JPH04276545A - オゾンセンサ - Google Patents
オゾンセンサInfo
- Publication number
- JPH04276545A JPH04276545A JP3038311A JP3831191A JPH04276545A JP H04276545 A JPH04276545 A JP H04276545A JP 3038311 A JP3038311 A JP 3038311A JP 3831191 A JP3831191 A JP 3831191A JP H04276545 A JPH04276545 A JP H04276545A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ozone
- intermediate layer
- sensor
- ozone sensor
- film forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オゾン発生機やオゾン
利用機器におけるオゾン濃度制御用またはオゾン検知用
に用いるオゾンセンサに関する。
利用機器におけるオゾン濃度制御用またはオゾン検知用
に用いるオゾンセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】オゾンは強力な酸化作用を示すため、脱
臭、殺菌等の目的で上下水道水処理、医療、食品工業な
ど多くの分野で利用されている。しかしそのような有用
な利用価値がある反面、オゾンはごく微量でも人体に対
して極めて有害であるため、発生量の制御や漏洩オゾン
の検知を確実に行なう必要がある。
臭、殺菌等の目的で上下水道水処理、医療、食品工業な
ど多くの分野で利用されている。しかしそのような有用
な利用価値がある反面、オゾンはごく微量でも人体に対
して極めて有害であるため、発生量の制御や漏洩オゾン
の検知を確実に行なう必要がある。
【０００３】このような状況下においてオゾン濃度の測
定、検知には従来よりもっぱら酸化還元滴定法や吸光光
度法、紫外線吸収スペクトル法等が用いられている。こ
れに対して最近、より簡便なオゾン濃度測定法が望まれ
るようになり、その一方法としてＩｎ２Ｏ３等の金属酸
化物を用いた小型のオゾンセンサが提案されている。
定、検知には従来よりもっぱら酸化還元滴定法や吸光光
度法、紫外線吸収スペクトル法等が用いられている。こ
れに対して最近、より簡便なオゾン濃度測定法が望まれ
るようになり、その一方法としてＩｎ２Ｏ３等の金属酸
化物を用いた小型のオゾンセンサが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来より
もっぱら利用されている吸光光度法等の場合は、一般に
大がかりな装置、煩雑な操作を必要とし、しかも高価で
あるため簡単には利用できないという欠点を有している
。一方、簡便なオゾン濃度測定法として提案されている
金属酸化物を感応体に用いたオゾンセンサの中で、特に
印刷法等の湿式製膜法によって作製された薄膜型のオゾ
ンセンサは感度や応答性に優れている反面、感応体膜と
基板の接合強度がやや不足するために、熱衝撃等によっ
て感応体膜の剥離を生じることがあるなど、信頼性の面
で課題がある。したがって信頼性に富み、小型軽量かつ
安価なオゾンセンサが強く望まれている。
もっぱら利用されている吸光光度法等の場合は、一般に
大がかりな装置、煩雑な操作を必要とし、しかも高価で
あるため簡単には利用できないという欠点を有している
。一方、簡便なオゾン濃度測定法として提案されている
金属酸化物を感応体に用いたオゾンセンサの中で、特に
印刷法等の湿式製膜法によって作製された薄膜型のオゾ
ンセンサは感度や応答性に優れている反面、感応体膜と
基板の接合強度がやや不足するために、熱衝撃等によっ
て感応体膜の剥離を生じることがあるなど、信頼性の面
で課題がある。したがって信頼性に富み、小型軽量かつ
安価なオゾンセンサが強く望まれている。
【０００５】本発明は上記課題を解決するものであり、
熱衝撃に対して優れた強度を有し、かつガス検知特性に
も優れたオゾンセンサを提供することを目的とする。
熱衝撃に対して優れた強度を有し、かつガス検知特性に
も優れたオゾンセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、絶縁性基板上に形成された１対の電極と、
その電極間に乾式製膜法により形成された中間層とを有
し、その中間層の上に前記中間層と同じ材料からなる感
応体を湿式製膜法により形成したものである。
するために、絶縁性基板上に形成された１対の電極と、
その電極間に乾式製膜法により形成された中間層とを有
し、その中間層の上に前記中間層と同じ材料からなる感
応体を湿式製膜法により形成したものである。
【０００７】
【作用】したがって本発明によれば、乾式製膜法で形成
された膜状の中間層が基板との接合強度を大きくし、熱
衝撃に対する安定性を高めることができる。また感応体
は湿式製膜法で形成されるにもかかわらず、中間層が感
応体と同じ材料であるため、感応体と中間層の接合状態
は極めて優れている。したがってセンサ特性を損なうこ
となく、機械的強度に優れた信頼性の高いオゾンセンサ
とすることが可能となる。
された膜状の中間層が基板との接合強度を大きくし、熱
衝撃に対する安定性を高めることができる。また感応体
は湿式製膜法で形成されるにもかかわらず、中間層が感
応体と同じ材料であるため、感応体と中間層の接合状態
は極めて優れている。したがってセンサ特性を損なうこ
となく、機械的強度に優れた信頼性の高いオゾンセンサ
とすることが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面ととも
に説明する。
に説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例におけるオゾンセ
ンサの概略断面図であり、図において、１はアルミナ基
板、２はアルミナ基板１上に形成した白金電極、３はＩ
ｎとＳｎを真空蒸着することによって形成した中間層（
厚さ１００Å）、４はＩｎとＳｎの有機金属化合物を主
体として調製したインクを用いてスクリーン印刷により
形成し、５００℃で焼成して作製したＩｎ２Ｏ３（９５
ｗｔ％）とＳｎＯ２（５ｗｔ％）からなる感応体（厚さ
約８００Å）である。
ンサの概略断面図であり、図において、１はアルミナ基
板、２はアルミナ基板１上に形成した白金電極、３はＩ
ｎとＳｎを真空蒸着することによって形成した中間層（
厚さ１００Å）、４はＩｎとＳｎの有機金属化合物を主
体として調製したインクを用いてスクリーン印刷により
形成し、５００℃で焼成して作製したＩｎ２Ｏ３（９５
ｗｔ％）とＳｎＯ２（５ｗｔ％）からなる感応体（厚さ
約８００Å）である。
【００１０】比較例として、中間層３を形成していない
オゾンセンサ（感応体厚さ約９００Å）を作製した。湿
式製膜法により作製した感応体４の厚さ以外、素子構成
要素の形状、寸法、作製条件等は実施例と同じとした。 なお中間層３は感応体４と同じ組成を有する。
オゾンセンサ（感応体厚さ約９００Å）を作製した。湿
式製膜法により作製した感応体４の厚さ以外、素子構成
要素の形状、寸法、作製条件等は実施例と同じとした。 なお中間層３は感応体４と同じ組成を有する。
【００１１】これらのオゾンセンサを用いて、以下に説
明する方法でオゾンに対する応答特性を測定した。まず
オゾンセンサを素子加熱用ヒーターに固定して清浄空気
を満たした測定箱にセットし、ヒーターに通電してセン
サ温度を３５０℃に設定した。ついで、１ｐｐｍのオゾ
ンを測定箱に注入して均一に拡散させてオゾンセンサに
接触させ、オゾンセンサの電気抵抗を測定した。実施例
、比較例それぞれ５個の素子について測定し、その平均
値を図２に示す。なお、電気抵抗は任意目盛りで表わし
た。空気中、オゾン混合空気中のいずれにおいても実施
例のオゾンセンサの電気抵抗が比較例のオゾンセンサの
電気抵抗よりやや小さいという違いはあるが、感度（オ
ゾン混合空気中における電気抵抗を空気中における電気
抵抗で除したもの）は同等であることが明らかとなった
。乾式製膜法により形成した膜（中間層３）は湿式製膜
法により形成した膜（感応体４）よりも緻密な膜となる
ため、実施例の膜（中間層３＋感応体４）は全体として
電気抵抗が小さくなったものと考えられる。それに対し
て感度は実質上表面に印刷された膜（感応体４）に支配
されるため、実施例、比較例ともに同等の感度特性を示
すものと考えられる。
明する方法でオゾンに対する応答特性を測定した。まず
オゾンセンサを素子加熱用ヒーターに固定して清浄空気
を満たした測定箱にセットし、ヒーターに通電してセン
サ温度を３５０℃に設定した。ついで、１ｐｐｍのオゾ
ンを測定箱に注入して均一に拡散させてオゾンセンサに
接触させ、オゾンセンサの電気抵抗を測定した。実施例
、比較例それぞれ５個の素子について測定し、その平均
値を図２に示す。なお、電気抵抗は任意目盛りで表わし
た。空気中、オゾン混合空気中のいずれにおいても実施
例のオゾンセンサの電気抵抗が比較例のオゾンセンサの
電気抵抗よりやや小さいという違いはあるが、感度（オ
ゾン混合空気中における電気抵抗を空気中における電気
抵抗で除したもの）は同等であることが明らかとなった
。乾式製膜法により形成した膜（中間層３）は湿式製膜
法により形成した膜（感応体４）よりも緻密な膜となる
ため、実施例の膜（中間層３＋感応体４）は全体として
電気抵抗が小さくなったものと考えられる。それに対し
て感度は実質上表面に印刷された膜（感応体４）に支配
されるため、実施例、比較例ともに同等の感度特性を示
すものと考えられる。
【００１２】次にオゾンセンサの耐熱衝撃性を確認する
ため、以下の方法で試験を行なった。オゾンセンサを電
気炉中に置き、室温〜５００℃を約１分で昇・降温させ
、５０回毎に室温におけるオゾンセンサの電気抵抗を測
定し、これを計３００回行なって電気抵抗の変化の有無
を確認した。その結果を図３に示す。この結果、実施例
のオゾンセンサの電気抵抗は初期からほとんど変化しな
いことが明らかとなった。これに対して、比較例のオゾ
ンセンサの電気抵抗は１００回までに大きく増加し、そ
の後も徐々に増加傾向が続くことが明らかとなった。 試験後のオゾンセンサの感応体４とアルミナ基板１の界
面を走査型電子顕微鏡により観察した結果、実施例のオ
ゾンセンサにおいては中間層３とアルミナ基板１の界面
、および中間層３と感応体４の膜の界面いずれの接合状
態にも異常は認められなかった。一方、比較例のオゾン
センサにおいては感応体４の膜とアルミナ基板１の界面
に部分的な剥離が多数認められた。このことが結果的に
オゾンセンサの電気抵抗の増大となって現われたものと
考えられる。真空蒸着によって作製した膜（中間層３）
はアルミナ基板１に対して極めて良好な接合状態を示す
ことが本実施例において確認された。なお、真空蒸着に
限らず、スパッタ等によっても同様に良好な接合が得ら
れる。中間層３と感応体４とは組成的に同じ材料からな
るため、製膜条件が異なるにもかかわらず接合にはなん
ら問題がなく、焼成を含む製膜過程で実質的に一体化す
るものと考えられる。
ため、以下の方法で試験を行なった。オゾンセンサを電
気炉中に置き、室温〜５００℃を約１分で昇・降温させ
、５０回毎に室温におけるオゾンセンサの電気抵抗を測
定し、これを計３００回行なって電気抵抗の変化の有無
を確認した。その結果を図３に示す。この結果、実施例
のオゾンセンサの電気抵抗は初期からほとんど変化しな
いことが明らかとなった。これに対して、比較例のオゾ
ンセンサの電気抵抗は１００回までに大きく増加し、そ
の後も徐々に増加傾向が続くことが明らかとなった。 試験後のオゾンセンサの感応体４とアルミナ基板１の界
面を走査型電子顕微鏡により観察した結果、実施例のオ
ゾンセンサにおいては中間層３とアルミナ基板１の界面
、および中間層３と感応体４の膜の界面いずれの接合状
態にも異常は認められなかった。一方、比較例のオゾン
センサにおいては感応体４の膜とアルミナ基板１の界面
に部分的な剥離が多数認められた。このことが結果的に
オゾンセンサの電気抵抗の増大となって現われたものと
考えられる。真空蒸着によって作製した膜（中間層３）
はアルミナ基板１に対して極めて良好な接合状態を示す
ことが本実施例において確認された。なお、真空蒸着に
限らず、スパッタ等によっても同様に良好な接合が得ら
れる。中間層３と感応体４とは組成的に同じ材料からな
るため、製膜条件が異なるにもかかわらず接合にはなん
ら問題がなく、焼成を含む製膜過程で実質的に一体化す
るものと考えられる。
【００１３】次にセンサ感度の経時変化を測定した。オ
ゾンセンサを４５０℃の空気雰囲気中に放置しておき、
２００時間毎に取り出し、測定箱中で前記同様の方法で
３５０℃における電気抵抗変化を測定し、センサ感度の
経時変化を求めた。センサ感度はオゾン混合空気中にお
けるオゾンセンサの電気抵抗（ＲＧ）を空気中における
オゾンセンサの電気抵抗（ＲＡ）で除した値（ＲＧ／Ｒ
Ａ）で表わした。これを計２０００時間行ない、その結
果を図４に示す。中間層３を形成した実施例のオゾンセ
ンサの場合には感度の経時変化がほとんど認められない
が、中間層３を形成していない比較例のオゾンセンサに
おいては感度が次第に低下することが明らかになった。
ゾンセンサを４５０℃の空気雰囲気中に放置しておき、
２００時間毎に取り出し、測定箱中で前記同様の方法で
３５０℃における電気抵抗変化を測定し、センサ感度の
経時変化を求めた。センサ感度はオゾン混合空気中にお
けるオゾンセンサの電気抵抗（ＲＧ）を空気中における
オゾンセンサの電気抵抗（ＲＡ）で除した値（ＲＧ／Ｒ
Ａ）で表わした。これを計２０００時間行ない、その結
果を図４に示す。中間層３を形成した実施例のオゾンセ
ンサの場合には感度の経時変化がほとんど認められない
が、中間層３を形成していない比較例のオゾンセンサに
おいては感度が次第に低下することが明らかになった。
【００１４】このように上記実施例によれば、感応体４
を感応体４と同じ組成を有する中間層３を介してアルミ
ナ基板１上に設けているため、極めて耐熱衝撃性に優れ
たオゾンセンサを得ることができる。
を感応体４と同じ組成を有する中間層３を介してアルミ
ナ基板１上に設けているため、極めて耐熱衝撃性に優れ
たオゾンセンサを得ることができる。
【００１５】なお、実施例では、オゾンガスの感応体４
の作製法として印刷法を用いた場合について述べたが、
塗布法やスピンコート法等の様々な湿式製膜法を用いる
ことができ、いずれの場合にも実施例と同様の高表面積
で高活性な感応体４を作製することが可能である。中間
層３の形成方法として本実施例では真空蒸着法を用いた
場合について説明したが、これに限定するものではなく
、スパッタ法その他、材料または形状に適した製膜法を
用いることが可能である。また実施例では感応体４およ
び中間層３としてＩｎ２Ｏ３とＳｎＯ２の比率が９５：
５となる材料を用いた場合について述べたが、その他の
割合になる場合、または他の材料を用いる場合にも同様
の結果を得ることができる。さらに出発材料も実施例に
限らず製膜法に適したものを適宜選択して用いることが
可能である。オゾンセンサ各部の構造や構成または基板
材料や電極材料も発明の主旨に反しない限りにおいて自
由に設計または使用することができる。
の作製法として印刷法を用いた場合について述べたが、
塗布法やスピンコート法等の様々な湿式製膜法を用いる
ことができ、いずれの場合にも実施例と同様の高表面積
で高活性な感応体４を作製することが可能である。中間
層３の形成方法として本実施例では真空蒸着法を用いた
場合について説明したが、これに限定するものではなく
、スパッタ法その他、材料または形状に適した製膜法を
用いることが可能である。また実施例では感応体４およ
び中間層３としてＩｎ２Ｏ３とＳｎＯ２の比率が９５：
５となる材料を用いた場合について述べたが、その他の
割合になる場合、または他の材料を用いる場合にも同様
の結果を得ることができる。さらに出発材料も実施例に
限らず製膜法に適したものを適宜選択して用いることが
可能である。オゾンセンサ各部の構造や構成または基板
材料や電極材料も発明の主旨に反しない限りにおいて自
由に設計または使用することができる。
【００１６】
【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明の
オゾンセンサは、電極を形成した絶縁性基板上にオゾン
ガスの感応体と同じ組成を有する中間層を乾式製膜法に
より設け、さらにその上に感応体を湿式製膜法により設
けた構成としていることにより、ガス検知特性に優れる
とともに熱的な安定性にも優れるという効果を有する。 さらに小型軽量かつ安価であるため、オゾン発生機やオ
ゾン利用機器においてオゾン濃度の制御やオゾンの検知
等に極めて有用である。
オゾンセンサは、電極を形成した絶縁性基板上にオゾン
ガスの感応体と同じ組成を有する中間層を乾式製膜法に
より設け、さらにその上に感応体を湿式製膜法により設
けた構成としていることにより、ガス検知特性に優れる
とともに熱的な安定性にも優れるという効果を有する。 さらに小型軽量かつ安価であるため、オゾン発生機やオ
ゾン利用機器においてオゾン濃度の制御やオゾンの検知
等に極めて有用である。
【図１】本発明の一実施例におけるオゾンセンサの概略
断面図
断面図
【図２】実施例および比較例のオゾンセンサの応答特性
を比較する特性図
を比較する特性図
【図３】空気中における実施例および比較例のオゾンセ
ンサの電気抵抗に対する熱衝撃の影響を示す特性図
ンサの電気抵抗に対する熱衝撃の影響を示す特性図
【図
４】実施例および比較例のオゾンセンサの感度の経時変
化を示す特性図
４】実施例および比較例のオゾンセンサの感度の経時変
化を示す特性図
１ アルミナ基板（絶縁性基板）
２ 電極
３ 中間層
４ 感応体
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板上に形成された１対の電極と、
その１対の電極間に乾式製膜法によって形成された金属
酸化物を主体とする材料からなる膜状の中間層と、その
中間層の上に湿式製膜法により形成された前記中間層と
同じ材料からなる膜状の感応体とを有することを特徴と
するオゾンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3038311A JPH04276545A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | オゾンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3038311A JPH04276545A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | オゾンセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276545A true JPH04276545A (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=12521753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3038311A Pending JPH04276545A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | オゾンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04276545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008145148A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN103592583A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-19 | 三峡大学 | 基于气体检测的发电机定子线棒绝缘在线检测装置 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3038311A patent/JPH04276545A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008145148A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN103592583A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-19 | 三峡大学 | 基于气体检测的发电机定子线棒绝缘在线检测装置 |
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