきレベルを第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１に設定し、差動アンプ２１によって第１の検出信号Ｖｄ１と第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１を比較する（ステップＳ６０）。第１の検出信号Ｖｄ１と第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１の差は、第１のセンサＳ１のドリフト量Ｖｄｆｔ１を示している（Ｖｄｆｔ１＝Ｖｄ１－Ｖｒｅｆ１）。

そして、第１のセンサＳ１のドリフト量Ｖｄｆｔ１がＤＡコンバータ２５の分解能以上であるか否かを判定し（ステップＳ６１）、第１のセンサＳ１のドリフト量Ｖｄｆｔ１がＤＡコンバータ２５の分解能以上であれば（ステップＳ６１：Ｙ）、制御部２６からＤＡコンバータ２５に供給されるデジタル値を１ビット以上変化させることによって、第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１を補正する（ステップＳ６２，Ｓ６３）。さらに、ＤＡコンバータ２５の分解能未満の成分については、ＡＤコンバータ２４の出力値を用いた制御部２６の演算式に補正を加えることによって、第１の出力信号ＯＵＴ１の値を補正する（ステップＳ６４）。

一例として、電源電圧Ｖｃｃが３Ｖであり、ＤＡコンバータ２５のビット数が１６ビットである場合、ＤＡコンバータ２５の分解能は約４６μＶ（＝３Ｖ／２^１６）である。そして、差動アンプ２１のゲインが５０倍であるとすれば、第１の増幅信号Ｖａｍｐ１のレベルが約２３００μＶ（＝４６μＶ×５０）以上であれば、制御部２６からＤＡコンバータ２５に供給されるデジタル値を変化させることによって、ドリフト補正が可能となる。したがって、この例では、ステップＳ６１にて第１の増幅信号Ｖａｍｐ１のレベルが＋２３００μＶ以上、又は、－２３００μＶ以下であるか否かを判定すればよい。そして、第１の増幅信号Ｖａｍｐ１のレベルが＋２３００μＶ以上、又は、－２３００μＶ以下であれば（ステップＳ６１：Ｙ）、制御部２６にてＶａｍｐ１／２３００μＶを演算し（ステップＳ６２）、得られた商に基づいて第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１を補正するとともに（ステップＳ６３）、剰余に基づいて第１の出力信号ＯＵＴ１の値を補正する（ステップＳ６４）。これにより、ＤＡコンバータ２５の分解能を超える精度でドリフト補正を行うことが可能となる。

但し、本発明において、第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１の補正（ステップＳ６３）と、第１の出力信号ＯＵＴ１の補正（ステップＳ６４）の両方を行うことは必須でなく、第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１の補正（ステップＳ６３）のみを行っても構わないし、第１の出力信号ＯＵＴ１の補正（ステップＳ６４）のみを行っても構わない。

一方、第１のセンサＳ１のドリフト量Ｖｄｆｔ１１がＤＡコンバータ２５の分解能未満であれば（ステップＳ６１：Ｎ）、第１の出力信号ＯＵＴ１の補正（ステップＳ６４）のみを行う。本発明においては、この点も必須ではなく、第１のセンサＳ１のドリフト量Ｖｄｆｔ１がＤＡコンバータ２５の分解能未満である場合には、ドリフト補正値の更新を省略しても構わない。

以上により、第１のセンサＳ１に関するドリフト補正値の更新が完了する。次に、第２のセンサＳ２に関するドリフト補正値の更新を行う。

第２のセンサＳ２に関するドリフト補正値の更新動作（ステップＳ６５～Ｓ６９）は、第１のセンサＳ１に関するドリフト補正値の更新動作（ステップＳ６０～Ｓ６４）と同様である。つまり、差動アンプ２２によって第２の検出信号Ｖｄ２と第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２を比較し（ステップＳ６５）、第２のセンサＳ２のドリフト量Ｖｄｆｔ２（＝Ｖｄ２－Ｖｒｅｆ２）がＤＡコンバータ２５の分解能以上であれば（ステップＳ６６：Ｙ）、制御部２６からＤＡコンバータ２５に供給されるデジタル値を１ビット以上変化させることによって、第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２を補正し（ステップＳ６７，Ｓ６８）、ＤＡコンバータ２５の分解能未満の成分については、ＡＤコンバータ２４の出力値を用いた制御部２６の演算式に補正を加えることによって、第２の出力信号ＯＵＴ２の値を補正する（ステップＳ６９）。一方、第２のセンサＳ２のドリフト量Ｖｄｆｔ２がＤＡコンバータ２５の分解能未満であれば（ステップＳ６６：Ｎ）、第２の出力信号ＯＵＴ２の補正（ステップＳ６９）のみを行う。

以上により、第１のセンサＳ１及び第２のセンサＳ２のドリフト補正値が更新される。ここで、「ドリフト補正値」とは、制御部２６からＤＡコンバータ２５に出力される、第１及び第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に相当するデジタル値の補正値のみならず、第１及び第２の増幅信号Ｖａｍｐ１，Ｖａｍｐ２に基づいて制御部２６が第１及び第２の出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を演算する際に使用する演算式の補正値を含む。また、図１１においては、第１のセンサＳ１及び第２のセンサＳ２の順でドリフト補正値の更新を行っているが、その順序は逆であっても構わない。

このようにしてドリフト補正値が更新されると、図８に示すように、温度補正（ステップＳ７）を行った後、ガス濃度測定（ステップＳ８）を実行する。

図１２は、ガス濃度測定動作（ステップＳ８）の一例を示すフローチャートである。

ガス濃度測定においては、まず、ＣＯガスの測定タイミングである否かが判定され（ステップＳ８１Ａ）、ＣＯガスの測定タイミングであれば（ステップＳ８１Ａ：Ｙ）、ＣＯガスの測定動作が実行される（ステップＳ８２Ａ）。ＣＯガスの測定動作は、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２を活性化させたタイミングで第１の検出信号Ｖｄ１に基づき得られる第１の増幅信号Ｖａｍｐ１をサンプリングすることにより行う。この時、すでに第１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１に対してはドリフト補正がなされていることから、得られる第１の増幅信号Ｖａｍｐ１のレベルは、ドリフトが補正された状態となる。

このようなＣＯガスの測定動作を繰り返し実行し、所定回数のサンプリングが完了すると（ステップＳ８３Ａ：Ｙ）、サンプリング回数分だけ得られた複数の増幅信号Ｖａｍｐ１を平均化し、平均値を求める（ステップＳ８４Ａ）。そして、得られた平均値に基づいて演算を行い、ＣＯガスの濃度を算出する（ステップＳ８５Ａ）。演算は、平均値をガス検出感度で除算するとともに、得られた値にドリフト補正値を加算又は減算することにより行う。このため、得られるＣＯガスの濃度は、ドリフトが補正された状態となる。

ＣＯガスの測定が終了すると、次に、ＣＯ_２ガスの測定が実行される。ＣＯ_２ガスの測定動作は、上述したＣＯガスの測定動作とほぼ同じである。つまり、ＣＯ_２ガスの測定タイミングである否かが判定され（ステップＳ８１Ｂ）、ＣＯ_２ガスの測定タイミングであれば（ステップＳ８１Ｂ：Ｙ）、ＣＯ_２ガスの測定動作が実行される（ステップＳ８２Ｂ）。ＣＯ_２ガスの測定動作は、制御電圧Ｖｍｈ３，Ｖｍｈ４を活性化させたタイミングで第２の検出信号Ｖｄ２に基づき得られる第２の増幅信号Ｖａｍｐ２をサンプリングすることにより行う。この時、すでに第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２に対してはドリフト補正がなされていることから、得られる第２の増幅信号Ｖａｍｐ２のレベルは、ドリフトが補正された状態となる。

このようなＣＯ_２ガスの測定動作を繰り返し実行し、所定回数のサンプリングが完了すると（ステップＳ８３Ｂ：Ｙ）、サンプリング回数分だけ得られた複数の増幅信号Ｖａｍｐ２を平均化し、平均値を求める（ステップＳ８４Ｂ）。そして、得られた平均値に基づいて演算を行い、ＣＯ_２ガスの濃度を算出する（ステップＳ８５Ｂ）。演算は、平均値をガス検出感度で除算するとともに、得られた値にドリフト補正値を加算又は減算することにより行う。このため、得られるＣＯ_２ガスの濃度は、ドリフトが補正された状態となる。

さらに、得られたＣＯ_２ガスの濃度に対して補正を行うことにより、雰囲気中における実際のＣＯ_２ガスの濃度に換算する（ステップＳ８６Ｂ）。これは、第２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２のレベルが平常時におけるＣＯ_２ガスの濃度に相当するレベルに設定されているためであり、平常時におけるＣＯ_２ガスの濃度（例えば４００ｐｐｍ）を加算する補正を行うことにより、雰囲気中における実際のＣＯ_２ガスの濃度への換算を行う。このような補正動作は、ＣＯガスに対しても行っても構わない。

以上により、ＣＯガスの濃度及びＣＯ_２ガスの濃度が検出される。尚、図１２においては、ＣＯガス及びＣＯ_２ガスの順で濃度検出を行っているが、その順序は逆であっても構わないし、交互にサンプリングを行っても構わない。また、平均値の算出においては、全ての値の平均を取る必要はなく、例えば、最大値と最小値を除いて平均を取っても構わない。さらには、平均値を取ることなく、ＣＯガス及びＣＯ_２ガスの測定動作をそれぞれ１回だけ行っても構わない。

このようにしてガス濃度測定動作（ステップＳ８）が完了すると、ＣＯガスの濃度を示す第１の出力信号ＯＵＴ１及びＣＯ_２ガスの濃度を示す第２の出力信号ＯＵＴ２を外部に出力する（ステップＳ９）。その後、再びドリフト補正フラグの判定（ステップＳ１０）を行い、ドリフト補正フラグがＬレベルであればステップＳ７に戻り、ドリフト補正フラグがＨレベルであればステップＳ３に戻る。

このような動作を繰り返すことにより、所定の周期（例えば２４時間周期）でドリフト補正値の更新を実行しつつ、ＣＯガスの測定動作及びＣＯ_２ガスの測定動作を行うことが可能となる。そして、本実施形態においては、環境判定動作（ステップＳ３）において、ドリフト補正値の更新に適した環境であるか否かが判定され、ドリフト補正値の更新に適した環境であることを条件にドリフト補正値の更新を行っていることから、平常時に比べてＣＯガスやＣＯ_２ガスの濃度が高い環境など、ドリフト補正値の更新に適さない場合には、ドリフト補正値の更新動作が保留される。このため、ドリフト補正値をより正確に更新することが可能となる。

図１３は、ドリフト補正値の更新タイミングを説明するためのグラフであり、ＣＯ_２ガスの濃度とドリフト補正値の更新タイミングとの関係を示している。

図１３に示す例では、タイミング１，２，３でドリフト補正フラグがＨレベルに変化しており、これに応答してタイミング１，３においてはドリフト補正値の更新動作が実行されている。これに対し、タイミング２においてはＣＯ_２ガスが高濃度に存在しており、その結果、環境判定動作（ステップＳ３）においてドリフト補正値の更新に適さない環境であると判定され、ドリフト補正値の更新が保留されている。そして、ＣＯ_２ガスの濃度が平常時の濃度に安定したタイミング２ａにてドリフト補正値の更新が実行されている。このように、本実施形態においては、ドリフト補正値の更新に適さない環境であると判定された場合であっても、ドリフト補正値の更新動作が単にキャンセルされるのではなく、ドリフト補正値の更新に適した環境になるまで保留されることから、ドリフト補正値の更新頻度を維持することが可能となる。

図１４は、経時変化によるＣＯガスの検出誤差を示すグラフである。また、図１５は、経時変化によるＣＯ_２ガスの検出誤差を示すグラフである。

図１４及び図１５に示すように、ドリフト補正を行わない場合、時間の経過に伴って検出誤差が拡大するが、周期的にドリフト補正値を更新することにより、検出誤差をキャンセルできることが分かる。図１４及び図１５に示す例では、図面の見やすさを考慮して、１８０日周期でドリフト補正値の更新を行っているが、より高頻度（例えば２４時間周期）でドリフト補正値の更新を行えば、ドリフトによる検出誤差をほぼ完全にキャンセルすることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明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。

例えば、上記の実施形態では、ＣＯガスを検出する第１のセンサＳ１とＣＯ_２ガスを検出する第２のセンサＳ２を備えているが、本発明においてこの点は必須でなく、センサの数や検出対象ガスの種類については特に限定されるものではない。

１０ ガスセンサ
２０ 信号処理回路
２１，２２ 差動アンプ
２３ ボルテージフォロア
２４ ＡＤコンバータ
２５ ＤＡコンバータ
２６ 制御部
３０Ａ，４０Ａ，３０Ｂ，４０Ｂ 検出部
３１，４１ 基板
３１ａ，４１ａ キャビティ
３２，３３，４２，４３ 絶縁膜
３４，４４ ヒータ保護膜
３５，４５ サーミスタ電極
３６，４６ サーミスタ保護膜
３７ａ～３７ｄ，４７ａ～４７ｄ 電極パッド
５１ セラミックパッケージ
５２ リッド
５３ 通気口
５４ パッケージ電極
５５ ボンディングワイヤ
５６ 外部端子
ＣＴ 触媒
ＤＣＴ ダミー触媒
ＭＨ１～ＭＨ４ ヒータ抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｒｃ１，Ｒｄ１～Ｒｄ４ サーミスタ
Ｓ センサ部
Ｓ１ 第１のセンサ
Ｓ２ 第２のセンサ
Ｓ３ 第３のセンサ

Claims (6)

1. 雰囲気中に含まれる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、
   前記センサ部の経時変化を補正するドリフト補正値及び前記検出信号に基づいて、前記検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成する信号処理回路と、を備え、
   前記信号処理回路は、前記検出対象ガスの濃度が所定の条件を満たすか否かを判定する環境判定動作を周期的に実行し、前記所定の条件を満たす場合には、前記ドリフト補正値の更新動作を実行した後、前記検出対象ガスの濃度測定及び前記出力信号の生成を次の前記環境判定動作を実行するまで繰り返す第１の制御フローを実行し、前記所定の条件を満たさない場合には、前記ドリフト補正値の更新動作を行うことなく、前記検出対象ガスの濃度測定、前記出力信号の生成及び前記環境判定動作を繰り返す第２の制御フローを、前記所定の条件を満たすまで実行し、前記第２の制御フローにおいて前記所定の条件を満たした場合には、次の周期的な前記環境判定動作を実行するまで前記第１の制御フローに移行し、電源投入後又はリセット後における１回目の前記環境判定動作においては、前記所定の条件を満たすか否かにかかわらず前記ドリフト補正値の更新動作を実行することを特徴とするガスセンサ。
2. 前記環境判定動作は、前記検出対象ガスの濃度測定及び前記出力信号の生成を含むメインルーチンから独立して実行されるタイマ動作によって周期的に実行されることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記所定の条件は、前記検出対象ガスの濃度変化が所定の範囲内に収まっていることであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 前記信号処理回路は、前記検出信号とリファレンス電圧を比較する差動アンプと、少なくとも前記差動アンプの出力に基づいて前記出力信号を演算する制御部とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
5. 前記ドリフト補正値の更新動作は、前記リファレンス電圧の補正を含むことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
6. 前記ドリフト補正値の更新動作は、前記出力信号を演算するための演算式の補正を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のガスセンサ。

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