CN117517408A - 气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体传感器。气体传感器(1)包括：具有至少一对电极的感热电阻元件(2)以及无夹杂物地熔接于所述感热电阻元件的引线部(22b)，其中所述引线部(22b)的热传导率为5W/m·k～25W/m·k，剖面面积为0.001mm2～0.03mm2，且由能够熔接的材料形成。

Description

气体传感器
本发明是于2018年07月26日向国际局提出的国际申请号为PCT/JP2018/028058，且于2020年02月05日进入国家阶段的中国专利申请号为201880051078.2，发明名称为《气体传感器、气体检测装置、气体检测方法及包括气体传感器、气体检测装置的装置》的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种气体传感器。
背景技术
以前，例如在家电设备或办公自动化(Office Automation，OA)设备、食品存储设备、医疗设备、汽车等运输设备等中，为了检测湿度或指定气体，一直使用湿度传感器或气体传感器作为气体检测装置。
关于这种气体检测装置，需要提高低温下的气体检测感度或选择作为检测对象的气体的气体选择性。
此外，已知有一种湿度传感器，其包括利用A型沸石、例如分子筛(molecularsieve)5A包围金属电阻导线而成的感湿电阻元件(参照专利文献1及专利文献2)。
另外，为了使气体传感器可长时间耐受硅氧烷气体并且提高气体选择性，提出有如下传感器：其在收容传感器本体的罩体上设置包含沸石、活性氧化铝等的过滤器(参照专利文献3)。
进而，提出有一种使用包括传感器芯片的传感器元件的湿度传感器、或使用将单体聚合而形成的感湿薄膜的湿度传感器(参照专利文献4及专利文献5)。另外，还提出了一种氢气传感器，所述氢气传感器使用钯作为氢吸收材，通过使所述钯的固体进行作为氢化反应的化学反应而吸留氢，从而检测氢气(参照专利文献6)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平2-85753号公报
专利文献2：日本专利特开平3-220448号公报
专利文献3：日本专利特开2013-242269号公报
专利文献4：实用新型注册第3173006号公报
专利文献5：日本专利特开2003-262600号公报
专利文献6：WO2014/189119号
发明内容
发明所要解决的问题
然而，所述以前的湿度传感器是以如下方式为原理：对与环境中的水蒸气含量对应的电阻值的变化进行侦测来检测湿度。而且，专利文献1及专利文献2中所示的湿度传感器是对金属电阻导线进行通电，将所述金属电阻导线以其温度处于300℃～500℃的范围内的方式调整为高温，从而存在如下问题：用以对金属电阻导线进行加热的能量大、电力消耗变大，且寿命也短。
另外，专利文献3中所示的气体传感器特别设置了沸石、活性氧化铝及活性碳等过滤器，专利文献4及专利文献5中所示的湿度传感器存在低温下的气体检测感度低的问题。进而，在专利文献6中，以利用化学反应为检测原理，因此对惰性气体、例如氦气而言，由于不产生化学反应而无法进行检测。
本发明是鉴于所述问题而成，目的在于提供一种可提高气体检测性能并且可抑制各个气体传感器的输出特性的偏差的气体传感器、气体检测装置、气体检测方法及包括气体传感器、气体检测装置的装置。
解决问题的技术手段
根据技术方案1所述的气体传感器的特征在于包括：感热电阻元件，具有至少一对电极；引线部，在无夹杂物地熔接于所述感热电阻元件的状态下与所述感热电阻元件连接；以及多孔性的气体分子吸附材料，与所述感热电阻元件热耦合，并且通过加热而解吸指定气体分子。
作为多孔性的气体分子吸附材料，可使用沸石或多孔性金属络合物。作为沸石，例如可适宜地使用A型沸石的分子筛。多孔性金属络合物是通过金属络合物的活用而得的配位高分子或有机-金属骨架体的新材料。
根据技术方案2所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1所述的气体传感器中，所述引线部的热传导率为5W/m·k～25W/m·k，剖面面积为0.001mm2～0.03mm2，且由能够熔接的材料形成。
根据所述发明，热容量变小，由此可实现高感度、且热响应性优异的气体传感器。
根据技术方案3所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1或2所述的气体传感器中，所述感热电阻元件是在基板上成膜薄膜元件层而形成，所述基板的厚度尺寸为10μm～100μm。
根据所述发明，传感器的总厚度变薄、热容量变小，由此可实现高感度、且热响应性优异的气体传感器。
根据技术方案4所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1至3中任一项所述的气体传感器中，所述多孔性的气体分子吸附材料是在所述感热电阻元件的表面进行成膜而形成，所述成膜的多孔性的气体分子吸附材料的厚度尺寸为1μm～5μm。
根据所述发明，热容量变小，由此可实现高感度、且热响应性优异的气体传感器。
根据技术方案5所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1至4中任一项所述的气体传感器中，所述引线部形成为箔状的引线框架形状。
根据所述发明，传感器的总厚度变薄、热容量变小，由此可实现高感度、且热响应性优异的气体传感器。
根据技术方案6所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1至5中任一项所述的气体传感器中，所述感热电阻元件为热敏电阻。
通过使用热敏电阻，可利用热敏电阻特有的热失控现象，从而可使气体传感器成为高感度。
根据技术方案7所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案1至6中任一项所述的气体传感器中，包括将所述气体传感器保持为一定温度的加热和/或冷却元件。
加热和/或冷却元件包括具有单独的加热或冷却功能的元件，或者并非单独的加热或冷却功能而是具有加热、冷却两种功能的元件。例如，可应用加热器或佩尔捷(Peltier)元件等热电元件。
通过将气体传感器保持为一定温度，可减少与温度相关的各种干扰因素，从而可使气体传感器成为高感度。
根据技术方案8所述的气体传感器的特征在于：在根据技术方案7所述的气体传感器中，所述加热和/或冷却元件为热电元件。
根据技术方案9所述的气体检测装置的特征在于包括：根据技术方案1至6中任一项所述的气体传感器；以及加热和/或冷却装置，将所述气体传感器保持为一定温度。
作为加热和/或冷却装置，例如可应用包括热电元件的温度调节器。但是，加热和/或冷却装置并不限定于指定装置。
根据所述发明，将气体传感器保持为一定温度，由此可减少与温度相关的各种干扰因素，从而可使气体传感器成为高感度。
根据技术方案10所述的气体检测方法为气体传感器的气体检测方法，所述气体传感器包括：感热电阻元件，具有至少一对电极；引线部，在无夹杂物地熔接于所述感热电阻元件的状态下与所述感热电阻元件连接；以及多孔性的气体分子吸附材料，与所述感热电阻元件热耦合，并且通过加热而解吸指定气体分子，所述气体检测方法的特征在于包括：将所述气体传感器保持为一定温度的步骤；加热步骤，将所述多孔性的气体分子吸附材料设为加热状态；以及检测步骤，通过由所述加热所引起的所述感热电阻元件的输出的变化来检测指定气体。
根据技术方案11所述的气体检测方法的特征在于：在根据技术方案10所述的气体检测方法中，为了检测指定气体，预先对作为基准的气体的输出进行测定。
根据技术方案12所述的气体检测方法的特征在于：在根据技术方案11所述的气体检测方法中，在所述检测步骤中，通过将所述预先对作为基准的气体的输出进行测定的结果与指定气体的输出的测定结果进行比较，来检测指定气体的浓度。
根据技术方案13所述的气体检测方法的特征在于：在根据技术方案10至12中任一项所述的气体检测方法中，在所述加热步骤中，对所述感热电阻元件供给过电力，使所述感热电阻元件成为热失控状态。
根据技术方案14所述的气体检测方法的特征在于：在根据技术方案13所述的气体检测方法中，所述一定温度为10℃以下。
通过降低气体传感器的温度，传感器变得灵敏，可检测微量的气体。
根据技术方案15所述的包括气体传感器的装置的特征在于：包括根据技术方案1至8中任一项所述的气体传感器。
包括气体传感器的装置可装配于医疗设备、汽车、家电设备或OA设备、食品贮藏设备等用以侦测气体分子及湿度的各种装置中来应用。所应用的装置并无特别限定。
根据技术方案16所述的包括气体检测装置的装置的特征在于：包括根据技术方案9所述的气体检测装置。
包括气体检测装置的装置可装配于医疗设备、汽车、家电设备或OA设备、食品贮藏设备等用以侦测气体分子及湿度的各种装置中来应用。所应用的装置并无特别限定。
发明的效果
根据本发明，可提供一种可提高气体检测性能并且可抑制各个气体传感器的输出特性的偏差的气体传感器、气体检测装置、气体检测方法及包括气体传感器、气体检测装置的装置。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的气体传感器的剖面图。
图2是沿图1中的X-X线的剖面图。
图3是本发明第一实施方式的气体检测装置的特性检测用的接线图。
图4是表示本发明第一实施方式的气体检测装置的方块构成图。
图5是示意性地表示本发明第一实施方式的气体检测装置的测定方法的构成例的图。
图6是用以说明气体传感器的输出特性的曲线图，且是表示相对于5℃下的氢的浓度而对传感器施加的电压的曲线图。
图7是表示同样的相对于5℃下的氢的浓度的传感器温度的曲线图。
图8是表示同样的相对于5℃下的氢的浓度的传感器输出的曲线图。
图9是与图6对应的图，且是变更时间轴的范围来进行表示的曲线图。
图10是与图8对应的图，且是变更时间轴的范围来进行表示的曲线图。
图11是表示本发明第二实施方式的气体传感器的剖面图。
图12是本发明第三实施方式的气体检测装置的特性检测用的接线图。
图13是表示本发明第三实施方式的感热电阻元件的与图2相当的剖面图。
符号的说明
1：气体传感器
2：侦测用感热电阻元件
2a：补偿用感热电阻元件
3：气体分子吸附构件[气体分子吸附材料]
3a：具有不同吸附性的材料
4：基座构件
5：外装壳体
8：加热和/或冷却元件
10：气体检测装置
10a：检测电路部
12：微机
17：电源电路
18：加热和/或冷却装置(温度控制单元)
21：基板
22：导电层
22b：引线部
23：薄膜元件层
24：保护绝缘层
42：导电端子部
51：通气部
Te：热电元件
具体实施方式
以下，参照图1至图10而对本发明的第一实施方式的气体传感器、气体检测装置及气体检测方法进行说明。图1及图2是表示气体传感器的剖面图，图3是气体检测装置的特性检测用的接线图，图4是表示气体检测装置的方块构成图。图5是示意性地表示气体检测装置的测定方法的构成例。另外，图6至图10是用以说明气体传感器的输出特性的曲线图。
如图1及图2所示，气体传感器1包括感热电阻元件2、气体分子吸附材料3、基座构件4及外装壳体5。气体传感器1是对环境中的水蒸气气体(水分子)或氢气等进行侦测的传感器。再者，各附图中，为了使各构件成为可识别的大小，对各构件的缩尺进行了适宜变更。
感热电阻元件2为薄膜热敏电阻，且为侦测用感热电阻元件。包括基板21、形成于所述基板21上的导电层22、薄膜元件层23、以及保护绝缘层24。
基板21呈大致长方形形状，且使用绝缘性的氧化铝、氮化铝、氧化锆等陶瓷或作为半导体的硅、锗等材料而形成。在所述基板21的一面上，通过溅射法进行成膜而形成有绝缘性薄膜。具体而言，基板21是使用氧化铝材料而制作，且形成地极薄，厚度尺寸为10μm～100μm。
通过将此种极薄的基板21用于感热电阻元件2，可实现热容量变小、感度高、且热响应性优异的气体传感器1。
导电层22构成配线图案且形成于基板21上。导电层22是通过溅射法来成膜金属薄膜而形成，对于其金属材料，可应用铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)等贵金属或它们的合金，例如Ag-Pd合金等。另外，在基板21的两端部，与导电层22一体地形成有与导电层22电连接的电极部22a。
薄膜元件层23为热敏电阻组合物，且包含具有负的温度系数的氧化物半导体。薄膜元件层23通过溅射法等而成膜于所述导电层22上并与导电层22电连接。
所述薄膜元件层23例如包含选自锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)等过渡金属元素中的两种或两种以上的元素。保护绝缘层24以被覆薄膜元件层23及导电层22的方式形成。保护绝缘层24是由硼硅酸玻璃形成的保护玻璃层。
另外，在所述电极部22a上通过熔接而接合并电连接有金属制的引线部22b。具体而言，引线部22b由例如康铜(constantan)、哈氏合金(Hastelloy)(注册商标)之类的热传导率低的材料形成，其热传导率优选为5W/m·k～25W/m·k。电极部22a与引线部22b在通过激光熔接而熔接的状态下经连接。因此，电极部22a与引线部22b的相互的金属熔化而接合。因此，在电极部22a与引线部22b之间，不存在焊接等时所使用的填充材料(焊材)等附加材料，即不存在夹杂物，因此可减小热容量，可减小热时间常数并加快感热电阻元件2的热响应性。再者，引线部22b可使用剖面为圆形的线状体或框架状的窄幅板状体。引线部22b的形态并无特别限定。在引线部22b为线状体的情况下，优选为φ30μm～φ100μm、窄幅板状体的箔状，在为引线框架形状的情况下，优选宽度尺寸为80μm～200μm、厚度尺寸为10μm～60μm。另外，引线部22b的剖面面积理想的是0.001mm2～0.03mm2。
如此，通过选定引线部22b的材料的热传导率为5W/m·k～25W/m·k且可熔接的材料，并将引线部22b的剖面面积设为0.001mm2～0.03mm2，可减小感热电阻元件2的热容量及散热量，实现高感度、且热响应性优异的气体传感器1。特别是若引线部使用箔状物，则其效果得到进一步改善。
另外，感热电阻元件并不限于薄膜热敏电阻，也可包含薄膜铂电阻元件。进而，也可为包含铂线及其合金线等金属线或金属氧化物、硅化物、氮化物等半导体的热敏电阻元件。还可包含热电偶或串联连接多个热电偶而成的热电堆(thermopile)等热电偶元件，感热电阻元件并不特别限定于指定元件。
在如此构成的感热电阻元件2上热耦合地设置有气体分子吸附材料3。具体而言，气体分子吸附材料3在感热电阻元件2的表面成膜为膜状而形成。更详细而言，气体分子吸附材料3以成膜于保护绝缘层24的表面及基板21的另一面侧(背面侧)的表面的状态受到保持。
因此，感热电阻元件2与气体分子吸附材料3经由保护绝缘层24及基板21而与薄膜元件层23热耦合。即，使得感热电阻元件2与气体分子吸附材料3之间相互传导热。
气体分子吸附材料3是多孔性的吸附材料，例如使A型沸石的分子筛3A(细孔直径0.3nm)在感热电阻元件2的表面成膜为膜状而形成。在所述形成时，作为Si源而加入水、硅酸钠，作为Al源而加入水、氢氧化铝、氢氧化钠，并分别制作溶液，将它们混合搅拌以制作凝胶。然后，将事先进行了种子处理的支撑体(感热电阻元件)与凝胶一起投入油浴中，在100℃下进行4小时的水热合成，从而制成膜。
所述气体分子吸附材料3的厚度尺寸为1μm～5μm。如此可在感热电阻元件2上成膜极薄的功能膜，由此可实现热容量变小、感度高、且热响应性优异的气体传感器1。再者，气体分子吸附材料3的成膜方法并不特别限定于指定方法。
另外，在气体分子吸附材料3中，可根据检测对象气体而使用分子筛4A、分子筛5A、分子筛13X、高硅型的沸石、置换有金属离子的银沸石等或多孔性金属络合物。
基座构件4是呈大致圆盘状形成的金属制的构件，且介隔绝缘构件41而插通有导电端子部42。自感热电阻元件2导出的引线部22b通过熔接、焊接等而电连接于所述导电端子部42。绝缘构件41包含玻璃或树脂等绝缘材料。
再者，在基座构件4包含绝缘材料的情况下，可无需设置绝缘构件41。另外，导电端子部42也可包含印刷配线基板等。
外装壳体5是呈大致圆筒状形成的热传导性良好的金属制构件，且一端侧开口，并且在另一端侧形成有设置通气部51的圆形形状的开口部52。所述外装壳体5的一端侧安装于所述基座构件4而具有覆盖感热电阻元件2并加以保护的功能。
通气部51包含可减少外风的影响并可供气体流出/流入的具有通气性的构件，理想的是包含金属网、无纺布及多孔性的海绵等材料。通气部51压入或粘着于外装壳体5的内周侧而设置。另外，通气部51并不限于设置于外装壳体5的情况。也可设置于基座构件4，还可在外装壳体5与基座构件4之间形成间隙并将通气部51设置于所述部分。
再者，外装壳体5可包含陶瓷或树脂材料等。在所述情况下，也可实施金属镀敷等而使外装壳体5的内壁面具有发射红外线的功能。
如图3所示，气体检测装置10是将电源(电压源)E连接于气体传感器1而构成。具体而言，将电阻器11与气体传感器1(感热电阻元件2)串联连接于电源E，且将输出端子连接于电阻器11与感热电阻元件2的中间，从而将感热电阻元件2的两端的电压作为对传感器施加的电压并对输出电压Vout进行检测。电阻器11是用于过电流保护的电阻器。
在如上所述的本实施方式的气体传感器1中，在感热电阻元件2的电极部22a上通过熔接而接合有金属制的引线部22b，但将在电极部上通过焊接而接合有金属制的引线部的气体传感器作为比较例的气体传感器，并尝试对本实施方式的气体传感器1与比较例的气体传感器两者的输出特性进行了比较测定。
其结果判明，相对于本实施方式的气体传感器1，比较例的气体传感器中各个气体传感器的输出特性的偏差大。对此，认为在比较例的气体传感器的情况下，在电极部与引线部之间存在作为填充材料(焊材)的夹杂物，所述夹杂物容易产生量的偏差，此影响了输出特性的偏差。
因此，在本实施方式的气体传感器1中，不存在如比较例的气体传感器般的夹杂物，因此可抑制各个气体传感器1的输出特性的偏差，可提高可靠性。
接着，如图4所示，关于气体检测装置10，本实施方式中，使作为控制机构的微型计算机(以下，称为“微机”)12执行整体的控制。概略而言，微机12包含具有运算部及控制部的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)13、作为存储机构的只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)14及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)15、以及输入/输出控制机构16。而且，在输入/输出控制机构16中连接有电源电路17。另外，在电源电路17中连接有图3所示的电路。
电源电路17包含所述电源E且具有将电源E的电压施加于感热电阻元件2来对感热电阻元件2进行电力的供给、控制的功能。具体而言，通过保存于微机12的存储机构中的程序来控制来自电源电路17中的电源E的供给电力。另外，输出电压Vout被输入至微机12并经运算处理而以检测输出的形式输出。
再者，本实施方式中，使来自电源E的供给电力例如通过包含微机12或电源电路17的机构即电力供给部来执行。所述电力供给部只要具有向气体传感器1供给电力的功能、具体而言是自电源E向感热电阻元件2供给电力的功能即可，并不特别限定于指定构件或部分。
接着，在图5中示出了作为将气体传感器1保持为一定温度的温度调节元件而包括热电元件Te的气体检测装置10的构成例。在所述构成例中，作为将气体传感器1保持为一定温度的加热和/或冷却装置，示出了内置热电元件Te的温度控制单元18。具体而言，所述气体检测装置10包括收容有图4所示的微机12或电源电路17的检测电路部10a、以及温度控制单元18。
检测电路部10a在框体中收纳有电路零件，在前表面侧设置有显示屏10p，且通过电线而连接有气体传感器1。
温度控制单元18是可进行冷却、加热控制的温度调节器，且内置有佩尔捷元件作为热电元件Te，可在-20℃～+80℃的范围内进行温度设定。
另外，在温度控制单元18的上表面的未图示的板上，配置有气体传感器1的由铜等热传导良好的材料形成的设置构件18a。在所述设置构件18a中，形成有气体传感器1的插入孔18b及可供环境气体流通的流通孔18c。
在所述插入孔18b中插入气体传感器1，并在插入状态下通过流通孔18c使气体自气体传感器1的通气部51流出、流入，从而可对气体进行检测。
再者，在气体检测装置10中包括将气体传感器1保持为一定温度的加热和/或冷却装置、具体而言为热电元件Te。作为热电元件，可应用佩尔捷元件，另外，作为加热元件，可应用加热器等。另外，一定温度理想的是±0.1℃的精度。
通过降低气体传感器1的温度，传感器变得灵敏，例如可侦测1ppm以下的微量的气体。另一方面，若提高气体传感器1的温度，则气体传感器1变得不灵敏，容易侦测高浓度气体。
接着，一并参照图3、图4及图5至图10来说明气体检测装置10的运行。本实施方式中，示出了将检测对象气体设为氢(H2)的情况。例如是有可能存在规定量的氢(H2)的环境下的氢站(hydrogen station)或燃料电池汽车中所应用的气体检测装置。
首先，对所述多孔性的气体分子吸附材料3进行说明。气体分子吸附材料3是A型沸石的分子筛3A(细孔直径0.3nm)。所述气体分子吸附材料3产生分子筛分效果，只吸附分子直径小于细孔直径的分子。因而，吸附环境中的氢(H2)、氦(He)、水蒸气(水分子)(H2O)及氨(NH3)，但不吸附氮(N2)、氧(O2)。因此，可根据分子的大小选择性地检测气体，从而可提高检测对象气体的选择性。
另外，一般会因气体分子吸附材料3吸附、解吸分子而温度发生变化。因此，在气体分子为氢(H2)的情况下，会产生若对气体分子吸附材料3进行加热而解吸氢(H2)则温度发生变化的现象。
图6至图10是表示用以说明气体传感器的输出特性的测定结果的曲线图。所述气体检测是对微量的氢(H2)的浓度进行检测的情况，且利用了感热电阻元件2的热失控现象。
如图所示，通过热电元件Te将周围温度(气体传感器1的温度)固定保持为5℃，将电源E的电压固定设为3.45V，测定在氮(N2)100％、以氮(N2)为基质而包含1ppm氢(H2)、以氮(N2)为基质而包含2ppm氢(H2)的环境的情况下对传感器施加的电压(V)、传感器的温度(℃)及传感器输出(mV)。横轴示出了时间(秒)，纵轴示出了传感器输出的电压(mV)。再者，关于传感器输出，是以将氮(N2)设为100％时对传感器施加的电压为基准而示出了与所述基准进行比较所得的电压差。因此，为了检测指定气体(氢)，预先对作为基准的气体(氮100％)的输出进行测定。
如图4所示，在将周围温度(气体传感器1的温度)固定设为5℃的状态下，通过气体检测装置10的驱动，依照来自微机12的输出信号，将电源电路17的电源E设为3.45V的固定电压而施加至感热电阻元件2。所述状态是以加热感热电阻元件2的方式供给电力的状态。再者，已知当对包含热敏电阻组合物的感热电阻元件2供给过电力时，会产生热失控现象。
如图6及图7所示，当对感热电阻元件2施加3.45V的电压来供给电力时，对传感器施加的电压在约30秒时急剧下降(参照图6)，另外，传感器的温度急剧上升(参照图7)，之后示出了成为大致一定的值的倾向。所述急剧变化表示对感热电阻元件2供给过电力而感热电阻元件2处于热失控状态。
再者，在图6及图7中，图示上几乎未表现出氮(N2)100％、氢(H2)1ppm、氢(H2)2ppm的变化的差，但此是由于氢(H2)为极微量，难以利用与曲线图的比例的关系来表现。因此，将图6中相当于时间轴的25秒～35秒之间的范围的对传感器施加的电压示于图9。另外，为了明确可见，将图8中相当于时间轴的20秒～40秒之间的范围的传感器输出示于图10。
当对感热电阻元件2施加3.45V的电压来供给电力时，对感热电阻元件2通电并供给电力，感热电阻元件2进行自热，与感热电阻元件2热耦合的气体分子吸附材料3成为加热状态。当气体分子吸附材料3成为加热状态时，吸附于气体分子吸附材料3的氢(H2)解吸，气体分子吸附材料3的温度根据浓度而变化。因此，感热电阻元件2的温度(传感器的温度)依照氢(H2)的浓度而变化，对传感器施加的电压依照氢(H2)浓度而变化(参照图9)。如此，传感器的温度、对传感器施加的电压、传感器输出依照氢气(H2)的浓度而变化，因此，可检测氢气(H2)的浓度。
具体而言，当对感热电阻元件2供给电力时，吸附于气体分子吸附材料3的氢(H2)解吸而气体分子吸附材料3的温度发生变化，与氢(H2)的浓度对应的输出经微机12运算，可以传感器输出(参照图8)的图案的形式获得。在微机12的存储机构中预先存储并保存有与氢(H2)的浓度对应的传感器输出的变化的图案，微机12进行将所获得的传感器输出的图案与预先存储并保存的图案进行比较运算的运行，算出氢(H2)的浓度作为检测输出并予以输出。如此可检测氢(H2)的浓度。
如此，通过利用感热电阻元件2的热失控现象，即便是微量的氢(H2)浓度，也可获取传感器输出的大幅变化，从而可检测微量的氢(H2)的浓度。
所述气体检测方法包括：将气体传感器1保持为一定温度的步骤；加热步骤，将多孔性的气体分子吸附材料3设为加热状态；以及检测步骤，通过由加热所引起的感热电阻元件2的输出的变化来检测指定气体。另外，为了检测指定气体，预先对作为基准的气体的输出进行测定。进而，在检测步骤中，将预先对作为基准的气体的输出进行测定的结果与指定气体的输出的测定结果进行比较，由此来检测指定气体的浓度。另外，在所述气体检测方法中，还包括在加热步骤中对感热电阻元件2供给过电力，使感热电阻元件2成为热失控状态，因而对感热电阻元件2供给过电力来使感热电阻元件2成为热失控状态。
再者，根据在各种条件下的测定的结果而确认到，有在周围温度(气体传感器1的温度)为低温(10℃以下)时更容易发生感热电阻元件2的热失控现象的倾向，另外，有在感热电阻元件2的热容量小时更容易发生感热电阻元件2的热失控现象的倾向。
如上所述，根据本实施方式，在感热电阻元件2上通过熔接而连接有引线部22b，因此，热容量小而可加快热响应性，并且可抑制各个气体传感器1的输出特性的偏差，从而可提高可靠性。
另外，在感热电阻元件2的表面进行成膜而形成有气体分子吸附材料3，因此可减小热容量。此外，基板21的厚度尺寸形成为10μm～100μm，且引线部22b的直径、厚度尺寸小，因此，可有助于减小热容量，可促进高速响应性。
进而，通过利用感热电阻元件2的热失控现象，可检测微量的氢(H2)气的浓度。
接着，参照图11来说明本发明的第二实施方式。图11是表示气体传感器的剖面图。再者，对与第一实施方式相同或相当的部分标注相同的符号并省略重复说明。
如图11所示，本实施方式的气体传感器1是对环境中的气体的浓度进行检测的传感器，且包括一对感热电阻元件。即，侦测用感热电阻元件2与补偿用感热电阻元件2a被外装壳体5覆盖而设置。在所述侦测用感热电阻元件2与补偿用感热电阻元件2a的基板21的表面进行成膜而形成有气体分子吸附材料3、气体分子吸附材料3a。侦测用感热电阻元件2与补偿用感热电阻元件2a基本上是相同的构成，但设置于补偿用感热电阻元件2a的气体分子吸附材料3a的构成不同。气体分子吸附材料3a是具有与多孔性的气体分子吸附材料3不同的吸附性的材料，且使用了经灭活的A型沸石的分子筛3A。
所述经灭活的分子筛3A几乎不吸附分子，但具有与设置于侦测用感热电阻元件2的分子筛3A相同的物理性质，热性质同等，且成为大致相同的热容量。
接着，参照图12及图13来说明本发明的第三实施方式。图12是气体检测装置的特性检测用的接线图。图13是表示感热电阻元件的剖面图。再者，对与第一实施方式相同或相当的部分标注相同的符号并省略重复说明。
如图12所示，在气体检测装置10上连接设置有作为温度调节元件的加热或冷却元件8，所述加热或冷却元件8对气体传感器1、即感热电阻元件2及气体分子吸附材料3进行加热或冷却而将其保持为一定温度。所述加热或冷却元件8通过温度调节电路9而受到温度控制，使得可任意设定加热/冷却模式。代表性的加热或冷却元件可使用电阻器、热电元件。
如上所述，在使感热电阻元件2自热来进行加热控制的情况下，感热电阻元件2的电阻值会根据温度而发生变化，因此有时难以进行控制。在此种情况下，可使加热/冷却控制有效地发挥功能。
图13是与第一实施方式中的图2对应的剖面图。在保护绝缘层24上进行成膜而设置有气体分子吸附材料3，在基板21的背面侧设置有加热或冷却元件8。再者，作为加热或冷却元件8，也可使用热敏电阻。
另外，加热或冷却元件8当然不仅可应用具有单独的加热或冷却功能的元件，而且可应用具有加热或冷却两种功能的元件。因此，具体可称为加热和/或冷却元件。
上述各实施方式的气体传感器及气体检测装置的检测对象气体并无限定，可检测氢(H2)、水蒸气(水分子)(H2O)、氦(He)及氨(NH3)等，可装配于医疗设备、汽车、家电设备或OA设备、食品贮藏设备等各种装置中来应用。所应用的装置并无特别限定。
再者，本发明并不限定于上述各实施方式的构成，可在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变形。另外，上述实施方式是作为一例而提示，并不意图限定发明的范围。所述新颖的实施方式可以其他各种方式实施，且可进行各种省略、置换、变更。所述实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨中，同时包含于权利要求中所述的发明及其均等的范围内。
例如，多孔性的气体分子吸附材料可使用多孔性金属络合物。多孔性金属络合物是通过金属络合物的活用而超越了有机化合物与无机化合物的界限的新概念的物质群。“配位高分子(特别是具有可使用的纳米尺寸的空间的多孔性配位高分子(porouscoordination polymer，PCP))或有机-金属骨架体(Metal organic Framework，MOF)”作为新材料而备受瞩目。

Claims (3)

1.一种气体传感器，其特征在于，包括：
感热电阻组件，具有至少一对电极；以及
引线部，无夹杂物地熔接于所述感热电阻组件，
其中所述引线部的热传导率为5W/m·k～25W/m·k，剖面面积为0.001mm2～0.03mm2，且由能够熔接的材料形成。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述感热电阻组件是在基板上成膜薄膜组件层而形成，所述基板的厚度尺寸为10μm～100μm。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，所述感热电阻组件供给过电力，使所述感热电阻组件成为热失控状态。
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