JPS6014148A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPS6014148A JPS6014148A JP12304783A JP12304783A JPS6014148A JP S6014148 A JPS6014148 A JP S6014148A JP 12304783 A JP12304783 A JP 12304783A JP 12304783 A JP12304783 A JP 12304783A JP S6014148 A JPS6014148 A JP S6014148A
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- Japan
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- gas
- sensitive
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- gas sensor
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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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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】
本発明は金属酸化物半導体を使用して還元性ガスを検出
するガスセンサに関覆るものである。
するガスセンサに関覆るものである。
この種のセンサは車室等に設防して−・酸化炭素（Ｇｏ
＞ガスを検出することにより簡便に雰囲気の汚染度を知
る等の目的に使用されるが、雰囲気湿度によってセンサ
出力が変動づるという問題がある。
＞ガスを検出することにより簡便に雰囲気の汚染度を知
る等の目的に使用されるが、雰囲気湿度によってセンサ
出力が変動づるという問題がある。
この問題を解決するために種々の提案がなされ（ｄ３り
例えば水蒸気Ｇ１に応じ−（抵抗値が減少りるｎ型半導
体と、水蒸気♀に応じて抵抗１直が増大する１］望半導
体とを接合しく湿度による影響を相殺するようにしたガ
スセンザが提案されているが（待合１１＃ ５０ １０
７５７号）、この場合には湿度に対して全く対称的な抵
抗特性を右する半導体を１ｑるのは実際上かなり困難で
ある等の問題があり、製作が１７ξｊ甲で゛かつ粘度の
良いガスセン（）は木だ実現していイｆい。
例えば水蒸気Ｇ１に応じ−（抵抗値が減少りるｎ型半導
体と、水蒸気♀に応じて抵抗１直が増大する１］望半導
体とを接合しく湿度による影響を相殺するようにしたガ
スセンザが提案されているが（待合１１＃ ５０ １０
７５７号）、この場合には湿度に対して全く対称的な抵
抗特性を右する半導体を１ｑるのは実際上かなり困難で
ある等の問題があり、製作が１７ξｊ甲で゛かつ粘度の
良いガスセン（）は木だ実現していイｆい。
本発明【ｊ上記問題点に握み、製作が簡単で、しかも湿
爪の影ν゛（゛を受（〕ることイ（＜正確にガス濃瓜を
測定Ｃ−さ・る刀スセンリを提ｆｌづることを目的とＪ
るものである９゜ リーなわら、本発明のガスセンザは金ｌｉｄ酸化物半唇
体にりなり、還元性ガスに感応づる一対のガス感応イホ
を基板十に形成覆−るとともに、上記ガス感応体の一方
はこれを水熱気遣過性かつ）７丸竹ガス不透過性のガス
凹１止層で覆い、一方上記両カス感応体の出力差にリガ
ス淵１宴を知る測定回路を設【ノＩこもの（゛ある。
爪の影ν゛（゛を受（〕ることイ（＜正確にガス濃瓜を
測定Ｃ−さ・る刀スセンリを提ｆｌづることを目的とＪ
るものである９゜ リーなわら、本発明のガスセンザは金ｌｉｄ酸化物半唇
体にりなり、還元性ガスに感応づる一対のガス感応イホ
を基板十に形成覆−るとともに、上記ガス感応体の一方
はこれを水熱気遣過性かつ）７丸竹ガス不透過性のガス
凹１止層で覆い、一方上記両カス感応体の出力差にリガ
ス淵１宴を知る測定回路を設【ノＩこもの（゛ある。
以下、図示の実施例により本発明を説明りる。
第１図、第２図にｄ３いて、アルミナあるいはフェライ
ト等のセラミックよりなる幕板１の上面には間隔を置い
てガス感応１＊２ａ、２ｂが形成しである。ガス感応体
２ａ、２ｂは１［＋１−組成で、い１゛れも金属酸化物
半導体たる酸化スズ（ＳＩＩＯ２）にパラジウム（Ｐｄ
）あるいは白金（Ｐｔ）等の貴金属を添加して活性化し
た粉体に、シリカゾル等のバインダと溶剤を加えてスラ
リー状とな］ノ、これを基板１上に印刷、焼成して形成
しである。
ト等のセラミックよりなる幕板１の上面には間隔を置い
てガス感応１＊２ａ、２ｂが形成しである。ガス感応体
２ａ、２ｂは１［＋１−組成で、い１゛れも金属酸化物
半導体たる酸化スズ（ＳＩＩＯ２）にパラジウム（Ｐｄ
）あるいは白金（Ｐｔ）等の貴金属を添加して活性化し
た粉体に、シリカゾル等のバインダと溶剤を加えてスラ
リー状とな］ノ、これを基板１上に印刷、焼成して形成
しである。
上記ガス感応体２ａ、２１）はそれぞれ多孔ｖ１絶縁膜
３ａ 、３ｂで覆っである。絶縁膜３ａ、Ｊ １１は、
いずれも粒径０．１μｍ〜故−１μｍのアルミソ（△ｊ
２．． ｏ３）あるいはングネシノ７〈ＭｑＯ）等の金
属酸化物粉を土−記同様スラリー状ど４Ｉ′シ、これを
感応体２ａ、、２ｂの表面に印刷形成（）たものであり
、電気絶縁性をイｊしＳかつ還元竹刀スＪ３よび水蒸気
は支障なく通過づる。
３ａ 、３ｂで覆っである。絶縁膜３ａ、Ｊ １１は、
いずれも粒径０．１μｍ〜故−１μｍのアルミソ（△ｊ
２．． ｏ３）あるいはングネシノ７〈ＭｑＯ）等の金
属酸化物粉を土−記同様スラリー状ど４Ｉ′シ、これを
感応体２ａ、、２ｂの表面に印刷形成（）たものであり
、電気絶縁性をイｊしＳかつ還元竹刀スＪ３よび水蒸気
は支障なく通過づる。
なお、ガス感応体２ａを覆う絶縁膜３８は、両感応体２
ａ、２ｂの湿度雰囲気・り（，１ぼ同じにづるために形
成しＩこしのである。
ａ、２ｂの湿度雰囲気・り（，１ぼ同じにづるために形
成しＩこしのである。
上記絶縁膜３１）の表面はさらにガス酸化触媒膜４で覆
っである。
っである。
」二記酸化触奴膜４は水蒸気を支障なく通過せしめると
ともに５”Ａ丸竹ガスは酸化して非）甲丸性ガスに変換
するしので、ＣＯガスを測定対象ガスと覆゛る場合には
Ｐｔ 、 Ｐｄ 、ロジウム（Ｒｈ）あるいは−ツ／／
ル（Ｎｉ ＞等の金属触媒の一種もしくは複数科をγ−
アルミノ（γ−ＡＪＬ２ ０３ ） ＠の比表面（）′
４の人込・な物ｖ′Ｉに担持−１しめ、これをスラリー
状となして絶縁膜３１）の表面に印刷形成する。
ともに５”Ａ丸竹ガスは酸化して非）甲丸性ガスに変換
するしので、ＣＯガスを測定対象ガスと覆゛る場合には
Ｐｔ 、 Ｐｄ 、ロジウム（Ｒｈ）あるいは−ツ／／
ル（Ｎｉ ＞等の金属触媒の一種もしくは複数科をγ−
アルミノ（γ−ＡＪＬ２ ０３ ） ＠の比表面（）′
４の人込・な物ｖ′Ｉに担持−１しめ、これをスラリー
状となして絶縁膜３１）の表面に印刷形成する。
なｊ）、万ス！歯）芯１ホ２ａ、２ｈからはぞれぞれＰ
ｌあるい（Ｊ銀（Δｇ）よりイｆるリード用電４モ２
１．２２．２３．２／ｌが延出形成しである。ト記電極
２１・〜２４には後述覆る測定回路に至るリード線が接
続される。
ｌあるい（Ｊ銀（Δｇ）よりイｆるリード用電４モ２
１．２２．２３．２／ｌが延出形成しである。ト記電極
２１・〜２４には後述覆る測定回路に至るリード線が接
続される。
また、基板１の１・面にはヒータ５が形成してｄうり、
これによっ（ガス感応体２ａ、２ｂはガスと反応りるに
充分な温）島に保たれる。上記ヒータ５は酸化ルーミニ
ラム（ＲｕＯ２）抵抗体、カーボン抵抗体あるいはＰＴ
Ｃ抵抗体を基板１に印刷、焼成して形成する。ヒータ５
にはリード用゛電極５１．５２により電力が供給される
。
これによっ（ガス感応体２ａ、２ｂはガスと反応りるに
充分な温）島に保たれる。上記ヒータ５は酸化ルーミニ
ラム（ＲｕＯ２）抵抗体、カーボン抵抗体あるいはＰＴ
Ｃ抵抗体を基板１に印刷、焼成して形成する。ヒータ５
にはリード用゛電極５１．５２により電力が供給される
。
第３図には測定回路６を示づ。ガス感応体２ａ、２ｂは
それぞれ測定回路Ｇ中の抵抗器６１．６２に直列に接続
してあり、各接続点の分圧電圧ａ、Ｖ Ｉ）がそれぞれ
差動アンプ（う３の「十」入力端子、「−」入力端子に
入力しである７、これにより、測定回路６からは」１記
分圧電圧Ｖａ、ＶｂのＺ電圧ＶＣが出力される。図中Ｖ
ｓは電源である。
それぞれ測定回路Ｇ中の抵抗器６１．６２に直列に接続
してあり、各接続点の分圧電圧ａ、Ｖ Ｉ）がそれぞれ
差動アンプ（う３の「十」入力端子、「−」入力端子に
入力しである７、これにより、測定回路６からは」１記
分圧電圧Ｖａ、ＶｂのＺ電圧ＶＣが出力される。図中Ｖ
ｓは電源である。
上記の如き＃ｉｆｆ造を右りるガスセンリ−の作動を以
下に説明する。
下に説明する。
第４図にはヒンナを設けた雰囲気中の湿度変化に（’！
”＜；うガス感応体２ａ 、２ｂの抵抗値変化を示１−
．図中線ｘ１ｙはそれぞれ上記感応体２ａ、２ｂの抵抗
値変化を示し、図より知られる如く、両感応体２ａ、２
１）の抵抗値変化の傾向はほぼ同じである。すなわら、
同一の湿度変化領域（図中△１−１にａ３ Ｌ）る感応
体２ａ、２１〕のＪＬ（抗１１ｉ′Ｉ変化分△１７Ｉ、
△１３２．はぼぼ等しい。な、ｊ′３、図において両感
応体２ａ 、２ｂの抵抗値にＺ−が生じるのは酸化触媒
膜４く第１図盗賊）の右前による。。
”＜；うガス感応体２ａ 、２ｂの抵抗値変化を示１−
．図中線ｘ１ｙはそれぞれ上記感応体２ａ、２ｂの抵抗
値変化を示し、図より知られる如く、両感応体２ａ、２
１）の抵抗値変化の傾向はほぼ同じである。すなわら、
同一の湿度変化領域（図中△１−１にａ３ Ｌ）る感応
体２ａ、２１〕のＪＬ（抗１１ｉ′Ｉ変化分△１７Ｉ、
△１３２．はぼぼ等しい。な、ｊ′３、図において両感
応体２ａ 、２ｂの抵抗値にＺ−が生じるのは酸化触媒
膜４く第１図盗賊）の右前による。。
上記の如く、感応体２ａ、２１１の抵抗値変化分△ｌヌ
１ 、△Ｒ２はほぼ雪しいから、測定回路６（第３３図
参照）の抵抗値６１．６２の抵抗値を適当に選択４るこ
とにより、第５図に示づ如く分几電月：Ｖａ、Ｖｌｌは
湿度に関係なく一致せしめることができる。この結果、
測定回路６の出力゛電圧ＶＣには湿ｊ孔の影（ｒ！はＪ
、つたく現われす゛、電圧Ｖｃはｉ９度に無関係にＯｖ
とイｆる。
１ 、△Ｒ２はほぼ雪しいから、測定回路６（第３３図
参照）の抵抗値６１．６２の抵抗値を適当に選択４るこ
とにより、第５図に示づ如く分几電月：Ｖａ、Ｖｌｌは
湿度に関係なく一致せしめることができる。この結果、
測定回路６の出力゛電圧ＶＣには湿ｊ孔の影（ｒ！はＪ
、つたく現われす゛、電圧Ｖｃはｉ９度に無関係にＯｖ
とイｆる。
ここで、〕ヱ几ｔ’ｌガス（本実施例の場合は００刀ス
）湿度が変化Ｊるど、ガス濃度の増大に１１翼家ってガ
スｇ応（Ａ２ａ、２１）の１１（抗（ａ １．、ｊ、減
少りる。ＣＯＣガス酸化触媒１１９４を通過づる間にそ
のうちの大部分か酸化さｉｔてＣ０２ガスに変換される
。したがっ（感応体２ｂに到ｊヱＪるＣＯＣガスＪ感応
体２ａに化して少＜、ｒ ＜ ＜：Ｉ：す、この分、感
応体２１）の抵抗値の変化は小ざい。
）湿度が変化Ｊるど、ガス濃度の増大に１１翼家ってガ
スｇ応（Ａ２ａ、２１）の１１（抗（ａ １．、ｊ、減
少りる。ＣＯＣガス酸化触媒１１９４を通過づる間にそ
のうちの大部分か酸化さｉｔてＣ０２ガスに変換される
。したがっ（感応体２ｂに到ｊヱＪるＣＯＣガスＪ感応
体２ａに化して少＜、ｒ ＜ ＜：Ｉ：す、この分、感
応体２１）の抵抗値の変化は小ざい。
これ【こより、第６図に承り如く、ガス濃ｊ良の増大に
１゛１′なっ（分月電ＩｆＶ ａの変化は分圧電圧Ｖ
ｂのそれよ、りも大きく現われ、電圧Ｖ？、Ｖｌ）の差
電圧たる測定回路６の出力Ｍ ＪｆＶ ｃはガス濃度の
みに依存して図示の如く一定り向に変化りる。電圧ＶＣ
はガス濃度が３００ｐｐｍ以トになるとはとんど変化し
なくなるが、ＣＯＣガス検出域は通常５０〜１００ ｐ
ｐｍであるから使用上問題とはならない。このにうに、
本発明のガスセンリ−は重板上に還元性ガスに感応する
一対のガス感応体を形成η−るとともに、ガス感応体の
一万を多孔質絶縁膜を介して還元性ガスの酸化触媒膜で
′佑う４１４造として、一方のガス感応体へはガスの到
達を阻止しＣ水蒸気のみの到達を訂し、しかして上記両
刃゛ス感応体の出力の差をとることによ・ノーＣ湿度の
影響を相殺して、正確イ≧還元性ガスの潤度測定を可能
としたものである。
１゛１′なっ（分月電ＩｆＶ ａの変化は分圧電圧Ｖ
ｂのそれよ、りも大きく現われ、電圧Ｖ？、Ｖｌ）の差
電圧たる測定回路６の出力Ｍ ＪｆＶ ｃはガス濃度の
みに依存して図示の如く一定り向に変化りる。電圧ＶＣ
はガス濃度が３００ｐｐｍ以トになるとはとんど変化し
なくなるが、ＣＯＣガス検出域は通常５０〜１００ ｐ
ｐｍであるから使用上問題とはならない。このにうに、
本発明のガスセンリ−は重板上に還元性ガスに感応する
一対のガス感応体を形成η−るとともに、ガス感応体の
一万を多孔質絶縁膜を介して還元性ガスの酸化触媒膜で
′佑う４１４造として、一方のガス感応体へはガスの到
達を阻止しＣ水蒸気のみの到達を訂し、しかして上記両
刃゛ス感応体の出力の差をとることによ・ノーＣ湿度の
影響を相殺して、正確イ≧還元性ガスの潤度測定を可能
としたものである。
また、本発明によれば特性の等しい同一組成のガス感応
体を得ることは容易であり、しかしセンリ本体はレラミ
ックの焼成体であるから製作が容易である。
体を得ることは容易であり、しかしセンリ本体はレラミ
ックの焼成体であるから製作が容易である。
なお、ＣＯＣガス酸化触媒としては手記実施例以外に、
γ−二酸化ンンノＪン（γ−ＭｎＯ２＞、酸化銀（△！
ＪＯ）および酸化銅（ＣＩＪＯ）を主成分どじだ一般名
ボ／リカット触媒、酸化り【コム（Ｃｒ２ ０３ ）
＋ Ａ ｊ２，２０３Ｍ触［、チタニア（ＴｉＯ２）系
触媒、酸化Ｕ （Ｆｅ２ ０３ ） ＋Ａｆ１２０３
系触媒等が使用できる。
γ−二酸化ンンノＪン（γ−ＭｎＯ２＞、酸化銀（△！
ＪＯ）および酸化銅（ＣＩＪＯ）を主成分どじだ一般名
ボ／リカット触媒、酸化り【コム（Ｃｒ２ ０３ ）
＋ Ａ ｊ２，２０３Ｍ触［、チタニア（ＴｉＯ２）系
触媒、酸化Ｕ （Ｆｅ２ ０３ ） ＋Ａｆ１２０３
系触媒等が使用できる。
また、酸化触媒は測定対象カスに応じて、例えばＨＣガ
スに対してはＨＣ酸化触媒を使用する等、適当なものを
′、パ択覆−れば良い。
スに対してはＨＣ酸化触媒を使用する等、適当なものを
′、パ択覆−れば良い。
以上の如く、本発明は湿度の影響を受けることなく Ｉ
ＩＪＩ粘度で、か゛っ製作も容易な還元性ガスのガス１
？ンυを実現した乙ので゛、特に中室等のｃｏ刀′ス淵
庶を測定しＣ換気装置を作動させる簀の用途に使用し−
Ｃ最ｊ角Ｃ′ある。
ＩＪＩ粘度で、か゛っ製作も容易な還元性ガスのガス１
？ンυを実現した乙ので゛、特に中室等のｃｏ刀′ス淵
庶を測定しＣ換気装置を作動させる簀の用途に使用し−
Ｃ最ｊ角Ｃ′ある。
第１図はセンリ−の仝休所１１′ＬＩ図で、第２図の１
＝王線に沿う…ｉ面図、９１２図はしンリの上方より見
た平面図、第３図（、土測定回路の回路図、第４図は湿
度に幻１Ｊる感応体の抵抗値変化を承り図、第５図は湿
１αにり・１りる測定回路の各部電圧変化を示す図、第
６図はガス濃度に苅りる測定回路の各部電圧変化を示１
図である。 １・・・・・・基板 ２ａ、２ｂ・・・・・・ガス感応体 ３ａ 、３ｂ・・・・・・多孔質絶縁膜４・・・・・・
ガス酸化触媒膜 ５・・・・・・ヒータ ６・・・・・・測定回路 第１図 第２図
＝王線に沿う…ｉ面図、９１２図はしンリの上方より見
た平面図、第３図（、土測定回路の回路図、第４図は湿
度に幻１Ｊる感応体の抵抗値変化を承り図、第５図は湿
１αにり・１りる測定回路の各部電圧変化を示す図、第
６図はガス濃度に苅りる測定回路の各部電圧変化を示１
図である。 １・・・・・・基板 ２ａ、２ｂ・・・・・・ガス感応体 ３ａ 、３ｂ・・・・・・多孔質絶縁膜４・・・・・・
ガス酸化触媒膜 ５・・・・・・ヒータ ６・・・・・・測定回路 第１図 第２図
Claims (5)
- （１）金属酸化物半導体よりなり、還元性ガスに感応す
る一対のガス感応体を基板上に形成覆るとともに、−［
記ガス感応体の一方はこれを水蒸気透過性かつ還元性ガ
ス不透過性のガス阻止層で覆い、一方上記両ガス感応体
の出）ｊ差よりガス）農度を知る測定回路を設（Ｊたこ
とを特徴と覆るガスセンサ。 - （２）Ｊ−記ガス田」１層は多孔質絶縁膜の外面にガス
酸化触媒膜を形成し一〇なる特許請求の範囲第１項記載
のガスセンサ。 - （３）上記ガス感１：ｉ’ｙ ｆ本は、金属酸化物半導
体たる酸化スズに貴金属たるパラジウムあるいは白金を
添加しＣなるスラリーをセラミック基板上に印刷、焼成
しで形成した特許請求の範囲第１項記載のガスセンサ。 - （４）上記多孔ｖ；（絶縁膜は粒径０．１μＩ１１ない
し数十μｍのアルミナ、酸化マグネシウム客の金属酸化
物粉よりなるスラリーを上記ガス感応体の表面に印刷、
焼成して形成しＩＣ特許請求の範囲第２項記載のガスセ
ンサ。 - （５）上記ガス酸化触１１１１は白金、バラジウ１１、
ロジウムあるいはニッケル等の金属触媒の一種もしくは
複数種をγ−アルミノー等の比表面積の大きな物質に担
持ぜしめてなるスラリーを上記多孔質絶縁膜の表面に印
刷、焼成して形成したへ一酸化炭素ガス酸化触媒膜であ
る特に’ｌ請求の範囲第２項記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12304783A JPS6014148A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12304783A JPS6014148A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014148A true JPS6014148A (ja) | 1985-01-24 |
Family
ID=14850889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12304783A Pending JPS6014148A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014148A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2692047A1 (fr) * | 1992-06-04 | 1993-12-10 | Gaz De France | Capteur de détection sélective de gaz et dispositif pour sa mise en Óoeuvre. |
| US6387991B1 (en) | 1995-12-18 | 2002-05-14 | E. I. Du Pont De Nemours & Company | Poly(vinyl alcohol) copolymer ionomers, their preparation and use in textile sizes |
| CN113008943A (zh) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | 财团法人工业技术研究院 | 气体感测装置及气体浓度感测方法 |
| EP3839492A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Gas sensing device and gas concentration sensing method |
-
1983
- 1983-07-05 JP JP12304783A patent/JPS6014148A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2692047A1 (fr) * | 1992-06-04 | 1993-12-10 | Gaz De France | Capteur de détection sélective de gaz et dispositif pour sa mise en Óoeuvre. |
| US6387991B1 (en) | 1995-12-18 | 2002-05-14 | E. I. Du Pont De Nemours & Company | Poly(vinyl alcohol) copolymer ionomers, their preparation and use in textile sizes |
| CN113008943A (zh) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | 财团法人工业技术研究院 | 气体感测装置及气体浓度感测方法 |
| EP3839492A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Gas sensing device and gas concentration sensing method |
| US11243198B2 (en) | 2019-12-20 | 2022-02-08 | Industrial Technology Research Institute | Gas sensing device and gas concentration sensing method |
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