JPH051897B2 - - Google Patents
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- JPH051897B2 JPH051897B2 JP18750684A JP18750684A JPH051897B2 JP H051897 B2 JPH051897 B2 JP H051897B2 JP 18750684 A JP18750684 A JP 18750684A JP 18750684 A JP18750684 A JP 18750684A JP H051897 B2 JPH051897 B2 JP H051897B2
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- Japan
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- hydrogen
- gas
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- sensor element
- concentration
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、水素ガス及び含水素化合物ガス以外
の還元性ガス、例えばCOガス等を高い選択性を
もつて検出するガス検出装置に関する。
の還元性ガス、例えばCOガス等を高い選択性を
もつて検出するガス検出装置に関する。
（従来技術）
従来、還元性ガスを検出するガス検出装置とし
ては、還元性ガス分子の吸着によつて電気的特
性、例えば抵抗値が変化するセンサ素子を単体で
使用したものが知られているが、還元性ガスの内
の特定のガス、例えばCOガスのみを検出するた
めには、素子の使用温度によつてガスの選択性が
変ることから、使用温度の異なつた複数のセンサ
素子を使用し、これらのセンサ素子の検出出力か
ら特定のガスに対する選択性をもたせるようにし
ている。
ては、還元性ガス分子の吸着によつて電気的特
性、例えば抵抗値が変化するセンサ素子を単体で
使用したものが知られているが、還元性ガスの内
の特定のガス、例えばCOガスのみを検出するた
めには、素子の使用温度によつてガスの選択性が
変ることから、使用温度の異なつた複数のセンサ
素子を使用し、これらのセンサ素子の検出出力か
ら特定のガスに対する選択性をもたせるようにし
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、使用温度を変えた複数のセンサ
素子の組み合せを行なつても、水素及び含水素化
合物ガスの補償を充分に行なうことができず、水
素ガスまたは含水素化合物ガスに干渉されて検出
対象となる特定の還元性ガス、例えばCOガスの
選択性を向上することが困難であつた。
素子の組み合せを行なつても、水素及び含水素化
合物ガスの補償を充分に行なうことができず、水
素ガスまたは含水素化合物ガスに干渉されて検出
対象となる特定の還元性ガス、例えばCOガスの
選択性を向上することが困難であつた。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、水素ガス及び含水素化合物ガスの
以外の還元性ガスを高い選択性をもつて検出する
ことを目的とし、パラジウムPd等の触媒金属と
３酸化タングステン等の固体化合物の積層構造を
もち水素または含水素化合物ガス（以下「水素・
含水素化合物ガス」という）の接触で光吸収特性
が変化する水素・含水素化合物ガスに対して極め
て高い選択性をもつたセンサ素子を補償素子とし
て使用し、従来の選択性をもたない還元ガスのセ
ンサ素子の検出出力から水素・含水素化合物ガス
の影響を取り除くことで、水素・含水素化合物ガ
ス以外の還元性ガスの検出に高い選択性をもたせ
るようにしたものである。
されたもので、水素ガス及び含水素化合物ガスの
以外の還元性ガスを高い選択性をもつて検出する
ことを目的とし、パラジウムPd等の触媒金属と
３酸化タングステン等の固体化合物の積層構造を
もち水素または含水素化合物ガス（以下「水素・
含水素化合物ガス」という）の接触で光吸収特性
が変化する水素・含水素化合物ガスに対して極め
て高い選択性をもつたセンサ素子を補償素子とし
て使用し、従来の選択性をもたない還元ガスのセ
ンサ素子の検出出力から水素・含水素化合物ガス
の影響を取り除くことで、水素・含水素化合物ガ
ス以外の還元性ガスの検出に高い選択性をもたせ
るようにしたものである。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を検出回路部と共に
示した説明図である。
示した説明図である。
まず構成を説明すると、１は還元性ガスを検出
するセンサ素子であり、水素及び含水素化合物ガ
スに対し光吸収特性が変化する機能を有する。即
ち、センサ素子はパラジウムPdを使用した触媒
金属半透明膜２と、３酸化タングステンWO3を
使用したクロミツク材料膜３と、ITOを使用した
透明導電膜４の積層構造をもち、この触媒金属半
透明膜２、クロミツク材料膜３及び透明導電膜４
の積層構造でなるセンサ素子１の製造は、ガラス
を使用した透明基板５の上にITOの透明導電膜４
を所定の厚さに蒸着し、続いてWO3でなるクロ
ミツク材料膜３を所定の厚さに蒸着し、最終的に
クロミツク材料膜３の上にPdでなる触媒金属半
透明膜２を透明性を保つ程度に薄く蒸着すること
で作り出している。
するセンサ素子であり、水素及び含水素化合物ガ
スに対し光吸収特性が変化する機能を有する。即
ち、センサ素子はパラジウムPdを使用した触媒
金属半透明膜２と、３酸化タングステンWO3を
使用したクロミツク材料膜３と、ITOを使用した
透明導電膜４の積層構造をもち、この触媒金属半
透明膜２、クロミツク材料膜３及び透明導電膜４
の積層構造でなるセンサ素子１の製造は、ガラス
を使用した透明基板５の上にITOの透明導電膜４
を所定の厚さに蒸着し、続いてWO3でなるクロ
ミツク材料膜３を所定の厚さに蒸着し、最終的に
クロミツク材料膜３の上にPdでなる触媒金属半
透明膜２を透明性を保つ程度に薄く蒸着すること
で作り出している。
このセンサ素子１は水素ガスあるいは含水素化
合物ガス（NH3、H2S等）が接触したとき、次
のようにして光吸収特性が変化する。
合物ガス（NH3、H2S等）が接触したとき、次
のようにして光吸収特性が変化する。
例えば、水素ガスが接触したとすると、触媒金
属半透明膜２により水素が吸着解離されて水素原
子を触媒金属半透明膜２の中に生成し、この水素
原子が固体化合物としてのクロミツク材料膜３の
中に注入される。触媒金属半透明膜２によるプロ
トンH+の注入を受けたクロミツク材料膜３の固
体化合物WO3は、還元されて色中心密度が変化
する。即ち、クロミツク材料膜３としてWO3を
使用したときにはプロトンH+の注入による色中
心密度の変化で光吸収が増大し、その増大の度合
はダス濃度の増加に応じて強くなる。勿論、水素
ガスがなくなれば固体化合物WO3に注入された
プロトンH+が再び抜け出して光吸収を減じ、元
のより透明な状態に戻る。
属半透明膜２により水素が吸着解離されて水素原
子を触媒金属半透明膜２の中に生成し、この水素
原子が固体化合物としてのクロミツク材料膜３の
中に注入される。触媒金属半透明膜２によるプロ
トンH+の注入を受けたクロミツク材料膜３の固
体化合物WO3は、還元されて色中心密度が変化
する。即ち、クロミツク材料膜３としてWO3を
使用したときにはプロトンH+の注入による色中
心密度の変化で光吸収が増大し、その増大の度合
はダス濃度の増加に応じて強くなる。勿論、水素
ガスがなくなれば固体化合物WO3に注入された
プロトンH+が再び抜け出して光吸収を減じ、元
のより透明な状態に戻る。
このようなセンサ素子１における光吸収現象は
水素ガスの他にNH3、H2S、SiH4等の含水素化
合物ガスの接触に対しても同様である。
水素ガスの他にNH3、H2S、SiH4等の含水素化
合物ガスの接触に対しても同様である。
一方、センサ素子１は水素・含水素化合物ガス
を含む還元性ガスの接触に対しクロミツク材料膜
３の両側に形成した電極としての触媒金属半透明
膜２と透明導電膜４との間の電気的特性、具体的
には抵抗値が還元性ガスの濃度に応じて変化し、
この抵抗値の変化から電気的に水素・含水素化合
物ガスを含む還元性ガスを検出することができ
る。
を含む還元性ガスの接触に対しクロミツク材料膜
３の両側に形成した電極としての触媒金属半透明
膜２と透明導電膜４との間の電気的特性、具体的
には抵抗値が還元性ガスの濃度に応じて変化し、
この抵抗値の変化から電気的に水素・含水素化合
物ガスを含む還元性ガスを検出することができ
る。
水素・含水素化合物ガスの接触に対し光吸収特
性が変化するセンサ素子１の一方には、センサ素
子１の光吸収の変化を光学的に検出するため、光
源としての発光素子６が設けられ、発光用電源７
による発光駆動を受けてセンサ素子１に検出光を
入射している。また、センサ素子１の反対側には
センサ素子１を透過した光を受光して電気信号に
変換する受光素子８が設けられ、水素ガスまたは
含水素化合物ガスの接触でセンサ素子１における
クロミツク材料膜３の光吸収特性の変化で減衰し
た透過光を受光して電気信号に変換している。受
光素子８の受光電流は水素・含水素化合物ガス検
出回路９に与えられ、透過光の減衰に応じた水素
ガス及びまたは含水素化合物ガスのガス濃度を検
出する。
性が変化するセンサ素子１の一方には、センサ素
子１の光吸収の変化を光学的に検出するため、光
源としての発光素子６が設けられ、発光用電源７
による発光駆動を受けてセンサ素子１に検出光を
入射している。また、センサ素子１の反対側には
センサ素子１を透過した光を受光して電気信号に
変換する受光素子８が設けられ、水素ガスまたは
含水素化合物ガスの接触でセンサ素子１における
クロミツク材料膜３の光吸収特性の変化で減衰し
た透過光を受光して電気信号に変換している。受
光素子８の受光電流は水素・含水素化合物ガス検
出回路９に与えられ、透過光の減衰に応じた水素
ガス及びまたは含水素化合物ガスのガス濃度を検
出する。
一方、センサ素子１の触媒金属半透明膜２及び
透明導電膜４に対しては電源１０よりセンサ素子
１の抵抗値を検出するための電源電圧が還元性ガ
ス検出回路１１を介して印加されており、電源１
０よりセンサ素子１の抵抗値に応じた検出電流を
流し、還元性ガスが接触すると抵抗値の変化に応
じて還元性ガス検出回路を流れる検出電流が変化
することから、この検出電流の変化に応じて水
素・含水素化合物ガスを含む還元性ガスのガス濃
度を検出している。１２は水素・含水素化合物ガ
ス、例えばCOガスを検出するための判断部であ
り、水素・含水素化合物ガス検出回路９と還元性
ガス検出回路１０の各検出出力に基づいてCOガ
スの検出濃度を判断する。
透明導電膜４に対しては電源１０よりセンサ素子
１の抵抗値を検出するための電源電圧が還元性ガ
ス検出回路１１を介して印加されており、電源１
０よりセンサ素子１の抵抗値に応じた検出電流を
流し、還元性ガスが接触すると抵抗値の変化に応
じて還元性ガス検出回路を流れる検出電流が変化
することから、この検出電流の変化に応じて水
素・含水素化合物ガスを含む還元性ガスのガス濃
度を検出している。１２は水素・含水素化合物ガ
ス、例えばCOガスを検出するための判断部であ
り、水素・含水素化合物ガス検出回路９と還元性
ガス検出回路１０の各検出出力に基づいてCOガ
スの検出濃度を判断する。
次に、第１図の実施例による還元性ガスの検出
動作を説明する。
動作を説明する。
まず、センサ素子１に接触した還元性ガスが水
素ガス及びCOガスを含む還元性ガスであつたと
すると、水素ガスの接触を受けてセンサ素子１に
おけるクロミツク材料膜３の光吸収が変化し、ク
ロミツク材料膜３としてはWO3を使用している
ことから、水素ガスのガス濃度に応じて光吸収が
増大し、発光素子６からの透過光がセンサ素子１
で吸収され、受光水素８に入射する透過光量が減
衰する。このため、水素・含水素化合物検出回路
９は受光素子８による受光信号の低下から水素ガ
スのガス濃度を検出し判断部１２に出力する。一
方、水素ガス及びCOガスを含む還元性ガスの接
触でセンサ素子１の抵抗値が変化し、電源１０よ
り還元性ガス検出回路１１を介してセンサ素子１
に流れる検出電流の変化から水素ガス及びCOガ
スでなる還元性ガスのガス濃度を検出して判断部
１２に出力する。
素ガス及びCOガスを含む還元性ガスであつたと
すると、水素ガスの接触を受けてセンサ素子１に
おけるクロミツク材料膜３の光吸収が変化し、ク
ロミツク材料膜３としてはWO3を使用している
ことから、水素ガスのガス濃度に応じて光吸収が
増大し、発光素子６からの透過光がセンサ素子１
で吸収され、受光水素８に入射する透過光量が減
衰する。このため、水素・含水素化合物検出回路
９は受光素子８による受光信号の低下から水素ガ
スのガス濃度を検出し判断部１２に出力する。一
方、水素ガス及びCOガスを含む還元性ガスの接
触でセンサ素子１の抵抗値が変化し、電源１０よ
り還元性ガス検出回路１１を介してセンサ素子１
に流れる検出電流の変化から水素ガス及びCOガ
スでなる還元性ガスのガス濃度を検出して判断部
１２に出力する。
判断部１２においては、還元性ガス検出回路１
１の検出ガス濃度をトータル的なガス濃度とし、
この値から水素・含水素化合物ガス検出回路９で
検出された水素ガスのガス濃度を差し引くことに
よりCOガスのガス濃度を判断する。勿論、水素
ガスのみの場合には、判断部１２に対する水素・
含水素化合物ガス検出回路９の検出ガス濃度と還
元性ガス検出回路１１のガス濃度とが略一致して
おり、判断部１２においては水素ガスであると判
断することができる。また、水素・含水素化合物
ガス以外の還元性ガス、例えばCOガスのみの場
合には、水素・含水素化合物ガス検出回路９の検
出出力が得られないことから、水素・含水素化合
物ガス以外の還元性ガス、例えばCOガスである
ことを容易に判断できる。
１の検出ガス濃度をトータル的なガス濃度とし、
この値から水素・含水素化合物ガス検出回路９で
検出された水素ガスのガス濃度を差し引くことに
よりCOガスのガス濃度を判断する。勿論、水素
ガスのみの場合には、判断部１２に対する水素・
含水素化合物ガス検出回路９の検出ガス濃度と還
元性ガス検出回路１１のガス濃度とが略一致して
おり、判断部１２においては水素ガスであると判
断することができる。また、水素・含水素化合物
ガス以外の還元性ガス、例えばCOガスのみの場
合には、水素・含水素化合物ガス検出回路９の検
出出力が得られないことから、水素・含水素化合
物ガス以外の還元性ガス、例えばCOガスである
ことを容易に判断できる。
第２図は本発明の他の実施例をガス検出回路部
と共に示した説明図であり、この実施例は水素・
含水素化合物ガスを含む還元性ガスのガス検出に
独立したセンサ素子を使用したことを特徴とす
る。
と共に示した説明図であり、この実施例は水素・
含水素化合物ガスを含む還元性ガスのガス検出に
独立したセンサ素子を使用したことを特徴とす
る。
即ち、水素・含水素化合物ガスを検出するため
のセンサ素子１及びその光学系は第１図の実施例
と同じであるが、水素・含水素化合物ガスを含む
トータル的な還元性ガスを検出するため新たにセ
ンサ素子１３を別途に設け、電源１０によつて還
元性ガス検出回路１１を介して電源電圧を印加
し、センサ素子１３は水素・含水素化合物ガスを
含む還元性ガスの接触に対し電気的特性、例えば
抵抗値が変化することから、抵抗値の変化に応じ
た検出電流に基づいて還元性ガス検出回路１１で
トータル的な還元性ガスのガス濃度を検出し、判
断部１２において水素・含水素化合物ガス検出回
路９の検出出力で補償し、水素ガス及びまたは含
水素化合物ガス以外の還元性ガスのガス濃度を判
断するようにしている。
のセンサ素子１及びその光学系は第１図の実施例
と同じであるが、水素・含水素化合物ガスを含む
トータル的な還元性ガスを検出するため新たにセ
ンサ素子１３を別途に設け、電源１０によつて還
元性ガス検出回路１１を介して電源電圧を印加
し、センサ素子１３は水素・含水素化合物ガスを
含む還元性ガスの接触に対し電気的特性、例えば
抵抗値が変化することから、抵抗値の変化に応じ
た検出電流に基づいて還元性ガス検出回路１１で
トータル的な還元性ガスのガス濃度を検出し、判
断部１２において水素・含水素化合物ガス検出回
路９の検出出力で補償し、水素ガス及びまたは含
水素化合物ガス以外の還元性ガスのガス濃度を判
断するようにしている。
尚、上記の実施例において、センサ素子の触媒
金属半透明膜２としてはパラジウムPdの他に白
金Ptを使用することができ、またクロミツク材
料膜３を形成する固体化合物としては、３酸化モ
リブデンMoO3の他に２酸化チタンTiO2、水酸化
イリジウムIr（OH）ｎ、５酸化バナジウムV2O5
を用いてもよい。また、第２図のセンサ素子１に
おいて、透明導電膜４は設けなくともよい。
金属半透明膜２としてはパラジウムPdの他に白
金Ptを使用することができ、またクロミツク材
料膜３を形成する固体化合物としては、３酸化モ
リブデンMoO3の他に２酸化チタンTiO2、水酸化
イリジウムIr（OH）ｎ、５酸化バナジウムV2O5
を用いてもよい。また、第２図のセンサ素子１に
おいて、透明導電膜４は設けなくともよい。
（発明の効果）
以上説明してきたように本発明によれば、パラ
ジウムPd等の触媒金属と３酸化タングステン等
の固体化合物との積層構造をもち、水素・含水素
化合物ガスの接触で光吸収特性が変化する水素ガ
ス及び含水素化合物ガスに対し極めて高い選択性
をもつたセンサ素子を補償素子として使用し、選
択性をもたない還元性ガスのセンサ素子の検出出
力から水素・含水素化合物ガスの影響を取り除く
ことで水素・含水素化合物ガス以外の還元性ガ
ス、例えばCOガスの検出に高い選択性をもたせ
るようにしたため、水素ガス及びまたは含水素化
合物ガスを含む還元性ガスであつても水素ガス及
びまたは含水素化合物ガスの影響を取り除いて特
定の還元性ガス、例えばCOガス等に対する高い
選択性をもつたガス検出を行なうことができる。
ジウムPd等の触媒金属と３酸化タングステン等
の固体化合物との積層構造をもち、水素・含水素
化合物ガスの接触で光吸収特性が変化する水素ガ
ス及び含水素化合物ガスに対し極めて高い選択性
をもつたセンサ素子を補償素子として使用し、選
択性をもたない還元性ガスのセンサ素子の検出出
力から水素・含水素化合物ガスの影響を取り除く
ことで水素・含水素化合物ガス以外の還元性ガ
ス、例えばCOガスの検出に高い選択性をもたせ
るようにしたため、水素ガス及びまたは含水素化
合物ガスを含む還元性ガスであつても水素ガス及
びまたは含水素化合物ガスの影響を取り除いて特
定の還元性ガス、例えばCOガス等に対する高い
選択性をもつたガス検出を行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例を検出回路部と共に
示した説明図、第２図は本発明の他の実施例を示
した説明図である。 １：センサ素子、２：触媒金属半透明膜、３：
クロミツク材料膜、４：透明導電膜、６：発光素
子、７：発光用電源、８：受光素子、９：水素・
含水素化合物ガス検出回路、１０：電源、１１：
還元性ガス検出回路、１２：判断部、１３：セン
サ素子。
示した説明図、第２図は本発明の他の実施例を示
した説明図である。 １：センサ素子、２：触媒金属半透明膜、３：
クロミツク材料膜、４：透明導電膜、６：発光素
子、７：発光用電源、８：受光素子、９：水素・
含水素化合物ガス検出回路、１０：電源、１１：
還元性ガス検出回路、１２：判断部、１３：セン
サ素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水素または含水素化合物ガスのみの濃度に応
じて光吸収特性が変化するセンサ素子と、該セン
サ素子の光吸収特性の変化から水素ガスまたは含
水素化合物ガスのみの濃度を検出する水素・含水
素化合物ガス検出装置と、 水素または含水素化合物ガスを含む還元性ガス
の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子
と、該センサ素子の電気的特性の変化から水素ま
たは含水素化合物ガスを含む還元性ガスの濃度を
検出する還元性ガス検出装置と、 該還元性ガス検出装置で検出されたガス濃度か
ら前記水素・含水素化合物ガス検出装置で検出さ
れたガス濃度を差し引くことにより水素または含
水素化合物ガス以外の還元性ガスの濃度を判断す
る判断部とを設けたことを特徴とするガス検出装
置。 ２ 前記水素または含水素化合物ガスのみの濃度
に応じて光吸収特性が変化するセンサ素子は、水
素または含水素化合物ガスを吸着解離する金属
と、該金属中の水素原子により還元される固体化
合物とからなり、水素・含水素化合物ガス検出装
置は、還元による前記固体化合物の光吸収特性の
変化を検出して電気信号に変換する装置を備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガ
ス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18750684A JPS6166145A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18750684A JPS6166145A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166145A JPS6166145A (ja) | 1986-04-04 |
| JPH051897B2 true JPH051897B2 (ja) | 1993-01-11 |
Family
ID=16207251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18750684A Granted JPS6166145A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166145A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3707053B2 (ja) * | 2002-05-08 | 2005-10-19 | 慎司 岡崎 | ガスセンサ用の膜の製造方法 |
| JP2005331284A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Kobe Steel Ltd | 水素ガス検知剤および水素ガス検知装置 |
| JP5193733B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2013-05-08 | 株式会社アツミテック | イオン伝導性電解質膜およびイオン伝導性電解質膜と水素極との接合体の検査方法 |
-
1984
- 1984-09-07 JP JP18750684A patent/JPS6166145A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6166145A (ja) | 1986-04-04 |
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