(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧とフィードバック電圧とが等しくなるように出力を行うフィードバック回路と、
前記フィードバック回路により電圧が印加されるセンサ回路と、
前記センサ回路に印加される電圧を増幅して前記フィードバック回路にフィードバックする差動増幅回路と、を備え、
前記センサ回路は、
ガスと感応する検出素子と、それぞれスプリングピンからなる、前記検出素子の一方側の接続端子としての第１端子及び第２端子、並びに、前記検出素子の他方側の接続端子としての第３端子及び第４端子と、を備えるセンサ部と、
これら第１端子、第２端子、第３端子、及び第４端子との接点である第１接点、第２接点、第３接点、及び第４接点と、
前記第３接点と接続される負荷抵抗と、を備え、
前記センサ回路には、前記検出素子に電流を供給するのに前記第１接点と前記第３接点との間に電流が流れ、
前記差動増幅回路は、前記負荷抵抗に印加される電圧をバイアス電圧として与えた状態で、前記第２接点と前記第４接点との間の電圧を増幅して前記フィードバック回路にフィードバックする構成にし、
前記検出素子と所定の基準負荷抵抗とに所定の基準印加電圧が印加されているときに前記検出素子に印加される電圧と同じ電圧が前記検出素子に印加される状態とするのに、所定の基準印加電圧に対する前記基準電圧の比と、所定の基準負荷抵抗に対する前記負荷抵抗の比と、前記差動増幅回路の増幅率とを同じ値にしてあるガスセンサ。
【請求項２】
前記センサ回路における前記センサ部は、
一方側の接続端子として前記第１端子を前記検出素子と共用し、前記第１端子に対して前記検出素子と並列につながる補償素子と、
スプリングピンからなる、前記補償素子の他方側の接続端子としての第５端子と、を備え、
前記第２端子は、前記補償素子の他方側の接続端子であり、前記補償素子と前記第１端子の導線とを介して前記検出素子の一方側と連通する状態であることにより、前記検出素子の一方側の接続端子として機能し、
前記第４端子は、前記検出素子と前記第１端子の導線とを介して前記補償素子の一方側と連通する状態であることにより、前記補償素子の一方側の接続端子として機能し、
前記センサ回路は、前記第５端子との接点である第５接点を備え、
前記第５接点は、前記第３接点と並列に前記負荷抵抗に接続され、
前記補償素子に電流を供給するのに前記第１接点と前記第５接点との間に電流が流れる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第３接点と前記負荷抵抗との間に設置され、前記検出素子への電流供給を断続する第１スイッチ機構と、
前記第３接点と前記負荷抵抗との間に設置され、前記補償素子への電流供給を断続する第２スイッチ機構と、
前記第１及び第２スイッチ機構を、前記第１スイッチ機構をオンにするとともに前記第２スイッチ機構をオフにした検出素子導通モードと、前記第１スイッチ機構をオフにするとともに前記第２スイッチ機構をオンにした補償素子導通モードとに切り換える制御手段と、を備える請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
一方側が前記第２接点および第４接点と接続されて、他方側が前記差動増幅回路に接続されるスイッチング回路を備え、
前記制御手段は、前記検出素子導通モードと前記補償素子導通モードとで、前記スイッチング回路における、前記第２接点および前記第４接点と前記差動増幅回路との接続状態を逆にする請求項３に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電圧とフィードバック電圧とが等しくなるように出力を行うフィードバック回路と、前記フィードバック回路により電圧が印加されるセンサ回路と、前記センサ回路に印加される電圧を増幅して前記フィードバック回路にフィードバックする差動増幅回路とを備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサには、その仕様として、使用する負荷抵抗の基準抵抗値が定められているとともに、検出素子とその基準抵抗値を示す負荷抵抗（以下、基準抵抗と称する）とに印加される電圧についても基準値が定められている（この電圧を基準印加電圧と称する）。ガスセンサは、検出素子と基準抵抗とに基準印加電圧が印加されているときに検出素子に印加される電圧（以下、基準検出電圧と称する）が検出素子に印加されていることを前提に、その検出素子からの出力の変化に基づきガスの濃度の検出を行う。
【０００３】
近年、ガスセンサに小型化の要請があり、その小型化のためには、検出素子を有するセンサ部を本体に接続する端子としてスプリングピンが有効である。つまり、例えばはんだ付けによりセンサ部を本体に接続する場合、はんだ付けするためのピンのスペースが必要となるが、スプリングピンであれば、スプリングピンを接点に接触させればよく、はんだ付けの場合におけるピンのスペースを省くことができる。
【０００４】
しかし、スプリングピンを接続端子とする場合、その接点において接触抵抗がある程度生じる。この接触抵抗の影響は基本的には検出素子の出力に対しては無視できる程度であったが、ガスセンサを小型化する場合、その分、検出素子も小型化しその出力が小さくなり、これによりスプリングピンによる接触抵抗が無視できないものとなる。このため、ガスセンサに印加される電圧が基準印加電圧で一定となるように電圧を印加した場合、接触抵抗による電圧降下により、負荷抵抗と検出素子とに印加される電圧が本来出力されるべき電圧よりも低くなる問題がある。
【０００５】
また、小型化の要請と合わせて、装置全体としての低消費電力化の要請も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記接触抵抗による問題に対しては、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子及び負荷抵抗に印加される電圧のみを出力し、この電圧に基づいて電圧の制御を行うことが考えられる。
【０００７】
また低消費電力化の要請に対しては、適切にガスセンサを動作させながら装置全体としての消費電力を低減するために、基準抵抗値よりも低い抵抗値の負荷抵抗を用いてそこでの消費電力を低減しながら、基準検出電圧と同じ電圧を検出素子に印加できるような制御を行うことが考えられる。
【０００８】
スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子及び負荷抵抗に印加される電圧に基づいて制御を行う形態において、装置全体としての消費電力を低減できるガスセンサが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガスセンサは、
基準電圧とフィードバック電圧とが等しくなるように出力を行うフィードバック回路と、
前記フィードバック回路により電圧が印加されるセンサ回路と、
前記センサ回路に印加される電圧を増幅して前記フィードバック回路にフィードバックする差動増幅回路と、を備え、
前記センサ回路は、
ガスと感応する検出素子と、それぞれスプリングピンからなる、前記検出素子の一方側の接続端子としての第１端子及び第２端子、並びに、前記検出素子の他方側の接続端子としての第３端子及び第４端子と、を備えるセンサ部と、
これら第１端子、第２端子、第３端子、及び第４端子との接点である第１接点、第２接点、第３接点、及び第４接点と、
前記第３接点と接続される負荷抵抗と、を備え、
前記センサ回路には、前記検出素子に電流を供給するのに前記第１接点と前記第３接点との間に電流が流れ、
前記差動増幅回路は、前記負荷抵抗に印加される電圧をバイアス電圧として与えた状態で、前記第２接点と前記第４接点との間の電圧を増幅して前記フィードバック回路にフィードバックする構成にし、
前記検出素子と所定の基準負荷抵抗とに所定の基準印加電圧が印加されているときに前記検出素子に印加される電圧と同じ電圧が前記検出素子に印加される状態とするのに、所定の基準印加電圧に対する前記基準電圧の比と、所定の基準負荷抵抗に対する前記負荷抵抗の比と、前記差動増幅回路の増幅率とを同じ値にしてある。
【００１０】
この構成によれば、検出素子に電流を供給するのに第１接点と第３接点との間にのみ電流が流れ、第２接点と第４接点とには電流が流れない。このため、各接点において接触抵抗が生じるにしても、電流が流れない第２接点と第４接点とについては電圧降下が生じることがない。また、電圧降下が生じることがないため、検出素子の一方側の接続端子である第２端子と接する第２接点の電位は検出素子の一方側の電位と同じであり、検出素子の他方側の接続端子である第４端子と接する第４接点の電位は検出素子の他方側の電位と同じである。このため、この構成によれば、第２接点と第４接点との電位差は検出素子に印加される検出電圧Ｖｄと等しくなる。そして、この検出電圧Ｖｄが差動増幅回路に入力される。また、差動増幅回路は、負荷抵抗に印加される電圧Ｖｒをバイアス電圧として与えた状態となっている。そうすると、差動増幅回路の増幅率がｃである場合、差動増幅回路から出力される電圧Ｖｏは次式（１）のようになる。
【００１１】
Ｖｏ＝ｃ・Ｖｄ＋Ｖｒ・・・・（１）
【００１２】
そして、フィードバック回路ではこのフィードバック電圧Ｖｏと基準電圧Ｖｒｅｆが等しくなるように出力を行う。つまり、以下の（２）の関係式が成り立つ。
【００１３】
Ｖｒｅｆ＝ｃ・Ｖｄ＋Ｖｒ・・・・（２）
【００１４】
このように、上記構成によれば、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子及び負荷抵抗に印加される電圧に基づいて制御を行うことができる。
【００１５】
さらに、上記構成によれば、検出素子と基準負荷抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されているときに検出素子に印加される電圧（基準検出電圧Ｖｓｄとする）と同じ電圧が検出素子に印加される状態でフィードバック回路の制御を行うため、基準抵抗Ｒｓに対する負荷抵抗Ｒ１の比Ｒ１／Ｒｓ（＝ａ）、基準印加電圧Ｖｓに対する基準電圧Ｖｒｅｆの比Ｖｒｅｆ／Ｖｓ（＝ｂ）、差動増幅回路の増幅率ｃとを全て同じ値にしてある。基準抵抗Ｒｓの電圧はＶｓｒである（なお、この場合、Ｖｓｄ＝Ｖｓ−Ｖｓｒが成り立つ）
【００１６】
具体的に説明すると、検出素子と基準抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されたとき、検出素子の電圧が基準検出電圧Ｖｓｄであり、基準抵抗Ｒｓの電圧はＶｓｒであるとする（なお、この場合、Ｖｓｄ＝Ｖｓ−Ｖｓｒが成り立つ）。そして、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄ（＝Ｖｓ−Ｖｓｒ）と等しい場合、差動増幅回路の出力電圧Ｖｏは上記式（１）に基づき、次の式（３）となる。
【００１７】
Ｖｏ＝ｃ・（Ｖｓ−Ｖｓｒ）＋Ｖｒ    ・・・・・（３）
【００１８】
ここで、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しければ、検出素子と負荷抵抗Ｒに流れる電流は、検出素子と基準抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されたときに流れる電流と同じである。そうすると、このときに負荷抵抗Ｒに印加される電圧は基準抵抗Ｒｓと負荷抵抗Ｒ１との比Ｒ１／Ｒｓ（＝ａ）だけ基準抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓｒより小さくなる。つまり、以下の（４）の関係式が成り立つ。
【００１９】
Ｖｒ＝ａ・Ｖｓｒ    ・・・・・（４）
【００２０】
そして、式（３）に式（４）を代入して変形すると、出力電圧Ｖｏは次の式（５）となる。
【００２１】
Ｖｏ＝ｃ・Ｖｓ−（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ    ・・・・・（５）
【００２２】
そして、この出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｖｒｅｆと等しければ、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しい状態でフィードバック回路による制御が行われる。即ち、検出素子に常に基準検出電圧Ｖｓｄと同じ電圧が印加された状態でガスセンサが動作を行う。このためには、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つことが必要で、ここでＶｒｅｆ−Ｖｏは次の式（６）のようになる。
【００２３】
Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ−ｃ・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ
＝（（Ｖｒｅｆ／Ｖｓ）−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ
＝（ｂ−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ    ・・・・・（６）
【００２４】
そして、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つようにするためには、次の（７）式が常に成り立つように、ａ，ｂ，ｃを設定すればよい。
【００２５】
（ｂ−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ＝０    ・・・・・（７）
【００２６】
つまり、ａ，ｂ，ｃに次の関係式（８）が成り立つように設定すれば、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つことになり、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しい状態でフィードバック回路による制御が行われる。
【００２７】
ａ＝ｂ＝ｃ    ・・・・・（８）
【００２８】
このように、基準抵抗Ｒｓと負荷抵抗Ｒとの比Ｒ／Ｒｓ（＝ａ）、基準電圧Ｖｒｅｆと基準印加電圧Ｖｓとの比Ｖｒｅｆ／Ｖｓ（＝ｂ）、差動増幅回路の増幅率ｃとが全て同じ値であれば、基準検出電圧Ｖｓｄと同じ検出電圧Ｖｄが検出素子に印加される状態で、フィードバック回路による制御が行われる。
【００２９】
そして、この条件を満たすように負荷抵抗Ｒの抵抗値を小さくすることで、検出素子の検出電圧Ｖｄを基準検出電圧Ｖｓｄに等しくさせて適切にガスセンサを動作させながらも、消費電力を低減できる。
【００３０】
したがって、上記構成によれば、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子及び負荷抵抗に印加される電圧に基づいて制御を行いながら、消費電力を低減することができる。
【００３１】
以下、本発明の好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。
【００３２】
１つの態様として、前記センサ回路における前記センサ部は、一方側の接続端子として前記第１端子を前記検出素子と共用し、前記第１端子に対して前記検出素子と並列につながる補償素子と、スプリングピンからなる、前記補償素子の他方側の接続端子としての第５端子と、を備え、前記第２端子は、前記補償素子の他方側の接続端子であり、前記補償素子と前記第１端子の導線とを介して前記検出素子の一方側と連通する状態であることにより、前記検出素子の一方側の接続端子として機能し、前記第４端子は、前記検出素子と前記第１端子の導線とを介して前記補償素子の一方側と連通する状態であることにより、前記補償素子の一方側の接続端子として機能し、前記センサ回路は、前記第５端子との接点である第５接点を備え、前記第５接点は、前記第３接点と並列に前記負荷抵抗に接続され、前記補償素子に電流を供給するのに前記第１接点と前記第５接点との間に電流が流れると好適である。
【００３３】
この構成によれば、第１接点と第５接点との間に電流が流れる場合、補償素子の他方側の接続端子である第２端子と接する第２接点の電位は補償素子の他方側の電位と同じであり、補償素子の一方側の接続端子として機能する第４端子と接する第４接点の電位は補償素子の一方側の電位と同じである。このため、第２接点と第４接点との電位差が補償素子に印加される電圧となる。つまり、上記構成によれば、検出素子だけでなく、補償素子についても、第２接点と第４接点とから、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、補償素子に印加される電圧を出力させることができる。そして、補償素子に印加させる電圧についても検出素子と同様の制御を行うことができるから、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、補償素子及び負荷抵抗に印加される電圧に基づいて制御を行いながら、消費電力を低減することができる。
【００３４】
そして、この構成では、第１端子を検出素子と補償素子とで共用し、第２端子及び第４端子についても検出素子と補償素子とで共用して、検出素子と補償素子とを一体的に構成してある。このため、検出素子と補償素子とに電流導通用の２つの端子と電圧検出用の２つの端子との計４つの接続端子をそれぞれ設けるのに比べ、必要とされる端子数を減らすことができるから、装置コストを低減できる。さらに、検出素子と補償素子との設置スペースを効果的に縮小できるから、ガスセンサの小型化を図ることができる。
【００３５】
１つの態様として、前記第３接点と前記負荷抵抗との間に設置され、前記検出素子への電流供給を断続する第１スイッチ機構と、前記第３接点と前記負荷抵抗との間に設置され、前記補償素子への電流供給を断続する第２スイッチ機構と、前記第１及び第２スイッチ機構を、前記第１スイッチ機構をオンにするとともに前記第２スイッチ機構をオフにした検出素子導通モードと、前記第１スイッチ機構をオフにするとともに前記第２スイッチ機構をオンにした補償素子導通モードとに切り換える制御手段と、を備えると好適である。
【００３６】
この構成によれば、検出素子導通モードでは第１接点と第３接点との間に電流が流れて検出素子のみに電流が供給させることができ、これにより、第２接点と第４接点とから検出素子に印加される電圧を出力させることができる。また、補償素子導通モードでは、第１接点と第５接点との間に電流が流れて補償素子のみに電流が供給され、第２接点と第４接点とから補償素子に印加される電圧を出力させることができる。このように、この構成によれば、第１スイッチ機構と第２スイッチ機構とを備えるから、検出素子に印加される電圧を出力する検出素子導通モードと補償素子に印加される電圧を出力する補償素子導通モードとに容易に切り換えることができる。また、第１及び第２スイッチ機構においてもＯＮ抵抗は生じるものであるが、この構成によれば、その経路において、第１及び第２スイッチ機構とは独立した第２接点と第４接点とから各素子に印加される電圧を出力するから、これらスイッチ機構におけるＯＮ抵抗も無視することができる。
【００３７】
１つの態様として、一方側が前記第２接点および第４接点と接続されて、他方側が前記差動増幅回路に接続されるスイッチング回路を備え、前記制御手段は、前記検出素子導通モードと前記補償素子導通モードとで、前記スイッチング回路における、前記第２接点および前記第４接点と前記差動増幅回路との接続状態を逆にすると好適である。
【００３８】
例えば、第１接点から第３又は第５接点に向かって電流を流す場合、検出素子導通モードでは、第２接点は検出素子のプラス側の電位と同じになり、第４接点は検出素子のマイナス側の電位と同じになる。一方、補償素子導通モードでは、第２接点は補償素子のマイナス側の電位と同じになり、第４接点は補償素子のプラス側の電位と同じになる。この場合、両モードで第２接点および第４接点と入力部の第１及び第２入力端子との接続状態が同一である場合には、検出素子導通モードと補償素子導通モードとで差動増幅回路に入力される電圧信号が反転することとなる。これに対し、上記構成によれば、スイッチング回路により、検出素子導通モードと補償素子導通モードとで、第２接点および第４接点と差動増幅回路との接続状態を逆にするから、差動増幅回路に検出素子導通モードと補償素子導通モードとで入力される電圧信号が反転することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】休止モードのガスセンサの回路図
【図２】検出素子導通モードのガスセンサの回路図
【図３】図２のセンサ回路の拡大図
【図４】補償素子導通モードのガスセンサの回路図
【図５】図４のセンサ回路の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明に係るガスセンサについて、図面を参照して説明する。本発明に係るガスセンサＸは、基準電圧Ｖｒｅｆとフィードバック電圧とが等しくなるように出力を行うフィードバック回路１０と、フィードバック回路１０により電圧が印加されるセンサ回路２０と、センサ回路２０に印加される電圧を増幅してフィードバック回路１０にフィードバックする差動増幅回路３０と、を備える。本発明に係るガスセンサＸにおいて、センサ回路２０は、ガスと感応する検出素子２２と、それぞれスプリングピンからなる、検出素子２２の一方側の接続端子としての入力側端子（第１端子）２４ａ及び第２補償側端子（第２端子）２８ａ、並びに、検出素子の他方側の接続端子としての第１及び第２検出側端子（第３端子及び第４端子）２５ａ，２６ａと、を備えるセンサ部２１と、これら入力側端子２４ａ、第２補償側端子２８ａ、第１及び第２検出側端子２５ａ，２６ａとの接点である入力側接点（第１接点）２４ｂ、第２補償側接点（第２接点）２８ｂ、第１及び第２検出側接点（第３接点、第４接点）２５ｂ，２６ｂと、第１検出側接点２５ｂと接続される負荷抵抗Ｒ１と、を備える。そして、本発明に係るガスセンサＸにおいて、センサ回路２０には、検出素子２２に電流を供給するのに入力側接点２４ｂと第１検出側接点２５ｂとの間に電流が流れる。差動増幅回路３０は、負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧をバイアス電圧として与えた状態で、第２検出側接点２６ｂと第２補償側接点２８ｂとの間の電圧を増幅してフィードバック回路１０にフィードバックする構成にしてある。さらに、検出素子２２と所定の基準負荷抵抗Ｒｓとに所定の基準印加電圧Ｖｓが印加されているときに検出素子２２に印加される電圧Ｖｓｄと同じ電圧が検出素子２２に印加される状態とするのに、所定の基準印加電圧Ｖｓに対する基準電圧Ｖｒｅｆの比と、所定の基準負荷抵抗Ｒｓに対する負荷抵抗Ｒ１の比と、差動増幅回路３０の増幅率とを同じ値にしてある。これにより、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子及び負荷抵抗に印加される電圧に基づいて制御を行いながら、消費電力を低減することができる。以下、本発明に係るガスセンサＸについて、本発明に係るガスセンサを接触燃焼式ガスセンサに適応した場合を例に、詳細に説明する。
【００４１】
図１に示すように、ガスセンサＸは、主に、電源Ｖｃｃ、基準電圧Ｖｒｅｆとフィードバック電圧とが等しくなるように出力を行うフィードバック回路１０、フィードバック回路１０により電圧が印加されるセンサ回路２０、センサ回路に印加される電圧を増幅してフィードバック回路１０にフィードバックする差動増幅回路３０、スイッチング回路４０、スイッチング回路４０を制御する制御手段５０、及び、濃度演算手段６０とから構成される。
【００４２】
フィードバック回路１０は、トランジスタＴｒ、オペアンプＯＰ１、及び、基準電圧Ｖｒｅｆから構成されている。トランジスタＴｒのコレクタ側は電源Ｖｃｃに接続され、トランジスタＴｒのエミッタ側はセンサ回路２０に接続されている。また、トランジスタＴｒのベース側はオペアンプＯＰ１の出力端子と接続されている。そして、オペアンプＯＰ１の反転入力端子には、差動増幅回路３０におけるオペアンプＯＰ２の出力端子が接続され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが接続されている。
【００４３】
つまり、オペアンプＯＰ１は、オペアンプＯＰ２からの出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように出力を行う構成となっている。また、オペアンプＯＰ１から電圧が加えられると、トランジスタＴｒは、電源Ｖｃｃから電流をトランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間に通電させて、オペアンプＯＰ１からの電圧の大きさに応じた電圧をセンサ回路２０に印加する。その結果、フィードバック回路１０は、オペアンプＯＰ２からの出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、センサ回路２０に印加する電圧を制御する構成となっている。より具体的には、通常ガスセンサには仕様の電圧が定められているが、検出素子２２又は補償素子２３に印加される電圧が、検出素子２２又は補償素子２３と負荷抵抗Ｒ１とに仕様の電圧が印加されるときと同じ電圧となるように制御される（詳しくは後述する）。
【００４４】
センサ回路２０は、スプリングピンによりガスセンサＸと電気的に接続されるセンサ部２１と、電界効果トランジスタからなる第１スイッチ機構ＳＷ１及び第２スイッチ機構ＳＷ２と、負荷抵抗Ｒ１とから構成される。センサ部２１は、可燃性ガスと感応する検出素子２２と可燃性ガスと感応しない補償素子２３とを有する。
【００４５】
検出素子２２は、電気抵抗に対する温度係数が高い白金やタングステン等を含む金属線のコイルの表面が、被検出ガスである可燃性ガスに対して活性な白金やパラジウムといった貴金属等からなる触媒を坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。当該検出素子２２は、可燃性ガス中に置かれたとき、通電により発熱することで自身が備える触媒が加熱されて可燃性ガスと反応し、その反応熱に応じて（可燃性ガスの濃度に応じて）抵抗値が変化する。
【００４６】
補償素子２３は、検出素子２２と同様に可燃性ガス中に置かれて通電されることで、検出素子の温度補償を行うための素子であり、検出素子２２が有する触媒による燃焼熱に応じた出力値の変化分のみ取り出すために用いられる。補償素子２３は、例えば検出素子２２と同等のコイルの表面がアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。補償素子２２は触媒を有しないため、触媒反応による可燃性ガスの燃焼が生じないため、被検出ガスに対して不活性とされる。当該補償素子２３は、通電されることにより発熱してその周囲を覆うアルミナ等の坦体を加熱するものであり、熱により自らの抵抗値が変化する。
【００４７】
詳しくは後述するが、ガスセンサＸでは、検出素子２２の抵抗値の変化から補償素子２３の抵抗値の変化を相殺することで、検出素子２２の抵抗値の変化から雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺することで、ガス濃度に基づく変化分のみに基づいて可燃性ガスの濃度を計算する。
【００４８】
センサ部２１は、検出素子２２及び補償素子２３の入力側端子２４ａ（第１端子に相当）、検出素子２２の出力側端子である第１及び第２検出側端子２５ａ，２６ａ（第１検出側端子２５ａが第３端子、第２検出側端子２６ａが第４端子に相当）、及び、補償素子２３の出力側端子である第１及び第２補償側端子２７ａ，２８ａ（第１補償側端子２７ａが第５端子、第２補償側端子２８ａが第２端子に相当）を備える。入力側端子２４ａは、検出素子２２及び補償素子２３の一方側の接続端子として検出素子２２及び補償素子２３に共用されており、スプリングピンから構成されている。この入力側端子２４ａに対して検出素子２２と補償素子２３とは並列につながった状態となっている。また、第１及び第２検出側端子２５ａ，２６ａは検出素子２２の他方側の接続端子としてスプリングピンから構成されている。第１及び第２補償側端子２７ａ，２８ａも補償素子２３の他方側の接続端子としてスプリングピンから構成されている。
【００４９】
第１及び第２補償側端子２７ａ，２８ａは、補償素子２３と入力側端子２４ａの導線とを介して検出素子２２の一方側と連通する状態であることにより、検出素子２２の一方側の接続端子としても機能している。第１及び第２検出側端子２５ａ，２６ａは、検出素子２２と入力側端子２４ａの導線とを介して補償素子２３の一方側と連通する状態であることにより、補償素子２３の一方側の接続端子としても機能している。
【００５０】
また、センサ回路２０は、入力側端子２４ａの接点である入力側接点２４ｂ（第１接点に相当），第１及び第２検出側端子２５ａ，２６ａの接点である第１及び第２検出側接点２５ｂ，２６ｂ（第１検出側接点２５ｂが第３接点、第２検出側接点２６ｂが第４接点に相当），及び、第１及び第２補償側端子２７ａ，２８ａの接点である第１及び第２補償側接点２７ｂ，２８ｂ（第１補償側接点２７ｂが第５接点、第１補償側接点２８ｂが第２接点に相当）を備える。センサ部２１は、各端子２４ａ〜２８ａと各接点２４ｂ〜２８ｂとが接触する状態でセンサ回路２０に取付けられている。これにより、センサ部２１はガスセンサＸと電気的に接続される。
【００５１】
入力側接点２４ｂはフィードバック回路１０の出力側（トランジスタＴｒのエミッタ側）と接続されている。これにより、入力側接点２４ｂの側から検出素子２２又は補償素子２３に向かって電流が流れる。
【００５２】
第１検出側接点２５ｂは第１スイッチ機構ＳＷ１の一方側と接続されている。第１スイッチ機構ＳＷ１のオン／オフにより検出素子２２への電流供給が断続される。第２検出側接点２６ｂ（第４接点に相当）はスイッチング回路４０を介して差動増幅回路３０と接続されている。
【００５３】
第１補償側接点２７ｂは第２スイッチ機構ＳＷ２の一方側と接続されている。第２スイッチ機構ＳＷ２のオン／オフにより補償素子２３への電流供給が断続される。第２補償側接点２８ｂ（第２接点に相当）はスイッチング回路４０を介して差動増幅回路３０と接続されている。
【００５４】
第１スイッチ機構ＳＷ１の他方側、及び、第２スイッチ機構ＳＷ２の他方側は、負荷抵抗Ｒ１の一方側と並列に接続されている。また、負荷抵抗Ｒ１の他方側は接地されている。つまり、第１スイッチ機構ＳＷ１は第１検出側接点２５ｂと負荷抵抗Ｒ１との間に設置され、第２スイッチ機構ＳＷ２は第１補償側接点２７ｂと負荷抵抗Ｒ１との間に設置された状態にある。
【００５５】
第１スイッチ機構ＳＷ１、及び、第２スイッチ機構ＳＷ２は制御手段５０と接続され、制御手段５０により、オン／オフの切換制御が行われる。制御手段５０は、第１スイッチ機構ＳＷ１、及び、第２スイッチ機構ＳＷ２と、後述するスイッチＳＷ３〜ＳＷ６とを、検出素子導通モード、補償素子導通モード、休止モードとに切り換える構成にしてある（なお、図１は休止モードを示す）。具体的には、検出素子導通モードでは、第１スイッチ機構ＳＷ１をオンにするとともに第２スイッチ機構ＳＷ２をオフにし、補償素子導通モードでは、第１スイッチ機構ＳＷ１をオフにするとともに第２スイッチ機構ＳＷ２をオンにし、休止モードでは、両スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２をオフにする。
【００５６】
差動増幅回路３０は、オペアンプＯＰ２と抵抗Ｒ２〜Ｒ５とを有する。抵抗Ｒ２の一方側はスイッチング回路４０のスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とに接続され、抵抗Ｒ２の他方側はオペアンプＯＰ２の反転入力端子と接続されている。抵抗Ｒ３の一方側は抵抗Ｒ２とオペアンプＯＰ２の反転入力端子との接続部に接続され、抵抗Ｒ３の他方側はオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されている。抵抗Ｒ４の一方側はスイッチング回路４０のスイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６とに接続され、抵抗Ｒ４の他方側はオペアンプＯＰ２の非反転入力端子と接続されている。抵抗Ｒ５の一方側は抵抗Ｒ４とオペアンプＯＰ２の非反転入力端子との接続部に接続され、抵抗Ｒ５の他方側は、第１スイッチ機構ＳＷ１の他方側、及び、第２スイッチ機構ＳＷ２の他方側とともに、負荷抵抗Ｒ１の一方側と接続点２９において並列に接続されている。なお、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４との抵抗値は同じであり、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５との抵抗値は同じである。
【００５７】
つまり、差動増幅回路３０の増幅率はＲ３／Ｒ２（又はＲ５／Ｒ４）であり、差動増幅回路３０は、抵抗Ｒ２の一方側の電位Ｖ１と抵抗Ｒ４の一方側の電位Ｖ２との電位差Ｖ２−Ｖ１をＲ３／Ｒ２（又はＲ５／Ｒ４）だけ増幅して出力端子から出力する。また上述したように、出力端子から出力される電圧が、フィードバック回路１０のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される。つまり、オペアンプＯＰ２からの出力電圧が基準電圧Ｖｒと等しくなるように、フィードバック回路１０はセンサ回路２０に電圧を印加する。
【００５８】
スイッチング回路４０は、一方側が第２検出側接点２６ｂおよび第２補償側接点２８ｂと接続され、他方側が差動増幅回路３０と接続されている。詳しくは、スイッチング回路４０は、４つのスイッチＳＷ３〜ＳＷ６を有する。そして、一方側においては、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ６とが第２検出側接点２６ｂと並列に接続され、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５とが第２補償側接点２８ｂと並列に接続されている。また、他方側においては、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とが、差動増幅回路３０におけるオペアンプＯＰ２の反転入力端子側の抵抗Ｒ２の一方側と並列に接続され、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６とが、差動増幅回路３０におけるオペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ４の一方側と並列に接続されている。
【００５９】
スイッチＳＷ３〜ＳＷ６は制御手段５０と接続され、制御手段５０により、オン／オフの切換制御が行われる。具体的には、制御手段５０は、検出素子導通モードでは、スイッチＳＷ３，ＳＷ５をオンにするとともにスイッチＳＷ４，ＳＷ６をオフにし、補償素子導通モードでは、スイッチＳＷ４，ＳＷ６をオンにするとともにスイッチＳＷ３，ＳＷ５をオフにし、休止モードでは、スイッチＳＷ３〜ＳＷ６をオフにする。つまり、検出素子導通モードでは、第２検出側接点２６ｂがオペアンプＯＰ２の反転入力端子側の抵抗Ｒ２に接続され、第２補償側接点２８ｂがオペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ４に接続される。また、補償素子導通モードでは、第２検出側接点２６ｂがオペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ４に接続され、第２補償側接点２８ｂがオペアンプＯＰ２の反転入力端子側の抵抗Ｒ２に接続される。休止モードでは、第２検出側接点２６ｂ及び第２補償側接点２８ｂとオペアンプＯＰ２との接続が断たれる。
【００６０】
このように、検出素子導通モードと補償素子導通モードとで、スイッチング回路４０における、第２検出側接点２６ｂおよび第２補償側接点２８ｂとオペアンプＯＰ２の反転入力端子及び非反転入力端子側との接続状態を逆にする構成となっている。
【００６１】
濃度演算手段６０は、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ５の他方側と接続点３１において接続されている。濃度演算手段６０には接続点３１における電圧が入力され、この入力される電圧信号に基づいて可燃性ガスの濃度を算出する。
【００６２】
ガスセンサＸは以上のように構成されている。次に、検出素子導通モード、補償素子導通モード、休止モードにあるときのガスセンサＸの動作について説明する。
【００６３】
〔検出素子導通モード〕
図２，３に示すように、検出素子導通モードとして、制御手段５０が、第１スイッチ機構ＳＷ１とスイッチＳＷ３，ＳＷ５をオンにし他のスイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオフにするため、検出素子２２に電流が供給される。このとき、第１検出側接点２５ｂと第２検出側接点２６ｂのうち、負荷抵抗Ｒ１の一方側の接続部２９との間に抵抗を有さない第１検出側接点２５ｂに向かって電流が流れる。即ち、入力側接点２４ｂと第１検出側接点２５ｂとの間にのみ電流が流れ、第２検出側接点２６ｂに向かっては電流が流れない。また、第２スイッチ機構ＳＷ２がオフのため、補償素子２３には電流が供給されず、そして、第１及び第２補償側接点２７ｂ，２８ｂに向かって電流は流れない。
【００６４】
ガスセンサＸとセンサ部２１との電気的接続は、スプリングピンである接続端子２４ａ〜２８ａと各接点２４ｂ〜２８ｂとを接触させることにより行うため、各接点２４ｂ〜２８ｂにおいて接触抵抗が生じる。これにより、端子２４ａ〜２８ａから接点２４ｂ〜２８ｂに向けて電流が流れた場合には、その接点において電圧降下が生じてしまう。このため、第１検出側接点２５ｂにおける電位は、検出素子２２のマイナス側の電位Ｖｄ−に比べ、接触抵抗による電圧降下の分だけ異なったものになっている。しかし、検出素子導通モードでは、第２検出側接点２６ｂ、第１及び第２補償側接点２７ｂ，２８ｂに向かって電流は流れないため、端子−接点間で電圧降下が生じることはない。このため、第２検出側接点２６ｂの電位は検出素子２２のマイナス側の電位Ｖｄ−と同じであり、第１及び第２補償側接点２７ｂ，２８ｂの電位は検出素子２２のプラス側の電位Ｖｄ＋と同じとなっている。つまり、第２検出側接点２６ｂと第１又は第２補償側接点２７ｂ，２８ｂとの電位差は検出素子２２に印加される検出電圧Ｖｄと等しくなる。したがって、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、第２検出側接点２６ｂと第１又は第２補償側接点２７ｂ，２８ｂとから検出素子２２に印加される検出電圧Ｖｄを出力させることができる。また、さらに言えば、第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２においてもＯＮ触抵抗は生じるものであるが、これらスイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２におけるＯＮ抵抗も無視したものとなっている。
【００６５】
そして、検出素子導通モードでは、第２検出側接点２６ｂがオペアンプＯＰ２の反転入力端子側の抵抗Ｒ２の一方側に接続され、第２補償側接点２８ｂがオペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ４の一方側に接続された状態となっている。つまり、抵抗Ｒ２の一方側の電位Ｖ１は、第２検出側接点２６ｂと同じ電位、即ち、検出素子２２のマイナス側の電位Ｖｄ−と同じとなっている。一方、抵抗Ｒ４の一方側における電位Ｖ２は、第２補償側接点２８ｂと同じ電位、即ち、検出素子２２のプラス側Ｖｄ＋と同じ電位となっている（なお、第２検出側接点２６ｂおよび第２補償側接点２８ｂには電流が流れないため、スイッチＳＷ３，ＳＷ５による接触抵抗の影響は受けない）。したがって、反転入力端子側における抵抗Ｒ２の一方側の電位Ｖ１と非反転入力端子側における抵抗Ｒ４の一方側の電位Ｖ２との電位差Ｖ２−Ｖ１は、検出素子２２に印加される検出電圧Ｖｄに等しい。この検出電圧ＶｄがオペアンプＯＰ２により増幅率Ｒ３／Ｒ２（又はＲ５／Ｒ４）だけ増幅される。そして、負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧をＶｒとすると、差動増幅回路３０には、負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧Ｖｒをバイアス電圧として与えた状態となっている。そうすると、オペアンプＯＰ２の出力端子と抵抗Ｒ３との接続部における電圧Ｖｏは次式（９）のようになる。
【００６６】
Ｖｏ＝（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｄ＋Ｖｒ・・・・・（９）
【００６７】
したがって、オペアンプＯＰ２の出力端子からは、（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｄ＋Ｖｒの電圧がフィードバック回路１０に入力される。このため、フィードバック回路１０は、オペアンプＯＰ２からの出力電圧Ｖｏ＝（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｄ＋Ｖｒが基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、センサ回路２０に印加する電圧を制御する。つまり、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子２２と負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧を基準に制御が行われる。
【００６８】
〔補償素子導通モード〕
図４，５に示すように、補償素子導通モードとして、制御手段５０が、第２スイッチ機構ＳＷ２とスイッチＳＷ４，ＳＷ６をオンにし他のスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５をオフにするため、補償素子２３に電流が供給される。このとき、第１補償側接点２７ｂと第２補償側接点２８ｂのうち、負荷抵抗Ｒ１の一方側の接続部２９との間に抵抗を有さない第１補償側接点２７ｂに向かって電流が流れる。即ち、入力側接点２４ｂと第１補償側接点２７ｂとの間にのみ電流が流れ、第２補償側接点２８ｂに向かっては電流が流れない。また、第１スイッチ機構ＳＷ１がオフのため、検出素子２２には電流が供給されず、そして、第１及び第２検出側接点２５ｂ，２６ｂに向かって電流は流れない。
【００６９】
検出素子導通モードの場合と同じく、補償素子導通モードでも接触抵抗により端子−接点間で電流が流れることで電圧降下が生じることとなっている。しかし、補償素子導通モードでは、第２補償側接点２８ｂ、第１及び第２検出側接点２５ｂ，２６ｂに向かって電流は流れないため、端子−接点間で電圧降下が生じることはない。このため、第２補償側接点２８ｂの電位は補償素子２３のマイナス側の電位Ｖｃ−と同じであり、第１及び第２検出側接点２５ｂ，２６ｂの電位は補償素子２３のプラス側の電位Ｖｃ＋と同じとなっている。つまり、第２補償側接点２８ｂと第１又は第２検出側接点２５ｂ，２６ｂとの電位差は補償素子２３に印加される補償電圧Ｖｃと等しくなる。したがって、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、第２補償側接点２８ｂと第１又は第２検出側接点２５ｂ，２６ｂとから補償素子２３に印加される補償電圧Ｖｃを出力させることができる。また、さらに言えば、第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２においてもＯＮ抵抗は生じるものであるが、これらスイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２におけるＯＮ抵抗も無視したものとなっている。
【００７０】
そして、補償素子導通モードでは、第２補償側接点２８ｂがオペアンプＯＰ２の反転入力端子側の抵抗Ｒ２の一方側に接続され、第２検出側接点２６ｂがオペアンプＯＰ２の非反転入力端子側の抵抗Ｒ４の一方側に接続された状態となっている。つまり、抵抗Ｒ２の一方側の電位Ｖ１は、第２補償側接点２８ｂと同じ電位、即ち、補償素子２３のマイナス側の電位Ｖｃ−と同じとなっている。一方、抵抗Ｒ４の一方側における電位は、第２検出側接点２６ｂと同じ電位、即ち、補償素子２３のプラス側と同じ電位Ｖｃ＋となっている（なお、第２検出側接点２６ｂおよび第２補償側接点２８ｂには電流が流れないため、スイッチＳＷ４，ＳＷ６による接触抵抗の影響は受けない）。したがって、反転入力端子側における抵抗Ｒ２の一方側の電位Ｖ１と非反転入力端子側における抵抗Ｒ４の一方側の電位Ｖ２との電位差Ｖ２−Ｖ１は、補償素子２３に印加される補償電圧Ｖｃに等しい。この補償電圧ＶｃがオペアンプＯＰ２により増幅率Ｒ３／Ｒ２（又はＲ５／Ｒ４）だけ増幅される。そして、負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧をＶｒとすると、差動増幅回路３０には、負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧Ｖｒをバイアス電圧として与えた状態となっている。そうすると、オペアンプＯＰ２の出力端子と抵抗Ｒ３との接続部における電圧Ｖｏは次式（１０）のようになる。
【００７１】
Ｖｏ＝（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｃ＋Ｖｒ・・・・・（１０）
【００７２】
したがって、オペアンプＯＰ２の出力端子からは、（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｃ＋Ｖｒの電圧がフィードバック回路１０に入力される。このため、フィードバック回路１０は、オペアンプＯＰ２からの出力電圧Ｖｏ＝（Ｒ３／Ｒ２）・Ｖｃ＋Ｖｒが基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように、センサ回路２０に印加する電圧を制御する。つまり、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、補償素子２３と負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧を基準に制御が行われる。
【００７３】
〔休止モード〕
補償素子導通モードでは、制御手段５０が、全スイッチＳＷ１〜ＳＷ６をオフにするため、検出素子２２および補償素子２３のいずれにも電流が流れない。即ち、ガスセンサＸは動作を停止した状態となっている。
【００７４】
つぎに、フィードバック回路１０における制御について説明する。ガスセンサはその種類ごとに、その仕様として、使用する負荷抵抗の基準抵抗値が定められており、また、検出素子（補償素子）とその基準抵抗値を示す負荷抵抗（以下、基準抵抗Ｒｓと称する）とに印加される電圧についても基準値が定められている（この電圧を基準印加電圧Ｖｓと称する）。検出素子（補償素子）と基準抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されているときに検出素子（補償素子）に印加される電圧（以下、基準検出（補償）電圧と称する）が検出素子（補償素子）に印加されていることを前提に、その検出素子（補償素子）からの出力の変化に基づきガスの濃度の検出を行う。そして、基準抵抗値と異なる抵抗値の負荷抵抗を用いた場合でも、基準検出（補償）電圧と同じ電圧を得るような制御を行うことができれば、適切にガスセンサを動作させながらガスセンサの消費電力を低減できる。
【００７５】
そこで、このガスセンサＸでは、基準抵抗Ｒｓよりも低い抵抗値の負荷抵抗Ｒ１を用いながら、検出素子２２及び補償素子２３に基準検出（補償）電圧を印加させるようにフィードバック回路１０を制御させる構成となっており、これにより、適切にガスセンサを動作させながら、消費電力を低減させてある。以下、検出素子２２に電流が流れる検出素子導通モードの場合を例に説明する。なお、補償素子２３に電流が流れる補償素子導通モードの場合も同じ説明になるので、補償素子導通モードの場合については省略する。
【００７６】
ここで、ガスセンサＸにおいて、検出素子２２と基準抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されたとき、検出素子２２の電圧が基準検出電圧Ｖｓｄであり、基準抵抗Ｒｓの電圧はＶｓｒであるとする（なお、この場合、Ｖｓｄ＝Ｖｓ−Ｖｓｒが成り立つ）。このとき、このガスセンサＸでは、検出素子２２の検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄ（即ちＶｓ−Ｖｓｒ）と等しくなる状態でフィードバック回路１０を制御するために、基準抵抗Ｒｓに対する負荷抵抗Ｒ１の比Ｒ１／Ｒｓ（＝ａ）、基準印加電圧Ｖｓに対する基準電圧Ｖｒｅｆの比Ｖｒｅｆ／Ｖｓ（＝ｂ）、差動増幅回路３０の増幅率Ｒ３／Ｒ２（＝Ｒ５／Ｒ４＝ｃ）とを全て同じ値にしてある。
【００７７】
具体的に説明すると、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄ（＝Ｖｓ−Ｖｓｒ）と等しい場合、差動増幅回路３０の出力電圧Ｖｏは上記式（９）に基づき、次の式（１１）となる。
【００７８】
Ｖｏ＝ｃ・（Ｖｓ−Ｖｓｒ）＋Ｖｒ    ・・・・・（１１）
【００７９】
ここで、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しければ、検出素子２２と負荷抵抗Ｒ１に流れる電流は、検出素子２２と基準抵抗Ｒｓとに基準印加電圧Ｖｓが印加されたときに流れる電流と同じである。そうすると、このときに負荷抵抗Ｒ１に印加される電圧は基準抵抗Ｒｓと負荷抵抗Ｒ１との比Ｒ１／Ｒｓ（＝ａ）だけ基準抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓｒより小さくなる。つまり、以下の（１２）の関係式が成り立つ。
【００８０】
Ｖｒ＝ａ・Ｖｓｒ    ・・・・・（１２）
【００８１】
そして、式（１１）に式（１２）を代入して変形すると、出力電圧Ｖｏは次の式（１３）となる。
【００８２】
Ｖｏ＝ｃ・Ｖｓ−（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ    ・・・・・（１３）
【００８３】
そして、この出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｖｒｅｆと等しければ、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しい状態でフィードバック回路１０による制御が行われる。即ち、検出素子２２に常に基準検出電圧Ｖｓｄと同じ電圧が印加された状態でガスセンサが動作を行う。このためには、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つことが必要で、ここでＶｒｅｆ−Ｖｏは次の式（１４）のようになる。
【００８４】
Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ−ｃ・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ
＝（（Ｖｒｅｆ／Ｖｓ）−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ
＝（ｂ−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ    ・・・・・（１４）
【００８５】
そして、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つようにするためには、次の（１５）式が常に成り立つように、ａ，ｂ，ｃを設定すればよい。
【００８６】
（ｂ−ｃ）・Ｖｓ＋（ｃ−ａ）・Ｖｓｒ＝０    ・・・・・（１５）
【００８７】
つまり、ａ，ｂ，ｃに次の関係式（１６）が成り立つように設定すれば、Ｖｒｅｆ−Ｖｏ＝０が常に成り立つことになり、検出電圧Ｖｄが基準検出電圧Ｖｓｄに等しい状態でフィードバック回路１０による制御が行われる。
【００８８】
ａ＝ｂ＝ｃ    ・・・・・（１６）
【００８９】
このように、基準抵抗Ｒｓと負荷抵抗Ｒ１との比Ｒ１／Ｒｓ、基準電圧Ｖｒｅｆと基準印加電圧Ｖｓとの比Ｖｒｅｆ／Ｖｓ、差動増幅回路３０の増幅率Ｒ３／Ｒ２（Ｒ５／Ｒ４）とを全て同じ値であれば、基準検出電圧Ｖｓｄと同じ検出電圧Ｖｄが検出素子２２に印加される状態で、フィードバック回路１０による制御が行われる。
【００９０】
そして、このガスセンサＸでは、この条件を満たすように負荷抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくすることで、検出素子２２の検出電圧Ｖｄを基準検出電圧Ｖｓｄに等しくさせて適切にガスセンサを動作させながらも、消費電力を小さくしてある。
【００９１】
例えば、基準印加電圧Ｖｓ＝１．９７（Ｖ）、基準抵抗Ｒｓ＝１３（Ω）であるときに、負荷抵抗Ｒ１＝１（Ω）にして消費電力の低下を図るとする（つまり、ｋ＝１／１３）。そうすると、基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．９７／１３（Ｖ）とし、抵抗Ｒ２＝Ｒ４＝１３（Ω）及び抵抗Ｒ３＝Ｒ５＝１（Ω）にして増幅率Ｒ３／Ｒ２（＝Ｒ５／Ｒ４）＝１／１３とすれば、検出素子２２の検出電圧Ｖｄが、適切にガスセンサを動作させることができる基準検出電圧Ｖｓｄと常に等しくなるように、フィードバック回路１０を制御させることができる。
【００９２】
次に、ガスセンサＸによる可燃性ガスの濃度検出について説明する。可燃性ガスが検出素子２２と接触した場合、可燃性ガスの濃度に応じて抵抗値が変化し、それに伴い、濃度演算手段６０に入力される電圧信号も変化する。ただし、この電圧信号の変化は、雰囲気温度の変化による変化を含むものである。そこで、濃度演算手段６０に、検出素子導通モードにおいて検出素子２２の抵抗値の変化を反映した電圧信号を入力するとともに、補償素子導通モードにおいて雰囲気温度による抵抗値の変化のみを反映した電圧信号を入力する。そして、これらの電圧信号に基づいて、雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺し、ガス濃度に基づく変化分のみを求め、これにより可燃性ガスの濃度を計算する。
【００９３】
ガスセンサＸによる可燃性ガスの濃度検出において、制御手段５０は、検出素子導通モード、補償素子導通モード、休止モードを、次のように切り換えるようにしてある。即ち、基本的には休止モードとしておき、設定時間（例えば、７．５秒や１５秒）ごとに検出素子モードに切り換えて濃度検出手段６０にこのときの電圧信号を入力した後、続けて補償素子導通モードに切り換えて濃度検出手段６０に電圧信号を入力し、その後休止モードに戻す。つまり、検出素子２２と補償素子２３とに間歇的に電流を導通する構成にしてある。これにより、常時検出素子２２及び補償素子２３に電流を導通する場合に比べて消費電力の低減が可能になる。
【００９４】
上記のようにガスセンサＸを構成することにより、第２検出側端子２６ａと第２補償側端子２８ａとから、スプリングピンを用いることによる接触抵抗を無視して、検出素子２２及び補償素子２３に印加される電圧を出力させることが可能となっている。そして、基準抵抗Ｒｓと負荷抵抗Ｒとの比Ｒ１／Ｒｓ、基準電圧Ｖｒｅｆと基準印加電圧Ｖｓとの比Ｖｒｅｆ／Ｖｓ、差動増幅回路３０の増幅率Ｒ３／Ｒ２（Ｒ５／Ｒ４）とを全て同じ値にすることで、基準検出電圧Ｖｓｄと同じ検出電圧Ｖｄが検出素子２２に印加される状態で、フィードバック回路１０による制御が行われる。そして、この条件を満たすように負荷抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくすることで、検出素子の検出電圧Ｖｄを基準検出電圧Ｖｓｄに等しくさせて適切にガスセンサを動作させながらも、消費電力を低減できる。
【００９５】
また、センサ部２１において、電流の入力側である入力側端子２４ａを検出素子２２と補償素子２３とで共用し、電圧を出力するための第２検出側端子２６ａと第２補償側端子２８ａについても検出素子２２と補償素子２３とで共用する状態とし、これにより検出素子２２と補償素子２３とを一体的に構成してある。このため、検出素子２２と補償素子２３とに電流導通用の２つの端子と電圧検出用の２つの端子との計４つの接続端子をそれぞれ別個に設けるのに比べ、必要とされる端子数を減らして、装置コストを低減してある。さらに、検出素子と補償素子との設置スペースを効果的に縮小できるから、ガスセンサの小型化を図ることができる。
【００９６】
第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２とスイッチング回路４０とを備えるから、検出素子２２に印加される電圧Ｖｄを計測可能な検出素子導通モードと補償素子２３に印加される電圧Ｖｃと計測可能な補償素子導通モードとに容易に切り換えることができる。また、これらスイッチＳＷ１〜ＳＷ６においてもＯＮ抵抗は生じるものであるが、第２検出側端子２６ａと第２補償側端子２８ａとから出力される電圧は、これらスイッチＳＷ１〜ＳＷ６におけるＯＮ抵抗も無視することができる。
【００９７】
また、第２検出側接点２６ｂおよび第２補償側接点２８ｂとオペアンプＯＰ２の反転入力端子及び非反転入力端子側との接続状態を逆にするから、オペアンプＯＰ２に検出素子導通モードと補償素子導通モードとで入力される電圧信号が反転することがない。
【００９８】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係るガスセンサのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００９９】
（１）上記の実施形態では、接触燃焼式ガスセンサに用いるものとして、センサ回路２０が検出素子２２と補償素子２３とを有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、センサ回路が補償素子を有するものでなく、検出素子と、それぞれスプリングピンからなる、検出素子の一方側の接続端子としての第１端子及び第２端子、並びに、検出素子の他方側の接続端子としての第３端子及び第４端子と、これら第１〜第４端子との接点である第１〜第４接点とを備える構成としてもよい。この場合、第３接点に負荷抵抗を接続し、センサ回路には、検出素子に電流を供給するのに第１接点と第３接点との間に電流を流し、スイッチング回路３０を省略して第２接点と第４接点とを直接差動増幅回路３０に接続すればよい。
【０１００】
（２）上記の実施形態では、第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２としてトランジスタを用い、スイッチング回路３０をスイッチＳＷ３〜ＳＷ６で構成したものを例に説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２に代えてスイッチを用いるなど、第１及び第２スイッチ機構ＳＷ１，ＳＷ２やスイッチング回路３０の構成は適宜変更すればよい。
【０１０１】
（３）上記の実施形態では、制御手段５０が、基本的には休止モードにしておき、間歇的に検出素子導通モードと補償素子導通モードに切り換える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、間歇的に検出素子導通モードへの切換のみを行い、検出素子導通モードで濃度検出手段６０に入力された電圧信号に変化があったときのみ、その後補償素子導通モードに切り換えるものであってもよい。または、休止モードにすることなく、常に検出素子導通モードと補償素子導通モードとの間で切り換えを行うようにしてもよい。
【０１０２】
（４）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、例えば種々の種類のガスセンサに利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
Ｘ            ガスセンサ
１０          フィードバック回路
２２          検出素子
２３          補償素子
２４ａ        入力側端子（第１端子）
２４ｂ        入力側接点（第１接点）
２５ａ        第１検出側端子（第３端子）
２５ｂ        第１検出側接点（第３接点）
２６ａ        第２検出側端子（第４端子）
２６ｂ        第２検出側接点（第４接点）
２７ａ        第１補償側端子（第５端子）
２７ｂ        第１補償側接点（第５接点）
２８ａ        第２補償側端子（第２端子）
２８ｂ        第２補償側接点（第２接点）
３０          差動増幅回路
４０          スイッチング回路
５０          制御手段
Ｖｒｅｆ      基準電圧
Ｒ１          負荷抵抗
ＳＷ１        第１スイッチ機構
ＳＷ２        第２スイッチ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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