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計測

電池駆動式ガス警報器を実現するメタンセンサー技術

概要

 従来に比べ約1/2000の超低消費電力化を実現するメタンセンサーを開発しています。

背景

 都市ガス消費段階での安全・安心を更に高度化するため、ガス警報器の普及率を向上させることが望まれていますが、現行式のガス警報器はAC電源を必要としており、それに伴う設置制約等の問題が普及率向上を妨げる一因となっています。そこで、設置上の制約を解消するために、電源配線が不要な電池駆動によるガス警報器の実現が望まれています。

 しかしながら、都市ガスの主成分であるメタンを検知するためにはセンサー(酸化スズ)を約400℃に加熱することが必要であり、ガス警報器の有効期間である5年間の長期に渡り電池駆動を実現することは「夢の技術」とされてきました。大阪ガスでは、超低消費電力化を実現するメタンセンサーの開発を進めています。

特徴

 開発中のメタンセンサーは、特殊なナノメートルレベルの微細構造を持つ「ナノ柱状構造」酸化スズ薄膜(写真)により柱と柱の隙間(数ナノメートル)をメタン分子が内部まで入り込むことができ、高いメタン感度を得ることが可能です。
 また、メタンのみを選択的に透過し、アルコール等の他の成分を燃やして除去する性能を持つ選択触媒技術を活用して、これを酸化スズ薄膜上に積層することにより、メタンのみを検知可能とし、誤報を抑制しています。さらに、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を適用し、薄膜ヒーターによる局所加熱および加熱応答性向上による間欠駆動(検知の瞬間のみ加熱し、あとは休止)により、従来センサーの約1/2000の超低消費電力化を実現し、ガス警報器を5年間電池駆動可能な消費電力水準を達成することができました。

 本センサーを搭載した世界初の電池駆動式ガス警報器(3年寿命品)は2015年に商品化されています。

酸化スズ薄膜の電子顕微鏡写真 超省電力メタンセンサーの断面図

今後の取り組み

 メタンセンサーの開発で得られた知見を活用し、ガス警報器以外の用途への展開を検討していきます。

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