JPS58200149A - ガス検知素子 - Google Patents
ガス検知素子Info
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- JPS58200149A JPS58200149A JP57083439A JP8343982A JPS58200149A JP S58200149 A JPS58200149 A JP S58200149A JP 57083439 A JP57083439 A JP 57083439A JP 8343982 A JP8343982 A JP 8343982A JP S58200149 A JPS58200149 A JP S58200149A
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- Japan
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- gas
- tio2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可燃性ガスを検知するガス検知素子に関するも
のである。
のである。
近年、可燃性ガスの検知素子材料について種々の研究開
発が活発化してきている。これは、一般家庭を中心に各
種工場などで可燃性ガスによる爆発事故や有毒ガスによ
る中毒事故が多発し、大きな社会問題となっていること
にも強く起因もている。特にプロパンガスは、爆発下限
界（ＬＫＬ）が低く、かつ比重が空気よりも大きく、部
屋に停滞しやすいために事故があとを断たず、毎年多数
の死傷者を出している。
発が活発化してきている。これは、一般家庭を中心に各
種工場などで可燃性ガスによる爆発事故や有毒ガスによ
る中毒事故が多発し、大きな社会問題となっていること
にも強く起因もている。特にプロパンガスは、爆発下限
界（ＬＫＬ）が低く、かつ比重が空気よりも大きく、部
屋に停滞しやすいために事故があとを断たず、毎年多数
の死傷者を出している。
近年になって、酸化第二錫（５ｎＯ２）やガンマ型酸化
第二鉄（γ−ＦＩＳ２０３）などの金属酸化物を用いた
ガス検知素子が実用化され、ガス漏れ警報器などに応用
されている。そして、ガス漏れなどの事態が発生しても
ＬＫＬに至るまでの間に、プロパンガスめ存在をいち早
く検知し、爆発を未然に防げるようになっている。
第二鉄（γ−ＦＩＳ２０３）などの金属酸化物を用いた
ガス検知素子が実用化され、ガス漏れ警報器などに応用
されている。そして、ガス漏れなどの事態が発生しても
ＬＫＬに至るまでの間に、プロパンガスめ存在をいち早
く検知し、爆発を未然に防げるようになっている。
ところで、日本でもメカンガスを主成分とする液化天然
ガス（ＬＮＧ）が一般家庭用として用いられるようにな
り、徐々に普及して来ている。したがって、このＬＮＧ
の主成分であるメタンガスを選択性よく検出するガス検
知素子の要請も非常に大きくなってきている。
ガス（ＬＮＧ）が一般家庭用として用いられるようにな
り、徐々に普及して来ている。したがって、このＬＮＧ
の主成分であるメタンガスを選択性よく検出するガス検
知素子の要請も非常に大きくなってきている。
勿論、すでにメタンガスに感応するガス検知素子は開発
されてはいるが、その多くは感応体材料に増感剤として
貴金属触媒を用いているため、種々のガスによる触媒被
毒の問題、メタンガスに対する選択度が小さい点、ある
いは周囲湿度に対する依存性が大きい点などの課題を抱
えている。したがって、実用に際しては未だ不十分な特
性であるのが現状である。
されてはいるが、その多くは感応体材料に増感剤として
貴金属触媒を用いているため、種々のガスによる触媒被
毒の問題、メタンガスに対する選択度が小さい点、ある
いは周囲湿度に対する依存性が大きい点などの課題を抱
えている。したがって、実用に際しては未だ不十分な特
性であるのが現状である。
本発明はこれらの状況に鑑みてなされたもので、メタン
ガスに対しても実用上十分大きな感度を持ったガス検知
素子を提供するものである。メタンガスはそれ自身非常
に安定なガスであるだけに、これに十分な感度を有する
検知素子は非常に高活性である必要がある。したがって
、メタンガスに対して大きな感度を実現するためには、
従来は、貴金属触媒を感応体材料に添加して用いるか、
あるいは感応体をかなり高い温度で動作させるなどの工
夫力Ｚなされてきた。これに対し、本発明は貴金属触媒
を一切添加することなく、また比較的低い動作温度でも
対メタン感度の大きい素子を実現するものである。
ガスに対しても実用上十分大きな感度を持ったガス検知
素子を提供するものである。メタンガスはそれ自身非常
に安定なガスであるだけに、これに十分な感度を有する
検知素子は非常に高活性である必要がある。したがって
、メタンガスに対して大きな感度を実現するためには、
従来は、貴金属触媒を感応体材料に添加して用いるか、
あるいは感応体をかなり高い温度で動作させるなどの工
夫力Ｚなされてきた。これに対し、本発明は貴金属触媒
を一切添加することなく、また比較的低い動作温度でも
対メタン感度の大きい素子を実現するものである。
本発明は酸化チタン（Ｔｉ０２）をガス感応体として用
いたガス検知素子において、これに含まれる種々の陰イ
オンのガス感応特性に及ぼす影響について検討している
中で見出されたものである。すなわち、ガス感応体の母
材料であるＴｉＯ２が硫酸イオン（８０４−）を含有す
ることによりガス感応時特開昭５８−２００１４９（２
） 性が飛躍的に向上し、しかも先述のメタンガスに対して
も実用上十分大きな感度を実現し得ることを見出したこ
とによってなされたものである。
いたガス検知素子において、これに含まれる種々の陰イ
オンのガス感応特性に及ぼす影響について検討している
中で見出されたものである。すなわち、ガス感応体の母
材料であるＴｉＯ２が硫酸イオン（８０４−）を含有す
ることによりガス感応時特開昭５８−２００１４９（２
） 性が飛躍的に向上し、しかも先述のメタンガスに対して
も実用上十分大きな感度を実現し得ることを見出したこ
とによってなされたものである。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
〔実施例１〕
市販の酸化チタン（ＴｉＯ２）の試薬と、硫酸イオンを
含有させる添加物としての種々の濃度に調製した硫酸チ
タン溶液を準備した。次に、上記ＴｉＯ２の試薬を１０
ｐづつ秤取し、これらに上記の硫酸チタン溶液をそれぞ
れ滴下し混合した。このようにして得られたいくつかの
混合粉体を空気中で４００’Ｃの温度で熱処理した。さ
らにこの巻体を６０〜１００μに整粒し、トリエタノー
ルアミンを加えてペースト化した。一方、ガス検知素子
の基板として縦、横それぞれ６朋、厚み０．６ｆｆｍの
アルミナ基板を用意し、この表面にＱ、５Ｍ１１ｒの間
隔に櫛形に金ペーストを印刷し、焼きつけて一対の櫛
１形電極を形成した。そして、アルミナ基板の
裏面には金電極の間に市販の酸化ルテニウムのグレーズ
抵抗体を印刷し、焼きつけてヒータとした。
含有させる添加物としての種々の濃度に調製した硫酸チ
タン溶液を準備した。次に、上記ＴｉＯ２の試薬を１０
ｐづつ秤取し、これらに上記の硫酸チタン溶液をそれぞ
れ滴下し混合した。このようにして得られたいくつかの
混合粉体を空気中で４００’Ｃの温度で熱処理した。さ
らにこの巻体を６０〜１００μに整粒し、トリエタノー
ルアミンを加えてペースト化した。一方、ガス検知素子
の基板として縦、横それぞれ６朋、厚み０．６ｆｆｍの
アルミナ基板を用意し、この表面にＱ、５Ｍ１１ｒの間
隔に櫛形に金ペーストを印刷し、焼きつけて一対の櫛
１形電極を形成した。そして、アルミナ基板の
裏面には金電極の間に市販の酸化ルテニウムのグレーズ
抵抗体を印刷し、焼きつけてヒータとした。
次に上述のペーストを基板の表面に約７０μの厚みに印
刷し、室温で自然乾燥させた後、４００°Ｃの温度にな
るまで徐々に加熱し、この温度で１時間保持した。この
段階でペーストが蒸発し、硫酸イオンを含むＴｉＯ２の
焼結膜になった。このガス感応体の厚みは約６６μであ
った。このようにしてガス検知素子を得た。
刷し、室温で自然乾燥させた後、４００°Ｃの温度にな
るまで徐々に加熱し、この温度で１時間保持した。この
段階でペーストが蒸発し、硫酸イオンを含むＴｉＯ２の
焼結膜になった。このガス感応体の厚みは約６６μであ
った。このようにしてガス検知素子を得た。
次に、上述の発熱体に電流を通じ素体温度を４ｏｏ′Ｃ
に保持してガス感応特性を測定した。
に保持してガス感応特性を測定した。
空気中における抵抗値（Ｒａ）については、乾燥した空
気が乱流のできない程度にゆっくり攪拌されている容積
６０１の測定容器中で測定し、ガス中での抵抗値（Ｒｇ
）はこの容器の中に純度９９９６以上のメタン（ＣＨ４
）、プロパン（Ｃ３Ｈｓ）、インブタン（ｉ−ＣｎＨ＋
ｏ）及び水素（Ｈ２）の各ガスを容量比率にして１ｏｅ
／秒の割合で流入させ、その濃度がＱ、１容量優に達し
た時にそれぞれ測定した。測定するガス濃度を０．１容
量チに選んだのは、ガス検知素子として実用上要望され
る検知濃度がそのガスの爆発下限界濃度（ＬＩＣＬ ）
の数１０分の１から数分の１の範囲であり、上記のガス
のそれぞれのＬＥＬが約２容量チから６容量係であるか
らである。
気が乱流のできない程度にゆっくり攪拌されている容積
６０１の測定容器中で測定し、ガス中での抵抗値（Ｒｇ
）はこの容器の中に純度９９９６以上のメタン（ＣＨ４
）、プロパン（Ｃ３Ｈｓ）、インブタン（ｉ−ＣｎＨ＋
ｏ）及び水素（Ｈ２）の各ガスを容量比率にして１ｏｅ
／秒の割合で流入させ、その濃度がＱ、１容量優に達し
た時にそれぞれ測定した。測定するガス濃度を０．１容
量チに選んだのは、ガス検知素子として実用上要望され
る検知濃度がそのガスの爆発下限界濃度（ＬＩＣＬ ）
の数１０分の１から数分の１の範囲であり、上記のガス
のそれぞれのＬＥＬが約２容量チから６容量係であるか
らである。
またガス感応体に含まれる硫酸イオン（ＳＯ４−）の存
在は赤外線吸収スペクトルで確認し、含有されている量
はＴＧ−ＤＴム曲線及び螢光Ｘ線分析から同定した。次
表に種々の硫酸イオシ量をｆむガス感応体の感応特性を
Ｒａ 、 Ｒｇを用いて示す。
在は赤外線吸収スペクトルで確認し、含有されている量
はＴＧ−ＤＴム曲線及び螢光Ｘ線分析から同定した。次
表に種々の硫酸イオシ量をｆむガス感応体の感応特性を
Ｒａ 、 Ｒｇを用いて示す。
捷た図はこれを感度（Ｒａ ／ Ｒｇ）で表わしたもの
である。なお、図中イソブタンに関しては水素とほぼ同
様の特性を示すため省略した。
である。なお、図中イソブタンに関しては水素とほぼ同
様の特性を示すため省略した。
〈以 下 余 白〉
上記表および図から明らかなように、硫酸イオ／（ＳＯ
ａ）を０．００５−１０．０重量％含有することによっ
て、ガス感応特性、特にメタンに対する感度が飛躍的に
向上していることがわかる。なお、本発明において含有
される硫酸イオン（３０４−）の量を０．００６〜１０
．０重量％に限定したのは、まずｏ、ｏ ｏ ｓ重量％
未満では上記表に見られるようにガス感応特性を向上せ
しめる効果が見られず、逆に１０．０重量％を超えると
特性の安定性、あるいは機械的強度の面で実用惟に欠け
るが一ムである。
ａ）を０．００５−１０．０重量％含有することによっ
て、ガス感応特性、特にメタンに対する感度が飛躍的に
向上していることがわかる。なお、本発明において含有
される硫酸イオン（３０４−）の量を０．００６〜１０
．０重量％に限定したのは、まずｏ、ｏ ｏ ｓ重量％
未満では上記表に見られるようにガス感応特性を向上せ
しめる効果が見られず、逆に１０．０重量％を超えると
特性の安定性、あるいは機械的強度の面で実用惟に欠け
るが一ムである。
上記表において＊印を付したものはこれに該当するもの
であり、表中では比較例として記載しておいた。表中の
黒１に示されている様に、通常のＴｉＯ２そのものでは
ガス感応特性が極めて小さく、そのままでは実用に供し
得るものではない。しかしこれに硫酸イオンが含有され
ることによって、上記表に見られる様に、メタンをはじ
めとする種４の可燃性ガスに対して大きな感度が現出す
るわ １けである。
であり、表中では比較例として記載しておいた。表中の
黒１に示されている様に、通常のＴｉＯ２そのものでは
ガス感応特性が極めて小さく、そのままでは実用に供し
得るものではない。しかしこれに硫酸イオンが含有され
ることによって、上記表に見られる様に、メタンをはじ
めとする種４の可燃性ガスに対して大きな感度が現出す
るわ １けである。
また一般的には、ある程度非晶質の状態の金属酸化物の
方が、特に結晶化されているものより可燃性ガスに対す
る吸脱着現象などの物理化学現象が活性になり易いと云
われている。しかし、はぼ ′完全に近く結晶されて
いる本実施例で使用した市販試薬のＴｉＯ２でも、硫酸
イオンを含有することにより、極めて高い活性度を示し
、結果的には非常に大きなガス感応特性を示すことにな
る。
方が、特に結晶化されているものより可燃性ガスに対す
る吸脱着現象などの物理化学現象が活性になり易いと云
われている。しかし、はぼ ′完全に近く結晶されて
いる本実施例で使用した市販試薬のＴｉＯ２でも、硫酸
イオンを含有することにより、極めて高い活性度を示し
、結果的には非常に大きなガス感応特性を示すことにな
る。
なお、実施例においては出発原料としてＴｉＯ２の市販
試薬を用いたが、本発明は伺ら出発原料や製造工法を限
定するものではない。また特性を向上させるために更に
添加物を加えることも勿論可能である。
試薬を用いたが、本発明は伺ら出発原料や製造工法を限
定するものではない。また特性を向上させるために更に
添加物を加えることも勿論可能である。
以上述べたように、本発明のガス検知素子はガス感応体
の母材料であるＴｉ０ｚが硫酸イオンを含有することに
よりガス感応特性が飛躍的に向上し、これまで貴金属触
媒を用いずには微量検知が難かしいとされてきたメタン
ガスに対しても非常に大きい感度を実現し得るものであ
る。これは都市ガスの天燃ガス（主成分：メタンガス）
化に伴って要求が大きくなりつつある社会ニーズに的確
に対応するものであり、その効果と意義は極めて犬なる
ものがある。
の母材料であるＴｉ０ｚが硫酸イオンを含有することに
よりガス感応特性が飛躍的に向上し、これまで貴金属触
媒を用いずには微量検知が難かしいとされてきたメタン
ガスに対しても非常に大きい感度を実現し得るものであ
る。これは都市ガスの天燃ガス（主成分：メタンガス）
化に伴って要求が大きくなりつつある社会ニーズに的確
に対応するものであり、その効果と意義は極めて犬なる
ものがある。
図面は本発明の一実施例における感度と感応体の中に含
まれる硫酸イオン量との関係を示す特性図である。
まれる硫酸イオン量との関係を示す特性図である。
Claims (1)
- 酸化チタン（ＴｉＯ２） を主成分とし、硫酸イオン
（８０４−）が０．００５−１０．０重量％含有された
ものをガス感応体として用いることを特徴とするガス検
知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57083439A JPS58200149A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57083439A JPS58200149A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58200149A true JPS58200149A (ja) | 1983-11-21 |
| JPS6160377B2 JPS6160377B2 (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=13802455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57083439A Granted JPS58200149A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58200149A (ja) |
-
1982
- 1982-05-17 JP JP57083439A patent/JPS58200149A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6160377B2 (ja) | 1986-12-20 |
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