JPS6165151A - ガス検知素子 - Google Patents

ガス検知素子

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JPS6165151A
JPS6165151A JP18648684A JP18648684A JPS6165151A JP S6165151 A JPS6165151 A JP S6165151A JP 18648684 A JP18648684 A JP 18648684A JP 18648684 A JP18648684 A JP 18648684A JP S6165151 A JPS6165151 A JP S6165151A
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Japan
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alumina
gas
oxide
gas detection
detection element
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JP18648684A
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JPH053897B2 (ja
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Nobuhiro Komori
小森 信宏
Koji Komatsu
宏二 小松
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SHINKOSUMOSU DENKI KK
New Cosmos Electric Co Ltd
Original Assignee
SHINKOSUMOSU DENKI KK
New Cosmos Electric Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼排気ガスやガスもれ等を検知するため
のガス検知素子に関するものである。
〔従来の技術〕
従来から種々のガス検知素子が提案されているが、一般
にアルコールなどの雑ガスに対する選択性がないため酒
かん等による雑ガスをガスもれと判断してしまう。しか
も、経時的に高感度化の傾向にあり、特に雑ガスに討て
る/liJ!時高感度化率カー大きいため家庭用ガスも
れ警報dの誤報の原因となって(・る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような雑ガスの対策として、Mn2O3とアルミナ
の混合物、あるいはCo3 o、−α−A120.をフ
ィルタとしてガス検知素子の表面に塗布したものが提案
されているが、これらは高温高湿中通電、あるいは長期
通電においてアルコールに対して経時高感度化の傾向か
みられる。これはMn2O3’PCo304粉末がシン
クし易いことなどのため酸化触媒としての活性が徐々に
低下して、アルコールを酸化除去するフィルタ効果が低
下していく結果と考えられろ。
この発明は、上述したアルコールなどの雑ガスに対する
感度を抑え、かつ、その特性を高湿中・還元性雰囲気、
被毒性雰囲気などの苛酷条件下にお(・でも長期間安定
に維持するよ5にすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、雑ガスの除去層として、銅フルSネート、
ニッケルフルミネートなど、フルξすと他の金属とのU
含酸化物を用いて、これケ金属酸化物十4体ガス検知素
子の外層に多孔質1層として被覆したものである。
この発明の複合酸化物は、活性アルミナにCu。
Co、 Mn+ Ni+ Feなとの塩の希薄水溶液を
含浸して焼成したとき、アルミナとこれらの金属イオン
とが結合して、Cu人1□04などの耐熱性、耐久性の
ある複合酸化物が形成され易く、α−A I 20 B
とではこのような結合は起らないことを見出したことに
基づくものである。例えばCLIO,Co3O4゜N 
i Oは黒色の酸化物であるが、活性アルミナと結合し
て形成された複合酸化切、例えばCuAl□04゜Co
Al2O41Ni Ah O,はスピネル型結晶構造を
とり、淡青色を呈する。
従来から、M n 203とアルミナと混合して素子に
被覆する試みがある。また、α−AI 203に硝酸コ
バルトの水溶液を含浸して焼成しCo304−α〜Al
ρ。
を得てこれを用いることも提案されているが、この場合
、α−A120sはアルミナの中でも最も化学的に安定
な構造でありCOと反応することはなく、コバルトとア
ルミニウムはそれぞれの単独の酸化物として混合状、西
にあるにすぎない。この場合は黒色のCo3O4として
の色を呈する。
また、Cu、 Goなどの含有量は、従来例ではアルミ
ナに対してこれら金属の酸化物として5〜5゜wt、%
の高濃度であるが、この発明では活性アルミナの表面に
吸着した金属イオンのみを用いるもので、従来例に換算
丁れば七の濃度は5%以下でも有効であり、従来の常識
をはずれた領域に注目したものである。
〔作用〕
アルミナとの複合酸化物であるフルミネートは、熱的に
非常に安定で、ガス検知素子の動作温度の範囲(150
〜500℃)では、銅やコバルトの単独の位化物のよう
な・シンクなどによる活性低下を起てことはない。また
、還元性雰囲気におかれても、単独酸化物に比べ桁違い
に還元されにくく安定である。しかも、適度の酸化活性
を■することが見出された。すなわち、 (1)  アルコールなどの雑ガスに対する燃焼活性は
非常に大きく、メタンやブタンに対するそれは小さい。
金属酸化物半導体ガス倹兄素子の外層にこれら複合酸化
物を多孔質層として被覆することによって、雑ガスを燃
焼除去し、素子の雑ガス感度を抑制することができる。
(it)  フルミネートは熱的にも化学的にも非常に
安定であり、単独酸化物では得られない耐久性が得られ
た。丁なわち、単独酸化物では、高温高湿雰囲気では水
蒸気の介在によって酸化物粒子の活性低下が起り易く、
ま1こ、水素などの還元性雰囲気では酸化物が還元され
ることによって特性も変りシンクなども起き易いが、こ
れらの点に関しこの複合酸化物は単独酸化物に比べて桁
違いに安定である。
(i+il  活性アルミナの細孔内面に複合酸化物が
形成され酸化触媒としての活性を呈するため、有機シリ
コーンや802などの被毒性物質はこの細孔被毒性ガス
の共存する雰囲気におし・でも耐久性に丁ぐれている。
〔実施例〕
活性なガンマアルミナ(比表面積1o o m”/g)
を濃度0.1モル/l の硝酸銅水溶液中に投入し、−
昼夜放置して含浸吸着させたのち、余剰液をろ過し、乾
燥後900℃で2時間焼成する。この場合の鋼の含有率
はガンマアルミナの吸着能力にもよるが、酸化銅換算で
ガンマアルミナに対して5%以下であった。他の金属塩
の場合も同様にして作成される。
この粉末を少量のアルミナ系バインダと共に水ねりして
金属酸化物半導体ガス検知素子の外層に盪布し、700
°Cで1時間焼結した。このようにして製造されたガ′
ス検知素子全第1図圧示す。
第1図で、1はアルミナ基孜(3X1.5X0.4問)
であり、下面に白金膜ヒータ2を備え、その上をヒータ
保護膜3で覆っている。アルミナ基或1の上面には白金
膜電極4が設けられ、その上をSnO□焼結層5でおお
い、厚膜タイプの金属酸化物半導体ガス検知素子が構成
されている。そして、この金:% t’&化物半4体ガ
ス検知素子の外層に上述した手順によって形成した複合
酸化物である銅フルミネートの多孔質層6が設げられて
、この発明のガス検知素子が構成される。
第2図は熱線型半導体素子に適用した場合の実施例で、
Tはフィル状の白金ta兼上ヒータ5はS n Oを焼
結層で白金電極兼ヒータTのコイル部をおおうように形
成されている。この5n02!結眉5の外ノーに上述の
手順圧よってアルミネートの多孔質層6を塗布g8M乙
たものである。
なお、Cu、 Co+ Mn、 N+、 Feとアルミ
ナとの複合酸化物をつくる方法としては、共沈法、競争
吸着法など通常の触媒製造手段が適用できることはいう
までもない。
第3図は厚膜タイプのガス検知素子にこの発明による銅
フルミ不一トの被覆を実施した場合のガス検知素子のガ
ス感度の一度依存特性である。第4図の被覆しない従来
の素子にZける場合と比較するとエタノール感度が顕著
に抑制されていることがわかる。なお、この図の縦軸表
示はガス検知素子のガス感度な示すコンダクタンス変化
率で、Goは大気中での素子のコンタクタンス、Ggは
ガス中でのコンタクタンスである。
第1表は高温高湿雰囲気におかれたときの素子の耐久性
を示すもので、H,0,1%共存、50℃。
95%の高湿中に30日間通を状聾で封入したのち通常
湿度にもどしてW綴器としての警報濃度を測定したもの
である。初期値と比較すると、M n203 *Cub
、 Co5t、の単独酸化物とアルミナの混合物を被覆
した例では、エタノール2水素に対して著しく鋭敏化し
ており誤報につながることが水硬される。この発明の各
独フルミネートでは耐久性良好である。第2表はSO2
0,5ppmの被毒性雰囲気中10日間封入テストの結
果である。同様にして各徨アルミネートにおいては初期
値と比較してあまり変化しておらず、耐毒性良好である
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、金属酸化物半導体ガス
検知素子の外層に、Cu r Co r Mn + N
 + rFeのアルミナとの複合酸化物のうちの少なく
とも−11からな乙多孔負層を被覆したので、アルコー
ルなどの雑ガスに対する感度を抑えることができ、しか
も、その特性を高温高湿の還元性雰囲気中、被毒性雰囲
気などの苛酷条件下においても、長期間安定に維持する
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一夷2i!!i汐1]を示す厚膜型
のガス検知素子の断面図、第2図はこの発明の他の実施
−jを示す熱線型のガス暎知素子の断面図、餓3図はこ
の発明によるガス検知素子のガス濃度依存特性図、第4
図は従来のガス検知素子のガスa度1ム存特性図である
。 図中、1はアルミナ基板、2は白金膜ヒータ、3はヒー
タ保護膜、4は白金膜厄極、5はS n O!焼結層、
6は腹合酸化物の多孔式層、7はコイル状の白金+1極
兼ヒータである@ 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属酸化物半導体ガス検知素子の外層に、Cu、Co、
    Mn、Ni、Feのアルミナとの複合酸化物のうちの少
    なくとも一種からなる多孔質層を被覆したことを特徴と
    するガス検知素子。
JP18648684A 1984-09-07 1984-09-07 ガス検知素子 Granted JPS6165151A (ja)

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