JPS58168948A - 感ガス感湿素子 - Google Patents

感ガス感湿素子

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Publication number
JPS58168948A
JPS58168948A JP57051828A JP5182882A JPS58168948A JP S58168948 A JPS58168948 A JP S58168948A JP 57051828 A JP57051828 A JP 57051828A JP 5182882 A JP5182882 A JP 5182882A JP S58168948 A JPS58168948 A JP S58168948A
Authority
JP
Japan
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gas
electrode
sensitive
electrodes
element substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP57051828A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiharu Komine
小峰 義治
Takao Sawada
隆夫 沢田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US06/475,949 priority patent/US4456902A/en
Publication of JPS58168948A publication Critical patent/JPS58168948A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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
    • G01N27/121Investigating 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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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (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】 この発明はアルコールガス及び湿度を検出する菓子に関
するものである。
従来、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
電導変の相対湿間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、耐熱性などが良好なため、
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、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。
材料としてけ8nO2,Zzloなどがあるが、これら
は、可燃性の各種ガスに、同じ程変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離であった。
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
、しが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O〜100チの相対湿度およ
びアルコールガスを高感度で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と酸化ル
テニウムとの混合物で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、アルコールガス感度の高感変化を助長している。
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チ、あるいはアルコールガス濃度0〜30
00 ppmで太きく変化するので。
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。
Caの10チをNaで置換した水酸アノ(タイト粉末を
4 wx X 41111の大きさ、(18101の厚
みに。
shakg/crl  tv正圧力成形し1100’(
1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(21、(3) (第1.第3電極)を、また
裏面には、第2図のようにほぼ全面塗りの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、酸化ルテニウムRu0zを0〜s o wt
%含む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、試薬特級酸化チタンTl
O2と酸化ニオブ。
NbzOsを0.5≦軒≦4で、好壕しくは軒=2のモ
ル比で混合したものft1300’flで2時間。
大気中で焼成し、粉砕し、400メツシユの篩い通し後
、RuO2を混合し、ブチルカルピトールを加えて作ら
れる。印刷後、リード線+6+ 、 (71。
(811に付けて、800°0で10分焼付する。以上
で形成される電極は多孔質面電極となり、11極を  
1通して湿度が焼結体に達しやすい状態になっている。
il+は水酸アノくタイト感湿セラミックスで素子基板
1!7I:lI成する。(5)は(複合酸化物干Ru0
z )感ガス材である。ガスを検知するときには、素子
を2000以上に保つ必要がある。そのため、第1.2
図の素子の周囲にカンタル紳コイルヒータを設けるか、
または、第2図のベタmRuO2電極にリード線2本を
付け、ヒータと感湿電極を兼ねてもよい。
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。
第3図は、25’0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IV、501(gの正弦波を印加して行な
った。
電極(21、(31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、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m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、非常に安定であった。これは、他のセラミ
ックス湿度センサにはないweである。また応答も2〜
15秒と速い。
8g4図は素子を450°0に保ったときの感エタノー
ル特性とRuO2含有量との関係である。但しRuO2
の含有量がOwtチでも、RuO2金主成分とする電極
(21(3)が設けられている。
第1図の電極(21、(31間の抵抗を測定する。αυ
は大気中でエタノールOppm、Q3はエタノールto
oppm中である。図のように従来のSnOz系、zn
O系センサのエタノール1100ppでの感度が2倍程
度であつ几ものに比べ、Ru0210wt%含むものは
、約80倍の感度をしめす。
RuO2が40〜50 wt%になると、大気中での抵
抗値が下がり、感度も低下する。ここで述べている感度
とは、大気中での抵抗値Ra とエタノール100 p
pm中での抵抗値Rgとの比Ra/Rgのことである。
第5図は、プロパン、H2,Co、 エタノール各10
0 ppmでの感度8で、素子温度450 (1゜Ru
O2含有率含有率1優 うに、エタノール以外には、は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めす。エタノール0→
100 ppm の応答は1秒と非常に速い。
Ru02)i含まない、複合酸化物のみのペーストで9
電極をRuO2にしたもの(第4図、  Ru0z:Q
vtチ)は40倍の感度をしめすが、白金Pt電極では
、エタノールに、はとんど感じなくなる。したがって、
エタノールに対する選択的感度にはRuO2が寄与して
いるものと考えられる。
さらにアパタイトはアルコール吸着症が高いため、アパ
タイトも、高感変、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ヤ、カル
シウムをストロンチウム、パリクム。
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
らなる票子基板、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2電極間に設置4食チタンと
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
几感ガス感湿素子であるので、一つの一体化した素子で
、O〜100チ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ことができる。
【図面の簡単な説明】
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−irb、第4図
はこの発明の一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図はこの発明σ)一
実施例における各種ガスに対する感度を示す特性折線図
である。 図中、(1)は感湿セラミックスである素子基板。 (21、(31、(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、 (61、
+71 、 (81はリード線である。 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 − 手続補正書(−発ン 特+i’l’ l’l長宮殿 l ・1ト11の表示     特願昭I?−1112
畠号2 イこ明の名称   感ガス感IIs子、37山
IFをする者 事件との関係   特許出願人 代表者片山仁へ部 1代理人 i 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 (II  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r50HgJンrs(
IHgJと訂正する。 (3)  同、第8頁第4行〜第9行の「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は次
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」1、添付書類の目録 (11補正後の特許請求の範囲を記載し九畳面1通 以上 特許請求の範囲 +1+  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#!1.第1.極、第1電極と離間し上記素子
基板に設けた第311極、及び第1電極と第3電極に接
触し第1電極と第3電極間に設け一友チタンとニオブの
複合酸化物と酸化ルテニウムとの混合物l備え良悪ガス
感湿素子。 (2)第1.第3電極に素子基板に酸化ルテニウムン焼
付は友ものである特許請求の範囲第1項記載の感ガス感
g1素子。 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事r′(゛の表示    特願昭襲7−11120
号2 発明の名称 感ガス感湿素子 3、補正をする者 代表者 片 山 f二 八 部 4、代理人 5 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄およば図面1 補正の内
容 (1)明細書の第1頁第17行の「及び」の次に[メチ
ルメルカプタン(cm、8H) 、硫化水素(H2O)
などO悪臭ガス並びに」を挿入する。 (2)同第2頁第16行の「アルコール」の次に「ガス
及び悪臭ガス」を挿入する。 (3)同第2頁第20行および第8頁第12行〜第13
行の「相対湿度およびアルコールガスを」を「相対湿度
並びにアルコールガスおよびメチルメルカプタン(CH
3I)、硫化水素(H2O)などの悪臭ガスを」とそれ
ぞれ訂正する。 (4)同第3頁第1行の「アルコールガス」の次に「お
よび悪臭ガス」を挿入する。 (5)  同第3頁第9行の「アルコールガス」の次に
、「、悪臭ガス」を挿入する。 (6)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。 (7)同第3頁第14行〜第15行の[相対湿度あるい
はアルコールガスを」を「相対湿度又はアルコールガス
あるいは悪臭ガスを」と訂正する。 (8)同第6頁第18行〜第19行、第7頁第1行およ
び第10行の「エタノール」の次K[。 OH,8H,H2SJ をそれぞれ挿入する。 (9)  同第2頁第20の「アルコール」の次に「、
悪臭ガス」を挿入する。 α1 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dc載した図面    1通以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  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2電極間に設
    けたチタンとニオブの複合酸化物と酸化ルテニウムとの
    混合物を備えた感ガス感湿素子。
  2. (2)  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項記載の感ガ
    ス感湿素子。
JP57051828A 1982-03-30 1982-03-30 感ガス感湿素子 Pending JPS58168948A (ja)

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US06/475,949 US4456902A (en) 1982-03-30 1983-03-16 Gas and humidity sensing element

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