JPS58171656A - 可燃性ガス検知素子 - Google Patents
可燃性ガス検知素子Info
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- JPS58171656A JPS58171656A JP5419082A JP5419082A JPS58171656A JP S58171656 A JPS58171656 A JP S58171656A JP 5419082 A JP5419082 A JP 5419082A JP 5419082 A JP5419082 A JP 5419082A JP S58171656 A JPS58171656 A JP S58171656A
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- detecting element
- detection element
- sintering
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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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、焼結型酸化物半導体を用いた可燃性ガス検知
素子に関するものである。
素子に関するものである。
一般に、都市ガス、ＬＰＧ、Ｈ，等のｉＪ燃性ガスを検
知する方法としては、触媒を用いて可燃性ガスを燃焼さ
せると共に、白金等の抵抗体の温度依存性を有する抵抗
値の変化を測定する方法や、半導体のガス吸着に伴う抵
抗変化を利用する方法があシ、前者はガス渋度に比例し
た出力が得られるため主に計測用として用いられ、他方
後者は低価格の検知装置の構成を可能とするため、ガス
漏れ検知器等として用いるのに好適である。本発明に係
る可燃性ガス検知素子は、仁の半導体式に属するもので
ある。
知する方法としては、触媒を用いて可燃性ガスを燃焼さ
せると共に、白金等の抵抗体の温度依存性を有する抵抗
値の変化を測定する方法や、半導体のガス吸着に伴う抵
抗変化を利用する方法があシ、前者はガス渋度に比例し
た出力が得られるため主に計測用として用いられ、他方
後者は低価格の検知装置の構成を可能とするため、ガス
漏れ検知器等として用いるのに好適である。本発明に係
る可燃性ガス検知素子は、仁の半導体式に属するもので
ある。
半導体式感ガス検知素子は、多くは多孔質の焼結体もし
くはセラミック基板上に形成された膜状の焼結体によ多
構成される。このような焼結型数化物半導体からなる感
ガス検知菓子は、半導体表面の温度９表面の電子状態、
焼結体の微細構造（％に気孔率や細孔分布など）によっ
て各種ガスに対して特有の反応性、即ち選択性を有して
いる。
くはセラミック基板上に形成された膜状の焼結体によ多
構成される。このような焼結型数化物半導体からなる感
ガス検知菓子は、半導体表面の温度９表面の電子状態、
焼結体の微細構造（％に気孔率や細孔分布など）によっ
て各種ガスに対して特有の反応性、即ち選択性を有して
いる。
しかし、一般には、酸化物半導体のみでは検知能力は乏
しく、選択性も十分ではない。
しく、選択性も十分ではない。
そこで、従来は主にＰｔ、 Ｐｄ等の賞金属を酸化物半
導体に添加し、あるいはＡｔ Ｂ Ｏ＠ ＋ １１５Ｏ
ｓ−８ｉＯ１系酸化物に担持されたＰ ｔ ｔ Ｐ ｄ
等の貴金属を触媒として用い、素子温度を３００〜５０
０℃程度の高温に保つことによシ検出感度を上昇させる
方法がとられている。
導体に添加し、あるいはＡｔ Ｂ Ｏ＠ ＋ １１５Ｏ
ｓ−８ｉＯ１系酸化物に担持されたＰ ｔ ｔ Ｐ ｄ
等の貴金属を触媒として用い、素子温度を３００〜５０
０℃程度の高温に保つことによシ検出感度を上昇させる
方法がとられている。
しかしながら、上記方法によシガス検知感ｄおよび高温
安定性は無触媒の場合に比べて向上するものの、必ずし
も十分ではないのみならず、動作温度も３００℃以上と
商い。
安定性は無触媒の場合に比べて向上するものの、必ずし
も十分ではないのみならず、動作温度も３００℃以上と
商い。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなさｎたものであ
シ、その目的は、ガス感度および選択性の良好な焼結型
酸化物半導体を用いた可燃性ガス検知素子を提供するこ
とにある。
シ、その目的は、ガス感度および選択性の良好な焼結型
酸化物半導体を用いた可燃性ガス検知素子を提供するこ
とにある。
このような目的を達成するために、本発明は、Ｔｉｅｘ
（１＜ｘ≦２）と５ｎＯ１（１＜Ｘ≦２）とを主成分と
する酸化物に第１の添加物としてＴｈ、０６ 。
（１＜ｘ≦２）と５ｎＯ１（１＜Ｘ≦２）とを主成分と
する酸化物に第１の添加物としてＴｈ、０６ 。
Ｎｂ、ＯＢ 、 ＷＯ６、Ｉｎ１Ｏ１、ＭｎＯ，の少な
くとも１（嵐を１〜１５ｖｔ％添加し、更に第２の添加
物としてＰｄ を０．１〜１０ｗｔ％添加したものを加
熱焼結してなる組成物によ多構成したものである。以下
、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
くとも１（嵐を１〜１５ｖｔ％添加し、更に第２の添加
物としてＰｄ を０．１〜１０ｗｔ％添加したものを加
熱焼結してなる組成物によ多構成したものである。以下
、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図（ＩＬ）および（ｂ）は本発明の一宙施例を示す
正面図および平面図である。同図において、１は感ガス
検知素子、２は電極用リード線、３は加熱用ヒータ、４
はマウントステム、５は電気的信号を外部に取出すため
の導入端子である。ここで、ヒータ３は、後述するよう
に素子１のカス感度特性が温度依存性を有することから
、これを向上させるために設けたものであシ、ニクロム
線からなる。
正面図および平面図である。同図において、１は感ガス
検知素子、２は電極用リード線、３は加熱用ヒータ、４
はマウントステム、５は電気的信号を外部に取出すため
の導入端子である。ここで、ヒータ３は、後述するよう
に素子１のカス感度特性が温度依存性を有することから
、これを向上させるために設けたものであシ、ニクロム
線からなる。
なお、このヒータ３は素子１の内部に設けることも可能
である。
である。
次に、上記素子１を構成する組成物の製造方法の一例ｔ
−説明する。
−説明する。
先ず、主成分としてＴｉ０１およびＳｎＯ，ｋ用い、こ
れをモル比で３：１の割合で精秤して混合する。
れをモル比で３：１の割合で精秤して混合する。
次に、この主成分にＮｂ、Ｏ，および塩化パラジウムを
各々３ｗ３％添加し、捕潰機で乾式混合を行なう。この
混合粉末に、バインダーとしてグリセリンを用いてペー
スト状にした後、線間隔０．２ｒ・で平行に張った直径
５０μのＰｔ、綜上に直径１．ｕ〜１、５ ｍの球形状
を形成し、乾燥後、アルミナボートに載せてシリコン発
熱体の電気炉に入れ、空気中で９００℃２時間の焼成を
行なう。
各々３ｗ３％添加し、捕潰機で乾式混合を行なう。この
混合粉末に、バインダーとしてグリセリンを用いてペー
スト状にした後、線間隔０．２ｒ・で平行に張った直径
５０μのＰｔ、綜上に直径１．ｕ〜１、５ ｍの球形状
を形成し、乾燥後、アルミナボートに載せてシリコン発
熱体の電気炉に入れ、空気中で９００℃２時間の焼成を
行なう。
このようにして得られた感ガス検知素子１を測定槽に入
れ、豚囲気の濃度を変化させた時の′Ｆ４ｉ極用リード
線間の抵抗値を測定することによりカス感度特性が得ら
れる。
れ、豚囲気の濃度を変化させた時の′Ｆ４ｉ極用リード
線間の抵抗値を測定することによりカス感度特性が得ら
れる。
第２図は、本素子を用いてガス濃度測定を行う場合の構
成図である。同図において、６は測定槽、Ｔは温度測定
用熱電対、８は白金線、９は６０Ｈｚ１０Ｖ の父流電
源、１０はＩＯＫΩの抵抗および１１はヒータである。
成図である。同図において、６は測定槽、Ｔは温度測定
用熱電対、８は白金線、９は６０Ｈｚ１０Ｖ の父流電
源、１０はＩＯＫΩの抵抗および１１はヒータである。
即ち、ここでは素子１の抵抗ｍが高いため、父流６０Ｈ
ｚ、４０Ｖの′＃を源９に素子１と抵抗１０と１ｒ直列
に接続し、この抵抗１ｏの１一端の電圧を測定して素子
１の抵抗値を其出する。
ｚ、４０Ｖの′＃を源９に素子１と抵抗１０と１ｒ直列
に接続し、この抵抗１ｏの１一端の電圧を測定して素子
１の抵抗値を其出する。
また、この抵抗値ＲＧ と空気中における抵抗値ＲＡ
との比Ｒｃ／ＲＡ’にもってガス感度とする。
との比Ｒｃ／ＲＡ’にもってガス感度とする。
第３図は、このようにして測定した感ガス検知素子の抵
抗値とガス濃度との関係を示すグラフである。図中（イ
）、 （＋＝） 、（ハ）はそれぞれ水素、ＬＰＧ、都
市ガスの場合を示し、測定温度はいずれも２１０℃であ
る。なお、図中に）は空気の場合のレベルを示す。
抗値とガス濃度との関係を示すグラフである。図中（イ
）、 （＋＝） 、（ハ）はそれぞれ水素、ＬＰＧ、都
市ガスの場合を示し、測定温度はいずれも２１０℃であ
る。なお、図中に）は空気の場合のレベルを示す。
同図から、ガス濃度に対し、抵抗値が直線的に変化する
ことが分る。
ことが分る。
第４図は、ガス感度の温度依存性を示すグラフである。
図中実線はＬＰＧ、破線は都市カスの場合を示し、それ
ぞれ（イ）、（ロ）、（ハ）はガス濃度が０．１％。
ぞれ（イ）、（ロ）、（ハ）はガス濃度が０．１％。
０．５％、１０％の場合を示す。
同図から、例えばＬＰＧ （実＃） に対しては、２
１０℃において、ガス検知素子として十分な最大感度が
得られることが分る。
１０℃において、ガス検知素子として十分な最大感度が
得られることが分る。
次に、上記実施例においては主成分としてのＳｎｏｗ
とＴｉｅ、とｔ−３：１の割合で混合したが、これを２
：１にした場合のガス感度の温度依存性全第５図に示す
。
とＴｉｅ、とｔ−３：１の割合で混合したが、これを２
：１にした場合のガス感度の温度依存性全第５図に示す
。
同図七μ３４図と比較してみた場合、ＬＰＧ （央線
）に対する最大感度は高温側にずれ、都市カスに対する
最大感度は低温側にずれている。
）に対する最大感度は高温側にずれ、都市カスに対する
最大感度は低温側にずれている。
このように、第１の添加物と第２の添加物としてのＰ（
１との量全固定したま１、主成分であるＳｎＯ，とＴｉ
ｅ、との割合全変化させただけでも、カス検知能力に対
して選択性をもたせることが可能である。
１との量全固定したま１、主成分であるＳｎＯ，とＴｉ
ｅ、との割合全変化させただけでも、カス検知能力に対
して選択性をもたせることが可能である。
更に、第６図はＴｉ０１ とＳｎｕｇ とを１：２のモ
ル比で混合し、Ｔ’１ｍＯｓとＰｄＣ１，と全３ｗｔ％
添加し、９００〜１０００℃の温度で焼結してなる感ガ
ス検知素子の５％ＬＰＧ に対するガス感度の温度依存
性を示すグラフである。図中げ）、（ロ）、（ハ）、四
、（ホ）０：［それぞれ焼結温度が９００℃、９３０℃
、９５０℃、１００ＩＪ℃、１１００℃ の場合を示し
、素子焼成温度もガス感度に影響することが分る。良好
なガス感度を得るためには、焼成温度７００〜１２００
℃とすることが望ましい。なお、焼成時間としては１０
分ないし２時間程度が好ましい。
ル比で混合し、Ｔ’１ｍＯｓとＰｄＣ１，と全３ｗｔ％
添加し、９００〜１０００℃の温度で焼結してなる感ガ
ス検知素子の５％ＬＰＧ に対するガス感度の温度依存
性を示すグラフである。図中げ）、（ロ）、（ハ）、四
、（ホ）０：［それぞれ焼結温度が９００℃、９３０℃
、９５０℃、１００ＩＪ℃、１１００℃ の場合を示し
、素子焼成温度もガス感度に影響することが分る。良好
なガス感度を得るためには、焼成温度７００〜１２００
℃とすることが望ましい。なお、焼成時間としては１０
分ないし２時間程度が好ましい。
なお、上述した実施例においては、第１の添加物として
Ｎｂ、０．もしくはＴａ１０Ｂを用いた場合についての
み説明したが、本発明はこれに限定さ扛るものですよな
く、このＮｂ１０ＢおよびＴａ１Ｏ１の他にもＷＯｓ
ｒ Ｉｎｔｏ＠ 、 Ｍｏｏ＠の各酸化物の１８もしく
は２種以上を用いても良い。
Ｎｂ、０．もしくはＴａ１０Ｂを用いた場合についての
み説明したが、本発明はこれに限定さ扛るものですよな
く、このＮｂ１０ＢおよびＴａ１Ｏ１の他にもＷＯｓ
ｒ Ｉｎｔｏ＠ 、 Ｍｏｏ＠の各酸化物の１８もしく
は２種以上を用いても良い。
以上説明したように、本発明によ扛ば、ＴｌＯｘおよび
５ｎｏｘからなる主成分にＰｄの他に、Ｔｈ４０Ｂ 。
５ｎｏｘからなる主成分にＰｄの他に、Ｔｈ４０Ｂ 。
Ｎｌ） １０ ＠ ｔ ＷＯ＠ ｐ Ｉ ｎ ＠Ｏ＠
ｒ ＭＯＯｓの酸化物中の１種以上を添加して加熱焼結
してなる組成物を感ガス検知素子として用いたことによ
り、ノＪスイ盛閃および選択性の良好な可燃性カス検知
素子を得ることができる。
ｒ ＭＯＯｓの酸化物中の１種以上を添加して加熱焼結
してなる組成物を感ガス検知素子として用いたことによ
り、ノＪスイ盛閃および選択性の良好な可燃性カス検知
素子を得ることができる。
第１図（ＩＬ）および０）は本発明の一実施例金子す正
面図および平面図、第２図はガス濃度測定系の一例を示
す構成図、第３図は本発明の一実施例に用いた感ガス検
知素子の抵抗値とガス濃度との関係金子すグラフ、第４
図は同じくガス感度の温反依存性を示すグラフ、第５図
は本発明の他の実施例に用いた感ガス検知扇子のガス感
度の温度依存性を示すグラフ、第６図は更に他の実施例
に用いた感ガス検知素子のガス感度の温度依存性を示す
グラフである。 １−・争・感ガス検知素子、３・・・・ヒータ。 特許出願人 株式会社東京カソード研究所代 理 人
山 川 政 樹（ほか１名）ｉ、！（’Ｃ
） 第６図 濫ル（０Ｃ）
面図および平面図、第２図はガス濃度測定系の一例を示
す構成図、第３図は本発明の一実施例に用いた感ガス検
知素子の抵抗値とガス濃度との関係金子すグラフ、第４
図は同じくガス感度の温反依存性を示すグラフ、第５図
は本発明の他の実施例に用いた感ガス検知扇子のガス感
度の温度依存性を示すグラフ、第６図は更に他の実施例
に用いた感ガス検知素子のガス感度の温度依存性を示す
グラフである。 １−・争・感ガス検知素子、３・・・・ヒータ。 特許出願人 株式会社東京カソード研究所代 理 人
山 川 政 樹（ほか１名）ｉ、！（’Ｃ
） 第６図 濫ル（０Ｃ）
Claims (2)
- （１） Ｔｌ０Ｘ （１（Ｘ≦２）１〜９９モル％およ
び５ｎＯ１（１＜ｘ≦２）９９〜１モル％を主成分とし
、かつＴｈ農０＠ ＨＮｂ１０６ ｙＷＯ＠ ｅ Ｉｎ
５Ｏｓ ｅ ＭＯｏｌｌのうちの少なくとも１種を１〜
１５ｗｔ％およびＰｄを０，１〜ｌ Ｑ ｗｔ％含む組
成物を７００〜１２００℃で１０分ないし２時間加熱焼
成してなる感ガス検知ネ子を具備したことを特徴とする
可燃性ガス検知素子。 - （２）ＴｉＯｘ （１＜ｘ≦２）１〜９９モル％および
ｓｎｏｗ （１＜ｘ≦２）９９〜１モル％を主成分とし
、かつＴａ１Ｏ１ｔ Ｎｂ５Ｏｓ ｅ Ｗｏｅ ＃ Ｉ
ｎ１０Ｂ 、 Ｍｏｂ＠ のうちの少なくとも１１１１
−１〜１５ｗｔ％およびＰｄを０．１〜１０ｗｔ％含む
組成物を７００〜１２００℃で１０分ないし２時間加熱
焼成してなる感オス検知素子を備え、かつ当該感カス検
知素子の近傍または内部にヒータを具備したことを特徴
とする一エ燃性ガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5419082A JPS58171656A (ja) | 1982-04-01 | 1982-04-01 | 可燃性ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5419082A JPS58171656A (ja) | 1982-04-01 | 1982-04-01 | 可燃性ガス検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58171656A true JPS58171656A (ja) | 1983-10-08 |
Family
ID=12963618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5419082A Pending JPS58171656A (ja) | 1982-04-01 | 1982-04-01 | 可燃性ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58171656A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071611A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-12 | Fis Kk | 水素ガスセンサ |
| KR100810120B1 (ko) | 2006-11-28 | 2008-03-06 | 한국에너지기술연구원 | 자외선 발광소자와 자외선-촉매를 적용한 접촉연소식가연성 가스센서 |
-
1982
- 1982-04-01 JP JP5419082A patent/JPS58171656A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071611A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-12 | Fis Kk | 水素ガスセンサ |
| KR100810120B1 (ko) | 2006-11-28 | 2008-03-06 | 한국에너지기술연구원 | 자외선 발광소자와 자외선-촉매를 적용한 접촉연소식가연성 가스센서 |
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