JP2002071611A - 水素ガスセンサ - Google Patents
水素ガスセンサInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中において
も出力が飽和せずに水素濃度を検出することができ、ま
たこのような強い還元性雰囲気中においても出力に不可
逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定して高濃度の
水素ガス濃度を検出することができ、しかも簡便な構成
で安価に製造することができ、更に小型、堅牢であり、
特に燃料電池用燃焼ガス中の水素ガス濃度検知用として
好適に用いることができる水素ガスセンサを提供する。 【解決手段】 金属酸化物半導体よりなる感応部６に電
気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサであ
る。感応部６はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3の
うちの少なくとも一種のものを主成分とする。
も出力が飽和せずに水素濃度を検出することができ、ま
たこのような強い還元性雰囲気中においても出力に不可
逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定して高濃度の
水素ガス濃度を検出することができ、しかも簡便な構成
で安価に製造することができ、更に小型、堅牢であり、
特に燃料電池用燃焼ガス中の水素ガス濃度検知用として
好適に用いることができる水素ガスセンサを提供する。 【解決手段】 金属酸化物半導体よりなる感応部６に電
気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサであ
る。感応部６はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3の
うちの少なくとも一種のものを主成分とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素がほとんど存
在しない雰囲気下、あるいは高濃度の水素ガス雰囲気下
において、出力が飽和せず、高濃度の水素ガス濃度を安
定して検知することができる水素ガスセンサに関し、特
に燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度の測定用として
好適に用いることができるものに関する。
在しない雰囲気下、あるいは高濃度の水素ガス雰囲気下
において、出力が飽和せず、高濃度の水素ガス濃度を安
定して検知することができる水素ガスセンサに関し、特
に燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度の測定用として
好適に用いることができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球規模の環境問題の解決が要望
されるなか、クリーンエネルギー技術の開発が活発とな
っており、このような技術として燃料電池が注目されて
いる。燃料電池は水素と酸素との燃焼反応等を利用して
起電力を発生させるものであり、エネルギー変換率が高
く、クリーンで環境にやさしい発電装置として期待され
ている。またこのような燃料電池を電源として用いた燃
料電池自動車の開発も活発に進められている。
されるなか、クリーンエネルギー技術の開発が活発とな
っており、このような技術として燃料電池が注目されて
いる。燃料電池は水素と酸素との燃焼反応等を利用して
起電力を発生させるものであり、エネルギー変換率が高
く、クリーンで環境にやさしい発電装置として期待され
ている。またこのような燃料電池を電源として用いた燃
料電池自動車の開発も活発に進められている。
【０００３】燃料電池は、一般的には燃料である天然ガ
ス等から硫黄化合物を除去する脱硫器、脱硫された燃料
を水素とＣＯ及びＣＯ2に変成する改質器、及びＣＯを
ＣＯ2に変化させる変成器から構成される改質装置を備
えており、この改質装置によって、天然ガス等の燃料か
ら水素ガスに富んだ燃料ガス（改質ガス）が生成され
る。そして燃料電池本体において、この燃料ガス中の水
素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に反応させて直流
電力を得るものである。
ス等から硫黄化合物を除去する脱硫器、脱硫された燃料
を水素とＣＯ及びＣＯ2に変成する改質器、及びＣＯを
ＣＯ2に変化させる変成器から構成される改質装置を備
えており、この改質装置によって、天然ガス等の燃料か
ら水素ガスに富んだ燃料ガス（改質ガス）が生成され
る。そして燃料電池本体において、この燃料ガス中の水
素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に反応させて直流
電力を得るものである。
【０００４】上記の燃料ガス中には数１０〜１００％と
いう高濃度の水素ガスが含まれると共に、酸素は殆ど含
まれないものであるが、この燃料ガス中の水素濃度は、
燃料電池の運転の安定化のために所定の濃度範囲内とな
っている必要があり、燃料電池の運転の安定化を図った
り運転状態を監視するためには、燃料ガス中の水素ガス
濃度をモニターしたりコントロールしたりする必要があ
る。
いう高濃度の水素ガスが含まれると共に、酸素は殆ど含
まれないものであるが、この燃料ガス中の水素濃度は、
燃料電池の運転の安定化のために所定の濃度範囲内とな
っている必要があり、燃料電池の運転の安定化を図った
り運転状態を監視するためには、燃料ガス中の水素ガス
濃度をモニターしたりコントロールしたりする必要があ
る。
【０００５】このため、燃料電池用の水素ガス濃度を検
知するための水素ガスセンサとして、例えば特開２００
０−９６８５号公報に開示されているものが提案されて
いる。この水素ガスセンサは、酸素濃度検知セルと酸素
ポンプセルとを固体電解質の両側に多孔質の電極を配置
して構成し、この各セルの一方の電極を間隔をあけて対
向させると共にこの各電極間の空間を外部から閉塞して
空隙を形成し、空隙内側に配置されている各セルの電極
を接地し、更にこの空隙と外部との間に水素ガスが通過
可能なガス拡散制限部を設けて構成されたものである。
知するための水素ガスセンサとして、例えば特開２００
０−９６８５号公報に開示されているものが提案されて
いる。この水素ガスセンサは、酸素濃度検知セルと酸素
ポンプセルとを固体電解質の両側に多孔質の電極を配置
して構成し、この各セルの一方の電極を間隔をあけて対
向させると共にこの各電極間の空間を外部から閉塞して
空隙を形成し、空隙内側に配置されている各セルの電極
を接地し、更にこの空隙と外部との間に水素ガスが通過
可能なガス拡散制限部を設けて構成されたものである。
【０００６】このように構成される水素ガスセンサは、
酸素ポンプセルの外面側の電極が燃料電池に供給される
水素を含む燃料ガスの気流中に露出するように配され
る。ここで燃料ガスには水蒸気が添加されるものであ
る。この状態で酸素ポンプセルの電極間に電圧を印加す
ると、外面側の電極において水が分解される共に、酸素
イオンが固体電解質中を通過して空隙内に導入される。
一方、空隙内にはガス拡散制限部を介して水素も導入さ
れ、空隙内で酸素イオンと水素とが反応して水が生成さ
れる。また酸素濃度検知セルの電極間には一定の微少電
流が通電され、電極間に空隙内の酸素濃度に応じた電圧
が発生するようにしている。そして、酸素濃度検知セル
に発生する電圧が一定となるように酸素ポンプセルの電
極間に印加する電圧を制御し、このときの酸素ポンプセ
ルの電極間に印加する電圧の値から水素濃度を導出する
ものである。
酸素ポンプセルの外面側の電極が燃料電池に供給される
水素を含む燃料ガスの気流中に露出するように配され
る。ここで燃料ガスには水蒸気が添加されるものであ
る。この状態で酸素ポンプセルの電極間に電圧を印加す
ると、外面側の電極において水が分解される共に、酸素
イオンが固体電解質中を通過して空隙内に導入される。
一方、空隙内にはガス拡散制限部を介して水素も導入さ
れ、空隙内で酸素イオンと水素とが反応して水が生成さ
れる。また酸素濃度検知セルの電極間には一定の微少電
流が通電され、電極間に空隙内の酸素濃度に応じた電圧
が発生するようにしている。そして、酸素濃度検知セル
に発生する電圧が一定となるように酸素ポンプセルの電
極間に印加する電圧を制御し、このときの酸素ポンプセ
ルの電極間に印加する電圧の値から水素濃度を導出する
ものである。
【０００７】また、特開平６−１９６１８８号公報に
は、燃料電池用の水素ガス濃度を検知するための水素ガ
スセンサとして、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の酸化物から構成
される半導体センサを用いることが開示されている。
は、燃料電池用の水素ガス濃度を検知するための水素ガ
スセンサとして、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の酸化物から構成
される半導体センサを用いることが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特開２
０００−９６８５号公報に開示されている水素ガスセン
サは、装置構成が複雑であり、しかも複雑な制御機構が
必要とされるものであって、小型化が困難であり、また
製造工程が煩雑となって製造に手間がかかると共に、製
造コストも嵩むものであった。
０００−９６８５号公報に開示されている水素ガスセン
サは、装置構成が複雑であり、しかも複雑な制御機構が
必要とされるものであって、小型化が困難であり、また
製造工程が煩雑となって製造に手間がかかると共に、製
造コストも嵩むものであった。
【０００９】一方、特開平６−１９６１８８号公報に記
載のように水素ガスセンサを半導体センサにて構成する
と簡便な構成で安価に製造することができるが、従来か
ら知られているＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｆ
ｅ2Ｏ3等を主成分とする感応部にて構成される金属酸化
物半導体ガスセンサは、比較的低濃度の水素雰囲気中で
出力が飽和してまうと共に、酸素濃度が低い雰囲気中で
も出力が飽和し、また強い還元性雰囲気中では破壊的な
ダメージを受けて出力に不可逆な変化が発生してしまう
ものであって、燃料電池用の燃料ガス中の水素濃度を検
出する場合のような高濃度の水素ガス濃度を長期間安定
して検出することができないものであった。
載のように水素ガスセンサを半導体センサにて構成する
と簡便な構成で安価に製造することができるが、従来か
ら知られているＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｆ
ｅ2Ｏ3等を主成分とする感応部にて構成される金属酸化
物半導体ガスセンサは、比較的低濃度の水素雰囲気中で
出力が飽和してまうと共に、酸素濃度が低い雰囲気中で
も出力が飽和し、また強い還元性雰囲気中では破壊的な
ダメージを受けて出力に不可逆な変化が発生してしまう
ものであって、燃料電池用の燃料ガス中の水素濃度を検
出する場合のような高濃度の水素ガス濃度を長期間安定
して検出することができないものであった。
【００１０】尚、金属酸化物半導体としてＴｉＯ2を用
いるセンサとしては、例えば特許第１３６８５２５号の
ように自動車のエンジン制御用空燃比センサとして実用
化されているものがあり、またＳｒＴｉＯ3やＢａＴｉ
Ｏ3を用いるセンサは実用化はされていないものの自動
車のリーンバーンエンジン制御用センサとして特開平７
−１９８６４７号公報に開示されているように多くの研
究事例があるが、いずれも酸素センサとして用いられて
いるものであり、水素ガスセンサへの適用の可能性は見
出されていなかった。
いるセンサとしては、例えば特許第１３６８５２５号の
ように自動車のエンジン制御用空燃比センサとして実用
化されているものがあり、またＳｒＴｉＯ3やＢａＴｉ
Ｏ3を用いるセンサは実用化はされていないものの自動
車のリーンバーンエンジン制御用センサとして特開平７
−１９８６４７号公報に開示されているように多くの研
究事例があるが、いずれも酸素センサとして用いられて
いるものであり、水素ガスセンサへの適用の可能性は見
出されていなかった。
【００１１】本発明は上記の点に鑑みて為されたもので
あり、金属酸化物半導体として従来水素ガスセンサへの
適用が見出されていなかったＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂ
ａＴｉＯ3に着目し、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気
中においても出力が飽和せずに水素濃度を検出すること
ができ、またこのような強い還元性雰囲気中においても
出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定し
て高濃度の水素ガス濃度を検出することができ、しかも
簡便な構成で安価に製造することができ、更に小型、堅
牢であり、特に燃料電池用燃焼ガス中の水素ガス濃度検
知用として好適に用いることができる水素ガスセンサを
提供することを目的とするものである。
あり、金属酸化物半導体として従来水素ガスセンサへの
適用が見出されていなかったＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂ
ａＴｉＯ3に着目し、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気
中においても出力が飽和せずに水素濃度を検出すること
ができ、またこのような強い還元性雰囲気中においても
出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定し
て高濃度の水素ガス濃度を検出することができ、しかも
簡便な構成で安価に製造することができ、更に小型、堅
牢であり、特に燃料電池用燃焼ガス中の水素ガス濃度検
知用として好適に用いることができる水素ガスセンサを
提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
水素ガスセンサは、金属酸化物半導体よりなる感応部６
に電気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサ
であって、感応部６はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉ
Ｏ3のうちの少なくとも一種のものを主成分とすること
を特徴とするものである。
水素ガスセンサは、金属酸化物半導体よりなる感応部６
に電気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサ
であって、感応部６はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉ
Ｏ3のうちの少なくとも一種のものを主成分とすること
を特徴とするものである。
【００１３】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、水素ガス濃度４〜１００％の高濃度水素ガス検知用
として形成して成ることを特徴とするものである。
て、水素ガス濃度４〜１００％の高濃度水素ガス検知用
として形成して成ることを特徴とするものである。
【００１４】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度検知用と
して形成して成ることを特徴とするものである。
おいて、燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度検知用と
して形成して成ることを特徴とするものである。
【００１５】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、感応部６は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｄを０．０２〜２．
０質量％含有することを特徴とするものである。
いずれかにおいて、感応部６は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｄを０．０２〜２．
０質量％含有することを特徴とするものである。
【００１６】また請求項５の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、感応部６は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｔを０．０１〜１．
０質量％含有することを特徴とするものである。
いずれかにおいて、感応部６は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｔを０．０１〜１．
０質量％含有することを特徴とするものである。
【００１７】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、感応部６は、バインダーとしてコロ
イダルシリカ、有機シリカ、アルミナゾルのうちの少な
くともいずれか一つを用いることによりＳｉＯ2、Ａ2Ｏ
3のうちの少なくともいずれかを含有することを特徴と
するものである。
いずれかにおいて、感応部６は、バインダーとしてコロ
イダルシリカ、有機シリカ、アルミナゾルのうちの少な
くともいずれか一つを用いることによりＳｉＯ2、Ａ2Ｏ
3のうちの少なくともいずれかを含有することを特徴と
するものである。
【００１８】また請求項７の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部６を楕円球状に形成して成る
ことを特徴とするものである。
いずれかにおいて、感応部６を楕円球状に形成して成る
ことを特徴とするものである。
【００１９】また請求項８の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部６を平板型基体上に形成して
成ることを特徴とするものである。
いずれかにおいて、感応部６を平板型基体上に形成して
成ることを特徴とするものである。
【００２０】また請求項９の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部６を円筒型基体上に形成して
成ることを特徴とするものである。
いずれかにおいて、感応部６を円筒型基体上に形成して
成ることを特徴とするものである。
【００２１】また請求項１０の発明は、請求項１乃至９
のいずれかにおいて、感応部６を加熱するヒータを設け
て成ることを特徴とするものである。
のいずれかにおいて、感応部６を加熱するヒータを設け
て成ることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２３】本発明に係る水素ガスセンサは、感応部６
が二酸化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム
（ＳｒＴｉＯ3）及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）
のうちの少なくとも一種のものを主成分として構成され
るものであり、この場合、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ
ＴｉＯ3の総量は、感応部６全体に対して５０〜１００
質量％の範囲とすることが好ましい。
が二酸化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム
（ＳｒＴｉＯ3）及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）
のうちの少なくとも一種のものを主成分として構成され
るものであり、この場合、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ
ＴｉＯ3の総量は、感応部６全体に対して５０〜１００
質量％の範囲とすることが好ましい。
【００２４】また、感応部６には、感応部６に含まれる
ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ 3の総量に対してパ
ラジウム（Ｐｄ）を０．０２〜２．０質量％含有させる
か、あるいは白金（Ｐｔ）を０．０１〜１．０質量％含
有させることが好ましく、この場合、水素ガスの濃度を
検知する場合に感応部６の電気抵抗値が速やかに安定
し、水素ガスの検知時における感応部６の応答性を向上
することができる。
ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ 3の総量に対してパ
ラジウム（Ｐｄ）を０．０２〜２．０質量％含有させる
か、あるいは白金（Ｐｔ）を０．０１〜１．０質量％含
有させることが好ましく、この場合、水素ガスの濃度を
検知する場合に感応部６の電気抵抗値が速やかに安定
し、水素ガスの検知時における感応部６の応答性を向上
することができる。
【００２５】また、この感応部６には、バインダーとし
て、有機シリカやコロイダルシリカ等のシリカ系バイン
ダーや、アルミナゾル等のアルミナバインダーのうちの
少なくともいずれか一種を添加して、感応部６にＳｉＯ
2、Ａ2Ｏ3のうちの少なくともいずれかを含有させるこ
とが好ましい。このようにすると、感応部６の成形性や
強度を向上することができる。これらのバインダーの添
加量は特に限定されるものではなく、感応部６に充分な
成形性や強度を付与するために必要とされる適宜の量が
用いられる。
て、有機シリカやコロイダルシリカ等のシリカ系バイン
ダーや、アルミナゾル等のアルミナバインダーのうちの
少なくともいずれか一種を添加して、感応部６にＳｉＯ
2、Ａ2Ｏ3のうちの少なくともいずれかを含有させるこ
とが好ましい。このようにすると、感応部６の成形性や
強度を向上することができる。これらのバインダーの添
加量は特に限定されるものではなく、感応部６に充分な
成形性や強度を付与するために必要とされる適宜の量が
用いられる。
【００２６】以下に、感応部６の製造方法を例示する。
【００２７】感応部６の主成分としてＴｉＯ2を用いる
場合は、例えばＴｉＣｌ4水溶液にアンモニア水を添加
して得られるＴｉ（ＯＨ）4を空気雰囲気下で１１００
℃で１時間焼成することにより得られるＴｉＯ2を用い
ることができる。尚、ここでは出発物質としてチタンの
塩化物である四塩化チタンを用いているが、硝酸塩や炭
酸塩などの、各種のチタンの化合物を用いることもでき
る。
場合は、例えばＴｉＣｌ4水溶液にアンモニア水を添加
して得られるＴｉ（ＯＨ）4を空気雰囲気下で１１００
℃で１時間焼成することにより得られるＴｉＯ2を用い
ることができる。尚、ここでは出発物質としてチタンの
塩化物である四塩化チタンを用いているが、硝酸塩や炭
酸塩などの、各種のチタンの化合物を用いることもでき
る。
【００２８】また感応部６の主成分としてＢａＴｉＯ3
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2と、ＢａＣｌ2・
２Ｈ2Ｏとを、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるよ
うに湿式混合した後、乾燥固化したものを、例えば空気
雰囲気下で１１００℃で２時間焼成することにより得ら
れるＢａＴｉＯ3を用いることができる。尚、ここでは
出発物質としてバリウムの塩化物であるＢａＣｌ2・２
Ｈ2Ｏを用いているが、硝酸塩や炭酸塩などの、各種の
バリウムの化合物を用いることもできる。また出発物質
として用いているＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのい
ずれの結晶構造のものも用いることができる。
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2と、ＢａＣｌ2・
２Ｈ2Ｏとを、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるよ
うに湿式混合した後、乾燥固化したものを、例えば空気
雰囲気下で１１００℃で２時間焼成することにより得ら
れるＢａＴｉＯ3を用いることができる。尚、ここでは
出発物質としてバリウムの塩化物であるＢａＣｌ2・２
Ｈ2Ｏを用いているが、硝酸塩や炭酸塩などの、各種の
バリウムの化合物を用いることもできる。また出発物質
として用いているＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのい
ずれの結晶構造のものも用いることができる。
【００２９】また感応部６の主成分としてＳｒＴｉＯ3
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2とＳｒ（ＮＯ3）
2とをＳｒとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式
混合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１
００℃で２時間焼成することにより得られるＳｒＴｉＯ
3を用いることができる。尚、ここでは出発物質として
バリウムの硝酸塩であるＳｒ（ＮＯ3）2を用いている
が、塩化物や炭酸塩などの、各種のストロンチウムの化
合物を用いることもできる。また出発物質として用いて
いるＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのいずれの結晶構
造のものも用いることができる。
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2とＳｒ（ＮＯ3）
2とをＳｒとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式
混合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１
００℃で２時間焼成することにより得られるＳｒＴｉＯ
3を用いることができる。尚、ここでは出発物質として
バリウムの硝酸塩であるＳｒ（ＮＯ3）2を用いている
が、塩化物や炭酸塩などの、各種のストロンチウムの化
合物を用いることもできる。また出発物質として用いて
いるＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのいずれの結晶構
造のものも用いることができる。
【００３０】上記の感応部６の主成分となるＴｉＯ2、
ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3のうちから適宜選択された一
種又は二種以上の金属酸化物半導体を粉砕し、テルピネ
オール等の有機溶媒を加えてペースト状の成形材料を調
製する。この成形材料には、必要に応じて、強度改善や
電気抵抗値のコントロールのためにα−アルミナを混合
しても良い。
ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3のうちから適宜選択された一
種又は二種以上の金属酸化物半導体を粉砕し、テルピネ
オール等の有機溶媒を加えてペースト状の成形材料を調
製する。この成形材料には、必要に応じて、強度改善や
電気抵抗値のコントロールのためにα−アルミナを混合
しても良い。
【００３１】ここで感応部６にＰｄ又はＰｔを含有させ
る場合は、例えば上記の粉体状の金属酸化物半導体に有
機溶媒を加える前にＰｄ又はＰｔを配合し、空気雰囲気
下で例えば５００℃で１時間焼成し、その後に有機溶媒
を加えてペースト状の成形材料を調製するものである。
る場合は、例えば上記の粉体状の金属酸化物半導体に有
機溶媒を加える前にＰｄ又はＰｔを配合し、空気雰囲気
下で例えば５００℃で１時間焼成し、その後に有機溶媒
を加えてペースト状の成形材料を調製するものである。
【００３２】そして、このように調製される成形材料を
センサ基体に塗布した後、例えば空気雰囲気下で７００
℃で１時間焼成することにより、感応部６を形成するこ
とができる。
センサ基体に塗布した後、例えば空気雰囲気下で７００
℃で１時間焼成することにより、感応部６を形成するこ
とができる。
【００３３】また、既述のようなバインダーを用いる場
合は、上記のようにしてセンサ基体に塗布された成形材
料を焼成した後、その表面にバインダーを適当量塗布
し、更に例えば空気中で７００℃で１時間焼成して、感
応部６を形成するものである。また成形材料を調製する
際にテルピネオール等の有機溶媒の代わりに、既述のよ
うなバインダーを配合してペースト状の成形材料を調製
することもできる。
合は、上記のようにしてセンサ基体に塗布された成形材
料を焼成した後、その表面にバインダーを適当量塗布
し、更に例えば空気中で７００℃で１時間焼成して、感
応部６を形成するものである。また成形材料を調製する
際にテルピネオール等の有機溶媒の代わりに、既述のよ
うなバインダーを配合してペースト状の成形材料を調製
することもできる。
【００３４】このようにして得られる感応部６を用い、
この感応部６に電気抵抗測定用の一対の電極を設けるこ
とにより、水素ガスセンサを構成することができる。そ
して、感応部６を水素ガスを含む雰囲気中に配置した状
態でこの電極間の電気抵抗値を測定し、この電気抵抗値
に基づいて水素ガス濃度を検出することができるもので
ある。
この感応部６に電気抵抗測定用の一対の電極を設けるこ
とにより、水素ガスセンサを構成することができる。そ
して、感応部６を水素ガスを含む雰囲気中に配置した状
態でこの電極間の電気抵抗値を測定し、この電気抵抗値
に基づいて水素ガス濃度を検出することができるもので
ある。
【００３５】また、水素ガスセンサを構成するにあたっ
ては、感応部６を一定の温度に保つためのヒータを設け
ることが好ましい。すなわち、感応部６は組成に応じて
水素ガスを検知するための好適な温度（素子温度）があ
り、また素子温度が変動すると水素ガスの感度が変動し
て正確な水素濃度を検知することが困難になるため、水
素ガス濃度の検出を行うにあたり、ヒータにて素子温度
を好適温度に保ち、水素ガス濃度を正確に検知すること
ができるようにするものである。
ては、感応部６を一定の温度に保つためのヒータを設け
ることが好ましい。すなわち、感応部６は組成に応じて
水素ガスを検知するための好適な温度（素子温度）があ
り、また素子温度が変動すると水素ガスの感度が変動し
て正確な水素濃度を検知することが困難になるため、水
素ガス濃度の検出を行うにあたり、ヒータにて素子温度
を好適温度に保ち、水素ガス濃度を正確に検知すること
ができるようにするものである。
【００３６】以下に水素ガスセンサの具体的な構成を例
示する。
示する。
【００３７】図１，２に示す水素ガスセンサでは、ヒー
タ２５及び芯線２０をセンサ基体として、このヒータ２
５及び芯線２０を覆うように楕円球体状（ミニビード
状）に感応部６が形成されている。この水素ガスセンサ
は、有底筒状のセンサ筐体４０の底部を兼ねる樹脂製の
ベース３０と、ベース３０を貫通してセンサ筐体４０内
外に突出する３本の端子１０1，１０2，１０3と、端子
１０1，１０2，１０3にリード線２０1，２０2，２０3を
接続固定して支持されたセンシング部Ａと、センサ筐体
４０の天上面に設けられたガス導入用のステンレス製の
金網４１とを備えている。ここに、ヒータ２５は上述の
リード線２０1，２０3間に設けられ、芯線２０は上述の
リード線２０2により形成されている。また、リード線
２０2とリード線２０1，２０3のいずれか一方とで電気
抵抗測定用の電極を構成し、リード線２０1とリード線
２０3とがヒータ加熱用の電極を構成している。尚、感
応部６の外径寸法は、長手方向の直径をほぼ０．５ｍｍ
とし、短手方向の径をほぼ０．３ｍｍとしてある。
タ２５及び芯線２０をセンサ基体として、このヒータ２
５及び芯線２０を覆うように楕円球体状（ミニビード
状）に感応部６が形成されている。この水素ガスセンサ
は、有底筒状のセンサ筐体４０の底部を兼ねる樹脂製の
ベース３０と、ベース３０を貫通してセンサ筐体４０内
外に突出する３本の端子１０1，１０2，１０3と、端子
１０1，１０2，１０3にリード線２０1，２０2，２０3を
接続固定して支持されたセンシング部Ａと、センサ筐体
４０の天上面に設けられたガス導入用のステンレス製の
金網４１とを備えている。ここに、ヒータ２５は上述の
リード線２０1，２０3間に設けられ、芯線２０は上述の
リード線２０2により形成されている。また、リード線
２０2とリード線２０1，２０3のいずれか一方とで電気
抵抗測定用の電極を構成し、リード線２０1とリード線
２０3とがヒータ加熱用の電極を構成している。尚、感
応部６の外径寸法は、長手方向の直径をほぼ０．５ｍｍ
とし、短手方向の径をほぼ０．３ｍｍとしてある。
【００３８】図３，４に示す水素ガスセンサでは、平板
状アルミナ基板１をセンサ基体（平板型基体）として用
い、この平板状アルミナ基板１の一面に厚膜状に感応部
６が形成されている。ここで平板状アルミナ基板１の一
面にはスルーホールにより他面の金電極４Ａ′，４Ｂ′
と接続された金電極４Ａ、４Ｂを図３（ａ）に示すよう
に設け、金電極４Ａ、４Ｂ間に亘るように感応部６が形
成されている。またこの平板状アルミナ基板１の他面側
の各電極２Ａ，２Ｂ，４Ａ′，４Ｂ′にはリードワイヤ
５を夫々接続して、リードワイヤ５をベース３０に貫通
した端子１０に接続してある。センシング部Ａは、厚さ
０．３ｍｍで一辺の長さが２ｍｍの正方形の平板状アル
ミナ基板１の他面に図３（ｂ）に示すように金電極４
Ａ′，４Ｂ′及びヒータ用の金電極２Ａ，２Ｂを設け、
金電極２Ａ，２Ｂ間には白金印刷膜からなるヒータ２
５′を形成している。
状アルミナ基板１をセンサ基体（平板型基体）として用
い、この平板状アルミナ基板１の一面に厚膜状に感応部
６が形成されている。ここで平板状アルミナ基板１の一
面にはスルーホールにより他面の金電極４Ａ′，４Ｂ′
と接続された金電極４Ａ、４Ｂを図３（ａ）に示すよう
に設け、金電極４Ａ、４Ｂ間に亘るように感応部６が形
成されている。またこの平板状アルミナ基板１の他面側
の各電極２Ａ，２Ｂ，４Ａ′，４Ｂ′にはリードワイヤ
５を夫々接続して、リードワイヤ５をベース３０に貫通
した端子１０に接続してある。センシング部Ａは、厚さ
０．３ｍｍで一辺の長さが２ｍｍの正方形の平板状アル
ミナ基板１の他面に図３（ｂ）に示すように金電極４
Ａ′，４Ｂ′及びヒータ用の金電極２Ａ，２Ｂを設け、
金電極２Ａ，２Ｂ間には白金印刷膜からなるヒータ２
５′を形成している。
【００３９】図５，６に示す水素ガスセンサでは、円筒
状のセラミック管７の外周の両側部に電極８，８がそれ
ぞれ印刷により形成されたものをセンサ基体（円筒型基
体）として用い、このセンサ基体の外面に、両電極８，
８間に亘って円筒状（チューブ状）に感応部６が形成さ
れている。センシング部Ａは、電極８，８及び感応部６
が設けられたセラミック管７の中にコイル状のヒータ２
５を配設したものであって、軸方向の長さが３．５ｍ
ｍ、外径が１．２ｍｍに形成してある。また、リードワ
イヤ５は各電極８，８に対してそれぞれ二本ずつ接続さ
れ、センシング部Ａに対して計四本接続されているもの
であり、この４本のリードワイヤ５はベース３０に貫通
した６つの端子１０のうちの４つにそれぞれ接続され、
ヒータ２５の両端はそれぞれ残りの端子１０に接続され
ている。
状のセラミック管７の外周の両側部に電極８，８がそれ
ぞれ印刷により形成されたものをセンサ基体（円筒型基
体）として用い、このセンサ基体の外面に、両電極８，
８間に亘って円筒状（チューブ状）に感応部６が形成さ
れている。センシング部Ａは、電極８，８及び感応部６
が設けられたセラミック管７の中にコイル状のヒータ２
５を配設したものであって、軸方向の長さが３．５ｍ
ｍ、外径が１．２ｍｍに形成してある。また、リードワ
イヤ５は各電極８，８に対してそれぞれ二本ずつ接続さ
れ、センシング部Ａに対して計四本接続されているもの
であり、この４本のリードワイヤ５はベース３０に貫通
した６つの端子１０のうちの４つにそれぞれ接続され、
ヒータ２５の両端はそれぞれ残りの端子１０に接続され
ている。
【００４０】以上のようにして構成される水素ガスセン
サの感応部６は、水素ガスを含む雰囲気中に配置される
と、水素ガス濃度の変化に応じて電気抵抗値が変化し、
この電気抵抗値の変化により水素ガス濃度を検出するこ
とができる。このとき水素ガス濃度が上昇するに伴い電
気抵抗値が上昇するものであり、しかも雰囲気中の酸素
濃度が低く、かつ水素ガスが４〜１００％の高濃度であ
る場合であっても電気抵抗値の変化が飽和しないもので
あり、更にこのような還元性の強い雰囲気中においても
破壊的なダメージが発生せず、電気抵抗値が可逆的に変
化するという特性を有するものである。尚、感応部６を
水素ガスが存在しない雰囲気中から水素ガスが存在する
雰囲気中に配置すると、まず感応部６の表面に吸着して
いる酸素と水素ガスとが反応し、それに伴って感応部６
の電気抵抗値が急激に低下するという現象が起こるが、
それ以後は感応部６の電気的抵抗値は水素ガス濃度の変
化に応じて可逆的に変化し、水素ガス濃度を安定して検
出することができるものである。
サの感応部６は、水素ガスを含む雰囲気中に配置される
と、水素ガス濃度の変化に応じて電気抵抗値が変化し、
この電気抵抗値の変化により水素ガス濃度を検出するこ
とができる。このとき水素ガス濃度が上昇するに伴い電
気抵抗値が上昇するものであり、しかも雰囲気中の酸素
濃度が低く、かつ水素ガスが４〜１００％の高濃度であ
る場合であっても電気抵抗値の変化が飽和しないもので
あり、更にこのような還元性の強い雰囲気中においても
破壊的なダメージが発生せず、電気抵抗値が可逆的に変
化するという特性を有するものである。尚、感応部６を
水素ガスが存在しない雰囲気中から水素ガスが存在する
雰囲気中に配置すると、まず感応部６の表面に吸着して
いる酸素と水素ガスとが反応し、それに伴って感応部６
の電気抵抗値が急激に低下するという現象が起こるが、
それ以後は感応部６の電気的抵抗値は水素ガス濃度の変
化に応じて可逆的に変化し、水素ガス濃度を安定して検
出することができるものである。
【００４１】そのため、本発明に係る水素ガスセンサ
は、従来の半導体ガスセンサとは異なり、酸素濃度が低
い高濃度水素雰囲気中においても出力が飽和せずに水素
濃度を検出することができる。またこのような強い還元
性雰囲気中においても破壊的なダメージを受けず出力に
不可逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定して高濃
度の水素ガス濃度を検出することができる。従って、従
来の半導体ガスセンサでは検出できなかった４〜１００
％の高濃度水素雰囲気においても、水素ガス濃度を安定
して検知することが可能となるものである。
は、従来の半導体ガスセンサとは異なり、酸素濃度が低
い高濃度水素雰囲気中においても出力が飽和せずに水素
濃度を検出することができる。またこのような強い還元
性雰囲気中においても破壊的なダメージを受けず出力に
不可逆な変化が発生せず、長期間に亘って安定して高濃
度の水素ガス濃度を検出することができる。従って、従
来の半導体ガスセンサでは検出できなかった４〜１００
％の高濃度水素雰囲気においても、水素ガス濃度を安定
して検知することが可能となるものである。
【００４２】またこの水素ガスセンサは金属酸化物半導
体センサとして構成されていることから、簡便な構成で
安価に製造することができ、更に小型化が容易で、かつ
堅牢に形成することができるものである。
体センサとして構成されていることから、簡便な構成で
安価に製造することができ、更に小型化が容易で、かつ
堅牢に形成することができるものである。
【００４３】ここで、水素ガスセンサを用いて水素ガス
濃度を測定する場合、感応部６の周囲の雰囲気が水素ガ
スを含まない状態から水素ガスを含む状態に変化する場
合は、感応部６に既述のような急激な電気抵抗値の変化
が生じる。図７〜１０はその様子を示すものである。そ
のため感応部６が水素ガスを含む雰囲気中に配置される
ようになってから１分程度経過して感応部６の電気抵抗
値が安定した後に、感応部６の電気抵抗値から水素ガス
濃度を検出するようにすることが好ましい。
濃度を測定する場合、感応部６の周囲の雰囲気が水素ガ
スを含まない状態から水素ガスを含む状態に変化する場
合は、感応部６に既述のような急激な電気抵抗値の変化
が生じる。図７〜１０はその様子を示すものである。そ
のため感応部６が水素ガスを含む雰囲気中に配置される
ようになってから１分程度経過して感応部６の電気抵抗
値が安定した後に、感応部６の電気抵抗値から水素ガス
濃度を検出するようにすることが好ましい。
【００４４】また、感応部６の周囲の雰囲気中の水素濃
度が上昇する場合は、感応部６の電気抵抗値は一旦過剰
に上昇（オーバーシュート）した後、徐々に低下して安
定するという現象が発生する。図１４はその様子を示す
ものである。このオーバーシュートが発生する原因は不
明確ではあるが、感応部６に既述のようにＰｄ又はＰｔ
を添加すると、オーバーシュートが発生してから電気抵
抗値が安定するまでに要する時間を短縮することがで
き、水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上すること
ができる。
度が上昇する場合は、感応部６の電気抵抗値は一旦過剰
に上昇（オーバーシュート）した後、徐々に低下して安
定するという現象が発生する。図１４はその様子を示す
ものである。このオーバーシュートが発生する原因は不
明確ではあるが、感応部６に既述のようにＰｄ又はＰｔ
を添加すると、オーバーシュートが発生してから電気抵
抗値が安定するまでに要する時間を短縮することがで
き、水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上すること
ができる。
【００４５】本発明に係る水素ガスセンサは上記のよう
な特性を具備しているため、特に燃料電池用の燃焼ガス
中の水素ガス濃度検知用として好適に用いることができ
る。この場合は、例えば燃料である天然ガス等から水素
に富んだ燃料ガス（改質ガス）を生成する改質装置と、
燃料ガス中の水素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に
反応させて直流電力を発生させる燃料電池本体とで燃料
電池を構成し、この改質装置と燃料電池本体との間の燃
料ガス供給用の流路中に水素ガスセンサを配設するもの
である。このようにすると、水素ガスセンサによって燃
料ガス中の水素ガス濃度を検出してモニターし、燃料電
池の運転状況を監視することができ、また水素ガス濃度
の検出結果に基づいて燃料電池に供給される燃料ガス中
の水素濃度が所定範囲内に収まるように制御を行って燃
料電池の運転の安定化を図ることができる。
な特性を具備しているため、特に燃料電池用の燃焼ガス
中の水素ガス濃度検知用として好適に用いることができ
る。この場合は、例えば燃料である天然ガス等から水素
に富んだ燃料ガス（改質ガス）を生成する改質装置と、
燃料ガス中の水素ガスと空気中の酸素とを電気化学的に
反応させて直流電力を発生させる燃料電池本体とで燃料
電池を構成し、この改質装置と燃料電池本体との間の燃
料ガス供給用の流路中に水素ガスセンサを配設するもの
である。このようにすると、水素ガスセンサによって燃
料ガス中の水素ガス濃度を検出してモニターし、燃料電
池の運転状況を監視することができ、また水素ガス濃度
の検出結果に基づいて燃料電池に供給される燃料ガス中
の水素濃度が所定範囲内に収まるように制御を行って燃
料電池の運転の安定化を図ることができる。
【００４６】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。
【００４７】（実施例１）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００４８】まず、ＴｉＣｌ4水溶液にアンモニア水を
添加して得られるＴｉ（ＯＨ）4を空気雰囲気下で１１
００℃で１時間焼成することによりＴｉＯ2（ルチル）
を得た。
添加して得られるＴｉ（ＯＨ）4を空気雰囲気下で１１
００℃で１時間焼成することによりＴｉＯ2（ルチル）
を得た。
【００４９】このＴｉＯ2を粉砕し、テルピネオールを
加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体に塗
布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成した。
焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空気中
で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体に塗
布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成した。
焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空気中
で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
【００５０】（実施例２）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００５１】まず、実施例１と同様にして得られるＴｉ
Ｏ2を粉砕し、ＰｄをＴｉＯ2の総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピネオールを加えてペースト状の成
形材料を調製し、センサ基体に塗布した後、空気雰囲気
下で７００℃で１時間焼成した。焼成後、表面にコロイ
ダルシリカを塗布し、更に空気中で７００℃で１時間焼
成して感応部６を形成した。
Ｏ2を粉砕し、ＰｄをＴｉＯ2の総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピネオールを加えてペースト状の成
形材料を調製し、センサ基体に塗布した後、空気雰囲気
下で７００℃で１時間焼成した。焼成後、表面にコロイ
ダルシリカを塗布し、更に空気中で７００℃で１時間焼
成して感応部６を形成した。
【００５２】（実施例３）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００５３】まず、実施例１と同様にして得られるＴｉ
Ｏ2を粉砕し、ＰｔをＴｉＯ2の総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピネオールを加えてペースト状の成
形材料を調製し、センサ基体に塗布した後、空気雰囲気
下で７００℃で１時間焼成した。焼成後、表面にコロイ
ダルシリカを塗布し、更に空気中で７００℃で１時間焼
成して感応部６を形成した。
Ｏ2を粉砕し、ＰｔをＴｉＯ2の総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピネオールを加えてペースト状の成
形材料を調製し、センサ基体に塗布した後、空気雰囲気
下で７００℃で１時間焼成した。焼成後、表面にコロイ
ダルシリカを塗布し、更に空気中で７００℃で１時間焼
成して感応部６を形成した。
【００５４】（実施例４）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００５５】まずＴｉＯ2と、ＢａＣｌ2・２Ｈ2Ｏと
を、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式混
合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１０
０℃で２時間焼成することによりＢａＴｉＯ3を得た。
を、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式混
合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１０
０℃で２時間焼成することによりＢａＴｉＯ3を得た。
【００５６】このＢａＴｉＯ3を粉砕し、テルピネオー
ルを加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体
に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成し
た。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空
気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
ルを加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体
に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成し
た。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空
気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
【００５７】（実施例５）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００５８】まずＴｉＯ2と、ＢａＣｌ2・２Ｈ2Ｏと
を、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式混
合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１０
０℃で２時間焼成することによりＢａＴｉＯ3を得た。
を、ＢａとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式混
合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１０
０℃で２時間焼成することによりＢａＴｉＯ3を得た。
【００５９】このＢａＴｉＯ3を粉砕し、ＰｄをＢａＴ
ｉＯ3の総量に対して０．５質量％配合し、更にテルピ
ネオールを加えてペースト状の成形材料を調製し、セン
サ基体に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間
焼成した。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、
更に空気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成
した。
ｉＯ3の総量に対して０．５質量％配合し、更にテルピ
ネオールを加えてペースト状の成形材料を調製し、セン
サ基体に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間
焼成した。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、
更に空気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成
した。
【００６０】（実施例６）水素ガスセンサとして、図
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
１，２に示すものを作製した。ここで、感応部６として
は、次に示すようにして形成されたものを用いた。
【００６１】まずＴｉＯ2とＳｒ（ＮＯ3）2とをＳｒと
Ｔｉとのモル比が１：１となるように湿式混合した後、
乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１００℃で２時
間焼成することによりＳｒＴｉＯ3を得た。
Ｔｉとのモル比が１：１となるように湿式混合した後、
乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１００℃で２時
間焼成することによりＳｒＴｉＯ3を得た。
【００６２】このＳｒＴｉＯ3を粉砕し、テルピネオー
ルを加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体
に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成し
た。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空
気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
ルを加えてペースト状の成形材料を調製し、センサ基体
に塗布した後、空気雰囲気下で７００℃で１時間焼成し
た。焼成後、表面にコロイダルシリカを塗布し、更に空
気中で７００℃で１時間焼成して感応部６を形成した。
【００６３】（比較例１）感応部６の代わりに次に示す
ように形成されたセンサ用素子を用いて図１，２に示す
ものと同様のセンサを作製した。
ように形成されたセンサ用素子を用いて図１，２に示す
ものと同様のセンサを作製した。
【００６４】まず、塩化スズの水溶液をアンモニアで加
水分解してスズゾルを得、このスズゾルを風乾後、空気
中において５００℃で１時間焼成して酸化スズを得た。
この酸化スズに１０００メッシュのα−アルミナを等量
混合し、更にＰｄを酸化スズの総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピオネールを加えてペースト状と
し、センサ基体に塗布した後、空気中で７００℃で３時
間焼成して、酸化スズ製のセンサ用素子を形成した。
水分解してスズゾルを得、このスズゾルを風乾後、空気
中において５００℃で１時間焼成して酸化スズを得た。
この酸化スズに１０００メッシュのα−アルミナを等量
混合し、更にＰｄを酸化スズの総量に対して０．２質量
％配合し、更にテルピオネールを加えてペースト状と
し、センサ基体に塗布した後、空気中で７００℃で３時
間焼成して、酸化スズ製のセンサ用素子を形成した。
【００６５】以上の各実施例及び比較例における、感応
部６の組成をまとめたものを表１に示す。
部６の組成をまとめたものを表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】（濃度特性評価）実施例１〜６の水素ガス
センサについて、素子温度４００℃及び６００℃での水
素ガスに対する濃度特性を調査した。ここで濃度特性
は、感応部６及びセンサ用素子の電気抵抗値（Ｒｓ）で
評価した。
センサについて、素子温度４００℃及び６００℃での水
素ガスに対する濃度特性を調査した。ここで濃度特性
は、感応部６及びセンサ用素子の電気抵抗値（Ｒｓ）で
評価した。
【００６８】図７は実施例１〜３、図８は実施例４〜６
について、素子温度４００℃とした場合に、センサを窒
素ガス雰囲気中に配置し、雰囲気中の水素ガス濃度を０
％から１００％まで１０％刻みで上昇させた後、２０％
まで１０％刻みで低下させ、更に１５％、１０％、７
％、５％、３％、２％、１％、０％と低下させた場合
の、感応部６及びセンサ用素子の電気抵抗値（Ｒｓ）の
変化を示す。
について、素子温度４００℃とした場合に、センサを窒
素ガス雰囲気中に配置し、雰囲気中の水素ガス濃度を０
％から１００％まで１０％刻みで上昇させた後、２０％
まで１０％刻みで低下させ、更に１５％、１０％、７
％、５％、３％、２％、１％、０％と低下させた場合
の、感応部６及びセンサ用素子の電気抵抗値（Ｒｓ）の
変化を示す。
【００６９】一方、図９は実施例１，２、図１０は実施
例４〜６について、素子温度６００℃とした場合にセン
サを窒素ガス雰囲気中に配置し、雰囲気中の水素ガス濃
度をまず０％から５０％まで上昇させた後、１００％ま
で１０％刻みで上昇させ、次いで１０％まで１０％刻み
で低下させ、更に５％、３％、２％、１％、０．５％、
０％と低下させた後、１％、３％、５％、１０％と上昇
させ、次いで５０％まで１０％刻みで上昇させてから、
０％に低下させた場合の、感応部６の電気抵抗値（Ｒ
ｓ）の変化を示す。
例４〜６について、素子温度６００℃とした場合にセン
サを窒素ガス雰囲気中に配置し、雰囲気中の水素ガス濃
度をまず０％から５０％まで上昇させた後、１００％ま
で１０％刻みで上昇させ、次いで１０％まで１０％刻み
で低下させ、更に５％、３％、２％、１％、０．５％、
０％と低下させた後、１％、３％、５％、１０％と上昇
させ、次いで５０％まで１０％刻みで上昇させてから、
０％に低下させた場合の、感応部６の電気抵抗値（Ｒ
ｓ）の変化を示す。
【００７０】この図７〜１０のグラフの縦軸は電気抵抗
値（Ｒｓ）を示し、横軸は時間の変化を示すものであ
り、更に水素ガス濃度を変動させた時点を矢印で示すと
共にその時の水素ガス濃度を表記している。
値（Ｒｓ）を示し、横軸は時間の変化を示すものであ
り、更に水素ガス濃度を変動させた時点を矢印で示すと
共にその時の水素ガス濃度を表記している。
【００７１】図中のグラフに示すように、窒素１００％
の雰囲気から水素を含む雰囲気となったときに感応部６
の表面に吸着している酸素と水素とが反応することによ
り電気抵抗値（Ｒｓ）が急激に低下するが、その後は水
素ガス濃度の変動に追随して電気抵抗値（Ｒｓ）が変動
するものであり、しかも水素ガス濃度が１００％であっ
ても電気抵抗値（Ｒｓ）の変動が飽和することがなく、
高濃度の水素ガス検知用に好適に用いることができるこ
とが確認された。
の雰囲気から水素を含む雰囲気となったときに感応部６
の表面に吸着している酸素と水素とが反応することによ
り電気抵抗値（Ｒｓ）が急激に低下するが、その後は水
素ガス濃度の変動に追随して電気抵抗値（Ｒｓ）が変動
するものであり、しかも水素ガス濃度が１００％であっ
ても電気抵抗値（Ｒｓ）の変動が飽和することがなく、
高濃度の水素ガス検知用に好適に用いることができるこ
とが確認された。
【００７２】また図９，１０のグラフに示すように、水
素ガス濃度を一旦低下させた後に上昇させても電気抵抗
値（Ｒｓ）は可逆的に変化したものであり、感応部６の
出力に不可逆な変化は認められなかった。
素ガス濃度を一旦低下させた後に上昇させても電気抵抗
値（Ｒｓ）は可逆的に変化したものであり、感応部６の
出力に不可逆な変化は認められなかった。
【００７３】ここで、実施例１，２，４，５，では、素
子温度が４００℃、６００℃それぞれの場合につき、良
好な濃度特性を有すものであった。また実施例６では素
子温度が４００℃では水素ガスの濃度変化に対する電気
抵抗値（Ｒｓ）の変化がやや小さいものであったが、素
子温度６００℃では良好な濃度特性を有するものであ
り、ＳｒＴｉＯ3を主成分とする感応部６にて水素ガス
センサを構成する場合は素子温度を６００℃以上とする
ことが好ましいことが判った。
子温度が４００℃、６００℃それぞれの場合につき、良
好な濃度特性を有すものであった。また実施例６では素
子温度が４００℃では水素ガスの濃度変化に対する電気
抵抗値（Ｒｓ）の変化がやや小さいものであったが、素
子温度６００℃では良好な濃度特性を有するものであ
り、ＳｒＴｉＯ3を主成分とする感応部６にて水素ガス
センサを構成する場合は素子温度を６００℃以上とする
ことが好ましいことが判った。
【００７４】また、図１１，１２のグラフはそれぞれ、
素子温度４００℃、６００℃の場合について、水素濃度
と電気抵抗値（Ｒｓ）との関係をプロットし直したもの
である。図示のグラフから明らかなように、感応部６の
電気抵抗値（Ｒｓ）は水素濃度の変化に従って変化する
と共に、電気抵抗値（Ｒｓ）の値によって水素濃度が一
義的に決定されるものである。
素子温度４００℃、６００℃の場合について、水素濃度
と電気抵抗値（Ｒｓ）との関係をプロットし直したもの
である。図示のグラフから明らかなように、感応部６の
電気抵抗値（Ｒｓ）は水素濃度の変化に従って変化する
と共に、電気抵抗値（Ｒｓ）の値によって水素濃度が一
義的に決定されるものである。
【００７５】一方、比較例１についても、素子温度４０
０℃において、実施例１〜６と同様に水素ガスに対する
濃度特性を調査した。このときの水素濃度と電気抵抗値
（Ｒｓ）との関係をプロットした結果を図１３に示す。
図示の通り、比較例１では水素濃度が５％に達する以前
に電気抵抗値（Ｒｓ）が飽和してしまい、その後は水素
濃度を上昇しても電気抵抗値（Ｒｓ）は殆ど変化しない
ものであって、高濃度の水素ガス検知用としては使用す
ることができないものであった。
０℃において、実施例１〜６と同様に水素ガスに対する
濃度特性を調査した。このときの水素濃度と電気抵抗値
（Ｒｓ）との関係をプロットした結果を図１３に示す。
図示の通り、比較例１では水素濃度が５％に達する以前
に電気抵抗値（Ｒｓ）が飽和してしまい、その後は水素
濃度を上昇しても電気抵抗値（Ｒｓ）は殆ど変化しない
ものであって、高濃度の水素ガス検知用としては使用す
ることができないものであった。
【００７６】（応答性評価）実施例１及び実施例２で得
られる水素ガスセンサを容積８５ｍｌの容器内に配置
し、感応部６の素子温度を４００℃とした状態でまず自
然大気中に配置した後、感応部６に向けて１００窒素ガ
スの気流を４８８ｍｌ／ｍｉｎの流量で噴出し、次いで
１００％水素ガスの気流を噴出した。このときの感応部
６の電気抵抗値（Ｒｓ）を測定した結果を図１４に示
す。
られる水素ガスセンサを容積８５ｍｌの容器内に配置
し、感応部６の素子温度を４００℃とした状態でまず自
然大気中に配置した後、感応部６に向けて１００窒素ガ
スの気流を４８８ｍｌ／ｍｉｎの流量で噴出し、次いで
１００％水素ガスの気流を噴出した。このときの感応部
６の電気抵抗値（Ｒｓ）を測定した結果を図１４に示
す。
【００７７】図示の通り、感応部６が窒素ガスの気流中
から水素ガスの気流中に配置されるようになった時点で
は、まず感応部６の表面に吸着している酸素と水素とが
反応することにより電気抵抗値（Ｒｓ）が急激に低下し
た後、理由は不明であるが電気抵抗値（Ｒｓ）が上昇す
る方向にオーバーシュートが発生し、その後、電気抵抗
値（Ｒｓ）が徐々に低下して安定する。
から水素ガスの気流中に配置されるようになった時点で
は、まず感応部６の表面に吸着している酸素と水素とが
反応することにより電気抵抗値（Ｒｓ）が急激に低下し
た後、理由は不明であるが電気抵抗値（Ｒｓ）が上昇す
る方向にオーバーシュートが発生し、その後、電気抵抗
値（Ｒｓ）が徐々に低下して安定する。
【００７８】このとき、感応部６に白金、パラジウムの
いずれも加えていない実施例１よりも、感応部６にパラ
ジウムを加えている実施例２の方が、オーバーシュート
が発生した時点から速やかに電気抵抗値（Ｒｓ）が低下
して安定するものであり、パラジウムを添加することに
よる応答性の向上の効果が確認できた。
いずれも加えていない実施例１よりも、感応部６にパラ
ジウムを加えている実施例２の方が、オーバーシュート
が発生した時点から速やかに電気抵抗値（Ｒｓ）が低下
して安定するものであり、パラジウムを添加することに
よる応答性の向上の効果が確認できた。
【００７９】
【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る水
素ガスセンサは、金属酸化物半導体よりなる感応部に電
気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサであ
って、感応部はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3の
うちの少なくとも一種のものを主成分とするため、感応
部は、水素ガスを含む雰囲気中に配置されると、水素ガ
ス濃度の変化に応じて電気抵抗値が変化し、この電気抵
抗値の変化により水素ガス濃度を検出することができる
ものであり、このとき水素ガス濃度が上昇するに伴い電
気抵抗値が上昇し、しかも雰囲気中の酸素濃度が低く、
かつ水素ガスが高濃度である場合であっても電気抵抗値
の変化が飽和しないものであり、更にこのような還元性
の強い雰囲気中においても破壊的なダメージが発生せ
ず、電気抵抗値が可逆的に変化するという特性を有す
る。そのためこのように構成される本発明に係る水素ガ
スセンサは、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中におい
ても出力が飽和せずに水素濃度を検出することができる
と共に、このような強い還元性雰囲気中においても破壊
的なダメージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、
長期間に亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出す
ることができるものである。また金属酸化物半導体セン
サとして構成されていることから、簡便な構成で安価に
製造することができ、更に小型化が容易で、かつ堅牢に
形成することができるものである。
素ガスセンサは、金属酸化物半導体よりなる感応部に電
気抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサであ
って、感応部はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3の
うちの少なくとも一種のものを主成分とするため、感応
部は、水素ガスを含む雰囲気中に配置されると、水素ガ
ス濃度の変化に応じて電気抵抗値が変化し、この電気抵
抗値の変化により水素ガス濃度を検出することができる
ものであり、このとき水素ガス濃度が上昇するに伴い電
気抵抗値が上昇し、しかも雰囲気中の酸素濃度が低く、
かつ水素ガスが高濃度である場合であっても電気抵抗値
の変化が飽和しないものであり、更にこのような還元性
の強い雰囲気中においても破壊的なダメージが発生せ
ず、電気抵抗値が可逆的に変化するという特性を有す
る。そのためこのように構成される本発明に係る水素ガ
スセンサは、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中におい
ても出力が飽和せずに水素濃度を検出することができる
と共に、このような強い還元性雰囲気中においても破壊
的なダメージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、
長期間に亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出す
ることができるものである。また金属酸化物半導体セン
サとして構成されていることから、簡便な構成で安価に
製造することができ、更に小型化が容易で、かつ堅牢に
形成することができるものである。
【００８０】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、水素ガス濃度４〜１００％の高濃度水素ガス検知用
として形成するため、このような従来の半導体センサで
は検知できない高濃度の水素ガス雰囲気中であっても、
感応部の電気抵抗値の変化が飽和せず、またこのような
強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメージを受け
ず出力に不可逆な変化が発生しないものであり、長期間
に亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出すること
ができるものである。
て、水素ガス濃度４〜１００％の高濃度水素ガス検知用
として形成するため、このような従来の半導体センサで
は検知できない高濃度の水素ガス雰囲気中であっても、
感応部の電気抵抗値の変化が飽和せず、またこのような
強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメージを受け
ず出力に不可逆な変化が発生しないものであり、長期間
に亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出すること
ができるものである。
【００８１】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度検知用と
して形成するため、高濃度の水素ガスを含む燃料ガスの
水素ガス濃度を簡便かつ小型の構成にて長期間に亘って
安定して検出することができ、この水素ガスセンサの検
出結果に基づいて燃料電池の運転状況を監視したり、燃
料ガス中の水素濃度が所定範囲内に収まるように制御を
行って燃料電池の運転の安定化を図ることができるもの
である。
おいて、燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度検知用と
して形成するため、高濃度の水素ガスを含む燃料ガスの
水素ガス濃度を簡便かつ小型の構成にて長期間に亘って
安定して検出することができ、この水素ガスセンサの検
出結果に基づいて燃料電池の運転状況を監視したり、燃
料ガス中の水素濃度が所定範囲内に収まるように制御を
行って燃料電池の運転の安定化を図ることができるもの
である。
【００８２】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、
ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｄを０．０２〜２．０質
量％含有するため、水素ガス濃度が上昇した場合に感応
部の電気抵抗値の変化にオーバーシュートが発生してか
ら電気抵抗値が安定するまでに要する時間を短縮して、
水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上することがで
きるものである。
いずれかにおいて、感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、
ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｄを０．０２〜２．０質
量％含有するため、水素ガス濃度が上昇した場合に感応
部の電気抵抗値の変化にオーバーシュートが発生してか
ら電気抵抗値が安定するまでに要する時間を短縮して、
水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上することがで
きるものである。
【００８３】また請求項５の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、
ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｔを０．０１〜１．０質
量％含有するため、水素ガス濃度が上昇した場合に感応
部の電気抵抗値の変化にオーバーシュートが発生してか
ら電気抵抗値が安定するまでに要する時間を短縮して、
水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上することがで
きるものである。
いずれかにおいて、感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、
ＢａＴｉＯ3の総量に対してＰｔを０．０１〜１．０質
量％含有するため、水素ガス濃度が上昇した場合に感応
部の電気抵抗値の変化にオーバーシュートが発生してか
ら電気抵抗値が安定するまでに要する時間を短縮して、
水素ガス濃度の変化に対する応答性を向上することがで
きるものである。
【００８４】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、感応部は、バインダーとしてコロイ
ダルシリカ、有機シリカ、アルミナゾルのうちの少なく
ともいずれか一つを用いることによりＳｉＯ2、Ａ2Ｏ3
のうちの少なくともいずれかを含有するため、感応部の
成形性や強度を向上することができるものである。
いずれかにおいて、感応部は、バインダーとしてコロイ
ダルシリカ、有機シリカ、アルミナゾルのうちの少なく
ともいずれか一つを用いることによりＳｉＯ2、Ａ2Ｏ3
のうちの少なくともいずれかを含有するため、感応部の
成形性や強度を向上することができるものである。
【００８５】また請求項７の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部を楕円球状に形成するため、
酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力が飽
和せずに水素濃度を検出することができると共に、この
ような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメージ
を受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に亘っ
て安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することがで
き、また簡便な構成で安価に製造することができ、更に
小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるもの
である。
いずれかにおいて、感応部を楕円球状に形成するため、
酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力が飽
和せずに水素濃度を検出することができると共に、この
ような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメージ
を受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に亘っ
て安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することがで
き、また簡便な構成で安価に製造することができ、更に
小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるもの
である。
【００８６】また請求項８の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部を平板型基体上に形成するた
め、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力
が飽和せずに水素濃度を検出することができると共に、
このような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメ
ージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に
亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することが
でき、また簡便な構成で安価に製造することができ、更
に小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるも
のである。
いずれかにおいて、感応部を平板型基体上に形成するた
め、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力
が飽和せずに水素濃度を検出することができると共に、
このような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメ
ージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に
亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することが
でき、また簡便な構成で安価に製造することができ、更
に小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるも
のである。
【００８７】また請求項９の発明は、請求項１乃至６の
いずれかにおいて、感応部を円筒型基体上に形成するた
め、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力
が飽和せずに水素濃度を検出することができると共に、
このような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメ
ージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に
亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することが
でき、また簡便な構成で安価に製造することができ、更
に小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるも
のである。
いずれかにおいて、感応部を円筒型基体上に形成するた
め、酸素濃度が低い高濃度水素雰囲気中においても出力
が飽和せずに水素濃度を検出することができると共に、
このような強い還元性雰囲気中においても破壊的なダメ
ージを受けず出力に不可逆な変化が発生せず、長期間に
亘って安定して高濃度の水素ガス濃度を検出することが
でき、また簡便な構成で安価に製造することができ、更
に小型化が容易で、かつ堅牢に形成することができるも
のである。
【００８８】また請求項１０の発明は、請求項１乃至９
のいずれかにおいて、感応部を加熱するヒータを設ける
ため、水素ガス濃度の検出を行うにあたり、ヒータにて
感応部の温度を好適温度に一定に保って、水素ガス濃度
を正確に検知することができるものである。
のいずれかにおいて、感応部を加熱するヒータを設ける
ため、水素ガス濃度の検出を行うにあたり、ヒータにて
感応部の温度を好適温度に一定に保って、水素ガス濃度
を正確に検知することができるものである。
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す、ガスセンサ
の要部概略構成図である。
の要部概略構成図である。
【図２】同上の一部破断した正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の他例の要部を示し、
（ａ）は一面側から視た斜視図、（ｂ）は他面側から視
た斜視図である。
（ａ）は一面側から視た斜視図、（ｂ）は他面側から視
た斜視図である。
【図４】同上の一部破断した斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の更に他例の要部を示す、
一部破断した斜視図である。
一部破断した斜視図である。
【図６】同上の一部破断した斜視図である。
【図７】実施例１〜３における素子温度４００℃での、
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
【図８】実施例４〜６における素子温度４００℃での、
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
【図９】実施例１，２における素子温度６００℃での、
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気抵抗
値の変化を示すグラフである。
【図１０】実施例４〜６における素子温度６００℃で
の、水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気
抵抗値の変化を示すグラフである。
の、水素ガス濃度を経時変化させた場合の感応部の電気
抵抗値の変化を示すグラフである。
【図１１】図７，８に示される結果に基づいた水素ガス
センサの水素ガス濃度特性を示すグラフであって、
（ａ）は実施例１〜３、（ｂ）は実施例４〜６における
素子温度４００℃での水素ガス濃度特性を示すグラフで
ある。
センサの水素ガス濃度特性を示すグラフであって、
（ａ）は実施例１〜３、（ｂ）は実施例４〜６における
素子温度４００℃での水素ガス濃度特性を示すグラフで
ある。
【図１２】図９，１０に示される結果に基づいた水素ガ
スセンサの水素ガス濃度特性を示すグラフであって、
（ａ）は実施例１，２、（ｂ）は実施例４〜６における
素子温度６００℃での水素ガス濃度特性を示すグラフで
ある。
スセンサの水素ガス濃度特性を示すグラフであって、
（ａ）は実施例１，２、（ｂ）は実施例４〜６における
素子温度６００℃での水素ガス濃度特性を示すグラフで
ある。
【図１３】比較例１の半導体センサの、素子温度４００
℃における水素ガス濃度特性を示すグラフである。
℃における水素ガス濃度特性を示すグラフである。
【図１４】実施例１，２の水素ガスセンサの、水素ガス
濃度の変化に対する応答性を示すグラフである。
濃度の変化に対する応答性を示すグラフである。
６ 感応部
【手続補正書】
【提出日】平成１２年９月４日（２０００．９．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】また感応部６の主成分としてＳｒＴｉＯ3
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2とＳｒ（ＮＯ3）
2とをＳｒとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式
混合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１
００℃で２時間焼成することにより得られるＳｒＴｉＯ
3を用いることができる。尚、ここでは出発物質として
ストロンチウムの硝酸塩であるＳｒ（ＮＯ3）2を用いて
いるが、塩化物や炭酸塩などの、各種のストロンチウム
の化合物を用いることもできる。また出発物質として用
いているＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのいずれの結
晶構造のものも用いることができる。
を用いる場合は、例えば市販のＴｉＯ2とＳｒ（ＮＯ3）
2とをＳｒとＴｉとのモル比が１：１となるように湿式
混合した後、乾燥固化したものを、空気雰囲気下で１１
００℃で２時間焼成することにより得られるＳｒＴｉＯ
3を用いることができる。尚、ここでは出発物質として
ストロンチウムの硝酸塩であるＳｒ（ＮＯ3）2を用いて
いるが、塩化物や炭酸塩などの、各種のストロンチウム
の化合物を用いることもできる。また出発物質として用
いているＴｉＯ2は、ルチル、アナターゼのいずれの結
晶構造のものも用いることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G046 AA05 BA01 BA02 BA09 BB02 BB03 BC03 BE02 BE03 BE04 DB05 DC14 EB06 FA06 FB02 FE03 FE04 FE29 FE31 FE38 FE40 FE44 5H027 AA02 KK00
Claims (10)
- 【請求項１】 金属酸化物半導体よりなる感応部に電気
抵抗測定用の一対の電極を設けた水素ガスセンサであっ
て、感応部はＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3のう
ちの少なくとも一種のものを主成分とすることを特徴と
する水素ガスセンサ。 - 【請求項２】 水素ガス濃度４〜１００％の高濃度水素
ガス検知用として形成して成ることを特徴とする請求項
１に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項３】 燃料電池用燃料ガス中の水素ガス濃度検
知用として形成して成ることを特徴とする請求項１又は
２に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項４】 感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ
ＴｉＯ3の総量に対してＰｄを０．０２〜２．０質量％
含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項５】 感応部は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、Ｂａ
ＴｉＯ3の総量に対してＰｔを０．０１〜１．０質量％
含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項６】 感応部は、バインダーとしてコロイダル
シリカ、有機シリカ、アルミナゾルのうちの少なくとも
いずれか一つを用いることによりＳｉＯ2、Ａ2Ｏ3のう
ちの少なくともいずれかを含有することを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項７】 感応部を楕円球状に形成して成ることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水素ガス
センサ。 - 【請求項８】 感応部を平板型基体上に形成して成るこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水素
ガスセンサ。 - 【請求項９】 感応部を円筒型基体上に形成して成るこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水素
ガスセンサ。 - 【請求項１０】 感応部を加熱するヒータを設けて成る
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の水
素ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000261668A JP2002071611A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 水素ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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