JPS6128934B2 - - Google Patents
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- JPS6128934B2 JPS6128934B2 JP20095181A JP20095181A JPS6128934B2 JP S6128934 B2 JPS6128934 B2 JP S6128934B2 JP 20095181 A JP20095181 A JP 20095181A JP 20095181 A JP20095181 A JP 20095181A JP S6128934 B2 JPS6128934 B2 JP S6128934B2
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Classifications
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は一酸化炭素（CO）検出素子に関する
ものである。
ものである。
従来技術とその問題点
空気中の還元性ガスを検出する素子は従来から
各種提案され、様々な用途に用いられている。金
属酸化物半導体を用いた検出素子は、他の方法に
比べ、検出感度が高く、比較的ガス選択性があ
り、安価で取扱いが簡単である等の利点を持つた
め、特に家庭用のガス検知器等によく使用されて
いる。これらの金属酸化物半導体（以下単に半導
体と略称する）は主として燃料ガス、すなわちメ
タン、プロパン、ブタン等の漏洩を検出するのに
用いられるため、主として炭化水素の検出感度が
高い。この目的のためには従来から半導体として
ZnO2やZnO、Fe2O3などが触媒とともに使用さ
れ、その動作温度（素子温度）は200℃〜400℃で
ある。この温度範囲では先に述べた如く炭化水素
及び水素の検出感度が高く、素子温度が200℃以
下になると素子抵抗が急激に高まり事実上使用す
る事ができなかつた。
各種提案され、様々な用途に用いられている。金
属酸化物半導体を用いた検出素子は、他の方法に
比べ、検出感度が高く、比較的ガス選択性があ
り、安価で取扱いが簡単である等の利点を持つた
め、特に家庭用のガス検知器等によく使用されて
いる。これらの金属酸化物半導体（以下単に半導
体と略称する）は主として燃料ガス、すなわちメ
タン、プロパン、ブタン等の漏洩を検出するのに
用いられるため、主として炭化水素の検出感度が
高い。この目的のためには従来から半導体として
ZnO2やZnO、Fe2O3などが触媒とともに使用さ
れ、その動作温度（素子温度）は200℃〜400℃で
ある。この温度範囲では先に述べた如く炭化水素
及び水素の検出感度が高く、素子温度が200℃以
下になると素子抵抗が急激に高まり事実上使用す
る事ができなかつた。
又、上記炭化水素ガス、水素ガス以外に最近で
は一酸化炭素（CO）ガスの検出素子の開発が試
みられている。
は一酸化炭素（CO）ガスの検出素子の開発が試
みられている。
つまりCOガスは周知のとうり人体に有害なガ
スで、その抑制濃度は50ppmとされている。ま
た通常は一般の燃焼機器が何らかの事情により不
完全燃焼を起こした場合に発生する。
スで、その抑制濃度は50ppmとされている。ま
た通常は一般の燃焼機器が何らかの事情により不
完全燃焼を起こした場合に発生する。
このためCO警報器は実用的には200〜300ppm
程度で警報を発することが実用上必要になる。
程度で警報を発することが実用上必要になる。
また他の雑ガスの有無にかかわらず警報を出す
こと、雑ガスのみで警報を出さぬこと等が必要で
ある。
こと、雑ガスのみで警報を出さぬこと等が必要で
ある。
特に、雑ガスのうちエタノール蒸気は家庭で調
理時によく使用されるため、従来の素子ではエタ
ノール蒸気による誤警報が多く問題であつた。
理時によく使用されるため、従来の素子ではエタ
ノール蒸気による誤警報が多く問題であつた。
この家庭で発生するエタノール蒸気は数百
ppmにも達するのでCO検出素子としてはエタノ
ール蒸気1000ppm以下では警報しきい値に達す
る信号を出さない事が必要である。
ppmにも達するのでCO検出素子としてはエタノ
ール蒸気1000ppm以下では警報しきい値に達す
る信号を出さない事が必要である。
発明の目的
本発明は上記の点に鑑み、エタノール蒸気等の
雑ガスに影響される事なく一酸化炭素を確実に検
出し、かつ素子温度も比較的低温とする事が出来
る一酸化炭素検出素子を提供する事を目的とす
る。
雑ガスに影響される事なく一酸化炭素を確実に検
出し、かつ素子温度も比較的低温とする事が出来
る一酸化炭素検出素子を提供する事を目的とす
る。
発明の概要
本発明は１対の電極間に設けられ、SnO2を主
成分とし、Sb2O5、Nb2O5の少なくとも一種を0.5
〜10モル％含むガス感応体と、前記ガス感応体表
面に設けられ、Pdを担持せしめたＡ2O3からな
る触媒層とを具備し10℃〜150℃の素子温度で使
用される一酸化炭素検出素子である。
成分とし、Sb2O5、Nb2O5の少なくとも一種を0.5
〜10モル％含むガス感応体と、前記ガス感応体表
面に設けられ、Pdを担持せしめたＡ2O3からな
る触媒層とを具備し10℃〜150℃の素子温度で使
用される一酸化炭素検出素子である。
つまり本発明においては所定量のSb2O5，
Nb2O5を含むSnO2系のガス感応体（酸化物半導
体）表面にPd―Ａ2O3系の触媒層を設けた検出
素子を10〜150℃の比較的低温領域で用いる事に
より、エタノール蒸気等の雑ガスに影響を受ける
事なくCOを確実に検出出来る。
Nb2O5を含むSnO2系のガス感応体（酸化物半導
体）表面にPd―Ａ2O3系の触媒層を設けた検出
素子を10〜150℃の比較的低温領域で用いる事に
より、エタノール蒸気等の雑ガスに影響を受ける
事なくCOを確実に検出出来る。
また本発明に係る検出素子は例えば第１図の如
き構造をもち、１―１は絶対基板、１―２，１―
３は電極、１―４は必要に応じ設けられる低温加
熱用のヒーター、１―５ガス感応体、１―６触媒
層、１―７，１―８リード線である。
き構造をもち、１―１は絶対基板、１―２，１―
３は電極、１―４は必要に応じ設けられる低温加
熱用のヒーター、１―５ガス感応体、１―６触媒
層、１―７，１―８リード線である。
特に１―５のガス感応体はSnO2を主成分と
し、これにSb2O5，Nb2O5の少なくとも１種を0.5
〜10モル％含有せしめた組成をもち、多孔質な厚
膜もしくはスパツタ等による薄膜として形成して
もよい。
し、これにSb2O5，Nb2O5の少なくとも１種を0.5
〜10モル％含有せしめた組成をもち、多孔質な厚
膜もしくはスパツタ等による薄膜として形成して
もよい。
この上にPdをＡ2O3粉末表面に担持させた触
媒層を一様に被覆する。
媒層を一様に被覆する。
なおこの時のPd量は触媒層全体に対し0.05〜
20Wt％とする事により一層高感度なCO検出が可
能となる。
20Wt％とする事により一層高感度なCO検出が可
能となる。
また第１図におけるヒーター１―４は検出素子
自体を10〜150℃の素子温度に維持する為のもの
であり、必要により設ける事ができる。
自体を10〜150℃の素子温度に維持する為のもの
であり、必要により設ける事ができる。
次に上記第１図に示す如き本発明に係る一酸化
炭素検出素子を用いる検出回路例を第２図に示
す。第２図中２―１は測定電源、２―２は第１図
の如き検出素子、２―３は固定抵抗、２―４は電
圧計を示す。
炭素検出素子を用いる検出回路例を第２図に示
す。第２図中２―１は測定電源、２―２は第１図
の如き検出素子、２―３は固定抵抗、２―４は電
圧計を示す。
このような回路構成をとり、検出素子の抵抗値
が変化すると固定抵抗２―３の両端の電圧が変化
する。これを電圧計２―４にて測定する。警報器
の場合は２―３の電圧変化を直接または適当な増
巾器等を介して警報回路に入力する。
が変化すると固定抵抗２―３の両端の電圧が変化
する。これを電圧計２―４にて測定する。警報器
の場合は２―３の電圧変化を直接または適当な増
巾器等を介して警報回路に入力する。
通常ｎ型半導体は還元性ガスの吸着により抵抗
値は減少する。このため２―３の固定抵抗両端に
は、素子がガスを検出した場合高い電圧が発生す
る。
値は減少する。このため２―３の固定抵抗両端に
は、素子がガスを検出した場合高い電圧が発生す
る。
いま各種ガスについて200℃〜400℃の温度で出
力電圧を測定するとほぼ同じガス濃度に対し ＶC２H５OH≧ＶH２≧ＶC４H10＞ＶCO の順になる。
力電圧を測定するとほぼ同じガス濃度に対し ＶC２H５OH≧ＶH２≧ＶC４H10＞ＶCO の順になる。
しかしながらCO警報器としては
ＶCO（200ppm）＞ＶH２（3000ppm）
〜ＶC２H５OH（1000ppm）
となる事が望ましい。
発明の実施例
第１図の如き本発明による検出素子を第２図の
如き検出回路を用い上記各ガスに対する電圧出力
を測定しその結果を第３図に示す。なお第３図中
曲線ａはCO（200ppm）、曲線ｂはH2
（3000ppm）、曲線ｃはC2H5OH（1000ppm）の感
度（出力電圧）をそれぞれ示す。第３図の結果か
ら明らかな如く本発明素子を150℃以下で用いる
望むべき選択性が得られることが明白であり、ま
た10℃未満では一般的に室温より低いため、この
条件を保つ事が難しい上にCO感度が急激に低下
する。従つて本発明素子によつてCOを選択的に
安定に検出するのは10℃〜150℃が適当である。
如き検出回路を用い上記各ガスに対する電圧出力
を測定しその結果を第３図に示す。なお第３図中
曲線ａはCO（200ppm）、曲線ｂはH2
（3000ppm）、曲線ｃはC2H5OH（1000ppm）の感
度（出力電圧）をそれぞれ示す。第３図の結果か
ら明らかな如く本発明素子を150℃以下で用いる
望むべき選択性が得られることが明白であり、ま
た10℃未満では一般的に室温より低いため、この
条件を保つ事が難しい上にCO感度が急激に低下
する。従つて本発明素子によつてCOを選択的に
安定に検出するのは10℃〜150℃が適当である。
また本発明による素子のガス感応体部分の
SnO2に加える添加物を前述の如く限定した理由
について記す。
SnO2に加える添加物を前述の如く限定した理由
について記す。
第４図に添加物量と素子抵抗の関係を示す。な
お第４図において曲線ｄはSb2O5のみを添加した
場合、曲線ｅはSb2O5とNb2O5とを複合添加した
場合、曲線ｆはNb2O5のみを添加した場合を示
す。Sb2O5，Nb2O5の添加による効果は主として
素子の抵抗値を低くし、安定な動作をさせること
になるが、同図からもわかる如く、例えば150℃
における相対的な素子抵抗Ｒは0.5〜10mol％ので
比較的低く、その領域を外れると急激に高くなる
ので好ましくない。また特に10mol％を越えると
再現性が悪く実用上必要な安定性を得る事ができ
ない。
お第４図において曲線ｄはSb2O5のみを添加した
場合、曲線ｅはSb2O5とNb2O5とを複合添加した
場合、曲線ｆはNb2O5のみを添加した場合を示
す。Sb2O5，Nb2O5の添加による効果は主として
素子の抵抗値を低くし、安定な動作をさせること
になるが、同図からもわかる如く、例えば150℃
における相対的な素子抵抗Ｒは0.5〜10mol％ので
比較的低く、その領域を外れると急激に高くなる
ので好ましくない。また特に10mol％を越えると
再現性が悪く実用上必要な安定性を得る事ができ
ない。
次に触媒層とガス感応体層を分離した効果につ
いてのべる。第５図にガス感応体に触媒のPdを
混入した場合と、本発明素子を用いた場合につい
て多数回COを被検ガスとして接触させた場合の
出力電圧値を示す。なお第５図は乾燥した清浄空
気中でCOガスを素子に接触させそのときの最高
出力電圧を測定したものである。本発明に係る素
子（曲線ｇ）と触媒をガス感応体中に混合した構
造のもの（曲線ｈ）は明確な差を示していること
がわかる。
いてのべる。第５図にガス感応体に触媒のPdを
混入した場合と、本発明素子を用いた場合につい
て多数回COを被検ガスとして接触させた場合の
出力電圧値を示す。なお第５図は乾燥した清浄空
気中でCOガスを素子に接触させそのときの最高
出力電圧を測定したものである。本発明に係る素
子（曲線ｇ）と触媒をガス感応体中に混合した構
造のもの（曲線ｈ）は明確な差を示していること
がわかる。
すなわち本発明の構造をとる事によりCOガス
に対するくり返し再現性が得られることがわか
る。
に対するくり返し再現性が得られることがわか
る。
なお上記実施例においては第１図に示す如き円
筒構造の素子を用いたが、平板状のものでも同様
の効果を有する事は言うまでもない。
筒構造の素子を用いたが、平板状のものでも同様
の効果を有する事は言うまでもない。
発明の効果
本発明に係る一酸化炭素検出素子は以上の結果
から明らかな如く、10〜150℃という比較的低温
の素子温度領域において雑ガスに影響される事な
く、COを確実に検出する事ができる。
から明らかな如く、10〜150℃という比較的低温
の素子温度領域において雑ガスに影響される事な
く、COを確実に検出する事ができる。
第１図は本発明に係る一酸化炭素検出素子の構
成例を示す斜視図、第２図はガス検出回路例を示
す図、第３図乃至第５図は本発明素子の特性例を
示す曲線図。 １―５…ガス感応体、１―２，１―３…電極、
１―６…触媒層。
成例を示す斜視図、第２図はガス検出回路例を示
す図、第３図乃至第５図は本発明素子の特性例を
示す曲線図。 １―５…ガス感応体、１―２，１―３…電極、
１―６…触媒層。
Claims (1)
- １ １対の電極間に設けられ、SnO2を主成分と
しSb2O5，Nb2O5の少なくとも一種を0.5〜10モル
％含むガス感応体と、前記ガス感応体表面に設け
られ、Pdを担持せしめたＡ2O3からなる触媒層
とを具備し10℃〜150℃の素子温度で使用される
事を特徴とした一酸化炭素検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095181A JPS58102142A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 一酸化炭素検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095181A JPS58102142A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 一酸化炭素検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58102142A JPS58102142A (ja) | 1983-06-17 |
| JPS6128934B2 true JPS6128934B2 (ja) | 1986-07-03 |
Family
ID=16433016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20095181A Granted JPS58102142A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 一酸化炭素検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58102142A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149856A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | Shinkosumosu Denki Kk | ガス検知素子 |
| US5314828A (en) * | 1990-06-12 | 1994-05-24 | Catalytica, Inc. | NOx sensor and process for detecting NOx |
| JPH06102225A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-04-15 | Ford Motor Co | 一酸化炭素選択的センサー |
| CN105803502B (zh) * | 2016-03-11 | 2018-10-16 | 电子科技大学 | 一种多孔纳米SnO2薄膜气敏材料的制备方法 |
-
1981
- 1981-12-15 JP JP20095181A patent/JPS58102142A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58102142A (ja) | 1983-06-17 |
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