JPS5960348A - Gas and humidity sensitive element - Google Patents

Gas and humidity sensitive element

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JPS5960348A
JPS5960348A JP57171479A JP17147982A JPS5960348A JP S5960348 A JPS5960348 A JP S5960348A JP 57171479 A JP57171479 A JP 57171479A JP 17147982 A JP17147982 A JP 17147982A JP S5960348 A JPS5960348 A JP S5960348A
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gas
electrode
sensitive
ruo2
oxide
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Yoshiharu Komine
小峰 義治
Takao Sawada
隆夫 沢田
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    • 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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Abstract

PURPOSE:To detect selectively 0-100% relative humidity, malodorous gas and gaseous alcohols with high sensitivity, by constituting an element monolithically with an element substrate made of an apatite ceramic material and a metallic oxide between separation electrodes provided to said substrate. CONSTITUTION:Apatite hydroxide powder substituted 10% Ca by Na is formed and is calcined. Separation electrodes 2, 3 made of RuO2 paste are screen-printed on a sintered body 1 and also, an electrode 4 made of RuO2 paste which is pasted all over the surface is screen-printed on the rear surface of the sintered body 1. Next, titanium oxide TiO2 paste is screen-printed interposing the electrodes 2, 3. Thereafter, it is sintered after attaching lead wires 6, 8. A gas sensitive material is formed by TiO2 and it is necessary to keep the element at >=200 deg.C in case of detecting the gas. For that reason, it may be good to provide a kanthal wire coil heater around the element or to serve both as the heater and a humidity sensitive electrode by attaching two lead wires to the RuO2 electrode pasted RuO2 all over the surface.

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)などの悪臭ガス、アルコールガスおよ
び湿度全検出する素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an element that detects malodorous gases such as methyl mercaptan (CH3SH) and hydrogen sulfide (H2S), alcohol gas, and humidity.

し尿処理場、ゴミ処理場などで発生ずる悪臭の主成分で
あるCJS)I 、 H2S  などの濃度測定は。
Measurement of concentrations of CJS) I, H2S, etc., which are the main components of bad odors generated at human waste treatment plants, garbage treatment plants, etc.

−都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側室も煩雑である。
- This is done using an electrochemical method, but it requires gas sampling and requires a complicated side chamber.

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
されるに至っていない。
Furthermore, conventional semiconductor gas sensors have insufficient sensitivity and have not been used.

アルコールガス検知は、従来、 5no2 、 ZnO
など金柄酸化物半導体のガスの化学吸NVcよる電気型
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itらは、他の可燃性カス、例えばメタン、プロパ
ン、−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。
Alcohol gas detection conventionally uses 5no2, ZnO
Many devices are used, such as those that utilize the change in electrical type conductivity due to gas chemisorption NVc of gold-patterned oxide semiconductors. However, they show the same phenomenon with other combustible gases such as methane, propane, carbon oxide, and hydrogen. That is, there is no selectivity for gas species.

一方、深度ケ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、導電物質ケ分11(/させた有機物
の電気雷導度の相対浸度依存Vrを利用したものプバ、
その簡便性、マイクロブロセツーリとの結合性など力)
らよく用いられて来た。中でも金属酸化物は安zテ性、
1iil熱性などが良好なため、好ましいとさハている
On the other hand, depth sensing elements include metal oxides, inorganic and organic electrolytes, conductive materials,
Its simplicity, connectivity with microbroseturi, etc.)
It has been often used. Among them, metal oxides have low stability,
It is said to be preferable because it has good thermal properties.

しがしα度とガスと會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;、J!、”、−リガ
ス、アルコールガスに対する高m度、商選択t′、1−
で応答速度が速い感ガス特性ケ併せ持つもの1町なかっ
た。
Detects temperature with α degree, gas, and a single integrated element, and has stable moisture-sensing characteristics, and;, J! , ”, - Rigas, high m degree for alcohol gas, quotient selection t', 1-
There was no one in town that had both fast response speed and gas-sensitive characteristics.

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%の相対湿度
および悪臭ガス、アルコールガス濃度ローで選択的に検
出する感ガス感湿素子を47,1.供することを目的と
している。
This invention was made to solve the above problem, and is a gas-sensitive humidity sensor that selectively detects O, -100% relative humidity, malodorous gas, and alcohol gas concentration with a single integrated element. The element is 47,1. The purpose is to provide

この発明は、アパタイトセラミックス月で湿度を検出し
、上記アパタイトセラミックス材からなる素子基板に設
置−rた分離電極間の金属酸化物で)臭ガス、アルコー
ルガスを検出するものである。
This invention detects humidity using an apatite ceramic material, and detects odor gas and alcohol gas using a metal oxide between separated electrodes installed on an element substrate made of the apatite ceramic material.

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。
In addition, the separation electrode is formed by baking ruthenium oxide.
This helps increase gas sensitivity.

この発明の感ガス感湿素子は、その電気抵抗が相対湿度
Q、−100%、悪臭ガス濃度0、−1000ppmあ
るいはアルコールガス濃度ロー3000ppmで大きく
変化するので、電気抵抗値?測定することにより、相対
湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガスケ容易に検出す
ることができる。
The electrical resistance of the gas-sensitive and humidity-sensitive element of the present invention changes greatly at relative humidity Q of -100%, malodorous gas concentration of 0 and -1000 ppm, or alcohol gas concentration of 3000 ppm. By measuring, relative humidity, malodorous gas, and alcohol gas can be easily detected.

以下、この発明の詳細を実施例を用いて説明する0 実施例1゜ Caの10%QNaで置換した水酸アノくタイト粉末全
4朋×4市の大きさ、0゜8朋の厚みに、350k(1
7c1Jの圧力で成形し、1100℃で6時間、空気中
で焼成する。これヲ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,(31(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Vなる
電極(4)(第2N極)をスクリーン印刷する。つぎに
、250μ間隔の分離電極(21,(31を挾んで、酸
化チタンTlO2ペーストをスクリーン印刷する。Tl
O2ペーストは、試薬特級の粉末を1000℃で1時間
大気中で焼成したものを粉砕。
The details of this invention will be explained below with reference to Examples.0 Example 1 Hydroxyl anodite powder in which 10% of Ca was substituted with QNa Total size of 4 x 4 cities, thickness of 0°8 , 350k (1
It is molded at a pressure of 7c1J and fired in air at 1100°C for 6 hours. This was polished to a thickness of 250 μm, and separate electrodes (21, (31 (first and third electrodes)) made of RuO2 paste were attached as shown in the sintered body (1) in Fig. 1, and second electrodes were attached to the back side. As shown in the figure, screen print an electrode (4) (second N pole) with RuO2 paste coated on the entire surface. Next, screen print titanium oxide TlO2 paste between the separated electrodes (21, (31) at 250μ intervals. Do.Tl
O2 paste is made by pulverizing reagent-grade powder that is fired at 1000°C for 1 hour in the air.

400メツシュ篩通し、ブチルカルピトールを加えて作
られる。TiO2r印刷後リード線(6)、 (71,
+81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、N極全通して湿度
が焼結体に達しやすい状態になっている。(11は水酸
アパタイト感湿セラミックス材で素子基板を構成する。
Made by passing through a 400 mesh sieve and adding butyl calpitol. Lead wires after TiO2r printing (6), (71,
Attach +81 and bake at 800℃ for 10 minutes. The electrode formed in the above manner becomes a porous surface electrode, and humidity easily reaches the sintered body through the entire N electrode. (The element substrate 11 is made of a hydroxyapatite moisture-sensitive ceramic material.

(5)けT工02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1わりにカンタル線コイルヒータを
設けるか、捷たは、第2図のベタ14s、 t) R□
02霜極にリード線2木を付け。
(5) It is a keT-02 gas-sensitive material. When detecting gas, it is necessary to maintain the element at 200° C. or higher. Therefore, a Kanthal wire coil heater should be installed in place of one of the elements shown in Figs. 1 and 2, or the solid 14s and t) shown in Fig. 2 should be replaced.
Attach 2 lead wires to the 02 frost pole.

ヒータと感湿?lt極を兼ねさせても良い。Heater and humidity sensing? It may also serve as the lt pole.

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H第5図に示すu111定を行う。
Using the gas- and humidity-sensitive element manufactured as described above, the u111 determination shown in FIG. 3H and FIG. 5 is carried out.

第3図は、25℃における感湿特性である。測定は電極
+21.+31を短絡し、これと電極(4)との間にl
V、50H2の正弦波を印加して行なった。電極[21
、(31k知絡しないで、一方の電極と電極(4)との
間に印加してもよいが、測定抵抗は増大する。
FIG. 3 shows the moisture sensitivity characteristics at 25°C. Measurements were made using electrode +21. +31 and connect l between this and electrode (4).
The test was carried out by applying a sine wave of V, 50H2. Electrode [21
, (31k may be applied between one electrode and electrode (4) without contact, but the measured resistance will increase.

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#度が高い。寸た実験室中に6ケ月
間、1v通電または無通電で放置しても%けの変化は測
だ誤差以内で、非常に安定であった。こ第1は、他のセ
ラミック湿度センザにはない特徴である。また応答も2
−15秒と速い。
As shown in the figure, the relative humidity is 0. At -100%, the electrical resistance changes by more than four orders of magnitude, which is extremely high. Even if it was left in a small laboratory for 6 months with or without 1V current, the percentage change was within the estimated error and it was very stable. The first feature is that other ceramic humidity sensors do not have. Also, the response is 2
- Fast at 15 seconds.

第4図は素子温度を変えたときの感カス特性である。電
極(2+ 、 (31間の抵抗(f−測定する。0l)
ii大気中でCH3SHのOppm 、 021にユC
H3SHの1001〕pmである。。
FIG. 4 shows the sensitivity characteristics when changing the element temperature. Resistance between electrodes (2+, (31) (f- measure.0l)
ii Oppm of CH3SH in the atmosphere, YuC at 021
1001]pm of H3SH. .

図のように、2桁以上の抵抗値変化をしめす。As shown in the figure, the resistance value changes by more than two orders of magnitude.

第5図は0H3SI(、1i2S 、エタノール(02
H50H)  。
Figure 5 shows 0H3SI (, 1i2S, ethanol (02
H50H).

水素(H2)、−酸化炭素(CO) 、プロパン(C3
I(8)の% 100 ppmに対する感度Sである○
大気中での抵抗値7z lta 、ガス100pp+n
中での抵抗値iRgとすると感度S Vi、 Pa/R
gで、抵抗値の変化量を意味する。第5図は素子温度4
50℃である。図かられカルヨうic 、 R2、Co
 、 Cy、■−IB  K ijはとんど感度をしめ
さない。
Hydrogen (H2), -carbon oxide (CO), propane (C3
I(8)% Sensitivity S to 100 ppm○
Resistance value in the atmosphere 7z lta, gas 100pp+n
If the resistance value iRg is the sensitivity S Vi, Pa/R
g means the amount of change in resistance value. Figure 5 shows element temperature 4
The temperature is 50°C. Diagram Karyo IC, R2, Co
, Cy, ■-IB K ij shows little sensitivity.

メタノール、インプロピルアルコールIIどにはエタノ
ールとほぼ同じ感度をしめした3、アパタイトはガス吸
着能が亮いため、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。
The sensitivity to methanol, inpropyl alcohol II, etc. was almost the same as that of ethanol.3 Since apatite has a strong gas adsorption ability, it is highly likely that apatite also contributes to the high sensitivity and high selectivity.

実施例2 実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の感ガス利
の形成工程が異なる。fなゎち、感カス材形成用のペー
ストは、試薬%級酸化スズ5no2の粉末全400メツ
シユnii iMし、その後プチルヵルヒトールヲ加え
テf′F、v0作成された5n02ペ一ストケ実施例1
と同様の位置にスクリーン印刷後。
Example 2 The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the second half was different in the formation process of the sensitive gas. The paste for forming the sensitive material was prepared by adding a total of 400 mesh of reagent grade tin oxide 5NO2 powder, and then adding butylcalcitol to make a 5N02 paste. Example 1
and after screen printing in the same position.

リードF4(61、(71、(I’ll k付ijテ、
 800’C−7’I O分i付ける。このとき(1)
は水成アパタイト感湿セラミックス、 (21、+31
 、 (41t−t RuO27111−ら’fZ b
 ?3’、 4iAq 、 (51fiSnO2感ガス
材である。
Lead F4 (61, (71, (I'll k with ij te,
800'C-7'I O minute i is attached. At this time (1)
is aqueous apatite moisture-sensitive ceramics, (21, +31
, (41t-t RuO27111-et al'fZ b
? 3', 4iAq, (51fiSnO2 gas-sensitive material.

5n02感力ス月全用いた感ガス感湿素子で第6図、第
7図に示す測定ケ行なった。第6ジj、第7図は実施例
1の第4図、第5図に対応している。
The measurements shown in FIGS. 6 and 7 were carried out using the gas- and moisture-sensitive element using the 5n02 sensor. 6J and 7 correspond to FIGS. 4 and 5 of the first embodiment.

この場合、 011581Jの感度は約1000倍であ
る。
In this case, the sensitivity of 011581J is about 1000 times higher.

第7図の迎j定に、おける素子温Iwは300 ℃であ
る。
As shown in FIG. 7, the element temperature Iw is 300°C.

アルコールf1エタノールで代表して示したが、メタノ
ール、インプロピルアルコールなどの他のアルコールに
対し、てもはソ同様な感度を示す。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
であったので、記載を省略するイ、 実施例3゜ 実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の感ガス利
の形成エイ」シが異なる。感ガス用ペーストi[u、o
2 k O、−50wt %含む酸化スス5n02ヘー
ストでこf+、を丈が(1例1と同位置にスクリーン印
刷する。このペーストは、試薬特Psr1o2を粉砕。
Although the alcohol f1 is shown as a representative example of ethanol, it shows similar sensitivity to other alcohols such as methanol and inpropyl alcohol. Note that the third example of Example 1
The measurement results corresponding to the figure were the same in Example 2, so their description will be omitted. Example 3: The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the second half of the sensitive gas The formation of rays is different. Gas sensitive paste i [u, o
Screen print soot oxide 5N02 Haste Deko f+ containing 2 kO, -50 wt % (1) in the same position as in Example 1. This paste is made by crushing the reagent PSR1O2.

400メツシュ篩い通し後Ruo2を混合し、ブチルカ
ルピトールを加えて作らil、る。印刷後、リード線(
61、(7) 、 (81k付けて、800’Cで10
分焼付する。
After passing through a 400 mesh sieve, mix Ruo2 and add butyl calpitol. After printing, connect the lead wire (
61, (7), (attached 81k, 10 at 800'C
Separately baked.

このとき(1)ハ水酸アパタイト感湿セラミックス。In this case, (1) hydroxyapatite moisture-sensitive ceramics.

(21e、 (31、(41tl RuO2からなる電
極、 +51h (日n02+ RuO2)感ガス材で
ある。
(21e, (31, (41tl electrode made of RuO2, +51h (day n02+ RuO2) gas-sensitive material.

(Sno2+Ru02)感ガス材を用いた感ガス感湿素
子で第8図、第9図に示す測定を行なった。
The measurements shown in FIGS. 8 and 9 were carried out using a gas-sensitive moisture-sensitive element using a (Sno2+Ru02) gas-sensitive material.

第8図は素子を300℃に保ったときの(jl(38H
に対する感ガス特性とRuO2含有量との関係である。
Figure 8 shows (jl(38H) when the device is kept at 300°C.
This is the relationship between the gas-sensitive characteristics and the RuO2 content.

但し、 RuO2の含有量が0wt%でもRuO2((
主成分とする電極(2)、(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。O
Dは大気中でOH,SHのOppm 、 Hは0H3E
IHの1100pp中である。Ru0210wt%含む
ものは、約2000倍の感度?しめす。RuO2が40
−50 wt%になると。
However, even if the RuO2 content is 0 wt%, RuO2 ((
Electrodes (2) and (3) as main components are provided. Measure the resistance between electrodes +21 and (31 in Figure 1.O
D is Oppm of OH, SH in the atmosphere, H is 0H3E
It is in 1100pp of IH. Does the one containing 10wt% Ru0 have about 2000 times more sensitivity? Shimesu. RuO2 is 40
-50 wt%.

大気中での抵抗値が下が9.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
10Oppm中での抵抗値Rgとの比Ra /Rgのこ
とである。
The resistance value in the atmosphere is 9. Sensitivity also decreases. The sensitivity mentioned here is the ratio Ra/Rg of the resistance value Ra in the atmosphere and the resistance value Rg in 10 Oppm of ethanol.

第9図はC!H3SH、H2S 、 C!2H50H、
R2,’c3uBおよびCOの各1100ppでの感度
日で、素子温度300℃RuO2含有率10wt%であ
る。図かられかるように、 0H3SH,H2S 、 
02H50H以外ニは、ホとんどFj& m’ ?rし
めさない。メタノール。インプロピルアルコールなどの
アルコールに対しては、エタノールどけ、は回じ感度を
示す。
Figure 9 is C! H3SH, H2S, C! 2H50H,
On the sensitivity day, R2, 'c3uB and CO were each 1100 pp, and the element temperature was 300° C. and the RuO2 content was 10 wt%. As you can see from the figure, 0H3SH, H2S,
All except 02H50H are Fj&m'? I don't show it. methanol. For alcohols such as inpropyl alcohol, ethanol dissolution and repulsion sensitivity is shown.

第8図でR1102: OW t% i”I # 実施
例2そのものである、。
In FIG. 8, R1102: OW t% i"I # is the same as Example 2.

なお実施例1の第3図に対応する測定け、実施例3の場
合でも同じlIJ定結果であったので、記載ケ省略する
Note that the measurements corresponding to FIG. 3 of Example 1 and Example 3 had the same IJ determination results, so their description will be omitted.

実施例4゜ 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8が異なる感カス用ペーストは。
Example 4 The first half of the paste is produced under the same conditions as in Example 1, but the second half of the paste for forming gas-sensitive material is different.

RuO2?!” O−”50 Wt % ’jtr[f
&ll zno ヘース)でこれケ実施1と同位置にス
クリーン印刷する。
RuO2? ! "O-"50 Wt % 'jtr[f
Screen print this in the same position as in Example 1.

このペーストは、試薬特級Zno奮、粉砕、 <aaメ
ツシュ篩い通し後1’t、□o22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)。
This paste is made by grinding, pulverizing, passing through a <aa mesh sieve, mixing with □O22, and adding butyl calpitol. After printing, lead wire (6).

(71,+81を付けて、1100℃で10分焼付する
。このとき(1)ハ水酸アパタイト感湿セラミックス、
(21゜(31、(41はRuO2からなる雷t&i5
1け(ZnO+Ru02)感ガス材である。
(Attach 71, +81 and bake at 1100°C for 10 minutes. At this time, (1) hydroxyapatite moisture-sensitive ceramics,
(21゜(31, (41 is lightning t&i5 made of RuO2
It is a gas-sensitive material (ZnO+Ru02).

(znO+Ru02)感ガス材を用いた感ガス感湿素子
で第10図、第11図に示す測定全行なった。
All measurements shown in FIGS. 10 and 11 were carried out using a gas-sensitive moisture-sensitive element using a (znO+Ru02) gas-sensitive material.

第10図、第11図は実施例3の第8図、第9図に対応
している。この場合の0H5SHに対する感度は実施例
3と同様にRuO2をlowl;チ含むので約2000
倍テ、 0H3SHO−+100 ppmでの応答速度
は1秒と非常に速い。第10比、第11図の測定におけ
る素子温度は450℃である。アルコールはエタノール
で代表して示したが、メタノール。
10 and 11 correspond to FIGS. 8 and 9 of the third embodiment. In this case, the sensitivity to 0H5SH is about 2000 because RuO2 is included as in Example 3.
The response speed at 0H3SHO-+100 ppm is extremely fast at 1 second. The element temperature in the measurement of the 10th ratio and FIG. 11 is 450°C. Alcohol is shown as ethanol, but methanol is used instead.

イソプロピルアルコールなどの他のアルコールに対して
もは1・1同様な感庭全示す。
Other alcohols, such as isopropyl alcohol, showed a similar effect to 1.1.

なお、実施例1の第3図に対応する測定は、実施例4の
場合でも同じ測定結果であったので、記載を省略する。
Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 4, so the description thereof will be omitted.

実施例5゜ 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。
Example 5 The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the second half was different in the formation process of the gas-sensitive material.

感ガス用ペーストは、 Ru O2f O、−50w 
t%含むマグネシウムフェライトペーストで、これ全実
施例1と同位置にスクリーン印刷する。このペーストは
、共沈法で得られたシュウ酸塩110000C。
The paste for gas sensitive is Ru O2f O, -50w
Screen printing was performed using a magnesium ferrite paste containing t% in all the same positions as in Example 1. This paste is oxalate 110000C obtained by coprecipitation method.

1時間大気中で焼成し、粉砕、400メツシュ篩い通し
後RuO2′?!−混合し、プチルカルビトールケ加え
てftられる。フェライトの糸11成しん’17Fe1
.5AlO,504である。印刷後、リード線C61、
(71、(8iを付けで、800℃で10分焼伺する。
After firing in the atmosphere for 1 hour, crushing, and passing through a 400 mesh sieve, RuO2'? ! - Mix and add butylcarbitolke. Ferrite thread 11 construction '17Fe1
.. 5AlO, 504. After printing, lead wire C61,
(71, (Attach 8i and bake at 800℃ for 10 minutes.

このとき(1)は水酸アパタイト感湿セラミックス、(
21,(3)、(41UFu02からなる電極、(5)
は(マグネシウムフェライト+1<l+02)感ガス拐
である8(M F l’°131.5A1[1,504
+Ru02)感カスis’ i用い1こ感ガス感湿素子
で第12図、第13図に示す測定を行なつ7jr)第1
2図、第13図は実施例3の第4図、第5図VC,対応
している。この貼う合の0H4S](VIL対す心感度
は実施例3と同様にJ(u02を10wt%含むもので
、約600倍で、 c1i3saO→100 ppmで
の応答速度は2秒と非常に速い。
In this case, (1) is a hydroxyapatite moisture-sensitive ceramic, (
21, (3), (electrode made of 41UFu02, (5)
is (magnesium ferrite + 1 < l + 02) gas sensitive 8 (M F l'°131.5 A1 [1,504
+Ru02) Carry out the measurements shown in Figures 12 and 13 using a gas-sensitive moisture-sensitive element using 7jr) 1st
2 and 13 correspond to FIG. 4 and FIG. 5 VC of the third embodiment. The heart sensitivity of this paste to 0H4S](VIL was about 600 times that of J(containing 10 wt% u02) as in Example 3, and the response speed at c1i3saO→100 ppm was very fast at 2 seconds.

第13図の1lll1足における素子温度は250 ’
Cである。
In Figure 13, the element temperature at 1lll 1 foot is 250'
It is C.

アルコールeまエタノールで代表しC示したが、メタノ
ール、イソプロピルアルコールなどの他のアルコールに
対してもほぼ同様な感度?示す。
Although ethanol is shown as a representative alcohol, the sensitivity is similar to other alcohols such as methanol and isopropyl alcohol. show.

なお実施例1の第3図に対応する測定は、実施例5の場
合でも同じ測定結果であったので、記載を省略する。
Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 5, so the description thereof will be omitted.

上”:1MP、’f゛1.5Alos04 ’tfdl
ll I=;/;−カ、 A1を含1ないMg11!゛
o204でも同様に感黒金有する。
Top”: 1MP, 'f゛1.5Alos04'tfdl
ll I=;/;-F, Mg11 not containing A1!゛o204 also has a similar black gold color.

マグネシウムフェライトは実施例1ないし4の旧料と異
なり、カス吸着により抵抗が増大する。
Unlike the old materials of Examples 1 to 4, the resistance of magnesium ferrite increases due to adsorption of scum.

(第12図)P型半導体である。従って、この場合のみ
S=’B(g/Raとしである。。
(Fig. 12) It is a P-type semiconductor. Therefore, only in this case, S='B(g/Ra).

実施例6゜ 実施例1と;111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。感ガス用ペーストrま、 
RuO210−50wt%含む酸化ニメブNb2O5ペ
ーストでこれを実施例1と同位1彦にスクリーン印刷す
る3、このペーストTrL、試薬特級N b205yi
ooo℃、1時間大気中で焼成したもの分、粉砕、40
0メツシュ篩い通し後RuO2’!f混合し、ブチルカ
ルピトールを加えて作られる。−7印A6す後、リード
線+61 、 (71、(81ケ付けて、800’Cで
10分焼付する。このどき(1)H水酸アノ(タイト感
湿セラミックス* (2) 、 (31、(41i1 
Ruo 、、からなる電極、(51U(N1)20s 
−1−RuO2)感ガス材である0(Nb2O5−1−
RuO2)感ガス材’を用いたaelス感湿素子で第1
4図、第15図に示す測定を行なった。第14図、第1
5図は実施例3の第4図、第5図に対応している。この
場合のC115E3Hに対する感度は実施例3と同様に
RuO2f 10 w tチ含む+[)で約600倍で
、0H3SHO→100 ppmでの応答速度は、1秒
と非常に速い。第14図、第15図の測定における素子
温度は300℃である。アルコールはエタノールで代表
して示したが、メタノール、イソプロピルアルコールな
どの他のアルコールに対しても?1ぼ同様な感度を示す
Example 6 Example 1 and 111 and a half were manufactured under the same conditions, but the second half of the process for forming the gas-sensitive material was different. Paste for sensitive gas,
Using nimeb oxide Nb2O5 paste containing 10-50 wt% of RuO2, screen print this on the same level as in Example 1. 3. This paste TrL, reagent special grade Nb205yi
ooo℃, baked in air for 1 hour, crushed, 40
RuO2' after 0 mesh sieving! It is made by mixing f and adding butylcarpitol. -7 mark A6, attach lead wires +61, (71, (81) and bake at 800'C for 10 minutes. Now (1) H hydroxyl anode (tight moisture sensitive ceramics * (2), (31) , (41i1
Ruo, , an electrode consisting of (51U (N1) 20s
-1-RuO2) gas-sensitive material 0(Nb2O5-1-
The first AEL humidity sensing element using RuO2) gas-sensitive material.
The measurements shown in FIGS. 4 and 15 were carried out. Figure 14, 1st
FIG. 5 corresponds to FIGS. 4 and 5 of the third embodiment. In this case, the sensitivity to C115E3H is about 600 times higher than that of RuO2f 10 w t +[) as in Example 3, and the response speed at 0H3SHO→100 ppm is very fast at 1 second. The element temperature in the measurements shown in FIGS. 14 and 15 was 300°C. The alcohol shown is ethanol as a representative, but what about other alcohols such as methanol and isopropyl alcohol? 1 shows similar sensitivity.

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ったので、記載を省略する。
Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 2, so the description thereof will be omitted.

以上の実施例は、アパタイトとして、水酸アバタイ)=
に用いた例であるが、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。
In the above examples, hydroxyl apatite) =
This is an example of apatite used in the above, but other apatites, that is, those in which the hydroxyl groups are replaced with halogens.

カルシウムをストロジウム、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O′1fC第1f2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V電極、外表面を分離電極にして0分離電極の間
に、感ガスペーストを塗っても良い。
Apatite, in which calcium is replaced with strodium, barium, lead, etc., may be used. A gas-sensitive paste may be applied between the zero-separation electrodes using the outer surface as a separation electrode.

セラミックス材を介在させて上記素子基板に設けた第1
.第2電極、第1!極と離間し上記素子基82に設けた
第3電極、第1電極と第31「極に接触し第1電極と第
3市極間に設けたガスに対して感度を有する金属酸化物
?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チの相対湿度および悪臭ガス、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
A first plate provided on the element substrate with a ceramic material interposed therebetween.
.. Second electrode, first! A third electrode provided on the element base 82 apart from the electrode, a metal oxide sensitive to gas provided in contact with the first electrode and the third electrode and provided between the first electrode and the third electrode. Since it is a gas-sensitive and humidity-sensitive element, it is possible to selectively detect relative humidity of 0.-100 cm, malodorous gas, and alcohol gas with high sensitivity using one integrated element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図はこの発明の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、第
6図はそれぞれこの発明の各実施例の感ガス特性の温度
依存性を示す特性曲線図、第8図、第10図、第12図
および第14図μそれぞハこの発明の各実施例の感ガス
特性におけるRuO2含有隼依存性ケ示−t′特性曲線
図、第5図、第1図、第9図、第11図、第13図およ
び第15図は、それぞれ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線図である0 図中、(1)は感湿セラミックスである素子基板。 (21、(31、(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、 +61 、
 (71、(81け1〕−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− 第1図    第2図 第:3図     貨14r4 第5図 ]     第6図 250  300  350 温度じC) 第8図 Ruo、含jq量(wf”A) 第9図 第10図 Ruoz @ 有1 (wt −A) 第11  図 第12m Ruoi 8$t(wt−/、) 第 14図 RuO2含有+(wtγ。)
FIGS. 1 and 2 are perspective views showing the structure of an embodiment of the present invention, with FIG. 1 showing its front surface and FIG. 2 showing its back surface. Third
The figure is a characteristic curve diagram showing the moisture sensitive characteristics of the present invention, FIGS. 4 and 6 are characteristic curve diagrams showing the temperature dependence of the gas sensitive characteristics of each embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 10, respectively. , FIG. 12, and FIG. 14 μ, respectively. 11, 13, and 15 are characteristic curve diagrams showing the sensitivity to various gases in each embodiment of the present invention. In the figures, (1) is an element substrate made of moisture-sensitive ceramics. (21, (31, (41) are the first, third, and third electrodes, respectively.
This corresponds to the second electrode. (5) is a gas-sensitive material, +61,
(71, (81 digit 1) - line. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same - or corresponding parts. Agent Makoto Kazuno - Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 14r4 Figure 5) 6 Figure 250 300 350 Temperature C) Figure 8 Ruo, jq content (wf''A) Figure 9 Figure 10 Ruoz @ 1 (wt -A) Figure 11 Figure 12m Ruoi 8$t (wt-/ , ) Fig. 14 RuO2-containing + (wtγ.)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (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鈑
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’Fl極、及び第1電極と第3電極に接
触し第1に極と第371!極間に設けたガスに対して感
度を有する金属酸化物を備えた感ガス感湿素子
(1) An element substrate made of apatite ceramics,
A first plate provided on the element substrate with the apatite ceramic interposed therebetween. A second electrode, a 3'Fl pole separated from the first electrode and provided on the element substrate, and a first pole and a 371st!Fl pole in contact with the first and third electrodes. Gas- and moisture-sensing element with metal oxide sensitive to gas provided between electrodes
(2)金属酸化物f′i酸化チタン、酸化ニオブ、酸化
スズ、酸化亜鉛、及びマグネシュウムフェライトの一種
である特許請求の範囲第1項lL:載の感ガス感湿素子
(2) Metal oxide f'i The gas- and moisture-sensitive element according to claim 1, which is one of titanium oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, and magnesium ferrite.
(3)金属酸化物は酸化チタン、酸化ニオブ、酸化スズ
、酸化亜鉛及びマグネシュウムフェライトの一種と酸化
ルテニウムとの混合物である特許請求の範囲第1項記載
の感ガス感湿素子。
(3) The gas- and moisture-sensitive element according to claim 1, wherein the metal oxide is a mixture of one of titanium oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, and magnesium ferrite and ruthenium oxide.
(4)電極は多孔質面電極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。
(4) The gas-sensitive and moisture-sensitive element according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode is a porous surface electrode.
(5)第1.第3雷極は素子基板に酸化ルテニウム全焼
付けたものである特許請求の範囲第1項ないし第4項の
いずitかに記載の感ガス感湿素子。
(5) First. The gas- and moisture-sensitive element according to any one of claims 1 to 4, wherein the third lightning electrode is made by completely baking ruthenium oxide onto the element substrate.
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