JPS6235253A - ガスセンサ− - Google Patents
ガスセンサ−Info
- Publication number
- JPS6235253A JPS6235253A JP17423385A JP17423385A JPS6235253A JP S6235253 A JPS6235253 A JP S6235253A JP 17423385 A JP17423385 A JP 17423385A JP 17423385 A JP17423385 A JP 17423385A JP S6235253 A JPS6235253 A JP S6235253A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gas sensor
- material layer
- thin piece
- detection material
- Prior art date
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
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ーに関し、特に揺動可能で微細な薄
片を用いたガスセンサーに関する。
片を用いたガスセンサーに関する。
近年、ロゲットの開発に数歌されるファク） ＩＪ−オ
ートメーションの急激な普及、自動車や家電製品をはじ
めとするあらゆる分野におけるエレクトロニクス化の浸
透に伴ってセンサーの重要性が認識され、またセンサー
は工学的手段により精度の高い情報を提供しえることか
ら、システムを合理的に高度なものとすることができる
ので、特に関心が高まっている。
ートメーションの急激な普及、自動車や家電製品をはじ
めとするあらゆる分野におけるエレクトロニクス化の浸
透に伴ってセンサーの重要性が認識され、またセンサー
は工学的手段により精度の高い情報を提供しえることか
ら、システムを合理的に高度なものとすることができる
ので、特に関心が高まっている。
上記のような各種センサーの中でシステム等の環境情報
を得るものの一つとしてガスセンサー（湿度センサーも
含む）があげられる。従来のガスセンサーには、酸化錫
、酸化亜鉛等を焼結した金属酸化物半導体のガス吸着に
よる電気抵抗値の変化を検知するものや、酸化鉄の可燃
性ガスの吸着による電気抵抗値の変化を検知するものが
ある。
を得るものの一つとしてガスセンサー（湿度センサーも
含む）があげられる。従来のガスセンサーには、酸化錫
、酸化亜鉛等を焼結した金属酸化物半導体のガス吸着に
よる電気抵抗値の変化を検知するものや、酸化鉄の可燃
性ガスの吸着による電気抵抗値の変化を検知するものが
ある。
これらの他には、可燃性ガスを酸化触媒により接触燃焼
させ、この時の白金抵抗線の電気抵抗値の変化を検知す
る等の方法がある。
させ、この時の白金抵抗線の電気抵抗値の変化を検知す
る等の方法がある。
しかしながら、これらの方法はいずれも検出部を常にヒ
ータにより２００℃〜４００℃の高温に保つ必要があり
消費電力が比較的高くなる為、電源として電池を用いた
携帯用としては不適であり、また使用が電源により制約
されてしまう問題点がある。更に、電気信号として湿度
を検知するものとしてサーミスタの熱伝導率の変化を用
いるものがあるが、これも自己加熱により検出部を２０
０℃程に加熱しておく必要がおり不便であった。
ータにより２００℃〜４００℃の高温に保つ必要があり
消費電力が比較的高くなる為、電源として電池を用いた
携帯用としては不適であり、また使用が電源により制約
されてしまう問題点がある。更に、電気信号として湿度
を検知するものとしてサーミスタの熱伝導率の変化を用
いるものがあるが、これも自己加熱により検出部を２０
０℃程に加熱しておく必要がおり不便であった。
本発明は上記の従来技術の問題点を解決し、低エネルギ
ー消費で測定精度の高いガスセンサーを提供するために
なされたもので、本発明のガスセンサーは揺動可能な薄
片上に設けたガス検知物質層と、該ガス検知物質層の状
態変化に伴なう前記薄片の変形状態を検出する手段とを
有する事を特徴としている。
ー消費で測定精度の高いガスセンサーを提供するために
なされたもので、本発明のガスセンサーは揺動可能な薄
片上に設けたガス検知物質層と、該ガス検知物質層の状
態変化に伴なう前記薄片の変形状態を検出する手段とを
有する事を特徴としている。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。
第１図（ム）は本発明に係るガスセンサーの拡大断面図
を示したものであり、１はある種のガスの吸収または放
出に伴って体積変化を起こすガス検知物質層である。２
はガス検知物質層１を支持する基板でＡｕなどで構成さ
れる。３，４はガス検知物質層１．支持基板２の支持部
材で、３は特に電気機械的な動作をするひんし部を受け
るコンタクト部であり、４はポリオキサイドＳｉの絶縁
物質である。５はポリシリコンゲートであり、６はエア
ギヤラグで０．６μ〜数μ程度の空洞である。また７は
フローティングフィールドグレート、８はＮフローティ
ングンース、９はｒ−）オキサイド、１０はシリコン等
の支持基板である。
を示したものであり、１はある種のガスの吸収または放
出に伴って体積変化を起こすガス検知物質層である。２
はガス検知物質層１を支持する基板でＡｕなどで構成さ
れる。３，４はガス検知物質層１．支持基板２の支持部
材で、３は特に電気機械的な動作をするひんし部を受け
るコンタクト部であり、４はポリオキサイドＳｉの絶縁
物質である。５はポリシリコンゲートであり、６はエア
ギヤラグで０．６μ〜数μ程度の空洞である。また７は
フローティングフィールドグレート、８はＮフローティ
ングンース、９はｒ−）オキサイド、１０はシリコン等
の支持基板である。
第１図（ｂ）は第１図（＆）の入方向からの拡大正面図
で、１１はエアーイヤラグ、１２は電気機械的に揺動す
るガス検知物質部、１３はひんじ部、１４はガス検知物
質部１２以外の面を示す。尚、この種の素子はＩＣ又は
ＬＳＩのプロセスと似た工程で製作する事が出来る。
で、１１はエアーイヤラグ、１２は電気機械的に揺動す
るガス検知物質部、１３はひんじ部、１４はガス検知物
質部１２以外の面を示す。尚、この種の素子はＩＣ又は
ＬＳＩのプロセスと似た工程で製作する事が出来る。
第１図（ｃ）は本ガスセンサーの電気的等価図を示した
ものである。同図において、１５は支持基材２側の電極
１６はフローティングフィールドグレート７側の電極を
示す。即ち、本ガスセンサーは揺ψｂ可能なガス検知物
質部１２と素子基台とでコンデンサー構造を形成してい
る。
ものである。同図において、１５は支持基材２側の電極
１６はフローティングフィールドグレート７側の電極を
示す。即ち、本ガスセンサーは揺ψｂ可能なガス検知物
質部１２と素子基台とでコンデンサー構造を形成してい
る。
次に不発明のガスセンサーの検知方法について説明する
。上述のガスセンサーをガス雰囲気中に入れると、ガス
が物質層１に吸収されることにより膨張（または収縮）
し支持基材２との間に歪みが生じ、前記２つの層の伸び
（または縮み）に差ができるために第１図（ａ）の左図
の様に支持基材２は湾曲する。湾曲の程度は、ガス検知
物質層１のガス吸収量により決まるので第１図（Ｃ）に
示したコンデンサーの両極１５．１６の静電容量を測定
することによりガス（またはガス濃度）を検知すること
が可能となる。ガス検知物質層１の材料としては、−例
を挙れば水蒸気（湿度）、アルコール。
。上述のガスセンサーをガス雰囲気中に入れると、ガス
が物質層１に吸収されることにより膨張（または収縮）
し支持基材２との間に歪みが生じ、前記２つの層の伸び
（または縮み）に差ができるために第１図（ａ）の左図
の様に支持基材２は湾曲する。湾曲の程度は、ガス検知
物質層１のガス吸収量により決まるので第１図（Ｃ）に
示したコンデンサーの両極１５．１６の静電容量を測定
することによりガス（またはガス濃度）を検知すること
が可能となる。ガス検知物質層１の材料としては、−例
を挙れば水蒸気（湿度）、アルコール。
ケトン等の極性溶剤のガス検知剤としては極性基の含有
量の多い？リアクリル酸、ポリエチレンオキシド、ポリ
エチレンオキシド、アセテート、セルロース等が使用さ
れる。これらの高分子のゲルは極性を持つガスと接する
時ガスの双極子との相互作用と水素結合能力とによって
ガスを吸収し一種の膨潤状態となる。センサーの感度を
高める為には高分子電解質を用いる場合に架橋の度合を
ゆるくすること、つまり架橋点間分子量を犬きくするこ
とによって得られる。高分子電解質は単独。
量の多い？リアクリル酸、ポリエチレンオキシド、ポリ
エチレンオキシド、アセテート、セルロース等が使用さ
れる。これらの高分子のゲルは極性を持つガスと接する
時ガスの双極子との相互作用と水素結合能力とによって
ガスを吸収し一種の膨潤状態となる。センサーの感度を
高める為には高分子電解質を用いる場合に架橋の度合を
ゆるくすること、つまり架橋点間分子量を犬きくするこ
とによって得られる。高分子電解質は単独。
共重合体どちらであっても構わない。例えば、１９ Ｉ
Ｊアクリル酸塩、デンプン／アクリロニトリルグラフト
共重合体加水分解塩、ビニルアルコール／アクリル酸塩
共重合体等の形として用いることができる。
Ｊアクリル酸塩、デンプン／アクリロニトリルグラフト
共重合体加水分解塩、ビニルアルコール／アクリル酸塩
共重合体等の形として用いることができる。
また、高分子電解質を用いたダルの吸収能は以下の様に
して定まる。高分子電解質の電荷のもつ吸引力によって
可能イオン濃度はゲルの外側よりも内側で常に高い為見
かけ上浸透圧が発生したようになる。吸収性を付与する
因子はこの浸透圧および極性浴媒のガスと高分子電解質
との親和力であり、吸収性を抑制する因子は高分子電解
質の網目に基づくゴム弾性力である。この両回子がバラ
ンスをとるところで吸収能が決まる。
して定まる。高分子電解質の電荷のもつ吸引力によって
可能イオン濃度はゲルの外側よりも内側で常に高い為見
かけ上浸透圧が発生したようになる。吸収性を付与する
因子はこの浸透圧および極性浴媒のガスと高分子電解質
との親和力であり、吸収性を抑制する因子は高分子電解
質の網目に基づくゴム弾性力である。この両回子がバラ
ンスをとるところで吸収能が決まる。
上記高分子のうち特にビニルアルコール／アクリル酸塩
共重合体のダルの吸収性は可逆的であり、吸収、放出の
繰り返しに耐えることが確認されている。以上、極性溶
媒のガスの場合について例をあげたが、極性溶媒ガス、
無極性ｍ媒ガスを問わずガス吸収により体積変化が起こ
る材料であればいずれの材料でも使用できることは容易
に理解できよう。
共重合体のダルの吸収性は可逆的であり、吸収、放出の
繰り返しに耐えることが確認されている。以上、極性溶
媒のガスの場合について例をあげたが、極性溶媒ガス、
無極性ｍ媒ガスを問わずガス吸収により体積変化が起こ
る材料であればいずれの材料でも使用できることは容易
に理解できよう。
また実際の使用にあたっては、第２図のように揺動ガス
検知物質部１２を多数配置した電気機械変換素子１７を
使用することにより、ガスの接触不良による誤差を少な
くすることもできる。
検知物質部１２を多数配置した電気機械変換素子１７を
使用することにより、ガスの接触不良による誤差を少な
くすることもできる。
第３図は、上記のような電気機械変換索子１７を使用し
たガスセンサーの一例を示した概略図である。同図にお
いて体）は平面状の基台、（ｂ）は円筒状の基台に電気
機械変換素子１７が設けられている。これらセンサーの
形状は第３図（ａ） （ｂ）の２例に限らず検知するガ
スおよび使用形態によって自由に変えることができるの
は明らかである。
たガスセンサーの一例を示した概略図である。同図にお
いて体）は平面状の基台、（ｂ）は円筒状の基台に電気
機械変換素子１７が設けられている。これらセンサーの
形状は第３図（ａ） （ｂ）の２例に限らず検知するガ
スおよび使用形態によって自由に変えることができるの
は明らかである。
以上、説明したように本発明によれば、低消費エネルイ
ーで測定精度の高い小型のガスセンサーを提供すること
が可能となる。
ーで測定精度の高い小型のガスセンサーを提供すること
が可能となる。
第１図（ａ） Ｉ （ｂ） ｔ （ｃ）は本発明に係る
ガスセンサーの検知部分を示す概略図でおり、第２図、
第３図はそれぞれ実際の使用上における本ガスセンサー
の様子の一例を示す概略図である・ １：ガス検知物質層、２：支持基材、３：コンタクト部
、４：絶縁物質、６，１１：エアーイヤッ！、７：フロ
ーティングフィールドグレート、１２：揺動ガス検知物
質部、１７二電気機械変換素子。 代理人弁理士 山 下 積 平 第２図 ６． 補正の内容 手系売祁ｊ正書 昭和６０年１０月 ｔＩ日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿１、 事件
の表示 特願昭６０−１７４２３３号 ２、 発明の名称 ガスセンサー ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称（１０
０） キャノン株式会社 ４、代理人 住所 東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル５、 補正の対象 図面の第３図を別紙のとうり補正する。 第３図 （ａ）
ガスセンサーの検知部分を示す概略図でおり、第２図、
第３図はそれぞれ実際の使用上における本ガスセンサー
の様子の一例を示す概略図である・ １：ガス検知物質層、２：支持基材、３：コンタクト部
、４：絶縁物質、６，１１：エアーイヤッ！、７：フロ
ーティングフィールドグレート、１２：揺動ガス検知物
質部、１７二電気機械変換素子。 代理人弁理士 山 下 積 平 第２図 ６． 補正の内容 手系売祁ｊ正書 昭和６０年１０月 ｔＩ日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿１、 事件
の表示 特願昭６０−１７４２３３号 ２、 発明の名称 ガスセンサー ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称（１０
０） キャノン株式会社 ４、代理人 住所 東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル５、 補正の対象 図面の第３図を別紙のとうり補正する。 第３図 （ａ）
Claims (2)
- （１）揺動可能な薄片上に設けたガス検知物質層と、該
ガス検知物質層の状態変化に伴なう前記薄片の変形状態
を検出する手段とを有する事を特徴とするガスセンサー
。 - （２）前記薄片と、前記薄片を有する素子基台とでコン
デンサーを構成し、前記ガス検知物質層によるガス吸収
もしくはガス放出に伴なう前記薄片の湾曲に起因する前
記コンデンサーの静電容量変化から、ガスの検知又はガ
ス濃度の検出を行なう事を特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のガスセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17423385A JPS6235253A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | ガスセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17423385A JPS6235253A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | ガスセンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235253A true JPS6235253A (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=15975046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17423385A Pending JPS6235253A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | ガスセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235253A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017215170A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
| JP2019056607A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JP2020144131A (ja) * | 2020-03-12 | 2020-09-10 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP17423385A patent/JPS6235253A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017215170A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
| US10794886B2 (en) | 2016-05-30 | 2020-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas detection device |
| JP2019056607A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JP2020144131A (ja) * | 2020-03-12 | 2020-09-10 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
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