JPH06103284B2 - 一酸化炭素ガス検知素子 - Google Patents
一酸化炭素ガス検知素子Info
- Publication number
- JPH06103284B2 JPH06103284B2 JP24161787A JP24161787A JPH06103284B2 JP H06103284 B2 JPH06103284 B2 JP H06103284B2 JP 24161787 A JP24161787 A JP 24161787A JP 24161787 A JP24161787 A JP 24161787A JP H06103284 B2 JPH06103284 B2 JP H06103284B2
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- monoxide gas
- oxide
- sensing element
- component
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化錫半導体を使用した一酸化炭素ガス検知
素子に関する。
素子に関する。
従来の一酸化炭素ガス検知素子としては、酸化錫半導体
に白金（Pt）もしくはパラジウム（Pd）等の貴金属触媒
を担持させたものがあった。しかし、これは100℃前後
の低温で使用しなければならないために、水分による悪
影響を受けやすく、周期的に加熱して吸着した水分を揮
散させなければならず、検知時間が遅くなったり、セン
サを動作させるための電気回路が複雑になる欠点があっ
た。そこで、高温状態にして水分による悪影響を受けな
いようにしながら、一酸化炭素ガスに対する選択性を向
上させるために、焼結型酸化錫半導体に、アルカリ土類
元素の酸化物だけを担持させたものが考えられていた。
に白金（Pt）もしくはパラジウム（Pd）等の貴金属触媒
を担持させたものがあった。しかし、これは100℃前後
の低温で使用しなければならないために、水分による悪
影響を受けやすく、周期的に加熱して吸着した水分を揮
散させなければならず、検知時間が遅くなったり、セン
サを動作させるための電気回路が複雑になる欠点があっ
た。そこで、高温状態にして水分による悪影響を受けな
いようにしながら、一酸化炭素ガスに対する選択性を向
上させるために、焼結型酸化錫半導体に、アルカリ土類
元素の酸化物だけを担持させたものが考えられていた。
しかし、アルカリ土類元素の酸化物を担持した酸化錫半
導体から成る一酸化炭素ガス検知素子は、第３図に示す
ように、アルカリ土類元素の酸化物の含有率増大に伴っ
て、空気中でのセンサー出力（イ）が低下して、一酸化
炭素ガス検知素子としての一酸化炭素ガスに対する感度
（ロ）があまり良くならないという難点があった。
導体から成る一酸化炭素ガス検知素子は、第３図に示す
ように、アルカリ土類元素の酸化物の含有率増大に伴っ
て、空気中でのセンサー出力（イ）が低下して、一酸化
炭素ガス検知素子としての一酸化炭素ガスに対する感度
（ロ）があまり良くならないという難点があった。
本発明の目的は、高温状態で一酸化炭素ガスに対する選
択性を高く維持しながら、一酸化炭素ガスに対する感度
を増大させられるようにする点にある。
択性を高く維持しながら、一酸化炭素ガスに対する感度
を増大させられるようにする点にある。
本発明の一酸化炭素ガス検知素子の特徴構成は、焼結型
酸化錫半導体に、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,Th、及び、ランタニド
属元素の酸化物の少なくとも一種から成る第１成分と、
アルカリ土類元素の酸化物の少なくとも一種から成る第
２成分とを担持させたものから成ることにあり、その作
用効果は、次の通りである。
酸化錫半導体に、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,Th、及び、ランタニド
属元素の酸化物の少なくとも一種から成る第１成分と、
アルカリ土類元素の酸化物の少なくとも一種から成る第
２成分とを担持させたものから成ることにあり、その作
用効果は、次の通りである。
つまり、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,Th、及び、ランタニド属元素の
酸化物のうち、例えば、第１成分として酸化イットリウ
ム（Y2O3）を、焼結型酸化錫半導体に担持させて、前記
第２成分を担持させない場合には、第４図に示すよう
に、Y2O3の含有率増大に伴って、400℃における検知素
子の空気中での出力（mV）が低下して感度が悪くなるけ
れども、第５図に示すように、酸化錫半導体に例えば酸
化イットリウム（Y2O3）を担持させた後、アルカリ土類
元素の酸化物である酸化バリウム（BaO）を5.2mol％担
持させると、400℃の高温状態では、Y2O3の含有率増大
に伴って、検知素子の空気中における出力（ハ）及び、
一酸化炭素ガス100ppmに対する感度（ニ）は、共に増大
する。
酸化物のうち、例えば、第１成分として酸化イットリウ
ム（Y2O3）を、焼結型酸化錫半導体に担持させて、前記
第２成分を担持させない場合には、第４図に示すよう
に、Y2O3の含有率増大に伴って、400℃における検知素
子の空気中での出力（mV）が低下して感度が悪くなるけ
れども、第５図に示すように、酸化錫半導体に例えば酸
化イットリウム（Y2O3）を担持させた後、アルカリ土類
元素の酸化物である酸化バリウム（BaO）を5.2mol％担
持させると、400℃の高温状態では、Y2O3の含有率増大
に伴って、検知素子の空気中における出力（ハ）及び、
一酸化炭素ガス100ppmに対する感度（ニ）は、共に増大
する。
これは、酸化イットリウム（Y2O3）が、酸化錫（SnO2）
と酸化バリウム（BaO）との強い化学的相互作用を、何
らかの形で抑制するためと考えられる。
と酸化バリウム（BaO）との強い化学的相互作用を、何
らかの形で抑制するためと考えられる。
また、酸化錫半導体に酸化イットリウム（Y2O3）を1.7m
ol％担持した後、酸化バリウム（BaO）を担持した場合
の一酸化炭素ガス（100ppm）と水素ガス（1000ppm）と
の感度比を、次の第１表に示すと、 酸化バリウム（BaO）の添加量（mol％）の増大に伴って
感度比が増大して、一酸化炭素（CO）ガスに対する選択
性も向上する。
ol％担持した後、酸化バリウム（BaO）を担持した場合
の一酸化炭素ガス（100ppm）と水素ガス（1000ppm）と
の感度比を、次の第１表に示すと、 酸化バリウム（BaO）の添加量（mol％）の増大に伴って
感度比が増大して、一酸化炭素（CO）ガスに対する選択
性も向上する。
従って、高温状態で一酸化炭素ガスに対する選択性を高
く維持しながら、一酸化炭素ガスに対する感度を増大さ
せることができ、一酸化炭素ガス検知素子としての性能
を向上させることができた。
く維持しながら、一酸化炭素ガスに対する感度を増大さ
せることができ、一酸化炭素ガス検知素子としての性能
を向上させることができた。
次に、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
第１図に示すように、白金（Pt）コイル（１）を中心部
に埋設させた状態で、ほぼ0.4mmφの球状に焼結させて
成形した半導体式の一酸化炭素ガス検知素子（２）を設
け、この一酸化炭素ガス検知素子（２）を、第２図に示
すブリッジ回路の一辺に介在させて、一酸化炭素ガス検
知素子（２）からの出力を計測して一酸化炭素（CO）ガ
スに対する検出を行うための電圧計（Ｖ）を設けて、一
酸化炭素ガス検出装置を構成してある。
に埋設させた状態で、ほぼ0.4mmφの球状に焼結させて
成形した半導体式の一酸化炭素ガス検知素子（２）を設
け、この一酸化炭素ガス検知素子（２）を、第２図に示
すブリッジ回路の一辺に介在させて、一酸化炭素ガス検
知素子（２）からの出力を計測して一酸化炭素（CO）ガ
スに対する検出を行うための電圧計（Ｖ）を設けて、一
酸化炭素ガス検出装置を構成してある。
尚、図中R0,R1,R2は夫々抵抗であり、一酸化炭素ガス検
知素子（２）の温度は、電源（Ｅ）からのブリッジ電圧
によって制御される。
知素子（２）の温度は、電源（Ｅ）からのブリッジ電圧
によって制御される。
前記一酸化炭素ガス検知素子（２）は、焼結型酸化錫半
導体（SnO2）に、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,Th、及び、ランタニド
属元素の酸化物の少なくとも一種から成る第１成分と、
Mg,Ca,Sr,Ba等のアルカリ土類元素の酸化物の少なくと
も一種から成る第２成分とを担持させたものから成る。
導体（SnO2）に、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,Th、及び、ランタニド
属元素の酸化物の少なくとも一種から成る第１成分と、
Mg,Ca,Sr,Ba等のアルカリ土類元素の酸化物の少なくと
も一種から成る第２成分とを担持させたものから成る。
第５図及び前記第１表に示すように、前記第１成分の含
有率は、0.7〜5.0mol％に調整するのが良く、0.7mol％
以下であると、センサ出力が低く不安定になると共に、
5.0mol％以上であると、一酸化炭素（CO）ガスに対する
検知出力が低くなる。
有率は、0.7〜5.0mol％に調整するのが良く、0.7mol％
以下であると、センサ出力が低く不安定になると共に、
5.0mol％以上であると、一酸化炭素（CO）ガスに対する
検知出力が低くなる。
前記第２成分の含有率は、1.5〜10.0mol％に調整するの
が良く、1.5mol％以下であると一酸化炭素（CO）ガスと
水素（H2）ガスの感度比、つまり、選択性が悪くなり、
10.0mol％以上では、感度が悪くなる。
が良く、1.5mol％以下であると一酸化炭素（CO）ガスと
水素（H2）ガスの感度比、つまり、選択性が悪くなり、
10.0mol％以上では、感度が悪くなる。
前記第１成分として酸化イットリウム（Y2O3）を使用す
ると共に、第２成分として酸化バリウム（BaO）を使用
した場合の一酸化炭素ガス検知素子（２）の製法の一例
を、順を追って次に示す。
ると共に、第２成分として酸化バリウム（BaO）を使用
した場合の一酸化炭素ガス検知素子（２）の製法の一例
を、順を追って次に示す。
（ｉ）酸化錫（SnO2）半導体のペーストを、白金（Pt）
コイル（１）に塗布して約0.4mmφの球状に形成し、乾
燥後、白金コイル（１）へ所定の電流を通して加熱し、
所定の温度、例えば約800℃で酸化錫の粉末を焼結させ
る。
コイル（１）に塗布して約0.4mmφの球状に形成し、乾
燥後、白金コイル（１）へ所定の電流を通して加熱し、
所定の温度、例えば約800℃で酸化錫の粉末を焼結させ
る。
尚、焼結により外観形状は変わることなく第１図のまま
であるが、微視的には多孔状となっている。
であるが、微視的には多孔状となっている。
（ii）硝酸イットリウムの水溶液を、焼結した酸化錫
（SnO2）に所定量含浸させた後、室温で乾燥し、続いて
80℃の乾燥器で充分乾燥する。次に、再度白金コイル
（１）に通電し、ジュール発熱の利用によって約600℃
で１時間空気中で加熱し、焼成する。
（SnO2）に所定量含浸させた後、室温で乾燥し、続いて
80℃の乾燥器で充分乾燥する。次に、再度白金コイル
（１）に通電し、ジュール発熱の利用によって約600℃
で１時間空気中で加熱し、焼成する。
この時、硝酸イットリウムは分解して、酸化錫から成る
焼結体構成粒子に酸化イットリウム（Y2O3）として担持
される。
焼結体構成粒子に酸化イットリウム（Y2O3）として担持
される。
（iii）酸化イットリウム（Y2O3）を担持した酸化錫（S
nO2）焼結体に、硝酸バリウムの水溶液を所定量含浸
し、酸化イットリウム（Y2O3）の担持と同様の操作によ
り、硝酸バリウムを酸化バリウム（BaO）として担持さ
せる。
nO2）焼結体に、硝酸バリウムの水溶液を所定量含浸
し、酸化イットリウム（Y2O3）の担持と同様の操作によ
り、硝酸バリウムを酸化バリウム（BaO）として担持さ
せる。
上記製法によって形成された一酸化炭素ガス検知素子
（２）に関し、清浄空気中のセンサ出力と一酸化炭素
（CO）ガス100ppmに対する出力を、酸化イットリウム
（Y2O3）の担持量を変数としてプロットした一例を第５
図に示し、酸化イットリウム（Y2O3）の担持量を一定と
して、酸化バリウム（BaO）の担持量を変えた場合の一
酸化炭素（CO）ガスと水素（H2）ガスの感度比、即ち選
択比の一例を前記第１表に示してあり、第１表にわかる
ように、酸化バリウム（BaO）の担持量が、2.7mol％付
近で急に感度比が10倍以上に増大している。
（２）に関し、清浄空気中のセンサ出力と一酸化炭素
（CO）ガス100ppmに対する出力を、酸化イットリウム
（Y2O3）の担持量を変数としてプロットした一例を第５
図に示し、酸化イットリウム（Y2O3）の担持量を一定と
して、酸化バリウム（BaO）の担持量を変えた場合の一
酸化炭素（CO）ガスと水素（H2）ガスの感度比、即ち選
択比の一例を前記第１表に示してあり、第１表にわかる
ように、酸化バリウム（BaO）の担持量が、2.7mol％付
近で急に感度比が10倍以上に増大している。
前記第１成分として酸化イットリウム（Y2O3）に代え
て、Sc2O3,TiO2,ZrO2,HfO4,ThO4及びランタニド酸化物
等の少くとも一種を担持させても良く、また、第２成分
として酸化バリウム（BaO）に代えて、MgO,CaO,SrO等の
少くとも一種を担持させても良く、各種の第１成分及び
第２成分を担持させた場合の一酸化炭素（CO）ガスと水
素（H2）ガスの感度比（選択比）は、次の第２表で示す
通りである。
て、Sc2O3,TiO2,ZrO2,HfO4,ThO4及びランタニド酸化物
等の少くとも一種を担持させても良く、また、第２成分
として酸化バリウム（BaO）に代えて、MgO,CaO,SrO等の
少くとも一種を担持させても良く、各種の第１成分及び
第２成分を担持させた場合の一酸化炭素（CO）ガスと水
素（H2）ガスの感度比（選択比）は、次の第２表で示す
通りである。
上記第２表から、感度比がいずれも１以上で、選択性が
良好なことが判る。
良好なことが判る。
前記第１成分及び第２成分を、焼結型酸化錫（SnO2）半
導体に担持させるのに、各硝酸塩の溶液を含浸させて熱
分解するのに代え、硫酸塩、ハロゲン化物、又は有機酸
塩等の溶液を含浸させて熱分解させても良い。
導体に担持させるのに、各硝酸塩の溶液を含浸させて熱
分解するのに代え、硫酸塩、ハロゲン化物、又は有機酸
塩等の溶液を含浸させて熱分解させても良い。
前記第１成分及び第２成分を焼結型酸化錫（SnO2）半導
体に担持させる方法としては、前記した含浸法以外に、
電気泳動法等の通常の担持法を採用しても良い。
体に担持させる方法としては、前記した含浸法以外に、
電気泳動法等の通常の担持法を採用しても良い。
図面は本発明に係る一酸化炭素ガス検知素子の実施例を
示し、第１図は概略断面図、第２図は一酸化炭素ガス検
出装置の電気回路図、第３図乃至第５図は、夫々変化グ
ラフである。
示し、第１図は概略断面図、第２図は一酸化炭素ガス検
出装置の電気回路図、第３図乃至第５図は、夫々変化グ
ラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】焼結型酸化錫半導体（SnO2）に、Sc,Y,Ti,
Zr,Hf,Th、及び、ランタニド属元素の酸化物の少なくと
も一種から成る第１成分と、アルカリ土類元素の酸化物
の少なくとも一種から成る第２成分とを担持させたもの
から成る一酸化炭素ガス検知素子。 - 【請求項２】前記第１成分の含有率は、0.7〜5.0mol％
である特許請求の範囲第１項に記載の一酸化炭素ガス検
知素子。 - 【請求項３】前記第２成分の含有率は、1.5〜10.0mol％
である特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の一酸化
炭素ガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24161787A JPH06103284B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 一酸化炭素ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24161787A JPH06103284B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 一酸化炭素ガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6483142A JPS6483142A (en) | 1989-03-28 |
| JPH06103284B2 true JPH06103284B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=17076991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24161787A Expired - Lifetime JPH06103284B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 一酸化炭素ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103284B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5047214A (en) * | 1989-03-08 | 1991-09-10 | New Cosmos Electric Co., Ltd. | Smell sensing element and smell sensing device |
| JPH0769321B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1995-07-26 | 新コスモス電機株式会社 | 園芸作物の食べ頃判定方法 |
| JPH0778501B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1995-08-23 | 新コスモス電機株式会社 | 園芸作物の熟度判定方法 |
-
1987
- 1987-09-25 JP JP24161787A patent/JPH06103284B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6483142A (en) | 1989-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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