JP2016217751A - Hydrogen gas sensor - Google Patents

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真至 畠田
Shinji Hatada
真至 畠田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen gas sensor having a high hydrogen gas detection accuracy and a high durability.SOLUTION: A hydrogen gas sensor 100 includes: a hydrogen detection film 10 for detecting hydrogen gas; a heater 30 for heating the hydrogen detection film 10; and a latent heat storage unit 40 disposed between the heater 30 and the hydrogen detection film 10. The latent heat storage unit 40 includes a first latent heat storage material 41 for causing phase transition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水素ガスセンサに関する。   The present invention relates to a hydrogen gas sensor.

近年、環境・エネルギー問題の解決のため、日本では水素社会化の動きが加速している。例えば水素と酸素との化学反応を利用して発電しモータを回して走る燃料電池車などの開発が行われている。一方、水素ガスは、大気中での濃度が4〜75%の広範囲で爆発領域となるにもかかわらず、無色透明でにおいもなく、漏洩を検知することが困難である。このため、漏洩検知用の水素ガスセンサに対する関心が高まっている。   In recent years, in order to solve environmental and energy problems, the movement of hydrogen society in Japan is accelerating. For example, a fuel cell vehicle that generates electricity using a chemical reaction between hydrogen and oxygen and runs by rotating a motor has been developed. On the other hand, hydrogen gas is colorless and transparent, does not smell, and it is difficult to detect leakage even though the concentration in the atmosphere is an explosion region in a wide range of 4 to 75%. For this reason, interest in a hydrogen gas sensor for leak detection is increasing.

このような水素ガスセンサとして、例えば下記特許文献1に記載の水素ガスセンサが知られている。下記特許文献1には、水素ガスを吸着してプロトン(H)と電子(e)とに解離する作用を有する触媒及び当該作用で生じたプロトン(H)と電子(e)との反応によって導電率が増加する金属酸化物からなる検知膜と検知膜を加熱するためのヒータとを有し、金属酸化物の導電率の変化から水素を検知する水素ガスセンサが開示されている。 As such a hydrogen gas sensor, for example, a hydrogen gas sensor described in Patent Document 1 below is known. The following Patent Document 1, adsorbed hydrogen gas and protons (H +) electrons - and protons generated in the catalyst and the activity has an action to dissociate the a (H +) Electronic (e) - (e) and There is disclosed a hydrogen gas sensor that has a detection film made of a metal oxide whose conductivity is increased by this reaction and a heater for heating the detection film, and detects hydrogen from a change in the conductivity of the metal oxide.

特開2006−162365号公報JP 2006-162365 A

しかし、上記特許文献1に記載の水素ガスセンサは以下の課題を有していた。   However, the hydrogen gas sensor described in Patent Document 1 has the following problems.

すなわち特許文献1に記載の水素ガスセンサでは、ヒータによって検知膜が加熱される際、周囲の温度変化によってヒータの温度変化が起こりやすい。そのため、ヒータの温度変化に伴って水素検知膜の温度も変化することとなり、水素ガスの水素検知膜に対する吸着量が不安定になって、水素ガス検知精度の低下が起こる恐れがある。また、周囲の温度変化によってヒータの温度変化が起こりやすいため、ヒータの温度が一時的に過度に上昇すると、水素検知膜の温度も一時的に上昇することになる。そして、水素検知膜の温度が繰り返し過度に上昇されると、水素検知膜に繰り返し歪みが生じ、水素検知膜にクラックが生じたり、水素検知膜の剥離が起こったりする。その結果、水素ガスセンサの耐久性が低下する恐れもあった。   That is, in the hydrogen gas sensor described in Patent Document 1, when the detection film is heated by the heater, the temperature change of the heater is likely to occur due to the ambient temperature change. Therefore, the temperature of the hydrogen detection film also changes with the temperature change of the heater, the amount of adsorption of hydrogen gas to the hydrogen detection film becomes unstable, and there is a possibility that the hydrogen gas detection accuracy is lowered. In addition, since the heater temperature is likely to change due to a change in ambient temperature, if the heater temperature temporarily rises excessively, the temperature of the hydrogen detection film also temporarily rises. When the temperature of the hydrogen detection film is repeatedly excessively increased, the hydrogen detection film is repeatedly distorted, the hydrogen detection film is cracked, or the hydrogen detection film is peeled off. As a result, the durability of the hydrogen gas sensor may be reduced.

従って、上述した特許文献1記載の水素センサでは、水素ガスの検知精度および水素検知膜の耐久性の点で改善の余地があった。ここで、ヒータをPID制御することによって水素検知膜の温度制御を行うことも考えられるが、この方法でも水素検知膜の温度を適切に制御し、ひいては耐久性を向上させるという点ではいまだ改善の余地があった。   Therefore, the hydrogen sensor described in Patent Document 1 described above has room for improvement in terms of hydrogen gas detection accuracy and hydrogen detection film durability. Here, it is conceivable to control the temperature of the hydrogen detection film by performing PID control of the heater, but this method is still improved in terms of appropriately controlling the temperature of the hydrogen detection film and thus improving the durability. There was room.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた水素ガス検知精度及び耐久性を有する水素ガスセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a hydrogen gas sensor having excellent hydrogen gas detection accuracy and durability.

本発明者は、上記課題を解決するため、水素ガスセンサにおいて、ヒータと水素検知膜との間に潜熱蓄熱部を設けることで上記課題を解決し得ることを見出した。   In order to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by providing a latent heat storage part between the heater and the hydrogen detection film in the hydrogen gas sensor.

すなわち、本発明は、水素ガスを検知する水素検知膜と、前記水素検知膜を加熱するヒータと、前記ヒータと前記水素検知膜との間に設けられる潜熱蓄熱部とを備え、前記潜熱蓄熱部が、相転移を起こす第1潜熱蓄熱材を有する、水素ガスセンサである。   That is, the present invention includes a hydrogen detection film that detects hydrogen gas, a heater that heats the hydrogen detection film, and a latent heat storage unit provided between the heater and the hydrogen detection film, and the latent heat storage unit Is a hydrogen gas sensor having a first latent heat storage material that causes a phase transition.

本発明の水素ガスセンサでは、ヒータによって水素検知膜を加熱する場合には、最初にヒータによって潜熱蓄熱部が加熱され、潜熱蓄熱部から水素検知膜へ熱が伝わる。このとき、ヒータの温度を潜熱蓄熱部に含まれる第1潜熱蓄熱材の相転移温度よりやや低い温度に設定すると、周囲の温度変化によってヒータの温度が一時的に第1潜熱蓄熱材の相転移温度を超えて上昇したとしても、第1潜熱蓄熱材が相転移を起こしている間は水素検知膜の温度が過度に上昇することが十分に抑制される。このため、水素検知膜が繰り返し過度に昇温されることで水素検知膜に繰り返し歪みが生じ、その結果、水素検知膜自体にクラックが生じたり、水素検知膜の剥離が生じたりすることが十分に抑制される。従って、本発明の水素ガスセンサは優れた耐久性を有することが可能となる。また、上述したように、水素検知膜の温度を過度に上昇することが十分に抑制されるため、水素ガスの水素検知膜に対する吸着量を安定化させることが可能となる。従って、本発明の水素ガスセンサは優れた水素ガス検知精度を有することも可能となる。   In the hydrogen gas sensor of the present invention, when the hydrogen detection film is heated by the heater, the latent heat storage unit is first heated by the heater, and heat is transmitted from the latent heat storage unit to the hydrogen detection film. At this time, when the temperature of the heater is set to a temperature slightly lower than the phase transition temperature of the first latent heat storage material included in the latent heat storage unit, the temperature of the heater is temporarily changed by the ambient temperature change. Even if the temperature rises beyond the temperature, the temperature of the hydrogen detection film is sufficiently suppressed from rising excessively while the first latent heat storage material undergoes a phase transition. For this reason, it is sufficient that the hydrogen detection film is repeatedly excessively heated to repeatedly strain the hydrogen detection film, resulting in cracks in the hydrogen detection film itself or peeling of the hydrogen detection film. To be suppressed. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can have excellent durability. Further, as described above, since the temperature of the hydrogen detection film is sufficiently suppressed from being excessively increased, it is possible to stabilize the amount of hydrogen gas adsorbed to the hydrogen detection film. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can also have excellent hydrogen gas detection accuracy.

上記水素ガスセンサにおいては、前記潜熱蓄熱部が、前記第1潜熱蓄熱材よりも低い相転移温度で相転移を起こす第2潜熱蓄熱材をさらに有することが好ましい。   In the hydrogen gas sensor, it is preferable that the latent heat storage unit further includes a second latent heat storage material that causes a phase transition at a lower phase transition temperature than the first latent heat storage material.

この場合、ヒータの温度を潜熱蓄熱部に含まれる第1潜熱蓄熱材の相転移温度と第2潜熱蓄熱材の相転移温度との間の温度に設定すると、周囲の温度変化により、ヒータの温度が一時的に第2潜熱蓄熱材の相転移温度以下まで低下しても、第2潜熱蓄熱材が相転移を起こしている間は水素検知膜の温度が過度に低下することが十分に抑制される。このため、水素ガスの水素検知膜に対する吸着量をより安定化させることが可能となる。従って、本発明の水素ガスセンサはより優れた水素ガス検知精度を有することが可能となる。   In this case, if the heater temperature is set to a temperature between the phase transition temperature of the first latent heat storage material and the phase transition temperature of the second latent heat storage material included in the latent heat storage unit, the heater temperature is Is temporarily reduced below the phase transition temperature of the second latent heat storage material, it is sufficiently suppressed that the temperature of the hydrogen detection film is excessively lowered while the second latent heat storage material undergoes the phase transition. The For this reason, it becomes possible to stabilize the adsorption amount of the hydrogen gas to the hydrogen detection film. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can have better hydrogen gas detection accuracy.

上記水素ガスセンサにおいては、前記相転移が固相間相転移であることが好ましい。   In the hydrogen gas sensor, the phase transition is preferably a phase transition between solid phases.

この場合、潜熱蓄熱部は、相転移を起こしても固相のままであるため、潜熱蓄熱部の形状を保持することが可能となる。   In this case, since the latent heat storage unit remains in the solid phase even when the phase transition occurs, the shape of the latent heat storage unit can be maintained.

また上記水素ガスセンサにおいては、前記固相間相転移が電子相転移であることが好ましい。   In the hydrogen gas sensor, the phase transition between solid phases is preferably an electronic phase transition.

この場合、電子相転移に際しては、相転移の前後で構造が変化しない。そのため、潜熱蓄熱部に構造の変化による歪みが生じない。このため、水素検知膜と潜熱蓄熱部とが直接接触している場合、水素検知膜と潜熱蓄熱部との界面において、潜熱蓄熱部の歪みによって過度な応力が加わることを十分に抑制できる。従って、水素検知膜が潜熱蓄熱部から剥離することを抑制でき、水素ガスセンサがより優れた耐久性を有することが可能となる。   In this case, during the electronic phase transition, the structure does not change before and after the phase transition. Therefore, distortion due to a change in structure does not occur in the latent heat storage unit. For this reason, when the hydrogen detection film | membrane and the latent heat storage part are contacting directly, it can fully suppress that an excessive stress is added by the distortion of a latent heat storage part in the interface of a hydrogen detection film | membrane and a latent heat storage part. Therefore, it can suppress that a hydrogen detection film | membrane peels from a latent-heat storage part, and it becomes possible for a hydrogen gas sensor to have the outstanding durability.

さらに、上記水素ガスセンサにおいては、前記相転移を起こすときの相転移温度が100〜500℃であることが好ましい。   Furthermore, in the hydrogen gas sensor, it is preferable that a phase transition temperature when the phase transition occurs is 100 to 500 ° C.

この場合、第1潜熱蓄熱材、又は、第1潜熱蓄熱材及び第2潜熱蓄熱材の相転移温度が100℃未満である場合と比較して、水素が水素検知膜に吸着しやすくなる。従って、本発明の水素ガスセンサはより優れた検知速度を有することが可能となる。また、第1潜熱蓄熱材、又は、第1潜熱蓄熱材及び第2潜熱蓄熱材の相転移温度が500℃より大きい場合と比較して、水素検知膜が過度の高温に晒されにくくなり、水素検知膜の劣化がより十分に抑制される。従って、本発明の水素ガスセンサは、より優れた耐久性を有することが可能となる。   In this case, compared with the case where the phase change temperature of the 1st latent heat storage material or the 1st latent heat storage material and the 2nd latent heat storage material is less than 100 ° C, hydrogen becomes easy to adsorb to the hydrogen detection film. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can have a better detection speed. Moreover, compared with the case where the phase transition temperature of the first latent heat storage material, or the first latent heat storage material and the second latent heat storage material is greater than 500 ° C., the hydrogen detection film is less likely to be exposed to excessively high temperatures, Deterioration of the detection film is more sufficiently suppressed. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can have more excellent durability.

さらにまた、上記水素ガスセンサは、前記水素検知膜上に設けられる一対の電極と、前記潜熱蓄熱部と前記水素検知膜との間に設けられる絶縁層とをさらに備え、前記潜熱蓄熱部が導電性を有することが好ましい。   Furthermore, the hydrogen gas sensor further includes a pair of electrodes provided on the hydrogen detection film, and an insulating layer provided between the latent heat storage part and the hydrogen detection film, wherein the latent heat storage part is electrically conductive. It is preferable to have.

この場合、潜熱蓄熱部が導電性を有するが、潜熱蓄熱部と水素検知膜とが絶縁層によって電気的に絶縁されているため、水素検知膜上に設けられる一対の電極により、潜熱蓄熱部の電気抵抗を測定することなく水素検知膜のみの電気抵抗を測定できる。従って、本発明の水素ガスセンサはより優れた水素ガス検知精度を有することが可能となる。   In this case, the latent heat storage unit has conductivity, but since the latent heat storage unit and the hydrogen detection film are electrically insulated by the insulating layer, the pair of electrodes provided on the hydrogen detection film causes the latent heat storage unit to The electric resistance of only the hydrogen detection film can be measured without measuring the electric resistance. Therefore, the hydrogen gas sensor of the present invention can have better hydrogen gas detection accuracy.

本発明によれば、優れた水素ガス検知精度及び耐久性を有する水素ガスセンサが提供される。   According to the present invention, a hydrogen gas sensor having excellent hydrogen gas detection accuracy and durability is provided.

本発明の水素ガスセンサの第1実施形態を示す端面図である。It is an end view which shows 1st Embodiment of the hydrogen gas sensor of this invention. 本発明の水素ガスセンサの第2実施形態を示す端面図である。It is an end view which shows 2nd Embodiment of the hydrogen gas sensor of this invention. 本発明の水素ガスセンサの第3実施形態を示す端面図である。It is an end view which shows 3rd Embodiment of the hydrogen gas sensor of this invention.

以下、本発明の水素ガスセンサの実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the hydrogen gas sensor of the present invention will be described in detail.

<第1実施形態>
まず本発明の水素ガスセンサの第1実施形態について図1を用いて説明する。図1は本発明の水素ガスセンサの第1実施形態を示す端面図である。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the hydrogen gas sensor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an end view showing a first embodiment of the hydrogen gas sensor of the present invention.

図1に示すように、水素ガスセンサ100は、水素ガスを検知する水素検知膜10と、水素検知膜10上に設けられる一対の電極20と、水素検知膜10を加熱するヒータ30と、ヒータ30と水素検知膜10との間に設けられる潜熱蓄熱部40とを備えている。潜熱蓄熱部40は、ヒータ30と接するように設けられる第2潜熱蓄熱材42と、第2潜熱蓄熱材42と水素検知膜10とによって挟まれるように設けられる第1潜熱蓄熱材41とを有している。   As shown in FIG. 1, the hydrogen gas sensor 100 includes a hydrogen detection film 10 that detects hydrogen gas, a pair of electrodes 20 provided on the hydrogen detection film 10, a heater 30 that heats the hydrogen detection film 10, and a heater 30. And a latent heat storage unit 40 provided between the hydrogen detection film 10 and the hydrogen detection film 10. The latent heat storage unit 40 includes a second latent heat storage material 42 provided so as to be in contact with the heater 30 and a first latent heat storage material 41 provided so as to be sandwiched between the second latent heat storage material 42 and the hydrogen detection film 10. doing.

ここで、第2潜熱蓄熱材42は、固相間相転移を起こす相転移温度(T)を有する材料で構成され、第1潜熱蓄熱材41は、固相間相転移を起こす相転移温度(T)を有する材料で構成される。本実施形態では、第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)は第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)よりも低くなっている。 Here, the second latent heat storage material 42 is made of a material having a phase transition temperature (T 2 ) that causes a phase transition between solid phases, and the first latent heat storage material 41 is a phase transition temperature that causes a phase transition between solid phases. (T 1) made of a material having a. In the present embodiment, the phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 is lower than the phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41.

なお、本実施形態の水素ガスセンサ100は、水素検知膜10に水素ガスが吸着されることで変化する水素検知膜10の電気抵抗値を一対の電極20間に電圧を印加することによって測定し、その電気抵抗値の変化によって水素ガスを検知するものである。   Note that the hydrogen gas sensor 100 of the present embodiment measures the electrical resistance value of the hydrogen detection film 10 that changes when the hydrogen detection film 10 is adsorbed by applying a voltage between the pair of electrodes 20, Hydrogen gas is detected by the change in the electrical resistance value.

水素ガスセンサ100によれば、水素ガスセンサ100が潜熱蓄熱部40を有するため、ヒータ30によって水素検知膜10を加熱する場合には、最初にヒータ30によって潜熱蓄熱部40が加熱され、潜熱蓄熱部40から水素検知膜10へ熱が伝わる。   According to the hydrogen gas sensor 100, since the hydrogen gas sensor 100 has the latent heat storage unit 40, when the hydrogen detection film 10 is heated by the heater 30, the latent heat storage unit 40 is first heated by the heater 30, and the latent heat storage unit 40 is heated. The heat is transferred from the gas to the hydrogen detection film 10.

このとき、ヒータ30の温度(T)を、例えばPID制御によって第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)と第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)との間の温度(設定温度T)に制御しようとしても、ヒータ30の温度(T)自体は、実際には周囲の温度の変動によって、設定温度(T)を中心として変動する。 At this time, the temperature (T) of the heater 30 is, for example, a temperature between the phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 and the phase transition temperature (T 2 ) of the first latent heat storage material 41 by PID control. Even if the temperature is set to (set temperature T 0 ), the temperature (T) itself of the heater 30 actually fluctuates around the set temperature (T 0 ) due to fluctuations in ambient temperature.

このとき、ヒータ30の温度(T)が、周囲の温度変化によって第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)を超えて一時的に上昇しても、第1潜熱蓄熱材41が相転移を起こしている間は、水素検知膜10の温度が過度に上昇することが十分に抑制される。このため、水素検知膜10が繰り返し過度に昇温されることで水素検知膜10に繰り返し歪みが生じ、その結果、水素検知膜10自体にクラックが生じたり、水素検知膜10の剥離が生じたりすることが十分に抑制される。従って、水素ガスセンサ100は優れた耐久性を有することが可能となる。また、上述したように、水素検知膜10の温度を過度に上昇することが十分に抑制されるため、水素検知膜10への水素ガスの吸着量を安定化させることが可能となる。従って、水素ガスセンサ100は優れた水素ガス検知精度を有することも可能となる。 At this time, even if the temperature (T) of the heater 30 temporarily rises above the phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41 due to a change in ambient temperature, the first latent heat storage material 41 is in phase. While the transition occurs, the temperature of the hydrogen detection film 10 is sufficiently suppressed from rising excessively. For this reason, when the hydrogen detection film 10 is repeatedly excessively heated, the hydrogen detection film 10 is repeatedly distorted. As a result, the hydrogen detection film 10 itself is cracked, or the hydrogen detection film 10 is peeled off. Is sufficiently suppressed. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can have excellent durability. Further, as described above, excessively increasing the temperature of the hydrogen detection film 10 is sufficiently suppressed, so that the amount of hydrogen gas adsorbed on the hydrogen detection film 10 can be stabilized. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can also have excellent hydrogen gas detection accuracy.

一方、周囲の温度変化により、ヒータ30の温度(T)が一時的に第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)以下まで低下しても、第2潜熱蓄熱材42が相転移を起こしている間は、水素検知膜10の温度が過度に低下することが十分に抑制される。このため、水素検知膜10への水素ガスの吸着量をより安定化させることが可能となる。従って、水素ガスセンサ100はより優れた水素ガス検知精度を有することが可能となる。 On the other hand, even if the temperature (T) of the heater 30 temporarily drops below the phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 due to the ambient temperature change, the second latent heat storage material 42 undergoes a phase transition. While this occurs, the temperature of the hydrogen detection film 10 is sufficiently suppressed from decreasing excessively. For this reason, it is possible to further stabilize the amount of adsorption of hydrogen gas to the hydrogen detection film 10. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can have better hydrogen gas detection accuracy.

さらに、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42における相転移は固相間相転移であるため、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42は、相転移を起こしても固相のままである。このため、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42の形状を保持することが可能となる。   Further, since the phase transition in the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 is a phase transition between solid phases, the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 are solid even if a phase transition occurs. Remains in phase. For this reason, the shape of the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 can be maintained.

以下、上述した水素検知膜10、ヒータ30及び潜熱蓄熱部40の各々について詳細に説明する。   Hereinafter, each of the hydrogen detection film 10, the heater 30, and the latent heat storage unit 40 described above will be described in detail.

<水素検知膜>
水素検知膜10は、本実施形態では、吸着した水素ガスを最終的にプロトン(H)と電子(e)とに解離する作用を有する触媒と、触媒による水素ガスの解離作用によって発生した電子によって電気抵抗が増加する金属酸化物とを含んでいる。
<Hydrogen detection membrane>
In the present embodiment, the hydrogen detection film 10 is generated by a catalyst having an action of finally dissociating the adsorbed hydrogen gas into protons (H + ) and electrons (e ), and a hydrogen gas dissociation action by the catalyst. And a metal oxide whose electrical resistance is increased by electrons.

(触媒)
触媒は、吸着した水素ガスをプロトン(H)と電子(e)とに解離する作用を持つものであればよい。このような触媒としては、例えば白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ニッケル(Ni)、ロジウム(Rh)及びルテニウム(Ru)が挙げられる。これらは1種類単独で又は2種以上を組み合せて用いてもよい。上記触媒の中でも、白金(Pt)が特に好ましい。
(catalyst)
The catalyst only needs to have an action of dissociating the adsorbed hydrogen gas into protons (H + ) and electrons (e ). Examples of such a catalyst include platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), nickel (Ni), rhodium (Rh), and ruthenium (Ru). You may use these individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among the above catalysts, platinum (Pt) is particularly preferable.

(金属酸化物)
金属酸化物は、触媒による水素ガスの解離作用によって発生した電子(e)によって電気抵抗が低下するものであればよい。金属酸化物としては、例えば三酸化モリブデン(MoO)、三酸化タングステン(WO)、二酸化チタン(TiO)、五酸化バナジウム(V)、酸化ニッケル(NiO)などが挙げられる。これらは1種類単独で又は2種以上を組み合せて用いてもよい。上記金属酸化物の中でも、中でも三酸化タングステン(WO)が好ましい。
(Metal oxide)
The metal oxide may be any metal oxide whose electric resistance is reduced by electrons (e ) generated by the dissociation action of hydrogen gas by the catalyst. Examples of the metal oxide include molybdenum trioxide (MoO 3 ), tungsten trioxide (WO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), nickel oxide (NiO 2 ), and the like. . You may use these individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among the metal oxides, tungsten trioxide (WO 3 ) is preferable.

<ヒータ>
ヒータ30は水素検知膜10を加熱し得るものであればよい。ヒータ30としては、例えばセラミックヒータ、裸発熱体などが挙げられるが、中でもセラミックヒータが好ましい。この場合、発熱体(抵抗体)が外気に触れていないため、発熱体の酸化を抑制でき、発熱体の断線や経時劣化をより十分に抑制できる。
<Heater>
Any heater 30 may be used as long as it can heat the hydrogen detection film 10. Examples of the heater 30 include a ceramic heater and a bare heating element. Among these, a ceramic heater is preferable. In this case, since the heating element (resistor) is not in contact with the outside air, oxidation of the heating element can be suppressed, and disconnection and deterioration with time of the heating element can be more sufficiently suppressed.

<潜熱蓄熱部>
潜熱蓄熱部40に含まれる第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42は、本実施形態では固相間相転移を起こす相転移温度を有する材料で構成される。ここで、相転移温度とは、示差走査熱量測定(DSC)によって5℃/分の昇温速度で測定したときの相転移温度を言う。
<Latent heat storage unit>
In the present embodiment, the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 included in the latent heat storage unit 40 are made of a material having a phase transition temperature that causes a phase transition between solid phases. Here, the phase transition temperature refers to a phase transition temperature when measured at a rate of temperature increase of 5 ° C./min by differential scanning calorimetry (DSC).

固相間相転移とは固相−固相相転移のことをいい、固相間相転移としては、例えば電子相転移、構造相転移などが挙げられる。   The phase transition between solid phases refers to a solid phase-solid phase transition, and examples of the phase transition between solid phases include an electronic phase transition and a structural phase transition.

中でも、固相間相転移は電子相転移であることが好ましい。この場合、電子相転移に際して、相転移の前後で構造が変化しない。そのため、潜熱蓄熱部40に構造の変化による歪みが生じない。このため、水素検知膜10と潜熱蓄熱部40との界面において、潜熱蓄熱部40の歪みによって過度な応力が加わることを十分に抑制できる。従って、水素検知膜10が潜熱蓄熱部40から剥離することを抑制でき、水素ガスセンサ100はより優れた耐久性を有することが可能となる。   Especially, it is preferable that the phase transition between solid phases is an electronic phase transition. In this case, during the electronic phase transition, the structure does not change before and after the phase transition. For this reason, the latent heat storage unit 40 is not distorted by a structural change. For this reason, it is possible to sufficiently suppress application of excessive stress due to distortion of the latent heat storage unit 40 at the interface between the hydrogen detection film 10 and the latent heat storage unit 40. Therefore, it can suppress that the hydrogen detection film | membrane 10 peels from the latent heat storage part 40, and it becomes possible for the hydrogen gas sensor 100 to have the outstanding durability.

第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)は100〜500℃であることが好ましい。この場合、水素検知膜10が100〜500℃の温度に加熱されることになる。従って、Tが100℃未満である場合と比較して、水素ガスが水素検知膜10に吸着しやすくなる。よって、第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)は100〜500℃であると、水素ガスセンサ100がより優れた検知速度を有することが可能となる。また、第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)が100〜500℃であると、水素検知膜10が100〜500℃の温度に加熱されることになる。従って、第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)が100〜500℃であると、Tが500℃より大きい場合と比較して、水素検知膜10が過度の高温に晒されにくくなり、水素検知膜10の劣化がより十分に抑制される。従って、水素ガスセンサ100は、より優れた耐久性を有することが可能となる。 The phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41 is preferably 100 to 500 ° C. In this case, the hydrogen detection film 10 is heated to a temperature of 100 to 500 ° C. Therefore, compared with the case where T 1 is less than 100 ° C., the hydrogen gas is easily adsorbed to the hydrogen detection film 10. Therefore, when the phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41 is 100 to 500 ° C., the hydrogen gas sensor 100 can have a more excellent detection speed. Further, when the phase transition temperature of the first phase change material 41 (T 1) is at 100 to 500 ° C., so that the hydrogen detecting film 10 is heated to a temperature of 100 to 500 ° C.. Therefore, when the phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41 is 100 to 500 ° C., the hydrogen detection film 10 is less likely to be exposed to an excessively high temperature than when T 1 is greater than 500 ° C. Thus, the deterioration of the hydrogen detection film 10 is more sufficiently suppressed. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can have more excellent durability.

第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)は100〜300℃であることがより好ましい。 The phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41 is more preferably 100 to 300 ° C.

第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)は100〜500℃であることが好ましい。但し、第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)は第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)よりも低いことが必要である。この場合、水素検知膜10が100〜500℃の温度に加熱されることになる。この場合、水素検知膜10が100℃未満で加熱される場合と比較して、水素ガスが水素検知膜10に吸着しやすくなる。従って、水素ガスセンサ100は、より優れた検知速度を有することが可能となる。また、第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)が100〜500℃であると、水素検知膜10が100〜500℃の温度に加熱されることになる。この場合、Tが500℃より大きい場合と比較して、水素検知膜10が過度の高温に晒されにくくなり、水素検知膜10の劣化がより十分に抑制される。従って、水素ガスセンサ100は、より優れた耐久性を有することが可能となる。 The phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 is preferably 100 to 500 ° C. However, the phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 needs to be lower than the phase transition temperature (T 1 ) of the first latent heat storage material 41. In this case, the hydrogen detection film 10 is heated to a temperature of 100 to 500 ° C. In this case, compared with the case where the hydrogen detection film | membrane 10 is heated at less than 100 degreeC, hydrogen gas becomes easy to adsorb | suck to the hydrogen detection film | membrane 10. FIG. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can have a better detection speed. Further, when the phase transition temperature of the first phase change material 41 (T 1) is at 100 to 500 ° C., so that the hydrogen detecting film 10 is heated to a temperature of 100 to 500 ° C.. In this case, as compared with the case T 2 is greater than 500 ° C., the hydrogen detecting film 10 is hardly exposed to excessively high temperatures, degradation of the hydrogen detecting film 10 can be more sufficiently suppressed. Therefore, the hydrogen gas sensor 100 can have more excellent durability.

第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)は100〜300℃であることがより好ましい。 The phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 is more preferably 100 to 300 ° C.

第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)と第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)との差(=T−T)は、0℃より大きければよく、特に制限されるものではないが、50℃以下であることが好ましく、10℃以下であることがより好ましい。 The difference between the phase transition temperature of the first phase change material 41 (T 1) and the phase transition temperature of the second phase change material 42 (T 2) (= T 1 -T 2) may be larger than 0 ° C., in particular Although not limited, it is preferably 50 ° C or lower, more preferably 10 ° C or lower.

第1潜熱蓄熱材41は、固相間相転移を起こす相転移温度を有する材料で構成されればよいが、このような材料としては、例えばVO、LiMn、LiVS、LiVO、NaNiO、LiRh、V、V、V11、Ti、SmBaFe、EuBaFe、GdBaFe、TbBaFe、DyBaFe、HoBaFe、YBaFe、PrBaCo5.5、DyBaCo5.54、HoBaCo5.48、YBaCo5.49などの複合金属酸化物が挙げられる。これらは1種類単独で又は2種以上を組み合せて用いてもよい。第1潜熱蓄熱材41としては、上記の中でも、LiVOが好ましい。 The first phase change material 41 may be made of a material having a phase transition temperature at which the solid phase phase transition but, as such materials, for example VO 2, LiMn 2 O 4, LiVS 2, LiVO 2 , NaNiO 2 , LiRh 2 O 4 , V 2 O 3 , V 4 O 7 , V 6 O 11 , Ti 4 O 7 , SmBaFe 2 O 5 , EuBaFe 2 O 5 , GdBaFe 2 O 5 , TbBaFe 2 O 5 , DyBaFe 2 O 5, HoBaFe 2 O 5 , YBaFe 2 O 5, PrBaCo 3 O 5.5, DyBaCo 2 O 5.54, HoBaCo 2 O 5.48, and composite metal oxides such as YBaCo 2 O 5.49 . You may use these individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among the above, the first latent heat storage material 41 is preferably LiVO 2 .

第2潜熱蓄熱材42としては、例えば第1潜熱蓄熱材41と同様の複合金属酸化物を用いることができる。ここで、第2潜熱蓄熱材42は、第1潜熱蓄熱材41と共通の複合酸化物を含むことが好ましい。この場合、第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)と第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)とを近づけることができ、水素検知膜10の温度を所望の温度に的確に制御することができる。 As the 2nd latent heat storage material 42, the composite metal oxide similar to the 1st latent heat storage material 41 can be used, for example. Here, the second latent heat storage material 42 preferably includes a composite oxide in common with the first latent heat storage material 41. In this case, the second phase transition temperature of the latent heat storage material 42 (T 2) and the phase transition temperature of the first phase change material 41 (T 1) and can be brought close to the temperature of the hydrogen detecting film 10 to a desired temperature It can be controlled accurately.

第2潜熱蓄熱材42が第1潜熱蓄熱材41と共通の複合酸化物を含む場合、第2潜熱蓄熱材42の相転移温度(T)を第1潜熱蓄熱材41の相転移温度(T)より小さくするためには、例えば第2潜熱蓄熱材42に含まれる複合酸化物中の金属をタングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)などの元素で置換すればよい。具体的には、第1潜熱蓄熱材41として、LiVOを用いる場合、第2潜熱蓄熱材42として、Li(V1−x)Oを用いることが、置換量当たりの相転移温度の変化量が大きいという理由から好ましい。 When the second latent heat storage material 42 includes a composite oxide common to the first latent heat storage material 41, the phase transition temperature (T 2 ) of the second latent heat storage material 42 is changed to the phase transition temperature (T In order to make it smaller than 1 ), for example, the metal in the composite oxide contained in the second latent heat storage material 42 may be replaced with an element such as tungsten (W), tantalum (Ta), or molybdenum (Mo). Specifically, when LiVO 2 is used as the first latent heat storage material 41, it is possible to use Li (V x W 1-x ) O 2 as the second latent heat storage material 42 so that the phase transition temperature per substitution amount. This is preferable because of the large change amount.

なお、第2潜熱蓄熱材42は、潜熱蓄熱材で構成されていればよく、第1潜熱蓄熱材41と同様の複合金属酸化物以外の材料で構成されてもよい。   In addition, the 2nd latent heat storage material 42 should just be comprised with the latent heat storage material, and may be comprised with materials other than the composite metal oxide similar to the 1st latent heat storage material 41. FIG.

<第2実施形態>
次に、本発明の水素ガスセンサの第2実施形態について図2を用いて説明する。図2は本発明の水素ガスセンサの第2実施形態を示す端面図である。なお、図2において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the hydrogen gas sensor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an end view showing a second embodiment of the hydrogen gas sensor of the present invention. In FIG. 2, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図2に示すように、本実施形態の水素ガスセンサ200は、潜熱蓄熱部40と水素検知膜10との間に設けられる絶縁層50をさらに備え、潜熱蓄熱部40が導電性を有する点で第1実施形態の水素ガスセンサ100と相違する。   As shown in FIG. 2, the hydrogen gas sensor 200 of the present embodiment further includes an insulating layer 50 provided between the latent heat storage unit 40 and the hydrogen detection film 10, and the second feature is that the latent heat storage unit 40 has conductivity. It differs from the hydrogen gas sensor 100 of one embodiment.

水素ガスセンサ200によれば、潜熱蓄熱部40が導電性を有するが、絶縁層50によって、導電性の潜熱蓄熱部40と水素検知膜10とが電気的に絶縁される。このため、一対の電極20により、潜熱蓄熱部40の電気抵抗を測定することなく水素検知膜10のみの電気抵抗を測定できる。従って、水素ガスセンサ200はより優れた水素ガス検知精度を有することが可能となる。   According to the hydrogen gas sensor 200, the latent heat storage unit 40 has conductivity, but the conductive latent heat storage unit 40 and the hydrogen detection film 10 are electrically insulated by the insulating layer 50. For this reason, the electrical resistance of only the hydrogen detection film 10 can be measured by the pair of electrodes 20 without measuring the electrical resistance of the latent heat storage unit 40. Therefore, the hydrogen gas sensor 200 can have better hydrogen gas detection accuracy.

絶縁層50を構成する材料は、絶縁性の材料であればよく、このような材料としては、例えばSiO、Alなどの無機絶縁材料、エポキシ樹脂などの絶縁樹脂が挙げられる。 The material constituting the insulating layer 50 may be an insulating material. Examples of such a material include inorganic insulating materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 and insulating resins such as epoxy resins.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、潜熱蓄熱部40が第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42の2層で構成されているが、図3に示す水素ガスセンサ300のように、潜熱蓄熱部40が第1潜熱蓄熱材41のみの1層で構成されてもよい。あるいは、潜熱蓄熱部40は、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42の2層に加えて、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42とは相転移温度の異なる1層以上の潜熱蓄熱材をさらに備えてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the said embodiment, although the latent heat storage part 40 is comprised by two layers, the 1st latent heat storage material 41 and the 2nd latent heat storage material 42, like the hydrogen gas sensor 300 shown in FIG. The first latent heat storage material 41 may be a single layer. Alternatively, the latent heat storage unit 40 is a single layer having a phase transition temperature different from that of the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 in addition to the two layers of the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42. You may further provide the above latent heat storage material.

また上記実施形態では、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42が、固相間相転移を起こす材料で構成されているが、水素検知膜10を作動させる温度の近傍において、液相−固相間相転移を起こす材料で構成されてもよい。但し、この場合は、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42の形状を保持する観点から、第1潜熱蓄熱材41及び第2潜熱蓄熱材42が、カプセルなどの容器内に収容される必要がある。   Moreover, in the said embodiment, although the 1st latent heat storage material 41 and the 2nd latent heat storage material 42 are comprised with the material which raise | generates a solid phase phase transition, in the vicinity of the temperature which operates the hydrogen detection film | membrane 10, it is a liquid phase. -It may be composed of a material that causes a phase transition between solid phases. However, in this case, from the viewpoint of maintaining the shapes of the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42, the first latent heat storage material 41 and the second latent heat storage material 42 are accommodated in a container such as a capsule. It is necessary to

また、上記実施形態では、水素ガスセンサ100,200、300は、水素検知膜10の電気抵抗を測定するための一対の電極20を有するが、上記実施形態では、水素検知膜10が、水素ガスの吸着又は脱離によって色を変化させるガスクロミック材料で構成されており、水素検知膜10の色の変化によって水素ガスを検知することも可能であるため、電極20は必ずしも必要なものではなく、省略が可能である。但し、水素検知膜10の色の変化によって水素ガスの検知を行う場合には、水素ガスセンサは、水素検知膜10の色の変化を検出するための光学装置を備えることが好ましい。このような光学装置としては、例えば、水素検知膜10に光を照射する光源と、水素検知膜10からの反射光を検出する光検出装置とを備えるものであればよい。   In the above embodiment, the hydrogen gas sensors 100, 200, and 300 have a pair of electrodes 20 for measuring the electrical resistance of the hydrogen detection film 10. However, in the above embodiment, the hydrogen detection film 10 is made of hydrogen gas. The electrode 20 is not necessarily required because it is made of a gas chromic material that changes its color by adsorption or desorption, and it is possible to detect hydrogen gas by changing the color of the hydrogen detection film 10. Is possible. However, when hydrogen gas is detected by a change in the color of the hydrogen detection film 10, the hydrogen gas sensor preferably includes an optical device for detecting a change in the color of the hydrogen detection film 10. As such an optical device, for example, any optical device that irradiates the hydrogen detection film 10 with light and a light detection device that detects reflected light from the hydrogen detection film 10 may be used.

以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
まず、厚さ2mm、直径10mmのセラミックヒータを用意した。ここで、セラミックヒータは、アルミナの焼結体中に抵抗配線を埋設したものである。
Example 1
First, a ceramic heater having a thickness of 2 mm and a diameter of 10 mm was prepared. Here, the ceramic heater is one in which resistance wiring is embedded in a sintered body of alumina.

次に、厚さ500μmのLiVO多結晶体を以下のようにして作製した。まずV粉末を水素還元することにより、Vを形成し、これをLiCOと水素気流中、1000℃で10時間反応させ、焼結成形させた後、ワイヤーソーで板状に切断することによってLiVO多結晶体を得た。得られたLiVO多結晶体の相転移温度をDSCによって昇温速度5℃/分の条件にて測定したところ、相転移温度は206℃であった。 Next, a LiVO 2 polycrystal having a thickness of 500 μm was produced as follows. First, V 2 O 5 powder is reduced by hydrogen to form V 2 O 3 , which is reacted with Li 2 CO 3 in a hydrogen stream at 1000 ° C. for 10 hours, sintered, and then wire-sawed. LiVO 2 polycrystal was obtained by cutting into a plate. When the phase transition temperature of the obtained LiVO 2 polycrystal was measured by DSC under the condition of a heating rate of 5 ° C./min, the phase transition temperature was 206 ° C.

一方、厚さ300μmのLi(V1−x)O多結晶体を以下のようにして作製した。まずV粉末を水素還元することにより、Vを形成し、これとWOとを混合し、その混合物をLiCOと水素気流中、1000℃で10時間反応させ、焼結成形させた後、ワイヤーソーで板状に切断することによってLi(V1−x)O多結晶体を得た。このとき、WOは、Li(V1−x)O多結晶体中のVをWが1000ppm置換するようにVと混合した。得られたLi(V1−x)O多結晶体の相転移温度をDSCによって昇温速度5℃/分の条件にて測定したところ、相転移温度は203℃であった。 On the other hand, a Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal having a thickness of 300 μm was produced as follows. First, V 2 O 5 powder is hydrogen-reduced to form V 2 O 3 , which is mixed with WO 3, and the mixture is reacted with Li 2 CO 3 in a hydrogen stream at 1000 ° C. for 10 hours. After being sintered, Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal was obtained by cutting into a plate shape with a wire saw. At this time, WO 3 was mixed with V 2 O 3 such that W in the Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal was substituted by 1000 ppm for W. When the phase transition temperature of the obtained Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal was measured by DSC at a temperature elevation rate of 5 ° C./min, the phase transition temperature was 203 ° C.

次に、セラミックヒータ上に、上記のようにして得られた厚さ300μmのLi(V1−x)Oの多結晶体を高熱伝導性接着剤を用いて接着し、続いて、厚さ500μmのLiVO多結晶体を高熱伝導性接着剤を用いて接着した。 Next, the 300 μm-thick Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal obtained as described above was bonded onto the ceramic heater using a high thermal conductive adhesive, A LiVO 2 polycrystal having a thickness of 500 μm was bonded using a high thermal conductive adhesive.

次に、LiVO多結晶体の上に、スパッタリング法で、厚さ500nmとなるようにSiOからなる絶縁層を形成した。 Next, an insulating layer made of SiO 2 was formed on the LiVO 2 polycrystal by a sputtering method so as to have a thickness of 500 nm.

続いて、絶縁層の上に、固体化合物半導体(WO)を含み且つ触媒金属化合物として塩化白金酸を分子レベルで均一に分散させたゾルゲル溶液を塗布し、焼成して膜を形成するという工程を厚さが300nmになるまで繰り返した。その後、乾燥空気中、400℃で30分間加熱処理することで水素検知膜としての直径10mmのPt担持WO膜を形成した。 Subsequently, a step of applying a sol-gel solution containing a solid compound semiconductor (WO 3 ) and uniformly dispersing chloroplatinic acid as a catalytic metal compound at a molecular level on the insulating layer and baking to form a film Was repeated until the thickness reached 300 nm. Thereafter, a Pt-supported WO 3 film having a diameter of 10 mm as a hydrogen detection film was formed by heat treatment in dry air at 400 ° C. for 30 minutes.

最後に、Pt担持WO膜上に、蒸着により、金からなる一対の櫛歯電極を作製した。このとき、各対の櫛歯電極では、櫛歯の長さを5mmとした。また一対の櫛歯電極の櫛歯同士間の間隔を25μm、櫛歯対の数を15対とした。 Finally, a pair of comb-shaped electrodes made of gold was produced on the Pt-supported WO 3 film by vapor deposition. At this time, in each pair of comb-tooth electrodes, the length of the comb-tooth was 5 mm. The interval between the comb teeth of the pair of comb-teeth electrodes was 25 μm, and the number of comb-teeth pairs was 15.

こうして水素ガスセンサを作製した。   Thus, a hydrogen gas sensor was produced.

(比較例1)
セラミックヒータの上に、Li(V1−x)O多結晶体及びLiVO多結晶体のいずれも形成せず、水素検知膜として厚さ300nmのPt担持WO膜を直接形成したこと以外は実施例1と同様にして水素ガスセンサを作製した。
(Comparative Example 1)
On the ceramic heater, neither a Li (V x W 1-x ) O 2 polycrystal nor a LiVO 2 polycrystal was formed, and a 300 nm thick Pt-supported WO 3 film was directly formed as a hydrogen detection film. A hydrogen gas sensor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that.

そして、実施例1及び比較例1の水素ガスセンサを防爆のためステンレスチャンバーの中で隣り合うように配置し、同じ環境下で水素ガスの検知を行った。このとき、水素検知膜の温度が204℃となるようにヒータの温度をPID制御した。また水素ガスは、一対の櫛歯電極間の電気抵抗値を測定することで検知した。   And the hydrogen gas sensor of Example 1 and Comparative Example 1 was arrange | positioned so that it might adjoin in a stainless steel chamber for explosion prevention, and the hydrogen gas was detected in the same environment. At this time, the temperature of the heater was PID controlled so that the temperature of the hydrogen detection film was 204 ° C. Hydrogen gas was detected by measuring the electrical resistance value between a pair of comb electrodes.

その結果、実施例1の水素ガスセンサでは、比較例1の水素ガスセンサに比べて、水素検知膜における電気抵抗値のバラツキが比較的少なく、水素ガスの検知精度が高くなることが分かった。   As a result, it was found that the hydrogen gas sensor of Example 1 had relatively little variation in electric resistance value in the hydrogen detection film and higher hydrogen gas detection accuracy than the hydrogen gas sensor of Comparative Example 1.

また実施例1及び比較例1の水素ガスセンサについて1000時間、水素ガスの検知を行った後、実施例1及び比較例1の水素ガスセンサにおける水素検知膜を目視にて観察した。その結果、実施例1の水素ガスセンサでは、クラックや水素検知膜の剥離が見られなかった。これに対し、比較例1の水素ガスセンサでは、クラックが見られた。このことから、実施例1の水素ガスセンサは、比較例1の水素ガスセンサに比べて、耐久性の点で優れることが分かった。   Further, after hydrogen gas was detected for 1000 hours for the hydrogen gas sensors of Example 1 and Comparative Example 1, the hydrogen detection films in the hydrogen gas sensors of Example 1 and Comparative Example 1 were visually observed. As a result, in the hydrogen gas sensor of Example 1, no crack or peeling of the hydrogen detection film was observed. On the other hand, in the hydrogen gas sensor of Comparative Example 1, cracks were observed. From this, it was found that the hydrogen gas sensor of Example 1 was superior in terms of durability compared to the hydrogen gas sensor of Comparative Example 1.

以上のことから、本発明の水素ガスセンサによれば、優れた水素ガス検知精度及び耐久性を有することが確認された。   From the above, it was confirmed that the hydrogen gas sensor of the present invention has excellent hydrogen gas detection accuracy and durability.

10…水素検知膜
20…電極
30…ヒータ
40…潜熱蓄熱材
41…第1潜熱蓄熱材
42…第2潜熱蓄熱材
50…絶縁層
100,200,300…水素ガスセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hydrogen detection film | membrane 20 ... Electrode 30 ... Heater 40 ... Latent heat storage material 41 ... 1st latent heat storage material 42 ... 2nd latent heat storage material 50 ... Insulating layer 100,200,300 ... Hydrogen gas sensor

Claims (6)

水素ガスを検知する水素検知膜と、
前記水素検知膜を加熱するヒータと、
前記ヒータと前記水素検知膜との間に設けられる潜熱蓄熱部とを備え、
前記潜熱蓄熱部が、相転移を起こす第1潜熱蓄熱材を有する、水素ガスセンサ。
A hydrogen detection film for detecting hydrogen gas;
A heater for heating the hydrogen detection film;
A latent heat storage unit provided between the heater and the hydrogen detection film,
The hydrogen gas sensor, wherein the latent heat storage unit includes a first latent heat storage material that causes phase transition.
前記潜熱蓄熱部が、前記第1潜熱蓄熱材よりも低い相転移温度で相転移を起こす第2潜熱蓄熱材をさらに有する請求項1に記載の水素ガスセンサ。   The hydrogen gas sensor according to claim 1, wherein the latent heat storage unit further includes a second latent heat storage material that causes a phase transition at a phase transition temperature lower than that of the first latent heat storage material. 前記相転移が固相間相転移である、請求項1又は2に記載の水素ガスセンサ。   The hydrogen gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the phase transition is a phase transition between solid phases. 前記固相間相転移が電子相転移である、請求項3に記載の水素ガスセンサ。   The hydrogen gas sensor according to claim 3, wherein the phase transition between solid phases is an electronic phase transition. 前記相転移を起こすときの相転移温度が100〜500℃である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水素ガスセンサ。   The hydrogen gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a phase transition temperature when causing the phase transition is 100 to 500C. 前記水素検知膜上に設けられる一対の電極と、
前記潜熱蓄熱部と前記水素検知膜との間に設けられる絶縁層とをさらに備え、
前記潜熱蓄熱部が導電性を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水素ガスセンサ。
A pair of electrodes provided on the hydrogen detection film;
An insulating layer provided between the latent heat storage unit and the hydrogen detection film;
The hydrogen gas sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the latent heat storage unit has conductivity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020195957A1 (en) * 2019-03-27 2020-10-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 Heat storage device and electronic equipment
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