JPS5872037A - ガスセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焦電型赤外線検出体を内蔵して、特定ガスを
高精度、高信頼性の下に検出するようＫしたガスセンサ
に関する。

ｖＪ１図は既にＷ案されたガスセンサを示す。１０はタ
ンクル酸リチクム（ＬｉＴａ０３）単結晶などの焦電材
料から成り入射赤外線変化量に応じて電荷を発生する焦
電型赤外線検出体で、該検出体は矢印ａ方向に分極され
ている。（２）及び（３）は夫々上記赤外線検出体＋１
１の表、裏面にニクロム蒸着膜にて形成された表、炎面
↑１！極、＋４　）　＃−を銅、燐古銅などからなる金
属性支持台で、該支持台」−には、上記裏向電極（３）
を支持名［４）１面に対向するようにして、上記赤外線
検出体ｉｌｌが銀ベーストなとの導電性接着剤（６）に
て向肴されている。

（６１１ｉ上記赤外線検出体（１）が高抵抗であるが故
に斯る高抵抗を低抵抗に変換するだめのインピーダンス
変換回ＷＪ（７＋が配置さ）またアルミナ基板、（８）
は金属性のキャップ（９）及びヘッダ（ｌＯ）からなる
収納体で、該収納体内の上記ヘッダ（ｌＯ）上には」−
記渋持台（４）及び基板（６）が固定されている。（Ｉ
ｌｌは」１記ヘッダ＋１０１　Ｋ直接的に植設されたア
ース端子で、該端子は上記支持台（４）及び接着剤＋ｆ
ｉ＋を介して」二記衷面電極（３）に電気的に接続され
ている。（１２）及び（１３１１ま夫々上記へツタ（ｌ
Ｏ）に絶縁材を介して植設されたリード端子、（１４）
は上記表面電極（２）とインピーダンス変換回ｆｊ１１
（７）どを結線するリード線、（１ｂ）、（１６）は夫
々」二記インビーグンス父換回路（７）とリード端子（
１２）、（１り（とを結線するリード線である。

Ｑηは上記赤外線検出体ｔｌｌに表面電極（２）側り・
ら赤外線を入射せしめるべく上記キャップ（９）に穿設
された開口、（＋８１は波長２〜２０．ｇｍの赤外線を
透過するシリコン又はゲルマニウムからなり上記開口０
′７）を閉塞する赤外線フィルタ、吐は該フィルタの内
面に形成され被検出ガスの吸収赤外線だけを実質的に透
過する狭帯域赤外線フィルタで、該フィルタはテルル化
鉛（ＰｂＴｅ）の如き高屈折率物質及び硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）の如き低屈折率物質を多層に重ねた構造からなって
いる。今、被検出ガスをメタン（ＣＨ４）、−酸化炭素
（ＣＯ）、−酸化窒素（ＮＯ）又は二酸化窒素（ＮＯ２
）とし第２図はＬ耐ガスセンサの回路を示し、上記イン
ピーダンス変換回路（７）は１０１０〜１０１１Ωの高
入力抵抗−）、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（２１
）及び約１０にΩの出力抵抗−にて構成されている。

而して、通常、上記ガスセンサ内部へは、ガスセンサ外
部の常温物体から放射され」二記赤外線フ赤外線が上記
狭帯域赤外線フィルタ（１９）を透過して今の赤外線が
ガスセンサ外部へ透過１７ており、所るガスセンサ外部
へ透過する赤外線は上述のガスセン゛す内部へ透過する
赤外線と相殺され、この状態で上記赤外線検出体ｉｌｌ
へ入射する赤外線量＃−ｉ変化ぜず一定である。

この様な状態において、何らかの原因でＣＨ４、Ｃ０Ｘ
Ｎ０１又はＮＯ２ガスが上記ガスーレンザの　　　　　
　　１吸−収され、従って上記狭帯域赤外線フィルタ（
１９）をガスセンサ外部から透過する赤外線がなくなる
から上記相殺が行なわれなくなる。即ち、上記赤外線検
出イ木（１）へ入射する赤外線量が波長士−己、４゜化
（減少）する。萌る変化が生じると表面電極（２）側に
負信号が生起しリード端子（１勇に検知信号が出力され
、よってＣＨ４、Ｃｏ、ＮＯ又はＮＯ２ガスの漏れか検
出される。

しかし乍ら、上記構造では、ガス漏れ発生時、即ち所る
ガスにより所定波長の赤外線が吸収されて上記赤外線検
出体（１）の入射赤外線鼠が変化した時点でしか上記リ
ード端子（＋３１に検知信号が出力されず、従ってガス
セン丈周辺にガスか充満した後の状態では最早入射赤外
量には変化が生じないから、この場合はガス漏れが発生
しでいるＫも拘わらずガス漏れ検出がなされない。

又、ガス漏れ量が僅かずりしか増大しない場合、即ち漏
れガスによる赤外ｍｅ−収量が僅かずつしか増大しない
場合、・ま、上記赤外線検出体ｊ１）の入射赤外線胤の
変化が小さく、従って上記リード端子（＋３１に出力さ
れる検知信号が小さいからＳＮ比が極めて悪い、Ｊ 本発明は所る点に鑑みてなされたもので、以下本発明実
ＤＩ５．倒ガスセンサを第３図に基づいて詳述する。尚
、第１図、第２比１と同一部分には同一符号を記してそ
の説明を省略する、。

（２３）、（支））・・・はアルミニクｔ１、金、銀な
どの赤外線非透過材料からなり、上記狭帯域赤外線フィ
ルタ（＋９）の下面にて紙面に垂直方向に延設された線
状の第１赤外線非透過体で、該非透過体の幅Ｗ）Ｊ：　
１　ｒｓｍ　−２ｔｔｍ　、厚さＤＨｏ、１−１　Ｏｎ
ｐｍどな−、ている。更に上記第１赤外線非透過悼１゛
ハ）、（ロ）・・・は互いに所定寸法【を有して離間し
ており、その寸法ｔに上記帽Ｗの寸法と同一である。（
２４１ｆｄ上上載収納体ε）内において間隔ｄ　（＝　
０．１　ｐ　ｍ　−１ｃｍ　）を有して上記狭帯域赤外
＃、フィルタ（Ｉ帽で近接対向する赤外線透過体で、該
透過体け−に記赤外ｗ９．フィルタＯ＠と同様（て波長
２〜２０７ｍの赤外線を透過するシリコン又はゲルマニ
ウムからなっている。（社）、妨・・・行上記赤外線透
過体！２４）の」二面にて上記＠１赤外線非透温休瞥、
（ｎ）・・・と向一方向（紙面に垂面な方向）に延設さ
れた線状の第２赤外線非透刺体で、該非透過体は十記第
１赤外線非透過体（イ））、噛）・・・と同様にアルミ
ニウム、金、銀などの赤外線非透過材料からなり、第２
赤外線非透過体し５）、（頌・・・の幅Ｗは１７ｍ〜２
Ｗ＋１厚さｄけ０．１１−１Ｏ０ｚとなっている。更に
、上記第２赤外線非透過体体）、幼・・・け互いに所定
寸法ｔ′を有して離間しており、その寸法ｔ′は上記幅
Ｗの寸法と同一である。

し６）は２枚の圧電板を張り合わせて形成された振動体
、即ちバイモルフで、該バイモルフは下端にて上記ヘッ
ダ（ｌＯ）に設けられた絶縁台−に固定され、上端には
上記赤外線透過体１２４）が取着されている。

上記バイモルフ□□□の形状は直方体であり、その高さ
ｈは１−３ｍ、厚みｍけ５０ｚｍ−５ｓｉｍ、幅（紙面
に垂直方向の寸法）　＃′ｉ０．５〜１５ｍである。

そして、上記バイモルフ（ハ）は水晶、ロッシェル塩、
酒石酸エチレン、ジアミン、酒石酸カリ、第一リン酸カ
リ、第一リン酸アンモン、５＃１酸リチクム、チタン酸
バリクム、硫酸グリシンなどの単結晶や、チタン酸パリ
クム系磁器、ジルコン酸・チタン酸鉛系磁器、ニオブ酸
系磁器などの磁器材料からなっている。（ハ）及び（２
９）は夫々史に上記ヘッダ（１０）に絶縁材を介して植
設されたリード端子で、該リード端子は大々上記バイモ
ルフ（イ）の両面に形成された電極例、叫）に結線され
ている。

而して、ｗ１゛る電極−１＠１）間にリード端子（２眠
四を介して所定振幅の交流信号を印加すると、上記バイ
モルフ（２（２）は交流信号の周波数に応じて拉んで赤
外線透過体例を矢印へ方向に周期的に振動せしめ、これ
により上記第２赤外線非透過体し眠（２））・・・は上
記第１赤外線非透過体（２３）、（イ））・・・又は上
記狭帯域赤外線フィルタ（１９）において第１赤外線非
透過休ｔｔ＜＋、（Ｏ）・・・が存在しない部分（１部
分）に周期的に移動して鹸なる。、 そして、まずＣＨ４、Ｃ０１ＮＯ又はＮＯ２ガスの漏れ
が発生していないとする。この状態で上記第２赤外線非
透過休しくへ）、動）・・・が狭帯域赤外線フィルタ（
１９）の１部分に叡なった場合、ガスセンサ外線）透過
が阻止される。

一方、上記第２赤外線非透過体伝戦□□□・・・が上記
９モ１赤外線非透過体（２３）、（イ））・・・に重な
った場合、上記狭帯域赤外線フィルタ（Ｉ匈の１部分の
領域においては第１図のガスセンサと同様にガスセンサ
外部と内部の赤外線検出体（１）側との間で透過する赤
外線が互いに相殺される。この状態は上記赤外線透過が
阻止された場合と実質的に同じである。又、上記＠１、
第２赤外線非透過体（財）、（ロ）・・・及び陵、（２
均・・・の領域においては同様にガスセンサ外部と内部
の赤外線検出体ｆｌｌ側との間での赤外線透過が阻止さ
れる。

従って、ガス漏れが発生１−ていない時は、−上記第２
赤外線非透過休シ敷（２５）・・・の移動に拘わらず上
記赤外線検出体ｆｌ）へ入射する赤外線量は変化せず一
定である。

而して、ＣＨ４、Ｃ０１ＮＯ又はＮＯ２ガスの３又ｔ′
ｉ６．２　ｐ　ｍの赤外線が殆ど吸収されるから、上記
第２赤外線非透過体（社）、（２）・・・が上記第１赤
外線非透過休ｔ、’３）、ｔ２３１・・・に重なっノも
場合における上記相殺状態が崩れる。即ち、上記赤外線
検出体（１）の入射赤外線量が変化（減少）する。尚、
−１−、記第１赤外ＷＡ昇透過体（％Ｌ　＠ｄ、・・・
が狭帯域赤外ηＱ　７　、ｔルタ（１９）の１部分に重
なった場合ＣＬ１赤外線検出体ｉｌｌの入射赤外線量は
ガス漏れ非発生時と同じでｆ）る。

従って、上記ガス漏れ発生中ｆ／ｊ　Ｊ？いて〇よ、」
二記赤外線検出体ｔ１）の入射赤外線ゼ：は第２赤外線
非透過田ｔ）６：、１２５゛・・・の周期的移動に伴っ
て周Ｊ９：ｌ　（ｆｊＪに変化するから、ガスａＩ＋検
出は継続的になさねる。しかも、入射赤外線ｒｔ＆′ｉ
勺酸に大１！＜変化するから、リード１巷子（１萄（（
出力さノ］５る検知信号は充分子大き（Ｓ　Ｎ　Ｊｔは
極めて良い。

かくして、水弁５Ｌｉ：ＩがスセンサＶζＪ：れＬｒ１
特定ガスを高情Ｊｆ、高信頼性の下（τ検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既に捉￥されたガスセンサの断ｒｌｉ　ｔＵ、
第２図りま同回路図、第３図１４’本発明′東施例ガス
センサの断面図である。、 （１）・・・赤外線検出体、（８）・・・収納体、Ｑ＠
・・・狭帯域赤外線フィルタ、 匈）、□□□・・・第１赤外線非透過体、（ロ）、妬・
・・・第２赤外線非透過体、暗・・・バイモルフ。 出願人　三洋電機株式会社９、〈畳丁７）１、代理人　
弁理士　佐野静笑　４ソ （「 α〕 区　　　　　　　　　　　　　区 ２１０− 区　　　　　　） ０） ０ 琺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１１　　収納体内に設けられ入射赤外線変化量に応じ
   て電荷を発生する焦電型赤外線検出体、上記収納体外か
   ら上記赤外線検出体へ入射する赤外線の通過域に設けら
   れ被検出ガスの吸収赤外線だけを実質的に透過する狭帯
   域赤外線フィルタ、該フィルタを透過する赤外線を断続
   するための断続手段を備えたことを特徴とするガスセン
   サ。