JP2921032B2 - アンモニアガスセンサ - Google Patents
アンモニアガスセンサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は塩基性ガス、特にNH3（アンモニアガス）の
検出に好適なガスセンサに関する。
検出に好適なガスセンサに関する。
（従来の技術） ガスの吸脱着により抵抗値が変化するSnO2等の金属酸
化物半導体に電極を接続し、抵抗値を測定することでガ
スの有無を検出するようにした半導体ガスセンサが従来
からガス漏れ警報器等として使用されている。
化物半導体に電極を接続し、抵抗値を測定することでガ
スの有無を検出するようにした半導体ガスセンサが従来
からガス漏れ警報器等として使用されている。
一方、最近ではトイレやキッチン等の住居内における
オートベンチレーション（自動換気）を行なうためのガ
スセンサの開発が要望されている。
オートベンチレーション（自動換気）を行なうためのガ
スセンサの開発が要望されている。
つまり、トイレやキッチン等の悪臭成分の主なもの
は、硫化水素、アンモニア、アミン類及びメルカプタン
類であり、快適な住環境を維持するにはこれらのガス濃
度が数ppb〜数ppmの範囲で検出できるセンサが必要とさ
れる。しかしながら従来の金属酸化物半導体ガスセンサ
による検出可能濃度は数百ppm以上である。
は、硫化水素、アンモニア、アミン類及びメルカプタン
類であり、快適な住環境を維持するにはこれらのガス濃
度が数ppb〜数ppmの範囲で検出できるセンサが必要とさ
れる。しかしながら従来の金属酸化物半導体ガスセンサ
による検出可能濃度は数百ppm以上である。
そこで、特開昭58−79149号、特開昭62−2147号及び
特開昭63−313048号等に上記の金属酸化物半導体に更に
別の金属（通常酸化物の形態となっている）を添加し
て、ガス検出感度を高めるようにした提案がなされてい
る。
特開昭63−313048号等に上記の金属酸化物半導体に更に
別の金属（通常酸化物の形態となっている）を添加し
て、ガス検出感度を高めるようにした提案がなされてい
る。
具体的には特開昭58−79149号には添加金属酸化物と
して、Sb2O3、TiO2、Al2O3、Li2Ｏ及びCr2O3が開示さ
れ、また特開昭62−2147号には添加金属として、Ｂ、A
l、Sc、Ga、Ｙ、In及びTlが開示され、更に特開昭63−3
13048号には添加金属酸化物として、PbO、PdO及びZnOが
開示されている。
して、Sb2O3、TiO2、Al2O3、Li2Ｏ及びCr2O3が開示さ
れ、また特開昭62−2147号には添加金属として、Ｂ、A
l、Sc、Ga、Ｙ、In及びTlが開示され、更に特開昭63−3
13048号には添加金属酸化物として、PbO、PdO及びZnOが
開示されている。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来から種々の金属酸化物を添加し
て、ガス検出感度を高める試みがなされているが、いず
れも被検出ガス（NH3）に接触してから定常値になるま
での時間と、被検出ガスがなくなってからの初期値に戻
るまでの回復時間が長く、且つ5ppm程度以下のガス濃度
における感度が十分ではない。
て、ガス検出感度を高める試みがなされているが、いず
れも被検出ガス（NH3）に接触してから定常値になるま
での時間と、被検出ガスがなくなってからの初期値に戻
るまでの回復時間が長く、且つ5ppm程度以下のガス濃度
における感度が十分ではない。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、金属酸化物半導体に
対するガスの吸脱着による抵抗値の変化を利用したガス
センサにおいて、金属酸化物半導体を構成する主体とな
る金属酸化物をSnO2とし、主体となる金属酸化物に添加
する酸化物触媒をV2O5とした。
対するガスの吸脱着による抵抗値の変化を利用したガス
センサにおいて、金属酸化物半導体を構成する主体とな
る金属酸化物をSnO2とし、主体となる金属酸化物に添加
する酸化物触媒をV2O5とした。
（作用） 金属酸化物半導体を構成する主体となる金属酸化物を
SnO2とし、このSnO2に、電気陰性度の大きい酸性酸化物
触媒としてV2O5を添加することで、塩基性ガスであるNH
3に対する感度が向上する。
SnO2とし、このSnO2に、電気陰性度の大きい酸性酸化物
触媒としてV2O5を添加することで、塩基性ガスであるNH
3に対する感度が向上する。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添加図面に基いて説明する。
第１図は本発明に係るガスセンサの一例を示す斜視図
であり、ガスセンサ１は筒状アルミナ管２に一対のPt線
3,3を巻回し、このPt線3,3を包むように金属酸化物半導
体４の層を形成している。ここで、金属酸化物半導体４
は多孔質焼結体となっており、その製法の一例を以下に
述べる。
であり、ガスセンサ１は筒状アルミナ管２に一対のPt線
3,3を巻回し、このPt線3,3を包むように金属酸化物半導
体４の層を形成している。ここで、金属酸化物半導体４
は多孔質焼結体となっており、その製法の一例を以下に
述べる。
先ず、SnCl4の水溶液をアンモニア水で中和してβ−
スズ酸を得、十分に水洗いして、濾過、乾燥した後、空
気中で600℃.5時間焼成してSnO2の粉末試料を得る。次
いで、この粉末試料にV2O5を含浸法により添加し、空気
中で600℃.5時間焼成して得た粉末をビヒクルとともに
混練して成形した後焼成することで金属酸化物半導体４
の層を形成する。尚、V2O5とともにPt等の貴金属を添加
してもよい。
スズ酸を得、十分に水洗いして、濾過、乾燥した後、空
気中で600℃.5時間焼成してSnO2の粉末試料を得る。次
いで、この粉末試料にV2O5を含浸法により添加し、空気
中で600℃.5時間焼成して得た粉末をビヒクルとともに
混練して成形した後焼成することで金属酸化物半導体４
の層を形成する。尚、V2O5とともにPt等の貴金属を添加
してもよい。
第２図は本発明に係るガスセンサの他の例を示す斜視
図であり、ガスセンサ11はアルミナ基板12に一対の櫛形
Au電極13,13を焼成により形成し、このAu電極13,13が接
続する金属酸化物半導体14を同じく焼成によりアルミナ
基板12表面に形成している。
図であり、ガスセンサ11はアルミナ基板12に一対の櫛形
Au電極13,13を焼成により形成し、このAu電極13,13が接
続する金属酸化物半導体14を同じく焼成によりアルミナ
基板12表面に形成している。
また、アルミナ等の基板に金属酸化物半導体を薄膜状
に形成せず、ある程度の厚みの金属酸化物半導体に直接
電極を埋設してもよい。
に形成せず、ある程度の厚みの金属酸化物半導体に直接
電極を埋設してもよい。
次に、上記金属酸化物半導体４、14を構成する材料と
感度等との関係を実験した結果を以下に述べる。
感度等との関係を実験した結果を以下に述べる。
［表１］はSnO2に対して各種酸化物触媒及び貴金属を
単独で添加した場合のガス感度（50ppmNH3）を200℃、3
00℃、400℃及び500℃の各温度について示したものであ
る。ここで、ガス感度は空気中における抵抗Raと被検ガ
ス中（H2Sを含む空気中）における抵抗Rsとの比Ｓ＝Ra/
Rsで表わすようにした。
単独で添加した場合のガス感度（50ppmNH3）を200℃、3
00℃、400℃及び500℃の各温度について示したものであ
る。ここで、ガス感度は空気中における抵抗Raと被検ガ
ス中（H2Sを含む空気中）における抵抗Rsとの比Ｓ＝Ra/
Rsで表わすようにした。
［表１］からは、Cs2Oを除いて電気陰性度の大きい酸
性酸化物触媒を添加することで、塩基性ガスであるNH3
に対する感度が向上することが分る。また、Cs2O及びWO
3については第３図に示すようにNH3に対して高い感度を
示したが、これらはH2Sにも高い感度を示すため、ガス
選択性の点で問題があり、Agを添加した場合には感度は
向上するが、NH3との接触を断った場合の回復応答性の
点で問題があり、結局V2O5が多少感度はこれらに比べ劣
るが選択性及び回復応答性（再現性）の面で最も優れて
いることが判明した。
性酸化物触媒を添加することで、塩基性ガスであるNH3
に対する感度が向上することが分る。また、Cs2O及びWO
3については第３図に示すようにNH3に対して高い感度を
示したが、これらはH2Sにも高い感度を示すため、ガス
選択性の点で問題があり、Agを添加した場合には感度は
向上するが、NH3との接触を断った場合の回復応答性の
点で問題があり、結局V2O5が多少感度はこれらに比べ劣
るが選択性及び回復応答性（再現性）の面で最も優れて
いることが判明した。
そこでV2O5についてNH3濃度とガス濃度との関係につ
いて実験をした。その結果を第４図に示す。この第４図
からはNH3濃度が5ppm程度であってもV2O5を5wt％の割合
で添加したセンサであれば感度２以上となるので十分に
実用に供することができるといえる。
いて実験をした。その結果を第４図に示す。この第４図
からはNH3濃度が5ppm程度であってもV2O5を5wt％の割合
で添加したセンサであれば感度２以上となるので十分に
実用に供することができるといえる。
またV2O5の添加割合としては３〜7wt％の範囲とする
のが好ましい。
のが好ましい。
（効果） 以上に説明したように本発明によれば、金属酸化物半
導体ガスセンサを構成する主体となる金属酸化物をSnO2
とし、これに添加する酸化物触媒をV2O5としたことで、
NH3に対するセンサの感度を大幅に高めることができ、
更に応答速度及び回復速度の双方に優れたガスセンサと
することができる。
導体ガスセンサを構成する主体となる金属酸化物をSnO2
とし、これに添加する酸化物触媒をV2O5としたことで、
NH3に対するセンサの感度を大幅に高めることができ、
更に応答速度及び回復速度の双方に優れたガスセンサと
することができる。
第１図及び第２図は本発明に係るアンモニアガスセンサ
の一例を示す斜視図、第３図はNH3に対する応答曲線を
示すグラフ、第４図はV2O5を添加した場合のNH3濃度と
ガス感度との関係を示すグラフである。 尚、図面中1,11はガスセンサ、2,12はアルミナ、3,13は
電極、4,14は金属酸化物半導体である。
の一例を示す斜視図、第３図はNH3に対する応答曲線を
示すグラフ、第４図はV2O5を添加した場合のNH3濃度と
ガス感度との関係を示すグラフである。 尚、図面中1,11はガスセンサ、2,12はアルミナ、3,13は
電極、4,14は金属酸化物半導体である。
フロントページの続き (72)発明者 安藤 正美 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (56)参考文献 特開 昭58−79149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−70892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−146696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−58595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−40846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−313048（ＪＰ，Ａ) 実開 昭47−1192（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−84462（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−154593（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (2)
- 【請求項１】主体となる金属酸化物に添加物を加えた金
属酸化物半導体に対するガスの吸脱着による抵抗値の変
化を利用したガスセンサにおいて、前記主体となる金属
酸化物はSnO2であり、前記添加物はV2O5であることを特
徴とするアンモニアガスセンサ。 - 【請求項２】請求項１に記載のアンモニアガスセンサに
おいて、前記V2O5の添加割合は3wt％以上7wt％以下であ
ることを特徴とするアンモニアガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13578790A JP2921032B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | アンモニアガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13578790A JP2921032B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | アンモニアガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429049A JPH0429049A (ja) | 1992-01-31 |
| JP2921032B2 true JP2921032B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=15159832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13578790A Expired - Fee Related JP2921032B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | アンモニアガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921032B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
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| JP4201709B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-12-24 | 新光電気工業株式会社 | 硫黄分検出センサ及び硫黄分検出装置 |
| DE60332516D1 (de) * | 2002-09-25 | 2010-06-24 | Ngk Spark Plug Co | Ammoniak Sensor |
| JP2007155529A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアガスセンサ及びその製造方法 |
| JP4780654B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2011-09-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 水素ガスセンサ |
| JP4921556B2 (ja) | 2008-04-22 | 2012-04-25 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP5107844B2 (ja) * | 2008-09-16 | 2012-12-26 | 日本特殊陶業株式会社 | アンモニアセンサ |
| JP6364356B2 (ja) * | 2015-01-05 | 2018-07-25 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ガスの検知方法及びガスセンサ |
| CN104502418B (zh) * | 2015-01-10 | 2016-11-23 | 吉林大学 | 基于ZnO/α-Fe2O3复合氧化物半导体的丙酮气体传感器及其制备方法 |
| CN105842301B (zh) * | 2015-01-30 | 2018-12-11 | Toto株式会社 | 身体信息检测系统 |
| CN108828019A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-16 | 吴刚 | 一种快速响应型气敏材料的制备方法 |
| JP6437689B1 (ja) | 2018-08-07 | 2018-12-12 | 新コスモス電機株式会社 | Ｍｅｍｓ型半導体式ガス検知素子 |
| JP7352461B2 (ja) * | 2019-12-18 | 2023-09-28 | 新コスモス電機株式会社 | 半導体式ガス検知素子 |
| US20240159700A1 (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-16 | Tdk Corporation | Metal oxide semiconductor gas sensor |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP13578790A patent/JP2921032B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0429049A (ja) | 1992-01-31 |
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Legal Events
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