JPH01197646A - gas sensor - Google Patents
gas sensorInfo
- Publication number
- JPH01197646A JPH01197646A JP2224988A JP2224988A JPH01197646A JP H01197646 A JPH01197646 A JP H01197646A JP 2224988 A JP2224988 A JP 2224988A JP 2224988 A JP2224988 A JP 2224988A JP H01197646 A JPH01197646 A JP H01197646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- platinum
- gas sensor
- sensitivity
- oxidation catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はLPガス漏れ警報器に用いられるガスセンサ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas sensor used in an LP gas leak alarm.
酸化すず系半導体の電気抵抗値はガスによって変化する
(電気伝導率がよくなる)ことは一般に広く知られてお
り、この性質を利用したガスセンサが多用されている。It is generally widely known that the electrical resistance value of tin oxide semiconductors changes depending on the gas (the electrical conductivity improves), and gas sensors that take advantage of this property are often used.
第5図はLPガス検出用のガスセンサの構成を示す断面
図で、センサ基板(アルミナ基板)lの表面に一対の白
金電極2.3を設け、この両白金電極2.3に酸化すず
系半導体のガス感応体4を接続する。このガス感応体4
の表面には、エチルアルコールによる誤報を防止するた
めに白金を担持したアルミナ粉末を塗布して酸化触媒N
5を形成している。この酸化触媒層5はエチルアルコー
ルを酸化して二酸化炭素とし、酸化触媒層5内例の酸化
すず系半導体のガス感応体4に作用しない機能を有する
。6.7は両白金電極2.3の外部への引出し用リード
線である。センサ基板4の裏面には、酸化すず系半導体
のガス感応体4を加熱するための電気ヒータ8が設けら
れ、リード線9゜10により電源に接続される。酸化す
ず系半導体のガス感応体4を電気ヒータ8で加熱する理
由は、ガス感応体4を加熱することにより酸化触媒層も
加温され、その触媒活性が高められてエチルアルコール
の酸化が促進されるためであって、その温度は400°
C近辺が適当とされている。FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a gas sensor for detecting LP gas, in which a pair of platinum electrodes 2.3 are provided on the surface of a sensor substrate (alumina substrate) l, and both platinum electrodes 2.3 are connected to a tin oxide based semiconductor. The gas sensitive body 4 is connected. This gas sensitive body 4
The surface of the oxidation catalyst N is coated with alumina powder supporting platinum to prevent false alarms caused by ethyl alcohol.
5 is formed. This oxidation catalyst layer 5 has the function of oxidizing ethyl alcohol to carbon dioxide and not acting on the gas sensitive body 4 of the tin oxide based semiconductor inside the oxidation catalyst layer 5. 6.7 is a lead wire for leading both platinum electrodes 2.3 to the outside. An electric heater 8 for heating the gas sensitive body 4 made of a tin oxide semiconductor is provided on the back surface of the sensor substrate 4, and is connected to a power source through lead wires 9.about.10. The reason why the gas sensitive body 4 made of a tin oxide semiconductor is heated with the electric heater 8 is that by heating the gas sensitive body 4, the oxidation catalyst layer is also heated, its catalytic activity is increased, and the oxidation of ethyl alcohol is promoted. The temperature is 400°
A value around C is considered appropriate.
上述したLPガス検出用のガスセンサを使用するときは
、電気ヒータ8のリード線9.10を図示しないヒータ
電源に接続して電気ヒータ8に通電し、白金電極2.3
のリード線6.7に図示せぬ検出用電源と負荷抵抗器と
を直列接続して検出回路を形成するか、または前記リー
ド線6,7を図示せぬ(電源内@)警報器に直接接続す
る。検知せんとするガスが前記ガスセンサの酸化すず系
半導体のガス感応体4に接触すると半導体の電気抵抗値
が変化して前記検出回路を流れる電流が変化するので前
記負荷抵抗器の端子間電圧の変化を捕えることによりガ
スを検知することができる。また警報器の場合はガスの
接触により半導体を流れる電流の変化(増加)により警
報器が直接作動させられ、ガスを検知することができる
。When using the gas sensor for detecting LP gas described above, the lead wires 9.10 of the electric heater 8 are connected to a heater power source (not shown) to energize the electric heater 8, and the platinum electrodes 2.3
Connect the lead wires 6 and 7 in series with a detection power supply and a load resistor (not shown) to form a detection circuit, or connect the lead wires 6 and 7 directly to the alarm (inside the power supply) not shown. Connecting. When the gas to be detected comes into contact with the gas sensing body 4 made of a tin oxide semiconductor of the gas sensor, the electrical resistance value of the semiconductor changes and the current flowing through the detection circuit changes, resulting in a change in the voltage between the terminals of the load resistor. Gas can be detected by capturing it. In the case of an alarm, the alarm is directly activated by a change (increase) in the current flowing through the semiconductor due to contact with gas, and the gas can be detected.
この場合ガスセンサは、気温1周囲の状況その他の理由
によりセンサ温度が高くなるとエチルアルコールと同様
にイソブタンガスも酸化してしまい、本来検知すべきL
Pガスの主成分であるイソブタンの検知感度を低下させ
るという欠点があった。これを曲線図で説明すると、ま
ず感ガス特性を求めるため、ガスセンサを第6図の斜視
図に示すように組立てた。すなわち白金電極2.3のリ
ード線6.7および電気ヒータ8のリード線9゜10を
それぞれベース11 に植設した電極用ステム12.1
3およびヒータ用ステム14.15に接続し感ガス特性
を求めた。このときガスセンサ(酸化すず系半導体のガ
ス感応体4)の空気中における電気抵抗値をRo、 0
.2%イソブタンガス中または0.2%エチルアルコー
ルガス中での電気抵抗値をRg としてRo/Rgをガ
ス感度とした。ガスセンサの温度は、赤外線放射温度計
で測定し、電気ヒータ8への印加電圧を調節して350
°C−400°C−450°Cと変化させた。そのとき
のガスセンサの各温度に対するガス感度を第7図に示す
。曲線Pは0.2%エチルアルコールガスのガス感度(
R。In this case, if the sensor temperature rises due to ambient conditions or other reasons, the gas sensor will oxidize isobutane gas in the same way as ethyl alcohol, and the amount of gas that should be detected will become oxidized.
This method has the disadvantage of lowering the detection sensitivity of isobutane, which is the main component of P gas. To explain this using a curve diagram, first, in order to determine gas-sensitive characteristics, a gas sensor was assembled as shown in the perspective view of FIG. 6. That is, the electrode stem 12.1 has the lead wire 6.7 of the platinum electrode 2.3 and the lead wire 9.10 of the electric heater 8 implanted in the base 11, respectively.
3 and heater stems 14 and 15 to determine gas sensitivity characteristics. At this time, the electrical resistance value of the gas sensor (gas sensitive body 4 made of a tin oxide semiconductor) in the air is Ro, 0
.. The electrical resistance value in 2% isobutane gas or 0.2% ethyl alcohol gas was defined as Rg, and Ro/Rg was defined as gas sensitivity. The temperature of the gas sensor is measured with an infrared radiation thermometer, and the voltage applied to the electric heater 8 is adjusted to 350.
The temperature was changed from °C to 400 °C to 450 °C. FIG. 7 shows the gas sensitivity of the gas sensor at each temperature at that time. Curve P is the gas sensitivity of 0.2% ethyl alcohol gas (
R.
/Rg)であり、ガスセンサの温度が400°C〜45
0’Cの間においてガス感度(Ro/Rg)が低くなり
酸化すず系半導体のガス感応体に作用を及ぼさないとい
う効果が得られるが、曲線Qで示す0.2%イソブタン
ガスのガス感度(Ro/Rg)はガスセンサの温度が低
温のときはよいとしても温度が400°C以上になると
急激に低下し、それがためLPガスの主成分である。イ
ソブタンガスの検知が困難となる。/Rg) and the temperature of the gas sensor is 400°C to 45°C.
At 0'C, the gas sensitivity (Ro/Rg) decreases and there is an effect that it does not affect the gas sensitive body of the tin oxide semiconductor. Although Ro/Rg) is good when the gas sensor temperature is low, it rapidly decreases when the temperature exceeds 400°C, and is therefore the main component of LP gas. Detection of isobutane gas becomes difficult.
この発明では上述した事由に鑑み、広い温度範囲でアル
コール感度を低減しつつ、LPガスの主成分であるイソ
ブタンガスに対するガス感度を低下せしめないようにガ
スセンサとくに酸化触媒層の構成を改良することを目的
とする。In view of the above-mentioned reasons, this invention aims to improve the structure of the gas sensor, especially the oxidation catalyst layer, so as to reduce the alcohol sensitivity over a wide temperature range while not reducing the gas sensitivity to isobutane gas, which is the main component of LP gas. purpose.
この発明で上述した問題点を解決するため実験結果に暴
づいて酸化触媒層を次のように構成した。In order to solve the above-mentioned problems in this invention, the oxidation catalyst layer was constructed as follows based on the experimental results.
すなわちガス感応体の表面の酸化触媒層は白金とコバル
トとを混合してアルミナに担持させて形成した。またこ
の酸化触媒層における白金とコバルトの担持■は白金が
0.2〜4 w t%、コバルトが1−10wt%であ
り、白金とコバルトの担持重量比が0.25〜50であ
ることが好ましいことも確認した。That is, the oxidation catalyst layer on the surface of the gas sensitive member was formed by mixing platinum and cobalt and supporting it on alumina. In addition, the platinum and cobalt supported in this oxidation catalyst layer are 0.2 to 4 wt% of platinum and 1 to 10 wt% of cobalt, and the supported weight ratio of platinum and cobalt is 0.25 to 50. It was also confirmed that it is favorable.
酸化すず系半導体のガス感応体表面に白金とコバルトを
混合してアルミナに担持させた酸化触媒層を設けると、
広い温度範囲でエチルアルコールガスを酸化除去してそ
の感度を低減し、しかもイソブタンガス感度は変化しな
い。When an oxidation catalyst layer made of a mixture of platinum and cobalt supported on alumina is provided on the surface of a gas sensitive material made of a tin oxide semiconductor,
It oxidizes and removes ethyl alcohol gas over a wide temperature range and reduces its sensitivity, yet the isobutane gas sensitivity remains unchanged.
第1図はこの発明の一実施例であるガスセンサの表面図
、第2図は同上ガスセンサの裏面図、第3図は第1図の
A−A矢視断面図である。図において101はセンサ基
板(アルミナ基板)、102゜103は一対の白金電極
、104は酸化すず系半導体のガス感応体、105は酸
化触媒層、106.107は白金電極のリード線、10
8は白金ヒータ、109゜110はヒータのリード線で
ある。FIG. 1 is a front view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a back view of the same gas sensor, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line A--A in FIG. In the figure, 101 is a sensor substrate (alumina substrate), 102 and 103 are a pair of platinum electrodes, 104 is a gas sensitive body made of a tin oxide semiconductor, 105 is an oxidation catalyst layer, 106 and 107 are platinum electrode lead wires, 10
8 is a platinum heater, and 109° and 110 are heater lead wires.
このガスセンサは次のようにして製造される。This gas sensor is manufactured as follows.
まずセンサ基板(アルミナ基板)101の表面に白金電
極102.103を、裏面に白金ヒータ108をそれぞ
れ焼き付けにより形成し、この一対の白金電極102.
103の表面に、すず蒸気と酸素とをアーク放電により
反応させて生成した酸化すず層を形成する。この酸化す
ず層がガス感応体104となる。First, platinum electrodes 102 and 103 are formed on the front surface of a sensor substrate (alumina substrate) 101, and a platinum heater 108 is formed on the back surface of the sensor substrate (alumina substrate) 101, respectively, by baking, and this pair of platinum electrodes 102.
A tin oxide layer is formed on the surface of 103 by reacting tin vapor and oxygen by arc discharge. This tin oxide layer becomes the gas sensitive body 104.
なおこの酸化すず層の形成は、他の方法たとえば酸化す
ず粉末をバインダーなどと混合してペースト状とし、こ
れを塗布して焼結させる方法で行なってもよい。The tin oxide layer may be formed by other methods, such as mixing tin oxide powder with a binder to form a paste, applying the paste, and sintering the paste.
次にガス感応体104の表面を覆い被せる酸化触媒層1
05は次のようにして形成する。すなわちアルミナ粉末
とコロイダルアルミナを混合したアルミナペーストで前
記ガス感応体104の表面を被覆したのち乾燥し、乾燥
後550°Cで3時間焼成して厚さ0.3mmのアルミ
ナ層を形成する。そしてこれを、塩化白金酸水溶液と硝
酸コバルト水溶液とを混合して所定濃度に調製した混合
水溶液中に30分浸漬したのち乾燥させ、空気中で60
0°Cで3時間加熱分解すると白金とコバルトが混合し
てアルミナに担持された酸化触媒層を得る。なおこの実
施例では、ガス感応体104の表面にアルミナ層を形成
させたのち白金とコバルトを担持させたが、これを、予
め白金とコバルトとを混合して担持させたアルミナ粉末
をコロイダルアルミナと混合し、これをガス感応体10
4の表面に被覆して酸化触媒層105を形成させても同
様の効果が得られる。このようにして酸化触媒層105
が形成された本発明の一実施例であるガスセンサを前述
した従来のガスセンサと同様のテスト方法、テスト条件
によりガス感度を求めると、第4図に示す特性曲線図が
得られる0図中曲線Rは0.2%エチルアルコールガス
のガス感度(Ro/Rg)であり、第7図に示す従来の
曲線Pと比較してエチルアルコールガス感度を低減する
効果には大きな差はない。しかしながらイソブタンガス
感度については第7図の従来の曲線Qで示すようにガス
センサの温度が高(なるとイソブタンガス感度が危、に
低下するが、第4図の本発明によるガスセンサの曲線S
ではガスセンサの温度が高くなってもイソブタンガス感
度はほとんど変化せず一定である。Next, the oxidation catalyst layer 1 covers the surface of the gas sensitive body 104.
05 is formed as follows. That is, the surface of the gas sensitive body 104 is coated with an alumina paste made by mixing alumina powder and colloidal alumina, and then dried. After drying, it is fired at 550° C. for 3 hours to form an alumina layer with a thickness of 0.3 mm. This was then immersed for 30 minutes in a mixed aqueous solution prepared by mixing a chloroplatinic acid aqueous solution and a cobalt nitrate aqueous solution to a predetermined concentration, and then dried in air for 60 minutes.
When thermally decomposed at 0°C for 3 hours, platinum and cobalt are mixed to obtain an oxidation catalyst layer supported on alumina. In this example, an alumina layer was formed on the surface of the gas sensitive body 104 and then platinum and cobalt were supported thereon. Mix and apply this to the gas sensitive body 10
Similar effects can be obtained by coating the surface of 4 to form an oxidation catalyst layer 105. In this way, the oxidation catalyst layer 105
When the gas sensitivity of the gas sensor according to the embodiment of the present invention in which the gas sensor is formed is determined by the same test method and test conditions as the conventional gas sensor described above, the characteristic curve diagram shown in FIG. 4 is obtained. is the gas sensitivity (Ro/Rg) of 0.2% ethyl alcohol gas, and there is no significant difference in the effect of reducing the ethyl alcohol gas sensitivity compared to the conventional curve P shown in FIG. However, regarding the isobutane gas sensitivity, as shown by the conventional curve Q in FIG. 7, when the temperature of the gas sensor becomes high (the isobutane gas sensitivity decreases dangerously), the curve S of the gas sensor according to the present invention shown in FIG.
In this case, even if the temperature of the gas sensor increases, the isobutane gas sensitivity hardly changes and remains constant.
このような効果は実験によれば酸化触媒層における白金
とコバルトの担持重量比で0.25〜50の範囲で認め
られ、また担持量は白金が0.2〜4wt%。According to experiments, such an effect is observed when the weight ratio of platinum to cobalt supported in the oxidation catalyst layer is in the range of 0.25 to 50, and the amount of platinum supported is 0.2 to 4 wt%.
コバルトが1〜10wt%の範囲で効果が認められる。The effect is recognized when cobalt is in the range of 1 to 10 wt%.
これは白金とコバルトの担持量が小さいとエチルアルコ
ール感度が大きくなり、担持量が大きいとイソブタン感
度が小さくなり、ガス検知上好ましくない。This is because when the amount of platinum and cobalt supported is small, the sensitivity to ethyl alcohol becomes high, and when the amount of supported platinum and cobalt is large, the sensitivity to isobutane becomes low, which is not preferable for gas detection.
また上述した白金とコバルトを混合してアルミナに担持
させた酸化触媒層を有するガスセンサのイソブタンガス
感度が温度に依存しないで一定である理由は明らかでな
いが、コバルトがエチルアルコールに対して酸化活性が
高く、イソブタンに対して不活性であることから、高温
における白金の酸化活性を抑制するためと推察できる。Furthermore, it is not clear why the isobutane gas sensitivity of the gas sensor that has the above-mentioned oxidation catalyst layer made of a mixture of platinum and cobalt supported on alumina is constant regardless of temperature, but cobalt has oxidation activity against ethyl alcohol. Since it is inert to isobutane, it can be inferred that this is to suppress the oxidation activity of platinum at high temperatures.
この発明によれば酸化すず系半導体をガス感応体とした
ガスセンサにおいて、白金とコバルトを混合してアルミ
ナに担持させた酸化触媒層をガス感応体表面に形成する
ことにより、エチルアルコールガス感度が低く、しかも
イソブタンガス感度が温度に依存しないで一定となり、
エチルアルコールによる誤報を防止しかつLPガスの主
成分であるイソブタンガス感度が低下しないガスセンサ
を得ることができる。According to this invention, in a gas sensor using a tin oxide semiconductor as a gas sensitive material, an oxidation catalyst layer made of a mixture of platinum and cobalt supported on alumina is formed on the surface of the gas sensitive material, thereby reducing sensitivity to ethyl alcohol gas. , and the isobutane gas sensitivity remains constant regardless of temperature.
It is possible to obtain a gas sensor that prevents false alarms due to ethyl alcohol and does not reduce sensitivity to isobutane gas, which is the main component of LP gas.
第1図はこの発明の一実施例であるガスセンサの表面図
、第2図は同上ガスセンサの裏面図、第3図は第1図の
A−A矢視断面図、第4図は同上ガスセンサにおけるイ
ソブタンとエチルアルコールのガス感度の温度依存性を
示す特性曲線図、第5図は従来のガスセンサの断面図、
第6図はガスセンサの組立構成図、第7図は従来のガス
センサにおけるイソブタンとエチルアルコールのガス感
度の温度依存性を示す特性曲線図である。
101・・・センサ基板、102,103・・・電極、
104・・・ガス感応体、105・・・酸化触媒層、1
0B・・・電気ヒータ。
笑 1 図
第 5 m
第 6 図
ダ 7 図FIG. 1 is a front view of a gas sensor that is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a back view of the same gas sensor, FIG. 3 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. A characteristic curve diagram showing the temperature dependence of gas sensitivity of isobutane and ethyl alcohol. Figure 5 is a cross-sectional view of a conventional gas sensor.
FIG. 6 is an assembled configuration diagram of the gas sensor, and FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing the temperature dependence of the gas sensitivity of isobutane and ethyl alcohol in a conventional gas sensor. 101... Sensor board, 102, 103... Electrode,
104... Gas sensitive body, 105... Oxidation catalyst layer, 1
0B...Electric heater. lol 1 Figure 5 m Figure 6 D Figure 7
Claims (1)
系半導体のガス感応体を電気的に接続し、このガス感応
体の表面に酸化触媒層を形成し、前記センサ基板の裏面
に前記ガス感応体を加熱するための電気ヒータを設けた
ガスセンサにおいて、ガス感応体の表面の酸化触媒層は
、白金とコバルトとを混合してアルミナに担持させて形
成したことを特徴とするガスセンサ。1) A gas sensitive body made of a tin oxide semiconductor is electrically connected to a pair of electrodes mounted on the surface of the sensor substrate, an oxidation catalyst layer is formed on the surface of this gas sensitive body, and the gas sensitive body is formed on the back side of the sensor substrate. A gas sensor equipped with an electric heater for heating a sensing element, wherein the oxidation catalyst layer on the surface of the gas sensing element is formed by mixing platinum and cobalt and supporting it on alumina.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224988A JPH01197646A (en) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224988A JPH01197646A (en) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197646A true JPH01197646A (en) | 1989-08-09 |
Family
ID=12077516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224988A Pending JPH01197646A (en) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197646A (en) |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP2224988A patent/JPH01197646A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4397888A (en) | Thick film sensor for hydrogen and carbon monoxide | |
| JPH0517650Y2 (en) | ||
| JP2992748B2 (en) | Contact combustion type gas sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH11153571A (en) | Oxygen sensor element | |
| JP2004020377A (en) | Contact combustion type gas sensor | |
| JPH01197646A (en) | gas sensor | |
| JPH08226909A (en) | Catalytic combustion type carbon monoxide gas sensor | |
| JP4041228B2 (en) | CFC gas sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH02208550A (en) | Gas sensor | |
| JPH04186148A (en) | Gas sensor | |
| JPH02206749A (en) | Gas sensor | |
| JP3271635B2 (en) | Thick film gas sensor and method of manufacturing the same | |
| JPH04258751A (en) | Gas sensor | |
| JP3191544B2 (en) | Thick film type gas sensor | |
| JPS5840695B2 (en) | gas sensing element | |
| JPH0221256A (en) | Gas sensor | |
| JPH01297548A (en) | Gas sensor | |
| JPH0221257A (en) | Gas sensor | |
| JPH0949819A (en) | Carbon monoxide gas detector | |
| JPH03287056A (en) | Gas sensor | |
| JPH02263145A (en) | Semiconductor type gas sensor | |
| JPH0382945A (en) | Semiconductor gas sensor | |
| JPH0252247A (en) | Gas sensor | |
| JPH09101279A (en) | Contact combustion gas sensor | |
| JPH0862169A (en) | Carbon monoxide gas detector |