JPH0710286Y2 - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
- Publication number
- JPH0710286Y2 JPH0710286Y2 JP1988103734U JP10373488U JPH0710286Y2 JP H0710286 Y2 JPH0710286 Y2 JP H0710286Y2 JP 1988103734 U JP1988103734 U JP 1988103734U JP 10373488 U JP10373488 U JP 10373488U JP H0710286 Y2 JPH0710286 Y2 JP H0710286Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- heater
- substrate
- sensor
- film
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［考案の利用分野］ この考案はガスの検出に関する。この考案のガス検出装
置は、水蒸気や可燃性ガス、一酸化炭素、オゾン等の毒
性ガス、あるいはアンモニア、硫化水素等の悪臭ガスの
検出等に用いる。
置は、水蒸気や可燃性ガス、一酸化炭素、オゾン等の毒
性ガス、あるいはアンモニア、硫化水素等の悪臭ガスの
検出等に用いる。
［従来技術］ 耐熱絶縁性基板に膜状のヒータと膜状のガス検出部とを
設けたガスセンサは、周知である。このようなガスセン
サの問題は、（１）消費電力が大きいこと、（２）基板
全体が加熱されるため、基板と周知との断熱が必要なこ
とにある。
設けたガスセンサは、周知である。このようなガスセン
サの問題は、（１）消費電力が大きいこと、（２）基板
全体が加熱されるため、基板と周知との断熱が必要なこ
とにある。
ガスセンサの公知例を第９図に示す。図において、02は
アルミナ等の耐熱絶縁性基板、04はSnO2やZrO2、アンチ
モン酸等のガス検出部で、基板02の裏面には図示しない
ヒータを設ける。06はベースで、ガス検出部やヒータは
リード線を介して外部リード08に接続される。
アルミナ等の耐熱絶縁性基板、04はSnO2やZrO2、アンチ
モン酸等のガス検出部で、基板02の裏面には図示しない
ヒータを設ける。06はベースで、ガス検出部やヒータは
リード線を介して外部リード08に接続される。
［考案の課題］ この考案の課題は、（１）ガスセンサの構造と付帯回路
との改良により、ガスセンサの消費電力を減少させる、
（２）センサ本体の基板をそのままセンサのベースに兼
用し、ベースを不要とする、 （３）センサ本体と外部との接続用のリード線を不要と
する、ことにある。
との改良により、ガスセンサの消費電力を減少させる、
（２）センサ本体の基板をそのままセンサのベースに兼
用し、ベースを不要とする、 （３）センサ本体と外部との接続用のリード線を不要と
する、ことにある。
［考案の構成］ この考案では、表面の材質をガラス質とした耐熱絶縁性
基板に、膜状のヒータと膜状のガス検出部とを備えたガ
スセンサ本体を設ける。そしてこの基板をベースに兼用
すると共に、ベースに結合した外部リードをガスセンサ
の出力端子とする。
基板に、膜状のヒータと膜状のガス検出部とを備えたガ
スセンサ本体を設ける。そしてこの基板をベースに兼用
すると共に、ベースに結合した外部リードをガスセンサ
の出力端子とする。
次にヒータにはスイッチを介して電源を接続し、タイマ
によりスイッチを制御して、ヒータを間欠的に発熱させ
る。この結果ガス検出部も間欠的に加熱され、その他の
期間は室温に保たれる。そしてガス検出部の電気的特性
から、ガスを検出する。
によりスイッチを制御して、ヒータを間欠的に発熱させ
る。この結果ガス検出部も間欠的に加熱され、その他の
期間は室温に保たれる。そしてガス検出部の電気的特性
から、ガスを検出する。
ガス検出部を例えば10秒毎に10msecだけ加熱し、他は室
温に保つ。すると連続加熱の場合に比べ、センサの消費
電力は数百分の１程度に低下する。次にガラスの熱伝導
率は、アルミナ等のセラミックの1/20〜数分の１程度で
ある。そこで耐熱絶縁性基板の表面をガラス質とし、基
板への熱損失を抑制する。この２つのことにより、セン
サの消費電力は大幅に減少する。
温に保つ。すると連続加熱の場合に比べ、センサの消費
電力は数百分の１程度に低下する。次にガラスの熱伝導
率は、アルミナ等のセラミックの1/20〜数分の１程度で
ある。そこで耐熱絶縁性基板の表面をガラス質とし、基
板への熱損失を抑制する。この２つのことにより、セン
サの消費電力は大幅に減少する。
センサの消費電力を減少させ、基板の昇温を防止する
と、基板をそのままセンサのベースに兼用できる。また
基板をそのままベースに用いるので、リード線によりガ
ス検出部やヒータを、ベースに設けた外部リードに接続
する必要も解消する。ガスセンサの出力端子としては、
例えば基板のベースにＦ型リードを結合して出力端子と
する、あるいは例えば基板に印刷した電極膜を外部リー
ドとし、チップ部品のように電極膜をガスセンサの出力
端子とする、等のことをすれば良い。
と、基板をそのままセンサのベースに兼用できる。また
基板をそのままベースに用いるので、リード線によりガ
ス検出部やヒータを、ベースに設けた外部リードに接続
する必要も解消する。ガスセンサの出力端子としては、
例えば基板のベースにＦ型リードを結合して出力端子と
する、あるいは例えば基板に印刷した電極膜を外部リー
ドとし、チップ部品のように電極膜をガスセンサの出力
端子とする、等のことをすれば良い。
［実施例］ 第１図〜第４図に、最初のガスセンサを示す。第１図に
おいて、２はアルミナやムライト等の耐熱絶縁性基板
で、その表面には厚さ10〜100μｍ程度のガラス層４を
設ける。ガラス層４の材質には、例えば熱転写プリンタ
ーに用いる、サーマルヘッドのアンダーコート用ガラス
を用いれば良い。通常のガラスの他にパイロセラム等の
結晶化ガラスも用い得るし、基板２全体を石英ガラス等
のガラスとしても良い。６は、ガラス層４の表面に設け
たガスセンサ本体である。
おいて、２はアルミナやムライト等の耐熱絶縁性基板
で、その表面には厚さ10〜100μｍ程度のガラス層４を
設ける。ガラス層４の材質には、例えば熱転写プリンタ
ーに用いる、サーマルヘッドのアンダーコート用ガラス
を用いれば良い。通常のガラスの他にパイロセラム等の
結晶化ガラスも用い得るし、基板２全体を石英ガラス等
のガラスとしても良い。６は、ガラス層４の表面に設け
たガスセンサ本体である。
第２図、第３図により、ガスセンサ本体６を説明する。
８は酸化ルテニウムや金、白金、窒化タンタル等の膜状
のヒータ、10はヒータ８の電極、12は絶縁用のガラス膜
で、例えば厚さ10μｍ程度とする。ガラス膜12には、例
えばサーマルヘッドのオーバーコート用ガラスを用いれ
ば良い。ガラス膜12に代えて、SiO2のスパッタリング膜
等も用い得る。14は、SnO2やIn2O3等の金属酸化物半導
体、あるいはZrO2やアンチモン酸等の固体電解質を、膜
状に形成したガス検出部である。ここではガス検出部14
とヒータ８とを絶縁したが、必ずしも絶縁する必要はな
い。例えばヒータをガス検出部14の電極の一方に兼用し
ても良い。16は、ガス検出部14に接続した電極である。
８は酸化ルテニウムや金、白金、窒化タンタル等の膜状
のヒータ、10はヒータ８の電極、12は絶縁用のガラス膜
で、例えば厚さ10μｍ程度とする。ガラス膜12には、例
えばサーマルヘッドのオーバーコート用ガラスを用いれ
ば良い。ガラス膜12に代えて、SiO2のスパッタリング膜
等も用い得る。14は、SnO2やIn2O3等の金属酸化物半導
体、あるいはZrO2やアンチモン酸等の固体電解質を、膜
状に形成したガス検出部である。ここではガス検出部14
とヒータ８とを絶縁したが、必ずしも絶縁する必要はな
い。例えばヒータをガス検出部14の電極の一方に兼用し
ても良い。16は、ガス検出部14に接続した電極である。
第１図に戻り、20は銀や銀−パラジウム等の電極膜で、
ヒータ電極10や検出電極16に接続する。22はＦ型リード
で、電極20にハンダ付けしてある。
ヒータ電極10や検出電極16に接続する。22はＦ型リード
で、電極20にハンダ付けしてある。
第４図に、ガスセンサの全体構造を示す。24は合成樹脂
製のカバー、26はガス導入孔、28は防爆金網である。こ
の考案ではセンサ本体６を間欠的に発熱させるが、１回
の発熱量が0.2mJ以下であれば、ガスの組成がどのよう
なものでも爆発は起こらない（J.T.Dehn 燃焼と火炎Co
mbustion and Flame,24巻,231頁,1975年）。また可燃性
ガス濃度が当量点よりも低いと、爆発を生じさせるのに
必要な最小発火エネルギーは更に増加する。そこでセン
サの消費電力が小さい場合、防爆金網28は不要である。
製のカバー、26はガス導入孔、28は防爆金網である。こ
の考案ではセンサ本体６を間欠的に発熱させるが、１回
の発熱量が0.2mJ以下であれば、ガスの組成がどのよう
なものでも爆発は起こらない（J.T.Dehn 燃焼と火炎Co
mbustion and Flame,24巻,231頁,1975年）。また可燃性
ガス濃度が当量点よりも低いと、爆発を生じさせるのに
必要な最小発火エネルギーは更に増加する。そこでセン
サの消費電力が小さい場合、防爆金網28は不要である。
この考案では、基板２をベースに兼用したので、センサ
の構造上の自由度が増す。第５図、第６図に、表面実装
を取り入れたガスセンサを示す。この例では、銀−パラ
ジウム等の電極膜21を基板２の端面に延長し、ここにハ
ンダ付け等を施して表面実装する。25は合成樹脂製のカ
バー、27はガス導入孔、29はセンサを実装したプリント
基板である。
の構造上の自由度が増す。第５図、第６図に、表面実装
を取り入れたガスセンサを示す。この例では、銀−パラ
ジウム等の電極膜21を基板２の端面に延長し、ここにハ
ンダ付け等を施して表面実装する。25は合成樹脂製のカ
バー、27はガス導入孔、29はセンサを実装したプリント
基板である。
第７図、第８図により、付帯回路を説明する。30は電源
で、32はガス検出部14、（ここではSnO2等の金属酸化物
半導体）、に接続した負荷抵抗、34はFETやアナログス
イッチ等のスイッチである。36はタイマで、間欠的にス
イッチ34をオンさせ、間欠的にヒータ８を発熱させる。
ヒータ８が発熱していない期間はガス検出部14は室温に
保たれ、ヒータ８は例えば10msec/sec〜10msec/10sec程
度のデューテイ比で発熱させる。ヒータ８の発熱期間の
デューテイ比は、例えば1/10〜110,000、より好ましく
は1/50〜1/2000程度とする。このようにすると、ヒータ
８の電力Whは第８図（１）のようになる。
で、32はガス検出部14、（ここではSnO2等の金属酸化物
半導体）、に接続した負荷抵抗、34はFETやアナログス
イッチ等のスイッチである。36はタイマで、間欠的にス
イッチ34をオンさせ、間欠的にヒータ８を発熱させる。
ヒータ８が発熱していない期間はガス検出部14は室温に
保たれ、ヒータ８は例えば10msec/sec〜10msec/10sec程
度のデューテイ比で発熱させる。ヒータ８の発熱期間の
デューテイ比は、例えば1/10〜110,000、より好ましく
は1/50〜1/2000程度とする。このようにすると、ヒータ
８の電力Whは第８図（１）のようになる。
38はサンプルホールド回路、40は演算回路である。ヒー
タ８の発熱に伴ってガス検出部14は間欠的に加熱され、
センサ出力Ｖは第８図（２）のように変化する。ガス選
択性を得るには、例えば加熱パルスに対する出力パター
ンが、ガス毎に異なることを利用すれば良い。ここでは
タイマ36からの信号S1、S2により出力Ｖをサンプリング
して、サンプルホールド回路38に記憶し、２つの出力の
相対値を演算回路40で判断して、ガス種の識別を行うよ
うにした。メタンか水素かの識別を、例として図示す
る。メタンではS2での出力とS1での出力の比は大きく、
水素では出力比は小さい。なお実施例では、タイマ36や
サンプルホールド回路38、演算回路40を個別に表示した
が、マイクロコンピュータを用いてこれらを１つに集合
させても良い。また第８図（２）に示すように、水素や
一酸化炭素では加熱により生じた出力は室温に戻しても
消滅しない。そこで加熱後の室温での出力からガスを検
出することもできる。
タ８の発熱に伴ってガス検出部14は間欠的に加熱され、
センサ出力Ｖは第８図（２）のように変化する。ガス選
択性を得るには、例えば加熱パルスに対する出力パター
ンが、ガス毎に異なることを利用すれば良い。ここでは
タイマ36からの信号S1、S2により出力Ｖをサンプリング
して、サンプルホールド回路38に記憶し、２つの出力の
相対値を演算回路40で判断して、ガス種の識別を行うよ
うにした。メタンか水素かの識別を、例として図示す
る。メタンではS2での出力とS1での出力の比は大きく、
水素では出力比は小さい。なお実施例では、タイマ36や
サンプルホールド回路38、演算回路40を個別に表示した
が、マイクロコンピュータを用いてこれらを１つに集合
させても良い。また第８図（２）に示すように、水素や
一酸化炭素では加熱により生じた出力は室温に戻しても
消滅しない。そこで加熱後の室温での出力からガスを検
出することもできる。
［考案の効果］ この考案では、ガスセンサの消費電力を減少させると共
に、センサ本体の基板をベースに兼用する。また基板を
そのままベースとするので、ベースに設けた外部リード
とセンサ本体との間のリード線が不要となる。
に、センサ本体の基板をベースに兼用する。また基板を
そのままベースとするので、ベースに設けた外部リード
とセンサ本体との間のリード線が不要となる。
第１図は実施例に用いたガスセンサの要部平面図、第２
図は第１図の要部拡大平面図、第３図は第２図のIII-II
I方向断面図、第４図は実施例に用いたガスセンサの全
体構造を表す断面図である。 第５図は他のガスセンサの平面図、第６図はその断面図
である。 第７図は、実施例の回路図、第８図（１）、（２）はそ
の動作波形図である。 第９図は、従来例のガスセンサの平面図である。 図において、２……耐熱絶縁性基板、４……ガラス層、
６……ガスセンサ本体、８……ヒータ膜、10……ヒータ
電極、12……絶縁膜、14……金属酸化物半導体膜、16…
…検出電極、20,21……外部電極、22……Ｆ型リード、2
4,25……カバー、26,27……ガス導入孔、29……プリン
ト基板、36……スイッチ、38……サンプルホールド回
路。
図は第１図の要部拡大平面図、第３図は第２図のIII-II
I方向断面図、第４図は実施例に用いたガスセンサの全
体構造を表す断面図である。 第５図は他のガスセンサの平面図、第６図はその断面図
である。 第７図は、実施例の回路図、第８図（１）、（２）はそ
の動作波形図である。 第９図は、従来例のガスセンサの平面図である。 図において、２……耐熱絶縁性基板、４……ガラス層、
６……ガスセンサ本体、８……ヒータ膜、10……ヒータ
電極、12……絶縁膜、14……金属酸化物半導体膜、16…
…検出電極、20,21……外部電極、22……Ｆ型リード、2
4,25……カバー、26,27……ガス導入孔、29……プリン
ト基板、36……スイッチ、38……サンプルホールド回
路。
Claims (1)
- 【請求項１】表面の材質をガラス質とした耐熱絶縁性基
板に、膜状のヒータと膜状のガス検出部とを備えたガス
センサ本体を設けて、この基板をガスセンサのベースに
兼用すると共に、ベースに結合した外部リードをガスセ
ンサの出力端子とし、 スイッチを介してヒータを電源に接続すると共に、この
スイッチを制御するタイマを設け、ヒータに間欠的に電
力を加えてガス検出部を間欠的に加熱し、 かつガス検出部の電気的特性からガスを検出するための
手段を設けた、ガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988103734U JPH0710286Y2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988103734U JPH0710286Y2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225857U JPH0225857U (ja) | 1990-02-20 |
| JPH0710286Y2 true JPH0710286Y2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=31334829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988103734U Expired - Lifetime JPH0710286Y2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710286Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002174618A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体電解質型ガスセンサ |
| JP4507438B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2010-07-21 | 株式会社デンソー | ガスセンサを用いたガスの検出方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55159151A (en) * | 1979-05-31 | 1980-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detector |
| JPS56109048U (ja) * | 1980-01-24 | 1981-08-24 | ||
| JPH0675049B2 (ja) * | 1985-03-04 | 1994-09-21 | 株式会社リコー | センサ駆動装置 |
| JPH0665984B2 (ja) * | 1985-03-04 | 1994-08-24 | 株式会社リコー | 検出装置 |
| JPH01313751A (ja) * | 1988-06-13 | 1989-12-19 | Figaro Eng Inc | ガスセンサ |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP1988103734U patent/JPH0710286Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225857U (ja) | 1990-02-20 |
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