DE112018004097T5 - Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung - Google Patents

Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112018004097T5
DE112018004097T5 DE112018004097.6T DE112018004097T DE112018004097T5 DE 112018004097 T5 DE112018004097 T5 DE 112018004097T5 DE 112018004097 T DE112018004097 T DE 112018004097T DE 112018004097 T5 DE112018004097 T5 DE 112018004097T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
resistance element
gas sensor
heating
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112018004097.6T
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Nojiri
Dezhi Cheng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semitec Corp
Original Assignee
Semitec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semitec Corp filed Critical Semitec Corp
Publication of DE112018004097T5 publication Critical patent/DE112018004097T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0016—Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure, temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/223—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor characterised by the shape of the resistive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

Bereitgestellt sind: ein Gassensor, der eine verbesserte Gaserkennungsleistung aufweisen kann, während er in der Lage ist, Schwankungen in den Ausgabecharakteristika zwischen einzelnen Gassensoren zu unterdrücken; eine Gaserkennungsvorrichtung; ein Gaserkennungsverfahren; und eine Vorrichtung, die mit einem Gassensor oder einer Gaserkennungsvorrichtung bereitgestellt ist. Diese Gaserkennungsvorrichtung (10) ist bereitgestellt mit: einem wärmeempfindlichen Widerstandselement (2); einem Leitungsteil (22b), das mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement (2) durch Schweißen verbunden ist, wobei sich kein Material dazwischen befindet; einem Gassensor (1), der thermisch mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement (2) gekoppelt ist, während er ein poröses Gasmolekül-Adsorptionsmaterial (3) umfasst, von dem spezifische Gasmoleküle durch Erhitzen desorbiert werden; und einer elektrischen Stromversorgungseinheit, die dem wärmeempfindlichen Widerstandselement (2) elektrische Energie zuführt, wodurch das wärmeempfindliche Widerstandselement (2) erhitzt wird.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor, der Gasmoleküle erkennen kann, eine Gaserfassungsvorrichtung bzw. Gasdetektionsvorrichtung bzw. Gaserkennungsvorrichtung, ein Gaserkennungsverfahren, eine Vorrichtung, die den Gassensor enthält, und eine Vorrichtung, die die Gaserkennungsvorrichtung enthält.
  • [Stand der Technik]
  • In dem Stand der Technik, beispielsweise in elektrischen Haushaltsgeräten, Büroautomation (OA) Instrumenten, Lebensmittelaufbewahrungsvorrichtungen, medizinischen Instrumenten und Transportvorrichtungen wie Fahrzeugen, werden zur Erkennung von Feuchtigkeit und spezifischen Gasen Feuchtigkeits- und Gassensoren als Gaserkennungsvorrichtungen verwendet.
  • Bei solchen Gaserkennungsvorrichtungen ist es notwendig, die Empfindlichkeit der Gaserkennung bei einer niedrigen Temperatur und die Gasselektivität für die Auswahl eines Erkennungszielgases zu verbessern.
  • Inzwischen sind Feuchtigkeitssensoren bekannt, beinhaltend ein feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement, bei dem ein Metallwiderstandsdraht von einem Typ-A-Zeolith, z.B. einem Molekularsieb 5A, umgeben ist (siehe Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2).
  • Damit ein Gassensor Siloxangase lange Zeit standhalten kann und um die Gasselektivität zu verbessern, wurde außerdem ein Gassensor vorgeschlagen, bei dem ein Filter aus Zeolith, aktiviertem Aluminiumoxid oder dergleichen in einem Gehäuse bereitgestellt ist, in dem ein Sensor-Hauptkörper untergebracht ist (siehe Patentliteratur 3).
  • Außerdem wurden ein Feuchtigkeitssensor, der ein Sensorelement verwendet, beinhaltend einen Sensorchip und einen Feuchtigkeitssensor, der einen feuchtigkeitsempfindlichen dünnen Film verwendet, der durch polymerisierende Monomere gebildet wird, vorgeschlagen (siehe Patentliteratur 4 und Patentliteratur 5). Zusätzlich wurde ein Wasserstoffgassensor vorgeschlagen, bei dem Palladium als Wasserstoffabsorptionsmaterial verwendet wird, Wasserstoff in festes Palladium gemäß einer chemischen Reaktion wie einer Hydrierungsreaktion absorbiert wird und somit Wasserstoffgas nachgewiesen wird (siehe Patentliteratur 6).
  • [Referenzliste]
  • [Patentliteratur]
    • [Patentliteratur 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. H2-85753
    • [Patentliteratur 2] Japanische Offenlegungsschrift Nr. H3-220448
    • [Patentliteratur 3] Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-242269
    • [Patentliteratur 4] Japanisches Gebrauchsmuster (Eingetragen) Nr. 3173006
    • [Patentliteratur 5] Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2003-262600
    • [Patentliteratur 6] WO2014/189119
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Die oben genannten konventionellen Feuchtigkeitsensoren basieren jedoch auf einem Prinzip, bei dem eine Änderung des elektrischen Widerstandswertes gemäß dem Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre erkannt wird und damit die Feuchtigkeit erkannt wird. So wird bei den in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 gezeigten Feuchtigkeitsensoren ein Strom veranlasst durch einen Metallwiderstandsdraht zu fließen, Anpassung wird durchgeführt, um die Temperatur auf eine Temperatur in einem Bereich von 300 bis 500°C zu erhöhen, und somit gibt es Probleme, dass die Energie für das Erhitzen des Metallwiderstandsdrahtes groß wird, der Stromverbrauch groß wird und die Lebensdauer kürzer wird.
  • Darüber hinaus muss bei dem in Patentliteratur 3 gezeigten Gassensor ein Filter aus Zeolith, aktiviertem Aluminiumoxid, Aktivkohle bzw. aktivierten Kohlenstoff oder dergleichen separat bereitgestellt werden, und die in Patentliteratur 4 und 5 gezeigten Feuchtigkeitsensoren weisen ein Problem auf, dass die Empfindlichkeit der Gaserkennung bei niedriger Temperatur gering ist. Außerdem ist in Patentliteratur 6, da das Erkennungsprinzip auf einer chemischen Reaktion beruht, die Erkennung im Falle eines Inertgases, z.B. Heliumgas, nicht möglich, da keine chemische Reaktion stattfindet.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gassensor, eine Gaserkennungsvorrichtung, ein Gaserkennungsverfahren und eine Vorrichtung, beinhaltend einen Gassensor, sowie eine Vorrichtung, beinhaltend eine Gaserkennungsvorrichtung bereitzustellen, durch die es möglich ist, die Gaserkennungleistung zu verbessern und die Variation der Ausgangscharakteristika der einzelnen Gassensoren zu verringern.
  • [Lösung des Problems]
  • Gassensor gemäß Gegenstand 1 beinhaltet ein wärmeempfindliches Widerstandselement, aufweisend wenigstens ein Elektrodenpaar; ein Leitungsteil, das mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement durch Schweißen verbunden ist, wobei es keine Einschlüsse aufweist; und ein poröses Gasmolekül-Adsorptionsmaterial, das thermisch an das wärmeempfindliche Widerstandselement gekoppelt ist und aus dem spezifische Gasmoleküle durch Erhitzen desorbiert werden.
  • Als das poröse Gasmoleküle-Adsorptionsmaterial kann ein Zeolith oder ein poröser Metallkomplex verwendet werden. Als Zeolith wird z.B. ein Typ-A Zeolith-Molekularsieb verwendet. Der poröse Metallkomplex ist ein neues Material, das je nach Verwendung eines Metallkomplexes ein Koordinationspolymer oder ein metallorganisches Gerüst ist.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 2 weist das Leitungsteil eine Wärmeleitfähigkeit von 5 W/m·K bis 25 W/m·K und eine Querschnittsfläche von 0,001 mm2 bis 0,03 mm2 auf und wird in dem Gassensor gemäß Gegenstand 1 aus einem schweißbaren Material gebildet.
  • Gemäß der Erfindung wird die Wärmekapazität reduziert, so dass ein Gassensor, aufweisend eine hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnetes thermische Ansprechen, realisiert werden kann.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 3 wird das wärmeempfindliche Widerstandselement durch Bilden einer Dünnfilmelementschicht zu einem Film auf einem Substrat gebildet, und das Substrat weist in dem Gassensor gemäß Gegenstand 1 oder 2 eine Dicke von 10 µm bis 100 µm auf.
  • Gemäß der Erfindung wird die Gesamtdicke des Sensors verringert und die Wärmekapazität reduziert, so dass ein Gassensor, aufweisend eine hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnetes thermisches Ansprechen, realisiert werden kann.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 4 wird das poröse Gasmolekül-Adsorptionsmaterial zu einem Film auf einer Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstandselements gebildet, und die Dicke des gebildeten porösen Gasmolekül-Adsorptionsmaterials beträgt in dem Gassensor 1 µm bis 5 µm gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 3.
  • Gemäß der Erfindung wird die Wärmekapazität reduziert, so dass ein Gassensor, aufweisend hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnetes thermisches Ansprechen realisiert werden kann.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 5 wird der Leitungsteil in dem Gassensor gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 4 in eine folienartige Leiterrahmenform gebracht.
  • Gemäß der Erfindung wird die Gesamtdicke des Sensors reduziert und die Wärmekapazität verringert, so dass ein Gassensor, aufweisend eine hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnetes thermische Ansprechen realisiert werden kann.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 6 ist das wärmeempfindliche Widerstandselement ein Thermistor in dem Gassensor gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 5.
  • Bei Verwendung des Thermistors kann ein thermisches Durchgangsphänomen des Thermistors angewandt werden und die Empfindlichkeit des Gassensors erhöht werden.
  • Der Gassensor gemäß Gegenstand 7 enthält ein Heiz- und/oder Kühlelement, das den Gassensor auf einer konstanten Temperatur in einem Gassensor gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 6 hält.
  • Das Heiz- und/oder Kühlelement beinhaltet ein Element, aufweisend eine Heiz- oder Kühlfunktion, oder ein Element, das sowohl eine Heiz- als auch eine Kühlfunktion aufweist. Zum Beispiel kann ein thermoelektrisches Element wie ein Heizelement und ein Peltier-Element angewendet werden.
  • Wenn der Gassensor auf einer konstanten Temperatur bleibt, können verschiedene temperaturabhängige Störfaktoren reduziert und die Empfindlichkeit des Gassensors erhöht werden.
  • In dem Gassensor gemäß Gegenstand 8 ist das Heiz- und/oder Kühlelement ein thermoelektrisches Element im Gassensor gemäß Gegenstand 7.
  • Eine Gaserkennungsvorrichtung gemäß Gegenstand 9 beinhaltet den Gassensor gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 6 und eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung, die den Gassensor auf einer konstanten Temperatur hält.
  • Als Heiz- und/oder Kühlvorrichtung kann z.B. eine Temperatureinstellvorrichtung, beinhaltend ein thermoelektrische Element, verwendet werden. Die Heiz- und/oder Kühlvorrichtung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Vorrichtung beschränkt.
  • Gemäß der Erfindung, wenn der Gassensor auf einer konstanten Temperatur bleibt, können verschiedene temperaturbedingte Störfaktoren reduziert und die Empfindlichkeit des Gassensors erhöht werden.
  • Ein Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 10 ist ein Gaserkennungsverfahren für einen Gassensor, der ein wärmeempfindliches Widerstandselement, aufweisend wenigstens ein Elektrodenpaar, ein Leitungsteil, das mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement durch Schweißen verbunden ist, während es keine Einschlüsse aufweist, und ein poröses Gasmolekül-Adsorptionsmaterial, das thermisch an das wärmeempfindliche Widerstandselement gekoppelt ist und von dem spezifische Gasmoleküle durch Erhitzen desorbiert werden. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt zum Halten des Gassensors auf einer konstanten Temperatur; einen Erhitzungsschritt zum Erwämen bzw. Erhitzen des porösen Gasmolekül-Adsorptionsmaterials; und einen Erkennungschritt zum Erkennen eines spezifischen Gases gemäß der Änderung in einer Ausgabe des wärmeempfindlichen Widerstandselements aufgrund des Erhitzens.
  • In dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 11, um das spezifische Gas zu erkennen, wird im Voraus eine Ausgabe eines Referenzgases gemessen in dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 10.
  • In dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 12 wird in dem Erkennungsschritt eine Konzentration des spezifischen Gases durch Vergleichen eines Messergebnisses der Ausgabe des Referenzgases mit einem Messergebnis einer Ausgabe des spezifischen Gases in dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 11 im Voraus erkannt.
  • In dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 13 wird in dem Heizschritt ein Überstrom an das wärmeempfindliche Widerstandselement angelegt wird, um das wärmeempfindliche Widerstandselement in einen thermischen Durchgangszustand zu versetzen in dem Gaserkennungsverfahren gemäß irgendeinem der Gegenstand 10 bis 12.
  • In dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 14 beträgt die konstante Temperatur 10°C oder weniger bei dem Gaserkennungsverfahren gemäß Gegenstand 13.
  • Wenn die Temperatur des Gassensors abgesenkt wird, wird der Sensor empfindlich und kann eine Spurenmenge von Gas erkennen.
  • Eine Vorrichtung, die den Gassensor gemäß Gegenstand 15 enthält, beinhaltet den Gassensor gemäß irgendeinem der Gegenstand 1 bis 8.
  • Die Vorrichtung, beinhaltend den Gassensor kann in verschiedenen Geräten, wie z.B. medizinischen Instrumenten, Fahrzeugen, elektrischen Haushaltsgeräten, OA-Instrumenten und Geräten zur Lagerung von Lebensmitteln, bereitgestellt und angewendet werden, um Gasmoleküle und Feuchtigkeit zu erkennen. Die anwendbaren Geräte sind nicht besonders beschränkt.
  • Eine Vorrichtung, einschließlich der Gaserkennungsvorrichtung gemäß Gegenstand 16, enthält die Gaserkennungsvorrichtung gemäß Gegenstand 9.
  • Die Vorrichtung, beinhaltend die Gaserkennungsvorrichtung, kann in verschiedenen Geräten wie medizinischen Instrumenten, Fahrzeugen, elektrischen Haushaltsgeräten, OA-Instrumenten und Geräten zur Lagerung von Lebensmitteln bereitgestellt und angewendet werden, um Gasmoleküle und Feuchtigkeit zu erkennen. Die anwendbaren Geräte sind nicht besonders beschränkt.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Gassensor, eine Gaserkennungsvorrichtung, ein Gaserkennungsverfahren und eine Vorrichtung, beinhaltend einen Gassensor, sowie eine Vorrichtung, beinhaltend eine Gaserkennungsvorrichtung bereitzustellen, durch die es möglich ist, die Leistung der Gaserkennung zu verbessern und die Variation der Ausgabecharakteristiken der einzelnen Gassensoren zu reduzieren.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gassensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 1.
    • 3 ist ein Anschlussschema zum Erkennen der Eigenschaften dieser Gaserkennungsvorri chtung.
    • 4 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das diese Gaserkennungsvorrichtung zeigt.
    • 5 ist ein Schema eines Konfigurationsbeispiels, das schematisch ein Messverfahren für diese Gaserkennungsvorrichtung zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Ausgabecharakteristiken eines Gassensors und ist ein Diagramm, das eine an einen Sensor angelegte Spannung in Bezug auf eine Wasserstoffkonzentration bei 5°C zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Sensortemperatur in Bezug auf eine Wasserstoffkonzentration bei 5°C zeigt.
    • 8 ist ein Diagramm, das eine Sensorausgabe in Bezug auf eine Wasserstoffkonzentration bei 5°C zeigt.
    • 9 ist ein Diagramm, das 6 entspricht und ein Diagramm mit verändertem Bereich der Zeitachse ist.
    • 10 ist ein Diagramm entsprechend 8 und ist ein Diagramm mit dem veränderten Bereich der Zeitachse.
    • 11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gassensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 12 ist ein Anschlussschema zum Erkennen von Merkmalen einer Gaserkennungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 13 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 2, der dieses wärmeempfindliche Widerstandselement zeigt.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Ein Gassensor, eine Gaserkennungsvorrichtung und ein Gaserkennungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben. 1 und 2 sind Querschnittsansichten, die einen Gassensor zeigen. 3 ist ein Anschlussschema zum Erkennen der Charakteristika der Gaserkennungsvorrichtung. 4 ist ein Blockkonfigurationsdiagramm, das die Gaserkennungsvorrichtung zeigt. 5 ist ein Konfigurationsbeispiel, das schematisch ein Messverfahren für die Gaserkennungsvorrichtung zeigt. Zusätzlich sind in den 6 bis 10 Diagramme zum Erläutern der Ausgabecharakteristika des Gassensors dargestellt.
  • A in 1 und 2 dargestellt, ein Gassensor 1 beinhaltet ein wärmeempfindliches Widerstandselement 2, ein Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3, ein Basiselement 4 und ein äußeres Gehäuse 5. Der Gassensor 1 ist ein Sensor, der Wasserdampfgas (Wassermoleküle), Wasserstoffgas und dergleichen in der Atmosphäre erkennt. Hier werden in den Zeichnungen die Maßstäbe der Bauteile bzw. Elemente entsprechend verändert, damit die Elemente auf erkennbare Größen eingestellt werden können.
  • Das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 ist ein Dünnschicht-Thermistor bzw. Dünnfilm-Thermistor und ein wärmeempfindliches Detektions- bzw. Erkennungs-Widerstandselement. Das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 umfasst ein Substrat 21 und eine auf dem Substrat 21 gebildete leitende Schicht 22, Dünnfilm-Elementschicht 23 und schützende Isolierschicht 24.
  • Das Substrat 21 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form und wird aus einem keramischen Material wie isolierendem Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Zirkoniumoxid oder einem Halbleiter-Silizium, Germanium oder dergleichen hergestellt. Ein isolierender Dünnfilm wird auf einer Oberfläche des Substrats 21 gemäß einem Sputterverfahren gebildet. Insbesondere kann das Substrat 21 aus einem Aluminiumoxidmaterial hergestellt werden und ist extrem dünn und ausgebildet, um eine Dicke von 10 µm bis 100 µm aufzuweisen. Wenn ein solch extrem dünnes Substrat 21 für das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 verwendet wird, kann der Gassensor 1, aufweisend eine reduzierte Wärmekapazität, hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnetes thermisches Verhalten realisiert werden.
  • Die leitende Schicht 22 bildet ein Verdrahtungsmuster bzw. ein Leitungsmuster und wird auf dem Substrat 21 gebildet. Die leitende Schicht 22 wird durch Ausbilden einer Metalldünnschicht bzw. Metalldünnfilms gemäß einem Sputterverfahren gebildet. Bezüglich Metallmaterialien davon, werden Edelmetalle wie Platin (Pt), Gold (Au), Silber (Ag) und Palladium (Pd) sowie deren Legierungen, z.B. eine Ag-Pd-Legierung, aufgebracht. Zusätzlich wird an beiden Enden des Substrats 21 ein Elektrodenteil 22a, das elektrisch mit der leitenden Schicht 22 verbunden ist, integral mit der leitenden Schicht 22 gebildet.
  • Die Dünnfilmelementschicht 23 ist eine Thermistor-Zusammensetzung und besteht aus einem Oxidhalbleiter, aufweisend einen negativen Temperaturkoeffizienten. Die Dünnfilmelementschicht 23 wird auf der leitenden Schicht 22 gemäß einem Sputterverfahren oder dergleichen zu einem Film ausgebildet und ist mit der leitenden Schicht 22 elektrisch verbunden.
  • Die Dünnfilmelementschicht 23 beispielsweise besteht aus zwei oder mehr Elementen, die aus den Übergangsmetallelementen wie Mangan (Mn), Nickel (Ni), Kobalt (Co) und Eisen (Fe) ausgewählt wurden. Die schützende Isolierschicht 24 wird gebildet, um die Dünnfilmelementschicht 23 und die leitende Schicht 22 zu bedecken. Die isolierende Schutzschicht 24 ist eine schützende Glasschicht aus Borosilikatglas.
  • Zusätzlich wird ein metallisches Leitungsteil 22b durch Schweißen mit dem Elektrodenteil 22a verbunden und elektrisch angeschlossen. Insbesondere besteht das Leitungsteil 22b z.B. aus einem Material, aufweisend eine geringe Wärmeleitfähigkeit wie Constantin oder Hastelloy (eingetragenes Markenzeichen) und seine Wärmeleitfähigkeit beträgt vorzugsweise 5 W/m·K bis 25 W/m·K. Diese werden in einem Zustand verbunden, in dem sie durch Laserschweißen verschweißt wurden. Dazu werden die jeweiligen Metalle des Elektrodenteils 22a und des Leitungsteils 22b aufgeschmolzen und verbunden. Da zwischen dem Elektrodenteil 22a und dem Leitungsteils 22b keine zusätzlichen Materialien wie z.B. ein Füllstoffmaterial (Hartlötfüllstoffmaterial) beim Löten oder dergleichen verwendet werden, also keine Einschlüsse vorhanden sind, kann die Wärmekapazität reduziert, die thermische Zeitkonstante verringert und damit die thermische Empfindlichkeit des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 erhöht werden. Hier kann für das Leitungsteil 22b eine lineare Komponente bzw. Bauteil, aufweisend einen kreisförmigen Querschnitt oder ein schmales Plattenbauteil, aufweisend eine Rahmenform, verwendet werden. Die Form des Leitungsteils 22b ist nicht besonders begrenzt. Wenn das Leitungsteil 22b ein lineares Bauteil ist, weist es eine schmale plattenförmige Folienform mit einem Durchmesser von φ30 µm bis φ100 µm auf, und im Falle der Leiterrahmen-Form beträgt die Breite vorzugsweise 80 bis 200 µm und die Dicke 10 µm bis 60 µm. Darüber hinaus beträgt die Querschnittsfläche des Leitungsteils 22 wünschenswerterweise 0,001 mm2 bis 0,03 mm2.
  • Auf diese Weise hat der Werkstoff bzw. das Material des Leitungsteils 22b eine Wärmeleitfähigkeit von 5 W/m·K bis 25 W/m·K, und es wird ein schweißbares Material ausgewählt und die Querschnittsfläche des Leitungsteils 22b auf 0,001 mm2 bis 0,03 mm2 eingestellt. Dadurch werden die Wärmekapazität und die Wärmeabgabemenge des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 reduziert und der Gassensor 1 mit hoher Empfindlichkeit und ausgezeichneter Wärmeempfindlichkeit kann realisiert werden. Insbesondere bei Verwendung einer Folie für das Leitungsteil werden diese Effekte weiter verbessert.
  • Darüber hinaus ist das wärmeempfindliche Widerstandselement nicht auf einen Dünnfilm-Thermistor beschränkt und kann aus einem Dünnfilm-Platinwiderstandselement bestehen. Zusätzlich kann ein Thermistor-Element verwendet werden, das aus einem Metalldraht, wie z.B. einem Platindraht und einem Draht aus seinen Legierungen oder einem Halbleiter, wie z.B. einem Metalloxid, Silizid oder Nitrid, besteht. Das wärmeempfindliche Widerstandselement kann aus einem Thermoelement wie einem Thermoelement oder einem Thermopile bzw. einer Thermosäule bestehen, bei dem eine Vielzahl von Thermoelementen in Reihe geschaltet ist, und ist nicht besonders begrenzt.
  • Das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 wird durch thermisches Koppeln an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 bereitgestellt, das wie oben beschrieben konfiguriert ist. Insbesondere wird das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 zu einem Film auf der Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 ausgebildet. Genauer gesagt wird das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 in einem Zustand gehalten, in dem es auf der Oberfläche der schützenden Isolierschicht 24 und der Oberfläche auf der anderen Oberflächenseite (Rückseite) des Substrats 21 zu einem Film ausgebildet wird.
  • Daher sind das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 und das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 über die schützende Isolierschicht 24 und das Substrat 21 thermisch an die Dünnfilmelementschicht 23 gekoppelt. Das heißt, die Wärme wird zwischen dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 und dem Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 gegenseitig geleitet.
  • Das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 ist ein poröses Adsorptionsmaterial und wird z.B. durch Bildung eines Typ-A-Zeolith-Molekularsiebs 3A (mit einem Porendurchmesser von 0,3 nm) zu einem Film auf der Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 gebildet. Für diese Bildung werden Wasser und Natriumsilikat als Si-Quelle und Wasser, Aluminiumhydroxid und Natriumhydroxid als Al-Quelle zugegeben, um entsprechende Lösungen herzustellen, und diese Lösungen werden gemischt und gerührt, um ein Gel zu bilden. Dann werden ein zuvor behandelter Träger (wärmeempfindliches Widerstandselement) und das Gel in ein Ölbad gegeben und bei 100°C für 4 Stunden hydrothermisch umgesetzt, um einen Film zu erzeugen.
  • Die Dicke des Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 3 beträgt 1 µm bis 5 µm. Wenn ein solch extrem dünner Funktionsfilm auf dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 gebildet werden kann, kann der Gassensor 1, aufweisend eine kleine Wärmekapazität, hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnete Wärmeempfindlichkeit realisiert werden. Dabei ist ein Filmbildungsverfahren für das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 nicht besonders auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt.
  • Darüber hinaus können hinsichtlich des Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 3 gemäß einem Nachweiszielgas bzw. einem Erkennungszielgas die Molekularsiebe 4A, 5A, 13X, ein hoher Siliciumdioxid-Typ Zeolith, ein mit Metallionen oder dergleichen substituierter Silberzeolith und ein poröser Metallkomplex verwendet werden.
  • Das Basiselement 4 ist ein im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildetes Metallelement, und ein leitendes Anschlussteil 42 wird über ein Isolierelement 41 darin eingesetzt wird. Der Leitungsdraht 22b, der von dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 geführt ist, ist durch Schweißen, Löten oder Dergleichen mit dem leitenden Anschlussteil 42 elektrisch verbunden. Das Isolierteil 41 ist aus einem isolierenden Material wie Glas oder Harz ausgebildet.
  • Hier kann, wenn das Basiselement 4 aus einem isolierenden Material gebildet wird, das Isolierelement 41 weggelassen werden. Außerdem kann der leitende Anschlussteil 42 aus einer gedruckten Leiterplatte oder dergleichen bestehen.
  • Das äußere Gehäuse 5 ist ein Metallelement, das im Wesentlichen in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und eine günstige Wärmeleitfähigkeit aufweist, und weist eine Endseite, die offen ist, und die andere Endseite auf, in der eine kreisförmige Öffnung 52 ausgebildet ist, in der ein Belüftungsteil 51 bereitgestellt ist. Das äußere Gehäuse 5 weist eine Endseite auf, die an dem Basiselement 4 befestigt ist, und weist eine Funktion auf, das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 abzudecken und zu schützen.
  • Das Belüftungsteil 51 besteht aus einem Element, das den Einfluss der Außenluft reduziert und weist eine Luftdurchlässigkeit auf, die das Ein- und Ausströmen von Gasen ermöglicht, und das wünschenswerterweise aus einem Material wie einem Drahtgeflecht, einem Vliesstoff oder einem porösen Schwamm besteht. Das Belüftungsteil 51 wird durch Presspassen oder Verkleben mit der inneren Umfangsseite des äußeren Gehäuses 5 hergestellt. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Belüftungsteil 51 beschränkt, das in dem äußeren Gehäuse 5 bereitgestellt ist. Das Belüftungsteil 51 kann im Basisteil 4 oder in einem Teil, das in einem Spalt zwischen dem äußeren Gehäuse 5 und dem Basiselement 4 gebildet wird, bereitgestellt werden.
  • Hier kann das äußere Gehäuse 5 aus einem Keramik- oder Harzmaterial gebildet werden. In diesem Fall kann eine Metallplattierung bzw. eine Metallbeschichtung oder dergleichen aufgebracht werden, so dass die innere Wandoberfläche des äußeren Gehäuses 5 die Funktion aufweist, Infrarotstrahlen zu reflektieren.
  • Wie in 3 dargestellt, wird bei einem Gaserkennungsgerät 10 eine Stromversorgung (Spannungsquelle) E an den Gassensor 1 angeschlossen. Insbesondere werden ein Widerstand 11 und der Gassensor 1 (das wärmeempfindliche Widerstandselement 2) in Reihe an die Stromversorgung E angeschlossen, ein Ausgangsanschluss bzw. Ausgabeanschluss wird zwischen den Widerstand 11 und das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 geschaltet, und eine Ausgangsspannung bzw. Ausgabespannung Vout wird unter Verwendung einer Spannung zwischen den beiden Enden des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 als an den Sensor angelegte Spannung erkannt. Der Widerstand 11 ist ein Widerstand zum Schutz vor einem Überstrom.
  • In dem Gassensor 1 der oben beschriebenen Ausführungsform wird das metallische Leitungsteil 22b mit dem Elektrodenteil 22a in dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 durch Schweißen verbunden. Hier wurde ein Gassensor, bei dem ein metallisches Leitungsteil durch Löten mit einem Elektrodenteil verbunden wurde, als Vergleichsbeispiel verwendet und die Ausgabecharakteristika sowohl des Gassensors 1 der vorliegenden Ausführungsform als auch des Gassensors des Vergleichsbeispiels verglichen und gemessen.
  • Als Ergebnis wurde festgestellt, dass der Gassensor des Vergleichsbeispiels eine größere Variation in den Ausgabecharakteristika der einzelnen Gassensoren aufwies als der Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform. Man nimmt an, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass in dem Gassensor des Vergleichsbeispiels ein Einschluss eines Füllmaterials (Hartlötfüllmaterial) zwischen dem Elektrodenteil und dem Leitungsteil vorhanden ist, wobei die Variation in der Höhe bzw. Menge des Einschlusses tendenziell auftritt und dies die Variation der Ausgabecharakteristika verursacht.
  • Daher ist es im Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform, da keine Einschlüsse wie in dem Gassensor des Vergleichsbeispiels vorhanden sind, möglich, die Variation der Ausgabecharakteristika der einzelnen Gassensoren 1 zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Als nächstes, wie in 4 dargestellt, führt in der vorliegenden Ausführungsform in der Gaserkennungsvorrichtung 10 ein Mikrocomputer (im Folgenden „Mikrocom“ genannt) 12 als Steuerungsmittel die Gesamtsteuerung durch. Der Mikrocomputer 12 besteht hauptsächlich aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 13, aufweisend eine Bedienungs- und Steuereinheit, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 14 und einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 15 als Speichermedium sowie einer Ein- und Ausgangssteuereinrichtung bzw. Ausgabesteuervorrichtung 16. Außerdem ist eine Stromversorgungsschaltung 17 mit der Eingangs- und Ausgabesteuervorrichtung 16 verbunden. Außerdem ist die in 3 dargestellte Schaltung mit der Stromversorgungsschaltung 17 verbunden.
  • Die Stromversorgungsschaltung 17 enthält die Stromversorgung E und weist eine Funktion des Anlegens einer Spannung der Stromversorgung E an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 und Steuern der Zufuhr von elektrischer Energie an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 auf. Insbesondere wird gemäß einem in den Speichermitteln des Mikrocomputers 12 gespeicherten Programm die von der Stromversorgung E in der Stromversorgungsschaltung 17 zugeführte elektrische Leistung bzw. Strom gesteuert. Zusätzlich wird die Ausgabespannung Vout in den Mikrocomputer 12 eingegeben und einer arithmetischen Verarbeitung unterzogen und als Erkennungsausgabe ausgegeben.
  • Hier wird in der vorliegenden Ausführungsform die Versorgung mit elektrischem Strom von der Stromversorgung E z.B. durch ein Mittel, das aus dem Mikrocomputer 12 und der Stromversorgungsschaltung 17 besteht, also eine elektrische Stromversorgungseinheit, durchgeführt. Die elektrische Versorgungseinheit muss nur die Funktion aufweisen, den Gassensor 1 mit elektrischen Strom zu versorgen, insbesondere eine Funktion, das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 mit elektrischen Strom aus der Stromversorgung E zu versorgen, und ist nicht auf ein besonders spezifisches Element oder Teil beschränkt.
  • Als nächstes zeigt 5 ein Konfigurationsbeispiel der Gaserkennungsvorrichtung 10, beinhaltend ein thermoelektrisches Element Te als Temperatureinstellelement, das den Gassensor 1 auf einer konstanten Temperatur hält. In diesem Konfigurationsbeispiel ist eine Temperatursteuereinheit 18, beinhaltend darin das thermoelektrische Element Te, als eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung dargestellt, die den Gassensor 1 auf einer konstanten Temperatur hält. Im Einzelnen enthält die Gaserkennungsvorrichtung 10 ein Erkennungsschaltkreisteil 10a, in dem der Mikrocomputer 12 und der in 4 dargestellte Stromversorgungskreis 17 sowie die Temperatursteuereinheit 18 untergebracht sind.
  • Das Erkennungsschaltkreisteil 10a weist eine in einem Gehäuse untergebrachte Schaltungskomponente, ein Anzeigefeld 10p, das auf der Vorderseite bereitgestellt ist, und den Gassensor lauf, der durch einen elektrischen Draht verbunden ist.
  • Die Temperatursteuereinheit 18 ist eine Temperatureinstellvorrichtung, die Kühlen und Heizen steuern kann und ein Peltier-Element als thermoelektrisches Element Te enthält und die Temperatur in einem Bereich von -20°C bis +80°C einstellen kann.
  • Zusätzlich ist ein Installationselement 18a des Gassensors 1, das aus einem Material mit günstiger Wärmeleitung wie Kupfer besteht, auf einer Platte (nicht abgebildet) auf der Oberseite der Temperatursteuereinheit 18 angeordnet. In dem Installationselement 18a sind ein Einführungsloch 18b und ein Durchflussloch 18c ausgebildet, durch die ein Gas in der Atmosphäre zum Gassensor 1 strömen kann.
  • Der Gassensor 1 wird in das Einführungsloch 18b eingeführt, und im eingeführten Zustand kann Gas durch das Durchflussloch 18c in das und aus dem Belüftungsteil 51 des Gassensors 1 strömen, so dass ein Gas erkannt werden kann.
  • Die Gaserkennungsvorrichtung 10 umfasst dabei eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung, die den Gassensor 1 auf einer konstanten Temperatur hält, insbesondere das thermoelektrische Element Te. Als das thermoelektrische Element kann ein Peltier-Element eingesetzt werden und als Heizer oder dergleichen, kann ein Heizelement eingesetzt werden. Außerdem ist es wünschenswert, dass die konstante Temperatur eine Genauigkeit von ±0,1°C aufweist.
  • Wenn die Temperatur des Gassensors 1 abgesenkt wird, wird der Sensor empfindlicher und kann z.B. eine Spurenmenge von z.B. 1 ppm oder weniger eines Gases erkennen. Steigt hingegen die Temperatur des Gassensors 1, wird der Sensor weniger empfindlich und kann ein Gas mit hoher Konzentration leicht erkennen.
  • Als nächstes wird die Funktionsweise bzw. das Betreiben der Gaserkennungsvorrichtung 10 anhand von 3, 4 und 5 bis 10 zusammen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall gezeigt, in dem ein Erkennungszielgas Wasserstoff (H2) ist. Beispielsweise kann eine Gaserkennungsvorrichtung, die an einer Wasserstoffstation oder einem Brennstoffzellenfahrzeug unter einer Umgebung, in der eine vorgegebene Menge Wasserstoff (H2) vorhanden sein kann, eingesetzt werden.
  • Zunächst wird das poröse Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 beschrieben. Das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 ist das Typ A Zeolith-Molekularsieb 3A (mit einem Porendurchmesser von 0,3 nm). Das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 weist einen Molekularsiebeffekt auf und adsorbiert nur Moleküle mit einem Durchmesser kleiner als ein Porendurchmesser. Daher adsorbiert das Material Wasserstoff (H2), Helium (He), Wasserdampf (Wassermolekül) (H2O) und Ammoniak (NH3) in der Atmosphäre, aber adsorbiert nicht Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2). Daher ist es möglich, ein Gas selektiv nach der Größe der Moleküle zu erkennen, und es ist möglich, die Selektivität eines Erkennungszielgases zu verbessern.
  • Darüber hinaus adsorbiert und desorbiert das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 im Allgemeinen Moleküle und somit ändert sich die Temperatur. Wenn das Gasmolekül Wasserstoff (H2) ist, tritt daher ein Phänomen auf, bei dem das Gasmolekül Adsorptionsmaterial 3 erhitzt wird, um Wasserstoff (H2) zu desorbieren, und somit die Temperaturänderungen auftreten.
  • 6 bis 10 zeigen Diagramme mit Messergebnissen zur Erläuterung der Ausgabecharakteristika des Gassensors. Diese Gaserkennung dient zur Erkennung einer Konzentration einer Spurenmenge von Wasserstoff (H2) und nutzt ein thermisches Durchgangsphänomen des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2.
  • Wie in den Zeichnungen dargestellt, wird eine Umgebungstemperatur (Temperatur des Gassensors 1) durch das thermoelektrische Element Te konstant bei 5°C gehalten, die Spannung der Stromversorgung E wird konstant bei 3,45 V gehalten, Stickstoff (N2) wird auf 100% eingestellt, eine Spannung (V), die an den Sensor in einer Atmosphäre , enthaltend 1 ppm oder 2 ppm Wasserstoff (H2), basierend auf Stickstoff (N2), angelegt wird, die Sensortemperatur (°C) und der Sensorausgang bzw. die Sensorausgabe (mV) werden gemessen. Die horizontale Achse stellt die Zeit (Sekunden) und die vertikale Achse die Spannung (mV) einer Sensorausgabe dar. Hier zeigt die Sensorausgabe eine Spannungsdifferenz im Vergleich zu einer an den Sensor angelegten Spannung an, wenn Stickstoff (N2) auf 100% eingestellt ist. Um ein bestimmtes Gas (Wasserstoff) zu erkennen, wird daher im Voraus eine Ausgabe eines Referenzgases (100% Stickstoff) gemessen.
  • Wie in 4 dargestellt, wird bei konstanter Umgebungstemperatur (der Temperatur des Gassensors 1) die Gaserkennungsvorrichtung 10 angetrieben, und entsprechend einem Ausgabesignal des Mikrocomputers 12 wird die Stromversorgung E der Stromversorgungsschaltung 17 als konstante Spannung von 3,45 V an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 angelegt. Dieser Zustand ist ein Zustand, in welchem elektrischer Strom zugeführt wird, sodass das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 erwärmt bzw. erhitzt wird. Hier ist bekannt, dass bei Zuführen eines Überstroms an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2, hergestellt aus einer Thermistor-Zusammensetzung, ein thermisches Durchgangsphänomen auftritt.
  • Wie in 6 und 7 dargestellt, wenn eine Spannung von 3,45 V an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 angelegt wird und elektrischer Strom zugeführt wird, fällt eine Spannung, angelegt an den Sensor, in ca. 30 Sekunden stark ab (siehe 6) und die Temperatur des Sensors steigt stark an (siehe 7), und es besteht die Tendenz, dass der Wert danach nahezu konstant wird. Eine solch starke Änderung deutet darauf hin, dass dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 ein Überstrom zugeführt wird und sich das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 in einem thermischen Durchgangszustand befindet.
  • Hier gibt es, wie in 6 und 7 gezeigt, fast keinen Unterschied in der Veränderung zwischen Stickstoff (N2) 100%, Wasserstoff (H2) 1 ppm und Wasserstoff (H2) 2 ppm, und zwar deshalb, weil die Menge an Wasserstoff (H2) extrem gering ist und es schwierig ist, den Zusammenhang mit dem Maßstab des Diagramms darzustellen. Daher zeigt 9 eine an den Sensor angelegte Spannung in einem Bereich, der 25 Sekunden bis 35 Sekunden auf der Zeitachse in 6 entspricht. Zusätzlich zeigt 10 aus Gründen der Vorsicht eine Sensorausgabe in einem Bereich, der 20 Sekunden bis 40 Sekunden auf der Zeitachse in 8 entspricht.
  • Wenn eine Spannung von 3,45 V an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 angelegt wird und elektrischer Strom zugeführt wird, wird ein Strom durch das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 fließen, elektrischer Strom zugeführt, das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 wird selbsterhitzt, und das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3, das thermisch an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 gekoppelt ist, wird erhitzt. Wenn das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 erhitzt wird, wird der an das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 adsorbierte Wasserstoff (H2) desorbiert und die Temperatur des Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 3 ändert sich je nach der Konzentration. Daher ändert sich die Temperatur des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 (die Temperatur des Sensors) entsprechend der Konzentration des Wasserstoffs (H2), und eine an den Sensor angelegte Spannung ändert sich entsprechend der Konzentration des Wasserstoffs (H2) (siehe 9). Da sich die Sensortemperatur, eine an den Sensor angelegte Spannung und die Sensorausgabe entsprechend der Wasserstoffkonzentration (H2) ändern, ist es auf diese Weise möglich, die Wasserstoffkonzentration (H2) zu erkennen.
  • Insbesondere wird wenn elektrischer Strom zum wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 zugeführt wird, Wasserstoff (H2), der an dem Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 adsorbiert wird, desorbiert, die Temperatur des Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 3 ändert sich, und die der Konzentration des Wasserstoffs (H2) entsprechende Ausgabe wird vom Mikrocomputer 12 berechnet und kann als ein Muster der Sensorausgabe erhalten werden (siehe 8). Da das Muster der Änderung der Sensorausgabe entsprechend der Wasserstoffkonzentration (H2) im Voraus in den Speichermitteln des Mikrocomputers 12 gespeichert wird, führt der Mikrocomputer 12 einen Rechenvorgang durch, bei dem das erhaltene Muster der Sensorausgabe mit dem im Voraus gespeicherten Muster verglichen wird, und berechnet die Wasserstoffkonzentration (H2) und gibt sie als Erkennungsausgabe aus. Auf diese Weise ist es möglich, die Konzentration von Wasserstoff (H2) zu erkennen.
  • Wenn das oben beschriebene thermische Durchgangsphänomen des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 genutzt wird, ist es selbst bei der Konzentration einer Spurenmenge Wasserstoff (H2) möglich, die Sensorausgabe weitgehend zu verändern und die Konzentration einer Spurenmenge Wasserstoff (H2) zu erkennen.
  • Dieses Gaserkennungsverfahren beinhaltet einen Schritt, bei dem der Gassensor 1 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, einen Erhitzungsschritt, bei dem das poröse Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 erhitzt wird, und einen Erkennungsschritt, bei dem ein spezifisches Gas entsprechend der Änderung der Ausgabe des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 aufgrund der Erhitzung nachgewiesen wird. Um ein spezifisches Gas zu erkennen, wird außerdem im Voraus die Ausgabe eines Referenzgases gemessen. Zusätzlich wird in dem Erkennungsschritt die Konzentration des spezifischen Gases durch Vergleich des Messergebnisses der Ausgabe des Referenzgases mit dem Messergebnis der Ausgabe des spezifischen Gases im Voraus ermittelt. Darüber hinaus wird bei diesem Gaserkennungsverfahren, bei dem Erhitzungsschritt, Zufuhr eines Überstroms an das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 beinhaltet, um das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 in einen thermischen Durchgangszustand zu versetzen, und ein Überstrom wird zu dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 zugeführt, um das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 in einen thermischen Durchgangszustand zu versetzen.
  • Hier wird auf der Grundlage der Messergebnisse unter verschiedenen Bedingungen bestätigt, dass das thermische Durchgehen des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 tendenziell auftritt, wenn die Umgebungstemperatur (die Temperatur des Gassensors 1) eine niedrige Temperatur (10°C oder niedriger) ist und tendenziell auftritt, wenn die Wärmekapazität des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 klein ist.
  • Da das Leitungsteil 22b durch Schweißen mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 2 verbunden wird, kann gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die Wärmekapazität reduziert werden, die thermische Empfindlichkeit kann erhöht werden, die Variation der Ausgabecharakteristika der einzelnen Gassensoren 1 kann reduziert werden und die Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
  • Da das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 auf der Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 zu einem Film ausgebildet ist, kann die Wärmekapazität zusätzlich reduziert werden, da die Dicke des Substrats 21 auf 10 µm bis 100 µm eingestellt ist und der Durchmesser und die Dicke des Leitungsteils 22b klein sind, kann außerdem ein Beitrag zur Verringerung der Wärmekapazität geleistet und die Hochgeschwindigkeitsreaktion gefördert werden.
  • Außerdem ist es bei Verwendung des thermischen Durchgangsphänomens des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 möglich, die Konzentration einer Spurenmenge von Wasserstoff (H2)-Gas zu erkennen.
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gassensor zeigt. Hier werden Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen oder gleichwertig sind, mit den gleichen Referenznummern bezeichnet und redundante Beschreibungen weggelassen.
  • Wie in 11 dargestellt, ist der Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Sensor, der eine Konzentration eines Gases in der Atmosphäre erkennt und ein Paar wärmeempfindliche Widerstandselemente enthält. Das heißt, das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 zur Erkennung und ein wärmeempfindliches Kompensationswiderstandselement 2a sind angeordnet, sodass sie mit dem äußeren Gehäuse 5 bedeckt sind. Die Gasmolekül-Adsorptionsmaterialien 3 und 3a werden zu einem Film auf den Oberflächen des wärmeempfindlichen Erkennungswiderstandselements 2 und des wärmeempfindlichen Kompensations-Widerstandselements 2a ausgebildet. Das wärmeempfindliche Widerstandserkennungselement 2 und das wärmeempfindliche Kompensationswiderstandselement 2a weisen im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf, aber sie weisen eine unterschiedliche Konfiguration des Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 3a auf, das im wärmeempfindlichen Kompensationswiderstandselement 2a bereitgestellt ist. Das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3a ist ein Material mit anderen Adsorptionseigenschaften als das poröse Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3, und es wird ein inaktiviertes Typ-A Zeolith-Molekularsieb 3A verwendet.
  • Obwohl das inaktivierte Molekularsieb 3A kaum Gasmoleküle adsorbiert, weist es die gleichen physikalischen Eigenschaften wie das Molekularsieb 3A in dem wärmeempfindlichen Erkennungs-Widerstandselement 2 auf, weist die gleichen thermischen Eigenschaften auf und weist im Wesentlichen die gleiche Wärmekapazität auf.
  • Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben. 12 ist ein Anschlussschema zur Erkennung von Charakteristika einer Gaserkennungsvorrichtung. 13 ist eine Querschnittsansicht, die ein wärmeempfindliches Widerstandselement zeigt. Hier werden Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen oder gleich sind, mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet und redundante Beschreibungen weggelassen.
  • Wie in 12 dargestellt, ist der Gassensor 1, d.h. ein Heiz- oder Kühlelement 8 als ein Temperatureinstellelement, das das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 und das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 erhitzt bzw. kühlt und auf einer konstanten Temperatur hält, an die Gaserkennungsvorrichtung 10 angeschlossen. Die Temperatur des Heiz- bzw. Kühlelements 8 wird durch einen Temperatureinstellkreis 9 gesteuert, so dass das Wärme- und Kühlmuster beliebig eingestellt werden kann. Bei einem typischen Heiz- oder Kühlelement wird ein Widerstand oder ein thermoelektrisches Element verwendet.
  • Wie oben beschrieben, kann die Steuerung schwierig sein, wenn das wärmeempfindliche Widerstandselement 2 zum Durchführen der Wärmesteuerung selbst erhitzt wird, da sich ein Widerstandswert des wärmeempfindlichen Widerstandselements 2 in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. In einem solchen Fall kann die Heiz- und Kühlungssteuerung effektiv funktionieren.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die 2 in der ersten Ausführungsform entspricht. Da das Gasmolekül-Adsorptionsmaterial 3 auf der schützenden Isolierschicht 24 zu einem Film ausgebildet ist, ist das Heiz- oder Kühlelement 8 auf der Rückseite des Substrats 21 vorgesehen. Hier kann ein Thermistor als Heiz- oder Kühlelement 8 verwendet werden.
  • Darüber hinaus kann beim Heiz- oder Kühlelement 8 natürlich nicht nur ein Element, aufweisend eine Funktion entweder zum Heizen oder zum Kühlen, sondern auch ein Element, aufweisend eine Funktion sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden. Daher kann speziell ein Heiz- und/oder Kühlelement verwendet werden.
  • Bei den Gassensoren und Gaserkennungsvorrichtungen der oben genannten Ausführungsformen ist das Erkennungszielgas nicht begrenzt, und es können Wasserstoff (H2), Wasserdampf (Wassermolekül) (H2O), Helium (He), Ammoniak (NH3) und dergleichen nachgewiesen werden. Die Gassensoren und Gaserkennungsvorrichtungen können in verschiedenen Vorrichtungen wie medizinischen Instrumenten, Fahrzeugen, elektrischen Haushaltsgeräten, OA-Instrumenten und Lebensmittelaufbewahrungsgeräten bereitgestellt und angewendet werden. Die anwendbaren Geräte sind nicht besonders eingeschränkt.
  • Hier ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Konfiguration der oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus sind die oben genannten Ausführungsformen nur Beispiele und nicht dazu bestimmt, den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Diese neuen Ausführungsformen können in anderen verschiedenen Formen umgesetzt werden, und es können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen vorgenommen werden. Diese Ausführungsformen und ihre Änderungen sind im Umfang und Sinn der Erfindung enthalten und sind auch in der im Umfang der Ansprüche beschriebenen Erfindung und ihren Äquivalenten enthalten.
  • Zum Beispiel kann ein poröser Metallkomplex als Adsorptionsmaterial für poröse Gasmoleküle verwendet werden. Poröse Metallkomplexe sind ein neues Konzept von Substanzgruppen, die über die Grenzen zwischen organischen und anorganischen Verbindungen hinausgehen, indem sie einen Metallkomplex verwenden. Ein „Koordinationspolymer (insbesondere ein poröses Koordinationspolymer (PCP) mit einem Nutzraum in Nanogröße oder ein metallorganisches Gerüst (MOF)“ wird als neues Material in den Mittelpunkt gestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gassensor
    2
    wärmeempfindliches Erkennungswiderstandselement
    2a
    wärmeempfindliches Kompensationswiderstandselement
    3
    Gasmolekül-Adsorptionselement
    3a
    Materialien mit unterschiedlichen Adsorptionseigenschaften
    4
    Basiselement
    5
    Äußeres Gehäuse
    8
    Heiz- und/oder Kühlelement
    10
    Gaserkennungsvorrichtung
    10a
    Erkennungsschaltkreisteil
    12
    Mikrocomputer
    17
    Stromversorgungsschaltung
    18
    Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (Temperatursteuereinheit)
    21
    Substrat
    22
    Leitende Schicht
    22b
    Leitungsteil
    23
    Dünnfilm-Elementschicht
    24
    Schützende Isolierschicht
    42
    Leitfähiger Anschlussteil
    51
    Belüftungsteil
    Te
    Thermoelektrisches Element
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP H285753 [0006]
    • JP H3220448 [0006]
    • JP 2013242269 [0006]
    • JP 2003262600 [0006]
    • WO 2014/189119 [0006]

Claims (16)

  1. Gassensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor umfasst: ein wärmeempfindliches Widerstandselement, aufweisend wenigstens ein Elektrodenpaar; ein Leitungsteil, das mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement durch Schweißen verbunden ist, wobei es keine Einschlüsse aufweist; und ein poröses Gasmolekül-Adsorptionsmaterial, das thermisch an das wärmeempfindliche Widerstandselement gekoppelt ist und aus dem spezifische Gasmoleküle durch Erhitzen desorbiert werden.
  2. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil eine Wärmeleitfähigkeit von 5 W/m·K bis 25 W/m·K und eine Querschnittsfläche von 0,001 mm2 bis 0,03 mm2 aufweist und aus einem schweißbaren Material gebildet ist.
  3. Gassensor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeempfindliche Widerstandselement durch Bilden einer Dünnfilmelementschicht zu einem Film auf einem Substrat gebildet wird und das Substrat eine Dicke von 10 µm bis 100 µm aufweist.
  4. Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Gasmolekül-Adsorptionsmaterial zu einem Film auf einer Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstandselements gebildet wird und eine Dicke des gebildeten porösen Gasmolekül-Adsorptionsmaterials 1 µm bis 5 µm beträgt.
  5. Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil in eine folienartige Leitungsrahmenform gebracht wird.
  6. Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das wärmeempfindliche Widerstandselement ein Thermistor ist.
  7. Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor umfasst ein Heiz- und/oder Kühlelement, das den Gassensor auf einer konstanten Temperatur hält.
  8. Gassensor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz- und/oder Kühlelement ein thermoelektrisches Element ist.
  9. Gaserkennungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor umfasst: Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6; und eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung, die den Gassensor auf einer konstanten Temperatur hält.
  10. Gaserkennungsverfahren für einen Gassensor umfassend ein wärmeempfindliches Widerstandselement, aufweisend wenigstens ein Elektrodenpaar, einen Leitungsteil, der mit dem wärmeempfindlichen Widerstandselement durch Schweißen verbunden ist, während er keine Einschlüsse aufweist, und ein poröses Gasmolekül-Adsorptionsmaterial, das thermisch an das wärmeempfindliche Widerstandselement gekoppelt ist und von dem spezifische Gasmoleküle durch Erhitzen desorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: einen Schritt des Haltens des Gassensors auf einer konstanten Temperatur; einen Erhitzungsschritt zum Erhitzen des porösen Gasmolekül-Adsorptionsmaterials; und einen Erkennungsschritt zum Erkennen eines spezifischen Gases gemäß Änderung einer Ausgabe des wärmeempfindlichen Widerstandselements aufgrund des Erhitzens.
  11. Gaserkennungsverfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Voraus eine Ausgabe eines Referenzgases gemessen wird, um das spezifische Gas zu erkennen.
  12. Gaserkennungsverfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Erkennungsschritt eine Konzentration des spezifischen Gases durch Vergleichen eines Messergebnisses der Ausgabe des Referenzgases mit einem Messergebnis einer Ausgabe des spezifischen Gases im Voraus erkannt wird.
  13. Gaserkennungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Erhitzungsschritt ein Überstrom an das wärmeempfindliche Widerstandselement angelegt wird, um das wärmeempfindliche Widerstandselement in einen thermischen Durchgangszustand zu versetzen.
  14. Gaserkennungsmethode gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Temperatur 10°C oder weniger beträgt.
  15. Vorrichtung, umfassend einen Gassensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Gassensor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  16. Vorrichtung, umfassend eine Gaserkennungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Gaserkennungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 umfasst.
DE112018004097.6T 2017-08-09 2018-07-26 Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung Pending DE112018004097T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-154003 2017-08-09
JP2017154003 2017-08-09
PCT/JP2018/028058 WO2019031260A1 (ja) 2017-08-09 2018-07-26 ガスセンサ、ガス検出装置、ガス検出方法及びガスセンサ、ガス検出装置を備えた装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018004097T5 true DE112018004097T5 (de) 2020-05-20

Family

ID=65271195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018004097.6T Pending DE112018004097T5 (de) 2017-08-09 2018-07-26 Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11531013B2 (de)
JP (2) JP6636211B2 (de)
CN (2) CN117517408A (de)
DE (1) DE112018004097T5 (de)
GB (1) GB2579482B (de)
WO (1) WO2019031260A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166429A1 (ja) * 2019-02-13 2020-08-20 Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 ガス検出装置及びガス検出方法
GB2583739B (en) * 2019-05-07 2022-05-18 Sensorhut Ltd Detection of analytes in gases using porous sorbents
JP6978638B2 (ja) * 2019-11-01 2021-12-08 Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 ガス検出装置、ガス検出方法及びガス検出装置を備えた装置
CN114764081A (zh) * 2021-01-14 2022-07-19 长城汽车股份有限公司 水分子传感器、水含量检测装置及水含量检测方法
WO2022196438A1 (ja) * 2021-03-15 2022-09-22 Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 気圧検出センサ、気圧検出装置及び気圧検出装置の製造方法
CN113358719A (zh) * 2021-06-07 2021-09-07 深圳市中志环境科技有限公司 一种多参数气体恒温监测装置及网格化空气质量监测系统
US20230358715A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-09 Carrier Corporation Surface modified matrix barrier for a gas detector device
WO2024027486A1 (zh) * 2022-08-02 2024-02-08 杭州三花研究院有限公司 检测组件、传感装置以及传感装置的制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0285753A (ja) 1988-09-22 1990-03-27 Yazaki Corp 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法
JPH03220448A (ja) 1990-01-25 1991-09-27 Yazaki Corp 湿度センサ
JP2003262600A (ja) 2002-03-07 2003-09-19 Tdk Corp 湿度センサ素子の製造方法と湿度センサ素子
JP2013242269A (ja) 2012-05-22 2013-12-05 Figaro Eng Inc ガスセンサ
WO2014189119A1 (ja) 2013-05-23 2014-11-27 Kimura Mitsuteru 濃縮機能を有する水素ガスセンサとこれに用いる水素ガスセンサプローブ

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5322828B2 (de) * 1972-12-20 1978-07-11
JPS5026593A (de) 1973-07-06 1975-03-19
US4080564A (en) * 1975-10-02 1978-03-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Humidity sensitive resistor device
US4397888A (en) * 1981-01-14 1983-08-09 Westinghouse Electric Corp. Thick film sensor for hydrogen and carbon monoxide
US4793181A (en) * 1987-06-02 1988-12-27 Djorup Robert Sonny Constant temperature sorption hygrometer
JP3173006B2 (ja) 1990-11-27 2001-06-04 大日本インキ化学工業株式会社 樹脂組成物
JPH04235338A (ja) * 1991-01-09 1992-08-24 Anritsu Corp 湿度センサ
JP3097287B2 (ja) 1991-03-18 2000-10-10 東陶機器株式会社 ガスセンサ及びその製造方法
JPH05322828A (ja) * 1992-05-18 1993-12-07 Riken Corp 湿度センサ及びその製造方法
JPH06213851A (ja) 1993-01-14 1994-08-05 Toshiba Corp ガス検知素子
JP3075070B2 (ja) 1994-03-18 2000-08-07 富士電機株式会社 一酸化炭素ガスセンサ
CN1298100A (zh) 1999-11-24 2001-06-06 四川大学 正温度系数热敏材料加热式气敏传感器
JP4235338B2 (ja) * 2000-03-10 2009-03-11 日本炭酸瓦斯株式会社 炭酸飲料抽出用減圧器
CA2453820A1 (en) * 2001-07-16 2003-01-30 Sensor Tech, Inc. Sensor device and method for qualitative and quantitative analysis of gas phase substances
EP1434048A1 (de) * 2001-08-31 2004-06-30 Kurabe Industrial Co., Ltd Kapazitiver feuchtigkeitssensor und herstellungsverfahren dafür
JP2006017681A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Noritz Corp 湿度検出装置
JP2006088088A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd ガス吸着素子とこれを用いた赤外線センサ
JP4537830B2 (ja) 2004-11-09 2010-09-08 エフアイエス株式会社 ガス検出装置の製造方法およびガス検出装置
JP5094212B2 (ja) * 2007-05-25 2012-12-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計と制御方法
JP5316959B2 (ja) 2010-03-17 2013-10-16 三菱マテリアル株式会社 薄膜サーミスタセンサ
DE102013014144B4 (de) 2013-08-23 2021-01-21 Thermo Electron Led Gmbh Wärmeleitfähigkeitsdetektor mit geschlossener Referenzkavität
WO2015087906A1 (ja) 2013-12-13 2015-06-18 富士電機株式会社 ガス検出装置およびその方法
EP2894464B1 (de) * 2014-01-10 2021-11-10 Sensirion AG Mikrosensor für Gasstrom- und Gaskonzentrationsmessungen
US10375933B2 (en) * 2014-12-12 2019-08-13 A&D Company, Limited Animal behavior monitoring system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0285753A (ja) 1988-09-22 1990-03-27 Yazaki Corp 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法
JPH03220448A (ja) 1990-01-25 1991-09-27 Yazaki Corp 湿度センサ
JP2003262600A (ja) 2002-03-07 2003-09-19 Tdk Corp 湿度センサ素子の製造方法と湿度センサ素子
JP2013242269A (ja) 2012-05-22 2013-12-05 Figaro Eng Inc ガスセンサ
WO2014189119A1 (ja) 2013-05-23 2014-11-27 Kimura Mitsuteru 濃縮機能を有する水素ガスセンサとこれに用いる水素ガスセンサプローブ

Also Published As

Publication number Publication date
GB2579482A (en) 2020-06-24
JP6636211B2 (ja) 2020-01-29
GB2579482B (en) 2022-03-23
CN110998305A (zh) 2020-04-10
US20200166493A1 (en) 2020-05-28
JP6964121B2 (ja) 2021-11-10
GB202001494D0 (en) 2020-03-18
WO2019031260A1 (ja) 2019-02-14
JPWO2019031260A1 (ja) 2019-11-07
US11531013B2 (en) 2022-12-20
CN117517408A (zh) 2024-02-06
JP2020046438A (ja) 2020-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018004097T5 (de) Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung
DE2025770C3 (de) Anordnung zum Feststellen entflammbaren Gases
EP3105571B1 (de) Verfahren und sensorsystem zur messung der konzentration von gasen
DE112017000920T5 (de) Gassensor, gasdetektionsvorrichtung, gasdetektionsverfahren und mit gasdetektionsvorrichtung versehene vorrichtung
EP1483571B1 (de) Mikrostrukturierter gassensor mit steuerung der gassensitiven eigenschaften durch anlegen eines elektrischen feldes
DE102018118519A1 (de) Gassensor
DE102012112575A1 (de) Sensorelement, Thermometer sowie Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur
DE2139828C3 (de) Temperaturmeßwiderstand mit großer Temperaturwechselbeständigkeit aus Glaskeramik
DE102009026439A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Herstellung eines solchen
EP1875198A1 (de) Sensorelement für partikelsensoren und verfahren zum betrieb desselben
EP0643827B1 (de) Methansensor
EP0421158A1 (de) Katalytischer Gassensor und Verfahren zum Herstellen desselben
EP1621882A2 (de) Verfahren und Anordnung zur Erfassung brennbarer Gase, insbesondere zur Erfassung von Wasserstoff
DE112020005398T5 (de) Gaserfassungsvorrichtung, gaserfassungsverfahren und vorrichtung mit gaserfassungsvorrichtung
EP3423815A1 (de) Verfahren zur erfassung einer in einem gasförmigen medium enthaltenen substanz, computerprogramm, auswerteeinheit und sensoreinrichtung
DE3217883A1 (de) Gassensor
DE102006054505A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines Stoffes in einem Gas
DE102004060103A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Erfassung brennbarer Gase, insbesondere zur Erfassung von Wasserstoff
DE102006033110A1 (de) Sensor und Verfahren zur Messung eines Gehaltes von Kohlenwasserstoffen in einer Gasatmosphäre
EP3887805A1 (de) Gassensorvorrichtung sowie verfahren zu ihrer herstellung und zu ihrem betrieb
DE102005046944A1 (de) Gassensitiver Feldeffekttransistor zur Detektion von Chlor
WO2008145512A2 (de) Kontaktierung einer vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung einer prozessgrösse
EP4098989A1 (de) Leckagedetektion
DE102013113249A1 (de) Verfahren zur Erfassung einer in einem gasförmigen Medium enthaltenen Substanz, Computerprogramm, Auswerteeinheit und Sensoreinrichtung
DE102008034033A1 (de) Trägerelement und multifunktionaler Sensor