JP2595123B2 - Carbon monoxide gas sensor - Google Patents
Carbon monoxide gas sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は各種燃焼器具、工場等で発生する一酸化炭
素ガスを検知するためのガスセンサに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor for detecting carbon monoxide gas generated in various burning appliances, factories, and the like.
[従来の技術] 従来の半導体式可燃性ガスセンサは空気中の水分や油
脂分の影響を避けるため高温(300〜450℃)で使用され
ていた。しかし一酸化炭素ガスの選択性は高温では得ら
れないため、止むを得ず低温(100℃前後)で動作さ
せ、適時センサを高温にして、ヒートクリーニングを行
ない、空気中の水分や油脂分の影響を避けて使用してい
た。これに対して例えば特開昭63−45552号公報では酸
化錫にアルカリ土類金属などを添加することによって高
温で使用可能な一酸化炭素ガスセンサを紹介している。[Prior Art] A conventional semiconductor-type flammable gas sensor has been used at a high temperature (300 to 450 ° C.) in order to avoid the influence of moisture and oil in the air. However, because the selectivity of carbon monoxide gas cannot be obtained at high temperatures, it must operate at low temperatures (around 100 ° C), heat the sensor appropriately, heat clean it, and remove moisture and oils and fats in the air. Used to avoid the effects. On the other hand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-45552 introduces a carbon monoxide gas sensor which can be used at a high temperature by adding an alkaline earth metal or the like to tin oxide.
[発明が解決しようとする課題] 特開昭63−45552号公報に示された一酸化炭素ガスセ
ンサは例えば第4図に示すような種々のガスに対する感
度を示す。この種の半導体式ガスセンサは対象ガスが存
在しない清浄空気中においてもその出力電圧が零となら
ない。そのため図中センサ感度としては対象ガスに対す
る正味のセンサ出力電圧(対象ガス中でのセンサ出力電
圧から清浄空気中でのセンサ出力電圧を引算した値)の
相対値を示している。又それぞれの対象ガスのガス濃度
は500ppmとしている。ここで第4図より分るように、H2
の感度はCOに対して低くなっている、(すなわち、COに
対する選択性は向上している)がその程度は例えば、同
図中のC2H4(オレフィン系ガス)に比較するとまだ十分
低くなっているとはいえない。更にC2H5OH(アルコー
ル)に対する感度はCOに対する感度より更に高いことが
分る。故に本センサはC2H5OHガスが存在する雰囲気では
使用できないという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The carbon monoxide gas sensor disclosed in JP-A-63-45552 shows sensitivity to various gases as shown in FIG. 4, for example. The output voltage of this type of semiconductor gas sensor does not become zero even in clean air in which no target gas exists. Therefore, the sensor sensitivity in the figure indicates the relative value of the net sensor output voltage (the value obtained by subtracting the sensor output voltage in clean air from the sensor output voltage in the target gas) for the target gas. The gas concentration of each target gas is 500 ppm. Here, as seen from Figure 4, H 2
Is less sensitive to CO (ie, the selectivity to CO is improved), but the extent is still sufficiently low compared to, for example, C 2 H 4 (olefin-based gas) in the figure. It cannot be said that it is. Further, it can be seen that the sensitivity to C 2 H 5 OH (alcohol) is higher than the sensitivity to CO. Therefore, this sensor has a problem that it cannot be used in an atmosphere in which C 2 H 5 OH gas is present.
本発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、H2に対するCO選択性をより向上させるととも
に、更にC2H5OHに対する十分なCO選択性を有する一酸化
炭素ガスセンサを得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems described above, together with further improve the CO selectivity to H 2, carbon monoxide gas sensor further having sufficient CO selectivity to C 2 H 5 OH The purpose is to gain.
[課題を解決するための手段] 本発明に係る第1の一酸化炭素ガスセンサは ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウ
ムの中から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属
の酸化物が添加された主として酸化錫半導体よりなるガ
ス感応層、 クロムを有する触媒層、及び タングステン、モリブデン、バナジウムの中から選ば
れた少なくとも1種の金属酸化物を有する触媒層、 を具備する。[Means for Solving the Problems] A first carbon monoxide gas sensor according to the present invention mainly comprises an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium and barium. A gas-sensitive layer made of a tin oxide semiconductor; a catalyst layer containing chromium; and a catalyst layer containing at least one metal oxide selected from tungsten, molybdenum, and vanadium.
本発明に係る第2の一酸化炭素ガスセンサは ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウ
ムの中から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属
の酸化物が添加された主として酸化錫半導体よりなるガ
ス感応層、及び タングステン、モリブデン、バナジウムの中から選ば
れた少なくとも1種の金属酸化物を有する触媒層、 を具備する。A second carbon monoxide gas sensor according to the present invention is a gas-sensitive layer mainly composed of a tin oxide semiconductor to which at least one kind of alkaline earth metal oxide selected from beryllium, calcium, strontium and barium is added, And a catalyst layer having at least one metal oxide selected from tungsten, molybdenum, and vanadium.
[作用] 本発明の第1の一酸化炭素ガスセンサにおいては、タ
ングステン等の金属酸化物を有する触媒層により被検出
ガス中のC2H5OHを除去され、クロムを有する触媒層によ
って被検出ガス中のH2を除去され、更にC2H5OHの一部を
除去されたのちガス感応層に到達する。それによって一
酸化炭素ガスを選択的に検出する。[Operation] In the first carbon monoxide gas sensor of the present invention, C 2 H 5 OH in the detected gas is removed by the catalyst layer having a metal oxide such as tungsten, and the detected gas is removed by the catalyst layer having chromium. It is removed H 2 in further and reaches the gas-sensitive layer after being removed a portion of the C 2 H 5 OH. Thereby, carbon monoxide gas is selectively detected.
本発明の第2の一酸化炭素ガスセンサにおいては、タ
ングステン等の金属酸化物を有する触媒層によって被検
出ガス中のC2H5OHを除去されたのちガス感応層に到達す
る。それによって一酸化炭素ガスを選択的に検出する。In the second carbon monoxide gas sensor of the present invention, C 2 H 5 OH in the gas to be detected is removed by the catalyst layer having a metal oxide such as tungsten before reaching the gas-sensitive layer. Thereby, carbon monoxide gas is selectively detected.
[実施例] 第1図(a)はこの発明の一実施例を示す一酸化炭素
ガスセンサの斜視図である。Embodiment FIG. 1 (a) is a perspective view of a carbon monoxide gas sensor showing one embodiment of the present invention.
半導体部(1)はアルカリ土類金属等を担持しSnO2を
主成分するガス感応層として貴金属製のコイル(4)の
回りに球状に形成され、次にこの半導体部(1)の回り
にクロム酸化物触媒層(2)が以下のステップにより形
成される。The semiconductor portion (1) is formed in a spherical shape around a coil (4) made of a noble metal as a gas-sensitive layer carrying an alkaline earth metal or the like and containing SnO 2 as a main component, and then around the semiconductor portion (1). The chromium oxide catalyst layer (2) is formed by the following steps.
(1) 塩化錫水溶液(20%vol)にクロムの例えば硝
酸塩を錫に対してクロムとして0.1〜2モル%となるよ
うに混合する。(1) An aqueous solution of tin chloride (20% vol) is mixed with, for example, nitrate of chromium in an amount of 0.1 to 2 mol% as chromium based on tin.
(2) 上記水溶液にアンモニア水を滴下し、水酸化物
として錫、クロムを沈殿させる。(2) Aqueous ammonia is added dropwise to the aqueous solution to precipitate tin and chromium as hydroxides.
(3) 上記沈殿物を水洗、乾燥後、電気炉で焼成す
る。(3) The precipitate is washed with water, dried, and fired in an electric furnace.
(4) 焼成後の物質を数μm程度に粉砕し微粉末とす
る。(4) The fired substance is pulverized to about several μm to obtain a fine powder.
(5) 上記微粉末を水で練ってペースト状にし、これ
を前記半導体部(1)の表面全周に塗布する。(5) The fine powder is kneaded with water to form a paste, which is applied to the entire surface of the semiconductor portion (1).
(6) 上記センサを約600℃に加熱し焼結させ、半導
体部(1)の外側にクロム酸化物触媒層(2)を形成す
る。(6) The sensor is heated to about 600 ° C. and sintered to form a chromium oxide catalyst layer (2) outside the semiconductor portion (1).
更に上記クロム酸化物触媒層(2)の回りにタングス
テン酸化物触媒層(3)が以下のステップにより形成さ
れる。Further, a tungsten oxide catalyst layer (3) is formed around the chromium oxide catalyst layer (2) by the following steps.
(1) アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライ
トの粉末(数μm)の中から選ばれた少なくとも1つの
粉末に、タングステン、モリブデン、バナジウム等のア
ンモニウム塩又は硝酸塩のうち少なくとも1つの塩を含
浸法により、上記粉末に対して0.1〜5モル%になるよ
うに添加する。(1) At least one powder selected from alumina (silica), silica-alumina, and zeolite powder (several μm) is impregnated with at least one salt of ammonium salts or nitrates such as tungsten, molybdenum, and vanadium by an impregnation method. And 0.1 to 5 mol% with respect to the above powder.
(2) 上記混合物を乾燥後、電気炉で焼成する。(2) After drying the above mixture, it is fired in an electric furnace.
(3) 焼成後の物質を数μm程度に粉砕し、微粉末と
する。(3) The fired substance is pulverized to about several μm to obtain a fine powder.
(4) 上記微粉末を水で練ってペースト状にし、これ
を前記クロム酸化物触媒層(2)の表面全周に塗布す
る。(4) The fine powder is kneaded with water to form a paste, which is applied to the entire surface of the chromium oxide catalyst layer (2).
(5) センサを約600℃に加熱し、焼結させ、クロム
酸化物触媒層(2)の回りにタングステン酸化物触媒層
(3)を形成する。(5) Heat the sensor to about 600 ° C. and sinter to form a tungsten oxide catalyst layer (3) around the chromium oxide catalyst layer (2).
以上のようにして形成した一酸化炭素ガスセンサ(5
a)の各種のガスに対する感度を第2図(a)に示す。
又比較のためクロム酸化物触媒層(2)のみを設けた一
酸化炭素ガスセンサの各種のガスに対する感度を第2図
(b)に示す。The carbon monoxide gas sensor (5
FIG. 2 (a) shows the sensitivity to various gases in a).
For comparison, FIG. 2 (b) shows the sensitivity of the carbon monoxide gas sensor provided with only the chromium oxide catalyst layer (2) to various gases.
又第1図(b)には本発明の第2の実施例を示すタン
グステン酸化物触媒層(3)のみを設けた一酸化炭素ガ
スセンサ(5b)を示している。この一酸化炭素ガスセン
サ(5b)の各種のガスに対する感度を第2図(c)に示
す。以上の第2図(a)(b)及び(c)の縦軸、横軸
は前記第4図と全く同一である。FIG. 1 (b) shows a carbon monoxide gas sensor (5b) provided with only a tungsten oxide catalyst layer (3) according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2 (c) shows the sensitivity of this carbon monoxide gas sensor (5b) to various gases. The vertical and horizontal axes in FIGS. 2 (a), (b) and (c) are exactly the same as those in FIG.
前記第4図と第2図(b)を比較すればわかるように
H2に対する感度はC2H4などの他のガスと同等又はそれ以
下に低下している。これはH2がクロム酸化物触媒層によ
り酸化除去されているためである。従って、クロム酸化
物触媒層は少なくともH2に対するCO選択比を十分に向上
させることができることがわかる。又、図中C2H5OHに注
目するとかなりのC2H5OHに対する感度の低下が第2図
(b)では見られるものの、H2等と比較すると、C2H5OH
に対するCO選択比は十分とは言えないことが分る。すな
わちC2H5OHは本クロム触媒層により一部除去されてい
る。As can be seen by comparing FIG. 4 and FIG. 2 (b).
Sensitivity is reduced to other gases and equal to or less than such C 2 H 4 for H 2. This is because the H 2 is oxidized and removed by chromic oxide catalyst layer. Thus, the chromium oxide catalyst layer it is understood that it is possible to sufficiently improve the CO selectivity to at least H 2. Further, although the decrease in sensitivity to significant C 2 H 5 OH Focusing on figure C 2 H 5 OH is seen in FIG. 2 (b), when compared with H 2 and the like, C 2 H 5 OH
It can be said that the CO selectivity with respect to is not sufficient. That is, C 2 H 5 OH is partially removed by the present chromium catalyst layer.
次に第4図と第2図(c)を比較して分ることは、本
発明の第2の実施例の一酸化炭素ガスセンサ(5b)のC2
H5OHに対する感度は温度の高い領域では、C2H4に対する
のと同等程度にまで低下している。これはC2H5OHがタン
グステン酸化物触媒層との後述する反応により除去され
ているためである。従って、本発明の第2の実施例の一
酸化炭素ガスセンサ(5b)によれば少なくともC2H5OHに
対するCO選択比を十分に向上させることができる。尚図
中H2に注目するとこれは全く従来の例(第4図)からの
向上はみられない。すなわちH2は本タングステン酸化物
触媒層によっては除去されていない。Next, FIG. 4 is compared with FIG. 2 (c), and it can be seen that C 2 of the carbon monoxide gas sensor (5b) of the second embodiment of the present invention.
Sensitivity to H 5 OH at a high temperature region is reduced to equal degree as for C 2 H 4. This is because C 2 H 5 OH has been removed by a later-described reaction with the tungsten oxide catalyst layer. Therefore, according to the carbon monoxide gas sensor (5b) of the second embodiment of the present invention, at least the CO selectivity to C 2 H 5 OH can be sufficiently improved. Focusing on Naozu in H 2 This is exactly the improvement from the conventional example (FIG. 4) is not observed. That is, H 2 is not removed by the present tungsten oxide catalyst layer.
尚タングステン酸化物層によるC2H5OHガスの分解反応
はいわゆる酸性金属酸化物によるアルコールの分子内脱
水反応と呼ばれるものでその化学反応式は以下のようで
ある。The decomposition reaction of C 2 H 5 OH gas by the tungsten oxide layer is called an intramolecular dehydration reaction of alcohol by an acidic metal oxide, and its chemical reaction formula is as follows.
又以上の反応は比較的高温(300℃程度以上)で起こ
るものである。この時C2H4(オレフィン系ガス)が生成
されるが、このガスに対する各一酸化炭素ガスセンサ
(5a)及び(5b)は第2図(a)及び(c)より分かる
ように非常に低い感度を示している。従って上記の
(1)の如く反応によってアルコールを分解するタング
ステン酸化物層等の酸性金属酸化物層の使用が有効であ
ることが分る。 The above reaction occurs at a relatively high temperature (about 300 ° C. or higher). At this time, C 2 H 4 (olefin-based gas) is generated, and the carbon monoxide gas sensors (5a) and (5b) for this gas are very low as can be seen from FIGS. 2 (a) and (c). Shows the sensitivity. Therefore, it is understood that the use of an acidic metal oxide layer such as a tungsten oxide layer that decomposes alcohol by a reaction as described in (1) above is effective.
更に第4図及び第2図(b),(c)と第2図(a)
を比較すると、一酸化炭素ガスセンサ(5a)ではそれぞ
れの触媒層があるのでH2及びC2H5OHの両ガスに対するCO
選択性が十分向上している。4 and FIGS. 2 (b) and 2 (c) and FIG. 2 (a).
, The carbon monoxide gas sensor (5a) has each catalyst layer, so CO 2 gas for both H 2 and C 2 H 5 OH
The selectivity has been sufficiently improved.
従って、本発明の第2の実施例の一酸化炭素ガスセン
サ(5b)はH2が存在せず、C2H5OHが存在する雰囲気にお
いて使用温度を適切に選択することにより一酸化炭素ガ
スセンサとして十分CO選択性を満足するものとなる。又
本発明の第1の実施例の一酸化炭素ガスセンサ(5a)は
H2,C2H5OH等が存在する雰囲気中であっても十分CO選択
性を満足するものとなる。Therefore, the carbon monoxide gas sensor according to the second embodiment of the present invention (5b) is not present H 2, as a carbon monoxide gas sensor by appropriately selecting the operating temperature in an atmosphere C 2 H 5 OH is present The CO selectivity is sufficiently satisfied. Further, the carbon monoxide gas sensor (5a) of the first embodiment of the present invention
Even in an atmosphere where H 2 , C 2 H 5 OH and the like exist, the CO selectivity is sufficiently satisfied.
更にCO,H2,C2H5OHの各ガスの濃度変化に対する一酸化
炭素ガスセンサ感度の変化、すなわち一酸化炭素ガスセ
ンサ感度のガス濃度依存性を示す1つの例を第3図に示
す。ここでは一酸化炭素ガスセンサ(5a)を温度約340
℃の条件で使用している。すなわち第2図(a)の点
“A"において各ガスの濃度を変化させたものである。第
3図により分かるように一般に使用されるガス濃度範
囲、例えばH2やC2H5OHが200ppm程度の雰囲気において、
目標最小検出量である50ppm程度のCOが十分計測され得
ることが分かる。このように各ガスの濃度が変化しても
同様のCO選択性が得られることは本発明の第2の実施例
の一酸化炭素ガスセンサ(5b)でも確かめられている。FIG. 3 shows an example of the change in the sensitivity of the carbon monoxide gas sensor with respect to the change in the concentration of each of the gases CO, H 2 and C 2 H 5 OH, that is, one example showing the gas concentration dependence of the sensitivity of the carbon monoxide gas sensor. Here, the carbon monoxide gas sensor (5a) is set to a temperature of about 340
Used under the condition of ° C. That is, the concentration of each gas is changed at point "A" in FIG. 2 (a). As can be seen from FIG. 3, in a generally used gas concentration range, for example, in an atmosphere in which H 2 or C 2 H 5 OH is about 200 ppm,
It can be seen that the target minimum detection amount of about 50 ppm of CO can be sufficiently measured. It is confirmed by the carbon monoxide gas sensor (5b) of the second embodiment of the present invention that the same CO selectivity can be obtained even when the concentration of each gas changes.
尚以上の一酸化炭素ガスセンサ(5a)のクロム酸化物
触媒層(2)はクロムをSnO2に対して)1モル%混合し
た層を厚さ100μm塗布したものである。The chromium oxide catalyst layer (2) of the above carbon monoxide gas sensor (5a) is a layer in which chromium is mixed at 1 mol% (relative to SnO 2 ) to a thickness of 100 μm.
以上の例のクロム酸化物触媒層のクロム添加量(1モ
ル%)は、以下の第1表に示すクロム添加量に対するCO
とH2の感度比(CO/H2感度比)={CO(100PPM)の正味
のセンサ出力電圧}/{H2(1000ppm)の正味のセンサ
出力電圧}の関係より求めた。The amount of chromium added (1 mol%) in the chromium oxide catalyst layer of the above example was calculated based on the amount of CO added to the amount of chromium shown in Table 1 below.
And the sensitivity ratio of H 2 (CO / H 2 sensitivity ratio) = {net sensor output voltage of CO (100 PPM)} / {net sensor output voltage of H 2 (1000 ppm)}.
この第1表から最良の感度比を与えるのはCr添加量が
約1モル%の場合であることが分る。又以上のように得
られた最適のクロム添加量(1モル%)の時、このクロ
ム酸化物触媒層の厚さを変化させて得られるCO/H2感度
比の変化を以下の第2表に示した。 It can be seen from Table 1 that the best sensitivity ratio is obtained when the Cr content is about 1 mol%. When the optimum chromium addition amount (1 mol%) obtained as described above is used, the change in the CO / H 2 sensitivity ratio obtained by changing the thickness of the chromium oxide catalyst layer is shown in Table 2 below. It was shown to.
この第2表から最良の感度比を得るためにはクロム酸
化物触媒層の厚さが約100μm〜200μm程度が良いこと
が分かる。又Cr添加を上記1モル%より増加した場合は
クロム酸化物触媒層を上記100μmより薄く設定すれば
ほぼ同等の感度比が得られた。又逆にCr添加量を上記1
モル%より減少した場合はクロム酸化物触媒層を上記10
0μmより厚く設定すれば良い。 From Table 2, it can be seen that in order to obtain the best sensitivity ratio, the thickness of the chromium oxide catalyst layer is preferably about 100 μm to 200 μm. When the amount of Cr added was more than 1 mol%, almost the same sensitivity ratio could be obtained by setting the chromium oxide catalyst layer thinner than the above 100 μm. Conversely, if the amount of Cr added is
If less than 10 mol%, the chromium oxide catalyst layer
It may be set thicker than 0 μm.
又以上の例のタングステン酸化物触媒層のタングステ
ン添加量(2モル%)は、以下の第3表に示すタングス
テン添加量に対するCOとC2H5OHの感度比(以後CO/Et−O
H感度比という)={CO(100ppm)の正味のセンサ出力
電圧}/{H2(1000ppm)の正味のセンサ出力電圧)}
の関係より求めた。The tungsten addition amount (2 mol%) of the tungsten oxide catalyst layer in the above example is determined by the sensitivity ratio of CO and C 2 H 5 OH to the tungsten addition amount shown in Table 3 below (hereinafter CO / Et-O).
That H sensitivity ratio) = {CO (net of the sensor output voltage of 100 ppm)} {the net sensor output voltage of the H 2 (1000ppm))} /
Was determined from the relationship.
この第3表から最良の感度比を与えるのはタングステ
ン添加量が約2モル%の場合であることが分る。 It can be seen from Table 3 that the best sensitivity ratio is obtained when the added amount of tungsten is about 2 mol%.
又以上のように得られた最適のタングステン添加量
(2モル%)の時、このタングステ酸化物触媒層の厚さ
を変化させて得られるCO/Et−OH感度比の変化を以下の
第4表に示した。When the optimum tungsten addition amount (2 mol%) obtained as described above is used, the change in the CO / Et-OH sensitivity ratio obtained by changing the thickness of the tungsten oxide catalyst layer is described in the following 4th. It is shown in the table.
この第4表から最良の感度比を得るためにはタングス
テン酸化物触媒層の厚さが約100〜300μm程度が良いこ
とが分かる。但し、このタングステン酸化物触媒層やク
ロム酸化物触媒層はいづれにしても400μm程度以上の
厚さになると機械的強度が低下してしまうので余裕をみ
て100〜200μm程度とすることが最適と考えられる。又
タングステンの添加量と層の厚さの感度比に対する関係
もクロムの場合と同様であった。 From Table 4, it can be seen that in order to obtain the best sensitivity ratio, the thickness of the tungsten oxide catalyst layer is preferably about 100 to 300 μm. However, if the thickness of the tungsten oxide catalyst layer or the chromium oxide catalyst layer is about 400 μm or more, the mechanical strength is reduced. Can be The relationship between the added amount of tungsten and the sensitivity ratio of the thickness of the layer was the same as in the case of chromium.
又タングステン以外の酸性金属酸化物触媒層を形成す
る添加物であるモリブデン、バナジウムについてもほぼ
タングステンと同様のCO/Et−OH感度比が得られた。次
にモリブデンの添加量とCO/Et−OH感度比の関係を以下
の第5表に、バナジウムの添加量とCO/Et−OH感度比の
関係を以下の第6表に示す。Also, molybdenum and vanadium, which are additives for forming an acidic metal oxide catalyst layer other than tungsten, had a CO / Et-OH sensitivity ratio similar to that of tungsten. Next, the relationship between the added amount of molybdenum and the CO / Et-OH sensitivity ratio is shown in Table 5 below, and the relationship between the added amount of vanadium and the CO / Et-OH sensitivity ratio is shown in Table 6 below.
この第5表及び第6表から最良の感度比を与えるのは
モリブデン添加量やバナジウム添加量が約2モル%の場
合であることが分る。 From Tables 5 and 6, it can be seen that the best sensitivity ratio is obtained when the amount of molybdenum or vanadium added is about 2 mol%.
又以上に説明した一酸化炭素ガスセンサ(5a)ではク
ロム酸化物触媒層(2)の回りにタングステン酸化物触
媒層(3)を設けた例について説明したが、このクロム
酸化物触媒層(2)とタングステン酸化物触媒層(3)
の位置を入れ換えた場合も上記実施例と同様の効果が得
られる。In the above-described carbon monoxide gas sensor (5a), an example in which the tungsten oxide catalyst layer (3) is provided around the chromium oxide catalyst layer (2) has been described. And tungsten oxide catalyst layer (3)
The same effect as in the above embodiment can be obtained when the positions are replaced.
又以上の第2図(a)及び(c)から分るように本発
明の一酸化炭素ガスセンサ(5a)及び(5b)はいづれも
比較的高温(300〜400℃程度)で一酸化炭素ガスセンサ
を使用した場合に上述のような性能を示す。従って一般
的に用いられている100℃程度で使用されるように作ら
れた一酸化炭素ガスセンサでは不可欠であった高温パー
ジ等が不必要になっている。従って装置の構成は簡単に
なり、安価で小型のものが得られる。As can be seen from FIGS. 2 (a) and 2 (c), both of the carbon monoxide gas sensors (5a) and (5b) of the present invention have a relatively high temperature (about 300 to 400 ° C.). The above-mentioned performance is shown when is used. Therefore, a high-temperature purge or the like, which is indispensable for a carbon monoxide gas sensor generally used at about 100 ° C., is not required. Therefore, the configuration of the device is simplified, and a cheap and small device can be obtained.
以上説明した一酸化炭素ガスセンサは貴金属製のコイ
ル(4)の両端の抵抗の変化をガスセンサの出力として
測定する熱線型半導体式ガスセンサである。この貴金属
製のコイル(4)の一定の電流を流すことによって、ガ
スセンサの温度を一定に保つヒータの役割を果してい
る。第5図は従来使用されている基板型半導体式ガスセ
ンサに本発明を適用したもので、アルミナ基板(7)上
にプラナー構造で各層を形成し、加熱用ヒータ(6)と
検知出力用電極(4a)(4b)を各々独立して設けた、一
酸化炭素ガスセンサ(5c)の一例である。The carbon monoxide gas sensor described above is a hot-wire type semiconductor gas sensor that measures a change in resistance at both ends of a noble metal coil (4) as an output of the gas sensor. By flowing a constant current through the noble metal coil (4), it serves as a heater for keeping the temperature of the gas sensor constant. FIG. 5 shows an example in which the present invention is applied to a conventional substrate-type semiconductor gas sensor. Each layer is formed in a planar structure on an alumina substrate (7), and a heating heater (6) and a detection output electrode ( It is an example of a carbon monoxide gas sensor (5c) in which 4a) and (4b) are independently provided.
以上の実施例ではアルコールの脱水反応を起こさせる
酸化物触媒層を形成する金属としてタングステン、モリ
ブデン、バナジウム等について具体例を挙げて説明した
が、他の金属例えばトリウム、ランタン、イットリウ
ム、ジルコニウム等によって酸化物触媒層を形成しても
上記実施例に近い効果が得られた。すなわちこれらの酸
化物触媒層を用いた場合は上記実施例と同等の感度比を
得ることはできないが感度比をかなり向上させることが
認められた。In the above examples, tungsten, molybdenum, vanadium, and the like were described as specific examples as the metal forming the oxide catalyst layer that causes the dehydration reaction of alcohol.However, other metals such as thorium, lanthanum, yttrium, and zirconium were used. Even when an oxide catalyst layer was formed, an effect similar to that of the above example was obtained. That is, when these oxide catalyst layers were used, the same sensitivity ratio as in the above example could not be obtained, but it was recognized that the sensitivity ratio was considerably improved.
[発明の効果] 又本発明の第1の一酸化炭素ガスセンサによれば、タ
ングステン等の金属酸化物を有する触媒層により被検出
ガス中のC2H5OHを除去し、又クロムを有する触媒層によ
り同被検出ガス中のH2を除去し、更にC2H5OHの一部も除
去する。従って一酸化炭素のH2及びC2H5OHに対する優れ
た選択性をセンサを高温度(300〜400℃程度)で動作さ
せて得られる。[Effect of the Invention] According to the first carbon monoxide gas sensor of the present invention, C 2 H 5 OH in the gas to be detected is removed by the catalyst layer having a metal oxide such as tungsten, and the catalyst has chromium. The layer removes H 2 in the gas to be detected and also removes a part of C 2 H 5 OH. Thus obtained a sensor excellent selectivity to H 2 and C 2 H 5 OH of carbon monoxide is operated at high temperatures (about 300 to 400 ° C.).
又本発明の第2の一酸化炭素ガスセンサによれば、タ
ングステン等の金属酸化物を有する触媒層により検出ガ
ス中のC2H5OHを除去するので、一酸化炭素のC2H2OHに対
する優れた選択性をセンサを高温度(300〜400℃程度)
で動作させて得られる。The second, according to the carbon monoxide gas sensor of the present invention, since the removal of C 2 H 5 OH in the detected gas by the catalyst layer having a metal oxide such as tungsten, for C 2 H 2 OH carbon monoxide Excellent selectivity for high temperature sensor (300 ~ 400 ℃)
It is obtained by operating with
第1図(a)及び(b)はそれぞれ本発明の第1及び第
2の一酸化炭素ガスセンサの一部断面斜視図、第2図
(a)及び(c)は、それぞれ本発明の第1及び第2の
一酸化炭素ガスセンサの各種ガスに対する感度を示すグ
ラフ、第2図(b)は比較のためクロム酸化物触媒層の
みを設けた一酸化炭素ガスセンサの各種のガスに対する
感度を示すグラフ、第3図は一酸化炭素ガスセンサ(5
a)のセンサ感度のガス濃度依存性を示すグラフ、第4
図は従来の一酸化炭素ガスの各種ガスに対する感度を示
すグラフ、第5図は本発明の基板形の一酸化炭素ガスセ
ンサの一部断面斜視図である。 図中、1は半導体部、2はクロム酸化物触媒層、3はタ
ングステン酸化物触媒層、5a、5b、5cは一酸化炭素ガス
センサである。FIGS. 1 (a) and 1 (b) are partial cross-sectional perspective views of first and second carbon monoxide gas sensors of the present invention, respectively, and FIGS. 2 (a) and (c) respectively show the first and second carbon monoxide gas sensors of the present invention. FIG. 2B is a graph showing the sensitivity of the second carbon monoxide gas sensor to various gases for comparison with various gases, and FIG. 2B is a graph showing the sensitivity of the second carbon monoxide gas sensor having only the chromium oxide catalyst layer to various gases. Fig. 3 shows a carbon monoxide gas sensor (5
a) Graph showing gas concentration dependence of sensor sensitivity,
FIG. 5 is a graph showing the sensitivity of a conventional carbon monoxide gas to various gases, and FIG. 5 is a partial cross-sectional perspective view of a substrate-type carbon monoxide gas sensor of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor portion, 2 is a chromium oxide catalyst layer, 3 is a tungsten oxide catalyst layer, and 5a, 5b and 5c are carbon monoxide gas sensors.
Claims (2)
及びバリウムの中から選ばれた少なくとも1種のアルカ
リ土類金属の酸化物が添加された主として酸化錫半導体
よりなるガス感応層、 クロムを有する触媒層、及び タングステン、モリブデン、バナジウムの中から選ばれ
た少なくとも1種の金属酸化物を有する触媒層、 を具備する一酸化炭素ガスセンサ。1. A gas-sensitive layer mainly composed of a tin oxide semiconductor to which an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium and barium is added, a catalyst layer having chromium, and A carbon monoxide gas sensor, comprising: a catalyst layer having at least one metal oxide selected from tungsten, molybdenum, and vanadium.
及びバリウムの中から選ばれた少なくとも1種のアルカ
リ土類金属の酸化物が添加された主として酸化錫半導体
よりなるガス感応層、及び タングステン、モリブデン、バナジウムの中から選ばれ
た少なくとも1種の金属酸化物を有する触媒層、 を具備する一酸化炭素ガスセンサ。2. A gas-sensitive layer mainly composed of a tin oxide semiconductor to which an oxide of at least one kind of alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium and barium is added, and a gas-sensitive layer composed of tungsten, molybdenum and vanadium. A catalyst layer comprising at least one metal oxide selected from the group consisting of:
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-
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- 1990-07-06 JP JP2179766A patent/JP2595123B2/en not_active Expired - Lifetime
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