JP2003240746A - 水素ガスセンサ - Google Patents
水素ガスセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温時の感度の低下を防止し、周囲温度の影
響を受けることなく、正確な水素ガス濃度を検出できる
水素ガスセンサを提供する。 【解決手段】 ＷＯ3を主成分とする素子５と、この素
子５の表面に配置された第１および第２の電極４，６
と、前記素子５の表面に設けた水素ガス解離反応用の触
媒とを備え、さらに前記素子５を加熱するヒーター２を
設けた水素ガスセンサであり、素子５を加熱するヒータ
ー２を設けることによって、たとえ、この水素ガスセン
サを設置した周囲の雰囲気温度が低下しても、素子５自
体を加熱しているので水素ガスが触媒上で解離すること
によって生じたプロトンを素子５の内部へスムーズに導
くことができ、これによって低温時の感度低下を防止す
ることができるものである。
響を受けることなく、正確な水素ガス濃度を検出できる
水素ガスセンサを提供する。 【解決手段】 ＷＯ3を主成分とする素子５と、この素
子５の表面に配置された第１および第２の電極４，６
と、前記素子５の表面に設けた水素ガス解離反応用の触
媒とを備え、さらに前記素子５を加熱するヒーター２を
設けた水素ガスセンサであり、素子５を加熱するヒータ
ー２を設けることによって、たとえ、この水素ガスセン
サを設置した周囲の雰囲気温度が低下しても、素子５自
体を加熱しているので水素ガスが触媒上で解離すること
によって生じたプロトンを素子５の内部へスムーズに導
くことができ、これによって低温時の感度低下を防止す
ることができるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスの気体中
に含有される量を電気的信号として検出する水素ガスセ
ンサに関するものである。
に含有される量を電気的信号として検出する水素ガスセ
ンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、クリー
ンエネルギーの活用が望まれており、その中でも特に、
水素をエネルギー源に使用するための研究が進められて
いる。一方、それらの研究と並行して水素自体を検出す
る水素ガスセンサの研究開発も同時に行われている。
ンエネルギーの活用が望まれており、その中でも特に、
水素をエネルギー源に使用するための研究が進められて
いる。一方、それらの研究と並行して水素自体を検出す
る水素ガスセンサの研究開発も同時に行われている。
【０００３】従来の水素ガスセンサは、基板上にＷＯ3
を主成分とする素子を設けた構成となっていた。この素
子の表面には第１および第２の電極が設けられている。
さらに、前記素子には水素ガスの解離反応を生じさせる
触媒が設けられている。
を主成分とする素子を設けた構成となっていた。この素
子の表面には第１および第２の電極が設けられている。
さらに、前記素子には水素ガスの解離反応を生じさせる
触媒が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の水素ガス
センサにおいて、この水素ガスセンサが設置された雰囲
気中に水素ガスが存在すると、素子に設けた触媒におい
て水素ガスの解離反応が生じ、さらに、解離反応によっ
て生じたプロトン（Ｈ+）が素子に侵入して素子の中に
タングステンブロンズ（ＨxＷＯ3）が生成する。生成す
るＨxＷＯ3の量は水素ガス濃度に比例し、水素ガス濃度
が高くなるに従ってＨxＷＯ3の量は増える。このＨxＷ
Ｏ3の量が増えると、素子の抵抗値は小さくなる。この
素子の抵抗値変化は、素子に設けた第１の電極および第
２の電極から電流あるいは電圧の変化として容易に取り
出すことができるようになっている。
センサにおいて、この水素ガスセンサが設置された雰囲
気中に水素ガスが存在すると、素子に設けた触媒におい
て水素ガスの解離反応が生じ、さらに、解離反応によっ
て生じたプロトン（Ｈ+）が素子に侵入して素子の中に
タングステンブロンズ（ＨxＷＯ3）が生成する。生成す
るＨxＷＯ3の量は水素ガス濃度に比例し、水素ガス濃度
が高くなるに従ってＨxＷＯ3の量は増える。このＨxＷ
Ｏ3の量が増えると、素子の抵抗値は小さくなる。この
素子の抵抗値変化は、素子に設けた第１の電極および第
２の電極から電流あるいは電圧の変化として容易に取り
出すことができるようになっている。
【０００５】ここで問題になるのは、設置された雰囲気
の温度が０℃以下になると、触媒上で水素ガスの解離反
応が極端に起こりにくくなり、また解離反応が起こりプ
ロトンが生成したとしても、生成したプロトンが素子に
侵入し難くなり、その結果、感度が大幅に低下してしま
うという問題があった。
の温度が０℃以下になると、触媒上で水素ガスの解離反
応が極端に起こりにくくなり、また解離反応が起こりプ
ロトンが生成したとしても、生成したプロトンが素子に
侵入し難くなり、その結果、感度が大幅に低下してしま
うという問題があった。
【０００６】そこで、本発明はこのような低温時の感度
低下を防止す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。
低下を防止す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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の水素ガスセンサは、ＷＯ3を主成分とする素
子を加熱するためのヒーターを設けたものであり、素子
を加熱するヒーターを設けることにより、水素ガスセン
サを設置する雰囲気の温度が低下したとしても、素子自
体を加熱することで触媒上での水素ガスの解離反応を促
進させるとともに、生成したプロトンの素子への侵入を
スムーズなものとし、これによって低温時における感度
低下を防止するものである。
に本発明の水素ガスセンサは、ＷＯ3を主成分とする素
子を加熱するためのヒーターを設けたものであり、素子
を加熱するヒーターを設けることにより、水素ガスセン
サを設置する雰囲気の温度が低下したとしても、素子自
体を加熱することで触媒上での水素ガスの解離反応を促
進させるとともに、生成したプロトンの素子への侵入を
スムーズなものとし、これによって低温時における感度
低下を防止するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ＷＯ3を主成分とする素子と、この素子の表面に配
置された第１の電極および第２の電極と、前記素子の表
面に設けた水素ガス解離反応用の触媒とを備え、さらに
前記素子を加熱するヒーターを設けたものであって、こ
のように素子を加熱するヒーターを設けることによっ
て、たとえこの水素ガスセンサを設置した雰囲気の温度
が低下しても、素子自体をヒーターで加熱しているので
触媒上で水素ガスの解離反応が促進されるとともに、こ
れによって生成されたプロトンを素子の内部へスムーズ
に導くことができ、これにより、低温時の感度低下を防
止することができるものである。
は、ＷＯ3を主成分とする素子と、この素子の表面に配
置された第１の電極および第２の電極と、前記素子の表
面に設けた水素ガス解離反応用の触媒とを備え、さらに
前記素子を加熱するヒーターを設けたものであって、こ
のように素子を加熱するヒーターを設けることによっ
て、たとえこの水素ガスセンサを設置した雰囲気の温度
が低下しても、素子自体をヒーターで加熱しているので
触媒上で水素ガスの解離反応が促進されるとともに、こ
れによって生成されたプロトンを素子の内部へスムーズ
に導くことができ、これにより、低温時の感度低下を防
止することができるものである。
【０００９】請求項２に記載の発明は、素子をヒーター
を介して基板上に設けた請求項１に記載の水素ガスセン
サであって、素子をヒーター上に設けることによって、
ヒーターからの熱をより効果的に素子に伝えることがで
きるようにしたものである。
を介して基板上に設けた請求項１に記載の水素ガスセン
サであって、素子をヒーター上に設けることによって、
ヒーターからの熱をより効果的に素子に伝えることがで
きるようにしたものである。
【００１０】請求項３に記載の発明は、ヒーターの面積
を素子の面積よりも大きくした請求項２に記載の水素ガ
スセンサであって、素子よりもヒーターの面積を大きく
することによって、ヒーターから素子への直接的な熱伝
導だけでなく、素子の外周部分に位置するヒーターから
の対流熱もこの素子を加熱することに有効に使われるこ
とになり、この結果として、低温時の感度低下を抑制す
ることができるものである。
を素子の面積よりも大きくした請求項２に記載の水素ガ
スセンサであって、素子よりもヒーターの面積を大きく
することによって、ヒーターから素子への直接的な熱伝
導だけでなく、素子の外周部分に位置するヒーターから
の対流熱もこの素子を加熱することに有効に使われるこ
とになり、この結果として、低温時の感度低下を抑制す
ることができるものである。
【００１１】請求項４に記載の発明は、基板をＡｌ2Ｏ3
で形成し、この基板の上面を粗面化した請求項３に記載
の水素ガスセンサであって、基板の上面を粗面化するこ
とによりこの基板上に形成するヒーターとの密着強度を
高めることができるものである。すなわち、ヒーターと
基板の熱膨張係数が異なるため、ヒーターを加熱した場
合基板との間で剥離現象が生じやすくなるが、基板の上
面を粗面化することにより、両者間の密着強度が強くな
り、剥離の発生を抑えるものである。
で形成し、この基板の上面を粗面化した請求項３に記載
の水素ガスセンサであって、基板の上面を粗面化するこ
とによりこの基板上に形成するヒーターとの密着強度を
高めることができるものである。すなわち、ヒーターと
基板の熱膨張係数が異なるため、ヒーターを加熱した場
合基板との間で剥離現象が生じやすくなるが、基板の上
面を粗面化することにより、両者間の密着強度が強くな
り、剥離の発生を抑えるものである。
【００１２】請求項５に記載の発明は、ヒーターを基板
上に設けた配線パターンにより形成した請求項４に記載
の水素ガスセンサであって、ヒーターを基板上に設けた
配線パターンにより形成することにより、基板の各部の
温度コントロールがしやすくなる。すなわち、配線のパ
ターンの最適設計によりヒーターを基板上の全面に形成
したものに比べて、基板の各部の温度を均一にすること
ができる。その結果、素子の温度ムラがなくなり安定し
た出力が得られるものである。
上に設けた配線パターンにより形成した請求項４に記載
の水素ガスセンサであって、ヒーターを基板上に設けた
配線パターンにより形成することにより、基板の各部の
温度コントロールがしやすくなる。すなわち、配線のパ
ターンの最適設計によりヒーターを基板上の全面に形成
したものに比べて、基板の各部の温度を均一にすること
ができる。その結果、素子の温度ムラがなくなり安定し
た出力が得られるものである。
【００１３】請求項６に記載の発明は、ヒーター上面
に、Ａｌ2Ｏ3よりなる絶縁層を介して素子を設けた請求
項５に記載の水素ガスセンサであって、ヒーター上に、
Ａｌ2Ｏ3よりなる絶縁層を設けるようにすれば、このヒ
ーターが配線パターンにより形成されていることからこ
のヒーターの印刷抵抗部でない部分は下面の基板と前記
絶縁層が直接密着することになり、この部分における密
着強度が強くなる。すなわち、ヒーターを同じ材料であ
るＡｌ2Ｏ3で上下から挟持することによって密着強度が
強くなり、ヒーターのＯＮ−ＯＦＦによる基板の破損や
ヒーターの断線を抑えるものである。
に、Ａｌ2Ｏ3よりなる絶縁層を介して素子を設けた請求
項５に記載の水素ガスセンサであって、ヒーター上に、
Ａｌ2Ｏ3よりなる絶縁層を設けるようにすれば、このヒ
ーターが配線パターンにより形成されていることからこ
のヒーターの印刷抵抗部でない部分は下面の基板と前記
絶縁層が直接密着することになり、この部分における密
着強度が強くなる。すなわち、ヒーターを同じ材料であ
るＡｌ2Ｏ3で上下から挟持することによって密着強度が
強くなり、ヒーターのＯＮ−ＯＦＦによる基板の破損や
ヒーターの断線を抑えるものである。
【００１４】請求項７に記載の発明は、絶縁層の厚みを
ヒーターよりも薄くした請求項６に記載の水素ガスセン
サであって、絶縁層の厚みをヒーターの厚みよりも薄く
することによって、ヒーターから素子への熱伝導を容易
にするものである。
ヒーターよりも薄くした請求項６に記載の水素ガスセン
サであって、絶縁層の厚みをヒーターの厚みよりも薄く
することによって、ヒーターから素子への熱伝導を容易
にするものである。
【００１５】請求項８に記載の発明は、基板は取り付け
基板との間に空隙を設けて取り付けた請求項２〜７のい
ずれか１つに記載の水素ガスセンサであって、基板を取
り付け基板との間に空隙を設けて取り付けることによ
り、ヒーターから取り付け基板への熱伝導を抑制するも
のである。
基板との間に空隙を設けて取り付けた請求項２〜７のい
ずれか１つに記載の水素ガスセンサであって、基板を取
り付け基板との間に空隙を設けて取り付けることによ
り、ヒーターから取り付け基板への熱伝導を抑制するも
のである。
【００１６】請求項９に記載の発明は、取り付け基板上
において、素子をステンレス製の金網で覆い、この金網
の内面を鏡面仕上げにした請求項８に記載の水素ガスセ
ンサであって、取り付け基板上において素子をステンレ
ス製の金網で覆っているため、素子が外部からの衝撃に
よって損傷することが少なくなり、しかもこの金網の内
面を鏡面仕上げしているので、その内部に存在する素子
およびヒーターからの輻射熱は、この金網の内面の鏡面
によって素子側へ反射することになり、それによって素
子の保温効果を高めるものである。
において、素子をステンレス製の金網で覆い、この金網
の内面を鏡面仕上げにした請求項８に記載の水素ガスセ
ンサであって、取り付け基板上において素子をステンレ
ス製の金網で覆っているため、素子が外部からの衝撃に
よって損傷することが少なくなり、しかもこの金網の内
面を鏡面仕上げしているので、その内部に存在する素子
およびヒーターからの輻射熱は、この金網の内面の鏡面
によって素子側へ反射することになり、それによって素
子の保温効果を高めるものである。
【００１７】以下、本発明の実施の形態における水素ガ
スセンサについて、添付図面に従って説明する。
スセンサについて、添付図面に従って説明する。
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態を示してい
る。図１において、１はアルミナ基板、２はヒーター、
３は絶縁層、４は第１の電極、５はＷＯ3を主成分とす
る素子、６は第２の電極（触媒作用も兼用）、７は取り
付け基板、８はステンレス網、９はヒーター端子、１０
は測定端子を各々示している。このうち、アルミナ基板
１、ヒーター２、絶縁層３、第１の電極４、ＷＯ3を主
成分とする素子５および第２の電極（触媒作用も兼用）
６でできた部分を検出部と呼ぶ。
る。図１において、１はアルミナ基板、２はヒーター、
３は絶縁層、４は第１の電極、５はＷＯ3を主成分とす
る素子、６は第２の電極（触媒作用も兼用）、７は取り
付け基板、８はステンレス網、９はヒーター端子、１０
は測定端子を各々示している。このうち、アルミナ基板
１、ヒーター２、絶縁層３、第１の電極４、ＷＯ3を主
成分とする素子５および第２の電極（触媒作用も兼用）
６でできた部分を検出部と呼ぶ。
【００１９】まず、フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
でできている取り付け基板７は、中央部が凹形状にくぼ
んだ形状にして、取り付け基板７との間に空隙１１を設
けて検出部を設置する。さらに、このようにして取り付
け基板７上に設置した検出部を、内面が鏡面仕上げされ
たステンレス網８で図１のように覆う。また、取り付け
基板７には、検出部のヒーター２に接続されたヒーター
端子９と検出部の第１の電極４および第２の電極６に接
続された測定端子１０が設置されている。
でできている取り付け基板７は、中央部が凹形状にくぼ
んだ形状にして、取り付け基板７との間に空隙１１を設
けて検出部を設置する。さらに、このようにして取り付
け基板７上に設置した検出部を、内面が鏡面仕上げされ
たステンレス網８で図１のように覆う。また、取り付け
基板７には、検出部のヒーター２に接続されたヒーター
端子９と検出部の第１の電極４および第２の電極６に接
続された測定端子１０が設置されている。
【００２０】次に、検出部の構成について図２〜５を用
いてさらに詳しく説明する。図２は検出部の構成の概略
図、図３はヒーターの形状図、図４は検出部の断面の拡
大図、図５はもう一つの構成の検出部の概略図を各々示
している。
いてさらに詳しく説明する。図２は検出部の構成の概略
図、図３はヒーターの形状図、図４は検出部の断面の拡
大図、図５はもう一つの構成の検出部の概略図を各々示
している。
【００２１】まず、図３に示すように、アルミナ基板１
上に設けた配線パターンにより形成したＰｔ薄膜からな
るヒーター２と、このヒーター２の一部が露出し、か
つ、ヒーターよりも薄い膜厚のＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層
３を順次形成する。さらに、前記絶縁層３上に、Ｎｉか
らなる第１の電極４、ＷＯ3を主成分とする素子５およ
びＰｄからなる第２の電極６を真空蒸着法により順次形
成し、検出部とする。
上に設けた配線パターンにより形成したＰｔ薄膜からな
るヒーター２と、このヒーター２の一部が露出し、か
つ、ヒーターよりも薄い膜厚のＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層
３を順次形成する。さらに、前記絶縁層３上に、Ｎｉか
らなる第１の電極４、ＷＯ3を主成分とする素子５およ
びＰｄからなる第２の電極６を真空蒸着法により順次形
成し、検出部とする。
【００２２】また、図５に示すように、Ａｌ2Ｏ3からな
る絶縁層３の上にＮｉからなる第１の電極４と第２の電
極６ａ、ＷＯ3を主成分とする素子５、およびＰｄから
なる水素ガス解離反応用の触媒１２を、真空蒸着法によ
り順次形成し、検出部を構成してもよい。
る絶縁層３の上にＮｉからなる第１の電極４と第２の電
極６ａ、ＷＯ3を主成分とする素子５、およびＰｄから
なる水素ガス解離反応用の触媒１２を、真空蒸着法によ
り順次形成し、検出部を構成してもよい。
【００２３】さて、上記のようにして作成した本発明の
実施の形態における水素ガスセンサの動作を説明する。
水素ガスを含んだ被検ガスを、所定の温度に加熱した本
発明の水素ガスセンサに吹き付けると、水素の解離反応
の触媒機能を有するＰｄでできた第２の電極６の表面で
は、下記のように水素の解離反応が起こる。
実施の形態における水素ガスセンサの動作を説明する。
水素ガスを含んだ被検ガスを、所定の温度に加熱した本
発明の水素ガスセンサに吹き付けると、水素の解離反応
の触媒機能を有するＰｄでできた第２の電極６の表面で
は、下記のように水素の解離反応が起こる。
【００２４】Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
この反応で生成したＨ+は、第２の電極６を透過し、Ｗ
Ｏ3を主成分とする素子５に侵入する。さらに、ここで
は下記のようにＷＯ3とＨ+が反応してタングステンブロ
ンズ（ＨxＷＯ3）を形成する（インターカレーション反
応という）。
Ｏ3を主成分とする素子５に侵入する。さらに、ここで
は下記のようにＷＯ3とＨ+が反応してタングステンブロ
ンズ（ＨxＷＯ3）を形成する（インターカレーション反
応という）。
【００２５】ＸＨ+＋ＷＯ3→ＨXＷＯ3
このＨxＷＯ3は電気抵抗が低いため、ＷＯ3を主成分と
する素子５の抵抗値が極端に低くなる。上記の反応は可
逆反応であり、被検ガスに含まれる水素濃度が減少した
場合には、ＨXＷＯ3がＷＯ3に戻り、第２の電極６から
水素が放出される反応が起こる。つまり、被検ガスに含
まれる水素ガス濃度に応じて変化するＷＯ3膜の抵抗値
をモニターすることによって、水素ガス濃度を検出する
ことができる。
する素子５の抵抗値が極端に低くなる。上記の反応は可
逆反応であり、被検ガスに含まれる水素濃度が減少した
場合には、ＨXＷＯ3がＷＯ3に戻り、第２の電極６から
水素が放出される反応が起こる。つまり、被検ガスに含
まれる水素ガス濃度に応じて変化するＷＯ3膜の抵抗値
をモニターすることによって、水素ガス濃度を検出する
ことができる。
【００２６】では、本発明の実施の形態の水素ガスセン
サに、実際に被検ガスを吹き付けた時のＷＯ3膜の抵抗
値変化を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。ここで
は、比較のために、ヒーター２をＯＦＦにした低温の条
件下で作動させた場合の結果も示している。
サに、実際に被検ガスを吹き付けた時のＷＯ3膜の抵抗
値変化を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。ここで
は、比較のために、ヒーター２をＯＦＦにした低温の条
件下で作動させた場合の結果も示している。
【００２７】図６（ａ）は、各温度での水素ガスに対す
る応答速度を示す図で、水素ガス濃度が５０００ｐｐｍ
の被検ガスを吹き付けた時の抵抗値の経時変化を計測し
ている。図６（ｂ）は、各温度での水素ガスに対する濃
度依存性を示す図で、水素ガス濃度が１０〜５０００ｐ
ｐｍの被検ガスを吹き付け、吹き付け開始１分後での抵
抗値を計測している。なお、抵抗値の測定は、±５００
ｍＶ、６０Ｈｚで行った。図６（ａ）および図６（ｂ）
からわかるように、−３０℃では、抵抗値変化が全く起
こらない。このことは、−３０℃では水素の解離あるい
はインターカレーション反応が全く進行しないというこ
とを示している。また、１０℃では、抵抗値の応答速度
が遅く、濃度に対する抵抗値の水素ガス濃度依存性も良
くない。一方、素子を５０℃以上の温度に加熱したもの
については、応答速度ならびに濃度依存性の両特性につ
いて良好な結果が得られた。つまり、ＷＯ3を利用した
水素ガスセンサでは、温度制御が不可欠であり、水素ガ
スを感度良く検出するためには、素子を５０℃以上の温
度に保持しておく必要があるということがわかった。
る応答速度を示す図で、水素ガス濃度が５０００ｐｐｍ
の被検ガスを吹き付けた時の抵抗値の経時変化を計測し
ている。図６（ｂ）は、各温度での水素ガスに対する濃
度依存性を示す図で、水素ガス濃度が１０〜５０００ｐ
ｐｍの被検ガスを吹き付け、吹き付け開始１分後での抵
抗値を計測している。なお、抵抗値の測定は、±５００
ｍＶ、６０Ｈｚで行った。図６（ａ）および図６（ｂ）
からわかるように、−３０℃では、抵抗値変化が全く起
こらない。このことは、−３０℃では水素の解離あるい
はインターカレーション反応が全く進行しないというこ
とを示している。また、１０℃では、抵抗値の応答速度
が遅く、濃度に対する抵抗値の水素ガス濃度依存性も良
くない。一方、素子を５０℃以上の温度に加熱したもの
については、応答速度ならびに濃度依存性の両特性につ
いて良好な結果が得られた。つまり、ＷＯ3を利用した
水素ガスセンサでは、温度制御が不可欠であり、水素ガ
スを感度良く検出するためには、素子を５０℃以上の温
度に保持しておく必要があるということがわかった。
【００２８】
【発明の効果】このＷＯ3を利用した水素ガスセンサで
は、水素ガスの解離反応によるプロトンの生成、プロト
ンのＷＯ3を主成分とする素子への侵入ならびにプロト
ンとＷＯ3の反応を迅速に進行させることが重要であ
る。特に、水素ガスの解離反応によるプロトンの生成お
よびプロトンのＷＯ3を主成分とする素子への侵入は温
度の影響を受けやすいため周囲温度の影響を排除するこ
とが必要であり、本発明の実施の形態からもわかるよう
に本発明の水素ガスセンサでは、素子を加熱するヒータ
ーを設けて素子自体を加熱しているため、センサを設置
する雰囲気の温度が低下したとしても、水素ガスが触媒
上で解離することによって生じたプロトンを素子内部に
スムーズに導くことができ、これによって、周囲温度の
影響を受けない感度良好な水素ガスセンサを得ることが
できる。
は、水素ガスの解離反応によるプロトンの生成、プロト
ンのＷＯ3を主成分とする素子への侵入ならびにプロト
ンとＷＯ3の反応を迅速に進行させることが重要であ
る。特に、水素ガスの解離反応によるプロトンの生成お
よびプロトンのＷＯ3を主成分とする素子への侵入は温
度の影響を受けやすいため周囲温度の影響を排除するこ
とが必要であり、本発明の実施の形態からもわかるよう
に本発明の水素ガスセンサでは、素子を加熱するヒータ
ーを設けて素子自体を加熱しているため、センサを設置
する雰囲気の温度が低下したとしても、水素ガスが触媒
上で解離することによって生じたプロトンを素子内部に
スムーズに導くことができ、これによって、周囲温度の
影響を受けない感度良好な水素ガスセンサを得ることが
できる。
【図１】本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサ
の構造概略図
の構造概略図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態に示した水素ガス
センサの検出部を横から見た断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサの
検出部を上から見た外観図
センサの検出部を横から見た断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサの
検出部を上から見た外観図
【図３】本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサ
のヒーター形状を示す図
のヒーター形状を示す図
【図４】本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサ
の検出部の横断面を拡大した図
の検出部の横断面を拡大した図
【図５】本発明の水素ガスセンサのもう一つの構成を示
す検出部の概略図
す検出部の概略図
【図６】（ａ）本発明の一実施の形態に示した水素ガス
センサの水素ガス濃度５０００ｐｐｍでの抵抗値の経時
変化を示す温度特性図 （ｂ）本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサの
被検ガス吹き付け開始１分後での抵抗値の変化を示す温
度特性図
センサの水素ガス濃度５０００ｐｐｍでの抵抗値の経時
変化を示す温度特性図 （ｂ）本発明の一実施の形態に示した水素ガスセンサの
被検ガス吹き付け開始１分後での抵抗値の変化を示す温
度特性図
１ アルミナ基板
２ ヒーター
３ 絶縁層
４ 第１の電極
５ ＷＯ3を主成分とする素子
６，６ａ 第２の電極
７ 取り付け基板
８ ステンレス網
９ ヒーター端子
１０ 測定端子
１１ 空隙
１２ 触媒
フロントページの続き
(72)発明者 玉井 孝
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 2G046 AA05 BA01 BA04 BA09 BB02
BB04 BC05 BE03 BF05 BJ10
DB05 DC14 EB01 FB02 FE03
FE25 FE29 FE46
2G060 AA01 AB03 AE19 AF07 AG11
BA03 BB02 BB09 BB15 HB06
HC10 KA01
Claims (9)
- 【請求項１】 酸化タングステン（ＷＯ3）を主成分と
する素子と、この素子の表面に配置された第１および第
２の電極と、前記素子の表面に設けた水素ガス解離反応
用の触媒とを備え、さらに前記素子を加熱するヒーター
を設けた水素ガスセンサ。 - 【請求項２】 素子はヒーターを介して基板上に設けた
請求項１に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項３】 ヒーターの面積を素子の面積より大きく
した請求項２に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項４】 基板をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で形成し、
この基板の上面を粗面化した請求項３に記載の水素ガス
センサ。 - 【請求項５】 ヒーターは基板上に設けた配線パターン
により形成した請求項４に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項６】 ヒーターの上面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
よりなる絶縁層を設け、その上に素子を設けた請求項５
に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項７】 絶縁層の厚みはヒーターの厚みよりも薄
くした請求項６に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項８】 基板は取り付け基板との間に空隙を設け
て取り付けた請求項２〜７に記載の水素ガスセンサ。 - 【請求項９】 取り付け基板上において、素子をステン
レス製の金網で覆い、この金網の内面を鏡面仕上げにし
た請求項８に記載の水素ガスセンサ。
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|---|---|---|---|
| JP2002036496A JP2003240746A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 水素ガスセンサ |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2003240746A true JP2003240746A (ja) | 2003-08-27 |
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ID=27778367
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003240746A (ja) |
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2002
- 2002-02-14 JP JP2002036496A patent/JP2003240746A/ja active Pending
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