JP7064187B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
基板と、
前記基板の上に配置された第1の導電体及び第2の導電体と、
前記第1の導電体及び前記第2の導電体を被覆するとともに、前記第1の導電体の表面の一部を露出させる第1の開口部と、前記第2の導電体の表面の一部を露出させる第2の開口部とを有する絶縁層と、
導電材料と、ガスを吸着することができる有機吸着材とを含み、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を通じて、前記第1の導電体及び前記第2の導電体のそれぞれに接触している吸着材層と、
を備えた、ガスセンサを提供する。
基板と、
前記基板の上に配置された第1の導電体及び第2の導電体と、
前記第1の導電体及び前記第2の導電体を被覆するとともに、前記第1の導電体の表面の一部を露出させる第1の開口部と、前記第2の導電体の表面の一部を露出させる第2の開口部とを有する絶縁層と、
導電材料と、ガスを吸着することができる有機吸着材とを含み、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を通じて、前記第1の導電体及び前記第2の導電体のそれぞれに接触している吸着材層と、
を備えたものである。
図1及び図2に示すように、本実施形態1にかかるガスセンサ100は、基板10、第1の導電体20、第2の導電体25、絶縁層40及び吸着材層30を備えている。基板10は、例えば、板状である。基板10は、例えば、平面視で矩形又は円の形状を有する。本実施形態では、基板10は、平面視で円の形状を有する。第1の導電体20及び第2の導電体25のそれぞれは、電極として機能する。
第1壁部11に囲まれた基板10の表面は、円の形状を有していなくてもよい。図5のガスセンサ110では、第1壁部11は、複数の突出部11aを含む。複数の突出部11aのそれぞれは、基板10の外周縁から基板10の表面の重心に向かって突出している。複数の突出部11aのそれぞれが平面視で扇の形状を有する。第1壁部11に囲まれた基板10の表面は、例えば、歯車の形状を有する。複数の突出部11aの数は、特に限定されない。複数の突出部11aの数は、例えば、6である。図5において、複数の突出部11aのそれぞれは、第2壁部12に接していない。ただし、複数の突出部11aのそれぞれは、第2壁部12に接していてもよい。
第1の導電体20は、平面視で円弧又はリングの形状を有していなくてもよい。同様に、第2の導電体25は、第1の導電体20を囲んでいなくてもよい。さらに、吸着材層30は、平面視で円又はリングの形状を有していなくてもよい。図7のガスセンサ120では、第1の導電体20は、平面視で矩形の形状を有するとともに、帯状の形状を有している。第2の導電体25は、平面視で矩形の形状を有するとともに、帯状の形状を有している。吸着材層30は、平面視で矩形の形状を有する。本実施形態では、吸着材層30は、帯状の形状を有している。基板10は、平面視で矩形の形状を有する。ガスセンサ120は、第2壁部12を備えていない。第1の導電体20の形状、第2の導電体25の形状、吸着材層30の形状、基板10の形状及び第2壁部12の有無を除き、ガスセンサ120の構造は、実施形態1のガスセンサ100の構造と同じである。したがって、実施形態1のガスセンサ100と本実施形態のガスセンサ120とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、以下の各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
実施形態2のガスセンサ120は、複数の第1の導電体20と、複数の第2の導電体25とを備えていてもよい。複数の第1の導電体20のそれぞれに対して、1つの第1の開口部45が開口していてもよい。複数の第2の導電体25のそれぞれに対して、1つの第2の開口部46が開口していてもよい。図8のガスセンサ130では、複数の第1の導電体20のそれぞれは、第2方向Yに延びている。複数の第1の導電体20のそれぞれは、配線50によって電気的に接続されている。複数の第1の導電体20の数は、2~10の範囲にあってもよい。
まず、第1の導電体及び第2の導電体のそれぞれを基板の上に配置した。第1の導電体及び第2の導電体のそれぞれは、白金でできていた。基板としては、Si基板を用いた。第1の導電体及び第2の導電体のそれぞれは、平面視で円弧の形状を有していた。第2の導電体は、第1の導電体を囲んでいた。
絶縁層の前駆体層に、4つの第1の開口部及び4つの第2の開口部を設けることによって、絶縁層を作製したことを除き、実施例1と同じ方法によって、サンプル2のガスセンサを得た。
絶縁層の前駆体層に、8つの第1の開口部及び8つの第2の開口部を設けることによって、絶縁層を作製したことを除き、実施例1と同じ方法によって、サンプル3のガスセンサを得た。
絶縁層の前駆体層に、16個の第1の開口部及び16個の第2の開口部を設けることによって、絶縁層を作製したことを除き、実施例1と同じ方法によって、サンプル4のガスセンサを得た。
絶縁層を作製しなかったことを除き、実施例1と同じ方法によって、サンプル5のガスセンサを得た。
気体のノナナールが含まれた雰囲気下にサンプル1~5を置き、サンプル1~5のそれぞれの吸着材層の電気抵抗の変化率を測定した。吸着材層がノナナールを吸着する前の吸着材層の電気抵抗をR1と定義する。吸着材層がノナナールを吸着した後の吸着材層の電気抵抗R2と定義する。R1とR2との差をΔRと定義する。電気抵抗の変化率C(%)は、ΔR/R1×100によって算出される値である。ノナナールの濃度は、0.8ppmであった。
第1の導電体及び第2の導電体として、平面視で矩形の形状を有する導電体をそれぞれ4つずつ用いたこと、複数の第1の導電体と複数の第2の導電体とを基板の厚み方向に直交する方向に交互に並べたこと、複数の第1の導電体のそれぞれに対して、1つの第1の開口部を設けたこと、複数の第2の導電体のそれぞれに対して、1つの第2の開口部を設けたこと、及び、吸着材層が平面視で矩形の形状を有していたことを除き、サンプル1と同じ方法によって、サンプル6のガスセンサを得た。
第1の導電体及び第2の導電体として、平面視で矩形の形状を有する導電体をそれぞれ1つずつ用いたこと、第1の導電体に4つの第1の開口部を設けたこと、及び、第2の導電体に4つの第2の開口部を設けたことを除き、サンプル6と同じ方法によって、サンプル7のガスセンサを得た。
気体のノナナールが含まれた雰囲気下にサンプル2、6及び7を置き、サンプル2、6及び7のそれぞれの吸着材層の電気抵抗の変化率C(%)を測定した。ノナナールの濃度は、0.8ppmであった。
Claims (16)
- 基板と、
前記基板の上に配置された第1の導電体及び第2の導電体と、
導電材料と、ガスを吸着することができる有機吸着材とを含み、前記第1の導電体及び前記第2の導電体のそれぞれに接触している吸着材層と、
前記基板の表面を取り囲んでいる第1壁部と、
前記基板の表面の一部から上方に延びている第2壁部と、
を備えた、ガスセンサ。 - 前記第1壁部の材料が疎水性を有する、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記第1壁部は、前記吸着材層よりも上方に延びている、請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 前記第2壁部の材料が疎水性を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記第2壁部は、前記吸着材層よりも上方に延びている、請求項1~4のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記第2壁部の形状が円柱状又は円筒状である、請求項1~5のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記第1壁部は、平面視でリングの形状を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記第1壁部は、前記基板の外周縁から前記基板の表面の重心に向かって突出している突出部を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記突出部は、前記第1の導電体及び前記第2の導電体のそれぞれを部分的に被覆している、請求項8に記載のガスセンサ。
- 前記吸着材層が平面視で円又はリングの形状を有し、
前記第1の導電体が平面視で円弧又はリングの形状を有し、
前記第2の導電体が平面視で円弧又はリングの形状を有する、請求項1~9のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 前記第2の導電体が前記第1の導電体を囲んでいる、請求項10に記載のガスセンサ。
- 前記基板は、Si基板、金属板又はガラス板である、請求項1~11のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記有機吸着材は、ポリアルキレングリコール類、ポリエステル類、シリコーン類、グリセロール類、ニトリル類、ジカルボン酸モノエステル類及び脂肪族アミン類からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記導電材料は、カーボンブラックを含む、請求項1~13のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記吸着材層の重量に対する前記カーボンブラックの重量の比率は、0.25~0.95の範囲にある、請求項14に記載のガスセンサ。
- 基板と、
前記基板の上に配置された第1の導電体及び第2の導電体と、
前記第1の導電体及び前記第2の導電体を被覆するとともに、前記第1の導電体の表面の一部を露出させる第1の開口部と、前記第2の導電体の表面の一部を露出させる第2の開口部とを有する絶縁層と、
導電材料と、ガスを吸着することができる有機吸着材とを含み、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を通じて、前記第1の導電体及び前記第2の導電体のそれぞれに接触している吸着材層と、
前記基板の表面を取り囲んでいる壁部と、
を備えた、ガスセンサ。
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