JPH0217437A

JPH0217437A - ガスセンサ

Info

Publication number: JPH0217437A
Application number: JP16802088A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Ipponmatsu; 正道一本松; Toshiyuki Tsujimura; 辻村　俊幸; Masayuki Shiratori; 白鳥　昌之
Original assignee: Toshiba Corp; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-22
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714006B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、ガス漏れ警報器などに用いるガスセンサに
関する。

（従来の技術）従来、大気中の還元性ガスを検知するものとして、Ｎ型
半導体特性を示す５ｎ０２．　　ＺｎＯ。

Ｆｅ２Ｏ３などの金属酸化物半導体を焼結体または波膜
として有するガスセンサが知られている。

これは、絶縁基板上に一対の電極を設け、その両型極上
に感ガス体であるところの金属酸化物半導体を設け、さ
らにその感ガス体を温めるためのヒータを絶縁基板の内
部に設けたもので、感ガス体に還元性ガスが接触すると
、感ガス体の電気伝導度が増大、すなわち抵抗値が減少
するという現象を利用している。

ただし、このようなガスセンサは、一種類のガスしか検
知することができない。

このため、検知しようとするガスが複数種に及ぶ場合、
その種類の数だけガスセンサを用意しなければならず、
検知システムが大形かつ複雑になり、しかも高価になる
。

そこで、絶縁基板上に複数種の感ガス体を設け、複数種
のガスを一括して検知することのできる複台形のガスセ
ンサが登場した。

（発明が解決しようとする課題）ところが、複合形のガスセンサの場合、各感ガス体が同
じ温度となり、そのため各感ガス体の特性を最大限に発
揮することができず、検知しようとするガスに対する選
択性が悪いという欠点がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、複数種のガスを良好な選択性
をもって検知することができる信頼性にすぐれたガスセ
ンサを提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）請求項１のガスセンサは、絶縁体と、この絶縁体に偏位
状態で設けたヒータと、前記絶縁体上に設けた複数対の
電極と、これら電極対上に設けた複数種の感ガス体とを
備え、各電極対間の抵抗値変化がそれぞれセンサ出力と
なる。

請求項２のガスセンサは、絶縁体と、この絶縁体に偏位
状態で設けたヒータと、前記絶縁体上に設けた複数対の
電極と、これら電極対上に設けた複数種の感ガス体と、
これら感ガス体の相互間の絶縁体上に設けた溝とを備え
、各電極対間の抵抗値変化がそれぞれセンサ出力となる
。

（作用）請求項１のガスセンサでは、ヒータの偏位により、その
ヒータから各感ガス体へかけての距離がそれぞれ異なる
。よって、各感ガス体の温度をそれぞれの特性に合った
最適な温度にすることかできる。

請求項２のガスセンサでは、ヒータの偏位に加え、溝が
絶縁体の熱伝導度を低下させることにより、各感ガス体
の温度をそれぞれの特性に合った最適な温度にすること
ができる。

（実施例）以下、この発明の一実施例について第１図および第２図
により説明する。

１は本体の基台となるステムで、そのステム１にリード
ピン２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅを植設する。そして
、これらリードピンにそれぞれリードフレーム３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを介して絶縁体たとえば板状かつ
矩形状の絶縁基板４を設ける。

絶縁基板４は、たとえばアルミナを主成分とするセラミ
ックを材質としている。

また、絶縁基板４の上面に、一対の電極５ａ。

５ｂを設け、さらにもう一対の電極６ａ、６ｂを設ける
。そして、電極対５ａ、５ｂ上にわたって第１感ガス体
１１を設け、電極対６ａ、６ｂ上にわたって第２感ガス
体１２を設ける。

感ガス体１１．１２は、酸化物半導体層上に触媒層を形
成したもので、互いに異なる種類のガスに対して高い感
度つまり選択性を有しており、具体的には次のように作
られる。

先ず、感ガス体１１は、５ｎ０２−Ｎｂ系半導体を、オ
クチル酸スズおよびニオブレジネートを原料として用い
たマスキング法（またはスクリーン印刷法）により、絶
縁基板４の電極対５ａ。

５ｂの上に付若させ、かつ約６００℃で焼成することに
より、約１　、　　Ｏｍｒａ　Ｘ　１　、　５　ｍ＋ｓ
の矩形状でしかも厚さ約５０００人の被膜とする。そし
て、被膜の上にスラリー化したメタン高感度用触媒であ
るＰ　ｔ−Ｒｈ−Ａ、ｅ２ｏ３系触媒を塗布する。

感ガス体１２は、５ｎ０２−Ｎｂ系半導体の形成法は感
ガス体１１と同じであるが、その上に塗布する触媒がア
ルコール高感度処理を施したｐｔ−Ａ、！！２　ｏ、系
触媒である点で異なっている。

ここで、種々のガスに対する感ガス体１１゜１２の感度
を下記表に対比して示す。

なお、この測定は感ガス部１１の温度を約４００℃、感
、ガス部１２の温度をそれよりも約３０℃低い値に設定
して行なったものである。また、感度は、空気中の感ガ
ス体抵抗値Ｒａｉｒと、ガス中の感ガス体抵抗値Ｒｇａ
ｓとの比で示している。

すなわち、感ガス体１１は、ＣＨ，、に高い感度つまり
選択性がある。感ガス体１２は、Ｃ２Ｈ５０Ｈに高い感
度つまり選択性がある。

一方、螺旋状のヒータ２１を絶縁基板４の感ガス体１１
側に偏位した状態で埋設する。

また、絶縁基板４の上面の周縁にポンディングパッド２
２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅを設ける。

ポンディングパッド２２ａ、２２ｄ、２＼ｅは１電極リ
ード用であり、ポンディングパッド２２ａに電極５ａ、
６ａｓポンデイングパツド２２ｄに電ｔ！５！５　ｂ、
ポンディングパッド２２ｅに電極６ｂをそれぞれ電気的
に接続する。

ポンディングパッド２２ｂ、２２ｃはヒータリード用で
あり、ポンディングパッド２２ｂにヒータ２１の一端、
ポンディングパッド２２ｃにヒータ２１の他端をそれぞ
れ電気的に接続する。

そして、各ポンディングパッドに対して各り一ドフレー
ムの一端をパラレルギャップウエルダにて接合し、その
各リードフレームの他端は各り一ドピンの上部に同じく
パラレルギャップウエルグにて接合する。

また、絶縁基板４の上面において、感ガス体１１．１２
の相互間に溝３０を設ける。この溝３０は、基板厚の約
１／４の深さを有する矩形状のもので、断熱効果を発揮
し、絶縁基板４の上面の熱伝導度を下げる働きをする。

つぎに、上記のような構成において作用を説明する。

リードビン２ｂ、２ｃ間に電圧を印加すると、ヒータ２
１が発熱し、絶縁基板４が熱せられる。

この場合、ヒータ２１の埋設位置を感ガス体１１側に偏
らせていることにより、感ガス体１１をその特性に合っ
た最適な温度たとえば約４００℃にすることができる。

逆に、感ガス体１２はヒータ２１から遠く離れた位置に
あり、しかも溝３０が熱伝導度を低下させるので、感ガ
ス体１２をその特性に合った最適な温度たとえば感ガス
体１１よりも約３０℃低い温度にすることができる。

なお、感ガス体１２の温度をそれほど下げる必要がなけ
れば、溝３０を形成せず、ヒータ２１を偏位させるだけ
でよい。

しかして、大気中にガスが存在すると、それが感ガス体
１１または感ガス体１２と反応する。

ガスが感ガス体１１と反応すると、電極５ａ。

５ｂ間の抵抗値が変化し、それがセンサ出力としてリー
ドビン２ａ、２ｄから取出される。

感ガス体１２と反応すると、電極５ａ、６ｂ間の抵抗値
が変化し、それがセンサ出力としてり−ドピン２ａ、、
２ｅから取出される。

すなわち、感ガス体１１用のリードビン２ａ。

２ｄに対して検知回路を構成すれば、ＣＨ４検知用とし
て使用することができる。

感ガス体１２用のり−ドビン２ａ、２ｅに対して検知回
路を構成すれば、Ｃ２Ｈ５０Ｈ検知用として使用するこ
とができる。

このように、ヒータ２１を偏位させ、また必要であれば
溝３０を形成して感ガス体１１．１２の温度をそれぞれ
の特性に合った最適な温度に設定することにより、感ガ
ス体の特性を最大限に発揮することができる。

したがって、複数種のガスをそれぞれ良好な選択性をも
って検知することができ、信頼性にすぐれたものとなる
。

また、一方のたとえば感ガス体１２の検知出力を参照用
として使えば、他方の感ガス体１１のＣＨ４検知の選択
性をより高めることができる。

なお、上記実施例では、熱伝導度を低下させるための溝
を感ガス体１１．１２の相互間に形成したが、溝の形成
位置や形状については感ガス体１１．１２の特性に応じ
て適宜に変更可能であり、たとえば第３図に示すように
、感ガス体１１゜１２を囲むような位置および形状の溝
５０．５１゜５２を形成してもよい。

また、絶縁体としては、板状かつ矩形状の絶縁基板４に
限らず、円筒状のものでもよい。

さらに、感ガス体が二つの場合について説明したが、感
ガス体が三つあるいはそれ以上ある場合についても同様
に実施可能である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、請求項１のガスセンサは、絶縁体と、この絶縁体に偏位
状態で設けたヒータと、前記絶縁体上に設けた複数対の
電極と、これら電極対上に設けた複数種の感ガス体とを
備えたので、複数種のガスを良好な選択性をもって検知
することができる信頼性にすぐれたものとなる。

請求項２のガスセンサは、絶縁体と、この絶縁体に偏位
状態で設けたヒータと、前記絶縁体上に設けた複数対の
電極と、これら電極対上に設けた複数種の感ガス体と、
これら感ガス体の相互間の絶縁体上に設けた溝とを備え
たので、複数種のガスを良好な選択性をもって検知する
ことができる信頼性にすぐれたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における要部のを示す図で
ある。４・・・絶縁基板（絶縁体）　、５ａ、５ｂ、６ａ。６ｂ・・・電極、１１・・・第１感ガス体、１２・・・
第２感ガス体、２１・・・ヒータ、３０・・・溝。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁体と、この絶縁体に偏位状態で設けたヒータ
と、前記絶縁体上に設けた複数対の電極と、これら電極
対上に設けた複数種の感ガス体とを具備し、各電極対間
の抵抗値変化をそれぞれセンサ出力とすることを特徴と
するガスセンサ。
（２）絶縁体と、この絶縁体に偏位状態で設けたヒータ
と、前記絶縁体上に設けた複数対の電極と、これら電極
対上に設けた複数種の感ガス体と、これら感ガス体の相
互間の絶縁体上に設けた溝とを具備し、各電極対間の抵
抗値変化をそれぞれセンサ出力とすることを特徴とする
ガスセンサ。