JPH0569667U

JPH0569667U - ガスセンサ

Info

Publication number: JPH0569667U
Application number: JP8063192U
Authority: JP
Inventors: 義高田
Original assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Current assignee: New Cosmos Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 1999-09-20
Also published as: JPH0633410Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】大気中のオキシダントを熱分解してオキシダン
トに対する感度を無視できるほどに低下させたガスセン
サを得る。【構成】Ａｌ₂ Ｏ₃ で形成された基板２と、基板２の下
面に設けられたＰｔの薄膜からなるヒータ３と、基板２
の上面に設けられたＰｔの薄膜からなる電極４と、基板
２の上面と電極４とを金属酸化物半導体で覆うことによ
り形成された感ガス薄膜５と、感ガス薄膜５の上部に密
着して被覆されるとともに、ヒータ２の加熱により大気
中のオキシダントを熱分解せしめる耐熱性物質を主成分
とし、被検ガスの通過可能な微粒子層６とでガスセンサ
１が構成されたことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、大気中のオキシダントに対する感度を低下せしめたガスセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

金属酸化物半導体をガス感知素材とする薄膜型ガスセンサは、物理蒸着法，化学蒸着法，熱分解法等の製造方法のいずれにおいても大気中のオキシダントに対し非常に高感度である。このため、大気中のオキシダント雰囲気下で使用するとしばしば警報器等が誤作動する原因になっている。

【０００３】そこで従来は、サーマルリアクタ（内径６mm，長さ１０cmの石英管を数百度に加熱して大気中のオキシダントを熱分解させる装置）をガスセンサの前段に設置して、ガスセンサがオキシダントにさらされないようにしていた。

【０００４】図４は、実開昭５９−８４４６１号公報に示された従来の湿度センサの一例を示す縦断面図で、ベース３１上に湿度センサ３２を引出し、端子３３で取付け、ケース本体３４を非通気性材で形成し、このケース本体３４の周壁に窓孔３５を形成し、窓孔３５に網体３６を張設して通気性を付与し、オゾン分解性物質３７を網体３６の表面に塗布するか、網体３６を形成する材料内に混入分散させるようにしたものである。

【０００５】このように、図４に示されるのは湿度センサ３２をケース本体３４内に収納した状態で電子機器内に組み込み、機器内の湿度を湿度センサ３２の抵抗値の変化によって検出し、機器を制御するものであり、ケース本体３４は空気が内外に通過する部分にオゾン分解性物質３７を備えているため空気中のオゾンは分解除去され、湿度センサ３２に直接作用することなく湿度センサ３２のオゾンによる検出精度の劣化を防止することができるようになっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のサーマルリアクタを使用したガスセンサは、感知部が大形である。２０Ｗ程度の電力が必要である。耐圧防爆構造とすることは実際上不可能である。通風性のよいところに警報器を設置した場合、大気が逆流したときに、ガスセンサが大気中のオキシダントにさらされてガス警報器が誤作動する原因となる、等の問題点があった。

【０００７】また、実開昭５９−８４４６１号公報に示された従来の湿度センサのケースにおいては、ケース本体３４を形成する網体３６の表面に塗布または混入されたオゾン分解性物質３７は、オゾンを室温で分解して酸素に変化させているが、室温では、その分解効率は低く完全ではない。また、この方法は触媒分解法であるため、粉塵や被毒性ガスにより触媒活性が低下しオゾンの分解効率が低下する。

【０００８】さらに、オゾン分解性物質３７を塗布した網体３６を有するケース本体３４の変換を必要とするため手数とコストがかかり、また、ケース本体３４を使用するために大形化し、耐圧防爆構造にすることが困難である等の問題点があった。

【０００９】本考案は、上記問題点を解決するためになされたもので、大気中のオキシダントを熱分解してオキシダントに対する感度を無視できるほどに低下させたガスセンサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案にかかるガスセンサは、金属酸化物半導体からなる感ガス薄膜と、この感ガス薄膜を加熱するヒータと、感ガス薄膜の表面に、ヒータの加熱により大気中のオキシダントを熱分解せしめる耐熱性物質の１種または数種の混合物を主成分とする被検ガスの通過可能な微粒子層を密着して被覆したものである。

【００１１】

【作用】本考案においては、耐熱性物質からなり被検ガスの通過可能な微粒子層がヒータにより加熱されるので、大気中のオキシダントを熱分解させてオキシダントに対する感度を低下せしめるように作用する。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す側断面図で、１はガスセンサの全体を示し、２はＡｌ₂ Ｏ₃ で形成された基板、３はこの基板２の下面に設けられＰｔの薄膜からなるヒータ、４は前記基板２の上面に設けられＰｔの薄膜からなる電極、５は前記基板２の上面と電極４とを覆う感ガス薄膜で、Ｉn₂Ｏ₃ ，Ａg_0.04 Ｖ₂ Ｏ₅ ，Ｚn ＯまたはＳn Ｏ₂ のうち１種からなる金属酸化物半導体により形成されている。６はこの感ガス薄膜５の上部に形成した微粒子層で、Ａl₂Ｏ₃ ，Ｓi Ｏ₂ ，Ａl₂Ｏ₃ ・Ｓi Ｏ₂ ，Ａl Ｎ，Ｓi₃Ｎ₄ の１種または数種の混合物を主成分とし、被検ガスの通過可能な微粒子層を形成したものである。

【００１３】表１は、ガスセンサ１の構成を具体的に示したもので、測定対象ガス別に構成されている感ガス薄膜５，微粒子層６の成分および微粒子層６の層数，粒径の例を示すものである。

【００１４】

【表１】上記のように構成されたガスセンサ１は、ヒータ３の通電により加熱される。この状態で大気中のオキシダントが微粒子層６に接触すると熱分解するので、ガスセンサ１の大気中のオキシダントに対する感度が低下する。この測定結果の例として、大気中のオキシダントの１種であるオゾン，および大気中のオキシダントに対する本考案の実施例によるガスセンサ１と、従来のガスセンサ（図１の微粒子層６がないもの）の応答とをそれぞれ比較したものを図２，図３に示す。なお、使用されたガスセンサ１（実施例のもの）は測定対象ガスがＣl₂，感ガス薄膜成分がＩn₂Ｏ₃ ，微粒子層６の層数が３層，粒径が０．０５〜１μｍのものである。

【００１５】図２は経過時間に対し、ガスセンサのオゾン１ｐｐｍに対する感度（任意単位で示す）を実験により測定した応答値、図３は経過時間に対し、ガスセンサの屋外における大気中のオキシダントに対する感度を実験により測定した応答値を示す。

【００１６】図２において、１１は本考案のガスセンサ１のオゾンに対する応答値、１２は従来のガスセンサによる応答値を示す。また、図３において、２１は前記ガスセンサ１の大気中のオキシダントに対する応答値、２２は従来のガスセンサの応答値、２３は測定対象ガスの警報レベルの値を示す。

【００１７】このように、従来のガスセンサではオゾンに対する応答値１２およびオキシダントに対する応答値２２が非常に高く、特に、図３においては大気中のオキシダントの応答値２２が警報レベルの値２３よりも高い部分が多くなり誤作動の原因となっている。これに対し、本考案のガスセンサ１を使用すればオゾンに対する応答値１１および大気中のオキシダントに対する応答値２１は図２，図３に示すように低下する。したがって、図３に示すように大気中のオキシダントに対してはほとんど応答せず、測定対象ガスの警報レベルの値２３よりもきわめて小さくなるので、大気中のオキシダントにより警報器が作動して誤った警報信号を出すことがない。

【００１８】なお、大気中のオキシダントに対する感度を低下させる微粒子層６は、表１に示す材料の１種または数種の混合物で形成すれば、本来のガスセンサの諸特性を損なうことがない。

【００１９】また、微粒子層６の層数と粒度の許容範囲は表１に示すように大きくなるが、粒度を小さくすれば微粒子層６の活性が高まり層数を減少させることができる。また、測定対象ガスによってもこれらの数値は異なるが、粒度は０．０１〜１０ μｍ，層数は単層ないし数十層が適当である。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、金属酸化物半導体からなる感ガス薄膜と、この感ガス薄膜を加熱するヒータと、感ガス薄膜の表面に、ヒータの加熱により大気中のオキシダントを熱分解せしめる耐熱性物質の１種または数種の混合物を主成分とする被検ガスの通過可能な微粒子層を密着して被覆したので、オキシダントの分解が顕著となってオキシダントに対する感度を無視できるほどに低下せしめたものである。このため、ガスセンサの前段にサーマルリアクタを設置する必要がなく、ガス感知部を小形にすることができる。したがって、サーマルリアクタを加熱する電力が不要となり、そのための回路，配線を備える必要がなく、また、耐圧防爆構造が可能となる。さらに、ガスセンサの零点が安定し、警報器の誤作動がなくなり、かつ長期の安定性がある。また、オキシダントを分解する微粒子層と一体化したガスセンサが構成でき、センサに到達するオキシダントのほとんど全てが微粒子層に接触するので、オキシダントをほぼ完全に分解しオキシダントの分解効率を向上でき、さらに、微粒子層を形成することにより感ガス膜が直接大気にさらされることがなくなったために、長期安定性が大幅に改善される。また、製造が容易なため量産が可能で、コストも低減できる等の種々の実用的な利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す側断面図である。

【図２】本考案および従来のガスセンサの経過時間とオ
ゾン１ｐｐｍに対する応答値の関係を示す図である。

【図３】本考案および従来のガスセンサの経過時間と屋
外における大気中のオキシダントに対する応答値の関係
を示す図である。

【図４】従来の湿度センサの一例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ガスセンサ２基板３ヒータ４電極５感ガス薄膜６微粒子層

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物半導体からなる感ガス薄膜と、
この感ガス薄膜を加熱するヒータを備えたガスセンサに
おいて、前記感ガス薄膜の表面に、前記ヒータの加熱に
より大気中のオキシダントを熱分解せしめる耐熱性物質
の１種または数種の混合物を主成分とする被検ガスの通
過可能な微粒子層を密着して被覆したことを特徴とする
ガスセンサ。