JPH0429049A - 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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Landscapes
- 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。
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）
本発明は塩基性ガス、特にＮ Ｈ３（アンモニアガス）
の検出に好適なガスセンサに関する。
の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か従
来からガス漏れ警報器等として使用されている。
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か従
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
ートヘンチレーション（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。
ートヘンチレーション（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。
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６２−２１
４７号及び特開昭６３−３１−３０４８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。
４７号及び特開昭６３−３１−３０４８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、５ｂ２０３、ＴｉＯ□、Ａ１□Ｏ３、Ｌｉ２
Ｏ及び（ｒ２０ｍが開示され、また特開昭６２−２１４
７号には添加金属として、Ｂ、 ＡｌＸＳｃ。
物として、５ｂ２０３、ＴｉＯ□、Ａ１□Ｏ３、Ｌｉ２
Ｏ及び（ｒ２０ｍが開示され、また特開昭６２−２１４
７号には添加金属として、Ｂ、 ＡｌＸＳｃ。
ＧＢ、Ｙ、Ｉｎ及びＴ１が開示され、更に特開昭６３−
３１３０４８号には添加金属酸化物として、ＰｂＯ５Ｐ
ｄＯ及びＺｎＯが開示されている。
３１３０４８号には添加金属酸化物として、ＰｂＯ５Ｐ
ｄＯ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（ＮＨ，）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。
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（ＮＨ，）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５ｎｏ２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｉｎ２
Ｏ５、Ｎ１ｐＳＣｏｏ、ＺｎＯ及びＭｇＦｅ２Ｏ４のう
ちの１種とし、主体となる金属酸化物に添加する酸化物
触媒をＶ ２０ ｓ、Ｐ、Ｏ，、Ｖ０Ｏ３、Ｃ５２０及
びＷ Ｏ３のうちの１種とし、更に酸化物触媒とは別に
必要に応じて添加する貴金属をＲｕ、、Ｐｔ及びＡｇの
うちの１種とした。
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５ｎｏ２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｉｎ２
Ｏ５、Ｎ１ｐＳＣｏｏ、ＺｎＯ及びＭｇＦｅ２Ｏ４のう
ちの１種とし、主体となる金属酸化物に添加する酸化物
触媒をＶ ２０ ｓ、Ｐ、Ｏ，、Ｖ０Ｏ３、Ｃ５２０及
びＷ Ｏ３のうちの１種とし、更に酸化物触媒とは別に
必要に応じて添加する貴金属をＲｕ、、Ｐｔ及びＡｇの
うちの１種とした。
（作用）
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。また
Ｃ３２０については、電気陰性度の序列に従わないが感
度が増大した。
塩基性ガスであるＮＨ３に対する感度が向上する。また
Ｃ３２０については、電気陰性度の序列に従わないが感
度が増大した。
（実施例）
以下に本発明の実施例を添付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ＳｎＯ□について以下に述べる。
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ＳｎＯ□について以下に述べる。
先ず、ＳｎＣ１４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５ｎＯｚの粉末試料
を得る。次いで、この粉末試料にＶ２Ｏ，やＣ３２０等
の酸化物触媒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。
−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５ｎＯｚの粉末試料
を得る。次いで、この粉末試料にＶ２Ｏ，やＣ３２０等
の酸化物触媒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、Ｖ ２０ ｓやＣＳ２０等とともに或いは単独でＰ
ｔ等の貴金属を添加してもよい。
ｔ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。
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。
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へる。
感度等との関係を実験した結果を以下に述へる。
［表１］はＳｎＯ□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（５０ｐｐ ｍ Ｎ
Ｈ３）を２００’Ｃ，３００℃、４００°Ｃ及び５００
°Ｃの各温度について示したものである。
を単独で添加した場合のガス感度（５０ｐｐ ｍ Ｎ
Ｈ３）を２００’Ｃ，３００℃、４００°Ｃ及び５００
°Ｃ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Ｒ８との比Ｓ
＝ Ｒａ ／ Ｒｓで表わすようにした。
中（Ｈ２Ｓを含む空気中）における抵抗Ｒ８との比Ｓ
＝ Ｒａ ／ Ｒｓで表わすようにした。
［表１］からは、Ｃ５２０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Ｎ
Ｈ３に対する感度が向上することが分る。また、Ｃ３２
０及びＷ Ｏｓ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か、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、Ｎ Ｈ３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■２ｏ
５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。
酸性酸化物触媒を添加することで、塩基性ガスであるＮ
Ｈ３に対する感度が向上することが分る。また、Ｃ３２
０及びＷ Ｏｓ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か、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、Ｎ Ｈ３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■２ｏ
５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。
そこてＶ２Ｏ５についてＮＨ３濃度とガス感度との関係
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Ｖ２Ｏ
５を５ ｗ ｔ％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。
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Ｖ２Ｏ
５を５ ｗ ｔ％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３〜７ ｗ ｔ％の範
囲とするのが好ましい。
囲とするのが好ましい。
（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に添加す
る酸化物触媒をＶ ２０ ｓ、Ｐ２Ｏ５、Ｍ ＯＯ３、
Ｃ５２０及びＷ Ｏｓのうちの１種とし、更に酸化物触
媒とは別に必要に応して添加する貴金属をＲｕ、Ｐｔ及
びＡｇのうちの１種としたことで、Ｎ Ｈｚ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かでき
る。
体ガスセンサを構成する主体となる金属酸化物に添加す
る酸化物触媒をＶ ２０ ｓ、Ｐ２Ｏ５、Ｍ ＯＯ３、
Ｃ５２０及びＷ Ｏｓのうちの１種とし、更に酸化物触
媒とは別に必要に応して添加する貴金属をＲｕ、Ｐｔ及
びＡｇのうちの１種としたことで、Ｎ Ｈｚ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かでき
る。
第１図及び第２図は本発明に係る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
。 第 図 第 図 第３図 時間／ｍｉｎ 各種Ｓｎ○２系素子のＮＨ，に対する応答曲線（測定温
度二３００°ｃ、Ｎ ＨＪ度：５０ｐｐｍ）第 図 ５ｗｔ％■２０ｉ−ＳｎＯｚ素子のＮＨ３感度の濃度依
存性（測定温度：３００℃）
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
。 第 図 第 図 第３図 時間／ｍｉｎ 各種Ｓｎ○２系素子のＮＨ，に対する応答曲線（測定温
度二３００°ｃ、Ｎ ＨＪ度：５０ｐｐｍ）第 図 ５ｗｔ％■２０ｉ−ＳｎＯｚ素子のＮＨ３感度の濃度依
存性（測定温度：３００℃）
Claims (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Ｓｎ
Ｏ＿２、ＴｉＯ＿２、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、Ｉｎ２Ｏ＿３、
ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｎＯ及びＭｇＦｅ＿２Ｏ＿４のうち
の１種とし、前記添加物はＶ＿２Ｏ＿５、Ｐ＿２Ｏ＿５
、ＭｏＯ＿３、Ｃｓ＿２Ｏ及びＷＯ＿３の酸化物触媒の
１種或いはＲｕ、Ｐｔ及びＡｇの貴金属の１種としたこ
とを特徴とするガスセンサ。
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 true JPH0429049A (ja) | 1992-01-31 |
| JP2921032B2 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) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| 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 |
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| US7341694B2 (en) * | 2002-09-25 | 2008-03-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ammonia sensor |
| WO2009130884A1 (ja) | 2008-04-22 | 2009-10-29 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP2010071658A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アンモニアセンサ |
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| JP2016125916A (ja) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 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 |
| CN105842301A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-08-10 | Toto株式会社 | 身体信息检测系统 |
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-
1990
- 1990-05-25 JP JP13578790A patent/JP2921032B2/ja not_active Expired - Fee Related
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