JPH01321348A - 水素ガスセンサー - Google Patents
水素ガスセンサーInfo
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- JPH01321348A JPH01321348A JP15708188A JP15708188A JPH01321348A JP H01321348 A JPH01321348 A JP H01321348A JP 15708188 A JP15708188 A JP 15708188A JP 15708188 A JP15708188 A JP 15708188A JP H01321348 A JPH01321348 A JP H01321348A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、水素検出装置に用いる水素ガスセンサーに関
する。
する。
（ロ）従来の技術
従来、半導体ガスセンサーは、半導体表面とガスとの吸
着現象により、電気抵抗や仕事関数などの物性が変化す
るという性質を利用し、混合ガスを測定していた。又、
接触燃焼式ガスセンサーは、ガス検知機能を持つ物質の
表面のガスの接触燃焼による温度変化を電気抵抗変化と
して検知するものである〈特開昭６１−６６９５６号公
報、特開昭６１−２２３６４２号公報参照）。
着現象により、電気抵抗や仕事関数などの物性が変化す
るという性質を利用し、混合ガスを測定していた。又、
接触燃焼式ガスセンサーは、ガス検知機能を持つ物質の
表面のガスの接触燃焼による温度変化を電気抵抗変化と
して検知するものである〈特開昭６１−６６９５６号公
報、特開昭６１−２２３６４２号公報参照）。
そして、可燃性ガス漏れ警報器やガス濃度計にはＳｎ０
ｗ系、Ｆｅｄ、系、Ｚｒ０１系、Ｔ ｉ Ｏｓ系を使用
ｒる金属酸化物焼結体型半導体ガスセンサーが実用化さ
れている。
ｗ系、Ｆｅｄ、系、Ｚｒ０１系、Ｔ ｉ Ｏｓ系を使用
ｒる金属酸化物焼結体型半導体ガスセンサーが実用化さ
れている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかし、上記従来のガスヒンサーでは、ガスの吸着現象
や燃焼現象などを利用していたため、被検ガス中の各種
ガスに対して反応してしまい、水素ガスのみを選択的に
検知することが難しいという問題点があった。
や燃焼現象などを利用していたため、被検ガス中の各種
ガスに対して反応してしまい、水素ガスのみを選択的に
検知することが難しいという問題点があった。
本発明は、金属酸化物焼結体型半導体ガスセンサーを改
良して、被検ガス中から水素ガスを選択性良く検知でき
るようにしたものである。
良して、被検ガス中から水素ガスを選択性良く検知でき
るようにしたものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明による水素ガスセンサーは、金属酸化物焼結半導
体基材と、これを加熱すると共に抵抗値を測定する少な
くとも一対の対向電極と、金属酸化物焼結ｔｉ体基材の
表面に被覆された水素吸蔵合金の薄膜とから構成される
。
体基材と、これを加熱すると共に抵抗値を測定する少な
くとも一対の対向電極と、金属酸化物焼結ｔｉ体基材の
表面に被覆された水素吸蔵合金の薄膜とから構成される
。
（ホ） 作用
本発明によれば、水素吸蔵合金の薄膜が水素選択透過性
を有しているので、被検ガス中の水素ガスがこの薄膜を
選択的に透過され、金属酸化物焼結半導体基材の表面に
吸着される。このために、その半導体基材の電気抵抗は
水素ガスのみの吸着に応じて低下し、かくしてこの抵抗
値に基づいて水素ガスを選択的に検知することが可能と
なる。
を有しているので、被検ガス中の水素ガスがこの薄膜を
選択的に透過され、金属酸化物焼結半導体基材の表面に
吸着される。このために、その半導体基材の電気抵抗は
水素ガスのみの吸着に応じて低下し、かくしてこの抵抗
値に基づいて水素ガスを選択的に検知することが可能と
なる。
（へ）実施例
以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。第１図は、本発明の水素ガスセンサーの概略図を例示
したものである。（１）は、半導体ガスセンサーの主要
部を成し、ＳｎＯ，粉末焼結体く金属酸化物焼結半導体
）から成る基材で、その表面に通気性を有する絶縁性膜
、例えばＡ１．○、膜（２）を約１μｍの膜厚で被覆し
ており、更にその表面に水素を吸収、排気する作用を持
ち、その作用に依って水素を透過させることのできる水
素吸蔵合金、例えばｌ、ａＮｉｓの薄膜（３）を高周波
スパッタ法を用いて、約５００人の膜厚で被覆している
。（４）（４＞は、基材（１）の中に配置された少なく
とも一対のヒーター兼電極で、Ｉｒ−Ｐｄ合金線から成
り、ｌ、ａＮｉａの薄膜（３）に依って短絡されないよ
うに、この薄膜（３）はマスキング処理が施されている
。
。第１図は、本発明の水素ガスセンサーの概略図を例示
したものである。（１）は、半導体ガスセンサーの主要
部を成し、ＳｎＯ，粉末焼結体く金属酸化物焼結半導体
）から成る基材で、その表面に通気性を有する絶縁性膜
、例えばＡ１．○、膜（２）を約１μｍの膜厚で被覆し
ており、更にその表面に水素を吸収、排気する作用を持
ち、その作用に依って水素を透過させることのできる水
素吸蔵合金、例えばｌ、ａＮｉｓの薄膜（３）を高周波
スパッタ法を用いて、約５００人の膜厚で被覆している
。（４）（４＞は、基材（１）の中に配置された少なく
とも一対のヒーター兼電極で、Ｉｒ−Ｐｄ合金線から成
り、ｌ、ａＮｉａの薄膜（３）に依って短絡されないよ
うに、この薄膜（３）はマスキング処理が施されている
。
尚、水素吸蔵合金であるＬａＮｉ１の電気抵抗率は、ｌ
Ｘｌ０−”〜ｌＸｌ０−’Ω・口であり、金属合金であ
りながら比較的高い値を示し、しかも本実施例において
は、その膜厚は、５００人と極めて薄し）ので、このＬ
ａＮｉ１の薄膜（３）の実質的な抵抗値は非常に高い。
Ｘｌ０−”〜ｌＸｌ０−’Ω・口であり、金属合金であ
りながら比較的高い値を示し、しかも本実施例において
は、その膜厚は、５００人と極めて薄し）ので、このＬ
ａＮｉ１の薄膜（３）の実質的な抵抗値は非常に高い。
従って、基材（１）とＬａＮｉ５の薄膜（３）との間に
Ａ１．Ｏ，膜（２）を絶縁性膜として介在させなくても
、センナ−としての機能は大きく変わらない、因みに、
センサー寸法は、長さ５ｍ１幅３ａｎ、厚さ２ｎｎであ
る。
Ａ１．Ｏ，膜（２）を絶縁性膜として介在させなくても
、センナ−としての機能は大きく変わらない、因みに、
センサー寸法は、長さ５ｍ１幅３ａｎ、厚さ２ｎｎであ
る。
次に、上記の様に作成した水素ガスセンサーの動作試験
の結果について説明する。
の結果について説明する。
まず、一対のヒーター兼電極（４＞（４）にそれぞれ直
流策流を流し、基材（１）の温度を約２００℃に保った
。そして、電極（４）＜４ ）間の電気抵抗をモニター
しながら水素ガスセンサー素子を各種の混合ガス中に導
入した。
流策流を流し、基材（１）の温度を約２００℃に保った
。そして、電極（４）＜４ ）間の電気抵抗をモニター
しながら水素ガスセンサー素子を各種の混合ガス中に導
入した。
その結果を第２図に示す。第２図は、大気中でのセンサ
ー素子の電気抵抗比を’１００４とした場合の各雰囲気
ガス中での電気抵抗比を表わした表図である。水素吸蔵
合金の薄膜（３）を被覆していない従来例と、被覆して
いる本実施例との電気抵抗比は空気に１％の水素を含む
混合ガス（イ）中に於ては、両者ともその水素ガスの存
在を検知してｒ５．に低下している。一方、水素に代っ
て１％のイソブタンを含む混合ガス（ロ）中に於ては、
従来例ではイソブタンを検知して抵抗比は１″０．５゜
に大きく低下しているが、本実施例に係るセンサーでは
イソブタンを全く検知せず抵抗比は大気中の値である’
１００Ｊのままである。また、１％の水素と１％のイソ
ブタンを含む混合ガス（ハ〉中に於ては、従来例では水
素よりもイソブタンの影響を大きく受けて抵抗比はｒｏ
、ｓ、に低下するが、本実施例では水素の存在のみを検
知して抵抗比は混合ガ；ζ（イ）の場合と同Ｃ「５」に
低下している。この測定結果から本実施例によるセンサ
ーは水素ガスに対してのみ検知機能を持ち、水素ガスに
対する選択性が極めて良好であることがわかる。
ー素子の電気抵抗比を’１００４とした場合の各雰囲気
ガス中での電気抵抗比を表わした表図である。水素吸蔵
合金の薄膜（３）を被覆していない従来例と、被覆して
いる本実施例との電気抵抗比は空気に１％の水素を含む
混合ガス（イ）中に於ては、両者ともその水素ガスの存
在を検知してｒ５．に低下している。一方、水素に代っ
て１％のイソブタンを含む混合ガス（ロ）中に於ては、
従来例ではイソブタンを検知して抵抗比は１″０．５゜
に大きく低下しているが、本実施例に係るセンサーでは
イソブタンを全く検知せず抵抗比は大気中の値である’
１００Ｊのままである。また、１％の水素と１％のイソ
ブタンを含む混合ガス（ハ〉中に於ては、従来例では水
素よりもイソブタンの影響を大きく受けて抵抗比はｒｏ
、ｓ、に低下するが、本実施例では水素の存在のみを検
知して抵抗比は混合ガ；ζ（イ）の場合と同Ｃ「５」に
低下している。この測定結果から本実施例によるセンサ
ーは水素ガスに対してのみ検知機能を持ち、水素ガスに
対する選択性が極めて良好であることがわかる。
尚、以上の本実施例の説明に於ては、金属酸化物焼結半
導体基材く１）としては、Ｓｎｏ＠の場合を例に挙げて
説明したが、ＳｎＯ，以外にＦｅｄ１系、Ｚｒ０ｔ系或
いはＴ ｉ Ｏｓ系の金属酸化物も同様に使用し得る。
導体基材く１）としては、Ｓｎｏ＠の場合を例に挙げて
説明したが、ＳｎＯ，以外にＦｅｄ１系、Ｚｒ０ｔ系或
いはＴ ｉ Ｏｓ系の金属酸化物も同様に使用し得る。
そして、上記薄膜（３）である水素吸蔵合金としては、
ｌ、ａＮｉｓに限らず、Ｌａ＋−ｘＡｘＮｉｓ−ＹＢｙ
（Ａ：Ｌａ以外の希土類元素、Ｂ：遷移金属元素、０＜
Ｘ＜１、Ｏ＜Ｙ≦３）を使用でき、又、その他の希土類
・ニッケル基合金とか、ＴｉＦｅ系、ＴｉＣｏ系、Ｔ１
Ｎｉ系などのチタニウム基合金とか、ジルコニウム・マ
ンガン基合金なども同様に使用し得る。更に、と記水素
吸蔵合金の薄膜（３）の作成方法としては、スパッタ法
以外にもイオンブレーティング法、フラッシュ蒸着法な
どが利用可能である。
ｌ、ａＮｉｓに限らず、Ｌａ＋−ｘＡｘＮｉｓ−ＹＢｙ
（Ａ：Ｌａ以外の希土類元素、Ｂ：遷移金属元素、０＜
Ｘ＜１、Ｏ＜Ｙ≦３）を使用でき、又、その他の希土類
・ニッケル基合金とか、ＴｉＦｅ系、ＴｉＣｏ系、Ｔ１
Ｎｉ系などのチタニウム基合金とか、ジルコニウム・マ
ンガン基合金なども同様に使用し得る。更に、と記水素
吸蔵合金の薄膜（３）の作成方法としては、スパッタ法
以外にもイオンブレーティング法、フラッシュ蒸着法な
どが利用可能である。
（ト）発明の効果
以上のように、本発明による水素ガスセンサーは、水素
透過性の水素吸蔵合金の薄膜を金属酸化物焼結半導体基
材の表面に被覆することにより、従来の半導体ガスセン
サーとは異なり、水素のみを選択性良く検知することが
でき、燃料電池や半導体工場向は水素の漏れを視などに
極めて高精度のセンサーとして使用できるものである。
透過性の水素吸蔵合金の薄膜を金属酸化物焼結半導体基
材の表面に被覆することにより、従来の半導体ガスセン
サーとは異なり、水素のみを選択性良く検知することが
でき、燃料電池や半導体工場向は水素の漏れを視などに
極めて高精度のセンサーとして使用できるものである。
第１図は、本発明の水素ガスセンサーの破断斜視図、第
２図は、本発明センサーと従来例とのガス検知状況を対
比して示した表図である。 （１）・・・金属酸化物焼結半導体基材、（２）・・・
Ａ１．Ｏ，膜（通気性絶縁膜）、（３〉・・・水素吸蔵
合金の薄膜、 （４）・・・ヒーター兼電極。
２図は、本発明センサーと従来例とのガス検知状況を対
比して示した表図である。 （１）・・・金属酸化物焼結半導体基材、（２）・・・
Ａ１．Ｏ，膜（通気性絶縁膜）、（３〉・・・水素吸蔵
合金の薄膜、 （４）・・・ヒーター兼電極。
Claims (4)
- （１）金属酸化物焼結半導体基材と、この金属酸化物焼
結半導体基材を所定の温度に加熱すると共に電気抵抗値
測定端子を構成する一対の対向電極と、上記金属酸化物
焼結半導体基材の表面を被覆した水素吸蔵合金から成る
薄膜とに依って構成された水素ガスセンサー。 - （２）上記金属酸化物焼結半導体基材と薄膜との間に通
気性絶縁膜を介在させたことを特徴とする請求項（１）
記載の水素ガスセンサー。 - （３）上記金属酸化物焼結半導体基材は、ＳｎＯ＿２系
、ＦｅＯ＿２系、ＺｒＯ＿２系、又はＴｉＯ＿２系の金
属酸化物焼結体であることを特徴とした請求項（１）又
は（２）記載の水素ガスセンサー。 - （４）上記水素吸蔵合金は、希土類・ニッケル基合金、
ＴｉＦｅ系やＴｉＣｏ系などのチタニウム基合金又はジ
ルコニウム・マンガン基合金の何れかであることを特徴
とした請求項（１）（２）又は（３）記載の水素ガスセ
ンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15708188A JPH01321348A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 水素ガスセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15708188A JPH01321348A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 水素ガスセンサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321348A true JPH01321348A (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=15641832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15708188A Pending JPH01321348A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 水素ガスセンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01321348A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727731A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 匂いセンサ及び匂いセンサユニット |
| CN1037632C (zh) * | 1993-04-17 | 1998-03-04 | 中国科学院合肥智能机械研究所 | 胶体敏感薄膜气敏元件 |
| JP2000081404A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-03-21 | Equos Research Co Ltd | 水素量測定装置 |
| CN109187660A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-01-11 | 电子科技大学 | 一种基于石墨烯网状结构的半导体型氢气传感器 |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15708188A patent/JPH01321348A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1037632C (zh) * | 1993-04-17 | 1998-03-04 | 中国科学院合肥智能机械研究所 | 胶体敏感薄膜气敏元件 |
| JPH0727731A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 匂いセンサ及び匂いセンサユニット |
| JP2000081404A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-03-21 | Equos Research Co Ltd | 水素量測定装置 |
| CN109187660A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-01-11 | 电子科技大学 | 一种基于石墨烯网状结构的半导体型氢气传感器 |
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