JPH03287056A - ガスセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＬＰガス漏れ警報器用ガスセンサに係り、特
に広い温度範囲でアルコールの影響を受けず、ＬＰガス
に対する感度に優れるガスセンサに関する。

〔従来の技術〕

酸化スズ系半導体の電気抵抗値は空気中では高いが、可
燃性ガスと接触するとその抵抗値を減することは広く知
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ｍ或を示す断面
図で、センサ基板（アルミナ基板）１の表面に一対の白
金電極２．３を設け、この青白金電極２，３に酸化スズ
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層
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内側の酸化
スズ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は青白金電極２，３の外部への引出し用リード
線である。センサ基板１の裏面には、酸化スズ系半導体
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９１０により電源に接続される。酸化スズ
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℃近
辺が適当とされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

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を図示しない（電源内蔵〉警報器に直接接続
する。検知しようとするガスが前記ガスセンサの酸化ス
ズ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らえることに
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１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
す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＆Ｉ６．７および電気ヒータ８のリード、１９１０
をそれぞれベース１１に植設した電極用ステム１２１３
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＜Ｍ化スズ系半導体のガス
感応体４）の空気中における電気抵抗値をＲｅ　、　０
．２％の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Ｒ１としてＲｏ　／　Ｒ＊
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３
５０℃−４００℃−４５０℃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０
曲＆ＩＰは０．２％エチルアルコールガスのガス感度（
ＲＯ／Ｒ，）であり、ガスセンサの温度が４００℃〜４
５０℃の間においてガス感度（ＲＯ／Ｒ，）が低くなり
酸化スズ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ＩＱで示す０．２％イソブタン
ガスのガス感度（ＲＯ／Ｒ，’）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℃以上になると
急激に低下し、そのため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。

この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は、アル
コールは酸化するが、ＬＰガスは酸化することのない酸
化触媒層を用いることにより、広い温度範囲でアルコー
ルの影響を受けずＬＰガスに対する感度に優れるガスセ
ンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的はこの発明によれば、センサ基板と、１対の
電轟と、ガス感応体と酸化触媒層とを有し、センサ基板
は絶縁体であり１対の電極と、ガス感応体と、酸化触媒
層とが順次積層され、１対の電極はセンサ基板上に分離
して直接的に積層され、ガス感応体はｎ型酸化物半導体
からなり、１対の電極上に積層され、酸化触媒層は酸化
ニッケルからＧす、ガス感応体を被覆するように構成す
ることにまり達成される。

〔作用〕

酸化スズ系半導体からなるガス感応体表面に、酸化ニッ
ケルからなる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するが、イソブタンガス
等のＬＰガスは酸化しない。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係るガスセンサを示す平
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）、１０２１０３は一対の白金電
極、１０４は酸化スズ系半導体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の表面に白金尤
Δ基・・ 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、スズ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スズ層を形成する。

この酸化スズ層がガス感応体１０４となる。なおこの酸
化スズ層の形成は、他の方法たとえば酸化スズ粉末をバ
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ってもよい。

次にガス感応体１０４の表面を被覆する酸化触媒層１０
５は次のようにして形成される。すなわち、硝酸ニッケ
ル水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液を添加して生成し
た水酸化ニッケルの沈殿物をよく水洗する。これを空気
中１１０℃で乾燥させた後、５〜１０メンシユに粉砕し
、さらに空気中２５０℃で熱処理して、酸化ニッケル（
Ｎｉｐ）の粉末を得る。

この酸化ニッケル粉末をさらに細かく粉砕して、３２５
メツシユ以下の細粒にした後、バインダーと溶剤を加え
てペースト状にして、ガス感応体１０４の表面に塗布し
、５５０℃で２０分間焼焼成て、厚さ０．１鶴の酸化ニ
ッケルからなる酸化触媒層１０５を形成させる。

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／Ｒ
，）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ＡＩＱで示すようにガスセンサの温度が高くなる
とイソブタンガス感度が急に低下するが、第４図の本発
明によるガスセンサの曲、％ｌＳ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。

〔発明の効果〕

この発明によれば、センサ基板と、１対の電極と、ガス
感応体と酸化触媒層とを有し、センサ基板は絶縁体であ
り１対の電極と、ガス感応体と、酸化触媒層とが順次積
層され、１対の電極はセンサ基板上に分離して直接的に
積層され、ガス感応体はｎ型酸化物半導体からなり、１
対の電極上に積層され、酸化触媒層は酸化ニッケルから
なり、ガス感応体を被覆するものであるので酸化ニッケ
ルはエチルアルコールを酸化するが、ＬＰガスは酸化せ
ず、その結果広い温度範囲にわたり、エチルアルコール
による誤報を防止し、ＬＰガス感度に優れるガスセンサ
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るガスセンサを示す平
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
るイソブタンガスとエチルアルコールのガス感度の温度
依存性を示す線図、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み立て構成図、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線図である。 １０１：センサ基板、１０２．１０３：電極、１０４　
　：ガス感応体、１０５：＃化触媒層、１０８：電気ヒ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）センサ基板と、１対の電極と、ガス感応体と酸化触
   媒層とを有し、センサ基板は絶縁体であり１対の電極と
   、ガス感応体と、酸化触媒層とが順次積層され、１対の
   電極はセンサ基板上に分離して直接的に積層され、ガス
   感応体はｎ型酸化物半導体からなり、１対の電極上に積
   層され、酸化触媒層は酸化ニッケルからなり、ガス感応
   体を被覆してなることを特徴とするガスセンサ。