JPH01197646A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- 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
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- platinum
- gas sensor
- sensitivity
- oxidation catalyst
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- Pending
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
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。
に関する。
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。
（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。
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。
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。
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
。
、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
。
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。
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。
／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。
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。
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。
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。
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。
づいて酸化触媒層を次のように構成した。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
このガスセンサは次のようにして製造される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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％。
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％。
コバルトが１〜１０ｗｔ％の範囲で効果が認められる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
、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
Claims (1)
- １）センサ基板の表面に実装した一対の電極に酸化すず
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224988A JPH01197646A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224988A JPH01197646A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197646A true JPH01197646A (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=12077516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224988A Pending JPH01197646A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197646A (ja) |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP2224988A patent/JPH01197646A/ja active Pending
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