JPH07113776A - 接触燃焼式ガスセンサ - Google Patents
接触燃焼式ガスセンサInfo
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- JPH07113776A JPH07113776A JP26029393A JP26029393A JPH07113776A JP H07113776 A JPH07113776 A JP H07113776A JP 26029393 A JP26029393 A JP 26029393A JP 26029393 A JP26029393 A JP 26029393A JP H07113776 A JPH07113776 A JP H07113776A
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- thin film
- gas
- oxide
- catalytic combustion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アルコールガスの影響を受けない上に０．００
５ないし０．０５％の濃度範囲にある可燃性ガスの検出
が可能な感度に優れる接触燃焼式ガスセンサを得る。 【構成】半導体基体１１に誘電体層１０で橋絡部を形成
するとともにこの橋絡部の上に４個の金属薄膜抵抗体７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを形成し、この金属薄膜抵抗体を
ホィートストンブリッジ回路に組む。金属薄膜抵抗体を
加熱体としてまた抵抗測温体として用いる。隣接する金
属薄膜抵抗体の上にガス検知層５と補償層６をそれぞれ
設ける。ガス検知層５はアルミナ担体に貴金属を担持
し、補償層６はアルミナ担体に酸化銅を担持する。
５ないし０．０５％の濃度範囲にある可燃性ガスの検出
が可能な感度に優れる接触燃焼式ガスセンサを得る。 【構成】半導体基体１１に誘電体層１０で橋絡部を形成
するとともにこの橋絡部の上に４個の金属薄膜抵抗体７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを形成し、この金属薄膜抵抗体を
ホィートストンブリッジ回路に組む。金属薄膜抵抗体を
加熱体としてまた抵抗測温体として用いる。隣接する金
属薄膜抵抗体の上にガス検知層５と補償層６をそれぞれ
設ける。ガス検知層５はアルミナ担体に貴金属を担持
し、補償層６はアルミナ担体に酸化銅を担持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は接触燃焼式ガスセンサ
の構造に係り、特に薄膜化，集積化された接触燃焼式ガ
スセンサの構造に関する。
の構造に係り、特に薄膜化，集積化された接触燃焼式ガ
スセンサの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の接触燃焼式ガスセンサのガ
ス検知素子を示す要部破断斜視図である。白金コイル１
の周囲に貴金属の担持されたアルミナ担体２が固着され
る。図８は従来の接触燃焼式ガスセンサの検出回路を示
す結線図である。Ｒ1,Ｒ2,はそれぞれ固定抵抗の抵抗値
であり、Ｒ3,Ｒ4,はそれぞれ補償素子４とガス検知素子
３の抵抗値を示す。補償素子４はガス検知素子３と同一
の構造であるがガス検知素子の貴金属に替えて酸化銅Cu
O が担持されている。
ス検知素子を示す要部破断斜視図である。白金コイル１
の周囲に貴金属の担持されたアルミナ担体２が固着され
る。図８は従来の接触燃焼式ガスセンサの検出回路を示
す結線図である。Ｒ1,Ｒ2,はそれぞれ固定抵抗の抵抗値
であり、Ｒ3,Ｒ4,はそれぞれ補償素子４とガス検知素子
３の抵抗値を示す。補償素子４はガス検知素子３と同一
の構造であるがガス検知素子の貴金属に替えて酸化銅Cu
O が担持されている。
【０００３】可燃性ガスが存在しないときはホィートス
トンブリッジ回路はバランスして、Ｒ1 ×Ｒ4 ＝Ｒ2 ×
Ｒ3 の状態にあり、負荷１５の示す電圧は０Ｖである。
雰囲気にアルコールを除く可燃性ガスが含まれるとガス
検知素子３において可燃性ガスが燃焼し、白金コイルの
温度が上昇しその抵抗値Ｒ4,が増大する。これに対し補
償素子４においてはアルコールを除く可燃性ガスは燃焼
せずその抵抗値Ｒ3,は変化しない。このようにしてホィ
ートストンブリッジ回路の平衡が破れて負荷１５に出力
が発生する。
トンブリッジ回路はバランスして、Ｒ1 ×Ｒ4 ＝Ｒ2 ×
Ｒ3 の状態にあり、負荷１５の示す電圧は０Ｖである。
雰囲気にアルコールを除く可燃性ガスが含まれるとガス
検知素子３において可燃性ガスが燃焼し、白金コイルの
温度が上昇しその抵抗値Ｒ4,が増大する。これに対し補
償素子４においてはアルコールを除く可燃性ガスは燃焼
せずその抵抗値Ｒ3,は変化しない。このようにしてホィ
ートストンブリッジ回路の平衡が破れて負荷１５に出力
が発生する。
【０００４】雰囲気にアルコールガスが含まれると、ア
ルコールガスはガス検知素子３と補償素子４の両方で燃
焼する。そのために抵抗Ｒ3,Ｒ4,はともに増大してホィ
ートストンブリッジ回路のバランスは崩れず出力を生じ
ない。このようにしてアルコールガスに対する補償が行
われる。またこの補償素子４は温度に対する補償も行
う。室温の変化により又は可燃性ガスの燃焼により補償
素子４またはガス検知素子３の白金コイルの温度が変化
しても両者が同一の温度にあるかぎり温度係数が同一で
あるためにホィートストンブリッジ回路の平衡は崩れな
い。白金コイルに固着するアルミナAl2O3 は補償素子と
ガス検知素子の燃焼熱を保持して両者を同一の温度に維
持する。
ルコールガスはガス検知素子３と補償素子４の両方で燃
焼する。そのために抵抗Ｒ3,Ｒ4,はともに増大してホィ
ートストンブリッジ回路のバランスは崩れず出力を生じ
ない。このようにしてアルコールガスに対する補償が行
われる。またこの補償素子４は温度に対する補償も行
う。室温の変化により又は可燃性ガスの燃焼により補償
素子４またはガス検知素子３の白金コイルの温度が変化
しても両者が同一の温度にあるかぎり温度係数が同一で
あるためにホィートストンブリッジ回路の平衡は崩れな
い。白金コイルに固着するアルミナAl2O3 は補償素子と
ガス検知素子の燃焼熱を保持して両者を同一の温度に維
持する。
【０００５】このような従来の接触燃焼式ガスセンサの
ガス検知素子および補償素子は次のようにして調製され
る。直径０．０６ｍｍの白金線を用い外径０．６ｍｍ，
巻回数１０ターン，長さ１．５ｍｍのコイルを製造す
る。白金コイルにアルミナ粉末とアルミナゾルの混合し
たペーストを付着させ８００℃で焼成してアルミナ担体
を白金コイルに固着させる。アルミナ担体に酸化パラジ
ウムと酸化白金の混合触媒溶液を含浸し、５００℃で加
熱分解して、酸化パラジウムと酸化白金の混合触媒をア
ルミナ担体に担持してガス検知素子３を製造した。
ガス検知素子および補償素子は次のようにして調製され
る。直径０．０６ｍｍの白金線を用い外径０．６ｍｍ，
巻回数１０ターン，長さ１．５ｍｍのコイルを製造す
る。白金コイルにアルミナ粉末とアルミナゾルの混合し
たペーストを付着させ８００℃で焼成してアルミナ担体
を白金コイルに固着させる。アルミナ担体に酸化パラジ
ウムと酸化白金の混合触媒溶液を含浸し、５００℃で加
熱分解して、酸化パラジウムと酸化白金の混合触媒をア
ルミナ担体に担持してガス検知素子３を製造した。
【０００６】白金コイルにアルミナ粉末とアルミナゾル
の混合したペーストを付着させ８００℃で焼成してアル
ミナ担体を白金コイルに固着させる。アルミナ担体に硫
酸銅溶液を含浸し、加熱分解して補償素子４を製作し
た。上述のような従来の接触燃焼式ガスセンサは動作原
理が簡単なこと、長期の安定性に優れていること、周囲
温度や湿度による影響が少ない等の特徴を有し、爆発災
害防止用として約３００ｍＷの消費電力で０．１ないし
１．０％の濃度範囲のガス検知に広く使用されている。
の混合したペーストを付着させ８００℃で焼成してアル
ミナ担体を白金コイルに固着させる。アルミナ担体に硫
酸銅溶液を含浸し、加熱分解して補償素子４を製作し
た。上述のような従来の接触燃焼式ガスセンサは動作原
理が簡単なこと、長期の安定性に優れていること、周囲
温度や湿度による影響が少ない等の特徴を有し、爆発災
害防止用として約３００ｍＷの消費電力で０．１ないし
１．０％の濃度範囲のガス検知に広く使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、環
境ガス成分については０．００５ないし０．０５％の範
囲にあるガス濃度の検出が要求されるに至り、従来の接
触燃焼式ガスセンサではこの要求を満たすことができな
いという問題があった。この発明は上述の点に鑑みてな
されその目的は新規な接触燃焼式ガスセンサの構造を開
発することにより、感度に優れる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することにある。
境ガス成分については０．００５ないし０．０５％の範
囲にあるガス濃度の検出が要求されるに至り、従来の接
触燃焼式ガスセンサではこの要求を満たすことができな
いという問題があった。この発明は上述の点に鑑みてな
されその目的は新規な接触燃焼式ガスセンサの構造を開
発することにより、感度に優れる接触燃焼式ガスセンサ
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、基体に設けられた橋絡部と、薄膜熱感知体と、
ガス検知層と、補償層を有し、橋絡部は誘電体層からな
るとともに薄膜熱感知体と、ガス検知層と、補償層を支
持し、薄膜熱感知体は加熱体であるとともに測温抵抗体
であり、同種の４個のものがホィートストンブリッジ回
路を構成し、ガス検知層は金属酸化物に貴金属触媒を担
持してなる層で二個以下の薄膜熱感知体を被覆し、補償
層は前記金属酸化物と同一の金属酸化物に酸化銅を担持
してなる層でガス検知層と同数であり、且つガス検知層
の設けられた薄膜熱感知体に電気的に隣接する薄膜熱感
知体を被覆するものであるとすることにより達成され
る。
よれば、基体に設けられた橋絡部と、薄膜熱感知体と、
ガス検知層と、補償層を有し、橋絡部は誘電体層からな
るとともに薄膜熱感知体と、ガス検知層と、補償層を支
持し、薄膜熱感知体は加熱体であるとともに測温抵抗体
であり、同種の４個のものがホィートストンブリッジ回
路を構成し、ガス検知層は金属酸化物に貴金属触媒を担
持してなる層で二個以下の薄膜熱感知体を被覆し、補償
層は前記金属酸化物と同一の金属酸化物に酸化銅を担持
してなる層でガス検知層と同数であり、且つガス検知層
の設けられた薄膜熱感知体に電気的に隣接する薄膜熱感
知体を被覆するものであるとすることにより達成され
る。
【０００９】
【作用】薄膜熱感知体によりホィートストンブリッジ回
路を構成し、ガス検知層と補償層により可燃性ガスを燃
焼するので燃焼による微小の温度変化を鋭敏に検知する
ことができる。ガス検知層と補償層を隣接する薄膜熱感
知体に形成するのでアルコールを検知することなくアル
コール以外の可燃性ガスのみを検知することができる。
路を構成し、ガス検知層と補償層により可燃性ガスを燃
焼するので燃焼による微小の温度変化を鋭敏に検知する
ことができる。ガス検知層と補償層を隣接する薄膜熱感
知体に形成するのでアルコールを検知することなくアル
コール以外の可燃性ガスのみを検知することができる。
【００１０】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサを
示す平面図である。図２はこの発明の実施例に係る接触
燃焼式ガスセンサを示す図１のＸ−Ｘ断面図である。
する。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサを
示す平面図である。図２はこの発明の実施例に係る接触
燃焼式ガスセンサを示す図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１１】誘電体層１０が基体１１の上にストッパ１
２を介して橋絡部を形成する。橋絡部は空洞部の上に橋
渡しされる。橋絡部に金属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ．７Ｄが積層され、基体１１の上には誘電体層１０を
介して電極９Ａ，電極９Ｂが積層される。電極９Ａは電
源印加用端子であり、電極９Ｂは出力端子である。金属
薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄはそれぞれジグザグ
の形状を示し、ホィートストンブリッジ回路を形成す
る。ホィートストンブリッジ回路の一つの枝辺を形成す
る金属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂの二つは保護層８により被
覆される。ホィートストンブリッジ回路の他の枝辺を形
成する金属薄膜抵抗体７Ｃ．７Ｄはそれぞれ補償層６と
ガス検知層５により被覆される。
２を介して橋絡部を形成する。橋絡部は空洞部の上に橋
渡しされる。橋絡部に金属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ．７Ｄが積層され、基体１１の上には誘電体層１０を
介して電極９Ａ，電極９Ｂが積層される。電極９Ａは電
源印加用端子であり、電極９Ｂは出力端子である。金属
薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄはそれぞれジグザグ
の形状を示し、ホィートストンブリッジ回路を形成す
る。ホィートストンブリッジ回路の一つの枝辺を形成す
る金属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂの二つは保護層８により被
覆される。ホィートストンブリッジ回路の他の枝辺を形
成する金属薄膜抵抗体７Ｃ．７Ｄはそれぞれ補償層６と
ガス検知層５により被覆される。
【００１２】このような接触燃焼式ガスセンサは以下の
ようにして調製される。厚さ４００μｍ，面指数（１０
０），表面研磨されたシリコン基体１１を熱酸化処理し
て表面に厚さ４０００Åの熱酸化膜であるストッパ層１
２を形成する。減圧ＣＶＤ法により誘電体層１０を１μ
ｍ厚さに形成した。電子ビーム蒸着法によりアルミニウ
ムを０．５μｍ厚さに積層し、フォトリソグラフィの手
法で金属薄膜抵抗体のネガパターンを形成する。スパッ
タリング法により白金を７００Å厚さに形成し、燐酸系
のエッチャントに浸漬してリフトオフを行い白金Ptの金
属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄからなるホィート
ストンブリッジ回路を形成した。
ようにして調製される。厚さ４００μｍ，面指数（１０
０），表面研磨されたシリコン基体１１を熱酸化処理し
て表面に厚さ４０００Åの熱酸化膜であるストッパ層１
２を形成する。減圧ＣＶＤ法により誘電体層１０を１μ
ｍ厚さに形成した。電子ビーム蒸着法によりアルミニウ
ムを０．５μｍ厚さに積層し、フォトリソグラフィの手
法で金属薄膜抵抗体のネガパターンを形成する。スパッ
タリング法により白金を７００Å厚さに形成し、燐酸系
のエッチャントに浸漬してリフトオフを行い白金Ptの金
属薄膜抵抗体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄからなるホィート
ストンブリッジ回路を形成した。
【００１３】減圧ＣＶＤ法により窒化シリコンSi3N4 層
を２０００Å厚さに形成し、フッ酸系のエッチャントに
より所定の窒化シリコンSi3N4 層を除去して金属薄膜抵
抗体７Ａ，７Ｂの上に保護層８を形成した。４００μｍ
角の開口部を有するステンレスのメタルマスクを精密位
置合わせで取り付け、所定の濃度の白金Ptとパラジウム
Pdを含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸着法により金
属薄膜抵抗体７Ｄの上に成膜してガス検知層５を形成し
た。
を２０００Å厚さに形成し、フッ酸系のエッチャントに
より所定の窒化シリコンSi3N4 層を除去して金属薄膜抵
抗体７Ａ，７Ｂの上に保護層８を形成した。４００μｍ
角の開口部を有するステンレスのメタルマスクを精密位
置合わせで取り付け、所定の濃度の白金Ptとパラジウム
Pdを含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸着法により金
属薄膜抵抗体７Ｄの上に成膜してガス検知層５を形成し
た。
【００１４】４００μｍ角の開口部を有するステンレス
のメタルマスクを精密位置合わせで取り付け、所定の濃
度の酸化銅CuO を含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸
着法により金属薄膜抵抗体７Ｃの上に成膜して補償層６
を形成した。選択性を調節するために雰囲気を調整して
熱処理を行った。電極９Ａ，９Ｂに電子ビーム蒸着法に
よりクロム，金を蒸着し、シリコン基体の裏にアルミマ
スクを取り付けてＳＦ6 ガスを用い、プラズマエッチン
グにより所定のシリコンをドライエッチングして橋絡部
を形成した。ストッパ層１２はドライエッチングを停止
させる。
のメタルマスクを精密位置合わせで取り付け、所定の濃
度の酸化銅CuO を含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸
着法により金属薄膜抵抗体７Ｃの上に成膜して補償層６
を形成した。選択性を調節するために雰囲気を調整して
熱処理を行った。電極９Ａ，９Ｂに電子ビーム蒸着法に
よりクロム，金を蒸着し、シリコン基体の裏にアルミマ
スクを取り付けてＳＦ6 ガスを用い、プラズマエッチン
グにより所定のシリコンをドライエッチングして橋絡部
を形成した。ストッパ層１２はドライエッチングを停止
させる。
【００１５】このようにして駆動電圧１ないし３Ｖで、
消費電力約２０ｍＷ、応答速度５ｍｓ以下の接触燃焼式
ガスセンサが得られる。図６はこの発明の実施例に係る
接触燃焼式ガスセンサの検量関係（イ）を従来のもの
（ロ）と対比して示す線図である。これはメタンの検量
線である。本発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサ
の感度は従来の約１０倍になっていることがわかる。
消費電力約２０ｍＷ、応答速度５ｍｓ以下の接触燃焼式
ガスセンサが得られる。図６はこの発明の実施例に係る
接触燃焼式ガスセンサの検量関係（イ）を従来のもの
（ロ）と対比して示す線図である。これはメタンの検量
線である。本発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサ
の感度は従来の約１０倍になっていることがわかる。
【００１６】ガス検知層５は上述に述べた製法の他にレ
ジストでパターニングしたのちに塩化白金酸と塩化パラ
ジウムの混合溶媒を含浸し、レジストアッシングの後に
５００℃で熱分解して製作してもよい。補償層６は上述
の他に硫酸銅溶液を含浸して加熱分解する方法で製作し
てもよい。
ジストでパターニングしたのちに塩化白金酸と塩化パラ
ジウムの混合溶媒を含浸し、レジストアッシングの後に
５００℃で熱分解して製作してもよい。補償層６は上述
の他に硫酸銅溶液を含浸して加熱分解する方法で製作し
てもよい。
【００１７】ガス検知層と補償層に用いる金属酸化物は
上述のアルミナの他に酸化スズSnO2，酸化亜鉛ZnO ，酸
化第二鉄Fe2O3 ，四三酸化鉄Fe3O4 ，アルミナAl2O3 ，
酸化マグネシウムMgO または酸化チタンTiO2のいずれか
の酸化物またはこれらの複合酸化物を用いることができ
る。また金属薄膜抵抗体としては上述の白金の他にニオ
ブ，イリジウム，タンタル，ニッケル，鉄，コバルト，
ベリリウム，タングステン，ロジウム，ジルコニウム，
銅，モリブデン，チタン，ルテニウム，タリウムのうち
のいずれか一つの金属またはこれらの合金を用いてもよ
い。
上述のアルミナの他に酸化スズSnO2，酸化亜鉛ZnO ，酸
化第二鉄Fe2O3 ，四三酸化鉄Fe3O4 ，アルミナAl2O3 ，
酸化マグネシウムMgO または酸化チタンTiO2のいずれか
の酸化物またはこれらの複合酸化物を用いることができ
る。また金属薄膜抵抗体としては上述の白金の他にニオ
ブ，イリジウム，タンタル，ニッケル，鉄，コバルト，
ベリリウム，タングステン，ロジウム，ジルコニウム，
銅，モリブデン，チタン，ルテニウム，タリウムのうち
のいずれか一つの金属またはこれらの合金を用いてもよ
い。
【００１８】基体についてはシリコンの他にガラス，ア
ルミニウム，ステンレス，アルミナ，プラスチックス等
を用いることができる。この発明の実施例に係る接触燃
焼式ガスセンサは上述のように集積化，薄膜化が図られ
るので製造歩留りが高い。 実施例２ 図３はこの発明の異なる実施例に係る接触燃焼式ガスセ
ンサを示す平面図である。
ルミニウム，ステンレス，アルミナ，プラスチックス等
を用いることができる。この発明の実施例に係る接触燃
焼式ガスセンサは上述のように集積化，薄膜化が図られ
るので製造歩留りが高い。 実施例２ 図３はこの発明の異なる実施例に係る接触燃焼式ガスセ
ンサを示す平面図である。
【００１９】実施例１とはガス検知層５と補償層６の数
が異なる。本実施例においてはガス検知層５と補償層６
はそれぞれ二個づつ設けられる。金属薄膜抵抗体７Ｅと
７Ｈにはガス検知層５が配置される。金属薄膜抵抗体７
Ｆと７Ｇには補償層６が配置される。本実施例では保護
層は設けられない。このような接触燃焼式ガスセンサは
金属薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈを形成したのち
に減圧ＣＶＤ法で窒化シリコンSi3N4 層を成膜し、金属
薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈの上部の窒化シリコ
ンSi3N4 層をフッ酸系のエッチャントで除去する。次い
で２５０μｍ角の開口部を有するメタルマスクを精密位
置合わせで取り付けて所定の濃度の白金Ptとパラジウム
Pdを含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸着法により金
属薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｈの上に成膜してガス検知層５を
形成した。
が異なる。本実施例においてはガス検知層５と補償層６
はそれぞれ二個づつ設けられる。金属薄膜抵抗体７Ｅと
７Ｈにはガス検知層５が配置される。金属薄膜抵抗体７
Ｆと７Ｇには補償層６が配置される。本実施例では保護
層は設けられない。このような接触燃焼式ガスセンサは
金属薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈを形成したのち
に減圧ＣＶＤ法で窒化シリコンSi3N4 層を成膜し、金属
薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈの上部の窒化シリコ
ンSi3N4 層をフッ酸系のエッチャントで除去する。次い
で２５０μｍ角の開口部を有するメタルマスクを精密位
置合わせで取り付けて所定の濃度の白金Ptとパラジウム
Pdを含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸着法により金
属薄膜抵抗体７Ｅ，７Ｈの上に成膜してガス検知層５を
形成した。
【００２０】２５０μｍ角の開口部を有するステンレス
のメタルマスクを精密位置合わせで取り付け、所定の濃
度の酸化銅CuO を含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸
着法により金属薄膜抵抗体７Ｆ，７Ｇの上に成膜して補
償層６を形成した。本実施例に係る接触燃焼式ガスセン
サはアルコールに対する補償がなされることは勿論であ
るが、実施例１に示した接触燃焼式ガスセンサの示す出
力の二倍の出力が得られる。 実施例３ 図４はこの発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサを
示す平面図である。
のメタルマスクを精密位置合わせで取り付け、所定の濃
度の酸化銅CuO を含むアルミナAl2O3 層を電子ビーム蒸
着法により金属薄膜抵抗体７Ｆ，７Ｇの上に成膜して補
償層６を形成した。本実施例に係る接触燃焼式ガスセン
サはアルコールに対する補償がなされることは勿論であ
るが、実施例１に示した接触燃焼式ガスセンサの示す出
力の二倍の出力が得られる。 実施例３ 図４はこの発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサを
示す平面図である。
【００２１】図５は図４に示す実施例に係る接触燃焼式
ガスセンサのＹ−Ｙ断面図である。この実施例では金属
薄膜抵抗体は先ず拡散防止層１３で被覆される。拡散防
止層には例えば窒化シリコンSi3N4 ，アルミナAl2O3 ，
サイアロン等の熱伝導性の良好な材料が用いられる。ガ
ス検知層５や補償層６は拡散防止層１３の上に積層され
る。拡散防止層１３は燃焼熱の効率的な熱伝導により金
属薄膜抵抗体の温度を平均化し、さらに金属薄膜抵抗体
とガス検知層との相互拡散、金属薄膜抵抗体と補償層の
相互拡散を防止して感度の経時的な安定性を保つ。
ガスセンサのＹ−Ｙ断面図である。この実施例では金属
薄膜抵抗体は先ず拡散防止層１３で被覆される。拡散防
止層には例えば窒化シリコンSi3N4 ，アルミナAl2O3 ，
サイアロン等の熱伝導性の良好な材料が用いられる。ガ
ス検知層５や補償層６は拡散防止層１３の上に積層され
る。拡散防止層１３は燃焼熱の効率的な熱伝導により金
属薄膜抵抗体の温度を平均化し、さらに金属薄膜抵抗体
とガス検知層との相互拡散、金属薄膜抵抗体と補償層の
相互拡散を防止して感度の経時的な安定性を保つ。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば、基体に設けられた橋
絡部と、薄膜熱感知体と、ガス検知層と、補償層を有
し、橋絡部は誘電体層からなるとともに薄膜熱感知体
と、ガス検知層と、補償層を支持し、薄膜熱感知体は加
熱体であるとともに測温抵抗体であり、同種の４個のも
のがホィートストンブリッジ回路を構成し、ガス検知層
は金属酸化物に貴金属触媒を担持してなる層で二個以下
の薄膜熱感知体を被覆し、補償層は前記金属酸化物と同
一の金属酸化物に酸化銅を担持してなる層でガス検知層
と同数であり、且つガス検知層の設けられた薄膜熱感知
体に電気的に隣接する薄膜熱感知体を被覆するものであ
るとするので、ガス検知層と補償層で可燃性ガスが燃焼
する際にその燃焼熱による微小の温度変化がホィートス
トンブリッジ回路を構成する薄膜熱感知体により鋭敏に
検知される。さらにガス検知層と補償層を隣接する薄膜
熱感知体に形成するのでアルコールを検知することなく
アルコール以外の可燃性ガスのみが検知される。
絡部と、薄膜熱感知体と、ガス検知層と、補償層を有
し、橋絡部は誘電体層からなるとともに薄膜熱感知体
と、ガス検知層と、補償層を支持し、薄膜熱感知体は加
熱体であるとともに測温抵抗体であり、同種の４個のも
のがホィートストンブリッジ回路を構成し、ガス検知層
は金属酸化物に貴金属触媒を担持してなる層で二個以下
の薄膜熱感知体を被覆し、補償層は前記金属酸化物と同
一の金属酸化物に酸化銅を担持してなる層でガス検知層
と同数であり、且つガス検知層の設けられた薄膜熱感知
体に電気的に隣接する薄膜熱感知体を被覆するものであ
るとするので、ガス検知層と補償層で可燃性ガスが燃焼
する際にその燃焼熱による微小の温度変化がホィートス
トンブリッジ回路を構成する薄膜熱感知体により鋭敏に
検知される。さらにガス検知層と補償層を隣接する薄膜
熱感知体に形成するのでアルコールを検知することなく
アルコール以外の可燃性ガスのみが検知される。
【００２３】このようにして高感度である上にアルコー
ルガスの影響がなく低消費電力且つ応答性の早い接触燃
焼式ガスセンサが得られる。
ルガスの影響がなく低消費電力且つ応答性の早い接触燃
焼式ガスセンサが得られる。
【図１】この発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサ
を示す平面図
を示す平面図
【図２】この発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサ
を示す図１のＸ−Ｘ断面図
を示す図１のＸ−Ｘ断面図
【図３】この発明の異なる実施例に係る接触燃焼式ガス
センサを示す平面図
センサを示す平面図
【図４】この発明のさらに異なる実施例に係る接触燃焼
式ガスセンサを示す平面図
式ガスセンサを示す平面図
【図５】この発明のさらに異なる実施例に係る接触燃焼
式ガスセンサを示す図４のＹ−Ｙ断面図
式ガスセンサを示す図４のＹ−Ｙ断面図
【図６】この発明の実施例に係る接触燃焼式ガスセンサ
の検量関係（イ）を従来のもの（ロ）と対比して示す線
図
の検量関係（イ）を従来のもの（ロ）と対比して示す線
図
【図７】従来の接触燃焼式ガスセンサのガス検知素子を
示す要部破断斜視図
示す要部破断斜視図
【図８】従来の接触燃焼式ガスセンサの検出回路を示す
結線図
結線図
１ 白金コイル ２ アルミナ担体 ３ ガス検知素子 ４ 補償素子 ５ ガス検知層 ６ 補償層 ７Ａ 金属薄膜抵抗体 ７Ｂ 金属薄膜抵抗体 ７Ｃ 金属薄膜抵抗体 ７Ｄ 金属薄膜抵抗体 ７Ｅ 金属薄膜抵抗体 ７Ｆ 金属薄膜抵抗体 ７Ｇ 金属薄膜抵抗体 ７Ｈ 金属薄膜抵抗体 ７Ｉ 金属薄膜抵抗体 ７Ｊ 金属薄膜抵抗体 ７Ｋ 金属薄膜抵抗体 ７Ｌ 金属薄膜抵抗体 ８ 保護層 ９Ａ 電極 ９Ｂ 電極 １０ 誘電体層 １１ 基体 １２ ストッパ層 １３ 拡散防止層 １４ 電源 １５ 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 孝一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】基体に設けられた橋絡部と、薄膜熱感知体
と、ガス検知層と、補償層を有し、 橋絡部は誘電体層からなるとともに薄膜熱感知体と、ガ
ス検知層と、補償層を支持し、 薄膜熱感知体は加熱体であるとともに測温抵抗体であ
り、同種の４個のものがホィートストンブリッジ回路を
構成し、 ガス検知層は金属酸化物に貴金属触媒を担持してなる層
で二個以下の薄膜熱感知体を被覆し、 補償層は前記金属酸化物と同一の金属酸化物に酸化銅を
担持してなる層でガス検知層と同数であり、且つガス検
知層の設けられた薄膜熱感知体に電気的に隣接する薄膜
熱感知体を被覆するものであることを特徴とする接触燃
焼式ガスセンサ。 - 【請求項２】請求項１に記載の接触燃焼式ガスセンサに
おいて、薄膜熱感知体は白金，ニオブ，イリジウム，タ
ンタル，ニッケル，鉄，コバルト，ベリリウム，タング
ステン，ロジウム，ジルコニウム，銅，モリブデン，チ
タン，ルテニウム，タリウムのうちのいずれか一つの金
属またはこれらの合金である金属薄膜抵抗体であること
を特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項３】請求項１に記載の接触燃焼式ガスセンサに
おいて、ガス検知層と補償層は酸化スズSnO2，酸化亜鉛
ZnO ，酸化第二鉄Fe2O3 ，四三酸化鉄Fe3O4，アルミナA
l2O3 ，酸化マグネシウムMgO または酸化チタンTiO2の
いずれかの酸化物またはこれらの複合酸化物であること
を特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。 - 【請求項４】請求項１に記載の接触燃焼式ガスセンサに
おいて、ガス検知層は拡散防止層を介して薄膜熱感知体
を被覆してなることを特徴とする接触燃焼式ガスセン
サ。 - 【請求項５】請求項１に記載の接触燃焼式ガスセンサに
おいて、補償層は拡散防止層を介して薄膜熱感知体を被
覆してなることを特徴とする接触燃焼式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26029393A JPH07113776A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | 接触燃焼式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26029393A JPH07113776A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | 接触燃焼式ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113776A true JPH07113776A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17346038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26029393A Pending JPH07113776A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | 接触燃焼式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113776A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014132232A (ja) * | 2013-01-06 | 2014-07-17 | Mitsuteru Kimura | 酸素を含む水素吸収膜を用いた水素ガスセンサ |
| CN109932402A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-25 | 苏州纳格光电科技有限公司 | 热线型气体传感器芯片、传感器及传感器的制备方法 |
| CN114324481A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 浙江工业大学 | 一种催化燃烧式氢气传感器及其制备方法 |
| GB2604041A (en) * | 2021-02-22 | 2022-08-24 | Draeger Safety Ag & Co Kgaa | Gas detection device with a detector and with a compensator and gas detection process with such a gas detection device |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP26029393A patent/JPH07113776A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014132232A (ja) * | 2013-01-06 | 2014-07-17 | Mitsuteru Kimura | 酸素を含む水素吸収膜を用いた水素ガスセンサ |
| CN109932402A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-25 | 苏州纳格光电科技有限公司 | 热线型气体传感器芯片、传感器及传感器的制备方法 |
| GB2604041A (en) * | 2021-02-22 | 2022-08-24 | Draeger Safety Ag & Co Kgaa | Gas detection device with a detector and with a compensator and gas detection process with such a gas detection device |
| GB2604041B (en) * | 2021-02-22 | 2023-02-22 | Draeger Safety Ag & Co Kgaa | Gas detection device with a detector and with a compensator and gas detection process with such a gas detection device |
| CN114324481A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 浙江工业大学 | 一种催化燃烧式氢气传感器及其制备方法 |
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