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ガスセンサー及びガスセンサー製造方法

国内特許コード P110005824
整理番号 S2008-0084-N0
掲載日 2011年10月11日
出願番号 特願2008-138105
公開番号 特開2009-098121
登録番号 特許第5140493号
出願日 平成20年5月27日(2008.5.27)
公開日 平成21年5月7日(2009.5.7)
登録日 平成24年11月22日(2012.11.22)
優先権データ
  • 特願2007-248947 (2007.9.26) JP
発明者
  • 川本 昂
  • 林 和明
  • 村上 吉昭
  • 米澤 建
  • 松本 尚大
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 ガスセンサー及びガスセンサー製造方法
発明の概要

【課題】電極部の形成材料が特殊なものに限定されることを抑制しつつ簡便に使用し得るガスセンサーを提供することにある。
【解決手段】ガスの検知に用いられ、ガスの接触によって電気伝導度が変化するガス検知部と、該ガス検知部の電気伝導度を測定するための電気伝導度測定手段とを有するガスセンサーであって、前記ガス検知部が、カーボンナノチューブが用いられて形成されていることを特徴とするガスセンサーを提供する。
【選択図】 なし

従来技術、競合技術の概要


近年、化石燃料の使用に代えて燃料電池などに代表されるクリーンエネルギーの使用が検討されている。
このように燃料電池など水素ガスの利用の機会が増大するとともに、その検知手段にかかる検討も行われるようになってきている。
水素ガスの検知手段としては、酸化物半導体を用いたものが知られており、例えば、酸化スズの表面に吸着されている酸素と水素との反応により酸化スズが電気伝導度を変化させる性質を利用したものが知られている。
このような性質を利用した検知方法としては、例えば、水素の接触によって電気伝導度が変化する水素検知部を酸化スズで形成するとともに該酸化スズの電気伝導度を測定するための電気伝導度測定手段を設け、該電気伝導度測定手段により読み取られた電気伝導度をもとに水素ガス濃度を算出する方法が広く知られている。



この酸化物半導体を水素検知部に用いる方法においては、常時、水素検知部を400℃程度の高温に加熱する必要がある。そのため、このような水素センサーは、構成する部材に耐熱性が必要であり、しかも、水素検知部を高温に維持させて測定する必要があることから簡便な測定が困難であるという問題を有する。
同様の問題は白金線コイル表面での水素ガスの接触燃焼による温度上昇を利用し、電気抵抗値の変化を検出する接触燃焼方式の水素ガスセンサーにも生じている。



このようなことから、上記のような電気伝導度を測定する方法に代えて、カーボンナノチューブなどの炭素原子を主成分とするクラスターにプロトン解離性の基を導入して得られたクラスター誘導体により形成されたプロトン伝導体を用いる方法が検討されている(特許文献1参照)。
このプロトン伝導体を用いる方法においては、白金など水素分子をプロトンに分解可能な触媒作用を有する金属で電極を形成して該電極でプロトン伝導体を挟み、水素分子が白金触媒で分解される際に触媒間に発生される起電力が測定されて水素ガス濃度が算定されている。
したがって、この特許文献1に記載されている水素ガスセンサーは、酸化物半導体が用いられている水素ガスセンサーのように水素検知部を400℃程度の高温に加熱する必要がなく簡便に水素ガスの測定が実施できる。
しかし、触媒作用を利用していることから電極材が白金などのような特殊な金属に制限されてしまうという問題を有する。



すなわち、従来、電極部などの形成材料が特殊なものに限定されることを抑制しつつ簡便に使用し得る水素ガスセンサーを得ることが困難であるという問題を有している。
なお、このような問題は、水素ガスセンサーのみならず、ガスセンサーに広く共通する問題である。




【特許文献1】特開2003-270200号公報

産業上の利用分野


本発明は、水素ガス等の検知に用いられるガスセンサーとガスセンサー製造方法とに関し、より詳しくは、ガスの接触によって電気伝導度が変化するガス検知部と、該ガス検知部の電気伝導度を測定するための電気伝導度測定手段とを有するガスセンサーとガスセンサー製造方法とに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
水素ガスの検知に用いられ、水素ガスの接触によって電気伝導度が変化するガス検知部と、該ガス検知部の電気伝導度を測定するための電気伝導度測定手段とを有するガスセンサーであって、
前記ガス検知部が、マルチウォールカーボンナノチューブとポリマー成分とを含むポリマー組成物によりフィルム状に形成されており、前記電気伝導度測定手段には、前記フィルム状のガス検知部の表面に設けられた一対の電極が備えられていることを特徴とするガスセンサー。

【請求項2】
水素ガスの検知に用いられ、水素ガスの接触によって電気伝導度が変化するガス検知部と、該ガス検知部の電気伝導度を測定するための電気伝導度測定手段とを有し、前記ガス検知部が、マルチウォールカーボンナノチューブが用いられて形成されているガスセンサーを製造すべく、ポリマー成分を含む液体中で前記マルチウォールカーボンナノチューブに超音波振動を与えて前記液体中に前記マルチウォールカーボンナノチューブが分散された分散液を作製し、該分散液を固化させて前記マルチウォールカーボンナノチューブとポリマー成分とを含むポリマー組成物によりフィルム状に形成されている前記ガス検知部を形成させることを特徴とするガスセンサー製造方法。

【請求項3】
前記分散液で基材上に液膜を形成させ、一対の針電極で1.5~4MHzのいずれかの周波数を有する交流電圧を前記液膜に印加した後に前記液膜を固化させて前記ガス検知部を作製する請求項記載のガスセンサー製造方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中


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