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オゾン検出センサ 新技術説明会

国内特許コード P120007334
整理番号 21-1
掲載日 2012年4月18日
出願番号 特願2010-036678
公開番号 特開2011-169875
登録番号 特許第5601700号
出願日 平成22年2月22日(2010.2.22)
公開日 平成23年9月1日(2011.9.1)
登録日 平成26年8月29日(2014.8.29)
発明者
  • 君島 幸博
  • 岸本 誠一
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 オゾン検出センサ 新技術説明会
発明の概要 【課題】オゾン濃度を精度よく検出できるコンパクトなオゾン検出センサを提供する。
【解決手段】透光性基板4a、4bの対の対向間隙5にオゾン含有流体Oを装入する測定セル4と、一方の基板4aに紫外光UVを照射する光源20と、他方の基板4bの透光側に設けたドーピング又は真性欠陥により紫外光感度を増大させたP型又はN型の所定膜厚dの酸化亜鉛(ZnO)の薄膜10と、薄膜10に一定電圧を印加する電極対11、12と、電極対11、12間の電流を検知する計測回路16とを備え、酸化亜鉛薄膜10の所定膜厚dをA領域紫外光に対するC領域紫外光の感度比率(UVC/UVA)が所定比率以上となるように選択する。好ましくは、酸化亜鉛薄膜10の所定膜厚dを、電極対11、12間の電流の時定数が所定値以下となる範囲内においてA領域紫外光に対するC領域紫外光の感度比率(UVC/UVA)が最大となるように選択する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



オゾン(O)は強い酸化力を有しており、食品や調理機器の殺菌・洗浄、居室や排水処理設備の浄化・脱臭、衣服等の漂白などの様々な民生・工業用途において気相又は液相として広く利用されている。しかし、不適切な濃度で利用すると人体への悪影響や機器・設備の劣化を招くおそれがあるため、適切なオゾン濃度(例えば0.1ppm以下)で利用することが求められる。また最近は、オゾンを利用する場合だけでなく、環境保全や労働衛生等を目的として自然環境や職場環境のオゾン濃度を管理することが求められる場合もある。このような気相又は液相中のオゾン濃度を検出するため、オゾンの極大吸収帯が紫外光の特定波長領域(254nm付近)にあるという性質を利用して、紫外線吸収方式のオゾン濃度検出装置(以下、オゾン検出センサということがある)が開発されている(非特許文献1及び特許文献1参照)。





例えば特許文献1は、図8に示すように、中空筒状の測定セル33及び標準セル34をそれぞれランプ31(例えばオゾン極大吸収帯を中心とする単色光を出力する低圧水銀ランプ等)と対向させて配置し、各セル33及び34の中空部にそれぞれオゾン水O及び標準水Rを流入させつつ透光窓33A、34Aからランプ光を中空部内に照射し、その中空部の透過光の光量を各セル33及び34に設けた検出センサ35、46(例えばオゾン極大吸収帯付近に検出感度を有するフォトダイオード、光電管、光電子倍増管等)で検出してオゾン水O中のオゾン濃度を検出する装置を開示している。具体的には、対象セル34の検出センサ46の光量出力値を比較増幅回路48に入力し、比較増幅回路48によって検出センサ46の出力値が常に一定に保持されるようにランプ31の電源32の電圧を制御する。また、検出センサ35の出力値をオゾン濃度演算処理回路36に入力し、演算処理回路36によって検出センサ35の出力値をオゾン水O中のオゾン濃度に変換して表示器44に出力する。対象セル34側で光量が一定となるようにランプ31を制御することにより、測定セル33側でランプの劣化等の影響を避けながらオゾン濃度を精度よく検出することができる。

産業上の利用分野



本発明はオゾン検出センサに関し、とくに酸化亜鉛薄膜を用いてオゾン含有流体中のオゾン濃度を検出するオゾン検出センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
透光性基板の対の対向間隙にオゾン含有流体を充填する測定セル、前記測定セルの一方の基板上に紫外光を照射する光源、前記測定セルの他方の基板の透光側に設けたドーピング又は真性欠陥により紫外光感度を増大させたP型又はN型の所定膜厚の酸化亜鉛薄膜、前記酸化亜鉛薄膜に一定電圧を印加する電極対、及び前記電極対間の電流を検知する計測回路を備えてなり、前記酸化亜鉛薄膜の膜厚とA領域紫外光に対するC領域紫外光の感度比率との比例係数を実験的に求め、その比例係数に基づき必要な感度比率が得られるように前記酸化亜鉛薄膜の所定膜厚を選択してなるオゾン検出センサ。

【請求項2】
請求項1の検出センサにおいて、前記酸化亜鉛薄膜の膜厚とA領域紫外光に対するC領域紫外光の感度比率との比例係数を実験的に求めると共に、前記酸化亜鉛薄膜の膜厚と前記電極対間の電流の時定数との比例係数を実験的に求め、その両比例係数に基づき必要な時手数が得られ且つA領域紫外光に対するC領域紫外光の感度比率が最大となるように前記酸化亜鉛薄膜の所定膜厚を選択してなるオゾン検出センサ。

【請求項3】
請求項1又は2の検出センサにおいて、前記酸化亜鉛薄膜を測定セルの他方の基板上に接触させ、前記電極対をその薄膜上に接触させて設けてなるオゾン検出センサ。

【請求項4】
請求項1又は2の検出センサにおいて、前記電極対を測定セルの他方の基板上に接触させ、前記酸化亜鉛薄膜をその電極上に接触させて設けてなるオゾン検出センサ。

【請求項5】
請求項1から4の何れかの検出センサにおいて、前記酸化亜鉛薄膜をP型とN型とが絶縁層を介して積層されたPIN型薄膜とし、前記電極対をPIN型薄膜のP型面とN型面とに分けて配置してなるオゾン検出センサ。

【請求項6】
請求項1から5の何れかの検出センサにおいて、前記光源によりA領域紫外光とC領域紫外光とを順次照射し、前記計測回路により両紫外光照射時の電流比を検知してなるオゾン検出センサ。

【請求項7】
請求項1から5の何れかの検出センサにおいて、透光性基板の対の対向間隙に非オゾン含有流体を充填する対照セルを設け、前記光源により測定セル及び対照セルの一方の基板上にそれぞれ紫外光を照射し、前記酸化亜鉛薄膜及び電極対を測定セル及び対照セルの他方の基板上にそれぞれ設け、前記計測回路により測定セルの電極対間と参照セルの電極対間との電流差を検知してなるオゾン検出センサ。

【請求項8】
請求項7の検出センサにおいて、前記測定セル及び対照セルをそれぞれオゾン又は非オゾン含有流体が充填可能な中空部とその中空部を介して対向する透光性基板対とを有する筒状セルとしてなるオゾン検出センサ。

【請求項9】
請求項8の検出センサにおいて、前記測定セル及び対照セルを、中間隔壁により中空部が二通路に仕切られた単一の筒状セルとしてなるオゾン検出センサ。

【請求項10】
請求項7から9の何れかの検出センサにおいて、前記光源によりA領域紫外光とC領域紫外光とを順次照射し、前記計測回路により両紫外光照射時の電流差の比を検知してなるオゾン検出センサ。

【請求項11】
請求項1から10の何れかの検出センサにおいて、前記酸化亜鉛をB、Al、Ga、In、Zn、H、I族元素、又はIV族元素がドーピングされたものとしてなるオゾン検出センサ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010036678thum.jpg
出願権利状態 登録


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