JP2007017426A - 大気中の一酸化炭素や炭化水素の濃度を検出するガスセンサ - Google Patents
大気中の一酸化炭素や炭化水素の濃度を検出するガスセンサ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】酸化物半導体微粒子により構成されている多孔体からなるガス検出部分を少なくとも二つ備え、その一つは特定可燃性ガス成分をガス検出部分に到達させないための触媒層を有し、もう一つは前記触媒層を有さず、前記特定可燃性ガス成分以外のガスに対する前記触媒層を有するガス検出部分の電気抵抗値と前記触媒層を有しないガス検出部分の電気抵抗値とがほぼ相殺されるようにこれらのガス検出部分を接続する電気回路を備えたガスセンサ。
【効果】大気中の一酸化炭素や炭化水素の濃度を高精度に検出できる新しいタイプのガスセンサを提供することができる。
【選択図】図1
Description
(1)酸素センサ素子として使用可能である酸化物半導体微粒子により構成されている多孔体からなるガス検出部分を少なくとも二つ備え、その一つは特定可燃性ガス成分をガス検出部分に到達させないための触媒層を有し、もう一つは前記触媒層を有さず、前記特定可燃性ガス成分以外のガスに対する前記触媒層を有するガス検出部分の電気抵抗値と前記触媒層を有しないガス検出部分の電気抵抗値とがほぼ相殺されるようにこれらのガス検出部分を接続する電気回路を備えたことを特徴とするガスセンサ。
(2)前記触媒層を有しないガス検出部分における酸素濃度変化に対する90%応答時間が1秒以内である、前記(1)に記載のガスセンサ。
(3)前記酸化物半導体微粒子が、n型の半導体であり、その抵抗値は、酸素分圧の1/n乗(nは4以上)に比例するものである、前記(1)に記載のガスセンサ。
(4)前記酸化物半導体微粒子の平均粒径が、10nmから200nmである、前記(1)に記載のガスセンサ。
(5)前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の主成分が、同一である、前記(1)に記載のガスセンサ。
(6)前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の主成分が、酸化セリウムである、前記(1)に記載のガスセンサ。
(7)前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の副成分が、酸化ジルコニウム又は酸化ハフニウムある、前記(6)に記載のガスセンサ。
(8)前記特定可燃性ガス成分の濃度変化に対する90%応答時間が8秒以内又は特定可燃性ガス成分の濃度変化に対する66%応答時間が2秒以内である、前記(1)に記載のガスセンサ。
(9)前記特定可燃性ガス成分が、一酸化炭素である、前記(1)に記載のガスセンサ。
(10)前記触媒層に貴金属が含まれる、前記(1)に記載のガスセンサ。
(11)前記触媒層が、アルミナ多孔体に白金を担持させた触媒層である、前記(10)に記載のガスセンサ。
(12)前記電気回路が、前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分とを直列接続する回路を含み、この回路に電圧を印加して前記ガス検出部分の少なくとも一つの分圧を測定する手段を備えた、前記(1)に記載のガスセンサ。
本発明は、酸素センサ素子として使用可能である酸化物半導体微粒子により構成されている多孔体からなるガス検出部分を少なくとも二つ備え、その一つは特定可燃性ガス成分をガス検出部分に到達させないための触媒層を有し、もう一つは前記触媒層を有さず、前記特定可燃性ガス成分以外のガスに対する前記触媒層を有するガス検出部分の電気抵抗値と前記触媒層を有しないガス検出部分の電気抵抗値とがほぼ相殺されるようにこれらのガス検出部分を接続する電気回路を備えたことを特徴とするものである。
R=AP1/n
ここで、Aは定数、nは4以上の定数である。
(1)触媒層を設けたガス検出部分と触媒層を設けないガス検出部分を組み合わせることで、特定ガス以外の反応を相殺できるガスセンサを構築し、提供することができる。
(2)酸化物半導体微粒子を用いることにより、応答速度に優れたセンサを得ることができる。
(3)ガス検出部分に使う酸化物半導体は1種類でよいため、作製コストを小さくでき、実用化技術として有用である。
(4)センサ素子部は高温で使用可能であり、高温耐久性を有するセンサを提供することができる。
次式で示す反応が生じていると推察された。
CO+1/2O2→CO2
OO X=1/2O2+VO・・+2e’
Claims (12)
- 酸素センサ素子として使用可能である酸化物半導体微粒子により構成されている多孔体からなるガス検出部分を少なくとも二つ備え、その一つは特定可燃性ガス成分をガス検出部分に到達させないための触媒層を有し、もう一つは前記触媒層を有さず、前記特定可燃性ガス成分以外のガスに対する前記触媒層を有するガス検出部分の電気抵抗値と前記触媒層を有しないガス検出部分の電気抵抗値とがほぼ相殺されるようにこれらのガス検出部分を接続する電気回路を備えたことを特徴とするガスセンサ。
- 前記触媒層を有しないガス検出部分における酸素濃度変化に対する90%応答時間が1秒以内である、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記酸化物半導体微粒子が、n型の半導体であり、その抵抗値は、酸素分圧の1/n乗(nは4以上)に比例するものである、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記酸化物半導体微粒子の平均粒径が、10nmから200nmである、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の主成分が、同一である、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の主成分が、酸化セリウムである、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分の副成分が、酸化ジルコニウム又は酸化ハフニウムある、請求項6に記載のガスセンサ。
- 前記特定可燃性ガス成分の濃度変化に対する90%応答時間が8秒以内又は特定可燃性ガス成分の濃度変化に対する66%応答時間が2秒以内である、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記特定可燃性ガス成分が、一酸化炭素である、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記触媒層に貴金属が含まれる、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記触媒層が、アルミナ多孔体に白金を担持させた触媒層である、請求項10に記載のガスセンサ。
- 前記電気回路が、前記触媒層を有するガス検出部分と前記触媒層を有しないガス検出部分とを直列接続する回路を含み、この回路に電圧を印加して前記ガス検出部分の少なくとも一つの分圧を測定する手段を備えた、請求項1に記載のガスセンサ。
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