成果報告書詳細
管理番号20090000000053
タイトル平成20年度成果報告書 「次世代高信頼性ガスセンサー技術開発」
公開日2009/8/26
報告書年度2008 - 2008
委託先名社団法人日本ガス協会
プロジェクト番号P08025
部署名ナノテクノロジー・材料技術開発部
和文要約本研究開発の目的は、従来では困難とされてきた、高い信頼性を有しつつ電池で長期間駆動するCOとメタンのセンサーを開発し、プロジェクト終了時には、高いレベルで品質管理された高信頼性製品の実用化に目処をつけることである。この達成に向け、共通基盤技術開発では、各開発対象ベース技術センサー(プロトタイプ品)モジュールを搭載したセンサーユニットを多様な実現場環境に設置し、設置環境におけるガスセンサーの出力信号や温度湿度の変動を記録するとともに、半年に一回程度CO、CH4、H2感度特性の変化の状況を計測する実環境特性変動試験の仕組みを構築した。具体的には、データ取得手段として6種類の異なるセンサーの特性測定を可能とするセンサーユニットの設計・製作を行い、多種多様な実環境におけるセンサーの特性変化を調べるための仕組みとして、日本全国におけるセンサーユニットの設置先を選定し、400台のセンサーユニットの設置を行った。センサーユニットの設置場所は、過去のセンサー開発や警報器の設置場所の現場実態を熟知している都市ガス会社のノウハウを活用して、気候(温度湿度要因)、建物構造(換気率条件等)、建築時期(換気率、建材規制条件等)、家族構成(調理頻度、在宅率)の4因子の組み合わせによりサンプル条件を設定し、脱落率等も勘案して各グループ毎にサンプルの必要数を設定した。これにより、実環境特性変動試験を通じた特性変化要因抽出のための基盤技術を構築することが出来た。      さらに、助成事業で製作された各種検知原理のセンサーモジュールの特性変化を計測するための計測装置およびその計測結果を効率的に収集するためのデータ収集システムを設計・製作するとともに、各センサーの具体的な測定手順、測定条件を決定し、それに基づき各センサーの特性測定を行った。また、センサーユニットの各設置現場への取り付け、取り外し、回収、評価試験場所への運搬等のロジスティックスを決定し、定期的にセンサーユニットを回収して特性変化を調べる仕組みを構築した。これにより、経年変化特性の解析、劣化モード・劣化因子の特定等による加速評価の基盤技術を確立した。
英文要約Title:R&D project of a highly reliable gas sensors(FY2008) Final Report
This research project aims to develop highly reliable CO and methane sensors that can run on batteries for a long time, which has been considered difficult to achieve. By the end of the project, we hope to demonstrate that such sensors are practical and reliable for commercial use when manufactured under strict quality control. To achieve this goal, we launched a program for developing common basic technology in which we installed prototype sensor modules for each type of sensor under various realistic environmental conditions. Then we recorded the output signals of gas sensors and changes in temperature and humidity at each environment while formulating a mechanism of the real environment characteristics variation test that measures variations in sensitivity characteristics of CO, CH4, and H2 at the interval of about six months. Specifically, we designed and produced a sensor unit for testing the characteristics of the six different types of sensors that it contained. To monitor changes in sensor characteristics under various realistic environmental conditions, we selected a number of locations throughout Japan to install 400 sensor units. When choosing such locations, we used the know-how of gas companies which are familiar with sensor development and field conditions where alarm units are installed. We established sampling criteria by combining four major parameters: climate (temperature and humidity), housing structure (ventilation rate, etc.), construction year (ventilation rate, regulations on construction materials, etc.), and household configuration (frequency of cooking, house occupancy rate, etc.). We also determined the required number of samples for each group in consideration also of the dropout rate, etc. Thus, we were able to establish basic technologies for identifying factors that contribute to changes in sensor characteristics by the real environment characteristics variation test.
Furthermore, we designed and produced measuring instruments for monitoring changes in the characteristics of the sensor modules of different sensing principles, which had been fabricated in government-sponsored projects, as well as a data collection system for efficiently collecting data from these instruments. We determined specific procedures and conditions for testing the characteristics of different types of sensors and based on these conditions, we measured the characteristics of each sensor. In addition, we established logistics for installing sensor units at different locations, as well as for removing, recovering and delivering to the place where they should be evaluated, enabling periodical recovery of sensor units for analyzing the changes in characteristics. Thus, we established basic technologies for accelerated evaluation by analyzing aging degradation and identifying degradation mode and degradation factors.
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