JPH0795053B2 - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ

Info

Publication number
JPH0795053B2
JPH0795053B2 JP62038627A JP3862787A JPH0795053B2 JP H0795053 B2 JPH0795053 B2 JP H0795053B2 JP 62038627 A JP62038627 A JP 62038627A JP 3862787 A JP3862787 A JP 3862787A JP H0795053 B2 JPH0795053 B2 JP H0795053B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
heat insulating
gas sensor
insulating material
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62038627A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63205554A (ja
Inventor
正道 一本松
毅 松本
晴夫 三田村
克行 黒木
孝 松坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Osaka Gas Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62038627A priority Critical patent/JPH0795053B2/ja
Publication of JPS63205554A publication Critical patent/JPS63205554A/ja
Publication of JPH0795053B2 publication Critical patent/JPH0795053B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガスセンサに関する。
[従来の技術とその問題点] 従来、SnO2焼結体を用いたガスセンサが用いられてい
た。
このガスセンサの動作温度は高く、前記焼結体は、貴金
属線を用いて中空につるされた状態でヒータによって加
熱され、この焼結体からの熱の放散を少なくするように
していた。
ところが、前記のガスセンサでは、構造が自動組立に適
していないばかりでなく、エタノールに対する誤動作が
問題となっていた。そこで、エタノールによる誤動作を
防止するために、感応部として、ガスに感応して抵抗率
が変化する金属酸化物超微粒子薄膜を用いたものが開発
されつつある。
例えば、特開昭59−83046号公報には、SnO2、ZnO、Cr2O
3、Fe2O3又はTiO2からなる超微粒子薄膜を電極に接触さ
せた構造を有する感応部を備えたガスセンサが示されて
いる。この薄膜は、スパッタリング法によって作成され
るn型化合物半導体であって、450℃の動作温度におい
て、エタノールに対して感応することなく、メタンガス
に感応してその抵抗率が変化することが同公報に示され
ている。
第3図(a),(b)は、感応部に金属酸化物超微粒子
薄膜を用いた従来の構造のガスセンサの例を示す図であ
って、前記焼結体を用いたガスセンサと同様に、感応部
が中空につるされたものを示す。
ガスセンサ1のうち、2は、面的なひろがりを有するセ
ラミックヒータである。このヒータの上面には、絶縁性
を有するサファイア基板4が、無機系接着剤によって接
着される。このサファイア基板上には、二つの矩形の白
金電極6,8が互いに離して形成される。薄膜10は、ガス
に感応して抵抗率が変化する例えばSnO2からなる薄膜で
あって、各電極6,8の間を覆うように、かつこれらの上
面の一部に接触するように、PVD、CVD、印刷等の方法に
より均一な厚さの膜として形成されている。電極6,8と
薄膜10とは、感応部12を構成している。
セラミックヒータ2の上面において、対角線上の一組の
隅には、リードフレーム24,26がそれぞれ放射状に外方
に伸びるように取付けられている。また、他の一組の隅
には、それぞれリードフレーム28,30が取付けられ、こ
のセラミックヒータ2に電力を供給することができるよ
うにしている。電極6,8は、それぞれリードフレーム24,
26にボンディングワイヤ32,34によって接続されてい
る。4本のリードフレーム24,26,28,30は、それぞれ端
子36,38,40,42に接続される。端子36,38は、信号出力端
子であり、端子40,42は、ヒータ入力端子であって、そ
れぞれ前記セラミックヒータ2、この上に接着されたサ
ファイヤ基板4及びこの上の感応部12を中空に保持して
いる。4本の端子36,38,40,42は、絶縁物からなる部品
構造体44を貫通するようにこれに固定されており、ガス
センサ1の入出力ピンとして用いられる。
以上に説明したガスセンサ1を用いるとき、セラミック
ヒータ2には、ヒータ入力端子40,42を通して定電流が
供給され、感応部12は、例えば100℃以上の一定の高い
動作温度に保持される。このとき、プリント配線等によ
り信号出力端子38に一定の抵抗値を有する固定抵抗器の
一端を接続し、この固定抵抗器の他端と信号出力端子36
との間に直流定電圧を印加すると、信号出力端子36,38
間に一定の出力電圧が得られる。
さて、前記動作温度において、薄膜10がガスに感応する
と、その抵抗率が減少するから、感応部12の抵抗値が減
少する。このとき、前記出力電圧が減少し、ガスを検出
したことを外部に伝達することができる。特に、この薄
膜10は、高いガス選択性を有し、メタンガスに対する感
度が高く、しかもエタノールに対する感度が低い。した
がって、このガスセンサ1を用いることによって、都市
ガスのもれを高感度で検出することができ、しかもエタ
ノールに対して誤動作することがないガス漏れ警報器等
を実現することができる。
ところが、このガスセンサ1を用いるとき、セラミック
ヒータ2の下面は、空気によって断熱されているだけで
あるので、この下面からの熱放散が大きく、感応部12の
温度を一定に保つためには、このヒータ2に大きい電力
を投入する必要があり問題であった。
また、このガスセンサでは、その構造上、自動組立てに
適さず、製造コストが高くなるという問題もあった。
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、感応部に薄膜を用
いたガスセンサであって、自動組立に適するとともに、
ヒータの消費電力が小さいものを提供することを目的と
する。
[問題点を解決するための手段] 本発明のガスセンサは、電力が供給される面ヒータの一
方の面にガスに感応して抵抗率が変化する薄膜を有する
感応部を配し、前記面ヒータの他面の面に断熱材を当接
させたガスセンサであって、前記断熱材が前記面ヒータ
と同一形状の凹部を有し、該凹部に前記面ヒータが挿入
されているものである。
[作 用] 感応部の薄膜は、電力が供給された面ヒータからの熱伝
導によって温度が上昇させられ、この動作温度におい
て、ガスに感応してその抵抗率が変化する。この変化に
よって、従来のガスセンサと同様に感応部の抵抗値が変
化し、ガスを検出することができる。断熱材は、感応部
が配された面ヒータに当接することにより、この面ヒー
タからの熱放散を抑制する。その際、面ヒータが、自身
と同一形状の断熱材の凹部に挿入されているので、前記
の他方の面のみならず、側面にも断熱材が当接する。ま
た、この凹部により製造時において面ヒータに断熱材を
当接させる際の面ヒータの位置決めが容易である。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の実施例に係るガスセンサを第1図(a),
(b)に示す。
まず、ガスセンサ1の構成を説明する。
面的なひろがりを有するセラミックヒータ2の上面に
は、前記と同様に、サファイア基板4、電極6,8及び薄
膜10が配される。これらのうち、電極6,8と薄膜10と
は、感応部12を構成している。
14は、セラミックファイバ等からなる機械的強度の大き
い成形断熱材であって、この断熱材の上面中央には、矩
形の凹部が設けられ、この凹部に前記セラミックヒータ
2が挿入されて固定される。このとき、セラミックヒー
タ2の下面及び全側面は、断熱材14に当接しており、こ
の断熱材14は、セラミックヒータ2、この上に接着され
たサファイヤ基板4及びこの上の感応部12を支持してい
る。さらに、この断熱材14は、前記と同様の部品構造体
44の上面に設けられた凹部に挿入され固定されている。
セラミックヒータ2の上面においては、対角線上の一組
の隅に、リードフレーム28,30がそれぞれ放射状に外方
に伸びるように取付けられ、このセラミックヒータ2に
電力を供給することができるようにしている。電極6,8
は、それぞれボンディングワイヤ32,34によって、信号
出力端子36,38に接続されている。一方、リードフレー
ム28,30は、それぞれヒータ入力端子40,42に接続され
る。4本の端子36,38,40,42は、断熱材14及び部品構造
体44を貫通するようにこれらに固定されており、各端子
の先端は、ガスセンサ1の入出力ピンとして用いられ
る。
以上に説明したガスセンサ1を用いるとき、セラミック
ヒータ2には、ヒータ入力端子40,42を通して定電流が
供給され、感応部12は、例えば100℃以上の一定の高い
動作温度に保持される。このとき、セラミックヒータ2
の下面及び全側面は、断熱材14に当接しているから、こ
のヒータからの熱放散が抑制される。したがって、セラ
ミックヒータ2に小さな電力を供給するだけで、感応部
12の温度を一定に保つことができる。この動作温度にお
いて、薄膜10がガスに感応すると、その抵抗率が減少す
るから、信号出力端子36,38間の抵抗値すなわち感応部1
2の抵抗値が減少し、ガスを検出したことを外部に伝達
することができる。
本発明の他の実施例に係るガスセンサを、第2図
(a),(b)に示す。
本実施例においては、ガスセンサ1の薄膜10は、セラミ
ックヒータ2上に直接形成される。この薄膜の上面に
は、二つの側縁に沿って、二つの矩形の電極6,8が互い
に離して形成される。電極6,8と薄膜10とは、前期と同
様に感応部12を構成する。
14は、セラミックファイバ等からなる機械的強度の大き
い成形断熱材であって、この断熱材14には、貫通する矩
形の孔が中央に設けられ、上方からこの孔に前記セラミ
ックヒータ2が挿入されるとともに、この孔の上部周縁
に形成された断熱材14の肩部15によって、このヒータが
支持されており、この断熱材14は、セラミックヒータ2
及びこの上に形成された感応部12を支持している。
また、セラミックヒータ2の下方には、この孔中に、前
記断熱材14に比較して熱伝導率の低い成形されていない
断熱材16が充填されており、この断熱材16は、前記ヒー
タの下面のほとんど全面に当接している。なお、セラミ
ックヒータ2と断熱材16との接触面積が、このヒータと
断熱材14との接触面積より大きければよい。これらの断
熱材14,16は、部品構造体44によって支持されている。
セラミックヒータ2の上面においては、前記と同様に電
極6,8がそれぞれボンディングワイヤ32,34を介して信号
出力端子36,38に接続され、セラミックヒータ2がリー
ドフレーム28,30を介してヒータ入力端子40,42に接続さ
れており、これらの4本の端子36,38,40,42は、断熱材1
4及び部品構造体44を貫通するようにこれらに固定され
ている。
以上に説明した本実施例に係るガスセンサ1を用いると
き、セラミックヒータ2の下面の大部分は、成形されて
いないため機械的な強度は低いが、熱伝導率の低い断熱
材16に当接しているから、セラミックヒータ2の下面か
らの熱放散が抑制される。したがって、セラミックヒー
タ2に小さな電力を供給するだけで、感応部12の温度を
一定に保つことができる。
以上に説明した2つの実施例に係るガスセンサにおいて
は、セラミックヒータ2の一方の面に膜状の電極6,8と
ガスに感応して抵抗率が変化する薄膜10とを有する感応
部12を配し、このセラミックヒータ2を断熱材の上面に
設けられた凹部に挿入してこれを固定した後、電極6,8
からボンディングワイヤ32,34によって配線することが
できるため、ガスセンサの組立ての自動化に適してお
り、この自動化によってコストを削減することができ
る。
以上に説明した断熱材の効果を実証するために、上面及
び下面の両辺の寸法がともに4mmであって、厚さが0.2mm
のセラミックヒータを用いて、このセラミックヒータを
中空につるした場合と断熱材であるセラミックファイバ
成形品上に置いた場合とについてセラミックヒータの表
面温度をある値に保持するために必要な供給電力を測定
した結果を第1表に示す。同表から、断熱材を用いた場
合の方が、一方の温度を保持するために必要な電力が小
さいことが分る。
なお、面ヒータは、以上に説明したセラミックヒータ22
に限らず、面的なひろがりを有するヒータであればよ
い。
[発明の効果] 本発明においては、電力が供給される面ヒータの一方の
面にガスに感応して抵抗率が変化する薄膜を有する感応
部を配しているため、従来と同様に感応部の温度を上昇
させることができ、都市ガスのもれを高感度で検出する
ことが可能であって、しかもエタノールに対して誤動作
することがない。
また、面ヒータが、断熱材に設けられた自身と同一形状
の凹部に挿入されているので、その他方の面のみならず
側面にも断熱材が当接し、よって、この面ヒータからの
熱方散が大きく抑制される。したがって、この面ヒータ
に小さな電力を供給するだけで、感応部の温度を所定の
値に保つことができ、このガスセンサの面ヒータに接続
される周辺回路に使用されるトランスやダイオード等の
部品の電流流量を低減することができるとともに、この
ガスセンサを組込んだ機器の消費電力を低減することが
できる。
さらに、このガスセンサであると、面ヒータが自身と同
一形状の凹部に挿入されているため、その製造時におい
て、断熱材に対する面ヒータの位置決めが容易であり、
よって、ガスセンサ組立て時の自動化に好適である。こ
れにより、製造コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の実施例に係るガスセンサの平
面図、第1図(b)は、前図のII−II断面図、 第2図(a)は、本発明の他の実施例に係るガスセンサ
の平面図、第2図(b)は、前図のIII−III断面図、 第3図(a)は、従来のガスセンサの平面図、第3図
(b)は、前図のIV−IV断面図である。 符号の説明 1……ガスセンサ、2……セラミックヒータ、4……サ
ファイヤ基板、6,8……電極、10……薄膜、12……感応
部、14……成形断熱材、16……非成形の断熱材、24,26,
28,30……リードフレーム、32,34……ボンディングワイ
ヤ、36,38……信号出力端子、40,42……ヒータ入力端
子、44……部品構造体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田村 晴夫 大阪府大阪市東区平野町5丁目1番地 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 黒木 克行 大阪府大阪市東区平野町5丁目1番地 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 松坂 孝 静岡県富士市蓼原336 株式会社東芝富士 工場内 (56)参考文献 特開 昭57−23849(JP,A) 特開 昭57−28244(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力が供給される面ヒータの一方の面にガ
    スに感応して抵抗率が変化する薄膜を有する感応部を配
    し、前記面ヒータの他方の面に断熱材を当接させたガス
    センサであって、 前記断熱材が前記面ヒータと同一形状の凹部を有し、該
    凹部に前記面ヒータが挿入されていることを特徴とする
    ガスセンサ。
  2. 【請求項2】断熱材は、機械的強度の大きい成形材であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガスセ
    ンサ。
  3. 【請求項3】断熱材は、面ヒータを支持する機械的強度
    の大きい支持部と、前記支持部に比較して熱伝導率の低
    い断熱部とからなり、前記面ヒータと前記支持部との接
    触面積より前記面ヒータと前記断熱部との接触面積の方
    が大きいことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    ガスセンサ。
JP62038627A 1987-02-20 1987-02-20 ガスセンサ Expired - Fee Related JPH0795053B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62038627A JPH0795053B2 (ja) 1987-02-20 1987-02-20 ガスセンサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62038627A JPH0795053B2 (ja) 1987-02-20 1987-02-20 ガスセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63205554A JPS63205554A (ja) 1988-08-25
JPH0795053B2 true JPH0795053B2 (ja) 1995-10-11

Family

ID=12530476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62038627A Expired - Fee Related JPH0795053B2 (ja) 1987-02-20 1987-02-20 ガスセンサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0795053B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0882978A1 (en) 1997-06-04 1998-12-09 STMicroelectronics S.r.l. Integrated semi-conductor device comprising a chemoresistive gas microsensor and manufacturing process thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723849A (en) * 1980-07-18 1982-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas detector and its manufacture
JPS5728244A (en) * 1980-07-28 1982-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63205554A (ja) 1988-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3983304B2 (ja) 加熱素子
JPS6066145A (ja) 外部雰囲気検知装置
JPH01299452A (ja) 4端子検出型ガス検出装置
JPH0231150A (ja) 一体化加熱型センサ
US4596975A (en) Thermally insulative mounting with solid state device
JPH0795053B2 (ja) ガスセンサ
US5148707A (en) Heat-sensitive flow sensor
JP2531949B2 (ja) ガスセンサ
JPH06242048A (ja) 熱伝導式絶対湿度センサ
JP4487825B2 (ja) 温度検出素子
JPH08138906A (ja) 正特性サーミスタ装置、熱検出装置及び正特性サーミスタ装置の製造方法
JPH11153466A (ja) 流量センサー
JPH01313751A (ja) ガスセンサ
JPH0620973Y2 (ja) 感熱式流量センサ
JPH01131445A (ja) ガスセンサ
JPH06229967A (ja) 多用途センサ
JPS6219954Y2 (ja)
JPH053973Y2 (ja)
JPH02147916A (ja) センサの発熱部構造
JPH0631374Y2 (ja) 感熱式流量センサ
JP2001141574A (ja) 表面温度センサ素子およびその製造方法並びにその素子を用いた表面温度センサ
JPH02176550A (ja) 温湿度センサ
JPH095267A (ja) 湿度センサー
JPS6318313B2 (ja)
JPH0862171A (ja) 熱伝導式湿度センサ装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees