JPS60159632A - 水素センサ− - Google Patents
水素センサ−Info
- Publication number
- JPS60159632A JPS60159632A JP1453484A JP1453484A JPS60159632A JP S60159632 A JPS60159632 A JP S60159632A JP 1453484 A JP1453484 A JP 1453484A JP 1453484 A JP1453484 A JP 1453484A JP S60159632 A JPS60159632 A JP S60159632A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- sensor
- palladium
- gas
- hydrogen sensor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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
【発明の詳細な説明】
本発明は水素センサーに関し、さらに詳しくは、水系の
みを選択的に検出しつる水素センサーに関する。
みを選択的に検出しつる水素センサーに関する。
従来、ガス中に含まれる水系の検知器としては次のよう
な方法によるものが知られている。
な方法によるものが知られている。
（１）水系が存在すると気体の熱伝導度が変化すること
を利用する熱伝導式と呼ばれる方法（２）触媒上で水素
を燃焼させその熱によって白金フィラメントなどの抵抗
体の抵抗が上昇する現象を利用する接触燃焼・式と呼ば
れる方法（３）酸化錫などの金属酸化物半導体の焼結体
を加熱しておき、これに水素が接触すると半導体の電気
伝導度が変化することを利用する半導体式と呼ばれる方
法 しかしながら、これらの方法はいずれも水素と他の可燃
性ガスの共存下においては水系のみを区別して検出する
能力を有していない。すなわち、水素、炭化水素および
一酸化炭素などをほぼ似通った感度で検知するために水
系検知器としては大きな不便さを招いていた。
を利用する熱伝導式と呼ばれる方法（２）触媒上で水素
を燃焼させその熱によって白金フィラメントなどの抵抗
体の抵抗が上昇する現象を利用する接触燃焼・式と呼ば
れる方法（３）酸化錫などの金属酸化物半導体の焼結体
を加熱しておき、これに水素が接触すると半導体の電気
伝導度が変化することを利用する半導体式と呼ばれる方
法 しかしながら、これらの方法はいずれも水素と他の可燃
性ガスの共存下においては水系のみを区別して検出する
能力を有していない。すなわち、水素、炭化水素および
一酸化炭素などをほぼ似通った感度で検知するために水
系検知器としては大きな不便さを招いていた。
このような欠点を改善するために本発明者らは鋭意検討
を重ねた結果ピエゾ圧電効果を示す素子を特殊な金属で
薄膜状に被い、この金属薄膜に電極を取付けてセンサー
′とし、このセンサーを含む電気回路を発振させると、
その発振周波数が水素の存在の有無のみによって変化す
ることを見い出し本発明に到達した。
を重ねた結果ピエゾ圧電効果を示す素子を特殊な金属で
薄膜状に被い、この金属薄膜に電極を取付けてセンサー
′とし、このセンサーを含む電気回路を発振させると、
その発振周波数が水素の存在の有無のみによって変化す
ることを見い出し本発明に到達した。
すなわち、本発明はピエゾ圧電効果を有する素子にパラ
ジウム、金および白金のうちから選ばれた少くとも１種
の金属を特徴とする特許を付着せしめた振動子を検出端
とした水素センサーである。
ジウム、金および白金のうちから選ばれた少くとも１種
の金属を特徴とする特許を付着せしめた振動子を検出端
とした水素センサーである。
本発明で用いられるピエゾ圧電素子としては水晶、ｉツ
シエル塩、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛ランタン
（ＰＬＺＴ）などを挙げることができる。ピエゾ圧電素
子の形状には特に制限はないが、たとえば円形、楕円形
正方形、菱形、長方形などの板状が挙げられる。
シエル塩、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛ランタン
（ＰＬＺＴ）などを挙げることができる。ピエゾ圧電素
子の形状には特に制限はないが、たとえば円形、楕円形
正方形、菱形、長方形などの板状が挙げられる。
本発明において、ピエゾ圧電素子に付着させる薄膜の材
料としてはパラジウム、金および白金が挙げられ、これ
らは単独で用いられてもよく、また２種以上を合金など
の形で用いられてもよい。さらに少量の銀および／また
は銅がこれらの金属に含有されていてもよい。
料としてはパラジウム、金および白金が挙げられ、これ
らは単独で用いられてもよく、また２種以上を合金など
の形で用いられてもよい。さらに少量の銀および／また
は銅がこれらの金属に含有されていてもよい。
金属薄膜のピエゾ圧電素子への付着方法としては真空蒸
着、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリングなど従来それ
自体公知の方法が適用可能である。金属の厚みには特に
制限はないが、加工のし易さなどから５０００Ａ以下と
するのが好ましい。
着、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリングなど従来それ
自体公知の方法が適用可能である。金属の厚みには特に
制限はないが、加工のし易さなどから５０００Ａ以下と
するのが好ましい。
以下図面によって本発明をさらに具体的に説明する。
第１図は本発明の水素センサーの断面図であり、第２図
は本発明の水素センサーが組込まれた水素検知装置の構
成図である。
は本発明の水素センサーが組込まれた水素検知装置の構
成図である。
れた電極２，２がそれぞれ固定され、振動子１および電
極２，２の表面はパラジウムなどの蒸着膜６．５で被わ
れて水素センサーとされている。
極２，２の表面はパラジウムなどの蒸着膜６．５で被わ
れて水素センサーとされている。
第２図において、本発明の水素センサー４が取付けられ
た検出器セル５は流量計６を介してガス供給装置７と配
管で接続され、検出器セル５から導かれたリード線は発
振器８と接続され、発振器８は周波数カウンター９およ
び安定化電源１０とそれぞれ配線によって接続されて水
素検知装置とされている。ガス中に含まれる水系は、当
該ガスをガス供給装置７から流量計６を通して検出器セ
ル５に流しながら発振器８と水素センサー４とを共振さ
せ、その共振周、波数の変化を周波数カウンター９で読
み取ることによって検知される。
た検出器セル５は流量計６を介してガス供給装置７と配
管で接続され、検出器セル５から導かれたリード線は発
振器８と接続され、発振器８は周波数カウンター９およ
び安定化電源１０とそれぞれ配線によって接続されて水
素検知装置とされている。ガス中に含まれる水系は、当
該ガスをガス供給装置７から流量計６を通して検出器セ
ル５に流しながら発振器８と水素センサー４とを共振さ
せ、その共振周、波数の変化を周波数カウンター９で読
み取ることによって検知される。
本発明の水素センサーを使用することによって、水素以
外の可燃性ガスが共存するガス流中においてもこれらの
可燃性ガスの影響を受けることなく水素のみを選択的に
しかも高精度で連続的に検知することができる。
外の可燃性ガスが共存するガス流中においてもこれらの
可燃性ガスの影響を受けることなく水素のみを選択的に
しかも高精度で連続的に検知することができる。
実施例 １
（水素センサー製作）
水晶振動子板に電極を取付けた後、表面にパラジウムを
空気雰囲気下で真空蒸着し水系センサーを製作した。生
成したパラジウム薄膜の厚みは３０００Ａであった。
空気雰囲気下で真空蒸着し水系センサーを製作した。生
成したパラジウム薄膜の厚みは３０００Ａであった。
（共振周波数の測定ン
第２図で示した構成の装置に上記の水素センサーをセッ
トし、ガス供給装置から２００ｄ／ｍｉｎの速度で空気
を流し７ｊＣｇセンサーの振動子の共振周波数を測定し
たところ６０１５４３ＢＨｚであった。この周波数は空
気流速が変化しでも不変であった。また、空気を流す代
りに窒素あるいはアルゴンを流しても共振周波数には変
化は見られなかった。
トし、ガス供給装置から２００ｄ／ｍｉｎの速度で空気
を流し７ｊＣｇセンサーの振動子の共振周波数を測定し
たところ６０１５４３ＢＨｚであった。この周波数は空
気流速が変化しでも不変であった。また、空気を流す代
りに窒素あるいはアルゴンを流しても共振周波数には変
化は見られなかった。
（水素含有ガスを流したときのレスポンス）前記の装置
に水素５１２０ＰＰＭを含む窒素ガスを１４９０ ｄ／
ｍｉｎで流しながら共振周波の 数÷変化を測定した結果を舘３図に示す。約２分（ａで
示した）経過後に共振周波数は６０１５４５５Ｈｚへと
水素を含才ないガスの場合に比べ１７Ｈｚの上昇を示し
その葦ま定常状態となった。次に水素を含まない空気を
２６６１１Ｌｌ／ｍｉｎで流したところ約１分（ｂで示
した）経過後に共振周波数は６０１５４．５ＢＨｚへと
もとの状態に回復した。
に水素５１２０ＰＰＭを含む窒素ガスを１４９０ ｄ／
ｍｉｎで流しながら共振周波の 数÷変化を測定した結果を舘３図に示す。約２分（ａで
示した）経過後に共振周波数は６０１５４５５Ｈｚへと
水素を含才ないガスの場合に比べ１７Ｈｚの上昇を示し
その葦ま定常状態となった。次に水素を含まない空気を
２６６１１Ｌｌ／ｍｉｎで流したところ約１分（ｂで示
した）経過後に共振周波数は６０１５４．５ＢＨｚへと
もとの状態に回復した。
（その他のガスを流したときのレスポンス）メタン、エ
タンおよびプロパンをそれぞれ単独に約１．０００ＰＰ
Ｍ含む窒素ガスを前記の装置に流したが共振周波数には
変化は見られなかつた。また、二酸化硫黄 １００００
ＰＰＭ。
タンおよびプロパンをそれぞれ単独に約１．０００ＰＰ
Ｍ含む窒素ガスを前記の装置に流したが共振周波数には
変化は見られなかつた。また、二酸化硫黄 １００００
ＰＰＭ。
二酸化炭素 ５０００ＰＰＭ、二酸化窒素 ９７ＰＰＭ
をそれぞれ単独に含む窒素ガスを流したが共振周波数に
は変化は見られなかった。これらの結果からこの水素セ
ンサーの振動子は、ガス中に含まれる水素のみと特異的
に作用してその共振周波数が変化するという極めて水素
選択性の高い性質を有していることがわかる。
をそれぞれ単独に含む窒素ガスを流したが共振周波数に
は変化は見られなかった。これらの結果からこの水素セ
ンサーの振動子は、ガス中に含まれる水素のみと特異的
に作用してその共振周波数が変化するという極めて水素
選択性の高い性質を有していることがわかる。
実施例 ２
実施例１で用いたと同じ装置において窒素中に５１２０
ＰＰＭの水素な含むガスを用い水素センサーの振動子の
共振周波数におよぼす流速の影響を調べた結果、第４図
に示すようにガス流速の影響はほとんど認められなかっ
た。
ＰＰＭの水素な含むガスを用い水素センサーの振動子の
共振周波数におよぼす流速の影響を調べた結果、第４図
に示すようにガス流速の影響はほとんど認められなかっ
た。
また応答時間に対するガス流速の影響を調べた結果、第
５図に示すようにほとんど影響は認められなかった。
５図に示すようにほとんど影響は認められなかった。
さらｌこ、回復時間に対するガス流速の影響についても
第６図に示すようにほとんど影響は認められなかった。
第６図に示すようにほとんど影響は認められなかった。
第７図に共振周波数におよぼす雰囲気温度の影響を示す
。雰囲気温度が低い程感度が上昇する傾向にあることが
認められた。
。雰囲気温度が低い程感度が上昇する傾向にあることが
認められた。
第８図に雰囲気温度が応答時間（白丸で示した）および
回復時間（黒丸で示した）におよばす影響を示す。高温
になる程両者共に短かくなることが判明した。
回復時間（黒丸で示した）におよばす影響を示す。高温
になる程両者共に短かくなることが判明した。
キ施例 ３
実施例１で用いたと同じ装置で空気中（白丸で示した）
および窒素中（黒丸で示した）における各レベルの水素
濃度に対する共振周波数の変化を調べた結果を第９図に
示す。両名共にほぼ直線関係にあることが認められた。
および窒素中（黒丸で示した）における各レベルの水素
濃度に対する共振周波数の変化を調べた結果を第９図に
示す。両名共にほぼ直線関係にあることが認められた。
第１図は水素センサーの断面図、
第２図は水素検知装置の構成図、
第３図は水素の有無による共振周波数の変化を示した図
第４図はガスの流速が共振周波数におよぼす影響を示し
た図 第５図はガスの流速が応答時間におよぼす影響を示した
図 第６図はガスの流速が回復時間におよぼす影響を示した
図 第７図は雰囲気温度が共振周波数の変化におよぼす影響
を示した図 第８図は雰囲気温度が応答時間および回復時間におよぼ
す影響を示した図 第９図は水素濃度による共振周波数の変化を示した図 である。 図面において １・・・振動子 ２・・・電極 ６・・・蒸着膜 ４・
・・水素センサー ５・・・検出器セル ６・・・ｍｉ
Ａ：計７・・・ガス供給装置 ８・・・発振器 ９・・
・周波数カウンター および １０・・・安定化電源 図面の浄ｔ’（ｐｉ容に変更なし） 本１図 ７′。 坑３図 ＃４図 １％ ＩＪＩ （＋ｎ１ｎｌ ｉ ｊｊ （ｒｎｌ／ｎ
ｎｉｈ）尾ｑ 図 米寿、；舅【塵 （２） 手続補正書（自発） 昭和５９年３月１４日 特許庁長官 若杉和夫殿 ｔ 事件の表示 昭和５９年特許願第１４５６４号 ２、 発明の名称 水素センサー ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区西新橋１丁目１番６号「明細書の発明
の名称の欄」、「明細書の特許請求の範囲の欄」、「明
細書の発明の詳細な説明の欄」、「明細書の図面の簡単
な説明の欄」ならびに「図面」 ５、補正の内容 別紙の通り（明細書、図面共に浄書としたもので内容に
は変更なし）。
た図 第５図はガスの流速が応答時間におよぼす影響を示した
図 第６図はガスの流速が回復時間におよぼす影響を示した
図 第７図は雰囲気温度が共振周波数の変化におよぼす影響
を示した図 第８図は雰囲気温度が応答時間および回復時間におよぼ
す影響を示した図 第９図は水素濃度による共振周波数の変化を示した図 である。 図面において １・・・振動子 ２・・・電極 ６・・・蒸着膜 ４・
・・水素センサー ５・・・検出器セル ６・・・ｍｉ
Ａ：計７・・・ガス供給装置 ８・・・発振器 ９・・
・周波数カウンター および １０・・・安定化電源 図面の浄ｔ’（ｐｉ容に変更なし） 本１図 ７′。 坑３図 ＃４図 １％ ＩＪＩ （＋ｎ１ｎｌ ｉ ｊｊ （ｒｎｌ／ｎ
ｎｉｈ）尾ｑ 図 米寿、；舅【塵 （２） 手続補正書（自発） 昭和５９年３月１４日 特許庁長官 若杉和夫殿 ｔ 事件の表示 昭和５９年特許願第１４５６４号 ２、 発明の名称 水素センサー ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区西新橋１丁目１番６号「明細書の発明
の名称の欄」、「明細書の特許請求の範囲の欄」、「明
細書の発明の詳細な説明の欄」、「明細書の図面の簡単
な説明の欄」ならびに「図面」 ５、補正の内容 別紙の通り（明細書、図面共に浄書としたもので内容に
は変更なし）。
Claims (1)
- ピエゾ圧電効果を有する素子に、パラジウム、金および
白金のうちから選ばれた少くとも１種の金属を主成分と
する薄膜を付着せしめた振動子を検出端とした水素セン
サー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1453484A JPS60159632A (ja) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | 水素センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1453484A JPS60159632A (ja) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | 水素センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60159632A true JPS60159632A (ja) | 1985-08-21 |
| JPH0340817B2 JPH0340817B2 (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=11863809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1453484A Granted JPS60159632A (ja) | 1984-01-31 | 1984-01-31 | 水素センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60159632A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62145138A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Nok Corp | 真空モニタ−素子 |
| JPS6355150U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
| FR2629596A1 (fr) * | 1988-04-01 | 1989-10-06 | Thomson Csf | Element sensible et capteur selectifs comprenant un polymere ferroelectrique |
| US7521252B2 (en) | 2004-02-04 | 2009-04-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Methods for forming palladium alloy thin films and optical hydrogen sensors employing palladium alloy thin films |
| JP2013145249A (ja) * | 2013-04-25 | 2013-07-25 | Shimizu Corp | ガスモニタリング装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839929A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-03-08 | ザ・ペンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 化学センサ |
-
1984
- 1984-01-31 JP JP1453484A patent/JPS60159632A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5839929A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-03-08 | ザ・ペンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 化学センサ |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62145138A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Nok Corp | 真空モニタ−素子 |
| JPS6355150U (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-13 | ||
| FR2629596A1 (fr) * | 1988-04-01 | 1989-10-06 | Thomson Csf | Element sensible et capteur selectifs comprenant un polymere ferroelectrique |
| US7521252B2 (en) | 2004-02-04 | 2009-04-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Methods for forming palladium alloy thin films and optical hydrogen sensors employing palladium alloy thin films |
| JP2013145249A (ja) * | 2013-04-25 | 2013-07-25 | Shimizu Corp | ガスモニタリング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0340817B2 (ja) | 1991-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |