JPS58168946A - 感ガス感湿素子 - Google Patents
感ガス感湿素子Info
- Publication number
- JPS58168946A JPS58168946A JP57051826A JP5182682A JPS58168946A JP S58168946 A JPS58168946 A JP S58168946A JP 57051826 A JP57051826 A JP 57051826A JP 5182682 A JP5182682 A JP 5182682A JP S58168946 A JPS58168946 A JP S58168946A
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- JP
- Japan
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- gas
- humidity
- electrodes
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-
- 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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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】
この発明はアルコールガス及び湿度を検出する素子に関
するものである。
するものである。
従来、湿度を検知する素子としては、全域酸化物、無機
および有機電解質、導電物質を分散させ７ｊ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、マイクロプロセッサとの結合性などからよく用いら
れて来た。
および有機電解質、導電物質を分散させ７ｊ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、マイクロプロセッ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ｆＸため
、好ましいとされている。
、好ましいとされている。
ガスを検知する素子としては、やはり、簡便性、マイク
ロプロセッサとの結合性から、全域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。
ロプロセッサとの結合性から、全域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。
材料としてけ５ｎｏ２．ｚｎｏなどがあるが、これらは
、可燃性の各種ガスに、同じ程度に感度を有しているた
め、アルコールガスの選択的検出が困難であった。
、可燃性の各種ガスに、同じ程度に感度を有しているた
め、アルコールガスの選択的検出が困難であった。
さらに湿度とガスとを１つの一体となった素子で検出し
、しかも安定な感湿特性およびアルコールに対する高感
度、高選択性で応答速度が速い感ガス特性を併せ持つも
のはなかった。
、しかも安定な感湿特性およびアルコールに対する高感
度、高選択性で応答速度が速い感ガス特性を併せ持つも
のはなかった。
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俤の相対湿度およ
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。
、１つの一体化した素子で０〜１００俤の相対湿度およ
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、アパタイトセラミックス材で湿度を検出し
、上記アパタイトセラミッ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でアルコ
ールガスケ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、アルコールガス感度の
高感度化を助長している。
、上記アパタイトセラミッ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でアルコ
ールガスケ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、アルコールガス感度の
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％、あるいはアルコールガス濃度０〜３０
００ ｐｐｍで、大きく変化するので、電気抵抗値を測
足することにより、相対湿度あるいはアルコールガスを
容易に検出することができる。
度０〜１００％、あるいはアルコールガス濃度０〜３０
００ ｐｐｍで、大きく変化するので、電気抵抗値を測
足することにより、相対湿度あるいはアルコールガスを
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。
ａａの１０チをＮａで置換した水酸アパタイト粉末ｋ
４ ｍｍ Ｘ ４ ＩＩＩの大きさ、Ｑ、８ｍの厚みに
。
４ ｍｍ Ｘ ４ ＩＩＩの大きさ、Ｑ、８ｍの厚みに
。
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＋２１ 、
（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。
、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＋２１ 、
（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と酸化二Ｎｂ−２
のモル比で混合したもの’１１３００’（１でＴ丁 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、ブチルカルピ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、ｓｏｏ’ｎで１０分焼付ける。
のモル比で混合したもの’１１３００’（１でＴ丁 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、ブチルカルピ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、ｓｏｏ’ｎ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−なってい
る。ｉｌ＋は水酸アパタイト感湿セラミックスで素子基
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２０
ｆｌ ’（’！以上に保つ必要がある。そのため第１，
２図の素子の筐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Ｒｕ０２ｍ極にリード線
２本を付け。
極を通して湿度が焼結体に達しやすい状態に−なってい
る。ｉｌ＋は水酸アパタイト感湿セラミックスで素子基
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２０
ｆｌ ’（’！以上に保つ必要がある。そのため第１，
２図の素子の筐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Ｒｕ０２ｍ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図に示す測ずを行う。
第３図〜第５図に示す測ずを行う。
第３図は、２５°０における感湿特性である。
測定は電極＋２１ 、 ＋３）を短絡し、これと電極（
４）との間に１ｖ、５０Ｈｇの正弦波を印加して行なっ
た。電極（２１、（３）を短絡しないで、−万の電極と
電極（４）との間は印加してもよいが、 １ｌｌｌｌ定
抵抗は増大する。
４）との間に１ｖ、５０Ｈｇの正弦波を印加して行なっ
た。電極（２１、（３）を短絡しないで、−万の電極と
電極（４）との間は印加してもよいが、 １ｌｌｌｌ定
抵抗は増大する。
図のように、相対湿度θ〜１００チで電気抵抗は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
、ｌｖ逆通電たは無通電で放置しても特性の変化は測足
誤差以内で、非常に安定であつｔｏこれは、他のセラミ
ック湿度センサにはない特徴である。また応答も２〜１
５秒と速い。
上変化し、非常に感度が高い。また実験室中に６ケ月間
、ｌｖ逆通電たは無通電で放置しても特性の変化は測足
誤差以内で、非常に安定であつｔｏこれは、他のセラミ
ック湿度センサにはない特徴である。また応答も２〜１
５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（２１，（３１間の抵抗を測足する。
極（２１，（３１間の抵抗を測足する。
Ｏυは大気中でエタノールＯｐｐｍ＋ αりはエタノー
ル１００ ｐｐｍである。図のように、従来のＳｎＯ２
、Ｌ ＺｎＯ系センサのエタノール１１００ｐｐでの
感度が、１，５倍〜２倍であったものに比べ９本発明に
か〃・るセンサは約４０倍の感度をしめす。
ル１００ ｐｐｍである。図のように、従来のＳｎＯ２
、Ｌ ＺｎＯ系センサのエタノール１１００ｐｐでの
感度が、１，５倍〜２倍であったものに比べ９本発明に
か〃・るセンサは約４０倍の感度をしめす。
ただし、ここでの感度は、エタノールＯｐｐｍでの、す
なわち、大気中での抵抗値Ｒｇとの比Ｒａ ／ Ｒｇの
ことである。エタノール０→１１００ｐｐ での応答
は１秒と非常に速い。
なわち、大気中での抵抗値Ｒｇとの比Ｒａ ／ Ｒｇの
ことである。エタノール０→１１００ｐｐ での応答
は１秒と非常に速い。
第５図はプロパン、Ｈ２，ＣＯ，エタノール各１１００
ｐｐでの感度日で、素子温度は４５００である。図から
れかるように、プロパン、Ｈ２゜ｃｏｆｘどには、はと
んど感変ヲしめさない。
ｐｐでの感度日で、素子温度は４５００である。図から
れかるように、プロパン、Ｈ２゜ｃｏｆｘどには、はと
んど感変ヲしめさない。
メタノール、イソプロピルアルコール−１どに対しては
、エタノールとほぼ同じ感度をしめす。
、エタノールとほぼ同じ感度をしめす。
なおアパタイトはアルコール吸着能が高いため、アパタ
イトも高感度、高選択性に寄与している可能性が太きい
。
イトも高感度、高選択性に寄与している可能性が太きい
。
以上の実施例は、アパタイトとして、水酸アパタイトを
用い九個であるが、他のアパタイト。
用い九個であるが、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。
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図は板状の感カ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９分離電極の間に、感ガスペーストを塗っても良い。
にして、内表面を全面塗り電極、外表面を分離電極にし
て９分離電極の間に、感ガスペーストを塗っても良い。
以上のように、この発明は、アパタイトセラミックスか
らなる素子基板、上記アパタイトセラミックスを介在さ
せて上記素子基板に設けた第１．第２を極、第１￥ｌＬ
極と層間し上記素子基板に設けた第３ｗＬ極、第１を極
と第３１！極に接触し第１電極と第２電極間（・、設け
たチタンとニオブの複合酸化物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
相対湿度およびアルコールカスを筒感度で選
らなる素子基板、上記アパタイトセラミックスを介在さ
せて上記素子基板に設けた第１．第２を極、第１￥ｌＬ
極と層間し上記素子基板に設けた第３ｗＬ極、第１を極
と第３１！極に接触し第１電極と第２電極間（・、設け
たチタンとニオブの複合酸化物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
相対湿度およびアルコールカスを筒感度で選
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５図はこの発明の一実施例におけ
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）は感湿セラミックスである素子基板。 （２＋ 、 （３＋ 、 （４１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） 、 （８１Ｖｉリード線である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 丘 昭和 年 月 ［」 ２．づｄ明の名称 感ガス感温素子 、３． 袖＋Ｅをする考 名 称（６０１） 三菱電機株式会社代表者片由仁
八部 翫 補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄 １ 補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄を別紙のとおり訂正
する。 （２） 明細書の第５頁第１２行のｒｓｏｎｙｊをｒ
Ｓ ＯＨＭ Ｊと訂正する。 （３）同、第１頁第１２行〜第１Ｔ行「アパタイトセラ
ミックス〜に設けた」を次のように訂正する。 「アパタイトセラミックスからなる素子基板、上記アパ
タイトセラミッ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に設
けた第３電極、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」１、添付書類の目録
、１１） 補正後の特許請
求の範囲を記載した書面１通 以上 ・ 特許請求の範囲 Ｉｌ＋ アパタイトセラミックスからなる素子基板、
上記アパタイトセラミッ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
板に設けた第３電極、及び第１電極と第３電極に接触し
第１電極と第３電極間に設けたブタンとニオブの複合酸
化物を備えた感ガス感湿素子。 （２）電極は多孔質画電極である特許請求の範囲第１項
記載の感ガス感湿素子。 を焼付けたものである特許請求の範囲第１項又はｗＪ２
項記載の感ガス感湿素子。 手続補正力（自発） ５７ ９ ２９ 昭和 １１七 月 １１ １、 ＩＣ件ノ表示持１ｇ（ｉ昭Ｓ Ｔ−＠ １ ＠
２６号感ガス感湿素子 ３、 を由１１ミを才る各 代表Ｒ片 １１ｊに 八 部 ４、代理人 ｉ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 ＋ｔ） Ｆ！Ａ［１）第１Ｊ（、第ｔ ｓ行、第ｓａ
第を行および第７頁第２０行の「アルコールガス」の次
Ｋ「およびメチルメルカプタン（ＣＨ，８Ｈ）、硫化水
素（Ｈ２Ｏ）などの悪臭ガス」をそれぞれ挿入する。 （２）同第２頁第１＠行〜第１１行および第６頁第２０
行の「アルコール」の次に「および悪臭ガス」をそれぞ
れ挿入する。 （３）同第３頁第１行および第１頁第２０行の「相対湿
度および」を「相対湿度並びに」とそれぞれ訂正する。 （４） 同第３頁第７行および第９行の「アルコール
１ガス」の次Ｋ「および悪臭ガス」をそれぞれ挿入する
。 （５）同第３頁第１２行〜第１３行の「アルコールガス
濃度」の次Ｋ「悪臭ガス濃度」を挿入する。 （６）同第３頁第１５行の「アルコールガス」の次に「
、悪臭ガス」を挿入する。 （））同第６頁第１４行の「エタノール」の次Ｋ「、ｃ
ａｓＨ，ａｓ」を挿入する。 ２ （８）図面の第５図を別紙のとおり訂正する。 Ｔ、添付書類の目録 訂正後の第５図を記載した図面 １通以上 藝
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５図はこの発明の一実施例におけ
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）は感湿セラミックスである素子基板。 （２＋ 、 （３＋ 、 （４１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） 、 （８１Ｖｉリード線である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 丘 昭和 年 月 ［」 ２．づｄ明の名称 感ガス感温素子 、３． 袖＋Ｅをする考 名 称（６０１） 三菱電機株式会社代表者片由仁
八部 翫 補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の欄 １ 補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄を別紙のとおり訂正
する。 （２） 明細書の第５頁第１２行のｒｓｏｎｙｊをｒ
Ｓ ＯＨＭ Ｊと訂正する。 （３）同、第１頁第１２行〜第１Ｔ行「アパタイトセラ
ミックス〜に設けた」を次のように訂正する。 「アパタイトセラミックスからなる素子基板、上記アパ
タイトセラミッ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に設
けた第３電極、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」１、添付書類の目録
、１１） 補正後の特許請
求の範囲を記載した書面１通 以上 ・ 特許請求の範囲 Ｉｌ＋ アパタイトセラミックスからなる素子基板、
上記アパタイトセラミッ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
板に設けた第３電極、及び第１電極と第３電極に接触し
第１電極と第３電極間に設けたブタンとニオブの複合酸
化物を備えた感ガス感湿素子。 （２）電極は多孔質画電極である特許請求の範囲第１項
記載の感ガス感湿素子。 を焼付けたものである特許請求の範囲第１項又はｗＪ２
項記載の感ガス感湿素子。 手続補正力（自発） ５７ ９ ２９ 昭和 １１七 月 １１ １、 ＩＣ件ノ表示持１ｇ（ｉ昭Ｓ Ｔ−＠ １ ＠
２６号感ガス感湿素子 ３、 を由１１ミを才る各 代表Ｒ片 １１ｊに 八 部 ４、代理人 ｉ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 ＋ｔ） Ｆ！Ａ［１）第１Ｊ（、第ｔ ｓ行、第ｓａ
第を行および第７頁第２０行の「アルコールガス」の次
Ｋ「およびメチルメルカプタン（ＣＨ，８Ｈ）、硫化水
素（Ｈ２Ｏ）などの悪臭ガス」をそれぞれ挿入する。 （２）同第２頁第１＠行〜第１１行および第６頁第２０
行の「アルコール」の次に「および悪臭ガス」をそれぞ
れ挿入する。 （３）同第３頁第１行および第１頁第２０行の「相対湿
度および」を「相対湿度並びに」とそれぞれ訂正する。 （４） 同第３頁第７行および第９行の「アルコール
１ガス」の次Ｋ「および悪臭ガス」をそれぞれ挿入する
。 （５）同第３頁第１２行〜第１３行の「アルコールガス
濃度」の次Ｋ「悪臭ガス濃度」を挿入する。 （６）同第３頁第１５行の「アルコールガス」の次に「
、悪臭ガス」を挿入する。 （））同第６頁第１４行の「エタノール」の次Ｋ「、ｃ
ａｓＨ，ａｓ」を挿入する。 ２ （８）図面の第５図を別紙のとおり訂正する。 Ｔ、添付書類の目録 訂正後の第５図を記載した図面 １通以上 藝
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１１ アパタイトセラミックスからなる素子基板上
記アパタイトセラミックスを介在させて上記素子基板に
設けた第１．第２ｍ極、第１ｍ極と離間し上記素子基板
に設けた第３電極。 第１電極と第３電極に接触し第１電極と第２電極間に設
けたチタンとニオブの複合酸化物を備えた感ガス感湿素
子。 （２） 電極は多孔質面電極である特許請求の範囲第
１項記載の感ガス感湿素子。 （３）第２．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項又は８１！２項
記載の感ガス感湿素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051826A JPS58168946A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 感ガス感湿素子 |
| US06/475,949 US4456902A (en) | 1982-03-30 | 1983-03-16 | Gas and humidity sensing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051826A JPS58168946A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 感ガス感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168946A true JPS58168946A (ja) | 1983-10-05 |
Family
ID=12897685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57051826A Pending JPS58168946A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 感ガス感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168946A (ja) |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57051826A patent/JPS58168946A/ja active Pending
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