(57)【要約】【課題】  熱電材料の起電力特性等によらず十分な起電力を得ることができるガスセンサを提供する。【解決手段】  触媒層と、当該触媒層での発熱を電圧に変換する熱電変換素子とを有するガスセンサである。熱電変換素子は、熱起電力を発生する一対の材料の組み合わせにより構成され、一対の材料の組み合わせが２以上存在し、これらが直列に接続されている。要するに、複数の熱電変換素子を直列接続することにより。起電力を増幅して大きな電圧が取り出せるようにする。【選択図】  図１
2005098845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒層と、当該触媒層での発熱を電圧に変換する熱電変換素子とを有するガスセンサであって、
前記熱電変換素子は、熱起電力を発生する一対の材料の組み合わせにより構成され、前記一対の材料の組み合わせが２以上存在し、これらが直列に接続されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記一対の材料の組み合わせは、ゼーベック効果を有する組み合わせであることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記各材料は、それぞれ材料層として構成され、絶縁層を介して交互に積層形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記各材料層は、端部において交互に電極層を介して電気的に接続され、直列接続されていることを特徴とする請求項３記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記各材料層は、端部において交互に接するように積層され、直列接続されていることを特徴とする請求項３記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記各材料は、それぞれ材料層として構成され、これら材料層が基板面内において交互に配列形成されるとともに、材料層が配列形成された基板が複数積層されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記各材料層の一方の端面側に触媒層が配されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記各材料は、チップ状のユニットとして構成され、基板上に交互に配列形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記チップ状のユニットが絶縁材料中に埋め込まれ、底面及び上面において交互に電気的に接続され、直列接続されていることを特徴とする請求項５記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記チップ状のユニットの上面側に絶縁層を介して触媒層が形成されていることを特徴とする請求項９記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記チップ状のユニットが絶縁材料中に埋め込まれ、各チップ状のユニットの上面が絶縁材料から露呈されるとともに、当該上面において触媒層によって交互に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記触媒層は、多孔形状とされていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水素等の可燃性ガスを検知対象ガスとするガスセンサに関するものであり、特に、検知対象ガスの燃焼反応に伴って発生する熱を熱電変換により起電力に変換して検知対象ガスの検出を行うガスセンサの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃性ガスに対するガスセンサとしては、非特許文献１に記載されるように、種々の方式のものが提案されている。これらの中で、接触燃焼式のセンサや半導体式のセンサは、製造が容易で製造コストの点でも有利であることから、広く用いられている。接触燃焼式のセンサや半導体式のセンサは、製造工程において、薄膜プロセスのような高価な装置を使用しなくとも作製することが可能で、比較的安価に入手可能である。
【０００３】
しかしながら、これら方式のガスセンサは、消費電力等の点で課題も多い。例えば、水素センサの場合を例にとると、前記方式のセンサでは、２００℃以上の高温に保ちながら電気抵抗を測定することで可燃性ガスである水素を検知している。このような方法の場合、センサを高温に保つためのエネルギーと、電気抵抗変化の検出用電流をセンサに流し続けるためのエネルギーとを必要とする。したがって、センサを稼働させておくための消費エネルギー（電力）が非常に大きいという欠点がある。
【０００４】
近年、燃料電池が実用化されつつあるが、燃料電池は、水素から電気エネルギーを取り出すものであり、水素の漏洩を検知するための水素センサの設置が安全面から重視されている。しかしながら、携帯用燃料電池や自動車用燃料電池等に代表されるように、燃料電池システムでは限られたエネルギー源（例えば、燃料タンクに貯蔵されるメタノールや水素）を有効に使う必要があり、消費電力の大きなセンサは、エネルギー源を無駄に消費する原因になることから、好ましいものとは言えない。
【０００５】
このような状況から、消費電力が小さく、しかも安価なガスセンサ（水素センサ）が求められており、例えば熱電素子の起電力を利用したガスセンサが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。この熱電素子の起電力を利用したガスセンサは、抵抗変化を検出する方式のものとは異なり電流を流す必要がないこと、室温で検出可能であり加熱が必要ないこと、若しくは僅かな加熱で済むこと等の利点を有し、消費電力が少ないことから、前記のような用途にとって好ましいセンサと言える。
【０００６】
また、水素ガスを検知するガスセンサにおいては、触媒として白金触媒が用いられているが、白金触媒を用いた場合、室温では水素以外の可燃性ガスが反応しないという特徴を有する。このことは、白金触媒を用いたガスセンサは室温で水素に対する選択性が高いということを意味する。水素に対する選択性が高ければ誤動作し難くなり、したがって、室温で使用できるセンサが望まれる。このような観点からも、室温で使用可能な前記熱電素子の起電力を利用したガスセンサは好適である。
【非特許文献１】日本セラミックス協会発行  セラミックス  ３８  (2003)  No６
【特許文献１】特開２００３−１５６４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、携帯用燃料電池等のように小型化が要求される用途においては、限られた面積、空間を有効に利用する必要があり、そのために、使用するガスセンサのサイズもなるべく小さいことが望まれる。しかしながら、ガスセンサのサイズを小さくすれば、それに伴って触媒の面積も小さくせざるを得ず、特許文献１記載のガスセンサのように触媒上での発熱を電圧に変換するタイプのセンサの場合、起電力が小さくなるという問題が生ずる。
【０００８】
特許文献１に記載されるような構造のガスセンサの場合、触媒層の構造が同じであれば、発生する起電力は熱電素子の性能のみに依存する。このため、熱電素子自体の起電力を大きくする検討も行われているが、高価な原料を使用したり、起電力以外の特性を犠牲にする必要がある等、解決すべき課題も多い。
【０００９】
このような状況から、熱電素子の性能向上による起電力の増加には限度があり、現状では室温で使用する熱電素子の起電力は未だ十分とは言えず、ノイズ等による誤動作の原因となっている。したがって、熱電素子自体の性能向上以外の技術により発生する電圧を大きくする技術が望まれる。
【００１０】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、熱電素子の性能によらず大きな起電力（電圧）を得ることが可能で、誤動作のない感度に優れたガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明のガスセンサは、触媒層と、当該触媒層での発熱を電圧に変換する熱電変換素子とを有するガスセンサであって、前記熱電変換素子は、熱起電力を発生する一対の材料の組み合わせにより構成され、前記一対の材料の組み合わせが２以上存在し、これらが直列に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のガスセンサは、熱電変換材料による起電力を利用したガスセンサであり、消費電力が少ないこと、室温で使用可能であること等の利点を有する。通常、この種のガスセンサでは、触媒層で発生した熱を１つの熱電変換素子で感知し、起電力に変換して出力する。この場合、起電力は熱電変換素子の性能によって決まり、例えば熱電変換素子の種類等により起電力特性が低い場合には、大きな電圧を得ることができない。あるいは、触媒によってガスを分解する際の発熱が微量である場合や、触媒のガスの燃焼、分解性能が低く発熱量が少ない場合にも、やはり大きな電圧を得ることができない。
【００１３】
本発明のガスセンサでは、基本的には、２以上の熱電変換素子を直列接続することで、単独での熱電変換素子の起電力が小さい場合にも、大きな電圧を発生可能としている。これにより、触媒の発熱特性や熱電変換材料の起電力性能が悪くても、必要な電圧を確保することが可能である。また、直列接続する熱電変換素子の数を選定することで、発生する電圧を任意に設定することができ、要求に応じて自由に設計することが可能である。
【００１４】
なお、本発明において、２以上の熱電変換素子を直列接続することが要旨であるが、この場合、例えば起電力を発生する一対の材料の組み合わせが最低限２以上存在すればよく、これにより直列接続の効果が得られる。例えば、ゼーベック効果を有する互いに異なる材料Ａ，Ｂがあり、材料Ａと材料Ｂの接合点を素子部と呼ぶこととする。材料Ａと材料Ｂを例えばＡ−Ｂ−Ａのように交互に直列につなげ、素子部を３以上作製し、Ａ−Ｂの接合点を相対的に高温にし、Ｂ−Ａの接合点を相対的に低温にすると、それぞれで発生する電位差が直列となり加算されることになる。材料Ａが２以上、材料Ｂが２以上あれば、前記素子部（接合点）は３以上形成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のガスセンサによれば、熱電変換素子の起電力特性によらず、十分な電圧を得ることができる。したがって、ノイズの影響が小さく、感度に優れ、室温での使用が可能なガスセンサを提供することが可能である。また、本発明のガスセンサは、発生する電圧が大きいので、回路設計が簡単であるという利点も有する。さらに、本発明のガスセンサでは、熱電材料の起電力特性や触媒の発熱特性を最優先する必要がなく、例えば耐久性に重点をおいた材料の選択等が可能になり、用途等に応じて自由な材料設計が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用したガスセンサについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
本実施形態のガスセンサは、熱起電力を発生する一対の材料をチップ状のユニットとし、これを基板上に交互に配列して直列接続したものである。図１は、第１の実施形態のガスセンサの構成を一部分解して示すものであり、基板１上には、チップ状の第１の熱電材料ユニット２と第２の熱電材料ユニット３とが交互に配列されている。熱電変換素子は、これら第１の熱電材料ユニット２と第２の熱電材料ユニット３の一対の材料の組み合わせにより熱電変換機能を発揮するものであり、したがって、基板１上には、これら第１の熱電変換ユニット２と第２の熱電変換ユニット３が交互に配置されるように配列する。
【００１８】
第１の熱電変換ユニット２や第２の熱電変換ユニット３を構成する材料としては、熱起電力を発生する組み合わせであればどのようなものであってもよく、例えば、日本工業規格ＪＩＳにおいて規格されるＢ熱電対、Ｓ熱電対、Ｋ熱電対、Ｅ熱電対、Ｊ熱電対等が挙げられる。その他、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化銅、酸化コバルト、バリウムストロンチウム鉛酸化物等を主成分とする酸化物半導体や、ｎ型ビスマステルル（ＢｉＴｅ）合金とｐ型ビスマステルル（ＢｉＴｅ）合金の組み合わせ等、ゼーベック効果を有する異種の導体、あるいは半導体の組み合わせがいずれも使用可能である。
【００１９】
配列された第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３は、底面及び上面において接続電極４によって交互に接続されており、直列接続とされている。そして、最も端に位置する第１の熱電変換ユニット２に接続される接続電極４ａ、及び反対側の端に位置する第２の熱電変換ユニット３に接続される接続電極４ｂが外部電極とされ、これら接続電極４ａ，４ｂ間の電圧が起電力として取り出される。なお、本実施形態では、一方の接続電極４ａは、基板１への埋め込み電極として形成されており、基板１の裏面側において外部回路と接続される。他方の接続電極４ｂは、後述の絶縁層６に埋め込み形成される接続電極４ｃと接続され、絶縁層６の表面側において外部回路と接続される。
【００２０】
以上のように配列された熱電変換素子（第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３）には、一方の接合部のみが加熱されるように触媒層５が配置される。本実施形態では、各熱電変換ユニット２，３の上面側に絶縁層６を介して触媒層５が積層されている。
【００２１】
触媒層５は、触媒材により構成される層であり、例えば、触媒材を蒸着、スパッタ等の手法で成膜することにより形成することができる。あるいは、多孔形状体の担持体の表面に触媒材を担持させた触媒担持層とすることもできる。さらには、触媒材自体を多孔構造体、網目構造体とし、触媒層５を構成するようにしてもよい。触媒材は、検知対象となる可燃性ガスの種類に応じて選択すればよく、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を単独、または組み合わせて使用することができる。例えば、検知対象となる可燃性ガスが水素ガスである場合には、室温でＰｔ表面においてのみ水素の燃焼反応が起こるため、触媒材としてＰｔを用いることが有効である。
【００２２】
以上のように構成されるガスセンサ（熱電素子）では、水素Ｈ2が存在すると、触媒層５表面において空気中の酸素Ｏ2と反応して水Ｈ2Ｏが形成される。このときの発熱により触媒層５が加熱され、その熱が熱電変換素子の一方の接合部（第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３の上面）に伝達され、各熱電変換素子（第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３の一対）において起電力が生ずる。本実施形態のガスセンサにおいては、第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３が直列に接続され、熱電変換素子が直列接続された形になっているので、起電力が増幅され、例えば電池を直列接続した場合と同様、各熱電変換素子における起電力（電圧）の総和がガスセンサの発生電圧として取り出される。したがって、熱電変換素子を１つ設けた場合に比べて、格段に得られる電圧が大きくなり、例えば本実施形態のガスセンサでは、６組の第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３を直列に配列しているので、計算上概ね１０倍の電圧が得られることになる。
【００２３】
（第２の実施形態）
本実施形態のガスセンサは、先の第１の実施形態のガスセンサと基本構造は同じであるが、触媒層を上面側の接続電極として流用している点が異なる。本実施形態のガスセンサを図２に示すが、図２においては、本実施形態のガスセンサの構造をより明確なものとするため、その製造プロセスを開示する。なお、図２において、先の第１の実施形態のガスセンサと同一の部材には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
本実施形態のガスセンサを作製するには、先ず、図２（ａ）に示すように、基板１を準備する。基板１としては、アルミナ基板等、任意の絶縁基板を用いることができる。そして、図２（ｂ）に示すように、基板１表面に配線パターン（接続電極４）をスパッタ等の方法により形成する。配線パターンは、銀（Ａｇ）等の導電性金属を用いて形成することができ、例えば、スパッタによる成膜の後、フォトリソ技術を用いてパターニングすればよい。
【００２５】
前記接続電極４の形成の後、図２（ｃ）に示すように、第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３を前記接続電極４により底面側で接続されるように配列形成する。本実施形態では、第１の熱電変換ユニット２をｎ型ＢｉＴｅ合金、第２の熱電変換ユニット３をｐ型ＢｉＴｅ合金とし、これらを６組、計１２個を直列に配列し、接着固定した。
【００２６】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３を樹脂７中に埋め込み、上面を研磨して、第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３の上面を樹脂７から露呈させた。そして、図２（ｅ）に示すように、触媒層５をＰｔをスパッタすることにより形成し、ガスセンサとした。なお、触媒層５の形成に際しては、前記接続電極４とともに第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３を直列接続するように、所定の熱電変換ユニット２，３間のみが接続されるようにパターニングした。
【００２７】
以上のように構成されるガスセンサにおいても、先の第１の実施形態のガスセンサと同様、大きな起電力（電圧）を得ることができる。一般に、ＢｉＴｅ熱電素子の室温付近での起電力は、約０．２ｍＶ／Ｋである。本実施形態のガスセンサ（熱電素子）の発生電圧を測定したところ、１％水素濃度の空気中での起電力は０．５ｍＶであった。なお、この起電力は、直列結合するユニット２，３の数を増やせば、さらに大きくすることができる。また、比較のため、熱電変換素子を１個のみ（第１の熱電変換ユニット２及び第２の熱電変換ユニット３を一対のみ）形成し、他は第２の実施形態と同様にしてガスセンサを作製し、発生電圧を測定したところ、１％水素濃度の空気中での起電力は０．１ｍＶ以下であった。
【００２８】
（第３の実施形態）
本実施形態は、熱電変換素子を構成する一対の材料を層構成とし、これを積層することでガスセンサとしたものである。
【００２９】
図３は、本実施形態のガスセンサを分解して示すものである。本実施形態のガスセンサでは、第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２を絶縁層１３を介して交互に複数重ね合わせ、端部において第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２を直列接続してなるものである。このとき、必要に応じて接続電極１４を挟んでもよい。本例では、接続電極１４は、図中左側端部、あるいは図中右側端部において、第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２を交互に接続しており、図４に示すように、交互に積層された第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２が、いわゆるミアンダ状に接続され、直列接続された形になっている。
【００３０】
第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２との積層体の上下には、それぞれ絶縁基板１５，１６が設けられ、これら絶縁基板１５，１６に埋め込み電極１７，１８が埋め込み形成されている。これら埋め込み電極１７，１８は、最下層の第１の熱電変換材料層１１、あるいは最上層の第２の熱電変換材料層１２と電気的に接続され、外部接続用電極として機能する。
【００３１】
以上のように配列された熱電変換素子（第１の熱電変換材料層１１及び第２の熱電変換材料層１２）には、一方の接合部のみが加熱されるように触媒層１９が配置される。本実施形態では、各熱電変換材料層１１，１２の図中左側側面に触媒層１９が接合形成されている。
【００３２】
前述のように構成されるガスセンサ（熱電素子）では、水素Ｈ2が存在すると、触媒層１９表面において空気中の酸素Ｏ2と反応して水Ｈ2Ｏが形成される。このときの発熱により触媒層１９が加熱され、その熱が熱電変換素子の一方の接合部（第１の熱電変換材料層１１と第２の熱電変換材料層１２の図中左側における接合部）に伝達され、各熱電変換素子（第１の熱電変換材料層１１及び第２の熱電変換材料層１２の一対）において起電力が生ずる。本実施形態のガスセンサにおいては、積層された第１の熱電変換材料層１１及び第２の熱電変換材料層１２が直列に接続され、熱電変換素子が直列接続された形になっているので、やはり大きな起電力（電圧）を取り出すことが可能である。
【００３３】
（第４の実施形態）
本実施形態のガスセンサも積層構造によって構成されている。本実施形態のガスセンサの構造をより明確なものとするため、その製造プロセスを図５及び図６に開示する。なお、図５は、積層プロセスによる積層ブロックの作製までを示し、図６は、その後の触媒層形成までを示す。
【００３４】
本実施形態のガスセンサを作製するには、先ず、図５（ａ）に示すように、最下層となる基板２１を用意する。基板２１は、絶縁材料により形成すればよいが、本例では厚さ１００μｍのアルミナのグリーンシートを用意した。また、基板２１には、外部接続用の電極を形成するために、導体を埋め込むための電極孔２２を形成しておく。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１の熱電変換材料層２３を基板２１上に積層形成する。第１の熱電変換材料層２３としては、ここでは白金ペーストを用いた。次いで、図５（ｃ）に示すように、第１の熱電変換材料層２３の右側端部を残して絶縁層２４を積層し、さらに、図５（ｄ）に示すように、第２の熱電変換材料層２５を積層形成する。なお、絶縁層２４は、例えばアルミナペーストにより形成し、第２の熱電変換材料層２５は、例えば白金−ロジウム（１３％）ペーストにより形成する。
【００３６】
さらに、図５（ｅ）に示すように、第２の熱電変換材料層２５の右側端部を残して絶縁層２４を積層し、図５（ｆ）に示すように、再び第１の熱電変換材料層２３を積層形成する。次いで、図５（ｇ）に示すように、第１の熱電変換材料層２３の右側端部を残して絶縁層２４を積層し、さらに、図５（ｈ）に示すように、第２の熱電変換材料層２５を積層形成する。これを繰り返して第１の熱電変換材料層２３及び第２の熱電変換材料層２５を交互に２００層を形成した。なお、本例では各層をペーストを塗布することにより形成しているが、これに限らず、例えば各層のシートを熱圧着して積層するようにしてもよい。
【００３７】
続いて、図５（ｉ）に示すように、最上層の基板２６を重ねる。基板２６には、先の基板２１と同様、外部接続用の電極を形成するために、導体を埋め込むための電極孔２７を形成しておき、図５（ｊ）に示すように電極孔２７にＰｔ等の導電材料を埋め込み、電極２８を形成する。これを例えば１２００℃で焼結し、積層ブロック２９を得る。
【００３８】
次に、得られた積層ブロック２９に対して、触媒層の形成を行う。触媒層形成に際しては、図６（ａ）に示すように、図５に示すプロセスで作製した積層ブロック２９を用意し、図６（ｂ）に示すように、一方の側面の削り出しを行う。この削り出しにより、当該側面に先に積層した第１の熱電変換材料層２３及び第２の熱電変換材料層２５の端面を露出させる。
【００３９】
次いで、この第１の熱電変換材料層２３及び第２の熱電変換材料層２５の端面を露出させた側面に、図６（ｃ）に示すように絶縁層３０を形成する。絶縁層３０は、例えばシリカを厚さ約２００ｎｍ程度に成膜することにより形成することができる。最後に、図６（ｄ）に示すように、絶縁層３０上に触媒層３１を形成して熱電素子３２を完成する。触媒層３１は、例えばＰｔを膜厚３００ｎｍとなるように成膜することにより形成することができる。
【００４０】
以上のように構成されるガスセンサにおいても、先の第３の実施形態のガスセンサと同様、大きな起電力（電圧）を得ることができる。一般に、Ｐｔ−ＰｔＲｈ熱電素子の室温での起電力は約０．００６ｍＶ／Ｋである。本実施形態のガスセンサ（熱電素子）の発生電圧を測定したところ、１％水素濃度の空気中での起電力は０．２７ｍＶであった。なお、この起電力は、直列結合する熱電変換材料層２３，２５の数を増やせば、さらに大きくすることができる。また、比較のため、熱電素子を１個のみ（第１の熱電変換材料層２３及び第２の熱電変換材料層２５を一対のみ）形成し、他は本実施形態と同様にしてガスセンサを作製し、発生電圧を測定したところ、１％水素濃度の空気中での起電力は０ｍＶ（測定不能）であった。
【００４１】
さらに、図７に示すように、作製した熱電素子３２を６個直列に接続し、発電電圧を測定した。１％水素濃度の空気中での起電力は、１．４８ｍＶであった。
【００４２】
（第５の実施形態）
本実施形態は、熱電変換素子を構成する一対の材料を層構成とし、これら材料層を基板面内において交互に配列形成し、材料層が配列形成された基板を複数積層されてなるガスセンサである。
【００４３】
本実施形態のガスセンサにおいては、図８に示すように、基板４１上に第１の熱電変換材料層４２と第２の熱電変換材料層４３とを互いに平行な短冊状のパターンとし、これらを交互に配列している。本例では、第１の熱電変換材料層４２と第２の熱電変換材料層４３とを３組、合計６本を配列している。第１の熱電変換材料層４２と第２の熱電変換材料層４３のパターン間は電気的に接続されており、直列接続されている。なお、この場合にも、接続電極４４を挟んでいてもよい。
【００４４】
本実施形態では、このように第１の熱電変換材料層４２及び第２の熱電変換材料層４３が配列された基板４１を３枚重ねた。以上のように配列された熱電変換素子（第１の熱電変換材料層４２及び第２の熱電変換材料層４３）には、一方の接合部のみが加熱されるように触媒層４５が配置される。本実施形態では、各熱電変換材料層４２，４３の図中左側側面に触媒層４５が接合形成されている。また、図９は、この触媒層４５に対向する側面に臨む第１の熱電変換材料層４２及び第２の熱電変換材料層４３の端面の配列状態を示すものである。３段に積層された各基板４１上の第１の熱電変換材料層４２及び第２の熱電変換材料層４３が、順次直列に接続されている。
【００４５】
作製したガスセンサ（熱電素子）の発生電圧を測定したところ、１％水素濃度の空気中での起電力は、１．８９ｍＶであった。なお、測定に使用したガスセンサにおいては、接続電極４４は省略し、第１の熱電変換材料層４２と第２の熱電変換材料層４３とを直接接続した。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態のガスセンサの構成を一部分解して示す斜視図である。
【図２】第２の実施形態のガスセンサの作製プロセスを示す概略斜視図であり、（ａ）は基板、（ｂ）は接続電極形成工程、（ｃ）は熱電変換ユニット配列工程、（ｄ）は樹脂による埋め込み工程、（ｅ）は触媒層形成工程を示す。
【図３】第３の実施形態のガスセンサの構成を一部分解して示す斜視図である。
【図４】第３の実施形態のガスセンサにおける積層構造を示す概略断面図である。
【図５】第４の実施形態のガスセンサの作製プロセスを示す概略斜視図であり、（ａ）は基板、（ｂ）は第１の熱電変換材料層積層工程、（ｃ）は絶縁シート積層工程、（ｄ）は第２の熱電変換材料層積層工程、（ｅ）は絶縁シート積層工程、（ｆ）は第１の熱電変換材料層積層工程、（ｇ）は絶縁シート積層工程、（ｈ）は第２の熱電変換材料層積層工程、（ｉ）は基板積層工程、（ｊ）は電極形成工程を示す。
【図６】積層ブロックに触媒層を形成するプロセスを示す概略斜視図であり、（ａ）は積層ブロック、（ｂ）は削り出し工程、（ｃ）は絶縁層形成工程、（ｄ）は触媒層形成工程を示す。
【図７】第４の実施形態の熱電素子を直列に接続した状態を示す概略斜視図である。
【図８】第５の実施形態のガスセンサの構成を一部分解して示す斜視図である。
【図９】第５の実施形態のガスセンサにおける熱電変換材料層の配列状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１５，１６，２１，４１  基板、２  第１の熱電変換ユニット、３  第２の熱電変換ユニット、４，１４，４４  接続電極、５，１９，３１，４５  触媒層、１１，２３，４２  第１の熱電変換材料層、１２，２５，４３  第２の熱電変換材料層
【図１】
2005098845.tif 000003
【図２】
2005098845.tif 000004
【図３】
2005098845.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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