JPS5960350A - 感ガス感湿素子 - Google Patents
感ガス感湿素子Info
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- JPS5960350A JPS5960350A JP57171481A JP17148182A JPS5960350A JP S5960350 A JPS5960350 A JP S5960350A JP 57171481 A JP57171481 A JP 57171481A JP 17148182 A JP17148182 A JP 17148182A JP S5960350 A JPS5960350 A JP S5960350A
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- 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、メチルメルカプタン（ＯＪＳＨ）。
硫化水素（Ｈ２Ｆ、りなど悪臭ガス、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をる。
よび湿度全検出する素子に関するものでをる。
し尿処理場、ゴミ処）３１！場などで発生する悪臭の主
成分である０Ｈ４８）（、Ｈ２Ｓなどの濃度測定は。
成分である０Ｈ４８）（、Ｈ２Ｓなどの濃度測定は。
−ｉＢ ｆｆＪｉ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測定も煩雑である。
ガスのサンプリングが必要であり測定も煩雑である。
また従来の半導体カ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。
されるに至っていない。
アルコールガス検知は、従来、Ｓｎ○２ 、 ＺｎＯな
ど金属酸化物半導体のガスの化学吸着による電気電導度
の変化全利用したものが多く用いられているＯＬ−かし
これらは他の可燃性ガス、ｆ（１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。
ど金属酸化物半導体のガスの化学吸着による電気電導度
の変化全利用したものが多く用いられているＯＬ−かし
これらは他の可燃性ガス、ｆ（１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。
一方、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
電導度の相対湿度依存Ｖトを利用したものが、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。中でも金属酸化物灯安定性、耐熱性などが良
好なため、好ましいどされている。
および有機電解質、導電物質を分散させた有機物の電気
電導度の相対湿度依存Ｖトを利用したものが、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。中でも金属酸化物灯安定性、耐熱性などが良
好なため、好ましいどされている。
さらに湿度どガスと全１つの一体どなつ１こ素子で検出
し、しかも安定な感湿特性および悪臭ガス。
し、しかも安定な感湿特性および悪臭ガス。
アルコールガスに対する高感度、高選択ｔ’Ｉで応答速
度が速い感ガス特性を併せ持つものけなかった。
度が速い感ガス特性を併せ持つものけなかった。
この発明に上記の問題全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％の相対温度並び
にメチルメルカプタン（ＯＩｊ５ＳＨ）。
、１つの一体化した素子で０−１００％の相対温度並び
にメチルメルカプタン（ＯＩｊ５ＳＨ）。
硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの借、臭ガスお」二びアルコー
ルガスを高感度で選択的に検出するＩ己ガスＪＩ！８Ｓ
作素子を提供することを目的としている。
ルガスを高感度で選択的に検出するＩ己ガスＪＩ！８Ｓ
作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（、（で？１１１
度全検／ｉｊＬ、」二組アパタイトセラミックス利／〕
・らなる素子基板に設けた分＊ｔｉｉ極間のチタンとニ
オブの祖合服化物工体により、悪臭ガス、アノし：１−
ルガス會検出するものである。
度全検／ｉｊＬ、」二組アパタイトセラミックス利／〕
・らなる素子基板に設けた分＊ｔｉｉ極間のチタンとニ
オブの祖合服化物工体により、悪臭ガス、アノし：１−
ルガス會検出するものである。
又１分離電極は酸化ルテニウノ、全焼付ｒｉ−）で形成
しており、カス感度の高感就化を助長している。
しており、カス感度の高感就化を助長している。
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％、悪臭ガス濃度ＯＳ１０００ｐｐｍｅす
るいはアルコールガス濃度０−’ ３０００ｐｐｍで、
大きく変化するので、電気抵抗値を測定することにより
、相対湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガス奮容易に
検出することができる。
０．−１００％、悪臭ガス濃度ＯＳ１０００ｐｐｍｅす
るいはアルコールガス濃度０−’ ３０００ｐｐｍで、
大きく変化するので、電気抵抗値を測定することにより
、相対湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガス奮容易に
検出することができる。
以下、この発明の詳細を実施例ケ用いて説明するＯ
実施例１゜
Ｃａの１０％全Ｎａ′″′Ｃ置換した水酸アパタイト粉
末ｋ ４ ｍｍ Ｘ ４１１＋ｌ＃の大きさ、０．８ｇ
の厚みに、３５０ｋｇ／ にｎｆの圧力で成形し１１０
０℃で６時間、空気中で焼成する。これ′に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）（卯、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。
末ｋ ４ ｍｍ Ｘ ４１１＋ｌ＃の大きさ、０．８ｇ
の厚みに、３５０ｋｇ／ にｎｆの圧力で成形し１１０
０℃で６時間、空気中で焼成する。これ′に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）（卯、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、（３１を挾ん
で。
で。
チタンとニオブの複合酸化物ペーストにスクリーン印刷
する。
する。
このペーストは、酸化チタンＴｉＯ２と酸化ニオＮｂ
Ｎｂ プＮｂ２Ｏ５を０．５≦五≦４で、好ましくは訂＝２の
モル比で混合したものを１３００℃で２時間。
Ｎｂ プＮｂ２Ｏ５を０．５≦五≦４で、好ましくは訂＝２の
モル比で混合したものを１３００℃で２時間。
大気中で焼成し、粉砕し、４００メツシユのｔ血を通し
た後、ブチルカルピトールを加えて作られる。
た後、ブチルカルピトールを加えて作られる。
上記様合酸化物を印刷後、リード線（６ｔ 、 （７１
、（ａｔを付けて、８００℃で１０分焼付ける１、以上
で形成される電極は多孔質面電極となり。
、（ａｔを付けて、８００℃で１０分焼付ける１、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。（１）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２００
℃以上に保つ必要がある。そのため第１．２図の素子の
まわりにカンタル線コイルヒータを設けるか、または、
第２図のペタ塗りＲｕＯ２電極にリード線２本を付け、
ヒータと感湿電極を兼ねさせても良い。
る。（１）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２００
℃以上に保つ必要がある。そのため第１．２図の素子の
まわりにカンタル線コイルヒータを設けるか、または、
第２図のペタ塗りＲｕＯ２電極にリード線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図に示す側足を行う。
第３図−第５図に示す側足を行う。
第３図は、２５℃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Ｉ
Ｖ、５０Ｈ２の正弦波を印加して行なった。電極＋２１
．（３１を短絡しないで、一方の電極と電極（４）との
間は印加してもよいが、測定拭払は増大する。
（２）、（３）を短絡し、これと電極（４）との間にＩ
Ｖ、５０Ｈ２の正弦波を印加して行なった。電極＋２１
．（３１を短絡しないで、一方の電極と電極（４）との
間は印加してもよいが、測定拭払は増大する。
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、ＩＶ通電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ｔｔｔ 、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２Ｈ１５秒と速い。
以上変化し、非常に感度が高い。また実験室中に６ケ月
間、ＩＶ通電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ｔｔｔ 、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２Ｈ１５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ｆ２＋ 、 （３１間の抵抗を測定する。
極ｆ２＋ 、 （３１間の抵抗を測定する。
（１１）は大気中で０Ｈ３ＳＨＯｐｐｍ 、θ２はＯ）
１３ＳＨ１００ｐｐｍ中である。図のように３桁以上の
抵抗値変化をしめす。
１３ＳＨ１００ｐｐｍ中である。図のように３桁以上の
抵抗値変化をしめす。
第５図はメチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）、硫化水素
（Ｈ２Ｓ） 、エタノール（０２Ｈ５０Ｈ） 、水素（
Ｈ２） 、−酸化炭素（ＣＯ） 、プロパン（Ｃ５Ｈ８
）各１１００ｐｐに対する感度Ｓである。大気中での抵
抗値をＲａ 、 １００ ｐｐｍガス中での抵抗値をＲ
ｇ とするど、感度ＳはＲａ ／ Ｒｇで、抵抗値の変
化量を意味する。第５図は４５０℃での感度である。Ｈ
２゜Ｃｏ、Ｃ５Ｈ８など可燃性ガスにはほとんど感度を
しめさない。メタノール、イソプロピルアルコールなど
には、エタノールとほぼ回じ感Ｉ８°をしめす。
（Ｈ２Ｓ） 、エタノール（０２Ｈ５０Ｈ） 、水素（
Ｈ２） 、−酸化炭素（ＣＯ） 、プロパン（Ｃ５Ｈ８
）各１１００ｐｐに対する感度Ｓである。大気中での抵
抗値をＲａ 、 １００ ｐｐｍガス中での抵抗値をＲ
ｇ とするど、感度ＳはＲａ ／ Ｒｇで、抵抗値の変
化量を意味する。第５図は４５０℃での感度である。Ｈ
２゜Ｃｏ、Ｃ５Ｈ８など可燃性ガスにはほとんど感度を
しめさない。メタノール、イソプロピルアルコールなど
には、エタノールとほぼ回じ感Ｉ８°をしめす。
実施例２
実施例Ｉと前半は同条件で製造するが、後半の感カヌ利
の形成工稈が異なる１、すなわち、感ガス利形成用のペ
ーストはチタンとニオブの複合酸化物と酸化ルデニウム
ｎｕｏ２との混合物である５、Ｒ、、０２はＯ−＝５０
ｗｔ％含んでいる。これを実施例１と同様の位１りにス
クリーン印刷後、第１図、第２図のようにリード１（６
１、ｆ７１ 、 （８１を付け”（、８ｏ。
の形成工稈が異なる１、すなわち、感ガス利形成用のペ
ーストはチタンとニオブの複合酸化物と酸化ルデニウム
ｎｕｏ２との混合物である５、Ｒ、、０２はＯ−＝５０
ｗｔ％含んでいる。これを実施例１と同様の位１りにス
クリーン印刷後、第１図、第２図のようにリード１（６
１、ｆ７１ 、 （８１を付け”（、８ｏ。
℃で１ｏ分焼付する。このとき（５）は（複合酸化物４
−ｐ、ｕｏ２）感ガス材である。
−ｐ、ｕｏ２）感ガス材である。
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６図、第７図に示す測定を？−ｊう。
第６図、第７図に示す測定を？−ｊう。
第６図は素子を４５０′ＧＫ保ったときの０Ｈ３ＳＨに
対する感カス％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、 Ｉｔｕｏ２を主
成分とする電極（２１，＋３＋が設けら力、ている。
対する感カス％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、 Ｉｔｕｏ２を主
成分とする電極（２１，＋３＋が設けら力、ている。
（［１１は大気中Ｔ ＣＨｔ、ＳＨＯｐｐｍ 、 Ｈは
ＣＨ５Ｓ ｌ−１１００ｐｐｍ中であるＯＲ，，０２１
０ｗｔ％含むものは３０００倍の感度をしめす。ＲｕＯ
２が４０−” ５０ｗｔチになると、大気中での抵抗値
が下がり、感度も低下する。
ＣＨ５Ｓ ｌ−１１００ｐｐｍ中であるＯＲ，，０２１
０ｗｔ％含むものは３０００倍の感度をしめす。ＲｕＯ
２が４０−” ５０ｗｔチになると、大気中での抵抗値
が下がり、感度も低下する。
第７−因は実施例１の第５図に対応したものである。素
子温度は４５０℃、ＲｕＯ２含廟鼠は１０ｗｔ％である
。メカ・られかるように、 Ｈ２、ＣＯ、Ｃ５１１８な
どアルコール以外の可燃性ガスには、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す。ＣＨ３Ｓ
Ｈｆ７） Ｏ−＋ １００ ｐｐｍ （７）応答は１秒
と非常に速い。
子温度は４５０℃、ＲｕＯ２含廟鼠は１０ｗｔ％である
。メカ・られかるように、 Ｈ２、ＣＯ、Ｃ５１１８な
どアルコール以外の可燃性ガスには、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す。ＣＨ３Ｓ
Ｈｆ７） Ｏ−＋ １００ ｐｐｍ （７）応答は１秒
と非常に速い。
アパタイトはガス吸着能が商いため、アパタイトも、高
感ＩＷ、篩選択性に寄与している可能性が太きい。
感ＩＷ、篩選択性に寄与している可能性が太きい。
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。
場合でも同じ測定結果であったので、記載を省略する。
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ぐ−たものや。
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ぐ−たものや。
カルシウムをストロンチウム、バリウム、ψイ′１など
に置キ換え７ｂアパタイトを用いてもよい。また。
に置キ換え７ｂ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１ｍ状にし
て、内表面を全面塗り電極、外表［ｔｉ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。
て、内表面を全面塗り電極、外表［ｔｉ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。
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ε１３１゜第２電極、第１′
ｆＪｔ極と１ｆＪｉ１′間し上記素子基板Ｃで設けた第
３電極、第１電極と亀３電極に接触し第１電極と第３電
極間に設けたチタンとニオブの〜含酸化物主体、を備え
た感ガス感湿素子であるので。
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ε１３１゜第２電極、第１′
ｆＪｔ極と１ｆＪｉ１′間し上記素子基板Ｃで設けた第
３電極、第１電極と亀３電極に接触し第１電極と第３電
極間に設けたチタンとニオブの〜含酸化物主体、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％の相対湿度並
びにメチルメルカプタン（１：！）ｉ ３ ＳＨ） 、
（ｉ４ｉ、化水素（Ｈ２Ｓ）などの悪臭ガスおよびア
ルコールガスを高ｇ度で選択的に検出することができる
６、
びにメチルメルカプタン（１：！）ｉ ３ ＳＨ） 、
（ｉ４ｉ、化水素（Ｈ２Ｓ）などの悪臭ガスおよびア
ルコールガスを高ｇ度で選択的に検出することができる
６、
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 ５％ ｉ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牟す特性曲線図、
第４図はこの発明の一実施例の感ガス特性におｔｉる渦
１に依存性を示す特叶曲線図、第６図は、この発明の他
の実施例の感ガス特性における１垢０２ぼ有量依存性を
示す特性面へ図、第５図、第７図はこの発明の各実施例
における各種ガスに対する感１庄をチ」【す特注折曲線
図である１図中、（１）は感湿セラミックスである素子
基板。 （２１、（３１、＋４１＆’ｌ、電極でそれぞ〕１巣１
、 ＩＬ ３ 、第２′紅極にｄρ轟′４−る。（！
ｉ）は感ガス材、 （６１、（’７］ 、 （８ｉはリ
ード線である３、 なお因中同−谷１号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛力 イ阿 − 第１ 図 第：ｉ ｔｇ 第４図 逼ノＬ（０ｃ）
図で ５％ ｉ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牟す特性曲線図、
第４図はこの発明の一実施例の感ガス特性におｔｉる渦
１に依存性を示す特叶曲線図、第６図は、この発明の他
の実施例の感ガス特性における１垢０２ぼ有量依存性を
示す特性面へ図、第５図、第７図はこの発明の各実施例
における各種ガスに対する感１庄をチ」【す特注折曲線
図である１図中、（１）は感湿セラミックスである素子
基板。 （２１、（３１、＋４１＆’ｌ、電極でそれぞ〕１巣１
、 ＩＬ ３ 、第２′紅極にｄρ轟′４−る。（！
ｉ）は感ガス材、 （６１、（’７］ 、 （８ｉはリ
ード線である３、 なお因中同−谷１号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛力 イ阿 − 第１ 図 第：ｉ ｔｇ 第４図 逼ノＬ（０ｃ）
Claims (4)
- （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３電極間ＶＣ，設けたチタンとニオブの複合酸
化物主体を備えた感ガス感湿素子。 - （２）第１電極と第３電極間には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特許請求の
範囲第１項記載の感ガス＃湿素子。 - （３） 酸＆は多孔質面電極である特許請求の範囲第
１項又Ｖｉ第２項記載の感ガス感湿素子。 - （４）第１．第３電極は素子基板に酸化ルテニウム會焼
付けたもの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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171481A JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171481A JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960350A true JPS5960350A (ja) | 1984-04-06 |
| JPH0225454B2 JPH0225454B2 (ja) | 1990-06-04 |
Family
ID=15923900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171481A Granted JPS5960350A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 感ガス感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960350A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486497B1 (ko) * | 2002-08-13 | 2005-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 히터 내장형 감습센서 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57171479A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Ultrasonic washing tank |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171481A patent/JPS5960350A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57171479A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Ultrasonic washing tank |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486497B1 (ko) * | 2002-08-13 | 2005-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 히터 내장형 감습센서 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225454B2 (ja) | 1990-06-04 |
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