JPH04286949A - ガスセンサ素子 - Google Patents
ガスセンサ素子Info
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- JPH04286949A JPH04286949A JP12886991A JP12886991A JPH04286949A JP H04286949 A JPH04286949 A JP H04286949A JP 12886991 A JP12886991 A JP 12886991A JP 12886991 A JP12886991 A JP 12886991A JP H04286949 A JPH04286949 A JP H04286949A
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Landscapes
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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。
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性カーボンブラッ
クが混入され、化学的に架橋された導電ゴムが、ガスを
吸収することにより電気抵抗値が変化することを利用し
て、ガスを検知するガスセンサ素子に関する。
クが混入され、化学的に架橋された導電ゴムが、ガスを
吸収することにより電気抵抗値が変化することを利用し
て、ガスを検知するガスセンサ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスセンサ素子として、半導体を
用いたもの、白金線コイルを用いたもの等があった。
用いたもの、白金線コイルを用いたもの等があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガスセ
ンサ素子として半導体を用いたものは、半導体における
表面のガス吸着現象による電気抵抗値の変化を利用した
ものであるが、このセンサ素子の被検ガスに対する検出
感度は温度に依存しており、検出感度が最大となる温度
に保持するための発熱体が必要となっている。また、表
面現象を利用しているため関与してくる因子が多く、使
用目的によっては安定性が必ずしも充分ではないという
欠点がある。ガスセンサからの電気出力を入力信号とし
てプロセス等のコンピュータ制御を行う場合、精度とと
もに極めて高い安定性が要求される。一方、白金線コイ
ルを用いたガスセンサ素子は、電流の供給によって加熱
保持された白金線コイルを高活性酸化触媒で被覆したも
のに、可燃性ガスを接触させて完全燃焼させ、その燃焼
熱による電気抵抗値の変化を利用したものであるが、白
金線コイルに50μm程度の細線を使用するため、断線
しやすいという欠点があり、また、該センサ素子による
センサの電気出力は小さく、低濃度ガスの検出に限界が
あり、さらに、検出回路が比較的高価であるという欠点
がある。本発明は、前記問題点を解決するためになされ
たもので、センサ素子の機能において温度は関与せず、
そのため発熱体を不要とし、安定性に優れ、該センサ素
子をなすゴムの種類を選定することにより、より大きな
電気出力が得られ、低濃度のガスの検出も可能とし、ま
た、構造が簡単で安価に製造できるとともに取扱いが極
めて容易で、信頼性の高いガスセンサのセンサ素子を提
供することを目的とする。
ンサ素子として半導体を用いたものは、半導体における
表面のガス吸着現象による電気抵抗値の変化を利用した
ものであるが、このセンサ素子の被検ガスに対する検出
感度は温度に依存しており、検出感度が最大となる温度
に保持するための発熱体が必要となっている。また、表
面現象を利用しているため関与してくる因子が多く、使
用目的によっては安定性が必ずしも充分ではないという
欠点がある。ガスセンサからの電気出力を入力信号とし
てプロセス等のコンピュータ制御を行う場合、精度とと
もに極めて高い安定性が要求される。一方、白金線コイ
ルを用いたガスセンサ素子は、電流の供給によって加熱
保持された白金線コイルを高活性酸化触媒で被覆したも
のに、可燃性ガスを接触させて完全燃焼させ、その燃焼
熱による電気抵抗値の変化を利用したものであるが、白
金線コイルに50μm程度の細線を使用するため、断線
しやすいという欠点があり、また、該センサ素子による
センサの電気出力は小さく、低濃度ガスの検出に限界が
あり、さらに、検出回路が比較的高価であるという欠点
がある。本発明は、前記問題点を解決するためになされ
たもので、センサ素子の機能において温度は関与せず、
そのため発熱体を不要とし、安定性に優れ、該センサ素
子をなすゴムの種類を選定することにより、より大きな
電気出力が得られ、低濃度のガスの検出も可能とし、ま
た、構造が簡単で安価に製造できるとともに取扱いが極
めて容易で、信頼性の高いガスセンサのセンサ素子を提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】導電性カーボンブラック
が混入され、化学的に架橋されたシート状の導電ゴムと
、該導電ゴムに設けられ、電気的に接続された一対の電
極を有してなるものである。
が混入され、化学的に架橋されたシート状の導電ゴムと
、該導電ゴムに設けられ、電気的に接続された一対の電
極を有してなるものである。
【0005】
【作用】本発明によるガスセンサ素子は、大気雰囲気中
での初期状態では該ガスセンサ素子をなす導電ゴムは良
好な導電性を有し、電気抵抗は極めて小さな値を示す。 しかし、ここで該導電ゴムと被検ガスが共に極性を有し
ている場合、または共に非極性である場合において、大
気雰囲気中に被検ガスが導入されると、該導電ゴムは被
検ガスの濃度に応じて速やかに該ガスを吸収し、さらに
吸収したガスの量に応じて電気抵抗値が増大していく。 したがって、導電ゴムが被検ガスを吸収することによっ
て生じる電気抵抗値の変化を通じてガスを検知し、さら
に、該電気抵抗値の変化量によってガスの濃度を測定す
ることができる。
での初期状態では該ガスセンサ素子をなす導電ゴムは良
好な導電性を有し、電気抵抗は極めて小さな値を示す。 しかし、ここで該導電ゴムと被検ガスが共に極性を有し
ている場合、または共に非極性である場合において、大
気雰囲気中に被検ガスが導入されると、該導電ゴムは被
検ガスの濃度に応じて速やかに該ガスを吸収し、さらに
吸収したガスの量に応じて電気抵抗値が増大していく。 したがって、導電ゴムが被検ガスを吸収することによっ
て生じる電気抵抗値の変化を通じてガスを検知し、さら
に、該電気抵抗値の変化量によってガスの濃度を測定す
ることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
これにより限定されるものではない。
これにより限定されるものではない。
【0007】本発明における第一実施例は、非極性ガス
を検知するガスセンサ素子を示す。この実施例において
、非極性ゴムであるシリコーンゴム100重量部に対し
、導電性カーボンブラックを20重量部混入し、これを
化学的に架橋して作成された厚さ0.01〜1.00m
m程度のシート状の導電性シリコーンゴムに、一対の電
気的に接続された電極が設けられ、これがガスセンサに
おけるセンサ素子として、然るべき検出回路に組み込ま
れている。シリコーンゴムは、非極性ゴムの中で化学的
安定性に優れた、環境による劣化の少ないゴムで、また
、他のゴムは粘度が高いために、導電性カーボンブラッ
クを加えてロールで練る際、該カーボンの粒子が細かく
切断され、その結果、電気抵抗の比較的大きなものとな
ってしまうので、目指す高い導電性を得るためには、該
カーボンをより多く添加しなければならないのに対し、
シリコーンゴムは粘度が低いため、より少ないカーボン
量で良好な導電性が与えられる。さらに、他のゴムに比
べ、シリコーンゴムはガス透過性が非常に大きく、ガス
の吸収と放出に優れるため、ゴムによるガスの吸収を利
用した本発明におけるガスセンサ素子として、極めて敏
感な応答を示すものである。次に、本実施例の作動を説
明する。導電性シリコーンゴムの大気雰囲気中での初期
状態、つまり被検ガスを吸収していない状態においては
、導電性シリコーンゴムに混入された導電性カーボンブ
ラックの粒子は互いに充分に接触し合って、本来は絶縁
性のシリコーンゴムに導電性を与え、電気抵抗を極めて
小さい状態に保っている。他方、大気雰囲気中に非極性
のガスであるプロパンを導入すると、同じく非極性で、
ガス透過性の優れた、しかもシート状をなしているため
外気との単位あたりの接触面積の大きい導電性シリコー
ンゴムは、プロパンの濃度に応じてこれを速やかに吸収
し、その吸収量に応じて導電性シリコーンゴムが膨張す
るため、導電性カーボンブラック粒子同士の接触面積が
小さくなり、それによって導電性シリコーンゴムの電気
抵抗値が大きくなる。つまり、導電性シリコーンゴムの
プロパンを吸収することによる電気抵抗値の変化を利用
して、プロパンを検知し、しかも該電気抵抗値の変化量
によってプロパンの濃度を測定することができる。 また、プロパンを吸収した導電性シリコーンゴムは、そ
の後、外気からプロパンが除去されると、吸収したプロ
パンを速やかに放出するとともに電気抵抗値が低下し、
形状および電気抵抗値は大気雰囲気中での初期状態に戻
る。つまり、該ガスセンサ素子がプロパンを検知した後
、外気からプロパンが除去されると、該ガスセンサ素子
はプロパン検知前の状態に戻るため、連続して使用する
ことができる。また、このセンサ素子には、初期状態で
は大きな電流が流れており、プロパンを吸収することに
より該センサ素子の電気抵抗値が増大し、流れる電流の
値が小さくなるため、常時、該センサ素子によるガスセ
ンサが正常に働いているかどうかを電気的に確認するこ
とができる。
を検知するガスセンサ素子を示す。この実施例において
、非極性ゴムであるシリコーンゴム100重量部に対し
、導電性カーボンブラックを20重量部混入し、これを
化学的に架橋して作成された厚さ0.01〜1.00m
m程度のシート状の導電性シリコーンゴムに、一対の電
気的に接続された電極が設けられ、これがガスセンサに
おけるセンサ素子として、然るべき検出回路に組み込ま
れている。シリコーンゴムは、非極性ゴムの中で化学的
安定性に優れた、環境による劣化の少ないゴムで、また
、他のゴムは粘度が高いために、導電性カーボンブラッ
クを加えてロールで練る際、該カーボンの粒子が細かく
切断され、その結果、電気抵抗の比較的大きなものとな
ってしまうので、目指す高い導電性を得るためには、該
カーボンをより多く添加しなければならないのに対し、
シリコーンゴムは粘度が低いため、より少ないカーボン
量で良好な導電性が与えられる。さらに、他のゴムに比
べ、シリコーンゴムはガス透過性が非常に大きく、ガス
の吸収と放出に優れるため、ゴムによるガスの吸収を利
用した本発明におけるガスセンサ素子として、極めて敏
感な応答を示すものである。次に、本実施例の作動を説
明する。導電性シリコーンゴムの大気雰囲気中での初期
状態、つまり被検ガスを吸収していない状態においては
、導電性シリコーンゴムに混入された導電性カーボンブ
ラックの粒子は互いに充分に接触し合って、本来は絶縁
性のシリコーンゴムに導電性を与え、電気抵抗を極めて
小さい状態に保っている。他方、大気雰囲気中に非極性
のガスであるプロパンを導入すると、同じく非極性で、
ガス透過性の優れた、しかもシート状をなしているため
外気との単位あたりの接触面積の大きい導電性シリコー
ンゴムは、プロパンの濃度に応じてこれを速やかに吸収
し、その吸収量に応じて導電性シリコーンゴムが膨張す
るため、導電性カーボンブラック粒子同士の接触面積が
小さくなり、それによって導電性シリコーンゴムの電気
抵抗値が大きくなる。つまり、導電性シリコーンゴムの
プロパンを吸収することによる電気抵抗値の変化を利用
して、プロパンを検知し、しかも該電気抵抗値の変化量
によってプロパンの濃度を測定することができる。 また、プロパンを吸収した導電性シリコーンゴムは、そ
の後、外気からプロパンが除去されると、吸収したプロ
パンを速やかに放出するとともに電気抵抗値が低下し、
形状および電気抵抗値は大気雰囲気中での初期状態に戻
る。つまり、該ガスセンサ素子がプロパンを検知した後
、外気からプロパンが除去されると、該ガスセンサ素子
はプロパン検知前の状態に戻るため、連続して使用する
ことができる。また、このセンサ素子には、初期状態で
は大きな電流が流れており、プロパンを吸収することに
より該センサ素子の電気抵抗値が増大し、流れる電流の
値が小さくなるため、常時、該センサ素子によるガスセ
ンサが正常に働いているかどうかを電気的に確認するこ
とができる。
【0008】本発明における第二実施例は、極性ガスを
検知するガスセンサ素子を示す。この実施例において、
極性ゴムであるNBRを100重量部に対し、導電性カ
ーボンブラックを35重量部混入し、これを化学的に架
橋して作成された厚さ0.01〜1.00mm程度のシ
ート状の導電性NBRに、一対の電気的に接続された電
極が設けられ、これがガスセンサにおけるセンサ素子と
して、然るべき検出回路に組み込まれている。次に、本
実施例の作動を説明する。導電性NBRの大気雰囲気中
での初期状態、つまり被検ガスを吸収していない状態に
おいては、導電性NBRに混入された導電性カーボンブ
ラックの粒子は、前記実施例と同様、互いに充分に接触
し合って本来は絶縁性のNBRに導電性を与え、電気抵
抗を極めて小さい状態に保っている。他方、大気雰囲気
中に極性のガスであるアセトンを導入すると、同じく極
性を有する導電性NBRは、アセトンの濃度に応じてこ
れを速やかに吸収し、その吸収量に応じて導電性NBR
が膨張するため、導電性カーボンブラック粒子同士の接
触面積が小さくなり、それによって導電性NBRの電気
抵抗値が大きくなる。この電気抵抗値の変化によって、
アセトンを検知し、その濃度を測定することができる。 本実施例が示す特性は前記実施例と同様である。
検知するガスセンサ素子を示す。この実施例において、
極性ゴムであるNBRを100重量部に対し、導電性カ
ーボンブラックを35重量部混入し、これを化学的に架
橋して作成された厚さ0.01〜1.00mm程度のシ
ート状の導電性NBRに、一対の電気的に接続された電
極が設けられ、これがガスセンサにおけるセンサ素子と
して、然るべき検出回路に組み込まれている。次に、本
実施例の作動を説明する。導電性NBRの大気雰囲気中
での初期状態、つまり被検ガスを吸収していない状態に
おいては、導電性NBRに混入された導電性カーボンブ
ラックの粒子は、前記実施例と同様、互いに充分に接触
し合って本来は絶縁性のNBRに導電性を与え、電気抵
抗を極めて小さい状態に保っている。他方、大気雰囲気
中に極性のガスであるアセトンを導入すると、同じく極
性を有する導電性NBRは、アセトンの濃度に応じてこ
れを速やかに吸収し、その吸収量に応じて導電性NBR
が膨張するため、導電性カーボンブラック粒子同士の接
触面積が小さくなり、それによって導電性NBRの電気
抵抗値が大きくなる。この電気抵抗値の変化によって、
アセトンを検知し、その濃度を測定することができる。 本実施例が示す特性は前記実施例と同様である。
【0009】以上、本発明の具体的な実施例を説明した
が、センサ素子と該センサ素子が対応しうる被検ガスの
組合せは、前記2つの実施例に限られるものではなく、
非極性ゴム(シリコーンゴムのほか、例えばNR、IR
、BR、SBR、EPDM等)と非極性ガス(プロパン
のほか、例えばトルエン、ベンゼン、四塩化炭素等)、
或いは極性ゴム(NBRのほか、例えばCR、ウレタン
ゴム、アクリルゴム等)と極性ガス(アセトンのほか、
例えばTHF、DMF等)においていろいろな組合せが
可能であり、また、それぞれセンサ素子の検出感度が異
なるため、用途に応じてセンサ素子となるゴムを選定す
ることができる。
が、センサ素子と該センサ素子が対応しうる被検ガスの
組合せは、前記2つの実施例に限られるものではなく、
非極性ゴム(シリコーンゴムのほか、例えばNR、IR
、BR、SBR、EPDM等)と非極性ガス(プロパン
のほか、例えばトルエン、ベンゼン、四塩化炭素等)、
或いは極性ゴム(NBRのほか、例えばCR、ウレタン
ゴム、アクリルゴム等)と極性ガス(アセトンのほか、
例えばTHF、DMF等)においていろいろな組合せが
可能であり、また、それぞれセンサ素子の検出感度が異
なるため、用途に応じてセンサ素子となるゴムを選定す
ることができる。
【0010】
【発明の効果】以上のように、本発明によるガスセンサ
素子は、ガスセンサにおける検知部分として、被検ガス
を吸収することにより生じる電気抵抗値の変化を通じて
、該ガスを検知するものであり、(イ)検出感度は安定
性に優れ、また、温度に依存しないため、発熱体を必要
としない。 (ロ)センサ素子をなすゴムの種類および被検ガスの種
類によって、センサ素子の検出感度が異なるため、ゴム
の種類を選定することにより用途に応じたセンサ素子を
得ることができる。 (ハ)構造が簡単で非常に安価に製造できるとともに、
取扱いが極めて容易で、信頼性も高い。等の優れた効果
を得られるものである。
素子は、ガスセンサにおける検知部分として、被検ガス
を吸収することにより生じる電気抵抗値の変化を通じて
、該ガスを検知するものであり、(イ)検出感度は安定
性に優れ、また、温度に依存しないため、発熱体を必要
としない。 (ロ)センサ素子をなすゴムの種類および被検ガスの種
類によって、センサ素子の検出感度が異なるため、ゴム
の種類を選定することにより用途に応じたセンサ素子を
得ることができる。 (ハ)構造が簡単で非常に安価に製造できるとともに、
取扱いが極めて容易で、信頼性も高い。等の優れた効果
を得られるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】導電性カーボンブラックが混入され、化学
的に架橋されたシート状の導電ゴムと、該導電ゴムに設
けられ、電気的に接続された一対の電極とからなるガス
センサ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12886991A JPH04286949A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ガスセンサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12886991A JPH04286949A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ガスセンサ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04286949A true JPH04286949A (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=14995375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12886991A Pending JPH04286949A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | ガスセンサ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04286949A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004340945A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-12-02 | Therm-O-Disc Inc | 蒸気センサーおよびそのための材料 |
US8691390B2 (en) | 2007-11-20 | 2014-04-08 | Therm-O-Disc, Incorporated | Single-use flammable vapor sensor films |
JP2021099364A (ja) * | 2017-04-05 | 2021-07-01 | パナソニック株式会社 | ガスセンサ |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP12886991A patent/JPH04286949A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004340945A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-12-02 | Therm-O-Disc Inc | 蒸気センサーおよびそのための材料 |
JP4647931B2 (ja) * | 2003-04-11 | 2011-03-09 | サーム−オー−ディスク・インコーポレイテッド | 蒸気センサーおよびそのための材料 |
US8691390B2 (en) | 2007-11-20 | 2014-04-08 | Therm-O-Disc, Incorporated | Single-use flammable vapor sensor films |
JP2021099364A (ja) * | 2017-04-05 | 2021-07-01 | パナソニック株式会社 | ガスセンサ |
US11262324B2 (en) | 2017-04-05 | 2022-03-01 | Panasonic Corporation | Gas sensor |
US11740197B2 (en) | 2017-04-05 | 2023-08-29 | Panasonic Holdings Corporation | Gas sensor |
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