JPH02206749A - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ

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JPH02206749A
JPH02206749A JP2694389A JP2694389A JPH02206749A JP H02206749 A JPH02206749 A JP H02206749A JP 2694389 A JP2694389 A JP 2694389A JP 2694389 A JP2694389 A JP 2694389A JP H02206749 A JPH02206749 A JP H02206749A
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JP
Japan
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gas
alumina
oxidation catalyst
catalyst layer
sensitive body
Prior art date
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Pending
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JP2694389A
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English (en)
Inventor
Kazunari Kubota
窪田 一成
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はLPガス漏れ警報器に用いられる半導体ガス
センサに関する。
酸化すず系半導体の電気抵抗値はガスによって変化する
(電気伝導率がよくなる)ことは一般に良く知られてお
り、この性質を利用したガスセンサが多用されている。
〔従来の技術) 第5図はLPガス検出用のガスセンサの構。底を示す断
面図で、センサ基板(アルミナ基板)lの表面に一対の
白金電極2.3を設け、この両白金i極2.3に酸化す
ず系半導体のガス感応体4を接続する。このガス感応体
4の表面には、エチルアルコールによる誤報を防止する
ために白金を担持したアルミナ粉末を塗布して酸化触媒
層5を形成している。この酸化触媒層5はエチルアルコ
ールを酸化して二酸化炭素とし、エチルアルコールが酸
化触媒N5内側の酸化すず系半導体のガス感応体4に作
用しないようにしている。6.7は両目金電極2.3の
外部への引出しリード線である。
センサ基板1の裏面には、酸化すず系半導体のガス感応
体4を加熱するための電気ヒータ8が設けられ、リード
!1119.10により電源に接続される。
酸化すず系半導体のガス感応体4を電気ヒータ8で加熱
する理由は、ガス感応体4を加熱することにより酸化触
媒層も加温され、その触媒活性が高められてエチルアル
コールの酸化が促進されるためであって、その温度は4
00°C近辺が適当とされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述したLPガス検出用のガスセンサを使用するときは
、電気ヒータ8のリード&i19.10を不図示のヒー
タ電源に接続して電気ヒータ8に通電し、白金電極2.
3のリード線6.7に不図示の検出用電源と負荷抵抗器
とを直列接続して検出回路を形成するか、または前記リ
ード線6.7を不図示の電源内蔵形警報器に直接接続す
る。検知せんとするガスが前記ガスセンサの酸化すず系
半導体のガス感応体4に接触すると半導体の電気抵抗値
が変化して前記検出回路を流れる電流が変化するので°
前記負荷抵抗器の端子間電圧の変化を捕らえることによ
りガスを検知することができる。また、警報器の場合は
ガスの接触により半導体を流れる電流の変化(増加)に
より警報器が直接作動させられ、ガスを検知することが
できる。
この場合ガスセンサは、気温2周囲の状況その他の理由
によりセンサ温度が高くなるとエチルアルコールと同様
にイソブタンガスも酸化してしまい、本来検知すべきL
Pガスの主成分であるイソブタンの検知感度を低下させ
るという欠点を有する。これを曲線図で説明すると、ま
ず惑ガス特性を求めるため、ガスセンサを第6図の斜視
図に示すように組立てた。すなわち、白金電極2,3の
リード線6,7および電気ヒータ8のリードL?l 9
 。
10をそれぞれベース11に植設した電極用ステム12
13およびヒータ用ステム14.15に接続し感ガス特
性を求めた。このとき、ガスセンサ(酸化すず系半導体
のガス感応体4)の空気中における電気抵抗値をRo 
、 0.2%イソブタンガス中での電気抵抗値をRgと
してRO/Rgをガス感度とした。
ガスセンサの温度は、赤外線放射温度計で測定し、電気
ヒータ8への印加電圧を調整して350°C−4,00
”C−450°Cと変化させた。そのとき、ガスセンサ
の各温度に対するガス感度を第7図の示す0曲線Pは0
.2%エチルアルコールガスのガス感度(RO/Rg)
であり、ガスセンサの温度が400 ’C〜450゛C
の間においてガス感度(RO/Rg )が低くなり酸化
すず系半導体のガス感応体の作用を及ぼさないという効
果が得られるが、曲線Qで示す0.2%イソブタンガス
のガス感度(RO/Rg)はガスセンサの温度が低温の
ときはよいとしても温度が400℃以上になると急激に
低下し、そのためLPガスの主成分であるイソブタンガ
スの検知が困難となる。
この発明の目的は前述した従来装置の欠点を除去し、広
い温度範囲でアルコール感度を低減しつつ、LPガスの
主成分であるイソブタンガスに対するガス感度を低下せ
しめないようにガスセンサとくに酸化触媒層の構成を改
良することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前述した目的を達成するため、センサ基板の表
面に実装した一対の電極に酸化すず系半導体のガス感応
体を電気的に接続し、このガス感応体の表面に酸化触媒
層を形成し、前記センサ基板の裏面に前記ガス感応体を
加熱するための電気ヒータを設けたガスセンサにおいて
、ガス感応体の表面の酸化触媒層は白金と酸化鉄とを混
合してアルミナに担持させて形成したことを特徴とする
前記酸化触媒層における白金と酸化鉄の担持量は白金が
0 、2〜0 、4 w t%、酸化鉄が3〜25wt
%であり、白金と酸化鉄の担持重量比が0.2〜20で
あることが好ましい。
また、前記ガス感応体の表面の酸化触媒層は白金と酸化
ニッケルとを混合してアルミナに担持させて形成するこ
ともできる。この場合前記酸化触媒層における白金と酸
化ニッケルの担持量は白金が0.2〜Q、4wt%、酸
化ニッケルが1〜10wt%であり、白金と酸化ニッケ
ルの担持重量比が0.25〜50であることが好ましい
〔作 用〕
本発明によるガスセンサにおいては、酸化すず系半導体
のガス感応体表面に白金と酸化鉄または白金と酸化ニッ
ケルを混合してアルミナに担持させた酸化触媒層を設け
ると、広い温度範囲でエチルアルコールガスを酸化除去
してその感度を低減し、しかもイソブタンガス感度は変
化しない。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明の実施例を示すガスセンサの表面図、第
2図はそのガスセンサの裏面図、第3図は第1図のA−
A矢視断面図である。
図において101 はセンサ基板(アルミナ基板)10
2、103は一対の白金電極、104 は酸化すず系半
導体のガス感応体、105は酸化触媒層、106.10
7は白金電極のリード線、108 は電気ヒータ、10
9゜110 はヒータのリード線である。
このガスセンサは次のようにして製造される。
まず、センサ基板(アルミナ基板)101の表面に白金
電極102.103を、裏面の電気ヒータ108をそれ
ぞれ焼付けにより形成し、この一対の白金電極102゜
103の表面に、すず蒸気と酸素とをアーク放電により
反応させて生成した酸化すず層を形成する。
この酸化すず層がガス感応体104 となる、なお、こ
の酸化すず層の形成は、他の方法たとえば酸化すず粉末
をバインダーなどと混合しペースト状とし、これを塗布
して焼結させる方法で行なでもよい。
実施例1 次に本発明の一実施例によれば、ガス感応体104の表
面を覆い被せる酸化触媒層105は次のようにして形成
する。すなわち、アルミナ粉末とコロイダルアルミナを
混合したアルミナペーストで前記ガス感応体104の表
面を被覆したのち乾燥し、乾燥後550℃で3時間焼成
して厚さ0.3 maのアルミナ層を形成する。そして
これを、塩化白金酸水溶液と硝酸鉄水溶液とを混合して
所定濃度に調製した混合水溶液中に30分浸漬したのち
乾燥させ、空気中で600℃で3時間加熱分解すると白
金と酸化鉄が混合してアルミナに担持された酸化触媒層
を得る。なお、この実施例では、ガス感応体104の表
面にアルミナ層を形成させたのち白金と酸化鉄を担持さ
せたが、これを予め白金と酸化鉄を混合して担持させた
アルミナ粉末をコロイダルアルミナと混合し、これをガ
ス感応体104の表面に被覆して酸化触媒層105を形
成させても同様な効果が得られる。このようにして酸化
触媒層105が形成された本発明の一実施例であるガス
センサを前述した従来のガスセンサと同様のテスト方法
、テスト条件によりガス感度を求めると、第4図に示す
特性曲線図が得られる。図中曲線Rは0.2%エチルア
ルコールガスのガス感度(RO/Rg )であり、第7
図に示す従来の曲線Pと比較してエチルアルコールガス
感度を低減する効果には大きな差はない。しかしながら
、イソブタンガス感度については第7図の従来の曲線Q
で示すようにガスセンサの温度が高くなるとイソブタン
ガス感度が急に低下するが、第4図の本発明によるガス
センサの曲線Sではガスセンサの温度が高くなってもイ
ソブタンガス感度はほとんど変化せず一定である。
このような効果は実験によれば酸化触媒層における白金
と酸化鉄の担持重量比で0,2〜20の範囲で 認めら
れ、また担持量は白金が0.2〜4i+t%。
酸化鉄が3〜25w t%の範囲で効果が認められる。
これは白金と酸化鉄の担持量が小さいとエチルアルコー
ル感度が大きくなり、担持量が大きいとイソブタン感度
が小さくなり、ガス検知上好ましくない。
また、上述した白金と酸化鉄を混合してアルミナに担持
させた酸化触媒層を有するガスセンサのイソブタンガス
感度が温度に依存しないで一定で成る理由は明らかでな
いが、酸化鉄がエチルアルコールに対して酸化活性が高
く、イソブタンに対して不活性であることから、高温に
おける白金の酸化活性を抑制するためと推察できる。
実施例2 次に本発明の第二実施例によれば、ガス感応体104の
表面を覆い被せる酸化触媒層105は次のようにして形
成する。すなわち、アルミナ粉末とコロイダルアルミナ
を混合したアルミナペーストで前記ガス感応体104の
表面を被覆したのち乾燥し、乾燥後sso’cで3時間
焼成して厚さ0.3−のアルミナ層を形成する。そして
これを、塩化白金酸水溶液と硝酸ニッケル水溶液とを混
合して所定濃度に調製した混合水溶液中に30分浸漬し
たのち乾燥させ、空気中で600℃で3時間加熱分解す
ると白金と酸化ニッケルが混合してアルミナに担持され
た酸化触媒層を得る。なお、この実施例では、ガス感応
体104の表面にアルミナ層を形成させたのち白金と酸
化ニッケルを担持させたが、これを予め白金と酸化ニッ
ケルを混合して担持させたアルミナ粉末をコロイダルア
ルミナと混合し、これをガス感応体104の表面に被覆
して酸化触媒層105を形成させても同様な効果が得ら
れる。このようにして酸化触媒層lO5が形成された本
発明の一実施例であるガスセンサを前述した従来のガス
センサと同様のテスト方法、テスト条件によりガス感度
を求めると、第一実施例と同様に第4図に示す特性曲線
図と同一の特性が得られる0図中曲線Rは0.2%エチ
ルアルコールガスのガス感度(R0/Rg)であり、第
7図に示す従来の曲線Pと比較してエチルアルコールガ
ス感度を低減する効果には大きな差はない、しがしなが
ら、イソブタンガス感度については第7図の従来の曲線
Qで示すようにガスセンサの温度が高くなるとイソブタ
ンガス感度が急に低下するが、第4図の本発明によるガ
スセンサの曲!Itsではガスセンサの温度が高くなり
てもイソブタンガス感度はほとんど変化・せず一定であ
る。
このような効果は実験によれば酸化触媒層における白金
と酸化ニッケルの担持重量比で0.2〜2゜の範囲で認
められ、また担持量は白金が0.2〜4wt%、酸化ニ
ッケルが3〜25w t%の範囲で効果が認められる。
これは白金と酸化ニッケルの担持量が小さいとエチルア
ルコール感度が太き(なり、担持量が大きいとイソブタ
ン感度が小さくなり、ガス検知上好ましくない。
また、上述した白金と酸化ニッケルを混合してアルミナ
に担持させた酸化触媒層を有するガスセンサのイソブタ
ンガス感度が温度に依存しないで一定で成る理由は明ら
かでないが、酸化ニッケルがエチルアルコールに対して
酸化活性が高く、イソブタンに対して不活性であること
から、高温における白金の酸化活性を抑制するためと推
察できる。
〔発明の効果〕
以上に説明した本発明によれば、センサ基板の表面に実
装した一対の電極に酸化すず系半導体のガス感応体を電
気的に接続し、このガス感応体の表面に酸化触媒層を形
成し、前記センサ基板の裏面に前記ガス感応体を加熱す
るための電気ヒータを設けたガスセンサにおいて、ガス
感応体の表面の酸化触媒層は白金と酸化鉄または酸化ニ
ッケルとを混合してアルミナに担持させて形成したこと
により、エチルアルコールガス感度が低く、シかもイソ
ブタンガス感度が温度に依存しないで一定となり、エチ
ルアルコールによる誤報を防止しかつLPガスの主成分
であるイソブタンガス感度が低下しないガスセンサを得
ることができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すガスセンサの表面図、
第2図はそのガスセンサの裏面図、第3図は第1図のA
−A断面図、第4図は本発明によるガスセンサにおける
イソブタンとエチルアルコールのガス感度の温度依存性
を示す特性曲線図、第5図は従来のガスセンサの断面図
、第6図はガスセンサの組立構成図、第7図は従来のガ
スセンサにおけるいそぶたんとエチル−アルコールのガ
ス感度の温度依存性を示す特性曲線図である。 101;センサ基板、102.103:電極、104:
ガス感応体、105:酸化触媒層、’108:電気ヒー
タ。 茅 田 隼 司 1ニンヅラl&(ICン 事 竿 目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)センサ基板の表面に実装した一対の電極に酸化すず
    系半導体のガス感応体を電気的に接続し、このガス感応
    体の表面に酸化触媒層を形成し、前記センサ基板の裏面
    に前記ガス感応体を加熱するための電気ヒータを設けた
    ガスセンサにおいて、ガス感応体の表面の酸化触媒層は
    白金と酸化鉄とを混合してアルミナに担持させて形成し
    たことを特徴とするガスセンサ。 2)センサ基板の表面に実装した一対の電極に酸化すず
    系半導体のガス感応体を電気的に接続し、このガス感応
    体の表面に酸化触媒層を形成し、前記センサ基板の裏面
    に前記ガス感応体を加熱するための電気ヒータを設けた
    ガスセンサにおいて、ガス感応体の表面の酸化触媒層は
    白金と酸化ニッケルとを混合してアルミナに担持させて
    形成したことを特徴とするガスセンサ。
JP2694389A 1989-02-06 1989-02-06 ガスセンサ Pending JPH02206749A (ja)

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