JP7287776B2 - Gas detection method, gas sensor and gas detection device - Google Patents

Gas detection method, gas sensor and gas detection device Download PDF

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技術分野は、酸素の無い雰囲気の中で半導体を用いて検知対象のガスを検知するガス検知方法、ガスセンサ及びガス検知装置に関する。 TECHNICAL FIELD The technical field relates to a gas detection method, a gas sensor, and a gas detection apparatus for detecting a gas to be detected using a semiconductor in an oxygen-free atmosphere.

従来から、燃料電池などの技術分野において、商用ガスなどを原料として高純度メタンガスを得る際に商用ガスなどに含まれている硫黄化合物を取り除く脱硫処理が行われている。この脱硫処理が適切に行われていることを監視するために、脱硫後のガス中に残留している硫黄化合物を検知するガスセンサの需要がある。例えば、商用ガスの一種である都市ガスには、燃料としてのメタンガス以外に、ガス漏れを発見し易くするために付臭用の硫黄化合物ガスが添加されている。硫黄化合物ガスとしては、例えば、t-ブチルメルカプタン(TBM)、ジメチルサルファイド(DMS)及びエチルメルカプタンがある。都市ガスのような実質的に無酸素のガス流中に含有されている硫黄成分を検出するために、例えば特許文献1(特許第4201709号公報)では、硫化水素が通過した積算量を検出する硫黄分検出センサが提案されている。 BACKGROUND ART Conventionally, in technical fields such as fuel cells, desulfurization treatment has been performed to remove sulfur compounds contained in commercial gas or the like when obtaining high-purity methane gas using commercial gas or the like as a raw material. In order to monitor whether this desulfurization process is being performed properly, there is a demand for a gas sensor that detects sulfur compounds remaining in gas after desulfurization. For example, city gas, which is a type of commercial gas, contains sulfur compound gas for odorization to facilitate discovery of gas leaks, in addition to methane gas as fuel. Sulfur compound gases include, for example, t-butyl mercaptan (TBM), dimethyl sulfide (DMS) and ethyl mercaptan. In order to detect the sulfur component contained in a substantially oxygen-free gas stream such as city gas, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4201709), the integrated amount of hydrogen sulfide passing through is detected. A sulfur content detection sensor has been proposed.

特許第4201709号公報Japanese Patent No. 4201709

ところで、特許文献1に記載されているように、硫化水素の通過量を積算するような硫黄分検出センサでは、ある程度の硫黄化合物ガスが通過しないと硫黄化合物ガスの発生を知ることが難しい。そのため、脱硫に問題があって硫黄化合物ガスの通過が増えても検知しにくく、多くの硫黄化合物ガスがセンサ設置場所の下流に流れてしまう場合がある。 By the way, as described in Patent Document 1, in a sulfur content detection sensor that integrates the passing amount of hydrogen sulfide, it is difficult to know the generation of sulfur compound gas unless a certain amount of sulfur compound gas passes. Therefore, even if there is a problem with desulfurization and the passage of sulfur compound gas increases, it is difficult to detect it, and a large amount of sulfur compound gas may flow downstream of the sensor installation location.

酸素の無い雰囲気の中でも極性ガスに対して良い応答性を示すガス検知方法、ガスセンサ及びガス検知装置を提供するという課題がある。 It is an object to provide a gas detection method, a gas sensor, and a gas detection device that exhibit good responsiveness to polar gases even in an oxygen-free atmosphere.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
一見地に係るガス検知方法は、第1電極及び第2電極並びに第1電極と第2電極の間に直列に接続されている金属酸化物半導体を備えるガスセンサを、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中に設置するステップと、検知対象の極性ガスが含まれない非極性ガスの雰囲気の中において、ガスセンサの温度を100℃未満の所定温度にし、第1電極と第2電極の間の抵抗値を測定して基準抵抗値を得るステップと、ガスセンサを所定温度にし、非極性ガスの雰囲気の中における第1電極と第2電極の間の抵抗値と基準抵抗値とを比較して非極性ガスの雰囲気の中に混じった極性ガスを検知するステップとを備える。
一見地に係るガス検知方法では、無酸素状態の非極性ガスの中で、100℃未満の比較的低い温度で、検知対象の極性ガスが非極性ガスの雰囲気中に混じっていることを、金属酸化物半導体の抵抗値が小さくなったことにより検知できることから、酸素の無い雰囲気中でも極性ガスの検知について良好な応答性を発揮することができる。
A plurality of aspects will be described below as means for solving the problem. These aspects can be arbitrarily combined as needed.
A gas detection method according to a first aspect comprises a gas sensor comprising a first electrode, a second electrode, and a metal oxide semiconductor connected in series between the first electrode and the second electrode in an atmosphere of a non-polar gas other than oxygen. and setting the temperature of the gas sensor to a predetermined temperature of less than 100 ° C. in a non-polar gas atmosphere that does not contain the polar gas to be detected, and the resistance value between the first electrode and the second electrode is measured to obtain a reference resistance value, the gas sensor is set to a predetermined temperature, and the resistance value between the first electrode and the second electrode in the atmosphere of the nonpolar gas is compared with the reference resistance value to obtain the nonpolar gas and detecting polar gases entrained in the atmosphere of the.
In the gas detection method according to the first aspect, it is detected that the polar gas to be detected is mixed in the atmosphere of the non-polar gas at a relatively low temperature of less than 100 ° C. in the oxygen-free non-polar gas. Since the resistance value of the oxide semiconductor is reduced, the polar gas can be detected with good responsiveness even in an oxygen-free atmosphere.

上述のガス検知方法は、極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、非極性ガスが、炭化水素ガスである、ように構成されてもよい。このように構成されたガス検知方法は、例えば商用ガスのような炭化水素ガスのガス流の中の無酸素状態で、例えば商用ガスに付臭剤として添加されている硫黄化合物ガスを検知する検知方法として用いることができる。
上述のガス検知方法は、金属酸化物半導体が多孔質であり、極性ガスを検知するステップでは、ガスセンサを加熱せずに第1電極と第2電極の間の抵抗値を測定する、ように構成されてもよい。このように構成されたガス検知方法では、ガスセンサを加熱しないことから測定の際の安全性を高められるとともに、多孔質であることから多孔質でない場合に比べて感度が向上して、検知対象の極性ガスを精度良く検知することができる。
上述のガス検知方法は、極性ガスを検知するステップの前に、200℃以上の温度でガスセンサをクリーニングするステップを備える、ように構成されてもよい。このように構成されたガス検知方法では、金属酸化物半導体に付着した極性ガスの脱離を促進することができることから、繰り返し良好な精度で極性ガスを検出することができる。
The gas detection method described above may be configured such that the polar gas is a sulfur compound gas and the non-polar gas is a hydrocarbon gas. A gas detection method thus constructed is capable of detecting sulfur compound gases, e.g. can be used as a method.
The gas detection method described above is configured such that the metal oxide semiconductor is porous, and in the step of detecting the polar gas, the resistance value between the first electrode and the second electrode is measured without heating the gas sensor. may be In the gas detection method configured in this way, since the gas sensor is not heated, the safety during measurement can be improved. A polar gas can be detected with high accuracy.
The gas sensing method described above may comprise cleaning the gas sensor at a temperature of 200° C. or higher prior to sensing the polar gas. In the gas detection method configured in this manner, detachment of the polar gas adhering to the metal oxide semiconductor can be promoted, so the polar gas can be repeatedly detected with good accuracy.

一見地に係るガスセンサは、第1電極及び第2電極と、第1電極と第2電極の間に直列に接続されている金属酸化物半導体と、を備え、金属酸化物半導体は、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中で且つ100℃未満の所定温度範囲において、雰囲気に検知対象の極性ガスが含まれない場合の第1電極と第2電極の間の抵抗値よりも、雰囲気に極性ガスが含まれる場合の第1電極と第2電極の間の抵抗値が小さくなるように構成されている。
一見地に係るガスセンサは、無酸素状態の非極性ガスの中で、100℃未満の比較的低い温度で、検知対象の極性ガスが非極性ガスの雰囲気中に混じっていることを、金属酸化物半導体の抵抗値が小さくなったことにより検知できることから、酸素の無い雰囲気中でも極性ガスの検知について良好な応答性を発揮することができる。
上述のガスセンサは、金属酸化物半導体が、酸化錫を主成分とする、ように構成されてもよい。このように構成されたガスセンサでは、酸素の無い雰囲気中でも極性ガスの検知について良好な応答性を発揮するように、金属酸化物半導体を実現するのが容易になる。
A gas sensor according to one aspect comprises a first electrode, a second electrode, and a metal oxide semiconductor connected in series between the first electrode and the second electrode, wherein the metal oxide semiconductor contains a substance other than oxygen. In a non-polar gas atmosphere and in a predetermined temperature range of less than 100 ° C., the resistance value between the first electrode and the second electrode is higher than the resistance value between the first electrode and the second electrode when the atmosphere does not contain the polar gas to be detected. is configured to reduce the resistance value between the first electrode and the second electrode when
A gas sensor according to a first aspect detects that a polar gas to be detected is mixed in an atmosphere of a non-polar gas at a relatively low temperature of less than 100° C. in an oxygen-free non-polar gas. Since the resistance value of the semiconductor is reduced, the polar gas can be detected with good responsiveness even in an oxygen-free atmosphere.
The gas sensor described above may be configured such that the metal oxide semiconductor contains tin oxide as a main component. In the gas sensor configured in this way, it is easy to realize a metal oxide semiconductor so as to exhibit good responsiveness in detecting polar gases even in an oxygen-free atmosphere.

上述のガスセンサでは、金属酸化物半導体の周囲の雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の極性ガス以外のガスに対する感度を低減させる第1触媒を備える、ように構成されてもよい。このように構成されたガスセンサでは、検知対象の極性ガス以外のガスによって第1電極と第2電極の間の抵抗値が変化するノイズが低減されるので、検知対象の極性ガスを検知するときの精度が向上する。
上述のガスセンサは、金属酸化物半導体の周囲の雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の極性ガスに対する感度を増加させる第2触媒を備える、ものであってもよい。このように構成されたガスセンサでは、検知対象の極性ガスに対する感度が向上して、検知対象の極性ガスを検知し易くなる。
上述のガスセンサは、第2触媒がアンチモンである、ものであってもよい。このように構成されたガスセンサでは、検知対象の極性ガスに対する感度を十分に向上させることができる。
上述のガスセンサは、金属酸化物半導体を加熱できる位置に配置されているヒータを備える、ように構成されてもよい。このように構成されたガスセンサでは、繰り返して極性ガスを検知したり、測定時に加熱することで抵抗値が測定し易くなったりする場合があり、ヒータを用いて金属酸化物半導体のクリーニングをしたり、測定時にヒータで加熱したりできることで、ガスセンサの使用時の利便性が向上する。
上述のガスセンサは、極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、非極性ガスが、炭化水素ガスである、ものである。このように構成されたガスセンサでは、例えば商用ガスのような炭化水素ガスのガス流の中の無酸素状態で、例えば商用ガスに付臭剤として添加されている硫黄化合物ガスを検知するガスセンサとして用いることができる。
上述のガスセンサは、金属酸化物半導体が多孔質である、ものであってもよい。
The gas sensor described above may be configured to include a first catalyst that acts on at least part of the atmosphere surrounding the metal oxide semiconductor to reduce sensitivity to gases other than the polar gas to be detected. . In the gas sensor configured in this manner, noise caused by changes in the resistance value between the first electrode and the second electrode caused by gases other than the polar gas to be detected is reduced, so that when detecting the polar gas to be detected, the noise is reduced. Improves accuracy.
The gas sensor described above may comprise a second catalyst that acts on at least a portion of the atmosphere surrounding the metal oxide semiconductor to increase its sensitivity to the polar gas to be sensed. In the gas sensor configured in this way, the sensitivity to the polar gas to be detected is improved, making it easier to detect the polar gas to be detected.
The gas sensor described above may be one in which the second catalyst is antimony. In the gas sensor configured in this way, the sensitivity to the polar gas to be detected can be sufficiently improved.
The gas sensor described above may be configured to include a heater arranged at a position capable of heating the metal oxide semiconductor. A gas sensor configured in this way may repeatedly detect polar gases, and heating during measurement may make it easier to measure the resistance value. , the gas sensor can be heated by a heater at the time of measurement, thereby improving the convenience of using the gas sensor.
In the gas sensor described above, the polar gas is a sulfur compound gas and the non-polar gas is a hydrocarbon gas. The gas sensor configured in this manner is used as a gas sensor for detecting, for example, a sulfur compound gas added as an odorant to a commercial gas in an oxygen-free gas stream of a hydrocarbon gas such as a commercial gas. be able to.
The gas sensor described above may be one in which the metal oxide semiconductor is porous.

一見地に係るガス検知装置は、第1電極及び第2電極並びに第1電極と第2電極の間に直列に接続されている金属酸化物半導体を備え、金属酸化物半導体が、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中で且つ100℃未満の所定温度範囲において、雰囲気に検知対象の極性ガスが含まれない場合の第1電極と第2電極の間の抵抗値よりも、雰囲気に極性ガスが含まれる場合の第1電極と第2電極の間の抵抗値が小さくなるように構成されている、ガスセンサと、間欠的に電圧をガスセンサに印加して第1電極と第2電極の間に印加される電圧と金属酸化物半導体を流れる電流から第1電極と第2電極の間の抵抗値を測定する抵抗測定装置とを備える。
一見地に係るガス検知装置では、酸素の無い雰囲気中でも極性ガスの検知について良好な応答性を発揮させるための金属酸化物半導体に印加される電圧が、間欠であることから、常に電圧を印加し続ける場合に比べて、金属酸化物半導体の劣化を抑制でき、また消費電力を小さくすることができる。
上述のガス検知装置は、抵抗測定装置に接続され、ガスセンサを加熱できる位置に配置されているヒータをさらに備え、抵抗測定装置は、ヒータによって加熱してクリーニングを行った後に、第1電極と第2電極の間の抵抗値を測定する、ように構成されてもよい。このように構成されたガス検知装置では、金属酸化物半導体に付着した極性ガスの脱離を促進することができることから、繰り返し良好な精度で極性ガスを検出することができる。
A gas detection device according to one aspect comprises first and second electrodes and a metal oxide semiconductor connected in series between the first and second electrodes, wherein the metal oxide semiconductor contains a non-oxygen other than oxygen. In a polar gas atmosphere and within a predetermined temperature range of less than 100° C., the polar gas in the atmosphere is higher than the resistance value between the first electrode and the second electrode when the atmosphere does not contain the polar gas to be detected. a gas sensor configured to reduce the resistance between the first and second electrodes when included; and intermittently applying a voltage to the gas sensor between the first and second electrodes. and a resistance measuring device for measuring a resistance value between the first electrode and the second electrode from the voltage applied and the current flowing through the metal oxide semiconductor.
In the gas detection device according to the first aspect, since the voltage applied to the metal oxide semiconductor is intermittent in order to exhibit good responsiveness in detecting polar gases even in an oxygen-free atmosphere, the voltage is constantly applied. Compared to the case of continuing, deterioration of the metal oxide semiconductor can be suppressed, and power consumption can be reduced.
The gas detection device described above further includes a heater connected to the resistance measurement device and arranged at a position capable of heating the gas sensor. It may be configured to measure the resistance between the two electrodes. The gas detection device configured as described above can promote detachment of the polar gas adhering to the metal oxide semiconductor, so that the polar gas can be repeatedly detected with good accuracy.

本開示のガス検知方法、ガスセンサ、またはガス検知装置は、酸素の無い雰囲気の中でも硫黄化合物ガスなどの極性ガスに対して良好な応答性を有している。 The gas detection method, gas sensor, or gas detection device of the present disclosure has good responsiveness to polar gases such as sulfur compound gas even in an oxygen-free atmosphere.

ガスセンサの取り付け状態を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing how the gas sensor is attached; ガスセンサの取り付け状態を示す部分拡大断面図。FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state where the gas sensor is attached; (a)ガスセンサの上面図、(b)ガスセンサの一方向から見た側面図、(c)ガスセンサの他の方向から見た側面図、(d)図3(c)のI-I線断面図。(a) a top view of the gas sensor, (b) a side view of the gas sensor viewed from one direction, (c) a side view of the gas sensor viewed from another direction, (d) a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3(c) . (a)酸素によるキャリアの減少を説明するための模式的な断面図、(b)酸素が奪われたときのキャリアの増加を説明するための模式的な断面図。(a) A schematic cross-sectional view for explaining a decrease in carriers due to oxygen, and (b) a schematic cross-sectional view for explaining an increase in carriers when oxygen is deprived. (a)極性ガスがない状態の電気伝導度を説明するための模式的な断面図、(b)極性ガスが存在するときの電気伝導度を説明するための模式的な断面図。(a) A schematic cross-sectional view for explaining electrical conductivity in the absence of polar gas, (b) A schematic cross-sectional view for explaining electrical conductivity in the presence of polar gas. 第1触媒の効果を説明するための模式的な断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the effect of the first catalyst; 非脱硫ガスによる抵抗値の低下を示すグラフ。The graph which shows the fall of the resistance value by non-desulfurization gas. 金属酸化物半導体の感度を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the sensitivity of a metal oxide semiconductor; 触媒が添加されていない酸化錫半導体からの硫黄化合物の昇温による脱離を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the detachment|desorption by temperature rising of the sulfur compound from the tin oxide semiconductor to which the catalyst is not added. 第1触媒が添加された酸化錫半導体からの硫黄化合物の昇温による脱離を説明するためのグラフ。A graph for explaining desorption by temperature rise of a sulfur compound from a tin oxide semiconductor to which the 1st catalyst was added. 第2触媒が添加された酸化錫半導体からの硫黄化合物の昇温による脱離を説明するためのグラフ。5 is a graph for explaining desorption of a sulfur compound from a tin oxide semiconductor to which a second catalyst is added due to temperature rise. (a)ガスセンサの抵抗値の変化を説明するためのグラフ、(b)図12(a)の一部分を拡大したグラフ。(a) A graph for explaining changes in the resistance value of the gas sensor, (b) a graph enlarging a portion of FIG. 12(a). ビーズ型の酸化錫半導体とリード線に係る構成を説明するための模式図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration related to a bead-type tin oxide semiconductor and lead wires; ビーズ型のガスセンサの構成を説明するための部分破断斜視図。FIG. 2 is a partially broken perspective view for explaining the configuration of a bead-type gas sensor; (a)プレート型の酸化錫半導体とリード線に係る構成を説明するための模式図、(b)図15(a)の裏面の構成を説明するための模式図。(a) A schematic diagram for explaining the configuration of a plate-type tin oxide semiconductor and lead wires, (b) A schematic diagram for explaining the configuration of the rear surface of FIG. 15(a). プレート型のガスセンサの構成を説明するための部分破断斜視図。FIG. 2 is a partially broken perspective view for explaining the configuration of a plate-type gas sensor; (a)ヒータのないプレート型の酸化錫半導体とリード線に係る構成を説明するための模式図、(b)図17(a)の裏面の構成を説明するための模式図。(a) A schematic diagram for explaining the configuration of a plate-type tin oxide semiconductor without a heater and a lead wire, (b) A schematic diagram for explaining the configuration of the back surface of FIG. 17(a). ガス検知装置の構成の第1の例を説明するための回路図。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a first example of the configuration of the gas detection device; ガス検知装置の構成の第2の例を説明するための回路図。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a second example of the configuration of the gas detection device; ガス検知装置の構成の第3の例を説明するための回路図。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a third example of the configuration of the gas detection device; ガス検知装置の構成の第4の例を説明するための回路図。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a fourth example of the configuration of the gas detection device; ガス検知のフローを示すフローチャート。4 is a flow chart showing the flow of gas detection; 加熱をしないガス検知で駆動回路が出力するパルス信号を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing pulse signals output by the drive circuit in gas detection without heating. 加熱をするガス検知で駆動回路が出力するパルス信号を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing pulse signals output by the drive circuit upon detection of gas to be heated;

(1)ガスセンサの適用
図1及び図2には、ガスセンサの適用例として、燃料電池システムの脱硫器の下流に組み込まれたガスセンサが示されている。
燃料電池システム100は、供給源110と、脱硫器120と、改質器130と、燃料電池140とを備えている。供給源110は、所定の硫黄化合物を付臭剤として含む燃料を脱硫器120に供給する。供給源110は、例えば都市ガスを供給する施設及び設備であり、または例えば圧縮ガスが封入されたガス容器である。脱硫器120は、燃料に含まれた硫黄化合物を燃料から除去する。脱硫器120は、ガス管101などの流路によって、供給源110に接続されている。改質器130は、公知の改質反応によって、改質された燃料である例えば水素を生成する。燃料電池140は、改質器130で改質された燃料を使って発電する。燃料電池システム100には、例えば、t-ブチルメルカプタン(TBM)、ジメチルサルファイド(DMS)及びエチルメルカプタンなどの硫黄化合物ガスで付臭された商用ガスでメタンガスが供給される。炭化水素ガスであり且つ非極性ガスであるガスが、例えばメタンガス、プロパンガス及びブタンガスであり、硫黄化合物ガスであり且つ極性ガスであるガスの例がt-ブチルメルカプタン、ジメチルサルファイド及びエチルメルカプタンである。ここで、極性ガスとは、極性分子からならなるガスであり、非極性ガスとは、非極性分子からなるガスである。言い換えると、極性ガスとは、ガスを構成する分子が電気双極子モーメント持つガスであり、非極性ガスとは、ガスを構成する分子が電気双極子モーメントを持たないガスである。なお、ここでは、燃料電池システム100に商用ガスが燃料として用いられる場合について説明するが、本開示のガスセンサが適用される燃料電池システムに燃料として用いられるガスは商用ガスには限られず、他のガスであってもよい。
(1) Application of Gas Sensor FIGS. 1 and 2 show a gas sensor incorporated downstream of a desulfurizer in a fuel cell system as an application example of the gas sensor.
Fuel cell system 100 includes source 110 , desulfurizer 120 , reformer 130 and fuel cell 140 . The supply source 110 supplies fuel containing a predetermined sulfur compound as an odorant to the desulfurizer 120 . The supply source 110 is, for example, facilities and equipment for supplying city gas, or, for example, a gas container containing compressed gas. The desulfurizer 120 removes sulfur compounds contained in the fuel from the fuel. Desulfurizer 120 is connected to source 110 by a flow path such as gas pipe 101 . The reformer 130 produces a reformed fuel such as hydrogen by a known reforming reaction. The fuel cell 140 uses the fuel reformed by the reformer 130 to generate electricity. The fuel cell system 100 is supplied with methane gas, for example, commercial gas odorized with sulfur compound gas such as t-butyl mercaptan (TBM), dimethyl sulfide (DMS) and ethyl mercaptan. Examples of gases that are hydrocarbon gases and non-polar gases are methane gas, propane gas and butane gas, and examples of gases that are sulfur compound gases and are polar gases are t-butyl mercaptan, dimethyl sulfide and ethyl mercaptan. . Here, a polar gas is a gas composed of polar molecules, and a non-polar gas is a gas composed of non-polar molecules. In other words, a polar gas is a gas whose constituent molecules have an electric dipole moment, and a non-polar gas is a gas whose constituent molecules do not have an electric dipole moment. Here, a case where a commercial gas is used as the fuel in the fuel cell system 100 will be described, but the gas used as the fuel in the fuel cell system to which the gas sensor of the present disclosure is applied is not limited to the commercial gas. It may be gas.

燃料電池システム100では、システムの劣化を抑制するために、供給される商用ガスから硫黄化合物ガスを取り除く脱硫が行われる。図1には、脱硫後の炭化水素ガスが通るガス管101と、当該ガス管101に設置されたガスセンサ10が示されている。ガスセンサ10は、ガス管101の開口部101aに嵌めこまれてネジなどにより固定されている。ガス管101とガスセンサ10の間にできる隙間はOリング19でシールされている。このOリング19のシールによって、炭化水素ガスがガス管101から外に漏れ出すことが防がれるとともに、外気がガス管101の中に入ることもが防がれる。このように、ガス管101の中は、炭化水素ガスで満たされており、実質的に無酸素の状態が維持されている。
ガスセンサ10の上面が図3(a)に示され、互いに直交する2つの方向から見たガスセンサ10の側面が図3(b)と図3(c)に示され、図3(c)のI-I線に沿って切断したガスセンサ10の断面が図3(d)に示されている
ガスセンサ10は、金属製のケーシング11と、上面側にガスの流通部12aが設けられたキャップ12と、ケーシング11の底を塞ぐ基板13と、基板13に固定されているリード線14と、前記基板13に取り付けられているn型金属酸化物半導体15とを備えている。リード線14は、第1電極と第2電極(図示せず)に接続されている。n型金属酸化物半導体15は、第1電極と第2電極の間に直列に接続されている。
キャップ12の内部は空洞12bになっている。このキャップ12の流通部12aから流れ込むガスが、空洞12bの内部で露出しているn型金属酸化物半導体15に接触する。従って、流通部12aがガス管101の内部に面していれば、ガス管101の中を流れるガスがn型金属酸化物半導体15に接触する。
In the fuel cell system 100, desulfurization is performed to remove sulfur compound gas from the supplied commercial gas in order to suppress deterioration of the system. FIG. 1 shows a gas pipe 101 through which hydrocarbon gas after desulfurization passes, and a gas sensor 10 installed in the gas pipe 101 . The gas sensor 10 is fitted into the opening 101a of the gas pipe 101 and fixed with a screw or the like. A gap formed between the gas pipe 101 and the gas sensor 10 is sealed with an O-ring 19 . The seal of this O-ring 19 prevents the hydrocarbon gas from leaking out of the gas pipe 101 and also prevents outside air from entering the gas pipe 101 . In this manner, the gas pipe 101 is filled with hydrocarbon gas and maintained in a substantially oxygen-free state.
The top surface of the gas sensor 10 is shown in FIG. 3(a), and the side surfaces of the gas sensor 10 viewed from two directions perpendicular to each other are shown in FIGS. 3(b) and 3(c). FIG. 3D shows a cross section of the gas sensor 10 taken along line -I. It comprises a substrate 13 covering the bottom of the casing 11 , lead wires 14 fixed to the substrate 13 , and an n-type metal oxide semiconductor 15 attached to the substrate 13 . The lead wire 14 is connected to a first electrode and a second electrode (not shown). The n-type metal oxide semiconductor 15 is connected in series between the first electrode and the second electrode.
The inside of the cap 12 is a cavity 12b. The gas flowing from the circulation portion 12a of the cap 12 contacts the n-type metal oxide semiconductor 15 exposed inside the cavity 12b. Therefore, if the flow portion 12 a faces the inside of the gas pipe 101 , the gas flowing through the gas pipe 101 contacts the n-type metal oxide semiconductor 15 .

(2)n型金属酸化物半導体15の抵抗値の変化
本開示のn型金属酸化物半導体15において、検知対象の極性分子が無酸素状態の雰囲気に混じったときの抵抗変化を説明する。n型金属酸化物半導体15は、例えば、酸化スズ、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及びスズ酸バリウムから選択される金属酸化物またはそれらの組合せを主成分とする。本開示のn型金属酸化物半導体15の抵抗値の変化についての理解を助けるために、まず、従来のガスセンサにおいて、金属酸化物半導体の抵抗値が変化する仕組みについて説明する。
(2) Change in resistance value of n-type metal oxide semiconductor 15 In the n-type metal oxide semiconductor 15 of the present disclosure, a change in resistance when polar molecules to be detected are mixed in an oxygen-free atmosphere will be described. The n-type metal oxide semiconductor 15 is mainly metal oxides selected from, for example, tin oxide, tungsten oxide, indium oxide, zinc oxide, titanium oxide, strontium titanate, barium titanate and barium stannate, or combinations thereof. Ingredients. In order to facilitate understanding of changes in the resistance value of the n-type metal oxide semiconductor 15 of the present disclosure, first, a mechanism of changing the resistance value of the metal oxide semiconductor in a conventional gas sensor will be described.

(2-1)従来の金属酸化物半導体の抵抗値の変化
図4(a)と図4(b)を用いて、酸素がある雰囲気の中で、金属酸化物半導体の抵抗値の変化する理由について説明する。図4(a)に示されているn型の酸化錫SnO2-x(酸化錫半導体45)の中には、格子欠陥によって生じたキャリア46が存在している。大気中で、この酸化錫が300℃以上に加熱されると、大気中の酸素の解離が生じる。この解離した酸素が電子を捕捉して酸化錫半導体45に負電荷吸着する。これを式で表現すると、1/2O+2e→O2-ad(SnO2-x)となる。ここで、adは、負電荷吸着を示している。その結果、酸化錫半導体45の中のキャリア46(負電荷)の一部が吸着した酸素47に捕捉されると、酸化錫半導体45の中のキャリア46が減少して、酸化錫半導体45の電気伝導度が小さくなる。言い換えると、酸化錫半導体45に吸着した酸素47にキャリア46が捕捉されることにより、酸化錫半導体45の抵抗値が大きくなる。
図4(a)のように、酸化錫半導体45に吸着された酸素47が存在するところに、図4(b)に示されているように、一酸化炭素ガスが雰囲気の中に混じると、酸化錫半導体45に吸着されている酸素が一酸化炭素と反応する。酸素と一酸化炭素とが反応して、二酸化炭素が精製される。この反応を式で表すと、CO+O2-ad(SnO2-x)→CO+2eとなる。その結果、吸着した酸素47に捕捉されていた負電荷が酸化錫半導体45に供給され、酸化錫半導体45の中のキャリア46が増加して、酸化錫半導体45の電気伝導度が大きくなる。言い換えると、酸化錫半導体45に吸着していた酸素47が一酸化炭素に奪われることにより、酸化錫半導体45の抵抗値が小さくなる。
(2-1) Change in Resistance Value of Conventional Metal Oxide Semiconductor Using FIGS. 4(a) and 4(b), reasons why the resistance value of metal oxide semiconductor changes in an atmosphere with oxygen will be explained. Carriers 46 caused by lattice defects are present in the n-type tin oxide SnO 2-x (tin oxide semiconductor 45) shown in FIG. 4(a). When this tin oxide is heated to 300° C. or higher in the atmosphere, oxygen in the atmosphere is dissociated. This dissociated oxygen traps electrons and adsorbs negative charges to the tin oxide semiconductor 45 . Expressing this in a formula, 1/2O 2 +2e →O 2− ad(SnO 2−x ). where ad indicates negative charge adsorption. As a result, when some of the carriers 46 (negative charge) in the tin oxide semiconductor 45 are captured by the adsorbed oxygen 47, the carriers 46 in the tin oxide semiconductor 45 decrease, and the tin oxide semiconductor 45 becomes electrically charged. less conductivity. In other words, the oxygen 47 adsorbed to the tin oxide semiconductor 45 captures the carriers 46, thereby increasing the resistance value of the tin oxide semiconductor 45. FIG.
When oxygen 47 adsorbed to the tin oxide semiconductor 45 exists as shown in FIG. 4(a), and carbon monoxide gas is mixed in the atmosphere as shown in FIG. 4(b), Oxygen adsorbed on the tin oxide semiconductor 45 reacts with carbon monoxide. Oxygen and carbon monoxide react to produce carbon dioxide. This reaction can be represented by a formula: CO+O 2− ad(SnO 2−x )→CO 2 +2e . As a result, the negative charges captured by the adsorbed oxygen 47 are supplied to the tin oxide semiconductor 45, the carriers 46 in the tin oxide semiconductor 45 increase, and the electrical conductivity of the tin oxide semiconductor 45 increases. In other words, the oxygen 47 adsorbed to the tin oxide semiconductor 45 is taken away by carbon monoxide, so that the resistance value of the tin oxide semiconductor 45 decreases.

(2-2)本開示の金属酸化物半導体の抵抗値の変化
図5(a)と図5(b)を用いて、酸素がない雰囲気の中で、金属酸化物半導体の抵抗値の変化する理由について説明する。図5(a)と図5(b)を用いて説明する例では、メタンガスで満たされた雰囲気を考えるが、他のエタンガス、プロパンガスなどの非極性ガスで雰囲気が構成されている場合も同様に考えることができる。図5(a)に示されているように、酸化錫半導体45の周囲にメタンガス(CH)が存在しても、酸化錫半導体45のキャリア46の挙動には殆ど影響を与えないと考えられる。それに対して、図5(b)に示されているように、酸化錫半導体45の周囲にメチルメルカプタン(CHSH)が存在して、酸化錫半導体45にメチルメルカプタン(CHSH)が吸着すると、メチルメルカプタンの影響によって、酸化錫半導体45のキャリア46が影響を受けると考えられる。その結果、酸化錫半導体45の電気伝導度が大きくなり、酸化錫半導体45の抵抗値が小さくなる。
(2-2) Change in resistance value of metal oxide semiconductor of the present disclosure Using FIGS. 5A and 5B, change in resistance value of metal oxide semiconductor in an oxygen-free atmosphere Explain why. In the example described with reference to FIGS. 5(a) and 5(b), an atmosphere filled with methane gas is considered, but the same applies to the atmosphere composed of other non-polar gases such as ethane gas and propane gas. can be thought of as As shown in FIG. 5A, even if methane gas (CH 4 ) exists around the tin oxide semiconductor 45, it is considered that the behavior of the carriers 46 of the tin oxide semiconductor 45 is hardly affected. . On the other hand, as shown in FIG. 5B, methyl mercaptan (CH 3 SH) exists around the tin oxide semiconductor 45, and methyl mercaptan (CH 3 SH) is adsorbed on the tin oxide semiconductor 45 . Then, it is considered that the carrier 46 of the tin oxide semiconductor 45 is affected by the influence of methyl mercaptan. As a result, the electrical conductivity of the tin oxide semiconductor 45 increases and the resistance value of the tin oxide semiconductor 45 decreases.

メチルメルカプタンは、単に酸化錫半導体45に吸着されているだけであることから、雰囲気をメタンガス(CH)のみの状態に変えると、従来のように酸化錫半導体45を加熱しなくても、徐々に酸化錫半導体45からメチルメルカプタンが脱離して、酸化錫半導体45の抵抗値が上昇する。例えば、従来の金属酸化物半導体の抵抗値の変化では、300℃以上の温度で酸素の乖離を生じさせなければ、本開示の金属酸化物半導体の抵抗値の変化のような金属酸化物半導体の抵抗値の顕著な上昇が見られない。
また、従来の金属酸化物半導体の抵抗値の変化が見られる場合の現象と、本開示の金属酸化物半導体の抵抗値の変化が見られる場合の現象との大きな違いは、金属酸化物半導体の周囲を通過した検知対象のガスの変化である。従来の金属酸化物半導体の抵抗値の変化が見られる場合には、化学変化を生じて、例えば、一酸化炭素(CO)が二酸化炭素(CO)に変化する。それに対して、本開示の金属酸化物半導体の抵抗値の変化が見られる場合には、化学変化が生じず、例えば、測定の前後でメチルメルカプタン(CHSH)が変化しない。
上述のように、図5(a)に示されている状態から図5(b)に示されている状態にかわることで、酸素が関与していなくても抵抗値に変化が生じる。従って、本開示のn型金属酸化物半導体の抵抗値の変化を測定することで、メタンガス、プロパンガス及びブタンガスなどの非極性ガスの中で、言い換えると、無酸素の状態で、t-ブチルメルカプタン(TBM)、ジメチルサルファイド(DMS)及びエチルメルカプタンなどの極性ガスを検知することができる。
Since methyl mercaptan is simply adsorbed on the tin oxide semiconductor 45, if the atmosphere is changed to a state of only methane gas (CH 4 ), the tin oxide semiconductor 45 can be gradually removed without heating the tin oxide semiconductor 45 as in the conventional case. Then, methyl mercaptan is desorbed from the tin oxide semiconductor 45, and the resistance value of the tin oxide semiconductor 45 increases. For example, in the change in the resistance value of a conventional metal oxide semiconductor, if oxygen dissociation does not occur at a temperature of 300 ° C. or higher, the metal oxide semiconductor like the change in the resistance value of the metal oxide semiconductor of the present disclosure No significant increase in resistance value is observed.
In addition, the big difference between the phenomenon when the resistance value of the conventional metal oxide semiconductor changes and the phenomenon when the resistance value of the metal oxide semiconductor of the present disclosure changes is that the metal oxide semiconductor It is a change in the gas to be detected that has passed through the surroundings. When a change in resistance of a conventional metal oxide semiconductor is observed, it undergoes a chemical change, for example carbon monoxide (CO) to carbon dioxide (CO 2 ). On the other hand, when a change in the resistance value of the metal oxide semiconductor of the present disclosure is observed, no chemical change occurs, for example methyl mercaptan (CH 3 SH) does not change before and after the measurement.
As described above, by changing from the state shown in FIG. 5(a) to the state shown in FIG. 5(b), the resistance value changes even if oxygen is not involved. Therefore, by measuring the change in the resistance value of the n-type metal oxide semiconductor of the present disclosure, t-butyl mercaptan (TBM), dimethyl sulfide (DMS) and ethyl mercaptan can be detected.

(2-3)金属酸化物半導体の雑ガスの抑制
無酸素中で、検知対象の極性ガスを検知する際に、第1触媒91(図6参照)をn型金属酸化物半導体の周囲の雰囲気中の雑ガスに作用させることによって、第1触媒91により雑ガスがn型金属酸化物半導体の抵抗値に与える影響を抑制することができる。言い換えれば、この第1触媒91は、n型金属酸化物半導体の周囲の雑ガスに作用して、雑ガスに対するガスセンサ10の感度を低減させる機能を有している、ということである。第1触媒91をn型金属酸化物半導体15に適用するには、例えばn型金属酸化物半導体15に第1触媒91を担持させる。
図6には、第1触媒91の機能が模式的に示されており、図6に示されている第1触媒91は、例えば貴金属触媒である。貴金属触媒には、例えば、パラジウム(Pd)、タングステン(W)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、セリウム(Ce)、モリブデン(Mo)及びバナジウム(V)がある。なお、図6においては、酸化錫半導体45と第1触媒91とを離して記載しているが、このように記載したのは説明のためであって、図6が実際の構造を現しているのではない。第1触媒91が作用する雑ガスの中には、例えば、検知対象外の極性ガスが含まれる。
図6に記載されているように、例えば、メチルメルカプタン(CHSH)が検知対象の極性ガス、メチルアルコール(CHOH)が雑ガスとしての極性ガスとする。この場合に、第1触媒91として貴金属触媒であるパラジウム(Pd)を用いることで、メチルメルカプタンも減少するが、それに比べて大幅にメタノールが減少する。その結果、対象ガスであるメチルメルカプタンの検知時に、メチルアルコールにより生じるノイズを低減できるので、メチルメルカプタンに対する感度が向上する。
(2-3) Suppression of miscellaneous gas in metal oxide semiconductor When detecting a polar gas to be detected in the absence of oxygen, the first catalyst 91 (see FIG. 6) is placed in the atmosphere around the n-type metal oxide semiconductor. By acting on the miscellaneous gas inside, the influence of the miscellaneous gas on the resistance value of the n-type metal oxide semiconductor can be suppressed by the first catalyst 91 . In other words, the first catalyst 91 acts on miscellaneous gases around the n-type metal oxide semiconductor to reduce the sensitivity of the gas sensor 10 to the miscellaneous gases. To apply the first catalyst 91 to the n-type metal oxide semiconductor 15, the n-type metal oxide semiconductor 15 is made to support the first catalyst 91, for example.
FIG. 6 schematically shows the function of the first catalyst 91, and the first catalyst 91 shown in FIG. 6 is, for example, a noble metal catalyst. Noble metal catalysts include, for example, palladium (Pd), tungsten (W), platinum (Pt), rhodium (Rh), cerium (Ce), molybdenum (Mo) and vanadium (V). In FIG. 6, the tin oxide semiconductor 45 and the first catalyst 91 are illustrated separately, but this description is for the sake of explanation, and FIG. 6 shows the actual structure. not. The miscellaneous gas on which the first catalyst 91 acts includes, for example, a polar gas that is not to be detected.
As shown in FIG. 6, for example, methyl mercaptan (CH 3 SH) is a polar gas to be detected, and methyl alcohol (CH 3 OH) is a miscellaneous polar gas. In this case, by using palladium (Pd), which is a noble metal catalyst, as the first catalyst 91, the amount of methyl mercaptan is also reduced, but the amount of methanol is significantly reduced. As a result, when detecting methyl mercaptan, which is the target gas, the noise caused by methyl alcohol can be reduced, thereby improving the sensitivity to methyl mercaptan.

(2-4)金属酸化物半導体の対象ガスに対する感度の向上
無酸素中で、検知対象の極性ガスを検知する際に、第2触媒92(図6参照)をn型金属酸化物半導体の周囲の雰囲気中の検知対象の極性ガスに作用させることによって、第2触媒92により検知対象の極性ガスがn型金属酸化物半導体の抵抗値に与える影響を大きくすることができる。言い換えれば、この第2触媒92は、n型金属酸化物半導体の周囲の検知対象の極性ガスに作用して、検知対象の極性ガスに対するガスセンサ10の感度を増加させる機能を有している、ということである。第2触媒92をn型金属酸化物半導体15に適用するには、例えばn型金属酸化物半導体15に第2触媒92を担持させる。
図7には、パラジウムを担持させたn型の酸化錫半導体の抵抗値の変化と、パラジウムとアンチモンを担持させた酸化錫半導体の抵抗値の変化とが示されている。
図7に示されている抵抗値は、商用ガスとして都市ガス13Aを用い、脱硫した都市ガス13Aと、脱硫していない都市ガス13Aを、例えば図1のガス管101に流して、ガスセンサ10で測定したときの測定結果である。図7の縦軸の抵抗値は、脱硫していない都市ガス13Aを流し始まる直前の脱硫した都市ガス13Aの中にあるガスセンサ10の抵抗値に対する比で示されている。言い換えれば、ガスセンサ10の抵抗値Rsを、横軸の時間0秒の時の値Rs0で除した値が、縦軸の値になる。
(2-4) Improving the sensitivity of the metal oxide semiconductor to the target gas When detecting the polar gas to be detected in the absence of oxygen, the second catalyst 92 (see FIG. 6) is placed around the n-type metal oxide semiconductor. By acting on the polar gas to be detected in the atmosphere, the second catalyst 92 can increase the influence of the polar gas to be detected on the resistance value of the n-type metal oxide semiconductor. In other words, the second catalyst 92 has the function of acting on the polar gas to be detected around the n-type metal oxide semiconductor to increase the sensitivity of the gas sensor 10 to the polar gas to be detected. That is. To apply the second catalyst 92 to the n-type metal oxide semiconductor 15, the n-type metal oxide semiconductor 15 is made to support the second catalyst 92, for example.
FIG. 7 shows changes in resistance value of an n-type tin oxide semiconductor carrying palladium and changes in resistance value of a tin oxide semiconductor carrying palladium and antimony.
The resistance values shown in FIG. It is a measurement result when measuring. The resistance value on the vertical axis of FIG. 7 is shown as a ratio to the resistance value of the gas sensor 10 in the desulfurized city gas 13A immediately before the undesulfurized city gas 13A starts to flow. In other words, the value obtained by dividing the resistance value Rs of the gas sensor 10 by the value Rs0 at the time of 0 second on the horizontal axis becomes the value on the vertical axis.

図7において、0秒以前の期間Pe1が脱硫された都市ガス13Aがガス管101に流れている期間であり、0秒より後の期間Pe2が脱硫されていない都市ガス13Aがガス管101に流れている期間である。この期間Pe1には、ガスセンサ10が、メタンガス、エタンガス及びプロパンガスを含む非極性ガスの炭化水素ガスの雰囲気中にあり、ガスセンサ10には、検知対象の極性ガスであるt-ブチルメルカプタン、ジメチルサルファイド及びエチルメルカプタンが作用していない。他方、期間Pe2には、ガスセンサ10が、メタンガス、エタンガス及びプロパンガスを含む非極性ガスの炭化水素ガスの雰囲気中(無酸素状態の雰囲気中)にあって、ガスセンサ10に対して、検知対象の極性ガスであるt-ブチルメルカプタン、ジメチルサルファイド及びエチルメルカプタンが作用している。
実線で示されているグラフGh1は、パラジウムを担持させたn型の酸化錫半導体について、測定前に大気中で加熱した後に測定したときの抵抗値の変化を示している。一点鎖線で示されているグラフGh2は、パラジウムとアンチモンを担持させたn型の酸化錫半導体について、測定前に大気中で加熱した後に測定したときの抵抗値の変化を示している。二点鎖線で示されているグラフGh3は、パラジウムとアンチモンを担持させたn型の酸化錫半導体について、測定前に大気中で加熱せずに測定したときの抵抗値の変化を示している。
In FIG. 7, the period Pe1 before 0 seconds is the period during which the desulfurized city gas 13A flows through the gas pipe 101, and the period Pe2 after 0 seconds is the period during which the undesulfurized city gas 13A flows through the gas pipe 101. It is a period of time. During this period Pe1, the gas sensor 10 is in an atmosphere of non-polar hydrocarbon gases including methane gas, ethane gas and propane gas. and ethyl mercaptan are not working. On the other hand, during the period Pe2, the gas sensor 10 is in a non-polar hydrocarbon gas atmosphere (in an oxygen-free atmosphere) including methane gas, ethane gas, and propane gas, and the gas sensor 10 detects The polar gases t-butyl mercaptan, dimethyl sulfide and ethyl mercaptan are at work.
A graph Gh1 indicated by a solid line shows changes in the resistance value of the n-type tin oxide semiconductor supporting palladium when measured after being heated in the atmosphere before the measurement. A graph Gh2 indicated by a dashed-dotted line shows changes in the resistance value of the n-type tin oxide semiconductor supporting palladium and antimony when measured after being heated in the atmosphere before the measurement. A graph Gh3 indicated by a chain double-dashed line shows changes in the resistance value of the n-type tin oxide semiconductor supporting palladium and antimony when measured without heating in the atmosphere before the measurement.

図7のグラフGh1とグラフGh2,Gh3とを比較して分かるように、第2触媒92であるアンチモンを担持した酸化錫半導体で構成されているガスセンサ10は、第2触媒92であるアンチモンを担持していない酸化錫半導体で構成されているガスセンサ10に比べて、検知対象の極性ガスに対する感度(抵抗値の変化の割合)が向上している。
図8には、パラジウムを担持させたn型の酸化錫半導体とパラジウムとアンチモンを担持させたn型の酸化錫半導体について、ヒータでの加熱条件を変えたときの感度が示されている。パラジウムとアンチモンを担持させた酸化錫半導体については、加熱の有無に係わらず、無酸素の状態でも、検知対象のジメチルサルファイドなどに対して、高い感度が見られた。しかし、パラジウムを担持させた酸化錫半導体については、加熱しない場合には、検知対象のジメチルサルファイドなどに対して、十分な感度が得られなかった。
As can be seen by comparing the graph Gh1 with graphs Gh2 and Gh3 in FIG. The sensitivity (ratio of change in resistance) to the polar gas to be detected is improved compared to the gas sensor 10 composed of a tin oxide semiconductor that is not coated.
FIG. 8 shows the sensitivity of the n-type tin oxide semiconductor supporting palladium and the n-type tin oxide semiconductor supporting palladium and antimony when the heating conditions of the heater are changed. Regarding the tin oxide semiconductor supporting palladium and antimony, high sensitivity was observed for dimethyl sulfide and the like to be detected, regardless of the presence or absence of heating, even in the absence of oxygen. However, when the tin oxide semiconductor supporting palladium is not heated, sufficient sensitivity to dimethyl sulfide, which is a detection target, cannot be obtained.

(2-5)金属酸化物半導体からの検知対象の極性ガスの脱離
図9、図10及び図11には、金属酸化物半導体について、温度と金属酸化物半導体からの極性ガスの脱離量との関係が示されている。図9~図11に示されている検出された物質の脱離量は次のようにして得られたものである。乾燥空気中で熱処理した酸化錫半導体にメチルメルカプタンを室温で2時間30分吸着させて、ヘリウム(He)ガスで置換した後、反応管の中に入れた前述の酸化錫半導体を電気炉で昇温して、物質の脱離量を、質量分析で検出した。
図9が酸化錫のみの場合、図10が酸化錫にパラジウムを添加した場合、図11が酸化錫にパラジウムとアンチモンを添加した場合を示している。図9~図11において、縦軸のピーク強度が高いほど脱離量が多いことを示している。また、図9~図11において、グラフD1がメチルメルカプタン(CHSH)、グラフD2がジメチルスルフィド(CHSCH)、グラフD3が二酸化硫黄(SO)、グラフD4がジメチルスルフィド由来の物質と推定されるものを示している。
図9~図11より、300℃付近で、硫黄化合物ガスの脱離が確認できた。これらのグラフの比較から、パラジウム触媒の効果でメチルメルカプタンの吸着量が増加し、アンチモン触媒の効果で吸着量がさらに増加していることが分かる。400℃以上では、酸化錫のみの場合、酸化錫にパラジウムを添加した場合及び酸化錫にパラジウムとアンチモンを添加した場合のいずれの場合もほぼ同等の硫黄化合物の脱離量が観察された。なお、グラフの記載は省略するが、200℃以下の低温においても脱離ピークが確認されたが、300℃付近の脱離量と比較すると、200℃以下の低温の脱離量は極めて少ない。
以上のことから、ガスセンサ10を繰り返し使用するために、ガスセンサ10を加熱してクリーニングするには、200℃以上の所定温度まで加熱すると効果的であることが分かる。また、クリーニング時間を短縮するには、300℃以上の所定温度まで加熱することが好ましい。
(2-5) Desorption of polar gas to be detected from metal oxide semiconductor FIGS. relationship is shown. The desorption amounts of the detected substances shown in FIGS. 9 to 11 were obtained as follows. Methyl mercaptan was allowed to adsorb to the tin oxide semiconductor heat-treated in dry air at room temperature for 2 hours and 30 minutes, replaced with helium (He) gas, and then the above-mentioned tin oxide semiconductor placed in the reaction tube was heated in an electric furnace. After heating, the amount of desorbed material was detected by mass spectrometry.
FIG. 9 shows the case of tin oxide only, FIG. 10 shows the case of tin oxide with palladium added, and FIG. 11 shows the case of tin oxide with palladium and antimony added. 9 to 11, the higher the peak intensity on the vertical axis, the greater the amount of desorption. 9 to 11, graph D1 is methyl mercaptan (CH 3 SH), graph D2 is dimethyl sulfide (CH 3 SCH 3 ), graph D3 is sulfur dioxide (SO 2 ), and graph D4 is dimethyl sulfide-derived substances. It is estimated that
From FIGS. 9 to 11, desorption of sulfur compound gas was confirmed at around 300.degree. From the comparison of these graphs, it can be seen that the adsorption amount of methyl mercaptan increases due to the effect of the palladium catalyst, and the adsorption amount further increases due to the effect of the antimony catalyst. At 400° C. or higher, substantially the same amount of desorption of sulfur compounds was observed in the case of only tin oxide, the case of adding palladium to tin oxide, and the case of adding palladium and antimony to tin oxide. Although not shown in the graph, a desorption peak was also observed at a low temperature of 200°C or less, but the desorption amount at a low temperature of 200°C or less is extremely small compared to the desorption amount around 300°C.
From the above, it can be seen that heating to a predetermined temperature of 200° C. or higher is effective for cleaning the gas sensor 10 by heating it so that the gas sensor 10 can be used repeatedly. Further, in order to shorten the cleaning time, it is preferable to heat to a predetermined temperature of 300° C. or higher.

(2-6)メチルメルカプタンに対するガスセンサ10の挙動
図12(a)と図12(b)を用いて、ガスセンサ10をメリルメルカプタンに曝露して、その後にメチルメルカプタンを排気した場合のガスセンサ10の抵抗値の変化について説明する。図12(b)には、図12(a)の中の-4時間~6時間までのグラフが拡大して示されている。なお、図12(a)に示された期間中、ガスセンサ10は常温に保たれていて加熱されていない。また、図12(a)には4つのガスセンサ10のグラフが示されている。
図12(b)に示されている期間Pe11では、試験チャンバ内にガスセンサ10を設置し、試験チャンバを密閉している。この期間Pe11には、ガスセンサ10が大気に曝された。期間Pe12で、試験チャンバ内の空気が窒素(N)に置換された。期間Pe13では、ガスセンサ10が窒素雰囲気中に1時間放置されている。次の期間Pe14では、メチルメルカプタンが試験チャンバ内に注入されて、ガスセンサ10が80ppmのメチルメルカプタンに曝された。
そして、次に、窒素ガスが10分間だけ試験チャンバ内に流通させられ、メチルメルカプタンが試験チャンバから排気された(期間Pe15)。さらに、窒素で満たされた試験チャンバ内において、ガスセンサ10が74時間放置された(期間Pe16)。
図12(a)及び図12(b)から分かるように、メチルメルカプタンの注入によって、ガスセンサ10の抵抗値が著しく減少した(期間Pe14)。期間Pe15,Pe16のガスセンサ10の抵抗値の回復から、メチルメルカプタンの脱離が生じていると考えられる。このような現象から、金属酸化物半導体への化学吸着ではなく金属酸化物半導体への物理吸着による抵抗値の低下が考えられる。
上記の結果から、ガスセンサ10を繰り返し使用するには、加熱するなどして、極性ガスをガスセンサ10から脱離させることが有効であることが分かった。
(2-6) Behavior of the gas sensor 10 against methyl mercaptan Using FIGS. 12(a) and 12(b), the resistance of the gas sensor 10 when the gas sensor 10 is exposed to meryl mercaptan and then the methyl mercaptan is exhausted. Explain the value change. FIG. 12(b) shows an enlarged graph from -4 hours to 6 hours in FIG. 12(a). During the period shown in FIG. 12(a), the gas sensor 10 is kept at room temperature and is not heated. Moreover, the graph of four gas sensors 10 is shown by Fig.12 (a).
In the period Pe11 shown in FIG. 12(b), the gas sensor 10 is installed in the test chamber and the test chamber is sealed. During this period Pe11, the gas sensor 10 was exposed to the atmosphere. At period Pe12, the air in the test chamber was replaced with nitrogen (N 2 ). In the period Pe13, the gas sensor 10 is left in the nitrogen atmosphere for one hour. In the next period, Pe14, methyl mercaptan was injected into the test chamber to expose the gas sensor 10 to 80 ppm methyl mercaptan.
Nitrogen gas was then passed through the test chamber for 10 minutes and methyl mercaptan was evacuated from the test chamber (period Pe15). Furthermore, the gas sensor 10 was left in the test chamber filled with nitrogen for 74 hours (period Pe16).
As can be seen from FIGS. 12(a) and 12(b), the injection of methyl mercaptan significantly decreased the resistance value of the gas sensor 10 (period Pe14). From the recovery of the resistance value of the gas sensor 10 in periods Pe15 and Pe16, it is considered that methyl mercaptan is desorbed. From such a phenomenon, it is conceivable that the resistance value is lowered not by chemical adsorption to the metal oxide semiconductor but by physical adsorption to the metal oxide semiconductor.
From the above results, it was found that it is effective to desorb the polar gas from the gas sensor 10 by heating, etc., in order to use the gas sensor 10 repeatedly.

(3)ガスセンサの構造
図3(a)~図3(d)に示されているガスセンサ10とは、構造の異なるガスセンサ10の例を以下の(3-1)と(3-2)で説明する。
(3-1)ビーズ型のガスセンサ
図13には、ビーズ型のガスセンサ10の酸化錫半導体45の部分が示されている。図13に示されているように、ガスセンサ10は、ビーズ状の酸化錫半導体45の中に、コイル状の第2白金リード線24と、コイル状の第2白金リード線24の中を通る直線状の第1白金リード線23とを備えている。
図13に示されているビーズ状の酸化錫半導体45と第1白金リード線23と第2白金リード線24を含む組立体は、次のように製造される。焼成された酸化錫に、第1触媒91及び第2触媒92が添加されて焼成され、そして粉砕される。その後、粉砕された酸化錫と第1触媒91と第2触媒92がペースト状にされて、第1白金リード線23と第2白金リード線24の間に付着され、ビーズ状に成形される。ペースト状の酸化錫と第1触媒91と第2触媒92が焼成されて、図13に示されている状態の酸化錫半導体45と第1白金リード線23と第2白金リード線24が形成される。その際、第1白金リード線23及び第2白金リード線24は、図14に示されている第1電極21及び第2電極22に接続される。第1電極21及び第2電極22は樹脂ベース28に固定されて支持されている。焼成後、キャップ29を被せてガスセンサ10の組み立てが完了する。キャップ29の状部の開口部29aには、通気性の高いメッシュ29bが被せられている。
上述のようにして形成された酸化錫半導体45は、多孔質になっている。そのため、検知対象の極性ガスに接触する面積が増えるので、極性ガスが酸化錫半導体45のキャリア46に及ぼす影響が増大して検知の感度が向上する。
(3) Structure of gas sensor An example of a gas sensor 10 having a structure different from that of the gas sensor 10 shown in FIGS. do.
(3-1) Bead-Type Gas Sensor FIG. 13 shows the tin oxide semiconductor 45 portion of the bead-type gas sensor 10 . As shown in FIG. 13 , the gas sensor 10 includes a coiled second platinum lead wire 24 in a tin oxide semiconductor bead 45 and a straight line passing through the coiled second platinum lead wire 24 . and a first platinum lead wire 23 having a shape.
An assembly including the bead-shaped tin oxide semiconductor 45, the first platinum lead wire 23 and the second platinum lead wire 24 shown in FIG. 13 is manufactured as follows. A first catalyst 91 and a second catalyst 92 are added to the calcined tin oxide, calcined, and pulverized. After that, the pulverized tin oxide, the first catalyst 91 and the second catalyst 92 are made into a paste, attached between the first platinum lead wire 23 and the second platinum lead wire 24, and formed into beads. The paste-like tin oxide, the first catalyst 91 and the second catalyst 92 are fired to form the tin oxide semiconductor 45, the first platinum lead wire 23 and the second platinum lead wire 24 in the state shown in FIG. be. At that time, the first platinum lead wire 23 and the second platinum lead wire 24 are connected to the first electrode 21 and the second electrode 22 shown in FIG. The first electrode 21 and the second electrode 22 are fixed and supported by a resin base 28 . After firing, the assembly of the gas sensor 10 is completed by covering with the cap 29 . The opening 29a of the cap 29 is covered with a highly breathable mesh 29b.
The tin oxide semiconductor 45 formed as described above is porous. As a result, the contact area with the polar gas to be detected increases, so that the influence of the polar gas on the carrier 46 of the tin oxide semiconductor 45 increases, thereby improving the detection sensitivity.

(3-2)プレート型のガスセンサ
図15(a)及び図15(b)には、プレート型のガスセンサ10の酸化錫半導体45の部分が示されている。図15(a)に示されている酸化錫半導体45は、厚膜印刷技術を用いて成形されている。この酸化錫半導体45も多孔質に形成されることが好ましい。このガスセンサ10では、例えば、一辺が2mmのアルミナ基板35の一方の主面上に例えば金(Au)からなる導電層36a,36bが設けられ、アルミナ基板35の他方の主面上に例えば金(Au)からなる導電層36a,36b,36c,36dが設けられている。一方と他方の主面上に設けられた導電層36aは互いに電気的に接続され、一方と他方の主面上に設けられた導電層36bは互いに電気的に接続されている。導電層36aにはリード線37aが接続され、導電層36bにはリード線37bが接続され、導電層36cにはリード線37cが接続され、導電層36dにはリード線37dが接続されている。リード線37a~37dは、例えば貴金属合金からなる。リード線37a~37dは、例えばスポット溶接によりそれぞれ導電層36a~36dに接続される。
アルミナ基板35の他方の主面上には、酸化ルテニウムまたは白金の厚膜が印刷されてなるヒータ38が設けられている。
(3-2) Plate-Type Gas Sensor FIGS. 15A and 15B show the tin oxide semiconductor 45 portion of the plate-type gas sensor 10. FIG. The tin oxide semiconductor 45 shown in FIG. 15(a) is formed using thick film printing technology. This tin oxide semiconductor 45 is also preferably formed porous. In this gas sensor 10, for example, conductive layers 36a and 36b made of gold (Au) are provided on one main surface of an alumina substrate 35 having a side length of 2 mm, and gold (Au) is provided on the other main surface of the alumina substrate 35, for example. Au) conductive layers 36a, 36b, 36c and 36d are provided. The conductive layers 36a provided on one and the other principal surfaces are electrically connected to each other, and the conductive layers 36b provided on the one and the other principal surfaces are electrically connected to each other. A lead wire 37a is connected to the conductive layer 36a, a lead wire 37b is connected to the conductive layer 36b, a lead wire 37c is connected to the conductive layer 36c, and a lead wire 37d is connected to the conductive layer 36d. The lead wires 37a-37d are made of, for example, a noble metal alloy. The lead wires 37a-37d are connected to the conductive layers 36a-36d, respectively, by spot welding, for example.
A heater 38 is provided on the other main surface of the alumina substrate 35. The heater 38 is formed by printing a thick film of ruthenium oxide or platinum.

図16に示されているように、酸化錫半導体45とアルミナ基板35と導電層36a~36dとリード線37aとヒータ38を含む組立体は、第1電極31、第2電極32、第3電極33及び第4電極34が固定されて支持されている樹脂ベース39に固定される。リード線37a~37dは、図16に示されている第1電極31、第2電極32、第3電極33及び第4電極34に接続される。その後、キャップ40を被せてガスセンサ10の組み立てが完了する。キャップ40の状部の開口部40aには、通気性の高いメッシュ40bが被せられている。
なお、ガスセンサ10は、図17(a)及び図17(b)に示されているように、ヒータ38を設けない構成も可能である。ヒータ38を設けない場合には、ヒータ38を形成するための材料、導電層36c,36dを形成するための材料及びリード線37c,37dを形成するための材料を省いて、ガスセンサ10の製造コストを削減することができる。
As shown in FIG. 16, the assembly including tin oxide semiconductor 45, alumina substrate 35, conductive layers 36a-36d, lead wire 37a and heater 38 includes first electrode 31, second electrode 32 and third electrode. 33 and the fourth electrode 34 are fixed to a resin base 39 which is fixedly supported. The lead wires 37a-37d are connected to the first electrode 31, the second electrode 32, the third electrode 33 and the fourth electrode 34 shown in FIG. After that, the assembly of the gas sensor 10 is completed by covering with the cap 40 . The opening 40a of the cap 40 is covered with a highly breathable mesh 40b.
The gas sensor 10 can also be configured without the heater 38, as shown in FIGS. 17(a) and 17(b). When the heater 38 is not provided, the material for forming the heater 38, the material for forming the conductive layers 36c and 36d, and the material for forming the lead wires 37c and 37d are omitted, and the manufacturing cost of the gas sensor 10 is reduced. can be reduced.

(4)ガス検知装置
(4-1)
図18には、図14に示されているビーズ型のガスセンサ10を用いたガス検知装置200が示されている。ガス検知装置200は、ガスセンサ10と、定電圧回路210と、スイッチング素子220と、負荷抵抗230と、コントローラ250とを備えている。
定電圧回路210は、商用の交流電源290に接続されている。定電圧回路210は、交流電源290から供給される交流電圧を整流して+側の出力端子211と-側の出力端子212の間に直流電圧Vcを発生させる。スイッチング素子221,222には、例えば、pnp型のトランジスタを用いることができる。スイッチング素子221,222のエミッタが、定電圧回路210の+側の出力端子211に接続されている。スイッチング素子221のコレクタがガスセンサ10の2つの第2電極22のうちの一方に接続され、ベースが抵抗241を介して駆動回路254に接続されている。スイッチング素子222のコレクタが負荷抵抗230の一方端に接続されている。スイッチング素子222のベースが抵抗242を介して駆動回路254に接続されている。ガスセンサ10の第2電極22のうちの他方は、定電圧回路210の-側の出力端子212に接続されている。ガスセンサ10の第1電極21は、負荷抵抗230の他方端とA/D変換回路255とに接続されている。
従って、スイッチング素子221がオン状態になると、ガスセンサ10の第2電極22の一方から他方に向かって電流が流れ、ガスセンサ10において発熱が発生する。また、スイッチング素子222がオン状態になると、負荷抵抗230とガスセンサ10に電圧Vcが印加され、ガスセンサ10の第1電極21からガスセンサ10の酸化錫半導体45(図13及び図15(a)参照)を通って他方の第2電極22に電流が流れる。
(4) Gas detector (4-1)
FIG. 18 shows a gas detection device 200 using the bead-type gas sensor 10 shown in FIG. A gas detection device 200 includes a gas sensor 10 , a constant voltage circuit 210 , a switching element 220 , a load resistor 230 and a controller 250 .
The constant voltage circuit 210 is connected to a commercial AC power supply 290 . The constant voltage circuit 210 rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply 290 to generate a DC voltage Vc between the + side output terminal 211 and the - side output terminal 212 . For example, pnp transistors can be used for the switching elements 221 and 222 . The emitters of the switching elements 221 and 222 are connected to the + side output terminal 211 of the constant voltage circuit 210 . The switching element 221 has a collector connected to one of the two second electrodes 22 of the gas sensor 10 and a base connected to the drive circuit 254 via the resistor 241 . A collector of switching element 222 is connected to one end of load resistor 230 . The base of switching element 222 is connected to drive circuit 254 via resistor 242 . The other of the second electrodes 22 of the gas sensor 10 is connected to the negative output terminal 212 of the constant voltage circuit 210 . The first electrode 21 of the gas sensor 10 is connected to the other end of the load resistor 230 and the A/D conversion circuit 255 .
Therefore, when the switching element 221 is turned on, a current flows from one side of the second electrode 22 of the gas sensor 10 to the other side, and heat is generated in the gas sensor 10 . Further, when the switching element 222 is turned on, the voltage Vc is applied to the load resistor 230 and the gas sensor 10, and the tin oxide semiconductor 45 of the gas sensor 10 (see FIGS. 13 and 15(a)) is applied from the first electrode 21 of the gas sensor 10 (see FIGS. 13 and 15(a)). current flows to the other second electrode 22 through .

コントローラ250は、中央演算処理回路251と、メモリ252と、出力回路253と、駆動回路254と、A/D変換回路255とを備えている。中央演算処理回路251には、例えばCPUを用いることができる。コントローラ250の駆動回路254は、中央演算処理回路251からの命令を受信して、スイッチング素子221,222のオン状態とオフ状態とを切替えるために、スイッチング素子221,222に対するパルス信号をそれぞれ出力する。A/D変換回路255は、負荷抵抗230の両端に発生する電圧の値をデジタル信号に変換して中央演算処理回路251に送信する。メモリ252には、スイッチング素子221,222の動作及び負荷抵抗230の両端電圧と検知対象の極性ガスの有無との関係を示すデータが記憶されている。出力回路253は、例えば警報ランプ、警報ブザー、表示装置などの外部の出力装置(図示せず)に対して、検知対象の極性ガスが検知されたことを示す信号を出力する。なお、スイッチング素子222のオン抵抗が負荷抵抗230に対して十分に小さく設定されており、検知対象の極性ガスを検知する際には、スイッチング素子222のオン抵抗を無視することができる。 The controller 250 includes a central processing circuit 251 , a memory 252 , an output circuit 253 , a drive circuit 254 and an A/D conversion circuit 255 . A CPU, for example, can be used for the central processing circuit 251 . A driving circuit 254 of the controller 250 receives commands from the central processing circuit 251 and outputs pulse signals to the switching elements 221 and 222 to switch the switching elements 221 and 222 between the ON state and the OFF state, respectively. . The A/D conversion circuit 255 converts the voltage value generated across the load resistor 230 into a digital signal and transmits the digital signal to the central processing circuit 251 . The memory 252 stores data indicating the relationship between the operations of the switching elements 221 and 222 and the voltage across the load resistor 230 and the presence or absence of the polar gas to be detected. The output circuit 253 outputs a signal indicating that the polar gas to be detected has been detected to an external output device (not shown) such as an alarm lamp, an alarm buzzer, or a display device. The on-resistance of the switching element 222 is set to be sufficiently small with respect to the load resistance 230, so that the on-resistance of the switching element 222 can be ignored when detecting the polar gas to be detected.

(4-2)
ガスセンサ10が図16に示されているように、第1電極31~第4電極34を持っている場合に、例えば図19に示されているようなガス検知装置200を構成することもできる。図18に示されているガス検知装置200と、図19に示されているガス検知装置200は、ガスセンサ10とスイッチング素子のタイプが異なり、接続関係が異なるだけである。
そこで、ここでは、図19のガス検知装置200のガスセンサ10とスイッチング素子223,224と抵抗243,244の接続関係を説明する。スイッチング素子223,224には、例えば、npn型のトランジスタを用いることができる。スイッチング素子223,224のエミッタが、定電圧回路210の-側の出力端子212に接続されている。スイッチング素子223のコレクタがガスセンサ10の第3電極33に接続され、ベースが抵抗243を介して駆動回路254に接続されている。スイッチング素子224のコレクタが負荷抵抗230の一方端に接続されている。スイッチング素子224のベースが抵抗242を介して駆動回路254に接続されている。ガスセンサ10の第1電極31は、負荷抵抗230の他方端とA/D変換回路255とに接続されている。ガスセンサ10の第2電極32及び第4電極34が、定電圧回路210の+側の出力端子211に接続されている。
(4-2)
When the gas sensor 10 has the first electrode 31 to the fourth electrode 34 as shown in FIG. 16, a gas detection device 200 as shown in FIG. 19, for example, can be constructed. The gas detection device 200 shown in FIG. 18 and the gas detection device 200 shown in FIG. 19 differ from the gas sensor 10 in the type of switching element, and only in the connection relationship.
Therefore, here, the connection relationship between the gas sensor 10, the switching elements 223 and 224, and the resistors 243 and 244 of the gas detection device 200 of FIG. 19 will be described. For the switching elements 223 and 224, for example, npn transistors can be used. The emitters of the switching elements 223 and 224 are connected to the negative output terminal 212 of the constant voltage circuit 210 . The switching element 223 has a collector connected to the third electrode 33 of the gas sensor 10 and a base connected to the drive circuit 254 via the resistor 243 . A collector of switching element 224 is connected to one end of load resistor 230 . The base of switching element 224 is connected to drive circuit 254 through resistor 242 . The first electrode 31 of the gas sensor 10 is connected to the other end of the load resistor 230 and the A/D conversion circuit 255 . The second electrode 32 and the fourth electrode 34 of the gas sensor 10 are connected to the + side output terminal 211 of the constant voltage circuit 210 .

(4-3)
上述の(4-1)及び(4-2)では、ガスセンサ10を加熱する構成を持つガス検知装置200について説明したが、ガスセンサ10を加熱する構成を省いてもよい。例えば、ガスセンサ10が検知対象の極性ガスを一度検知したら新しいガスセンサ10に交換するような場合である。例えば、図20及び図21に示されているように、ガスセンサ10のヒータ機能を不能にすればよく、ここでは、図20及び図21に示されている構成を持つガス検知装置200の詳細については説明を省略する。
(4-3)
In (4-1) and (4-2) above, the gas detection device 200 having a configuration for heating the gas sensor 10 was described, but the configuration for heating the gas sensor 10 may be omitted. For example, the gas sensor 10 may be replaced with a new gas sensor 10 once it detects a polar gas to be detected. For example, as shown in FIGS. 20 and 21, the heater function of the gas sensor 10 may be disabled. omit the explanation.

(5)ガス検知方法
(5-1)加熱しない場合
ここでは、図20に示されているガス検知装置200を用いたガス検知方法を例に挙げて説明する。図22に、ガス検知装置200を用いたガス検知方法のフローの一例が示されている。
まず、ガスセンサ10を酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中に設置する(ステップST1)。例えば、図2に示されているガス管101にガスセンサ10を設置して、ガス管101の中に非極性ガスを流通させる。非極性ガスとしては、例えば都市ガス、プロパンガス及び天然ガスのような炭化水素を主成分とするガスがある。ガス管101の中に都市ガスを流通させる場合には、ガスセンサ10がメタンガスを主とする非極性ガスの雰囲気の中に設置される。ガスセンサ10として酸化錫半導体45を用いる場合にはガスセンサ10の抵抗値が水分によっても変化するため、水分を取り除くフィルタを設けることが好ましい。しかしながら、都市ガスのように雰囲気中に水分を殆ど含まない場合には、ガスセンサ10によるガス検知において、水分を除去する手段を省くことができる。
(5) Gas Detection Method (5-1) Case without Heating Here, a gas detection method using the gas detection device 200 shown in FIG. 20 will be described as an example. FIG. 22 shows an example flow of a gas detection method using the gas detection device 200. As shown in FIG.
First, the gas sensor 10 is placed in an atmosphere of a non-polar gas other than oxygen (step ST1). For example, the gas sensor 10 is installed in the gas pipe 101 shown in FIG. Non-polar gases include, for example, hydrocarbon-based gases such as city gas, propane gas and natural gas. When city gas is circulated in the gas pipe 101, the gas sensor 10 is installed in an atmosphere of non-polar gas mainly composed of methane gas. When the tin oxide semiconductor 45 is used as the gas sensor 10, the resistance value of the gas sensor 10 is also changed by moisture, so it is preferable to provide a filter for removing moisture. However, when the atmosphere contains almost no moisture, such as city gas, means for removing moisture can be omitted in gas detection by the gas sensor 10 .

次に、検知対象の極性ガスが含まれない非極性ガスの雰囲気の中における基準抵抗値を得る(ステップST2)。このとき、ガスセンサ10の温度は、非極性ガスの雰囲気の温度と同じになっている。非極性ガスの雰囲気の温度は、100℃未満の所定温度範囲にあるので、ガスセンサ10の温度も100℃未満の所定温度範囲の雰囲気と実質的に等しい温度になる。検知対象の極性ガスを検知するときのガスセンサ10の抵抗値の変化は、図12(b)に示されているように、抵抗値の桁が異なるほど大きく変化する。そのため、変化前と変化後の抵抗値の比を取って検知対象の極性ガスを検知すると、変化後の抵抗値と閾値を比べて検知するのに比べて、誤検知を少なくすることができる。
例えば、図2のガス管101が外気温度(日本国内で通常観測される外気温度範囲、例えば-40℃~50℃の中の任意の温度、例えば20℃)になっているとする。この場合、ガス管101が日本国内で用いられるとすると、-40℃~50℃が100℃未満の所定温度範囲の一例である。ガス検知装置200は、図23に示されているようなパルス信号を、駆動回路254がスイッチング素子224に出力する。パルス信号がハイになっている時間(電圧がVcになっている時間)は、例えば5msであり、パルス信号がローになっている時間(電圧が0Vになっている時間)は、例えば1時間である。ガスセンサ10の抵抗値の測定は、パルス信号がハイで、スイッチング素子222がオン状態になったときに行われる。A/D変換回路255から中央演算処理回路251に、負荷抵抗230に発生した電圧の値がデジタル信号に変換して送信される。中央演算処理回路251では、負荷抵抗230に発生した電圧の値VRLからガスセンサ10の抵抗値Rsが算出される。例えば、Rs=(Vc/VRL-1)×RLのような計算を行うことで、抵抗値Rsが得られる。測定された抵抗値Rsは、例えば、メモリ252に記憶されている標準的な基準抵抗値Rs00と比較される。測定された抵抗値Rsが、標準的な基準抵抗値Rs00と比較して適切なものであれば、メモリ252に基準抵抗値Rs0として記憶され、次回の検知のときに用いられる。
Next, a reference resistance value is obtained in a non-polar gas atmosphere that does not contain the polar gas to be detected (step ST2). At this time, the temperature of the gas sensor 10 is the same as the temperature of the atmosphere of the non-polar gas. Since the temperature of the atmosphere of the non-polar gas is within the predetermined temperature range of less than 100.degree. As shown in FIG. 12(b), the change in the resistance value of the gas sensor 10 when detecting the polar gas to be detected changes greatly as the digit of the resistance value differs. Therefore, if the polar gas to be detected is detected by taking the ratio of the resistance values before and after the change, false detection can be reduced compared to detecting by comparing the resistance value after the change and the threshold value.
For example, it is assumed that the gas pipe 101 in FIG. 2 is at an outside temperature (an arbitrary temperature within the outside temperature range normally observed in Japan, eg, -40° C. to 50° C., eg, 20° C.). In this case, if the gas pipe 101 is used in Japan, -40°C to 50°C is an example of a predetermined temperature range below 100°C. In gas detection device 200, drive circuit 254 outputs a pulse signal as shown in FIG. The time during which the pulse signal is high (the time during which the voltage is Vc) is, for example, 5 ms, and the time during which the pulse signal is low (the time during which the voltage is 0 V) is, for example, 1 hour. is. Measurement of the resistance value of the gas sensor 10 is performed when the pulse signal is high and the switching element 222 is turned on. The voltage value generated in the load resistor 230 is converted into a digital signal and transmitted from the A/D conversion circuit 255 to the central processing circuit 251 . In the central processing circuit 251 , the resistance value Rs of the gas sensor 10 is calculated from the voltage value V RL generated in the load resistor 230 . For example, the resistance value Rs can be obtained by calculating Rs=(Vc/V RL −1)×RL. The measured resistance value Rs is compared to a standard reference resistance value Rs00 stored in memory 252, for example. If the measured resistance value Rs is suitable compared with the standard reference resistance value Rs00, it is stored in the memory 252 as the reference resistance value Rs0 and used in the next detection.

次に、所定温度範囲において非極性ガスの雰囲気の中における第1電極と第2電極の間の抵抗値と基準抵抗値とを比較して非極性ガスの雰囲気の中に混じった極性ガスを検知する(ステップST3)。例えば、ガス検知装置200は、基準抵抗値Rs0を記憶した次の測定で測定された抵抗値Rsを、メモリ252に記憶されている基準抵抗値Rs0と比較する。ガス検知装置200が行う抵抗値Rsの測定は、ステップST2と同様に行われる。図7及び図12(a)を用いて説明したように、もし、検知対象の極性ガスが混じっていると抵抗値が大きく減少する。ガス検知装置200は、中央演算処理回路251で算出された(測定した抵抗値Rs)÷(基準抵抗値Rs)が5分の1以下になったら極性ガスが混じったと判断する。 Next, a polar gas mixed in the non-polar gas atmosphere is detected by comparing the resistance value between the first electrode and the second electrode and the reference resistance value in the non-polar gas atmosphere in a predetermined temperature range. (step ST3). For example, the gas detection device 200 compares the resistance value Rs measured in the next measurement in which the reference resistance value Rs0 is stored with the reference resistance value Rs0 stored in the memory 252 . The measurement of the resistance value Rs performed by the gas detection device 200 is performed in the same manner as in step ST2. As described with reference to FIGS. 7 and 12(a), if the polar gas to be detected is mixed, the resistance value is greatly reduced. The gas detection device 200 determines that a polar gas is mixed when (measured resistance value Rs)÷(reference resistance value Rs) calculated by the central processing circuit 251 becomes one-fifth or less.

(5-2)加熱する場合
図18または図19に示されているガス検知装置200を用いて、ヒータ38などを用いてガスセンサ10の加熱を行うように構成することができる。図18または図19のガス検知装置200において、第1電極21,31と第2電極22,32の間の抵抗値を測定する場合、図24に示されている実線のパルス信号で、スイッチング素子222,224を駆動し、一点差線のパルス信号で、スイッチング素子221,223を駆動する。
スイッチング素子221,223を駆動することで、図18の第2白金リード線24が発熱し、図19のヒータ38が発熱する。図18の第2白金リード線24の発熱または図19のヒータ38の発熱により、酸化錫半導体45が加熱されるが、酸化錫半導体45の温度が100℃未満になるように構成されてもよい。ガス検知の温度を、100℃未満で極性ガスを検知しやすい温度に保つことにより、ガス検知を安定化させることができる。このような場合には、温度に応じて適切な電力が第2白金リード線24またはヒータ38に与えられるように、気温による出力調節の機能をガス検知装置200に組み込んでもよい。
また、100℃以上200℃未満でガス検知の感度を向上させられる場合には、ガス検知の感度を向上させるために、図18の第2白金リード線24の発熱または図19のヒータ38の発熱を用いてもよい。
(5-2) Heating Using the gas detection device 200 shown in FIG. 18 or 19, the gas sensor 10 can be heated using the heater 38 or the like. 18 or 19, when measuring the resistance value between the first electrodes 21, 31 and the second electrodes 22, 32, the solid-line pulse signal shown in FIG. 222 and 224 are driven, and the switching elements 221 and 223 are driven by the pulse signal of the dashed line.
By driving the switching elements 221 and 223, the second platinum lead wire 24 in FIG. 18 generates heat, and the heater 38 in FIG. 19 generates heat. The tin oxide semiconductor 45 is heated by the heat generated by the second platinum lead wire 24 in FIG. 18 or the heat generated by the heater 38 in FIG. . Gas detection can be stabilized by keeping the temperature for gas detection below 100° C. at which polar gases can be easily detected. In such a case, the gas detection device 200 may incorporate temperature-based output adjustment so that the appropriate power is applied to the second platinum lead 24 or the heater 38 depending on the temperature.
In addition, when the sensitivity of gas detection can be improved at 100° C. or more and less than 200° C., the heat generation of the second platinum lead wire 24 in FIG. 18 or the heat generation of the heater 38 in FIG. may be used.

また、酸化錫半導体45をクリーニングするために、図18の第2白金リード線24の発熱または図19のヒータ38の発熱を用いてもよい。この場合には、一点鎖線で示されたパルス信号のパルス幅を、クリーニングに適した温度に酸化物半導体が保てるように、増加させてもよい。 Also, the heat generated by the second platinum lead wire 24 in FIG. 18 or the heat generated by the heater 38 in FIG. 19 may be used to clean the tin oxide semiconductor 45 . In this case, the pulse width of the pulse signal indicated by the dashed-dotted line may be increased so that the oxide semiconductor can be kept at a temperature suitable for cleaning.

(6)特徴
(6-1)
非極性ガスであるメタンガス、エタンガス及びプロパンガスなどの炭化水素ガスが充満している無酸素状態の中で、100℃未満の比較的低い温度で、検知対象の極性ガスであるt-ブチルメルカプタン(TBM)、ジメチルサルファイド(DMS)及びエチルメルカプタンなどの硫黄化合物ガスが非極性ガスの雰囲気中に混じっていることを、n型金属酸化物半導体である酸化錫半導体45の抵抗値が小さくなったことにより検知できる。その結果、酸素の無い雰囲気中でも極性ガスの検知について良好な応答性を発揮することができる。
非極性ガスは、炭化水素以外に、例えば窒素ガス、二酸化炭素、不活性ガスであってもよい。炭化水素ガスは、例えば芳香族であってもよい。また、極性ガスは、硫黄化合物ガス以外のガスであってもよく、例えば一酸化炭素、アルコールであってもよい。
(6-2)
極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、非極性ガスが、炭化水素ガスである場合には、例えば都市ガスのような商用ガスのガス流の中の無酸素状態で、例えば商用ガスに付臭剤として添加されている硫黄化合物ガスを検知するのに用いることができる。そして、100℃未満の低い温度でガス検知を行うことで、安全性が向上する。
(6) Features (6-1)
In anoxic conditions filled with non-polar gases such as methane gas, ethane gas and propane gas, at a relatively low temperature of less than 100 ° C., the polar gas to be detected, t-butyl mercaptan ( TBM), dimethyl sulfide (DMS), ethyl mercaptan, and other sulfur compound gases are mixed in the non-polar gas atmosphere, and the resistance value of the tin oxide semiconductor 45, which is an n-type metal oxide semiconductor, has decreased. can be detected by As a result, it is possible to exhibit good responsiveness in detecting polar gases even in an oxygen-free atmosphere.
The non-polar gas may be, for example, nitrogen gas, carbon dioxide, inert gas other than hydrocarbons. The hydrocarbon gas may be aromatic, for example. Also, the polar gas may be a gas other than the sulfur compound gas, such as carbon monoxide or alcohol.
(6-2)
When the polar gas is a sulfur compound gas and the non-polar gas is a hydrocarbon gas, in the absence of oxygen in a gas stream of a commercial gas, such as city gas, for example, an odorant is added to the commercial gas. It can be used to detect sulfur compound gases that have been added as Safety is improved by performing gas detection at a low temperature of less than 100°C.

(6-3)
図20及び図21に示したようなヒータを有しないガス検知装置200を用いるなどして、ガスセンサ10を加熱せずに第1電極21,31と第2電極22,32の間の抵抗値を測定している。ガスセンサ10を加熱しないことから測定の際の安全性を高められるとともに、酸化錫半導体45が多孔質であることから多孔質でない場合に比べて感度が向上して、検知対象の極性ガスを精度良く検知することができる。なお、酸化錫半導体45以外のn型金属酸化物半導体15でも多孔質にすることが好ましい。
(6-4)
検知対象の極性ガスを検知する前に、200℃以上の温度でガスセンサ10をクリーニングすると、n型金属酸化物半導体15に付着した極性ガスの脱離を促進することができることから、繰り返し良好な精度で極性ガスを検出することができるようになる。
(6-5)
上述のガスセンサ10のように、n型金属酸化物半導体の周囲の雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の極性ガス以外のガスに対する感度を低減させるパラジウムのような第1触媒91(図6参照)を備えていると、検知対象の極性ガス以外のガスによって第1電極21,31と第2電極22,32の間の抵抗値が変化するノイズが低減される。例えば、図6で説明した例では、メチルメルカプタンが検知対象の極性ガスであり、メチルアルコールが検知対象の極性ガス以外の雑ガスである。その結果、ガスセンサ10において、検知対象の極性ガスを検知するときの精度が向上する。
(6-3)
The resistance value between the first electrodes 21 and 31 and the second electrodes 22 and 32 can be measured without heating the gas sensor 10 by using the gas detection device 200 without a heater as shown in FIGS. are measuring. Since the gas sensor 10 is not heated, the safety during measurement can be improved, and since the tin oxide semiconductor 45 is porous, the sensitivity is improved compared to the case where the tin oxide semiconductor 45 is not porous, and the polar gas to be detected can be accurately detected. can be detected. Note that the n-type metal oxide semiconductor 15 other than the tin oxide semiconductor 45 is also preferably made porous.
(6-4)
If the gas sensor 10 is cleaned at a temperature of 200° C. or higher before detecting the polar gas to be detected, detachment of the polar gas adhering to the n-type metal oxide semiconductor 15 can be facilitated, and thus good repeatability can be achieved. , it becomes possible to detect polar gases.
(6-5)
Like the gas sensor 10 described above, a first catalyst 91 such as palladium that acts on at least part of the atmosphere surrounding the n-type metal oxide semiconductor to reduce sensitivity to gases other than the polar gas to be detected. (see FIG. 6) reduces noise caused by changes in resistance between the first electrodes 21 and 31 and the second electrodes 22 and 32 due to gases other than the polar gas to be detected. For example, in the example illustrated in FIG. 6, methyl mercaptan is the polar gas to be detected, and methyl alcohol is the miscellaneous gas other than the polar gas to be detected. As a result, in the gas sensor 10, the accuracy of detecting the polar gas to be detected is improved.

(6-6)
上述のガスセンサ10のように、n型金属酸化物半導体の周囲の雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の極性ガスに対する感度を増加させるアンチモンのような第2触媒92(図6参照)を備えていると、検知対象の極性ガスに対する感度が向上して、検知対象の極性ガスを検知し易くなる。図6で説明した例では、メチルメルカプタンが検知対象の極性ガスである。アンチモンのような第2触媒92は、メチルメルカプタン以外の極性ガスにも効果が有る。例えば硫黄化合物ガスであり且つ極性ガスである他のガスにも効果がある。このようなガスとしては、例えば、ジメチルサルファイドがある。
(7)変形例
(7-1)変形例A
上記実施形態では、n型金属酸化物半導体15または酸化錫半導体45に雰囲気を直接曝す場合について説明したが、フィルタを通過した雰囲気に曝すように構成してもよい。この場合、フィルタで水分、雑ガスを除去することが好ましい。
(7-2)変形例B
上記実施形態では、n型金属酸化物半導体15を用いる場合について説明したが、n型金属酸化物半導体15に代えて、p型金属酸化物半導体を用いてもよい。
(7-3)変形例C
上記実施形態では、非極性ガスであるメタンガス、エタンガス及びプロパンガスなどの炭化水素ガスが充満している無酸素状態の中で、100℃未満の比較的低い温度で、検知対象の極性ガスであるTBM、DMS及びエチルメルカプタンなどの硫黄化合物ガスが非極性ガスの雰囲気中に混じっていることを検知する場合について説明した。しかし、非極性ガスは炭化水素ガスには限られない。また、非極性ガスも硫黄化合物ガスには限られない。例えば、図1に示されている改質器130が供給する水素ガスを非極性ガスとして、水素ガスに混入した一酸化炭素(CO)を検知する場合にも、n型金属酸化物半導体を第1電極と第2電極の間に直列に接続したガスセンサを用いることができる。この場合、ガスセンサ10は、例えば、改質器130の下流のガス管102に取り付けられる。
(6-6)
Like the gas sensor 10 described above, a second catalyst 92 such as antimony (FIG. 6) acts on at least a portion of the atmosphere surrounding the n-type metal oxide semiconductor to increase its sensitivity to the polar gas to be sensed. ), the sensitivity to the polar gas to be detected is improved, making it easier to detect the polar gas to be detected. In the example illustrated in FIG. 6, methyl mercaptan is the polar gas to be detected. A second catalyst 92 such as antimony is also effective for polar gases other than methyl mercaptan. Other gases, such as sulfur compound gases and polar gases, are also effective. Such gases include, for example, dimethyl sulfide.
(7) Modification (7-1) Modification A
In the above embodiment, the case where the atmosphere is directly exposed to the n-type metal oxide semiconductor 15 or the tin oxide semiconductor 45 has been described, but it may be configured so as to be exposed to the atmosphere that has passed through a filter. In this case, it is preferable to remove moisture and miscellaneous gases with a filter.
(7-2) Modification B
In the above embodiment, the case of using the n-type metal oxide semiconductor 15 has been described, but instead of the n-type metal oxide semiconductor 15, a p-type metal oxide semiconductor may be used.
(7-3) Modification C
In the above embodiment, the polar gas to be detected at a relatively low temperature of less than 100 ° C. in anoxic conditions filled with hydrocarbon gases such as methane gas, ethane gas, and propane gas, which are non-polar gases. The case of detecting that sulfur compound gases such as TBM, DMS and ethyl mercaptan are mixed in a non-polar gas atmosphere has been described. However, non-polar gases are not limited to hydrocarbon gases. Also, the non-polar gas is not limited to the sulfur compound gas. For example, when the hydrogen gas supplied by the reformer 130 shown in FIG. A gas sensor connected in series between one electrode and a second electrode can be used. In this case, the gas sensor 10 is attached to the gas pipe 102 downstream of the reformer 130, for example.

10 ガスセンサ
15 n型金属酸化物半導体
21,31 第1電極
22,32 第2電極
45 酸化錫半導体
200 ガス検知装置
10 gas sensor 15 n-type metal oxide semiconductor 21, 31 first electrode 22, 32 second electrode 45 tin oxide semiconductor 200 gas detector

Claims (9)

第1電極及び第2電極並びに前記第1電極と前記第2電極の間に接続されているn型金属酸化物半導体を備えるガスセンサを、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中に設置するステップと、
検知対象の極性ガスが含まれない前記非極性ガスの雰囲気の中において、前記ガスセンサの温度を100℃未満の所定温度にし、前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値を測定して基準抵抗値を得るステップと、
前記ガスセンサを前記所定温度にし、前記検知対象の極性ガスが含まれる前記非極性ガスの雰囲気の中における前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値と前記基準抵抗値とを比較して前記非極性ガスの雰囲気の中に混じった前記極性ガスを検知するステップと
を備え、
前記n型金属酸化物半導体が多孔質であり、
前記極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、
前記非極性ガスが、炭化水素ガスであり、
前記極性ガスを検知するステップでは、前記ガスセンサを加熱せずに前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値を測定する、
ガス検知方法。
placing a gas sensor comprising a first electrode, a second electrode, and an n-type metal oxide semiconductor connected between the first electrode and the second electrode in an atmosphere of a non-polar gas other than oxygen; ,
In an atmosphere of the non-polar gas that does not contain the polar gas to be detected, the temperature of the gas sensor is set to a predetermined temperature of less than 100° C., and the resistance value between the first electrode and the second electrode is measured. obtaining a reference resistance value;
The gas sensor is set to the predetermined temperature, and the resistance value between the first electrode and the second electrode in the atmosphere of the non-polar gas containing the polar gas to be detected is compared with the reference resistance value. detecting the polar gas entrained in the atmosphere of the non-polar gas;
The n-type metal oxide semiconductor is porous,
The polar gas is a sulfur compound gas,
the non-polar gas is a hydrocarbon gas,
In the step of detecting the polar gas, the resistance value between the first electrode and the second electrode is measured without heating the gas sensor.
Gas detection method.
前記極性ガスを検知するステップの前に、200℃以上の温度で前記ガスセンサをクリーニングするステップを備える、cleaning the gas sensor at a temperature of 200° C. or higher prior to detecting the polar gas;
請求項1に記載のガス検知方法。The gas detection method according to claim 1.
第1電極及び第2電極と、a first electrode and a second electrode;
前記第1電極と前記第2電極の間に接続されているn型金属酸化物半導体と、an n-type metal oxide semiconductor connected between the first electrode and the second electrode;
を備え、with
前記n型金属酸化物半導体は、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中で且つ100℃未満の所定温度範囲において、前記雰囲気に検知対象の極性ガスが含まれない場合の前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値よりも、前記雰囲気に前記極性ガスが含まれる場合の前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値が小さくなるように構成され、The n-type metal oxide semiconductor is in an atmosphere of a non-polar gas other than oxygen and within a predetermined temperature range of less than 100° C., the first electrode and the configured such that the resistance value between the first electrode and the second electrode when the atmosphere contains the polar gas is smaller than the resistance value between the second electrodes,
前記極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、前記非極性ガスが、炭化水素ガスであり、The polar gas is a sulfur compound gas, the non-polar gas is a hydrocarbon gas,
前記n型金属酸化物半導体が多孔質である、ガスセンサ。A gas sensor, wherein the n-type metal oxide semiconductor is porous.
前記n型金属酸化物半導体が、酸化錫を主成分とする、wherein the n-type metal oxide semiconductor contains tin oxide as a main component,
請求項3に記載のガスセンサ。The gas sensor according to claim 3.
前記n型金属酸化物半導体の周囲の前記雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の前記極性ガス以外のガスに対する感度を低減させる第1触媒を備え、A first catalyst that acts on at least part of the atmosphere around the n-type metal oxide semiconductor to reduce sensitivity to gases other than the polar gas to be detected;
前記第1触媒は貴金属触媒である、wherein the first catalyst is a noble metal catalyst;
請求項3または請求項4に記載のガスセンサ。The gas sensor according to claim 3 or 4.
前記n型金属酸化物半導体の周囲の前記雰囲気の少なくとも一部に対して作用して、検知対象の前記極性ガスに対する感度を増加させる第2触媒を備え、a second catalyst that acts on at least part of the atmosphere surrounding the n-type metal oxide semiconductor to increase sensitivity to the polar gas to be detected;
前記第2触媒がアンチモンである、wherein the second catalyst is antimony;
請求項3から5のいずれか一項に記載のガスセンサ。The gas sensor according to any one of claims 3 to 5.
前記n型金属酸化物半導体を加熱できる位置に配置されているヒータを備える、A heater arranged at a position capable of heating the n-type metal oxide semiconductor,
請求項3から6のいずれか一項に記載のガスセンサ。The gas sensor according to any one of claims 3 to 6.
第1電極及び第2電極並びに前記第1電極と前記第2電極の間に接続されているn型金属酸化物半導体を備え、前記n型金属酸化物半導体が、酸素以外の非極性ガスの雰囲気の中で且つ100℃未満の所定温度範囲において、前記雰囲気に検知対象の極性ガスが含まれない場合の前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値よりも、前記雰囲気に前記極性ガスが含まれる場合の前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値が小さくなるように構成されている、ガスセンサと、A first electrode, a second electrode, and an n-type metal oxide semiconductor connected between the first electrode and the second electrode, wherein the n-type metal oxide semiconductor is in an atmosphere of a non-polar gas other than oxygen. and in a predetermined temperature range of less than 100 ° C., the polar gas in the atmosphere is higher than the resistance value between the first electrode and the second electrode when the atmosphere does not contain the polar gas to be detected a gas sensor configured to reduce the resistance value between the first electrode and the second electrode when
間欠的に電圧を前記ガスセンサに印加して前記第1電極と前記第2電極の間に印加される電圧と前記n型金属酸化物半導体を流れる電流から前記第1電極と前記第2電極の間の抵抗値を測定する抵抗測定装置とA voltage is intermittently applied to the gas sensor to generate a voltage between the first electrode and the second electrode from a voltage applied between the first electrode and the second electrode and a current flowing through the n-type metal oxide semiconductor. a resistance measuring device that measures the resistance of
を備え、with
前記極性ガスが、硫黄化合物ガスであり、前記非極性ガスが、炭化水素ガスである、ガス検知装置。The gas detection device, wherein the polar gas is a sulfur compound gas, and the non-polar gas is a hydrocarbon gas.
前記抵抗測定装置に接続され、前記ガスセンサを加熱できる位置に配置されているヒータをさらに備え、further comprising a heater connected to the resistance measuring device and arranged at a position capable of heating the gas sensor;
前記抵抗測定装置は、前記ヒータによって加熱してクリーニングを行った後に、前記第After the resistance measuring device is heated by the heater and cleaned,
1電極と前記第2電極の間の抵抗値を測定する、measuring the resistance between one electrode and the second electrode;
請求項8に記載のガス検知装置。The gas detection device according to claim 8.
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