JPS62251648A - 一酸化炭素検出素子 - Google Patents
一酸化炭素検出素子Info
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- JPS62251648A JPS62251648A JP9573786A JP9573786A JPS62251648A JP S62251648 A JPS62251648 A JP S62251648A JP 9573786 A JP9573786 A JP 9573786A JP 9573786 A JP9573786 A JP 9573786A JP S62251648 A JPS62251648 A JP S62251648A
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Landscapes
- 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】
産業上の利用分野
未発Ｉｊｌは、−酸化炭素検出素子に関し、Ｈ２及びＣ
Ｏに選択的感度を有する感応体と、Ｈ２を吸着する酸化
触媒とを組合せることにより、微徴のＣＯを、還元性ガ
スやｉｉｆ燃性ガスから区別して、単一のセンサで検出
できるようにしたものである。
Ｏに選択的感度を有する感応体と、Ｈ２を吸着する酸化
触媒とを組合せることにより、微徴のＣＯを、還元性ガ
スやｉｉｆ燃性ガスから区別して、単一のセンサで検出
できるようにしたものである。
従来の技術
従来のガスセンサとしては、半導体式のものや接触燃焼
式のものが知られている。を導体式ガスセンサは、金属
酸化物半導体でなる感応体部とヒータ部とからなり、金
属酸化物半導体に還元性ガスが触れたときに、金属酸化
物半導体の電気伝導度が変化するこを利用したものであ
る。接触燃焼式ガスセンサは、白金フィラメントと、貴
金属触媒を相持したアルミナ担体とからなり、ｉｆ燃性
ガスが貴金属触媒上で燃焼する際の白金フィラメントの
抵抗値上昇によって、可燃性ガスを検知するものである
。
式のものが知られている。を導体式ガスセンサは、金属
酸化物半導体でなる感応体部とヒータ部とからなり、金
属酸化物半導体に還元性ガスが触れたときに、金属酸化
物半導体の電気伝導度が変化するこを利用したものであ
る。接触燃焼式ガスセンサは、白金フィラメントと、貴
金属触媒を相持したアルミナ担体とからなり、ｉｆ燃性
ガスが貴金属触媒上で燃焼する際の白金フィラメントの
抵抗値上昇によって、可燃性ガスを検知するものである
。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、Ｅ述した従来のガスセンサは、還元性ガ
スやＩＴｆ燃性ガスの検知を目的としたものであって、
例えば数１・ｐｐｍ程度の′ｅ闇のＣＯを、他の還元性
ガスや、可燃性ガスから区別して検出することができな
かった。
スやＩＴｆ燃性ガスの検知を目的としたものであって、
例えば数１・ｐｐｍ程度の′ｅ闇のＣＯを、他の還元性
ガスや、可燃性ガスから区別して検出することができな
かった。
問題点を解決するための手段
上述する従来の問題点を解決するため、本発明に係る一
酸化炭素検出素子は、 Ｈ２及びＣＯに選択的感度を有
する金属酸化物半導体でなる感応体と、Ｈ７を吸ノ１さ
せる酸化触媒との組合せを特徴とする。
酸化炭素検出素子は、 Ｈ２及びＣＯに選択的感度を有
する金属酸化物半導体でなる感応体と、Ｈ７を吸ノ１さ
せる酸化触媒との組合せを特徴とする。
信用
本発明に係る一酸化炭素検出素子−においては、まず、
酪化触媒によりＨ２を吸着する。感応体はＨ２とＧＯと
に選択的感度を有するが、前述したように、■２は酸化
触媒によって吸着されるので、感応体に接触するのはＣ
Ｏガスだけである。従って、還元性ガスやＩｉ（燃性ガ
スから区別して、ＣＯガスだけを選択的に検知すること
ができる。
酪化触媒によりＨ２を吸着する。感応体はＨ２とＧＯと
に選択的感度を有するが、前述したように、■２は酸化
触媒によって吸着されるので、感応体に接触するのはＣ
Ｏガスだけである。従って、還元性ガスやＩｉ（燃性ガ
スから区別して、ＣＯガスだけを選択的に検知すること
ができる。
前記感応体としては例えば５ｎ０２またはＺｎ０７３の
金属酸化物半導体が′ａ当である。これらの金属酸化物
半導体は、Ｃ０１Ｈ２、炭化水素の吸着によって電気抵
抗ｆ１が太きく変化する。特に、１１０００ｐｐ以゛ド
のＣ度のＣ０１Ｈ２に対して敏感に感応する。また、に
述の金属酸化物半導体にＰｔを含有させると、１００℃
以ドの温度でＣＯに対する感度が向ヒする。感応体はＣ
Ｏガスとの接触領域を大きくするため、多孔質焼結体と
して形成するのが望ましい。
金属酸化物半導体が′ａ当である。これらの金属酸化物
半導体は、Ｃ０１Ｈ２、炭化水素の吸着によって電気抵
抗ｆ１が太きく変化する。特に、１１０００ｐｐ以゛ド
のＣ度のＣ０１Ｈ２に対して敏感に感応する。また、に
述の金属酸化物半導体にＰｔを含有させると、１００℃
以ドの温度でＣＯに対する感度が向ヒする。感応体はＣ
Ｏガスとの接触領域を大きくするため、多孔質焼結体と
して形成するのが望ましい。
次に、酸化触媒としては、Ｃｒ２Ｏ３，５ｎ０２、丁ｈ
ＯまたはＰｄＣｌ ２−５ ｉｏ ２から選択された少
なくとも一種のものが有効である。これらの酸化触媒は
Ｈ２の吸着作用が大きい、酸化触媒のＨ２吸着作用は３
００℃〜４００″Ｃの温度に加熱すると一層強くなる。
ＯまたはＰｄＣｌ ２−５ ｉｏ ２から選択された少
なくとも一種のものが有効である。これらの酸化触媒は
Ｈ２の吸着作用が大きい、酸化触媒のＨ２吸着作用は３
００℃〜４００″Ｃの温度に加熱すると一層強くなる。
従って、酸化触媒は前述の温度範囲となるように、ヒー
タ等を用いて加熱することが望ましい、また、酸化触媒
は感応体と同様に多孔質焼結体とするのが望ましい。
タ等を用いて加熱することが望ましい、また、酸化触媒
は感応体と同様に多孔質焼結体とするのが望ましい。
実施例
０′５１図は本発明に係る一酸化炭素検出素子の斜視図
、第２図は同じくその断面図である０図において、ｌは
絶縁基板である。この絶縁基板ｌはアルミナ等のち密質
絶縁材料でなっている。
、第２図は同じくその断面図である０図において、ｌは
絶縁基板である。この絶縁基板ｌはアルミナ等のち密質
絶縁材料でなっている。
２は絶縁基板ｌの表面」；に積層して一体化された感応
体であり、５ｎ０２またはＺｎＯ２笠の金属酸化物半導
体を主成分とする多孔質焼結体で形成されている。感応
体２の相対向する両側面には、Ａｇ。
体であり、５ｎ０２またはＺｎＯ２笠の金属酸化物半導
体を主成分とする多孔質焼結体で形成されている。感応
体２の相対向する両側面には、Ａｇ。
Ａｇ−Ｐｄ等でなる゛上極２１．２２が被着形成されて
いる。
いる。
３は電気的及び熱的な絶縁層である。この絶縁層３はジ
ルコニア、Ｓｉｎ、アスベスト、に２ＴｉＣｈ。
ルコニア、Ｓｉｎ、アスベスト、に２ＴｉＣｈ。
Ｓ：Ｏｐ等の比較的ポーラスな絶縁層として、感応体２
の表面を覆うように、その−面」二に一体的に積層され
ている。
の表面を覆うように、その−面」二に一体的に積層され
ている。
４はヒータである。この実施例では、酸化ルテニュウム
笠の抵抗発熱体を、絶縁層３の表面に一体的に積層する
ことによって形成しである。
笠の抵抗発熱体を、絶縁層３の表面に一体的に積層する
ことによって形成しである。
４１．４２はヒータ４の両端に被着形成された電極であ
る。
る。
５はヒータ４の表面りに層状に一体的に積層して設けら
れた酸化触媒層であり、Ｃｒ２Ｏ３，ＳｎＯハＴｈＯま
たはＰｄＣｌ２−ＳｉＯ２を主成分とする多孔質焼結体
によ６て形成されている。
れた酸化触媒層であり、Ｃｒ２Ｏ３，ＳｎＯハＴｈＯま
たはＰｄＣｌ２−ＳｉＯ２を主成分とする多孔質焼結体
によ６て形成されている。
１−記実施例の一酸化炭ぶ検出素子において、還元性ガ
スやｔ’＋（燃性ガス等と共に、ＣＯガスがかえられた
場合、酸化触媒５にＨ２ガスが吸着する。酸化触媒５に
よって吸着されないＨ２ガス以外のガスは１次に、感応
体２に接触する。感応体２はＨ２ガス及びＣＯガスにの
み選択的感度を有するから、これ以外の還元性ガスや０
■燃性ガスが接触しても感度を生じることがない。ここ
で、Ｈ２ガスは酸化触媒５の吸着作用によってトラップ
されている。結局、感応体２に接触するのはＣＯガスだ
けとなり、ＣＯガスが感応体２の゛心気抵抗の変化とし
て検出される。
スやｔ’＋（燃性ガス等と共に、ＣＯガスがかえられた
場合、酸化触媒５にＨ２ガスが吸着する。酸化触媒５に
よって吸着されないＨ２ガス以外のガスは１次に、感応
体２に接触する。感応体２はＨ２ガス及びＣＯガスにの
み選択的感度を有するから、これ以外の還元性ガスや０
■燃性ガスが接触しても感度を生じることがない。ここ
で、Ｈ２ガスは酸化触媒５の吸着作用によってトラップ
されている。結局、感応体２に接触するのはＣＯガスだ
けとなり、ＣＯガスが感応体２の゛心気抵抗の変化とし
て検出される。
第１図及び第２図の実施例の場合、酸化触媒５をヒータ
４によって加熱するようにしであるので、その加熱作用
により酸化触媒５のＨ２ガス吸着作用が強くなり、高感
度のＣＯガス検出が１１■能である。
４によって加熱するようにしであるので、その加熱作用
により酸化触媒５のＨ２ガス吸着作用が強くなり、高感
度のＣＯガス検出が１１■能である。
感応体２は１００℃以ドの温度でＣＯガスに対する感度
が高くなる。この実施例では、感応体２とヒータ４との
間に、電気的、熱的な絶縁層３を設けであるので、感応
体２の温度を １００℃以下に抑えて高感度化できる。
が高くなる。この実施例では、感応体２とヒータ４との
間に、電気的、熱的な絶縁層３を設けであるので、感応
体２の温度を １００℃以下に抑えて高感度化できる。
また、絶縁基板ｌ、感応体２、絶縁層３、ヒータ４及び
酸化触媒５を積層して一部品化しであるので、ガスセン
サとして使用するときの取扱いが容易である。
酸化触媒５を積層して一部品化しであるので、ガスセン
サとして使用するときの取扱いが容易である。
第３図は第１図及び第２図に示した実施例において、Ｃ
Ｏバガス度及びＨ２ガス濃度を変化させた場合の感応体
２の抵抗（ｌ１１＋変化率特性図で、横軸にＣＯガス及
びＨ２ガスのＣ度（ｐｐｓ）をとり、縦軸に感応体２の
抵抗４ｔｉ変化率（％）とっである、感応体２は５ｎ０
７を−Ｌ成分とする金属酸化物半導体でなる多孔質焼結
体とした。第３図の曲線Ａ１〜Ａ５はＣＯバガス度の抵
抗値変化率特性、曲線Ｂ＋−ＢｓはＨ２ガス濃度の抵抗
値変化率特性である０曲線ＡＩ及びＢ１は酸化触媒５と
してＣｒ２Ｏ３を用いた場合の特性、曲線Ａ２及びＢ２
は同じく５ｎ０２を用いた場合の特性、曲線Ａ３及びＢ
３は同じ＜ ＴｈＯを用いた場合の特性、曲線Ａ４及び
Ｂ４は同じくＰｄＣｌ２−５ｉ（ｈを用いた場合の特性
である６曲線Ａ５及び曲ｍＢｓは酸化触媒５を持たない
場合の特性である。各酸化触媒５はヒータ４を動作させ
て約３５０℃の温度まで加熱した。
Ｏバガス度及びＨ２ガス濃度を変化させた場合の感応体
２の抵抗（ｌ１１＋変化率特性図で、横軸にＣＯガス及
びＨ２ガスのＣ度（ｐｐｓ）をとり、縦軸に感応体２の
抵抗４ｔｉ変化率（％）とっである、感応体２は５ｎ０
７を−Ｌ成分とする金属酸化物半導体でなる多孔質焼結
体とした。第３図の曲線Ａ１〜Ａ５はＣＯバガス度の抵
抗値変化率特性、曲線Ｂ＋−ＢｓはＨ２ガス濃度の抵抗
値変化率特性である０曲線ＡＩ及びＢ１は酸化触媒５と
してＣｒ２Ｏ３を用いた場合の特性、曲線Ａ２及びＢ２
は同じく５ｎ０２を用いた場合の特性、曲線Ａ３及びＢ
３は同じ＜ ＴｈＯを用いた場合の特性、曲線Ａ４及び
Ｂ４は同じくＰｄＣｌ２−５ｉ（ｈを用いた場合の特性
である６曲線Ａ５及び曲ｍＢｓは酸化触媒５を持たない
場合の特性である。各酸化触媒５はヒータ４を動作させ
て約３５０℃の温度まで加熱した。
第３図に示すように、酸化触媒５をＣＨＯ＝、５１１０
２． ＴｈＯまたはＰｄＣ：１２−５ｉＯｚで構成した
場合、曲線Ａ１〜Ａ４に示す如く、ＣＯガスＣ度が高く
なるにつれて、はぼそれに比例して、感応体２の抵抗値
変化率が大きくなって行く、これに対して、曲線Ｂ１−
８４に示す如く、Ｈ２ガス濃度が高くなっていっても、
感応体２の抵抗イ１変化率はほぼ一定である。これはＨ
２ガスが酸化触媒５によって吸着されるからであって、
これによりＣＯガスＣ度をＨ２ガス濃度から分離して検
知することができる。
２． ＴｈＯまたはＰｄＣ：１２−５ｉＯｚで構成した
場合、曲線Ａ１〜Ａ４に示す如く、ＣＯガスＣ度が高く
なるにつれて、はぼそれに比例して、感応体２の抵抗値
変化率が大きくなって行く、これに対して、曲線Ｂ１−
８４に示す如く、Ｈ２ガス濃度が高くなっていっても、
感応体２の抵抗イ１変化率はほぼ一定である。これはＨ
２ガスが酸化触媒５によって吸着されるからであって、
これによりＣＯガスＣ度をＨ２ガス濃度から分離して検
知することができる。
しかも、数十ｐｐｍの微４１．から人体に危険を及ぼす
とされる２００ｐｐｍのＣＯバガス度まで、直線的に変
化する特性が得られている。
とされる２００ｐｐｍのＣＯバガス度まで、直線的に変
化する特性が得られている。
酸化触媒５を持たない場合には１曲線Ａ５と曲！ａ Ｂ
Ｓとの比較から明らかなように、Ｈ２ガス濃度の抵抗
値変化率特性Ｂ−が、ＣＯバガス度の抵抗値変化Ｊ４Ｉ
Ｆ性Ａ５と近似した特性となり、ＣＯバガス度に対する
感度と、 ＨｚカスＣ度に対する感度との差がＪ１常に
小さくなる。従って、酸化触媒５を持たない場合は、
Ｈ２ガスＣ度の影響を受けてしまい、ＣＯガスをＨ／ガ
スから分離して検出することができない。
Ｓとの比較から明らかなように、Ｈ２ガス濃度の抵抗
値変化率特性Ｂ−が、ＣＯバガス度の抵抗値変化Ｊ４Ｉ
Ｆ性Ａ５と近似した特性となり、ＣＯバガス度に対する
感度と、 ＨｚカスＣ度に対する感度との差がＪ１常に
小さくなる。従って、酸化触媒５を持たない場合は、
Ｈ２ガスＣ度の影響を受けてしまい、ＣＯガスをＨ／ガ
スから分離して検出することができない。
第４図は第３図に示した−・酸化炭素検出、ｈ子の時間
応答特性図である６図において、横軸に時間（分）をと
り、縦軸に感応体２の抵抗値（Ω）を取っである。酸化
触媒５はヒータ４を動作させて約３５０℃の湿度まで加
熱した。この特性図に示すように、２００ＰＰ層のＣＯ
ガスを流入させた場合、感応体２の抵抗４ｔｉが、約７
〜８分程度で、最低値まで急激に低ドする。そして、Ｃ
Ｏガスの流入を中ｌ二させると約１５分経過後１元の抵
抗値に復帰する良好な応答特性が得られる。
応答特性図である６図において、横軸に時間（分）をと
り、縦軸に感応体２の抵抗値（Ω）を取っである。酸化
触媒５はヒータ４を動作させて約３５０℃の湿度まで加
熱した。この特性図に示すように、２００ＰＰ層のＣＯ
ガスを流入させた場合、感応体２の抵抗４ｔｉが、約７
〜８分程度で、最低値まで急激に低ドする。そして、Ｃ
Ｏガスの流入を中ｌ二させると約１５分経過後１元の抵
抗値に復帰する良好な応答特性が得られる。
発明の効果
以！−述べたように、本発明に係る一酸化炭素検出素ｒ
は、Ｈ２及びＣＯに遠釈的感度を右する金属酸化物゛ｉ
導体でなる感応体と、Ｈ２を吸着する酸化触媒とのＭ【
合せでなるから、微諺の一酸化炭素を。
は、Ｈ２及びＣＯに遠釈的感度を右する金属酸化物゛ｉ
導体でなる感応体と、Ｈ２を吸着する酸化触媒とのＭ【
合せでなるから、微諺の一酸化炭素を。
還九性ガスやＩＩｆ燃性ガスからメ４別して、？ｉ−の
センサで検出し得る一酸化炭素検出素＝ｊ−を提供でき
る。
センサで検出し得る一酸化炭素検出素＝ｊ−を提供でき
る。
第１図は本発明に係る一酸化炭素検出素子の外観斜視図
、第２図は同じくその断面図、第３図は第１図及び第２
図に示した未発ＩｊＩに係る一酸化炭素検出素子と、酸
化触媒を持たない一酸化炭素検出素子のＣＯガスＣ度及
びＨ２ガスＣ度−抵抗値変化率特硅図、第４図は本発明
に係る一酸化炭素検出素子の時間応答特性図である。 ２・・φ感応体 ３番・・絶縁層 ４・・・ヒータ ５・・・酸化触媒 第１図 第２図 第３図 ’２ ｉＬ、蝉ｃｏｉ九−１− 第４図 １閤Ｃ冴）−一―
、第２図は同じくその断面図、第３図は第１図及び第２
図に示した未発ＩｊＩに係る一酸化炭素検出素子と、酸
化触媒を持たない一酸化炭素検出素子のＣＯガスＣ度及
びＨ２ガスＣ度−抵抗値変化率特硅図、第４図は本発明
に係る一酸化炭素検出素子の時間応答特性図である。 ２・・φ感応体 ３番・・絶縁層 ４・・・ヒータ ５・・・酸化触媒 第１図 第２図 第３図 ’２ ｉＬ、蝉ｃｏｉ九−１− 第４図 １閤Ｃ冴）−一―
Claims (6)
- （１）Ｈ＿２及びＣＯに選択的感度を有する金属酸化物
半導体でなる感応体と、Ｈ＿２を吸着させる酸化触媒と
の組合せを特徴とする一酸化炭素検出素子。 - （２）前記金属酸化物半導体は、ＳｎＯ＿２またはＺｎ
Ｏ＿２の何れかを主成分とすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の一酸化炭素検出素子。 - （３）前記金属酸化物半導体は、Ｐｔを含有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
一酸化炭素検出素子。 - （４）前記酸化触媒は、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、ＳｎＯ＿２、
ＴｈＯまたはＰｄＣｌ＿２−ＳｉＯ＿２から選択された
少なくとも一種でなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項、第２項または第３項に記載の一酸化炭素検出素
子。 - （５）前記感応体及び前記酸化触媒は、多孔質焼結体で
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、
第３項または第４項に記載の一酸化炭素検出素子。 - （６）前記酸化触媒を加熱するヒータを有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項または第５項に記載の一酸化炭素検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9573786A JPS62251648A (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 一酸化炭素検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9573786A JPS62251648A (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 一酸化炭素検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62251648A true JPS62251648A (ja) | 1987-11-02 |
Family
ID=14145795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9573786A Pending JPS62251648A (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 一酸化炭素検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62251648A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0466858A (ja) * | 1990-07-06 | 1992-03-03 | New Cosmos Electric Corp | 一酸化炭素ガスセンサ |
-
1986
- 1986-04-24 JP JP9573786A patent/JPS62251648A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0466858A (ja) * | 1990-07-06 | 1992-03-03 | New Cosmos Electric Corp | 一酸化炭素ガスセンサ |
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