JPH0618467A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH0618467A JPH0618467A JP19608592A JP19608592A JPH0618467A JP H0618467 A JPH0618467 A JP H0618467A JP 19608592 A JP19608592 A JP 19608592A JP 19608592 A JP19608592 A JP 19608592A JP H0618467 A JPH0618467 A JP H0618467A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｈ2Ｓ、メルカプタン等の硫黄系ガスに対す
る感度の高いガスセンサを提供する。 【構成】 ガスセンサ１はアルミナ基板２に一対の櫛形
Ａu電極３，３を焼成により形成し、このＡu電極３，３
が接続する金属酸化物半導体層４を同じく焼成によりア
ルミナ基板２表面に形成し、更にアルミナ基板２内には
ヒータを埋設している。この金属酸化物半導体層４はＷ
Ｏ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh及びＰdのうちの少なく
とも１種を添加している。
る感度の高いガスセンサを提供する。 【構成】 ガスセンサ１はアルミナ基板２に一対の櫛形
Ａu電極３，３を焼成により形成し、このＡu電極３，３
が接続する金属酸化物半導体層４を同じく焼成によりア
ルミナ基板２表面に形成し、更にアルミナ基板２内には
ヒータを埋設している。この金属酸化物半導体層４はＷ
Ｏ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh及びＰdのうちの少なく
とも１種を添加している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に硫化水素（Ｈ
2Ｓ）、メルカプタン等の硫黄系ガスを検出するための
ガスセンサに関する。
2Ｓ）、メルカプタン等の硫黄系ガスを検出するための
ガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスの吸脱着により抵抗値が変化する金
属酸化物半導体（ＳnＯ2）に電極を接続し、抵抗値を測
定することでガスの有無を検出するようにした半導体ガ
スセンサが従来からガス漏れ警報器等として使用されて
いる。
属酸化物半導体（ＳnＯ2）に電極を接続し、抵抗値を測
定することでガスの有無を検出するようにした半導体ガ
スセンサが従来からガス漏れ警報器等として使用されて
いる。
【０００３】一方、最近ではトイレやキッチン等の住居
内におけるオートベンチレーション（自動換気）を行な
うためのガスセンサの開発が要望されている。つまり、
トイレやキッチン等の悪臭成分の主なものは、Ｈ2Ｓ、
アンモニア、アミン類及びメルカプタン類であり、快適
な住環境を維持するにはこれらのガス濃度が数ｐｐｂ〜
数ｐｐｍの範囲で検出できるセンサが必要とされる。し
かしながら従来の金属酸化物半導体ガスセンサによる検
出可能濃度は数百ｐｐｍ以上である。
内におけるオートベンチレーション（自動換気）を行な
うためのガスセンサの開発が要望されている。つまり、
トイレやキッチン等の悪臭成分の主なものは、Ｈ2Ｓ、
アンモニア、アミン類及びメルカプタン類であり、快適
な住環境を維持するにはこれらのガス濃度が数ｐｐｂ〜
数ｐｐｍの範囲で検出できるセンサが必要とされる。し
かしながら従来の金属酸化物半導体ガスセンサによる検
出可能濃度は数百ｐｐｍ以上である。
【０００４】そこで、特開昭６３−３１３０４８号及び
特開昭６３ー３１３０４９号には、Ｓnのアルコキシド
溶液を絶縁基板に塗布した後、アルコキシド溶液を熱分
解してＳnＯ2を形成し、このＳnＯ2膜に別の金属（通
常、酸化物の形態となっている）を添加して、ガス検出
感度を高めるようにした提案がなされている。
特開昭６３ー３１３０４９号には、Ｓnのアルコキシド
溶液を絶縁基板に塗布した後、アルコキシド溶液を熱分
解してＳnＯ2を形成し、このＳnＯ2膜に別の金属（通
常、酸化物の形態となっている）を添加して、ガス検出
感度を高めるようにした提案がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述した方法で
は、ガス感度は比較的良好であるものの雰囲気をＨ2Ｓ
から空気に切り替えた時の回復応答性が悪い。一方セン
サ温度を４００℃まで高めれば回復応答性は良くなる
が、今度は急激にガス感度が低下する。回復応答性を高
めるためにセンサを加熱するヒートクリーンニングも知
られているが、この場合には連続測定ができず、またヒ
ートクリーンニング用の別回路が必要となる等の難点が
あった。。
は、ガス感度は比較的良好であるものの雰囲気をＨ2Ｓ
から空気に切り替えた時の回復応答性が悪い。一方セン
サ温度を４００℃まで高めれば回復応答性は良くなる
が、今度は急激にガス感度が低下する。回復応答性を高
めるためにセンサを加熱するヒートクリーンニングも知
られているが、この場合には連続測定ができず、またヒ
ートクリーンニング用の別回路が必要となる等の難点が
あった。。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、硫黄系ガスが吸脱着する金属酸化物半導体の主
体をＷＯ3とし、この金属酸化物に加える添加物をＰt、
Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種と
した。
発明は、硫黄系ガスが吸脱着する金属酸化物半導体の主
体をＷＯ3とし、この金属酸化物に加える添加物をＰt、
Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種と
した。
【０００７】
【作用】ガスセンサの主体となる金属酸化物を従来のＳ
nＯ2から酸性の強いＷＯ3に変えることで、Ｈ2Ｓ、メル
カプタン等の硫黄系ガスに対する感度が大幅に向上す
る。
nＯ2から酸性の強いＷＯ3に変えることで、Ｈ2Ｓ、メル
カプタン等の硫黄系ガスに対する感度が大幅に向上す
る。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで図１は本発明に係るガスセンサの一例
を示す斜視図、図２は同ガスセンサの一部拡大断面図で
ある。また図３は本発明に係るガスセンサの他の例を示
す斜視図である。
説明する。ここで図１は本発明に係るガスセンサの一例
を示す斜視図、図２は同ガスセンサの一部拡大断面図で
ある。また図３は本発明に係るガスセンサの他の例を示
す斜視図である。
【０００９】図１及び図２に示すガスセンサ１はアルミ
ナ基板２に一対の櫛形Ａu電極３，３を焼成により形成
し、このＡu電極３，３が接続する金属酸化物半導体層
４を同じく焼成によりアルミナ基板２表面に形成し、更
にアルミナ基板２内にはヒータ５を埋設している。この
金属酸化物半導体層４はＷＯ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、
Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種を添加している。
尚、アルミナ等の基板に金属酸化物半導体層を薄膜状に
形成せず、ある程度の厚みの金属酸化物半導体層に直接
電極を埋設してもよい。
ナ基板２に一対の櫛形Ａu電極３，３を焼成により形成
し、このＡu電極３，３が接続する金属酸化物半導体層
４を同じく焼成によりアルミナ基板２表面に形成し、更
にアルミナ基板２内にはヒータ５を埋設している。この
金属酸化物半導体層４はＷＯ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、
Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種を添加している。
尚、アルミナ等の基板に金属酸化物半導体層を薄膜状に
形成せず、ある程度の厚みの金属酸化物半導体層に直接
電極を埋設してもよい。
【００１０】この金属酸化物半導体層４の製法について
以下に述べる。先ず、パラタングステン酸アンモニウム
｛（ＮＨ4）10Ｗ12Ｏ41・５Ｈ2Ｏ｝を出発原料とし、こ
れを空気中で６００℃．５時間熱分解してＷＯ3の粉末
試料を得る。次いで、この粉末試料にＰt、Ｒu、Ａu、
Ａg、ＲhまたはＰdを添加し、空気中で６００℃、５時
間焼成して得た粉末をビヒクルとともに混練して成形し
た後焼成することで金属酸化物半導体層４を形成する。
尚、Ｐt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh、Ｐdの添加には、含浸法
やコロイド吸着法が用いられる。
以下に述べる。先ず、パラタングステン酸アンモニウム
｛（ＮＨ4）10Ｗ12Ｏ41・５Ｈ2Ｏ｝を出発原料とし、こ
れを空気中で６００℃．５時間熱分解してＷＯ3の粉末
試料を得る。次いで、この粉末試料にＰt、Ｒu、Ａu、
Ａg、ＲhまたはＰdを添加し、空気中で６００℃、５時
間焼成して得た粉末をビヒクルとともに混練して成形し
た後焼成することで金属酸化物半導体層４を形成する。
尚、Ｐt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh、Ｐdの添加には、含浸法
やコロイド吸着法が用いられる。
【００１１】図３に示すガスセンサ１１は筒状アルミナ
管１２に一対のＰt線１３，１３を巻回し、このＰt線１
３，１３を包むようにＷＯ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh
及びＰdのうちの少なくとも１種を添加してなる多孔質
焼結体からなる金属酸化物半導体層１４を形成してい
る。
管１２に一対のＰt線１３，１３を巻回し、このＰt線１
３，１３を包むようにＷＯ3にＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh
及びＰdのうちの少なくとも１種を添加してなる多孔質
焼結体からなる金属酸化物半導体層１４を形成してい
る。
【００１２】上記添加物のうち、Ａuは応答性及びガス
感度のいずれにおいても良好な結果であった。そこで、
Ａuを添加した素子について下記の実験を行った。図４
は、ＷＯ3にＡuを０．５重量％添加して形成した素子
（以後、ＷＯ3−０．５Ａu素子と表記する）のＨ2Ｓ濃
度１ppm雰囲気中における、素子温度とガス感度との関
係を調べた結果である。ここでガス感度は空気中におけ
る抵抗値Ｒaと被検ガス（硫化水素やメルカプタンを含
む空気）中における抵抗値Ｒsとの比Ｓ＝Ｒa／Ｒsで表
わすようにした。
感度のいずれにおいても良好な結果であった。そこで、
Ａuを添加した素子について下記の実験を行った。図４
は、ＷＯ3にＡuを０．５重量％添加して形成した素子
（以後、ＷＯ3−０．５Ａu素子と表記する）のＨ2Ｓ濃
度１ppm雰囲気中における、素子温度とガス感度との関
係を調べた結果である。ここでガス感度は空気中におけ
る抵抗値Ｒaと被検ガス（硫化水素やメルカプタンを含
む空気）中における抵抗値Ｒsとの比Ｓ＝Ｒa／Ｒsで表
わすようにした。
【００１３】図５はＷＯ3へのＡu添加量とガス感度との
関係を調べたものであり、素子温度は３００℃に設定
し、Ｈ2Ｓ濃度１ppm雰囲気中で測定した。同図から、Ａ
u添加量は０．５重量％前後が最も適量でありガス感度
が高くなることが分かった。
関係を調べたものであり、素子温度は３００℃に設定
し、Ｈ2Ｓ濃度１ppm雰囲気中で測定した。同図から、Ａ
u添加量は０．５重量％前後が最も適量でありガス感度
が高くなることが分かった。
【００１４】図６は、添加物なしのＷＯ3素子、及びＷ
Ｏ3−０．５Ａu素子について、素子温度３００℃で、Ｈ
2Ｓ濃度（ppb）とガス感度との関係を調べたものであ
る。同図からＨ2Ｓ濃度の対数値と素子のガス感度の対
数値とは直線関係にあり、本発明に基づくＷＯ3−０．
５Ａu素子はＷＯ3単独素子と比較して約１／５０の薄い
Ｈ2Ｓ濃度を同感度で検知できることが分かった。
Ｏ3−０．５Ａu素子について、素子温度３００℃で、Ｈ
2Ｓ濃度（ppb）とガス感度との関係を調べたものであ
る。同図からＨ2Ｓ濃度の対数値と素子のガス感度の対
数値とは直線関係にあり、本発明に基づくＷＯ3−０．
５Ａu素子はＷＯ3単独素子と比較して約１／５０の薄い
Ｈ2Ｓ濃度を同感度で検知できることが分かった。
【００１５】図７は本発明に基づくＷＯ3−０．５Ａu素
子について、素子温度３００℃で、メチルメルカプタン
濃度（ppb）とガス感度との関係を調べたものである。
同図から明らかなように、メチルメルカプタン濃度の対
数値と素子のガス感度の対数値とはＨ2Ｓの場合と同じ
く直線関係にあり、Ｈ2Ｓとほとんど変らない高いガス
感度を示した。
子について、素子温度３００℃で、メチルメルカプタン
濃度（ppb）とガス感度との関係を調べたものである。
同図から明らかなように、メチルメルカプタン濃度の対
数値と素子のガス感度の対数値とはＨ2Ｓの場合と同じ
く直線関係にあり、Ｈ2Ｓとほとんど変らない高いガス
感度を示した。
【００１６】図８はＨ2Ｓ濃度０．１ppmに対する本発明
に基づくＷＯ3−０．５Ａu素子の応答曲線であり、縦軸
は素子抵抗の変化率（Ｒ／Ｒ0）の対数値で表してあ
る。同図から、この素子は臭気発生から僅か１分程度で
臭気を感知することができ、また回復速度も、ヒートク
リーニングを用いなくても４分程度で完全に回復するこ
とのできる優秀なものであることが分かった。
に基づくＷＯ3−０．５Ａu素子の応答曲線であり、縦軸
は素子抵抗の変化率（Ｒ／Ｒ0）の対数値で表してあ
る。同図から、この素子は臭気発生から僅か１分程度で
臭気を感知することができ、また回復速度も、ヒートク
リーニングを用いなくても４分程度で完全に回復するこ
とのできる優秀なものであることが分かった。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、金
属酸化物半導体ガスセンサを構成する主体となる金属酸
化物としてＷＯ3を選定し、これにＰt、Ｒu、Ａu、Ａ
g、Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種を添加したこと
で、Ｈ2Ｓ、メルカプタン等の硫黄系ガスに対するセン
サの感度を大幅に高めることができ、更に応答速度及び
回復速度の双方に優れたガスセンサとすることができ
る。
属酸化物半導体ガスセンサを構成する主体となる金属酸
化物としてＷＯ3を選定し、これにＰt、Ｒu、Ａu、Ａ
g、Ｒh及びＰdのうちの少なくとも１種を添加したこと
で、Ｈ2Ｓ、メルカプタン等の硫黄系ガスに対するセン
サの感度を大幅に高めることができ、更に応答速度及び
回復速度の双方に優れたガスセンサとすることができ
る。
【図１】本発明に係るガスセンサの一例を示す斜視図
【図２】同ガスセンサの一部拡大断面図
【図３】同ガスセンサの他の例を示す斜視図
【図４】同ガスセンサのＨ2Ｓに対する素子温度とガス
感度との関係を示すグラフ
感度との関係を示すグラフ
【図５】同ガスセンサのＨ2Ｓに対するＡu添加量とガス
感度との関係を示すグラフ
感度との関係を示すグラフ
【図６】同ガスセンサのＨ2Ｓ濃度とガス感度との関係
を示すグラフ
を示すグラフ
【図７】同ガスセンサのメチルメルカプタン濃度とガス
感度との関係を示すグラフ
感度との関係を示すグラフ
【図８】同ガスセンサのＨ2Ｓに対する応答曲線を示す
グラフ
グラフ
１、１１…ガスセンサ、２、１２…アルミナ基板、３、
１３…電極、４、１４…金属酸化物半導体層、５…ヒー
タ。
１３…電極、４、１４…金属酸化物半導体層、５…ヒー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 則雄 福岡県福岡市中央区平尾３−17−５−301
Claims (1)
- 【請求項１】 主体となる金属酸化物に添加物を加えた
金属酸化物半導体に対するガスの吸脱着による抵抗値の
変化を利用したガスセンサにおいて、前記ガスは硫黄系
ガスであり、更に前記主体となる金属酸化物をＷＯ3と
し、添加物をＰt、Ｒu、Ａu、Ａg、Ｒh及びＰdのうちの
少なくとも１種と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 |
|---|---|---|---|
| JP19608592A JP3191420B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19608592A JP3191420B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618467A true JPH0618467A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3191420B2 JP3191420B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=16351963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19608592A Expired - Fee Related JP3191420B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3191420B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003029801A1 (fr) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Capteur de soufre et detecteur de soufre |
| JP2003130832A (ja) * | 2001-10-23 | 2003-05-08 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 硫黄検出センサ及び硫黄検出装置 |
| KR100477422B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2005-03-23 | 동양물산기업 주식회사 | 암모니아 가스 검지용 반도체식 박막 가스 센서의 제조방법 및 센서 소자 |
| WO2006007802A1 (de) * | 2004-07-20 | 2006-01-26 | T.E.M.. Technologische Entwicklungen Und Management Gmbh | Sensor zur detektion luftgetragener gase oder dämpfe mit einer metalloxidischen, gasempfindlichen wirkschicht |
| JP2009519470A (ja) * | 2005-12-12 | 2009-05-14 | ネクステック、マテリアルズ、リミテッド | セラミックｈ２ｓセンサ |
| JP2010043905A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガスセンサ |
| KR101104215B1 (ko) * | 2009-06-30 | 2012-01-10 | 한국이엔에쓰 주식회사 | 황화합물 검출용 가스 센서 제조방법 |
| JP2016145810A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-12 | Toto株式会社 | 生体情報測定システム |
| JP2021012110A (ja) * | 2019-07-08 | 2021-02-04 | フィガロ技研株式会社 | Ｗｏ３系ガスセンサの改質方法 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP19608592A patent/JP3191420B2/ja not_active Expired - Fee Related
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