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公開番号2024159380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023104878
出願日2023-06-27
発明の名称ガスセンサ及びガスセンサシステム
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人グランダム特許事務所
主分類G01N 27/12 20060101AFI20241031BHJP(測定;試験)
要約【課題】センサ感度を高めつつ、ガス吸着層の過熱を抑制し得るガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサ10は、ヒータ電極24を有した基体20と、基体20に積層され、ヒータ電極24を用いた温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離することで測定対象ガスを濃縮するガス吸着層50と、基体20に積層され、測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層30と、ガス検知層30に接続された一対の検知電極40と、を備える。ガス検知層30の少なくとも一部は、基体20の厚さ方向において、ヒータ電極24に重なる。ガス吸着層50は、金属有機構造体からなり、基体20の厚さ方向から見たとき、ガス検知層30と離間して構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ヒータ電極を有した基体と、
前記基体に積層され、前記ヒータ電極を用いた温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離することで前記測定対象ガスを濃縮するガス吸着層と、
前記基体に積層され、前記測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層と、
前記ガス検知層に接続された一対の検知電極と、を備え、
前記ガス吸着層によって濃縮した前記測定対象ガスの濃度を測定するガスセンサであって、
前記ガス検知層の少なくとも一部は、前記基体の厚さ方向において、前記ヒータ電極に重なり、
前記ガス吸着層は、金属有機構造体からなり、前記基体の厚さ方向から見たとき、前記ガス検知層と離間して構成された、
ガスセンサ。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記ガス吸着層は、前記ガス検知層の周りを連続的又は断続的に囲む、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記基体は、前記ヒータ電極によって加熱され、
前記ガス検知層の全体は、前記基体における表面温度が前記基体の表面の最高温度の７０％以上の領域である均熱領域に配され、
前記ガス吸着層の全体は、前記基体における表面温度が前記基体の表面の最高温度の７０％未満の領域である非均熱領域に配される、
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記ガス吸着層の全体は、前記非均熱領域のうち、前記基体における表面温度が前記基体の表面の最高温度の２０％以上かつ７０％未満の領域に配される、
請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記基体は、ダイアフラムを有し、
前記ヒータ電極は、前記ダイアフラムに設けられる、
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサと、
前記ヒータ電極を用いた加熱時間と、前記ガスセンサによって検出された濃縮された前記測定対象ガスの濃度と、に基づいて、濃縮前の前記測定対象ガスの濃度を導出する制御を行う制御部と、
を備えるガスセンサシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサシステムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ｐｐｂレベルまたはｐｐｔレベルの極低濃度のガスを測る技術は、ガスクロマトグラフィー質量分析等の大型機器を用いるものが主流であり、小型かつ簡便に測る手法は限られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の皮膚ガス測定装置は、皮膚ガス捕集部と、皮膚ガス測定部と、を備えている。皮膚ガス捕集部は、皮膚ガス成分を吸着して濃縮する多孔質材料と、多孔質材料を加熱する加熱部と、を有している。多孔質材料は、ゼオライトから構成されるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－２３２０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
センサ基板上に多孔質材料を搭載する場合に、センサ基板の耐久性を考慮すると、ガス吸着量が多い金属有機構造体（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓ：ＭＯＦ）が好ましい。しかしながら、金属有機構造体は、リガンドが有機物で構成されるため、耐熱性に欠けることが知られている。そのため、ガスを検知する感応膜を加熱して感度を高めようとしたとき、多孔質材料が劣化して吸着材として機能しなくなるおそれがある。
【０００６】
本開示は、センサ感度を高めつつ、ガス吸着層の過熱を抑制し得るガスセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のガスセンサは、
ヒータ電極を有した基体と、
前記基体に積層され、前記ヒータ電極を用いた温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離するガス吸着層と、
前記基体に積層され、前記測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層と、
前記ガス検知層に接続された一対の検知電極と、を備え、
前記ガス検知層によって濃縮した前記測定対象ガスの濃度を測定するガスセンサであって、
前記ガス検知層の少なくとも一部は、前記基体の厚さ方向において、前記ヒータ電極に重なり、
前記ガス吸着層は、金属有機構造体からなり、前記基体の厚さ方向から見たとき、前記ガス検知層と離間して構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る技術は、センサ感度を高めつつ、ガス吸着層の過熱を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態のガスセンサを概略的に示す斜視図である。
図２は、図１のガスセンサの側断面図である。
図３は、図１のガスセンサの平面図である。
図４は、ガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図５は、図４に続くガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図６は、図５に続くガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図７は、第１実施形態のガスセンサシステムの電気的構成を示すブロック図である。
図８は、ガスセンサシステムで実行される制御のフローチャートである。
図９は、濃縮前の測定対象ガスの濃度の導出に用いられるテーブルを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。
（【００１１】以降は省略されています）

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