JP2002139469A - Gas detection element and gas detection device having the gas detection element - Google Patents
Gas detection element and gas detection device having the gas detection elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素ガスに対
する感度特性を大幅に向上させた熱線式のガス検知素子
及びそれを有するガス検知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot-wire gas sensing element having greatly improved sensitivity to hydrocarbon gas and a gas sensing device having the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来のガス検知素子の要部破断
斜視図である。図４に示されているように、従来のガス
検知素子１００は、白金よりなるコイル１０１と、該コ
イル１０１の周囲に球状に設けたＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒ
ｕ、Ｒｈ等の貴金属を触媒として含むＳｎＯ2 ，Ｚｎ
Ｏ，Ｉｎ2Ｏ3等の酸化物半導体よりなる感応層１０２
と、から構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a cutaway perspective view of a main part of a conventional gas detecting element. As shown in FIG. 4, a conventional gas detecting element 100 includes a coil 101 made of platinum, and Au, Pt, Pd, and R provided spherically around the coil 101.
SnO 2 , Zn containing noble metals such as u and Rh as catalysts
Sensitive layer 102 made of an oxide semiconductor such as O or In 2 O 3
And is composed of
【０００３】図５は、従来のガス検知素子を有するガス
検知装置の測定回路を示す結線図である。図５におい
て、Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 は、それぞれ、固定抵抗１０４
抵抗値、固定抵抗１０５の抵抗値及び固定抵抗１０６の
抵抗値であり、そして、Ｒ4 は、ガス検知素子１０７の
抵抗値である。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、ホイーストン
ブリッジを形成している。FIG. 5 is a connection diagram showing a measuring circuit of a conventional gas detecting device having a gas detecting element. In FIG. 5, R1, R2 and R3 are fixed resistors 104, respectively.
The resistance value is the resistance value of the fixed resistor 105 and the resistance value of the fixed resistor 106, and R4 is the resistance value of the gas detection element 107. R1, R2, R3 and R4 form a Wheatstone bridge.
【０００４】前記Ｒ1、Ｒ2は、例えば、ともに２５１Ω
であり、Ｒ3 は、例えば、４．５Ωである。前記白金コ
イルの抵抗値をｒ(p) とし、そして、前記酸化物半導体
の抵抗値をｒ(s) とすると、前記ガス検知素子の抵抗値
Ｒ(s)（＝Ｒ4）は、次の式により求めることができる。 Ｒ(s) ＝１／［１／ｒ(p) ＋１／ｒ(s) ］The R1 and R2 are, for example, both 251Ω
And R3 is, for example, 4.5Ω. Assuming that the resistance value of the platinum coil is r (p) and the resistance value of the oxide semiconductor is r (s), the resistance value R (s) (= R4) of the gas detection element is expressed by the following equation. Can be obtained by R (s) = 1 / [1 / r (p) + 1 / r (s)]
【０００５】大気中での半導体材料においては、一般的
に知られているように、負荷電酸素が半導体の表面に吸
着し、そのｒ(p) は高い抵抗状態に推移する。また、ｒ
(p)との並列抵抗で決定されるＲ(s) も高い抵抗状態に
ある。一方、検知対象である一酸化炭素又は炭化水素ガ
スが存在すると、半導体材料に吸着した負荷電吸着酸素
と還元性ガスの反応により負荷電吸着酸素が減少するの
で、その材料の抵抗がガス濃度にしたがい低下する。よ
って、大気中と検知ガス中でのセンサ抵抗が変化するこ
とにより、還元性ガスを検知することが可能になる。In semiconductor materials in the air, as is generally known, negatively charged oxygen adsorbs on the surface of the semiconductor, and its r (p) changes to a high resistance state. Also, r
R (s) determined by the parallel resistance with (p) is also in a high resistance state. On the other hand, if carbon monoxide or hydrocarbon gas to be detected is present, the reaction between the negatively-charged adsorbed oxygen adsorbed on the semiconductor material and the reducing gas reduces the negatively-charged adsorbed oxygen. It decreases accordingly. Therefore, it is possible to detect the reducing gas by changing the sensor resistance between the atmosphere and the detection gas.
【０００６】即ち、雰囲気中に可燃性ガスが存在しない
ときは、ホイーストンブリッジ回路は平衡して、Ｒ1 ×
Ｒ4＝Ｒ2×Ｒ3 となり、検出計に示される負荷の電圧は
０Ｖとなるが、雰囲気に可燃性ガスが含まれると、ガス
検知素子１０７において、可燃性ガスが酸化され、セン
サ材料であるＳｎＯ2 の抵抗値が低下するするため、セ
ンサの抵抗値Ｒ4 が減少する。その結果、ホイーストン
ブリッジ回路の平衡が破れて、検出計１０９に負荷の電
圧が表示される。１０８は電源である。That is, when there is no flammable gas in the atmosphere, the Wheatstone bridge circuit is balanced and R1 ×
R4 = R2 × R3, and the voltage of the load indicated by the detector becomes 0 V. However, if the atmosphere contains a flammable gas, the flammable gas is oxidized in the gas detecting element 107, and the sensor material SnO 2 Is decreased, the resistance R4 of the sensor is decreased. As a result, the balance of the Wheatstone bridge circuit is broken, and the load voltage is displayed on the detector 109. 108 is a power supply.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来のガス検知素子に
おいては、白金コイルの周囲に球状に設けたＡｕ，Ｐ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属を触媒として含むＳｎ
Ｏ2 ，ＺｎＯ，Ｉｎ2Ｏ3等の酸化物半導体よりなる感応
層を有するものが実用化されており、特に、Ａｕを触媒
として含むＳｎＯ2 よりなる感応層を有するものは、可
燃性に対する感度が高いものとして知られている。しか
し、Ａｕを触媒として含むＳｎＯ2 よりなる感応層を有
するガス検知素子は、エタノール、ＮＯx 等の干渉ガス
が存在していると、それらの影響を受け易く、そのため
に、炭化水素ガスを選択的に検知することができないと
いう問題があった。In the conventional gas detecting element, Au, P which is provided in a spherical shape around a platinum coil is used.
Sn containing a noble metal such as t, Pd, Ru, Rh, etc. as a catalyst
Those having a sensitive layer made of an oxide semiconductor such as O 2 , ZnO, and In 2 O 3 have been put into practical use. Particularly, those having a sensitive layer made of SnO 2 containing Au as a catalyst have sensitivity to flammability. Is known to be high. However, a gas detection element having a sensitive layer made of SnO 2 containing Au as a catalyst is easily affected by an interference gas such as ethanol or NOx when it is present. There was a problem that it could not be detected.
【０００８】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、干渉ガスが存在してい
ても炭化水素ガスを選択的に検知することができるガス
検知素子を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a gas detection element that can selectively detect a hydrocarbon gas even when an interference gas is present.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決するために、実験を積み重ね、抵抗温度係数の大き
い材料からなるコイル及び該コイルの周囲に球状に設け
た貴金属−ＳｎＯ2 焼結体よりなる感応層を有するガス
検知素子において、該感応層の周囲に貴金属−Ａｌ2Ｏ3
焼結体よりなる触媒層を設けたところ、エタノール、Ｎ
Ｏx 等の干渉ガスが存在していても炭化水素ガスを選択
的に検知することができることを見出して本発明を完成
するに至った。但し、前記感応層及び触媒層における貴
金属は、Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ及びＲｈから選ばれる
少なくとも１種の金属である。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has accumulated experiments and found that a coil made of a material having a large temperature coefficient of resistance and a noble metal-SnO 2 sintered around the coil. In a gas sensing element having a sensitive layer made of aggregate, a noble metal-Al 2 O 3 is provided around the sensitive layer.
When a catalyst layer made of a sintered body was provided, ethanol, N
The inventors have found that a hydrocarbon gas can be selectively detected even when an interfering gas such as Ox is present, thereby completing the present invention. However, the noble metal in the sensitive layer and the catalyst layer is at least one metal selected from Au, Pt, Pd, Ru and Rh.
【００１０】即ち、請求項１に記載された発明は、上記
目的を達成するために、抵抗温度係数の大きい材料から
なるコイル及び該コイルの周囲に球状に設けた貴金属−
ＳｎＯ2 焼結体よりなる感応層を有するガス検知素子に
おいて、該感応層の周囲に貴金属−Ａｌ2Ｏ3焼結体より
なる触媒層を設けたことを特徴とするガス検知素子であ
る。That is, in order to achieve the above object, the invention described in claim 1 provides a coil made of a material having a large temperature coefficient of resistance and a noble metal provided spherically around the coil.
In the gas sensing element having a sensing layer made of SnO 2 sintered body, a gas sensing element characterized in that a catalyst layer comprising a noble metal -Al 2 O 3 sintered body around the sensitive layer.
【００１１】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、前記感応層及び触媒層におけ
る貴金属がＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ及びＲｈから選ばれ
る少なくとも１種の金属であることを特徴とするもので
ある。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the noble metal in the sensitive layer and the catalyst layer is at least one metal selected from Au, Pt, Pd, Ru and Rh. It is characterized by having.
【００１２】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２に記載された発明において、前記感応層における貴
金属が、ＳｎＯ2 に対して０．０５〜２重量％の割合で
含有されることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the noble metal in the sensitive layer is contained at a ratio of 0.05 to 2 % by weight based on SnO 2 . It is characterized by the following.
【００１３】請求項４に記載された発明は、請求項１，
２又は３に記載された発明において、前記触媒層におけ
る貴金属が、Ａｌ2Ｏ3に対して１〜１５重量％の割合で
含有されることを特徴とするものである。The invention described in claim 4 is the first invention.
In the invention described in 2 or 3, the noble metal in the catalyst layer is contained in a ratio of 1 to 15% by weight based on Al 2 O 3 .
【００１４】請求項５に記載された発明は、請求項１〜
４のいずれかに記載のガス検知素子を有することを特徴
とするガス検知装置である。[0014] The invention described in claim 5 is the first invention.
4. A gas detection device comprising the gas detection element according to any one of 4.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示すガス検知素子の要部破断斜視図である。図２は、本
発明のガス検知素子における各種のガスに対する相対感
度を示すグラフである。図３は、従来のガス検知素子に
おける各種のガスに対する相対感度を示すグラフであ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cutaway perspective view of a main part of a gas detection element showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing relative sensitivities to various gases in the gas detection element of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relative sensitivity to various gases in a conventional gas detection element.
【００１６】図１において、１０は、本発明のガス検知
素子である。本発明のガス検知素子１０は、抵抗温度係
数の大きい材料からなるコイル１及び該コイル１の周囲
に球状に設けた貴金属−ＳｎＯ2 焼結体よりなる感応層
２を有している。そして、前記感応層２の周囲には、Ｐ
ｄ−Ａｌ2Ｏ3焼結体よりなる触媒層が設けられている。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a gas detecting element of the present invention. The gas detection element 10 of the present invention has a coil 1 made of a material having a large resistance temperature coefficient and a sensitive layer 2 made of a noble metal-SnO 2 sintered body provided around the coil 1 in a spherical shape. And, around the sensitive layer 2, P
catalyst layer is provided consisting of d-Al 2 O 3 sintered body.
【００１７】本発明におけるコイル１を構成する抵抗温
度係数の大きい材料は、例えば、白金である。本発明の
感応層２及び触媒層３における貴金属は、例えば、Ａ
ｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ及びＲｈから選ばれる少なくとも
１種の金属である。本発明の感応層２における貴金属
は、ＳｎＯ2 に対して０．０５重量％未満の割合で含有
されると、その触媒量が少なすぎて感度が低下し、ま
た、ＳｎＯ2 に対して２重量％を越える割合で含有され
ると、その触媒量は充分であるが、ＳｎＯ2 の抵抗値が
増加して感度が低下することとなる。それ故、本発明の
感応層２における貴金属は、ＳｎＯ2 に対して０．０５
〜２重量％の割合で含有されることが好ましい。そし
て、本発明の触媒層３における貴金属は、Ａｌ2Ｏ3に対
して１重量％未満の割合で含有されると、その触媒量が
少なすぎて感度が低下し、また、Ａｌ2Ｏ3に対して１５
重量％を越える割合で含有されると、その触媒量は充分
であるが、貴金属粒子がＡｌ2Ｏ3担持体上ででシンタリ
ングを起こしやすい。それ故、本発明の触媒層３に含有
される貴金属は、Ａｌ2Ｏ3に対して１〜１５重量％の割
合で含有されることが好ましい。The material of the coil 1 according to the present invention having a large temperature coefficient of resistance is, for example, platinum. The noble metal in the sensitive layer 2 and the catalyst layer 3 of the present invention is, for example, A
It is at least one metal selected from u, Pt, Pd, Ru and Rh. When the noble metal in the sensitive layer 2 of the present invention is contained in a proportion of less than 0.05% by weight with respect to SnO 2 , the catalyst amount is too small to lower the sensitivity, and 2 % by weight with respect to SnO 2 . %, The amount of the catalyst is sufficient, but the resistance value of SnO 2 increases and the sensitivity decreases. Therefore, the noble metal in the sensitive layer 2 of the present invention is 0.05% based on SnO 2 .
It is preferably contained in a proportion of ２2% by weight. Then, the noble metal in the catalyst layer 3 of the present invention, as for Al 2 O 3 is contained at a ratio of less than 1 wt%, sensitivity is decreased the amount of catalyst is too small, also the Al 2 O 3 15 for
If it is contained in a proportion exceeding the weight percentage, the amount of the catalyst is sufficient, but sintering of the noble metal particles easily occurs on the Al 2 O 3 support. Therefore, it is preferable that the noble metal contained in the catalyst layer 3 of the present invention is contained at a ratio of 1 to 15% by weight based on Al 2 O 3 .
【００１８】本発明のガス検知素子は、次のように製造
される。 (1) ＳｎＯ2 の調製 ＳｎＣｌ2 ・Ｈ2 Ｏを純水に溶解し、この溶液中に１：
１アンモニア水を攪拌下に加えて沈殿物を形成する。得
られた沈殿物を遠心分離器で充分に洗浄した後、例え
ば、１００℃で１２時間、充分に乾燥する。この乾燥し
た沈殿物を十分に粉砕した後、例えば、６００℃で２時
間、焼成してＳｎＯ2 ベース材料とする。The gas detecting element of the present invention is manufactured as follows. (1) Preparation of SnO 2 SnCl 2 .H 2 O was dissolved in pure water, and 1: 1 was added to this solution.
1 Aqueous ammonia is added with stirring to form a precipitate. After the obtained precipitate is sufficiently washed with a centrifuge, the precipitate is sufficiently dried, for example, at 100 ° C. for 12 hours. After sufficiently pulverizing the dried precipitate, it is baked at, for example, 600 ° C. for 2 hours to obtain a SnO 2 base material.
【００１９】(2) 貴金属触媒を含有するＳｎＯ2 素子材
料の調製 前記(1) で調製したＳｎＯ2 ベース材料８３〜９７．７
５重量％、ＳｎＣｌ2・Ｈ2 Ｏ ２〜１０重量％、Ｓｂ2
Ｏ3 ０．２〜５重量％及びＨＡｕＣｌ4 ０．０５〜２
重量％よりなる混合物から例えば１ｇを量り取り、この
量り取った混合物を２０分間程度混合した後、ここに純
水を適量入れ、３０分程度粉砕して、ペースト状のＡｕ
触媒を含有するＳｎＯ2 素子材料とする。(2) Preparation of SnO 2 element material containing noble metal catalyst SnO 2 base material 83 to 97.7 prepared in (1) above
5 wt%, SnCl 2 · H 2 O 2~10 wt%, Sb 2
O 3 0.2 to 5 wt% and HAuCl 4 0.05 to 2
For example, 1 g is weighed from a mixture consisting of weight%, and the weighed mixture is mixed for about 20 minutes, and then an appropriate amount of pure water is added thereto, and pulverized for about 30 minutes to obtain paste-like Au.
It is a SnO 2 element material containing a catalyst.
【００２０】(3) ガス検知素子の形成 図１に示すように、前記(2) で調製したＡｕ触媒を含有
するペースト状のＳｎＯ2 素子材料を２０〜５０μｍ径
の白金コイル１に直径０．８〜１．５ｍｍの球状になる
ように塗布し、これを１００℃で１時間乾燥して感応層
２を形成する。そして、前記感応層２上にＰｄ触媒１〜
１５重量％を含有するペースト状のＡｌ 2Ｏ3を塗布し、
これを例えば１００℃で１時間充分に乾燥した後、例え
ば６００℃で２時間空気中で焼成して触媒層３を形成す
ることにより、ガス検知素子１０とする。(3) Formation of gas detection element As shown in FIG. 1, the Au catalyst prepared in (2) above
Paste SnOTwo Device material with a diameter of 20 to 50 μm
Into a spherical shape with a diameter of 0.8 to 1.5 mm
And dry it at 100 ° C for 1 hour.
Form 2 And, on the sensitive layer 2, Pd catalysts 1 to
Paste Al containing 15% by weight TwoOThreeAnd apply
After thoroughly drying this at 100 ° C. for 1 hour, for example,
For example, baking in air at 600 ° C. for 2 hours to form a catalyst layer 3
Thus, the gas detection element 10 is obtained.
【００２１】本発明のガス検知素子は、好ましくは、前
記図５に示されるガス検知装置におけるガス検知素子と
して組み込んで、干渉ガスが存在していても炭化水素ガ
スを選択的に検知するガス検知装置とすることができ
る。The gas detecting element of the present invention is preferably incorporated as a gas detecting element in the gas detecting apparatus shown in FIG. 5 to selectively detect a hydrocarbon gas even when an interfering gas is present. It can be a device.
【００２２】[0022]
【実施例】（実施例１）ＳｎＣｌ2 ・Ｈ2 Ｏ ５０ｇを
純水５００ｍｌに溶解し、この溶液中に１：１アンモニ
ア水を攪拌下に加えて沈殿物を形成した。得られた沈殿
物を遠心分離器で充分に洗浄した後、１００℃で１２時
間乾燥した。この乾燥した沈殿物を十分に粉砕した後、
６００℃で２時間焼成してＳｎＯ2 ベース材料を調製し
た。そして、前記ＳｎＯ2 ベース材料９６．９８重量
％、ＳｎＣｌ2 ・Ｈ2 Ｏ ２重量％、Ｓｂ2Ｏ3１．０重
量％及びＨＡｕＣｌ4 ０．００２重量部よりなる混合物
から１ｇを量り取り、この量り取った混合物を２０分間
程度混合した後、ここに純水を適量入れ、３０分程度粉
砕して、ペースト状のＡｕ触媒を含有するＳｎＯ2 素子
材料を調製した。次に、このＡｕ触媒を含有するペース
ト状のＳｎＯ2 素子材料を４０μｍ径の白金コイルに直
径１．２ｍｍの球状になるように塗布し、これを１００
℃で１時間乾燥して感応層となる塗布層を形成し、続い
て、前記感応層となる塗布上にＰｄ触媒１５重量％を含
有するペースト状のＡｌ2Ｏ3を塗布し、これを１００℃
で１時間乾燥した後、６００℃で１時間空気中で焼成し
て感応層（図１における２参照）及び触媒層（図１にお
ける３参照）を形成することにより、ガス検知素子とし
た（図１における１０参照）。このようにして得られた
本発明のガス検知素子の各種のガスに対する相対感度
は、図２に示す。図２に示すように、本発明のガス検知
素子は、メタン及びイソブタンに対する感度が高く、他
のガスにほとんど応答しないことがわかった。即ち、本
発明のガス検知素子は、良好な炭化水素ガスの選択性が
得られることがわかった。EXAMPLES (Example 1) 50 g of SnCl 2 · H 2 O was dissolved in 500 ml of pure water, and 1: 1 aqueous ammonia was added to this solution with stirring to form a precipitate. After the obtained precipitate was sufficiently washed with a centrifuge, it was dried at 100 ° C. for 12 hours. After sufficiently pulverizing the dried precipitate,
By firing at 600 ° C. for 2 hours, a SnO 2 -based material was prepared. Then, the SnO 2 base material 96.98 wt%, SnCl 2 · H 2 O 2 wt%, Sb 2 O 3 1.0 wt% and HAuCl 4 were weighed out 1g of a mixture consisting of 0.002 parts by weight, the After the weighed mixture was mixed for about 20 minutes, an appropriate amount of pure water was added thereto and pulverized for about 30 minutes to prepare a SnO 2 element material containing a paste-like Au catalyst. Next, this paste-like SnO 2 element material containing the Au catalyst was applied to a platinum coil having a diameter of 40 μm so as to form a spherical shape having a diameter of 1.2 mm.
After drying at 1 ° C. for 1 hour to form a coating layer serving as a sensitive layer, subsequently, a paste-like Al 2 O 3 containing 15% by weight of a Pd catalyst was applied on the coating serving as the sensitive layer. ° C
After drying for 1 hour at 600 ° C. for 1 hour in air to form a sensitive layer (see 2 in FIG. 1) and a catalyst layer (see 3 in FIG. 1), a gas detection element was obtained (see FIG. 1). 1 at 10). FIG. 2 shows the relative sensitivities of the gas detection element of the present invention thus obtained to various gases. As shown in FIG. 2, it was found that the gas detection element of the present invention has high sensitivity to methane and isobutane and hardly responds to other gases. That is, it was found that the gas detection element of the present invention can obtain good hydrocarbon gas selectivity.
【００２３】（比較例１）実施例１と同様にしてＳｎＯ
2 ベース材料を調製し、そして、このＳｎＯ2 ベース材
料を用いて実施例１と同様にペースト状のＡｕ触媒を含
有するＳｎＯ2 素子材料を調製した後、このＡｕ触媒を
含有するペースト状のＳｎＯ2 素子材料を実施例１と同
様に４０μｍ径の白金コイルに直径１．２ｍｍの球状に
なるように塗布し、これを１００℃で１時間乾燥して感
応層となる塗布層を形成し、続いて、これを６００℃で
２時間空気中で焼成して感応層（図４における２参照）
を形成することによりガス検知素子とした（図４におけ
る１００参照）。このようにして得られた従来のガス検
知素子の各種のガスに対する相対感度は、図３に示す。
図３に示すように、従来のガス検知素子は、測定した全
ての可燃性ガスに対する感度があり、ＮＯ2 に対する感
度があることもわかった。(Comparative Example 1) In the same manner as in Example 1, SnO
The second base material is prepared and, after the preparation of the SnO 2 element material containing Similarly pasty Au catalyst as in Example 1 by using this SnO 2 base material, pasty SnO containing the Au catalyst The two- element material was applied to a 40 μm-diameter platinum coil in a spherical shape having a diameter of 1.2 mm in the same manner as in Example 1, and dried at 100 ° C. for 1 hour to form a coating layer serving as a sensitive layer. Then, this is fired in air at 600 ° C. for 2 hours, and a sensitive layer (see 2 in FIG. 4)
To form a gas detection element (see 100 in FIG. 4). FIG. 3 shows the relative sensitivities of the conventional gas detecting element thus obtained for various gases.
As shown in FIG. 3, it was also found that the conventional gas detection element has sensitivity to all measured combustible gases and has sensitivity to NO 2 .
【００２４】以上、本発明のガス検知素子によれば、Ｃ
Ｏ、Ｈ2 、エタノール（ｅｔＯＨ）のような酸化されや
すいガスは、ある温度以上においては、触媒層、即ち、
Ｐｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層における触媒と接触してその触
媒の表面でほぼ完全に酸化され、感応層、即ち、Ａｕ−
ＳｎＣｌ2 層にまで達しないので、感応層におけるＳｎ
Ｏ2 の抵抗値がほとんど減少せず、そのために、それら
の酸化されやすいガスに対する感度が極めて低い。一
方、ＣＨ4 、イソブタン（ｉ−Ｂ）のような酸化されに
くい炭化水素ガスは、触媒層における触媒と接触してそ
の表面で部分的に酸化され、酸化されずに残った炭化水
素ガスは、感応層において酸化されるので、ＳｎＯ2 の
抵抗値が減少し、そのために、ＣＨ4 、イソブタンのよ
うな炭化水素ガスに対する感度が高い。そして、ＮＯ2
は、吸着性が高いので、比表面積が高い触媒層、即ち、
Ｐｄ−Ａｌ2Ｏ3触媒層においてほぼ完全に吸着されるの
で、感応層に達しない。As described above, according to the gas detecting element of the present invention, C
Oxidizable gases such as O, H 2 , and ethanol (etOH) can be used at a certain temperature or higher at a catalyst layer,
Almost completely oxidized at the surface of the catalyst in contact with the catalyst in Pd-Al 2 O 3 catalyst layer, sensitive layers, i.e., Au-
Since it does not reach the SnCl 2 layer, Sn in the sensitive layer
O hardly decrease the resistance of the 2, because its sensitivity is very low for those readily oxidizable gas. On the other hand, a hydrocarbon gas that is hardly oxidized such as CH 4 and isobutane (i-B) is partially oxidized on the surface thereof in contact with the catalyst in the catalyst layer, and the hydrocarbon gas remaining without being oxidized is Since it is oxidized in the sensitive layer, the resistance value of SnO 2 is reduced, and therefore, the sensitivity to hydrocarbon gases such as CH 4 and isobutane is high. And NO 2
Has a high adsorptivity, the catalyst layer having a high specific surface area, that is,
Since it is almost completely adsorbed in the Pd-Al 2 O 3 catalyst layer, it does not reach the sensitive layer.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明によれば、ＣＯ、Ｈ2 、エタノー
ル、ＮＯ2 等の干渉ガスが存在していても、それらの干
渉ガスが触媒層、即ち、Ｐｄ−Ａｌ2Ｏ3触媒層における
触媒と接触してその触媒の表面でほぼ完全に酸化される
か、或いは、吸着されるので、ＣＨ4 、イソブタンのよ
うな炭化水素ガスを選択的に検出することができる。According to the present invention, even when interference gases such as CO, H 2 , ethanol, and NO 2 are present, the interference gases in the catalyst layer, that is, the Pd—Al 2 O 3 catalyst layer Since it is almost completely oxidized or adsorbed on the surface of the catalyst upon contact with the catalyst, hydrocarbon gases such as CH 4 and isobutane can be selectively detected.
【図１】本発明の一実施の形態を示すガス検知素子の要
部破断斜視図である。FIG. 1 is a cutaway perspective view of a main part of a gas detection element according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明のガス検知素子における各種のガスに対
する相対感度を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing relative sensitivities to various gases in the gas detection element of the present invention.
【図３】従来のガス検知素子における各種のガスに対す
る相対感度を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing relative sensitivity to various gases in a conventional gas detection element.
【図４】従来のガス検知素子の要部破断斜視図である。FIG. 4 is a cutaway perspective view of a main part of a conventional gas detection element.
【図５】従来のガス検知素子を有するガス検知装置の測
定回路を示す結線図である。FIG. 5 is a connection diagram illustrating a measurement circuit of a gas detection device having a conventional gas detection element.
１，１０１ コイル ２，１０２ 感応層 ３ 触媒層 １０，１００ ガス検知素子 Reference Signs List 1,101 Coil 2,102 Sensitive layer 3 Catalyst layer 10,100 Gas detection element
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G046 AA01 AA22 AA23 BA06 BA08 BA09 BB01 EA04 EA08 FB02 FE03 FE29 FE31 FE34 FE35 FE39 2G060 AA02 AB10 AB17 AB18 AE19 AF07 BA01 BA03 BB04 BB18Continued on the front page F term (reference) 2G046 AA01 AA22 AA23 BA06 BA08 BA09 BB01 EA04 EA08 FB02 FE03 FE29 FE31 FE34 FE35 FE39 2G060 AA02 AB10 AB17 AB18 AE19 AF07 BA01 BA03 BB04 BB18
Claims (5)
ル及び該コイルの周囲に球状に設けた貴金属−ＳｎＯ2
焼結体よりなる感応層を有するガス検知素子において、
該感応層の周囲に貴金属−Ａｌ2Ｏ3焼結体よりなる触媒
層を設けたことを特徴とするガス検知素子。1. A coil made of a material having a large temperature coefficient of resistance, and a noble metal-SnO 2 provided in a spherical shape around the coil.
In a gas detection element having a sensitive layer made of a sintered body,
Gas sensing element characterized in that a catalyst layer comprising a noble metal -Al 2 O 3 sintered body around the sensitive layer.
Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ及びＲｈから選ばれる少なくと
も１種の金属であることを特徴とする請求項１に記載の
ガス検知素子。2. The gas sensing element according to claim 1, wherein the noble metal in the sensitive layer and the catalyst layer is at least one metal selected from Au, Pt, Pd, Ru, and Rh.
に対して０．０５〜２重量％の割合で含有されることを
特徴とする請求項１又は２に記載のガス検知素子。3. The precious metal in the sensitive layer is SnO 2
The gas detection element according to claim 1, wherein the gas detection element is contained at a ratio of 0.05 to 2% by weight based on the weight of the gas detection element.
に対して１〜１５重量％の割合で含有されることを特徴
とする請求項１，２又は３に記載のガス検知素子。4. The precious metal in the catalyst layer is Al 2 O 3
The gas detection element according to claim 1, 2 or 3, wherein the gas detection element is contained at a ratio of 1 to 15% by weight.
知素子を有することを特徴とするガス検知装置。5. A gas detection device comprising the gas detection element according to claim 1.
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