JPH0225454B2 - - Google Patents
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- JPH0225454B2 JPH0225454B2 JP57171481A JP17148182A JPH0225454B2 JP H0225454 B2 JPH0225454 B2 JP H0225454B2 JP 57171481 A JP57171481 A JP 57171481A JP 17148182 A JP17148182 A JP 17148182A JP H0225454 B2 JPH0225454 B2 JP H0225454B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、メチルメルカプタン（CH3SH）、
硫化水素（H2S）など悪臭ガス、アルコールガス
および湿度を検出する素子に関するものである。
硫化水素（H2S）など悪臭ガス、アルコールガス
および湿度を検出する素子に関するものである。
し尿処理場、ゴミ処理場などで発生する悪臭の
主成分であるCH3SH，H2Sなどの濃度測定は、
一部電気化学的な手法で行なわれているが、ガス
のサンプリングが必要であり測定も煩雑である。
また従来の半導体ガスセンサでは感度的に不充分
で使用されるに至つていない。
主成分であるCH3SH，H2Sなどの濃度測定は、
一部電気化学的な手法で行なわれているが、ガス
のサンプリングが必要であり測定も煩雑である。
また従来の半導体ガスセンサでは感度的に不充分
で使用されるに至つていない。
アルコールガス検知は、従来、SnO2，ZnOな
ど金属酸化物半導体のガスの化学吸着による電気
電導度の変化を利用したものが多く用いられてい
る。しかしこれらは他の可燃性ガス、例えばメタ
ン、プロパン、一酸化炭素、水素などでも同じ現
象をしめす。すなわち、ガス種に対する選択性が
ない。
ど金属酸化物半導体のガスの化学吸着による電気
電導度の変化を利用したものが多く用いられてい
る。しかしこれらは他の可燃性ガス、例えばメタ
ン、プロパン、一酸化炭素、水素などでも同じ現
象をしめす。すなわち、ガス種に対する選択性が
ない。
一方、湿度を検知する素子としては、金属酸化
物、無機および有機電解質、導電物質を分散させ
た有機物の電気電導度の相対湿度依存性を利用し
たものが、その簡便性、マイクロプロセツサとの
結合性などからよく用いられて来た。中でも金属
酸化物は安定性、耐熱性などが良好なため、好ま
しいとされている。
物、無機および有機電解質、導電物質を分散させ
た有機物の電気電導度の相対湿度依存性を利用し
たものが、その簡便性、マイクロプロセツサとの
結合性などからよく用いられて来た。中でも金属
酸化物は安定性、耐熱性などが良好なため、好ま
しいとされている。
さらに湿度とガスとを１つの一体となつた素子
で検出し、しかも安定な感湿特性および悪臭ガ
ス、アルコールガスに対する高感度、高選択性で
応答速度が速い感ガス特性を併せ持つものはなか
つた。
で検出し、しかも安定な感湿特性および悪臭ガ
ス、アルコールガスに対する高感度、高選択性で
応答速度が速い感ガス特性を併せ持つものはなか
つた。
この発明は上記の問題を解決するためになされ
たもので、１つの一体化した素子で０〜100％の
相対湿度並びにメチルメルカプタン（CH3SH）、
硫化水素（H2S）などの悪臭ガスおよびアルコー
ルガスを高感度で選択的に検出する感ガス感湿素
子を提供することを目的としている。
たもので、１つの一体化した素子で０〜100％の
相対湿度並びにメチルメルカプタン（CH3SH）、
硫化水素（H2S）などの悪臭ガスおよびアルコー
ルガスを高感度で選択的に検出する感ガス感湿素
子を提供することを目的としている。
この発明は、アパタイトセラミツクス材で湿度
を検出し、上記アパタイトセラミツクス材からな
る素子基板に設けた分離電極間のチタンとニオブ
の複合酸化物主体により、悪臭ガス、アルコール
ガスを検出するものである。
を検出し、上記アパタイトセラミツクス材からな
る素子基板に設けた分離電極間のチタンとニオブ
の複合酸化物主体により、悪臭ガス、アルコール
ガスを検出するものである。
又、分離電極は酸化ルテニウムを焼付けて形成
しており、ガス感度の高感度化を助長している。
しており、ガス感度の高感度化を助長している。
この発明の感ガス感湿素子は、その電気抵抗が
相対湿度０〜100％，悪臭ガス濃度０〜1000ppm，
あるいはアルコールガス濃度０〜3000ppmで、大
きく変化するので、電気抵抗値を測定することに
より、相対湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガ
スを容易に検出することができる。
相対湿度０〜100％，悪臭ガス濃度０〜1000ppm，
あるいはアルコールガス濃度０〜3000ppmで、大
きく変化するので、電気抵抗値を測定することに
より、相対湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガ
スを容易に検出することができる。
以下、この発明の詳細を実施例を用いて説明す
る。
る。
実施例 １
Caの10％をNaで置換した水酸アパタイト粉未
を４mm×４mmの大きさ、0.8mmの厚みに、350Kg／
cm2の圧力で成形し1100℃で６時間、空気中で焼成
する。これを250μの厚みに研磨し、第１図の焼
結体１のようにRuO2ペーストよりなる分離電極
２，３（第１、第３電極）を、また裏面には、第
２図のように全面塗りのRuO2ペーストよりなる
電極４（第２電極）をスクリーン印刷する。つぎ
に、250μ間隔の分離電極２，３を挾んで、チタ
ンとニオブの複合酸化物ペーストをスクリーン印
刷する。
を４mm×４mmの大きさ、0.8mmの厚みに、350Kg／
cm2の圧力で成形し1100℃で６時間、空気中で焼成
する。これを250μの厚みに研磨し、第１図の焼
結体１のようにRuO2ペーストよりなる分離電極
２，３（第１、第３電極）を、また裏面には、第
２図のように全面塗りのRuO2ペーストよりなる
電極４（第２電極）をスクリーン印刷する。つぎ
に、250μ間隔の分離電極２，３を挾んで、チタ
ンとニオブの複合酸化物ペーストをスクリーン印
刷する。
このペーストは、酸化チタンTiO2と酸化ニオ
ブNb2O5を0.5≦Nb／Ti≦４で、好ましくはNb／Ti＝ ２のモル比で混合したものを1300℃で２時間、大
気中で焼成し、粉砕し、400メツシユの篩を通し
た後、ブチルカルビトールを加えて作られる。上
記複合酸化物を印刷後、リード線６，７，８を付
けて、800℃で10分焼付ける。
ブNb2O5を0.5≦Nb／Ti≦４で、好ましくはNb／Ti＝ ２のモル比で混合したものを1300℃で２時間、大
気中で焼成し、粉砕し、400メツシユの篩を通し
た後、ブチルカルビトールを加えて作られる。上
記複合酸化物を印刷後、リード線６，７，８を付
けて、800℃で10分焼付ける。
以上で形成される電極は多孔質面電極となり、
電極を通して湿度が焼結体に達しやすい状態にな
つている。１は水酸アパタイト感温セラミツクス
で素子基板を構成する。５はチタンとニオブの複
合酸化物感ガス材である。ガスを検知するときに
は、素子を200℃以上に保つ必要がある。そのた
め第１，２図の素子のまわりにカンタル線コイル
ヒータを設けるか、または、第２図のベタ塗り
RuO2電極にリード線２本を付け、ヒータと感湿
電極を兼ねさせても良い。
電極を通して湿度が焼結体に達しやすい状態にな
つている。１は水酸アパタイト感温セラミツクス
で素子基板を構成する。５はチタンとニオブの複
合酸化物感ガス材である。ガスを検知するときに
は、素子を200℃以上に保つ必要がある。そのた
め第１，２図の素子のまわりにカンタル線コイル
ヒータを設けるか、または、第２図のベタ塗り
RuO2電極にリード線２本を付け、ヒータと感湿
電極を兼ねさせても良い。
上記のようにして製造された感ガス感湿素子を
使用して第３図〜第５図に示す測定を行う。
使用して第３図〜第５図に示す測定を行う。
第３図は、25℃における感湿特性である。測定
は電極２，３を短絡し、これと電極４との間に
1V，50Hzの正弦波を印加して行なつた。電極２，
３を短絡しないで、一方の電極と電極４との間は
印加してもよいが、測定抵抗は増大する。
は電極２，３を短絡し、これと電極４との間に
1V，50Hzの正弦波を印加して行なつた。電極２，
３を短絡しないで、一方の電極と電極４との間は
印加してもよいが、測定抵抗は増大する。
図のように、相対湿度０〜100％で電気抵抗は
４桁以上変化し、非常に感度が高い。また実験室
中に６ケ月間、1V通電または無通電で放置して
も特性の変化は測定誤差以内で、非常に安定であ
つた。これは、他のセラミツク湿度センサにはな
い特徴である。また応答も２〜15秒と速い。
４桁以上変化し、非常に感度が高い。また実験室
中に６ケ月間、1V通電または無通電で放置して
も特性の変化は測定誤差以内で、非常に安定であ
つた。これは、他のセラミツク湿度センサにはな
い特徴である。また応答も２〜15秒と速い。
第４図は素子温度を変えたときの感ガス特性で
ある。電極２，３間の抵抗を測定する。
ある。電極２，３間の抵抗を測定する。
１１は大気中でCH3SH0ppm，１２は
CH3SH100ppm中である。図のように３桁以上の
抵抗値変化をしめす。
CH3SH100ppm中である。図のように３桁以上の
抵抗値変化をしめす。
第５図はメチルメルカプタン（CH3SH）、硫化
水素（H2S）、エタノール（C2H5OH）、水素
（H2）、一酸化炭素（CO）、プロパン（C3H8）各
100ppmに対する感度Ｓである。大気中での抵抗
値をRa，100ppmガス中での抵抗値をRgとする
と、感度ＳはRa／Rgで、抵抗値の変化量を意味
する。第５図は450℃での感度である。H2，CO，
C3H8など可燃性ガスにはほとんど感度をしめさ
ない。メタノール、イソプロピルアルコールなど
には、エタノールとほぼ同じ感度をしめす。
水素（H2S）、エタノール（C2H5OH）、水素
（H2）、一酸化炭素（CO）、プロパン（C3H8）各
100ppmに対する感度Ｓである。大気中での抵抗
値をRa，100ppmガス中での抵抗値をRgとする
と、感度ＳはRa／Rgで、抵抗値の変化量を意味
する。第５図は450℃での感度である。H2，CO，
C3H8など可燃性ガスにはほとんど感度をしめさ
ない。メタノール、イソプロピルアルコールなど
には、エタノールとほぼ同じ感度をしめす。
実施例 ２
実施例１と前半は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる。すなわち、感ガス
材形成用のペーストはチタンとニオブの複合酸化
物と酸化ルテニウムRuO2との混合物である。
RuO2は０〜50wt％含んでいる。これを実施例１
と同様の位置にスクリーン印刷後、第１図、第２
図のようにリード線６，７，８を付けて、800℃
で10分焼付する。このとき５は（複合酸化物＋
RuO2）感ガス材である。
感ガス材の形成工程が異なる。すなわち、感ガス
材形成用のペーストはチタンとニオブの複合酸化
物と酸化ルテニウムRuO2との混合物である。
RuO2は０〜50wt％含んでいる。これを実施例１
と同様の位置にスクリーン印刷後、第１図、第２
図のようにリード線６，７，８を付けて、800℃
で10分焼付する。このとき５は（複合酸化物＋
RuO2）感ガス材である。
上記のようにして製造された感ガス感湿素子を
使用して第６図、第７図に示す測定を行う。
使用して第６図、第７図に示す測定を行う。
第６図は素子を450℃に保つたときのCH3SHに
対する感ガス特性とRuO2含有量との関係である。
但しRuO2の含有量が0wt％でも、RuO2を主成分
とする電極２，３が設けられている。
対する感ガス特性とRuO2含有量との関係である。
但しRuO2の含有量が0wt％でも、RuO2を主成分
とする電極２，３が設けられている。
１１は大気中でCH3SH0ppm，１２は
CH3SH100ppm中である。RuO210wt％含むもの
は3000倍の感度をしめす。RuO2が40〜50wt％に
なると、大気中での抵抗値が下がり、感度も低下
する。
CH3SH100ppm中である。RuO210wt％含むもの
は3000倍の感度をしめす。RuO2が40〜50wt％に
なると、大気中での抵抗値が下がり、感度も低下
する。
第７図は実施例１の第５図に対応したものであ
る。素子温度は450℃・RuO2含有量は10wt％で
ある。図からわかるように、H2，CO，C3H8な
どアルコール以外の可燃性ガスには、ほとんど感
度をしめさない。メタノール、イソプロピルアル
コールなどに対しては、エタノールとほぼ同じ感
度を示す。CH3SHの０→100ppmの応答は１秒と
非常に速い。
る。素子温度は450℃・RuO2含有量は10wt％で
ある。図からわかるように、H2，CO，C3H8な
どアルコール以外の可燃性ガスには、ほとんど感
度をしめさない。メタノール、イソプロピルアル
コールなどに対しては、エタノールとほぼ同じ感
度を示す。CH3SHの０→100ppmの応答は１秒と
非常に速い。
アパタイトはガス吸着能が高いため、アパタイ
トも、高感度、高選択性に寄与している可能性が
大きい。
トも、高感度、高選択性に寄与している可能性が
大きい。
なお、実施例１の第３図に対応する測定は、実
施例２の場合でも同じ測定結果であつたので、記
載を省略する。
施例２の場合でも同じ測定結果であつたので、記
載を省略する。
以上の実施例は、アパタイトとして、水酸アパ
タイトを用いた例であるが、他のアパタイト、す
なわち、水酸基をハロゲンで置きかえたものや、
カルシウムをストロンチウム、バリウム、鉛など
に置き換えたアパタイトを用いてもよい。また、
第１，２図は板状の感ガス感湿素子であるが、筒
状にして、内表面を全面塗り電極、外表面を分離
電極にして、分離電極の間に、感ガスペーストを
塗つても良い。
タイトを用いた例であるが、他のアパタイト、す
なわち、水酸基をハロゲンで置きかえたものや、
カルシウムをストロンチウム、バリウム、鉛など
に置き換えたアパタイトを用いてもよい。また、
第１，２図は板状の感ガス感湿素子であるが、筒
状にして、内表面を全面塗り電極、外表面を分離
電極にして、分離電極の間に、感ガスペーストを
塗つても良い。
以上のように、この発明は、アパタイトセラミ
ツクスかなる素子基板、上記アパタイトセラミツ
クスを介在させて上記素子基板に設けた第１、第
２電極、第１電極と離間し上記素子基板の第１電
極と同じ面に設けた第３電極、および第１電極と
第３電極に接触し第１電極と第３電極間に設けた
チタンとニオブの複合酸化物主体、を備えた感ガ
ス感湿素子であるので、一つの一体化した素子
で、０〜100％の相対湿度並びにメチルメルカプ
タン（CH3SH）、硫化水素（H2S）などの悪臭ガ
スおよびアルコールガスを高感度で選択的に検出
することができる。
ツクスかなる素子基板、上記アパタイトセラミツ
クスを介在させて上記素子基板に設けた第１、第
２電極、第１電極と離間し上記素子基板の第１電
極と同じ面に設けた第３電極、および第１電極と
第３電極に接触し第１電極と第３電極間に設けた
チタンとニオブの複合酸化物主体、を備えた感ガ
ス感湿素子であるので、一つの一体化した素子
で、０〜100％の相対湿度並びにメチルメルカプ
タン（CH3SH）、硫化水素（H2S）などの悪臭ガ
スおよびアルコールガスを高感度で選択的に検出
することができる。
第１図、第２図はこの発明の一実施例の構成を
示す斜視図で、第１図はその表面、第２図はその
裏面を示す。第３図はこの発明の感湿特性を示す
特性曲線図、第４図はこの発明の一実施例の感ガ
ス特性における温度依存性を示す特性曲線図、第
６図は、この発明の他の実施例の感ガス特性にお
けるRuO2含有量依存性を示す特性曲線図、第５
図、第７図はこの発明の各実施例における各種ガ
スに対する感度を示す特性折曲線図である。 図中、１は感湿セラミツクスである素子基板、
２，３，４は電極でそれぞれ第１、第３、第２電
極に該当する。５は感ガス材、６，７，８はリー
ド線である。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
示す斜視図で、第１図はその表面、第２図はその
裏面を示す。第３図はこの発明の感湿特性を示す
特性曲線図、第４図はこの発明の一実施例の感ガ
ス特性における温度依存性を示す特性曲線図、第
６図は、この発明の他の実施例の感ガス特性にお
けるRuO2含有量依存性を示す特性曲線図、第５
図、第７図はこの発明の各実施例における各種ガ
スに対する感度を示す特性折曲線図である。 図中、１は感湿セラミツクスである素子基板、
２，３，４は電極でそれぞれ第１、第３、第２電
極に該当する。５は感ガス材、６，７，８はリー
ド線である。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アパタイトセラミツクスからなる素子基板、
上記アパタイトセラミツクスを介在させて上記素
子基板に設けた第１、第２電極、第１電極と離間
し上記素子基板の第１電極と同じ面に設けた第３
電極、および第１電極と第３電極に接触し第１電
極と第３電極間に設けたチタンとニオブの複合酸
化物主体を備えた感ガス感湿素子。 ２ 第１電極と第３電極間にはチタンとニオブの
複合酸化物と酸化ルテニウムとの混合物を備えた
特許請求の範囲第１項記載の感ガス感湿素子。 ３ 電極は多孔質面電極である特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の感ガス感湿素子。 ４ 第１、第３電極は素子基板に酸化ルテニウム
を焼付けたものである特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載の感ガス感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171481A JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171481A JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960350A JPS5960350A (ja) | 1984-04-06 |
| JPH0225454B2 true JPH0225454B2 (ja) | 1990-06-04 |
Family
ID=15923900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171481A Granted JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960350A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486497B1 (ko) * | 2002-08-13 | 2005-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 히터 내장형 감습센서 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57171479A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Ultrasonic washing tank |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171481A patent/JPS5960350A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57171479A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Ultrasonic washing tank |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5960350A (ja) | 1984-04-06 |
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