JPH08220045A - Ｃｏガス検知素子 - Google Patents
Ｃｏガス検知素子Info
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- JPH08220045A JPH08220045A JP2202895A JP2202895A JPH08220045A JP H08220045 A JPH08220045 A JP H08220045A JP 2202895 A JP2202895 A JP 2202895A JP 2202895 A JP2202895 A JP 2202895A JP H08220045 A JPH08220045 A JP H08220045A
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- gas detector
- heater
- detector
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 夾雑ガスの影響を受けずＣＯを感度良く検知
可能な、安価なＣＯガス検知素子を提供する。 【構成】 鉄、コバルト及びニッケルよりなる群より選
ばれた少なくとも１種の金属とチタンとの複合酸化物よ
りなるガス検知体１に一対の電極２を設け、ヒーター４
を設けた絶縁性基板３上に設置し、ＣＯガス検知器を構
成する
可能な、安価なＣＯガス検知素子を提供する。 【構成】 鉄、コバルト及びニッケルよりなる群より選
ばれた少なくとも１種の金属とチタンとの複合酸化物よ
りなるガス検知体１に一対の電極２を設け、ヒーター４
を設けた絶縁性基板３上に設置し、ＣＯガス検知器を構
成する
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、混合気体中に含まれる
ＣＯガス（一酸化炭素ガス）の濃度検出を行うための新
規なＣＯガス検知素子に関する。詳しくは、燃焼機器の
不完全燃焼において発生する排ガスのような高温であり
高濃度の夾雑ガスが存在する雰囲気中でもＣＯを有効に
検出し得るＣＯガス検知素子に関するものである。
ＣＯガス（一酸化炭素ガス）の濃度検出を行うための新
規なＣＯガス検知素子に関する。詳しくは、燃焼機器の
不完全燃焼において発生する排ガスのような高温であり
高濃度の夾雑ガスが存在する雰囲気中でもＣＯを有効に
検出し得るＣＯガス検知素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、使用されているＣＯ濃度測定に
は、赤外線吸収法、電気分解法等が用いられてきたが、
これらの方法の実施には大型の装置を要し、高価であ
り、また、メンテナンスが困難であるといった問題点が
あった。
は、赤外線吸収法、電気分解法等が用いられてきたが、
これらの方法の実施には大型の装置を要し、高価であ
り、また、メンテナンスが困難であるといった問題点が
あった。
【０００３】これらの問題点を解決するために、接触燃
焼式や半導体式のＣＯガス検知素子用いた小型で安価な
メンテナンスフリーのＣＯガス検知器が多くの研究者に
より検討されてきた。
焼式や半導体式のＣＯガス検知素子用いた小型で安価な
メンテナンスフリーのＣＯガス検知器が多くの研究者に
より検討されてきた。
【０００４】例えば、接触燃焼式のＣＯガス検知素子
は、酸化触媒をＰｔ等のコイルや印刷膜上に塗布したも
のである。この素子によるＣＯガスの検知は、該酸化触
媒上で可燃性ガスが燃焼してコイルや印刷膜の温度が上
昇することによる抵抗の変化を測定することにより可燃
性ガス量を検知するものである。
は、酸化触媒をＰｔ等のコイルや印刷膜上に塗布したも
のである。この素子によるＣＯガスの検知は、該酸化触
媒上で可燃性ガスが燃焼してコイルや印刷膜の温度が上
昇することによる抵抗の変化を測定することにより可燃
性ガス量を検知するものである。
【０００５】また、半導体式のＣＯガス検知素子として
は、ＳｎＯ2に例示される金属酸化物半導体よりなるガ
ス検知体に一対の電極を接続したものである。この素子
によるＣＯガスの検知は、該ガス検知体にＣＯが吸着し
たときに起こる抵抗の変化を測定することにより、ガス
量を検知するものである。
は、ＳｎＯ2に例示される金属酸化物半導体よりなるガ
ス検知体に一対の電極を接続したものである。この素子
によるＣＯガスの検知は、該ガス検知体にＣＯが吸着し
たときに起こる抵抗の変化を測定することにより、ガス
量を検知するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
接触燃焼式の素子は、出力変化が小さく、周囲温湿度の
影響を受け易く、補償回路が必要となり、検知のための
回路が複雑になるばかりでなく、装置自体が高価になる
といった問題点があった。また、その使用温度は一般に
２００℃以下であり、湯沸かし器やボイラー等の燃焼排
ガスのような最高３００℃付近に至る排ガス中で使用す
ることが困難であった。
接触燃焼式の素子は、出力変化が小さく、周囲温湿度の
影響を受け易く、補償回路が必要となり、検知のための
回路が複雑になるばかりでなく、装置自体が高価になる
といった問題点があった。また、その使用温度は一般に
２００℃以下であり、湯沸かし器やボイラー等の燃焼排
ガスのような最高３００℃付近に至る排ガス中で使用す
ることが困難であった。
【０００７】一方、従来の半導体式のＣＯガス検知素子
は、出力変化が大きいため補償回路は不必要であるが、
共存する酸素や水素等の影響を受け易く、測定精度が充
分に得られないといった問題点があった。特に、燃焼機
器の不完全燃焼時に発生する排ガスにおいては、排気中
の酸素濃度が大きく変化し、さらに、高濃度の水素や炭
化水素等の夾雑ガスが存在するため、上記の問題は深刻
であり、ＣＯ検知の際に大きな検出誤差が生じていた。
また、ＣＯに対する選択性を有利にするためには使用温
度を２００℃以下にする必要があり、やはり高温の排ガ
ス中で使用することが困難であった。
は、出力変化が大きいため補償回路は不必要であるが、
共存する酸素や水素等の影響を受け易く、測定精度が充
分に得られないといった問題点があった。特に、燃焼機
器の不完全燃焼時に発生する排ガスにおいては、排気中
の酸素濃度が大きく変化し、さらに、高濃度の水素や炭
化水素等の夾雑ガスが存在するため、上記の問題は深刻
であり、ＣＯ検知の際に大きな検出誤差が生じていた。
また、ＣＯに対する選択性を有利にするためには使用温
度を２００℃以下にする必要があり、やはり高温の排ガ
ス中で使用することが困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、鉄、コバル
ト及びニッケルよりなる群より選ばれた少なくとも１種
の金属とチタンとの複合酸化物よりなる金属酸化物半導
体をガス検知体として使用することにより、出力変化が
大きく、さらに、夾雑ガスの影響を受けにくく、しか
も、高温での使用が可能な、小型で安価なＣＯ検知素子
が得られることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、鉄、コバル
ト及びニッケルよりなる群より選ばれた少なくとも１種
の金属とチタンとの複合酸化物よりなる金属酸化物半導
体をガス検知体として使用することにより、出力変化が
大きく、さらに、夾雑ガスの影響を受けにくく、しか
も、高温での使用が可能な、小型で安価なＣＯ検知素子
が得られることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００９】即ち、本発明は、鉄、コバルト及びニッケ
ルよりなる群より選ばれた少なくとも１種の金属とチタ
ンとの複合酸化物よりなるガス検知体に一対の電極を設
けてなるＣＯガス検知素子である。
ルよりなる群より選ばれた少なくとも１種の金属とチタ
ンとの複合酸化物よりなるガス検知体に一対の電極を設
けてなるＣＯガス検知素子である。
【００１０】本発明において、ガス検知体として使用さ
れる上記の複合酸化物は、鉄、コバルト及びニッケルよ
りなる群より選ばれた少なくとも１種の金属とチタンと
の複合酸化物であれば特に制限なく使用される。好適に
使用される複合酸化物を具体的に例示すれば、ＣｏＴｉ
Ｏ3、Ｃｏ2ＴｉＯ4、ＮｉＴｉＯ3、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.1Ｔｉ
Ｏ3、Ｃｏ0.95Ｆｅ0.05ＴｉＯ3、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.05Ｆｅ
0.05ＴｉＯ3、ＦｅＴｉＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ4、Ｆｅ2Ｔｉ
Ｏ5、Ｆｅ1.95Ｃｏ0.1ＴｉＯ5などが挙げられる。特
に、ＣｏＴｉＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ5、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.1Ｔｉ
Ｏ3は、ＣＯに対する感度が特に高く、また夾雑ガスの
影響を特に受け難いという極めて良好な効果を発揮しす
るため、本発明において特に好適に使用される。
れる上記の複合酸化物は、鉄、コバルト及びニッケルよ
りなる群より選ばれた少なくとも１種の金属とチタンと
の複合酸化物であれば特に制限なく使用される。好適に
使用される複合酸化物を具体的に例示すれば、ＣｏＴｉ
Ｏ3、Ｃｏ2ＴｉＯ4、ＮｉＴｉＯ3、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.1Ｔｉ
Ｏ3、Ｃｏ0.95Ｆｅ0.05ＴｉＯ3、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.05Ｆｅ
0.05ＴｉＯ3、ＦｅＴｉＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ4、Ｆｅ2Ｔｉ
Ｏ5、Ｆｅ1.95Ｃｏ0.1ＴｉＯ5などが挙げられる。特
に、ＣｏＴｉＯ3、Ｆｅ2ＴｉＯ5、Ｃｏ0.9Ｎｉ0.1Ｔｉ
Ｏ3は、ＣＯに対する感度が特に高く、また夾雑ガスの
影響を特に受け難いという極めて良好な効果を発揮しす
るため、本発明において特に好適に使用される。
【００１１】本発明のＣＯガス検知体の形状は特に制限
されるものではなく、該ＣＯガス検知体を用いて得られ
るＣＯガス検知器の構造に応じて適宜決定すれば良い。
例えば、チップ状、膜状等が一般的である。上記チップ
状の素子の場合、具体的な形状としては、円形の薄片、
角形の薄片、楕円形の薄片等を挙げることができ、これ
らの薄片の厚みは、一般に、０．０５〜５ｍｍ、好まし
くは０．１〜３ｍｍが適当であり、薄片の片面の面積は
１〜１５０ｍｍ2、好ましくは３〜１００ｍｍ2が適当で
ある。また、薄膜の場合、１×１０-5〜０．３ｍｍ、好
ましくは、１×１０-4〜０．２ｍｍの厚みで、膜面積１
〜１００ｍｍ2、好ましくは２〜８０ｍｍ2の範囲が適当
である。
されるものではなく、該ＣＯガス検知体を用いて得られ
るＣＯガス検知器の構造に応じて適宜決定すれば良い。
例えば、チップ状、膜状等が一般的である。上記チップ
状の素子の場合、具体的な形状としては、円形の薄片、
角形の薄片、楕円形の薄片等を挙げることができ、これ
らの薄片の厚みは、一般に、０．０５〜５ｍｍ、好まし
くは０．１〜３ｍｍが適当であり、薄片の片面の面積は
１〜１５０ｍｍ2、好ましくは３〜１００ｍｍ2が適当で
ある。また、薄膜の場合、１×１０-5〜０．３ｍｍ、好
ましくは、１×１０-4〜０．２ｍｍの厚みで、膜面積１
〜１００ｍｍ2、好ましくは２〜８０ｍｍ2の範囲が適当
である。
【００１２】上記の形状を有するＣＯガス検知体を複合
酸化物によって形成する方法は特に制限されないが、代
表的な製造方法としては、焼結法、熱分解法等による方
法が好適である。上記の方法のうち、焼結法はチップ
状、膜状の素子の成形に好適であり、熱分解法は膜状の
素子を形成する場合に好適である。
酸化物によって形成する方法は特に制限されないが、代
表的な製造方法としては、焼結法、熱分解法等による方
法が好適である。上記の方法のうち、焼結法はチップ
状、膜状の素子の成形に好適であり、熱分解法は膜状の
素子を形成する場合に好適である。
【００１３】上記製造方法を更に具体的に説明すると、
先ず、焼結法による製造方法は、複合酸化物粉体を所定
の形状を有するキャビティー内に充填し、圧縮成形した
後、或いは圧縮成形すると同時に加熱して焼結する方法
が好適である。該圧縮成形における圧力は、２００ｋｇ
／ｃｍ2〜１ｔ／ｃｍ2、一般的には３００〜７００ｋｇ
／ｃｍ2が適当である。また、焼結温度は５００℃〜１
３００℃が望ましい。焼結雰囲気は、Ｆｅ2+を含む複合
酸化物の場合には水素等の還元性ガスを含む雰囲気を用
いることが好ましいが、その他は、酸素、窒素、アルゴ
ン等の非還元性ガス雰囲気が望ましい。
先ず、焼結法による製造方法は、複合酸化物粉体を所定
の形状を有するキャビティー内に充填し、圧縮成形した
後、或いは圧縮成形すると同時に加熱して焼結する方法
が好適である。該圧縮成形における圧力は、２００ｋｇ
／ｃｍ2〜１ｔ／ｃｍ2、一般的には３００〜７００ｋｇ
／ｃｍ2が適当である。また、焼結温度は５００℃〜１
３００℃が望ましい。焼結雰囲気は、Ｆｅ2+を含む複合
酸化物の場合には水素等の還元性ガスを含む雰囲気を用
いることが好ましいが、その他は、酸素、窒素、アルゴ
ン等の非還元性ガス雰囲気が望ましい。
【００１４】また、焼結法の他の方法としては、複合酸
化物粉体を分散媒と混合してペースト状とし、これをス
クリーン印刷により絶縁性基板上に膜上に印刷した後、
前記した焼結温度及び焼結雰囲気で焼結する方法が挙げ
られる。
化物粉体を分散媒と混合してペースト状とし、これをス
クリーン印刷により絶縁性基板上に膜上に印刷した後、
前記した焼結温度及び焼結雰囲気で焼結する方法が挙げ
られる。
【００１５】上記した焼結法において、複合酸化物粉体
の使用に代えて、鉄、コバルト及びニッケルとチタンを
それぞれ含む水酸化物、アルコキサイド等の化合物を用
い、該化合物の酸化と焼結を連続して行っても良い。特
に、予め、ＣｏＴｉ（ＯＨ）6のような目的となる複合
酸化物の前駆体となる化合物を製造した後に酸化、焼結
を行う方法は好適である。一方、熱分解法としては、目
的とする複合酸化物を構成する金属のアルコキサイド等
の有機金属化合物や硝酸塩等の溶液をアルミナ等の基板
に塗布した後、前記した温度及び雰囲気で熱分解するこ
とにより、薄膜を形成させる方法が挙げられる。
の使用に代えて、鉄、コバルト及びニッケルとチタンを
それぞれ含む水酸化物、アルコキサイド等の化合物を用
い、該化合物の酸化と焼結を連続して行っても良い。特
に、予め、ＣｏＴｉ（ＯＨ）6のような目的となる複合
酸化物の前駆体となる化合物を製造した後に酸化、焼結
を行う方法は好適である。一方、熱分解法としては、目
的とする複合酸化物を構成する金属のアルコキサイド等
の有機金属化合物や硝酸塩等の溶液をアルミナ等の基板
に塗布した後、前記した温度及び雰囲気で熱分解するこ
とにより、薄膜を形成させる方法が挙げられる。
【００１６】本発明において、上記のＣＯガス検知体に
は、一対の電極を設けることによってＣＯガス検知素子
が形成される。
は、一対の電極を設けることによってＣＯガス検知素子
が形成される。
【００１７】上記電極は公知の半導体式の検知素子に使
用される材質、構造のものが特に制限なく使用される。
例えば、白金、白金にロジウム、タングステン等の他の
金属を３〜１０重量％の範囲で存在させたものなどが一
般に使用される。
用される材質、構造のものが特に制限なく使用される。
例えば、白金、白金にロジウム、タングステン等の他の
金属を３〜１０重量％の範囲で存在させたものなどが一
般に使用される。
【００１８】上記電極を設ける態様も特に制限されず、
ＣＯガス検知体の製造方法に応じて適宜決定すれば良
い。例えば、複合酸化物或いはその前駆体をチップ状に
成形後焼結して焼結体を得る場合は、該成形体に一対の
電極の一端を相互に接触しないようにそれぞれ埋没させ
た後に焼結する方法が、また、前記複合酸化物のペース
トを焼結してによりＣＯガス検知体を形成する場合は、
該ペーストによるパターンと一対の電極の一端とを、相
互に接触しないようにそれぞれ積層せしめて焼結する方
法が挙げられる。また、焼結により得られたＣＯガス検
知体に一対の電極の一端を相互に接触しないように、溶
接、接着等の手段で取り付ける方法によって電極を設け
ることも可能である。
ＣＯガス検知体の製造方法に応じて適宜決定すれば良
い。例えば、複合酸化物或いはその前駆体をチップ状に
成形後焼結して焼結体を得る場合は、該成形体に一対の
電極の一端を相互に接触しないようにそれぞれ埋没させ
た後に焼結する方法が、また、前記複合酸化物のペース
トを焼結してによりＣＯガス検知体を形成する場合は、
該ペーストによるパターンと一対の電極の一端とを、相
互に接触しないようにそれぞれ積層せしめて焼結する方
法が挙げられる。また、焼結により得られたＣＯガス検
知体に一対の電極の一端を相互に接触しないように、溶
接、接着等の手段で取り付ける方法によって電極を設け
ることも可能である。
【００１９】本発明において、ＣＯガス検知素子の他の
構造、或いは該ＣＯガス検知素子を用いたガス検知器の
態様は、公知の半導体式のＣＯガス検知体と同様の構造
が特に制限なく採用される。
構造、或いは該ＣＯガス検知素子を用いたガス検知器の
態様は、公知の半導体式のＣＯガス検知体と同様の構造
が特に制限なく採用される。
【００２０】図１は、本発明において、角形チップのＣ
Ｏガス検知素子を組み込んだＣＯガス検知器の代表的な
態様を示す斜視図である。即ち、上記ＣＯガス検知器
は、絶縁性基板３よりなる支持台にＣＯガス検知体１を
少なくとも一部が露出した状態で設け、該ＣＯガス検知
体１には、相互に接触しないように間隔をあけて１対の
電極２が設けられ、且つＣＯガス検知体の近傍に位置す
るようにヒーター４（ヒーター電極は図示せず）を設け
た構造を有する。
Ｏガス検知素子を組み込んだＣＯガス検知器の代表的な
態様を示す斜視図である。即ち、上記ＣＯガス検知器
は、絶縁性基板３よりなる支持台にＣＯガス検知体１を
少なくとも一部が露出した状態で設け、該ＣＯガス検知
体１には、相互に接触しないように間隔をあけて１対の
電極２が設けられ、且つＣＯガス検知体の近傍に位置す
るようにヒーター４（ヒーター電極は図示せず）を設け
た構造を有する。
【００２１】上記のＣＯガス検知器において、絶縁性基
板３はＣＯガス検知体１、ヒーター４、電極２を支持す
るためのものであり、絶縁性を有し、ヒーター４の加熱
温度に対して耐熱性を有する材質が特に制限なく使用さ
れる。かかる材質としては、アルミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2
Ｏ3、シリカ等が好適である。また、ヒーター４はＣＯ
ガス検知体１を加熱してＣＯとの反応性及び応答性を高
めるためのものである。上記のヒーター４はＣＯガス検
知体１の近傍に設け、絶縁性基板３を介して該ＣＯガス
検知体１を加熱できるように設けることが好ましい。具
体的には、図１に示すようにＣＯガス検知体１の近傍の
絶縁性基板内に埋設する態様、あるいは該ＣＯガス検知
体の露出面以外の面に貼付する態様が好ましい。また、
ヒーター４の材質としては、通電により所定の温度に昇
温可能なものであれば特に制限されない。好適な材質を
例示すれば、白金、タングステン、酸化ルテニウム、炭
化珪素等があげられる。
板３はＣＯガス検知体１、ヒーター４、電極２を支持す
るためのものであり、絶縁性を有し、ヒーター４の加熱
温度に対して耐熱性を有する材質が特に制限なく使用さ
れる。かかる材質としては、アルミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2
Ｏ3、シリカ等が好適である。また、ヒーター４はＣＯ
ガス検知体１を加熱してＣＯとの反応性及び応答性を高
めるためのものである。上記のヒーター４はＣＯガス検
知体１の近傍に設け、絶縁性基板３を介して該ＣＯガス
検知体１を加熱できるように設けることが好ましい。具
体的には、図１に示すようにＣＯガス検知体１の近傍の
絶縁性基板内に埋設する態様、あるいは該ＣＯガス検知
体の露出面以外の面に貼付する態様が好ましい。また、
ヒーター４の材質としては、通電により所定の温度に昇
温可能なものであれば特に制限されない。好適な材質を
例示すれば、白金、タングステン、酸化ルテニウム、炭
化珪素等があげられる。
【００２２】図２は、本発明のＣＯガス検知素子を組み
込んだＣＯガス測定装置の代表的な回路図を示すもので
ある。即ち、ＣＯガス検知器５は電極を介して回路用電
源６及び電圧計７と直列に接続される。また、負荷抵抗
８が電圧計７と並列に接続される。一方、ヒーター４は
ヒーター用電源９に接続される。
込んだＣＯガス測定装置の代表的な回路図を示すもので
ある。即ち、ＣＯガス検知器５は電極を介して回路用電
源６及び電圧計７と直列に接続される。また、負荷抵抗
８が電圧計７と並列に接続される。一方、ヒーター４は
ヒーター用電源９に接続される。
【００２３】本発明において、ＣＯガス検知体は、上記
図１にも示すように、ＣＯとの反応性を高めるために、
近傍に０ヒーターを設ける等の手段により、２００℃〜
５００℃、好ましくは３００℃〜４５０℃に加熱するこ
とが望ましい。
図１にも示すように、ＣＯとの反応性を高めるために、
近傍に０ヒーターを設ける等の手段により、２００℃〜
５００℃、好ましくは３００℃〜４５０℃に加熱するこ
とが望ましい。
【００２４】また、ＣＯガス濃度の測定は、ヒーター４
を作動させ、ＣＯガス検知体１を上記所定温度に加熱し
た状態で該ＣＯガス検知体１を被測定ガス中におき、そ
の時の電圧を電圧計７で測定することによって行うこと
ができる。
を作動させ、ＣＯガス検知体１を上記所定温度に加熱し
た状態で該ＣＯガス検知体１を被測定ガス中におき、そ
の時の電圧を電圧計７で測定することによって行うこと
ができる。
【００２５】このようにして、回路用電源６の電圧Ｖｃ
と負荷抵抗８の抵抗ＲL、電圧計７で測定される出力電
圧ＶｏｕｔとＣＯガス検地部１の抵抗Ｒｓとの間には以
下の関係があり、Ｖｏｕｔを測定することにより、下記
の（１）式より容易にＲｓを算出することができる。
と負荷抵抗８の抵抗ＲL、電圧計７で測定される出力電
圧ＶｏｕｔとＣＯガス検地部１の抵抗Ｒｓとの間には以
下の関係があり、Ｖｏｕｔを測定することにより、下記
の（１）式より容易にＲｓを算出することができる。
【００２６】 Ｒｓ＝ＲL（Ｖｃ−Ｖｏｕｔ）／Ｖｏｕｔ （１） 本発明のＣＯガス検知素子は素子温度が一定の時、雰囲
気中のＣＯ濃度に応じて決まった抵抗値を示す。従っ
て、上記Ｒｓより、これに対するＣＯガス濃度をあらか
じめ作成した検量線より求めることにより、被測定ガス
中のＣＯガス濃度を知ることができる。
気中のＣＯ濃度に応じて決まった抵抗値を示す。従っ
て、上記Ｒｓより、これに対するＣＯガス濃度をあらか
じめ作成した検量線より求めることにより、被測定ガス
中のＣＯガス濃度を知ることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明のＣＯガス検知素子は、 （１）ＣＯガスに対する出力変化が大きく （２）夾雑ガスの影響を受けにくく （３）排ガスのような高温雰囲気でも使用できる 等の特徴を有する。
【００２８】従って、ＣＯガスを含む混合ガス中のＣＯ
ガス濃度を広範囲にわたって正確に測定することが可能
である。
ガス濃度を広範囲にわたって正確に測定することが可能
である。
【００２９】本発明のＣＯガス検知素子は、一般の混合
ガス中のＣＯ濃度を検知することもできるが、さらに、
夾雑ガスの影響を受けにくく高温でも使用できるという
特性を有しているので、特に燃焼機器等の煙道に素子を
直接設置し、素子の抵抗変化を追跡して終始ＣＯ濃度を
追跡し、異常時には燃焼機器等の運転条件を変えるフィ
ードバックシステムにまで発展させることもできる。
ガス中のＣＯ濃度を検知することもできるが、さらに、
夾雑ガスの影響を受けにくく高温でも使用できるという
特性を有しているので、特に燃焼機器等の煙道に素子を
直接設置し、素子の抵抗変化を追跡して終始ＣＯ濃度を
追跡し、異常時には燃焼機器等の運転条件を変えるフィ
ードバックシステムにまで発展させることもできる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００３１】なお、実施例において、ＣＯ感度（以下、
ＳCOで表す）及びＯ2、Ｈ2、ＮＯのＣＯ感度に及ぼす影
響度（以下、ＥO2、ＥH2、ＥNOで表す）はそれぞれ下記
の方法により求めた。
ＳCOで表す）及びＯ2、Ｈ2、ＮＯのＣＯ感度に及ぼす影
響度（以下、ＥO2、ＥH2、ＥNOで表す）はそれぞれ下記
の方法により求めた。
【００３２】（１）ＳCO： Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％
を含む雰囲気中の抵抗Ｒ１とＯ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９
％、ＣＯ：５０００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗Ｒ２と
の比の対数（ｌｏｇ（Ｒ２／Ｒ１））で表した。
を含む雰囲気中の抵抗Ｒ１とＯ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９
％、ＣＯ：５０００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗Ｒ２と
の比の対数（ｌｏｇ（Ｒ２／Ｒ１））で表した。
【００３３】（２）ＥO2： Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％
を含む雰囲気中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定
し、検量線を作成した。次いで、Ｏ2：５％、Ｈ2Ｏ：９
％、ＣＯ：１０００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗を測定
し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出し、基準濃
度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合いを下記の式
で計算して表示した。
を含む雰囲気中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定
し、検量線を作成した。次いで、Ｏ2：５％、Ｈ2Ｏ：９
％、ＣＯ：１０００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗を測定
し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出し、基準濃
度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合いを下記の式
で計算して表示した。
【００３４】Ｅ（％）＝（Ｃ’−Ｃst）／Ｃst＊１００ （３）ＥH2： Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％を含む雰囲気
中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定し、検量線を
作成した。Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％、ＣＯ：１０００
ｐｐｍ、Ｈ2：６００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗を測
定し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出し、基準
濃度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合いを下記の
式で計算して表示した。
中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定し、検量線を
作成した。Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％、ＣＯ：１０００
ｐｐｍ、Ｈ2：６００ｐｐｍを含む雰囲気中の抵抗を測
定し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出し、基準
濃度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合いを下記の
式で計算して表示した。
【００３５】Ｅ（％）＝（Ｃ’−Ｃst）／Ｃst＊１００ （４）ＥNO： Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％を含む雰囲気
中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定し、検量線を
作成した。次いで、Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％、ＣＯ：
１０００ｐｐｍ、ＮＯ：３００ｐｐｍを含む雰囲気中の
抵抗を測定し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出
し、基準濃度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合い
を下記の式で計算して表示した。
中でＣＯ濃度を変化させて抵抗変化を測定し、検量線を
作成した。次いで、Ｏ2：１０％、Ｈ2Ｏ：９％、ＣＯ：
１０００ｐｐｍ、ＮＯ：３００ｐｐｍを含む雰囲気中の
抵抗を測定し、上記検量線を用いて指示濃度Ｃ’を算出
し、基準濃度Ｃst（１０００ｐｐｍ）からのずれ度合い
を下記の式で計算して表示した。
【００３６】Ｅ（％）＝（Ｃ’−Ｃst）／Ｃst＊１００ 尚、上記ｌｏｇ（Ｒ２／Ｒ１）で表される値は、絶対値
が大きいほどＣＯガスに対する感度が大きいといえる。
また Ｅ（％）は０に近い数字ほどＣＯ以外のガスの影
響が小さいといえる。
が大きいほどＣＯガスに対する感度が大きいといえる。
また Ｅ（％）は０に近い数字ほどＣＯ以外のガスの影
響が小さいといえる。
【００３７】実施例１ ＴｉＯ2及びＣｏ2Ｏ3をＴｉとＣｏが当量になるように
混合し、空気中で９００℃にて２４時間焼成した。得ら
れた粉体に関してＸ線回折を行い、ＣｏＴｉＯ 3である
ことを確認した。得られた粉体をキャビティー内にい
れ、その両端にＰｔ電極を埋設した後、圧縮成形し、図
１に示す形状のチップ状とした。次いで、このチップ状
成形体を空気中７００℃にて４時間焼成して検知素子を
得た。
混合し、空気中で９００℃にて２４時間焼成した。得ら
れた粉体に関してＸ線回折を行い、ＣｏＴｉＯ 3である
ことを確認した。得られた粉体をキャビティー内にい
れ、その両端にＰｔ電極を埋設した後、圧縮成形し、図
１に示す形状のチップ状とした。次いで、このチップ状
成形体を空気中７００℃にて４時間焼成して検知素子を
得た。
【００３８】上記の検知素子を用いて第１図に示す構造
のＣＯガス検知器を構成した。なお、このＣＯガス検知
器において、絶縁性基板はアルミナ、ヒーターは白金を
使用した。
のＣＯガス検知器を構成した。なお、このＣＯガス検知
器において、絶縁性基板はアルミナ、ヒーターは白金を
使用した。
【００３９】このようにして得られたＣＯガス検知器を
用いて、上記（１）〜（４）に示した測定を行った。測
定はヒーターによりＣＯガス検知素子を３００℃に加熱
した状態で所定のガス中において行った。
用いて、上記（１）〜（４）に示した測定を行った。測
定はヒーターによりＣＯガス検知素子を３００℃に加熱
した状態で所定のガス中において行った。
【００４０】結果を表１に示す。
【００４１】実施例２ ＴｉＯ2及びＣｏ2Ｏ3をＴｉとＣｏが１：２になるよう
に混合し、空気中で９００℃にて２４時間焼成した。得
られた粉体に関してＸ線回折を行い、Ｃｏ2ＴｉＯ4であ
ることを確認した。得られた粉体を実施例１と同様にし
てチップ状に成形した後、空気中７００℃にて４時間焼
成して検知素子を得た。得られたＣＯガス検知器に関し
て、実施例１と同様に上記（１）〜（４）に示した測定
を行った。測定はヒーターによりＣＯガス検知素子を３
００℃に加熱した状態で所定のガス中において行った。
に混合し、空気中で９００℃にて２４時間焼成した。得
られた粉体に関してＸ線回折を行い、Ｃｏ2ＴｉＯ4であ
ることを確認した。得られた粉体を実施例１と同様にし
てチップ状に成形した後、空気中７００℃にて４時間焼
成して検知素子を得た。得られたＣＯガス検知器に関し
て、実施例１と同様に上記（１）〜（４）に示した測定
を行った。測定はヒーターによりＣＯガス検知素子を３
００℃に加熱した状態で所定のガス中において行った。
【００４２】結果を表１に示す。
【００４３】実施例３ ＴｉＯ2及びＮｉＯをＴｉとＮｉが当量になるように混
合し、空気中で１２００℃にて２４時間焼成した。得ら
れた粉体に関してＸ線回折を行い、ＮｉＴｉＯ3である
ことを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の方法
でチップ状に成形した後、空気中で１２００℃にて４時
間焼成して検知素子を得た。得られた検知素子に関して
実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を行っ
た。
合し、空気中で１２００℃にて２４時間焼成した。得ら
れた粉体に関してＸ線回折を行い、ＮｉＴｉＯ3である
ことを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の方法
でチップ状に成形した後、空気中で１２００℃にて４時
間焼成して検知素子を得た。得られた検知素子に関して
実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を行っ
た。
【００４４】結果を表１に示す。
【００４５】実施例４ ＴｉＯ2及びＦｅ2Ｏ3をＴｉとＦｅが１：２になるよう
に混合し、空気中で１１００℃にて２４時間焼成した。
得られた粉体に関してＸ線回折を行い、Ｆｅ2ＴｉＯ5で
あることを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の
方法でチップ状に成形した後、空気中で８００℃にて４
時間焼成して検知素子を得た。得られた検知素子を実施
例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を行った。
ただし、ヒーターによる加熱温度は３５０℃で測定を行
った。
に混合し、空気中で１１００℃にて２４時間焼成した。
得られた粉体に関してＸ線回折を行い、Ｆｅ2ＴｉＯ5で
あることを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の
方法でチップ状に成形した後、空気中で８００℃にて４
時間焼成して検知素子を得た。得られた検知素子を実施
例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を行った。
ただし、ヒーターによる加熱温度は３５０℃で測定を行
った。
【００４６】結果を表１に示す。
【００４７】実施例５、６ ＴｉＯ2及びＦｅ2Ｏ3をＴｉとＦｅがそれぞれ１：１及
び１：２になるように混合し、水素２％を含むＮ2中で
９００℃にて２４時間焼成した。得られた粉体に関して
Ｘ線回折を行い、ＦｅＴｉＯ3及びＦｅ2ＴｉＯ4である
ことを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の方法
でチップ状に成形した後、水素２％を含むＮ2中で８０
０℃にて４時間焼成して検知素子を得た。得られた検知
素子を実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定
を行った。ただし、ヒーターによる加熱温度は４００℃
で測定を行った。
び１：２になるように混合し、水素２％を含むＮ2中で
９００℃にて２４時間焼成した。得られた粉体に関して
Ｘ線回折を行い、ＦｅＴｉＯ3及びＦｅ2ＴｉＯ4である
ことを確認した。得られた粉体を実施例１と同様の方法
でチップ状に成形した後、水素２％を含むＮ2中で８０
０℃にて４時間焼成して検知素子を得た。得られた検知
素子を実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定
を行った。ただし、ヒーターによる加熱温度は４００℃
で測定を行った。
【００４８】結果を表１に示す。
【００４９】実施例７〜１１ Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの酸化物とＴｉＯ2を所定の比で混合
し、空気中で１２００℃にて２４時間焼成することによ
り得られた粉体を実施例１と同様の方法でチップ状に成
形した後、空気中で１０００℃にて４時間焼成して検知
素子を得た。得られた検知素子を実施例１と同様にして
上記（１）〜（４）の測定を行った。
し、空気中で１２００℃にて２４時間焼成することによ
り得られた粉体を実施例１と同様の方法でチップ状に成
形した後、空気中で１０００℃にて４時間焼成して検知
素子を得た。得られた検知素子を実施例１と同様にして
上記（１）〜（４）の測定を行った。
【００５０】結果を表１に示す。
【００５１】比較例１ ＳｎＯ2粉末に増感材としてＰｄを０．２％担持し、実
施例１と同様にしてチップ状に成形し、空気中で７００
℃にて４時間焼成して検知素子を得た。得られた検知素
子を実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を
行った。ただし、ヒーターによる加熱温度は３００℃に
て測定を行った。
施例１と同様にしてチップ状に成形し、空気中で７００
℃にて４時間焼成して検知素子を得た。得られた検知素
子を実施例１と同様にして上記（１）〜（４）の測定を
行った。ただし、ヒーターによる加熱温度は３００℃に
て測定を行った。
【００５２】結果を表１に示す。
【００５３】表１の結果より、本発明にかかるＣＯガス
検知素子は、３００℃以上の高温でも、ＣＯに高感度で
あり、しかも夾雑ガスの影響を受けにくいことがわか
る。
検知素子は、３００℃以上の高温でも、ＣＯに高感度で
あり、しかも夾雑ガスの影響を受けにくいことがわか
る。
【００５４】
【表１】
【００５５】実施例１２ ガス給湯器の排ガスを実施例１及び比較例１のＣＯガス
検知器及びＮＤＩＲ式ＣＯ計、ケミルミネッセンス式Ｎ
Ｏｘ計、磁気式Ｏ2計を用いて分析した。排ガス組成
は、ガス給湯器の湯温設定を変えることによって変化さ
せた。結果を表２に示す。ＮＤＩＲ式ＣＯ計の指示値と
実施例１の検知器の指示値はよく一致しており、かかる
検知器は、排ガス中のＯ2、ＮＯｘ、ＨＣ等の夾雑ガス
の濃度の変化の影響を受けず、ＣＯを精度よく検知でき
ることがわかった。一方、比較例１のＳｎＯ2を用いた
検知器の分析値はＮＤＩＲ式ＣＯ計の指示値とは大きく
異なった値を示した。
検知器及びＮＤＩＲ式ＣＯ計、ケミルミネッセンス式Ｎ
Ｏｘ計、磁気式Ｏ2計を用いて分析した。排ガス組成
は、ガス給湯器の湯温設定を変えることによって変化さ
せた。結果を表２に示す。ＮＤＩＲ式ＣＯ計の指示値と
実施例１の検知器の指示値はよく一致しており、かかる
検知器は、排ガス中のＯ2、ＮＯｘ、ＨＣ等の夾雑ガス
の濃度の変化の影響を受けず、ＣＯを精度よく検知でき
ることがわかった。一方、比較例１のＳｎＯ2を用いた
検知器の分析値はＮＤＩＲ式ＣＯ計の指示値とは大きく
異なった値を示した。
【００５６】
【表２】
【図１】本発明のＣＯガス検知素子を使用してＣＯガス
検知器を構成した代表的な態様を示す斜視図
検知器を構成した代表的な態様を示す斜視図
【図２】本発明のＣＯガス検知体を使用したＣＯガス検
知器を組み込んだＣＯガス測定装置の代表的な回路図
知器を組み込んだＣＯガス測定装置の代表的な回路図
１ ＣＯガス検知体 ２ 電極 ３ 絶縁性基板 ４ ヒーター ５ ＣＯガス検知器 ６ 回路電源 ７ 電圧計 ８ 負荷抵抗 ９ ヒーター用電源
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄、コバルト及びニッケルよりなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の金属とチタンとの複合酸化
物よりなるガス検知体に一対の電極を設けてなるＣＯガ
ス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202895A JPH08220045A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | Ｃｏガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202895A JPH08220045A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | Ｃｏガス検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220045A true JPH08220045A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12071534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202895A Pending JPH08220045A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | Ｃｏガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08220045A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001055710A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Catalytic Electrodes Limited | Carbon monoxide detector |
-
1995
- 1995-02-09 JP JP2202895A patent/JPH08220045A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001055710A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Catalytic Electrodes Limited | Carbon monoxide detector |
| GB2378518A (en) * | 2000-01-28 | 2003-02-12 | Catalytic Electrodes Ltd | Carbon monoxide detector |
| GB2378518B (en) * | 2000-01-28 | 2004-07-28 | Catalytic Electrodes Ltd | Carbon monoxide detector |
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