JP2020041893A - 水素センサ、水素検出方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施形態に係る水素センサ100の基本的な構成を示したブロック図である。
本実施形態の水素センサ100は、MEMSキャパシタ101と、容量値取得部102と、ガス検出部103と、ヒーター制御部104と、ヒーター105と、抵抗値取得部106と、判定部107とを含む。
容量値取得部102は、ヒーター105により水素吸蔵層を加熱している期間(加熱期間)中のMEMSキャパシタ101の容量値を測定し、当該容量値の時間変化を取得する。ガス検出部103は、容量値取得部102の測定結果に基づいてガスを検出する。より詳細には、ガス検出部103は、容量値をガス濃度に変換し、ガス濃度が一定値を超えていればガスは検出されたとする。
図4は、上記の新規知見に基づいた本実施形態の水素検出方法の一例を示すフローチャートである。
次に、容量値取得部102を用いて加熱期間中における容量値の時間変化を取得し、そして、抵抗値取得部106を用いて加熱期間中における抵抗値の時間変化を取得する(ステップS2)。
期間T1または期間T2がある場合(Yes)、判定部107は検出ガス中には検出対象外物質が含まれていると判定する(ステップS4)。
なお、ステップS4の後に期間T3があるか否かを判定するステップを追加しても構わない。この場合、判定部107は、期間T3があれば、検出ガス中には水素および検出対象外物質が含まれていると判定する。また、判定部107は、期間T3がなければ、検出ガス中には検出対象外物質は含まれているが、水素は含まれていないと判定する。
図5は、MEMSキャパシタ101の具体的な構造の一例を示す断面図である。
絶縁層2の材料は絶縁層3の材料とは異なる。例えば、絶縁層2および絶縁層3を酸素(O2)によりアッシング(ドライエッチング)する工程を含む製造プロセスを採用する場合、絶縁層3のエッチングレートが絶縁層2のエッチングレートよりも大きくなるように、絶縁層2および絶縁層3の材料は選択される。絶縁層2の材料は例えばシリコン窒化物であり、絶縁層3の材料は例えばポリイミドである。絶縁層3は例えば絶縁層2よりも厚い。
下部電極5aの上方には可動構造30が配置されている。可動構造30は、水素アクチュエータ30aと、上部電極部30bと、水素アクチュエータ30cとを含む。上部電極部30bは、水素アクチュエータ30aと水素アクチュエータ30cとの間に設けられている。上部電極部30bの一端部は、ばね部14を介して、水素アクチュエータ30aに接続されている。上部電極部30bの他端部は、別のばね部14を介して、水素アクチュエータ30cに接続されている。上部電極部30bは図示しない外部回路に接続されている。
上部電極9aは下部電極5aと対向するように絶縁層8a上に配置されている。上部電極9aおよび下部電極5aはMEMSキャパシタ101を構成する二つのキャパシタ電極である。上部電極9aの材料は、例えば、TiNを含む。TiNの代わりにTi等の他の導電材料を含んでいても構わない。
水素アクチュエータ30aおよび30cの各々は、絶縁層8a、ダミー電極9a’、絶縁層10a、ヒーター11、絶縁層12および水素吸蔵層13を含む。
ヒーター11の材料は導電層11’の材料と同じである場合もあるいし、異なる場合もある。ヒーター11は電源(不図示)に接続されている。
ヒーター11の消費電力の増加を抑制するためには、ヒーター11を含んでいる水素アクチュエータ30aおよび30cから逃げる熱を少なくすればよい。そのためには、例えば、上側空洞領域21を大きくして上側空洞領域21の熱抵抗を高くする。上側空洞領域21を大きくするには、例えば、上側空洞領域21の高さL1を大きくする必要がある。高さL1を大きくすると、下部電極5aと上部電極9aとの間隔が広がる。当該間隔を広げることはMEMSキャパシタの容量低下を招く。その結果、水素濃度の検出感度は低下する。
図6は、第2の実施形態に係る水素センサ100の基本的な構成を示したブロック図である。
本実施形態の水素センサ100は、熱伝導型ガスセンサ110およびその出力値を取得する出力値取得部111を備えている。
熱伝導型ガスセンサ110は、所定のガスに接触するように構成されたセンサ素子と、所定のガスに接触しない構造(密閉構造)内に設けられた参照素子と、センサ素子および参照素子を加熱するヒーターと、可変抵抗を含むブリッジ回路とを備えている。
本実施形態でも第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態によれば、MEMSキャパシタ101の水素吸蔵層を加熱するためのヒーター105の温度は、熱伝導型ガスセンサ110中のヒーターの温度とは独立に設定できる。これにより、水素吸蔵層を最適な温度で加熱することができ、そして、熱伝導型ガスセンサ110中のセンサ素子を最適な温度で加熱することができる。その結果、水素センサ100の性能(例えば検出精度やガス選択性)の向上を図れる。
まず、MEMSキャパシタ101の水素吸蔵層を加熱する(ステップS1)。
次に、容量値取得部102を用いて加熱期間中における容量値の時間変化を取得し、そして、出力値取得部111を用いて加熱期間中における熱伝導型ガスセンサ110の出力値(測温抵抗体9sの抵抗値)の時間変化を取得する(ステップS2’)。
期間T1および期間T2’がない場合(No)、判定部107は検出ガス中には検出対象外物質は含まれていないと判定する(ステップS5)。
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態に係る水素センサ100の基本的な構成を示したブロック図である。
接触燃焼型ガスセンサ110aは、所定のガスと反応する触媒層を含むセンサ素子と、所定のガスと反応する触媒層を含まない参照素子と、センサ素子および参照素子を加熱するヒーターと、可変抵抗を含むブリッジ回路とを含む。
判定部107は、容量値取得部102の出力値、抵抗値取得部106の出力値および出力値取得部111aの出力値に基づいて、検出ガス中に検出対象外物質が含まれているか否かを判定する。この判定は以下のように行う。
図12は、第4の実施形態に係る水素センサ100の基本的な構成を示したブロック図である。
本発明者の鋭意研究によれば、検出ガスが検出対象外物質を含む場合、ヒーター105がオンのときのMEMSキャパシタ101の容量値と、ヒーター105がオフのときのMEMSキャパシタ101の容量値(参照容量値)とが異なることを見出した。
(第5の実施形態)
上述した実施形態の水素検出方法は、プログラムとしても実施することができる。例えば、本実施形態のプログラムは、図4のステップS1〜S4または図8のステップS1〜S5を手順としてコンピュータに実行させる。
[付記1]
水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、
前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、
前記変形部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まるか否かを判定する判定部と
を具備する水素センサ。
[付記2]
前記加熱部は導体を含み、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値およびその時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する付記1に記載の水素センサ。
[付記3]
前記加熱期間中に前記容量値の減少と前記抵抗値の減少とが同時に発生している第1の期間、および、前記加熱期間中に容量値の増加と前記抵抗値の増加とが同時に発生している第2の期間の少なくとも一方があるか否かを判定し、
前記第1の期間および前記第2の期間の少なくとも一方がある場合には前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定する付記2に記載の水素センサ。
[付記4]
前記容量値もしくは前記容量値の時間変化を取得する第1の取得部と、
前記抵抗値もしくは前記抵抗値の時間変化を取得する第2の取得部と
を具備する付記2または3に記載の水素センサ。
[付記5]
熱伝導型ガスセンサを具備し、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における前記熱伝導型ガスセンサの出力値およびその時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれているか否かを判定する付記1に記載の水素センサ。
[付記6]
前記加熱期間中に前記容量値の減少と前記出力値の減少とが同時に発生している第1の期間、および、前記加熱期間中に前記容量値の増加と前記出力値の増加とが同時に発生している第2の期間の少なくとも一方があるか否かを判定し、
前記第1の期間および前記第2の期間の少なくとも一方がある場合には前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定する付記5に記載の水素センサ。
[付記7]
前記容量値もしくは前記容量値の時間変化を取得する第1の取得部と、
前記出力値もしくは前記出力値の時間変化を取得する第3の取得部と
を具備する付記5または6に記載の水素センサ。
[付記8]
触媒燃焼型ガスセンサを具備し、
前記加熱部は導体を含み、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値もしくその時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値およびその時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する付記1に記載の水素センサ。
[付記9]
前記判定部が前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定した後、前記触媒燃焼型ガスセンサは起動する付記8に記載の水素センサ。
[付記10]
前記判定部は、前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定した後、前記加熱期間中における前記容量値およびその時間変化、前記加熱期間中における前記抵抗値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における前記触媒燃焼型ガスセンサの出力値に基づいて、前記物質の種類を判定する付記8または9に記載の水素センサ。
[付記11]
前記容量値およびその時間変化を取得する第1の取得部と、
前記抵抗値およびその時間変化を取得する第2の取得部と、
前記出力値およびその時間変化を取得する第3の取得部と
を具備する付記9または10のいずれかに記載の水素センサ。
[付記12]
前記判定部は、前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中の前記容量部の容量値と、前記加熱部により前記変形部材を加熱していない非加熱期間中の前記容量部の容量値とに基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれているか否かを判定する付記1に記載の水素センサ。
[付記13]
前記判定部は、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素が含まれているか否かを判定する付記1ないし12のいずれかに記載の水素センサ。
[付記14]
前記容量部はMEMS構造を含む付記1ないし13のいずれかに記載の水素センサ。
[付記15]
前記MEMS構造は、空洞領域を含む基板上に設けられている付記14に記載の水素センサ。
[付記16]
水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、前記変形部材を加熱する加熱部とを具備する水素センサを用いた水素検出方法であって、
前記加熱部により前記変形部材を加熱する工程と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まれるか否かを判定する工程と
を具備する水素検出方法。
[付記17]
前記加熱部は導体を含み、
前記判定する工程は、
前記加熱期間中における前記容量部の容量値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値およびその時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれているか否かを判定することを含む付記16に記載の水素検出方法。
[付記18]
前記水素センサは熱伝導型ガスセンサを具備し、
前記判定する工程は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における前記熱伝導型ガスセンサの出力値およびその時間変化に基づいて、前記検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定することを含む付記16に記載の水素検出方法。
[付記19]
前記水素センサは触媒燃焼型ガスセンサを具備し、
前記加熱部は導体を含み、
前記判定する工程は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値およびその時間変化、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値およびその時間変化、および、前記加熱期間中における触媒燃焼型ガスセンサの出力値およびその時間変化に基づいて、前記検出されたガス中に含まれる前記物質の種類を判定することを含む付記16に記載の水素検出方法。
[付記20]
水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、前記変形部材を加熱する加熱部とを具備する水素センサを用いた水素検出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記加熱部により前記変形部材を加熱する手順と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まれるか否かを判定する手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
Claims (20)
- 水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、
前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、
前記変形部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まるか否かを判定する判定部と
を具備する水素センサ。 - 前記加熱部は導体を含み、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値の時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する請求項1に記載の水素センサ。 - 前記加熱期間中に前記容量値の減少と前記抵抗値の減少とが同時に発生している第1の期間、および、前記加熱期間中に容量値の増加と前記抵抗値の増加とが同時に発生している第2の期間の少なくとも一方があるか否かを判定し、
前記第1の期間および前記第2の期間の少なくとも一方がある場合には前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定する請求項2に記載の水素センサ。 - 前記容量値の前記時間変化を取得する第1の取得部と、
前記抵抗値の前記時間変化を取得する第2の取得部と
を具備する請求項2または3に記載の水素センサ。 - 熱伝導型ガスセンサを具備し、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記熱伝導型ガスセンサの出力値の時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する請求項1に記載の水素センサ。 - 前記加熱期間中に前記容量値の減少と前記出力値の減少とが同時に発生している第1の期間、および、前記加熱期間中に前記容量値の増加と前記出力値の増加とが同時に発生している第2の期間の少なくとも一方があるか否かを判定し、
前記第1の期間および前記第2の期間の少なくとも一方がある場合には前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定する請求項5に記載の水素センサ。 - 前記容量値の前記時間変化を取得する第1の取得部と、
前記出力値の前記時間変化を取得する第3の取得部と
を具備する請求項5または6に記載の水素センサ。 - 触媒燃焼型ガスセンサを具備し、
前記加熱部は導体を含み、
前記判定部は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値の時間変化に基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する請求項1に記載の水素センサ。 - 前記判定部が前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定した後、前記触媒燃焼型ガスセンサは起動する請求項8に記載の水素センサ。
- 前記判定部は、前記検出されたガス中に前記物質が含まれると判定した後、前記加熱期間中における前記容量値の時間変化、前記加熱期間中における前記抵抗値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記触媒燃焼型ガスセンサの出力値に基づいて、前記物質の種類を判定する請求項8または9に記載の水素センサ。
- 前記容量値の時間変化を取得する第1の取得部と、
前記抵抗値の時間変化を取得する第2の取得部と、
前記出力値の時間変化を取得する第3の取得部と
を具備する請求項10に記載の水素センサ。 - 前記判定部は、前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中の前記容量部の容量値と、前記加熱部により前記変形部材を加熱していない非加熱期間中の前記容量部の容量値とに基づいて、前記ガス検出部により検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定する請求項1に記載の水素センサ。
- 前記判定部は、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素が含まれるか否かを判定する請求項1ないし12のいずれかに記載の水素センサ。
- 前記容量部はMEMSキャパシタを含む請求項1ないし13のいずれかに記載の水素センサ。
- 前記MEMSキャパシタは、空洞領域を含む基板領域上に設けられている請求項14に記載の水素センサ。
- 水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、前記変形部材を加熱する加熱部とを具備する水素センサを用いた水素検出方法であって、
前記加熱部により前記変形部材を加熱する工程と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まれるか否かを判定する工程と
を具備する水素検出方法。 - 前記加熱部は導体を含み、
前記判定する工程は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値の時間変化に基づいて、前記検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定することを含む請求項16に記載の水素検出方法。 - 前記水素センサは熱伝導型ガスセンサを具備し、
前記判定する工程は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、および、前記加熱期間中における前記熱伝導型ガスセンサの出力値の時間変化に基づいて、前記検出されたガス中に前記物質が含まれるか否かを判定することを含む請求項16に記載の水素検出方法。 - 前記水素センサは触媒燃焼型ガスセンサを具備し、
前記加熱部は導体を含み、
前記判定する工程は、前記加熱期間中における前記容量部の容量値の時間変化、前記加熱期間中における前記導体の抵抗値の時間変化、および、前記加熱期間中における触媒燃焼型ガスセンサの出力値の時間変化に基づいて、前記検出されたガス中に含まれる前記物質の種類を判定することを含む請求項16に記載の水素検出方法。 - 水素を吸収または吸着することで変形する変形部材を含み、前記変形部材の変形に応じて容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値に基づいてガスを検出するガス検出部と、前記変形部材を加熱する加熱部とを具備する水素センサを用いた水素検出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記加熱部により前記変形部材を加熱する手順と、
前記加熱部により前記変形部材を加熱している加熱期間中に、前記ガス検出部により検出されたガス中に水素以外の物質が含まれるか否かを判定する手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022019147A (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-27 | 株式会社東芝 | センサ及びセンサモジュール |
JP2022049330A (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-29 | 株式会社東芝 | センサ |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7227883B2 (ja) * | 2019-10-09 | 2023-02-22 | 株式会社東芝 | センサ及びセンサの校正方法 |
JP2023127778A (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-14 | 株式会社東芝 | センサ及びキャパシタ装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07174725A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-07-14 | New Cosmos Electric Corp | ガスの検知方法及びガス検知装置 |
KR20050005899A (ko) * | 2003-07-07 | 2005-01-15 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 가스 센서 및 그의 제조방법 |
JP2008185333A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Yazaki Corp | ガス識別装置 |
JP2014190878A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
US20170343522A1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas detection device |
WO2018135100A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6539774B1 (en) * | 2000-11-10 | 2003-04-01 | Hrl Laboratories, Llc | Thin film metal hydride hydrogen sensor |
US7340941B1 (en) * | 2002-10-01 | 2008-03-11 | Xsilogy, Inc. | Dense thin film-based chemical sensors and methods for making and using same |
US20050186117A1 (en) * | 2004-02-19 | 2005-08-25 | Hiroyuki Uchiyama | Gas detecting method and gas sensors |
JP4933192B2 (ja) * | 2006-08-09 | 2012-05-16 | キヤノン株式会社 | 可燃性ガス検出器、及び可燃性ガス検出器を搭載した燃料電池システム |
US8468872B2 (en) * | 2009-12-29 | 2013-06-25 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Hydrogen sensor and method of manufacturing the same |
US20120032692A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-09 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Mems gas sensor |
JP6160667B2 (ja) | 2015-03-12 | 2017-07-12 | Tdk株式会社 | 熱伝導式ガスセンサ |
CN106370706B (zh) * | 2016-11-01 | 2019-06-18 | 苏州科技大学 | 一种Pd基可变电容型氢气传感器及其制备方法 |
JP6896576B2 (ja) | 2017-09-20 | 2021-06-30 | 株式会社東芝 | ガスセンサおよびその製造方法 |
-
2018
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-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07174725A (ja) * | 1993-11-08 | 1995-07-14 | New Cosmos Electric Corp | ガスの検知方法及びガス検知装置 |
KR20050005899A (ko) * | 2003-07-07 | 2005-01-15 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 가스 센서 및 그의 제조방법 |
JP2008185333A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Yazaki Corp | ガス識別装置 |
JP2014190878A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
US20170343522A1 (en) * | 2016-05-30 | 2017-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas detection device |
JP2017215170A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
WO2018135100A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022019147A (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-27 | 株式会社東芝 | センサ及びセンサモジュール |
US11448628B2 (en) | 2020-07-17 | 2022-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sensor and sensor module |
JP7362557B2 (ja) | 2020-07-17 | 2023-10-17 | 株式会社東芝 | センサ及びセンサモジュール |
JP2022049330A (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-29 | 株式会社東芝 | センサ |
JP7362578B2 (ja) | 2020-09-16 | 2023-10-17 | 株式会社東芝 | センサ |
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