JPH0320659A - ガスセンサー素子 - Google Patents
ガスセンサー素子Info
- Publication number
- JPH0320659A JPH0320659A JP2127780A JP12778090A JPH0320659A JP H0320659 A JPH0320659 A JP H0320659A JP 2127780 A JP2127780 A JP 2127780A JP 12778090 A JP12778090 A JP 12778090A JP H0320659 A JPH0320659 A JP H0320659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- powder
- sensor element
- solid solution
- fe2o3
- Prior art date
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Magnetic Ceramics (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〕
本発明は、炭化水素、水素、一酸化炭素のようなガスを
検出するためのガスセンサー素子に関するものである。
検出するためのガスセンサー素子に関するものである。
さらに詳しくいえば、本発明は、α一Ｆｅ２Ｏ，を主体
とする半導体の焼結体を用いたガス検出用の素子に関す
るものである。
とする半導体の焼結体を用いたガス検出用の素子に関す
るものである。
ガスセンサーは主として都市ガスやプロパンガスのガス
漏れを検知する目的で用いられており、現在使用されて
いるものについては、半導体式と接触゛燃焼式とに大別
される。
漏れを検知する目的で用いられており、現在使用されて
いるものについては、半導体式と接触゛燃焼式とに大別
される。
このうちの半導体式では、ＳｎＯ２やＺｎ○のような金
属酸化物が素子として用いられており、素子表面にガス
が吸着する際の、電気伝導度の変化を利用してガスの検
出を行うものである。
属酸化物が素子として用いられており、素子表面にガス
が吸着する際の、電気伝導度の変化を利用してガスの検
出を行うものである。
他方、接触燃焼式では、白金線をコイル状に形戊し、そ
の表面に触媒を塗布したものが素子として用いられてお
り、ガスがこの表面に吸着した際、触媒の作用でこれが
燃焼し、白金線の抵抗値が変化するのを利用してガスの
検出を行うものである。
の表面に触媒を塗布したものが素子として用いられてお
り、ガスがこの表面に吸着した際、触媒の作用でこれが
燃焼し、白金線の抵抗値が変化するのを利用してガスの
検出を行うものである。
しかしながら、前者においては、使用される半導体が耐
食性の点で問題があり、長期間の使用に耐えない上に、
感度の点でも必ずしも十分満足しうるものとはいえない
し、また後者においては、検出しようとするガスの種類
に応じて触媒を変えなければならない上に、酸素が不足
する場所では正確な検知が行われないという欠点がある
。
食性の点で問題があり、長期間の使用に耐えない上に、
感度の点でも必ずしも十分満足しうるものとはいえない
し、また後者においては、検出しようとするガスの種類
に応じて触媒を変えなければならない上に、酸素が不足
する場所では正確な検知が行われないという欠点がある
。
本発明は、このような従来のガスセンサーがもつ欠点を
克服し、長期間にわたって安定した感度を保ち、ガスの
種類にかかわらず高感度でガスの検出を行いうる新規な
ガスセンサー素子を提供することを目的としてなされた
ものである。
克服し、長期間にわたって安定した感度を保ち、ガスの
種類にかかわらず高感度でガスの検出を行いうる新規な
ガスセンサー素子を提供することを目的としてなされた
ものである。
？発明者らは、ガスセンサー素子として使用しうる新規
な半導体を開発するために種々研究を重ねた結果、α−
Ｆｅ．Ｏ，を母材とし、これにＴｉｅ．及びＳｎＯ２の
少なくとも１種を固溶させてｎ型の半導性を付与した焼
結体が、耐食性を有し、長期間にわたって安定した感度
を保つガスセンサー素子ななりうろことを見いだし、こ
の知見に基づいて本発明をなすに至った。
な半導体を開発するために種々研究を重ねた結果、α−
Ｆｅ．Ｏ，を母材とし、これにＴｉｅ．及びＳｎＯ２の
少なくとも１種を固溶させてｎ型の半導性を付与した焼
結体が、耐食性を有し、長期間にわたって安定した感度
を保つガスセンサー素子ななりうろことを見いだし、こ
の知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、α−Ｆｅｚ０３を母材とし、これ
にＴｉ０２及びＳｎＯ■の少なくとも１種を固溶させて
半導性を付与した焼結体から或るガスセンサー素子を提
供するものである。
にＴｉ０２及びＳｎＯ■の少なくとも１種を固溶させて
半導性を付与した焼結体から或るガスセンサー素子を提
供するものである。
このα一Ｆｅ２Ｏ３とＴｉ０２及びＳｎ○２の少なくと
も１種との固溶体は、例えばα−Ｆｅ，Ｏ，粉末とＴｉ
ｅ２粉末又はＳｎＯ２粉末あるいはその両方との混合物
を５０００Ｃ以上、好ましくは６００℃以上に加熱する
ことによって得られる。この熱処理によって、ａ−Ｆｅ
ｌ０３の結晶格子中のＦｅの一部がＴｉ又はＳｎに置換
され、ｎ型の半導体を形戊する。このＴｉ０２粉末又は
Ｓｎ０２粉末の量としては、σ−Ｆｅ，０３粉末に対し
ｌ〜１０モル％の範囲が適当である。また、これらの粉
末は平均粒子径約０．１μｍ以下にするのが好ましい。
も１種との固溶体は、例えばα−Ｆｅ，Ｏ，粉末とＴｉ
ｅ２粉末又はＳｎＯ２粉末あるいはその両方との混合物
を５０００Ｃ以上、好ましくは６００℃以上に加熱する
ことによって得られる。この熱処理によって、ａ−Ｆｅ
ｌ０３の結晶格子中のＦｅの一部がＴｉ又はＳｎに置換
され、ｎ型の半導体を形戊する。このＴｉ０２粉末又は
Ｓｎ０２粉末の量としては、σ−Ｆｅ，０３粉末に対し
ｌ〜１０モル％の範囲が適当である。また、これらの粉
末は平均粒子径約０．１μｍ以下にするのが好ましい。
次に、これから焼結体を製造するには、常法に従い、上
記の固溶体粉末にバインダーを加えて所望の形状に或形
したのち、１．１００’Ｏ以上、好ましくは１３００゜
Ｃで１時間ないし数時間焼結する。
記の固溶体粉末にバインダーを加えて所望の形状に或形
したのち、１．１００’Ｏ以上、好ましくは１３００゜
Ｃで１時間ないし数時間焼結する。
本発明のガスセンサー素子を用いて、ガスの検出を行う
には、これを適当な棒状体に戊形し、その両端に導電性
材料から成る電極を取り付けて検出セル内に配置する。
には、これを適当な棒状体に戊形し、その両端に導電性
材料から成る電極を取り付けて検出セル内に配置する。
第１図は、このようにして構戊された検出セルの１例を
示す縦断面図であって、ガス導入口２及びガス排出口３
を備えた管体から或る検出セル本体１の内部に上記のガ
スセンサー素子４及び熱電対５を配置した構造を有して
いる。
示す縦断面図であって、ガス導入口２及びガス排出口３
を備えた管体から或る検出セル本体１の内部に上記のガ
スセンサー素子４及び熱電対５を配置した構造を有して
いる。
また、第２図は、このガスセンサー素子を用いてガスを
検出するための測定回路図であって、電極６，６′を両
端に取り付けたガスセンサー・素子４にアンメーター７
、可変抵抗８及び電池９が直列に接続され、かつ可変抵
抗８と並列にポルトメータ１０が接続されている。
検出するための測定回路図であって、電極６，６′を両
端に取り付けたガスセンサー・素子４にアンメーター７
、可変抵抗８及び電池９が直列に接続され、かつ可変抵
抗８と並列にポルトメータ１０が接続されている。
この検出セルを用いて所要のガスを検出するには、先ず
、ガスセンサー素子４を３００〜４００゜Ｃに加熱し、
ガス導入口２からガス排出口３に不活性ガスを流すこと
によって、素子上に吸着している非検出ガス戊分を除去
する。次いでガスセンサー素子を一定の温度に保ち、検
出ガスを導入してその電気伝導度の変化を読み取り、あ
らかじめ濃度既知の試料に基づいて作成したグラフと対
比してガス濃度を求める。
、ガスセンサー素子４を３００〜４００゜Ｃに加熱し、
ガス導入口２からガス排出口３に不活性ガスを流すこと
によって、素子上に吸着している非検出ガス戊分を除去
する。次いでガスセンサー素子を一定の温度に保ち、検
出ガスを導入してその電気伝導度の変化を読み取り、あ
らかじめ濃度既知の試料に基づいて作成したグラフと対
比してガス濃度を求める。
このようにして、本発明のガスセンサー素子を用いるこ
とにより水素、炭化水素（ＣＨ．、Ｃ，Ｈ，、Ｃ，Ｈ６
、Ｃ，Ｈ２、Ｃ２Ｈ，など）、一酸化炭素などのガスを
簡単に検出することができる。
とにより水素、炭化水素（ＣＨ．、Ｃ，Ｈ，、Ｃ，Ｈ６
、Ｃ，Ｈ２、Ｃ２Ｈ，など）、一酸化炭素などのガスを
簡単に検出することができる。
本発明のガスセンサー素子は、可燃性ガスをよく吸着す
るので各種炭化水素、水素、一酸化炭素などを高感度で
検出しうる上に、長期間にわたりて安定しｔ二機能を示
すという利点がある。
るので各種炭化水素、水素、一酸化炭素などを高感度で
検出しうる上に、長期間にわたりて安定しｔ二機能を示
すという利点がある。
？に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例
（２ − Ｆｅｚ０３ ９５モル％とＳｎ０■５モル％
とから或る固溶体を１３００゜Ｃで１時間焼結すること
によりガスセンサー素子（０−５Ｘ Ｏ．５ｘ ２ ｃ
ｍ，比抵抗０，２１Ω・ｃｍ）を製造した。このガスセ
ンサー素子の両端に白金リードを白金ペーストで取付け
、第１図に示すように、テレックス反応管（３（Ｊｌ’
Ｘ５０ｃπ）中に配置して、検出セルとした。この検温
にはＰｔ−Ｐｔ−Ｒｈ型熱電対を用いた。
とから或る固溶体を１３００゜Ｃで１時間焼結すること
によりガスセンサー素子（０−５Ｘ Ｏ．５ｘ ２ ｃ
ｍ，比抵抗０，２１Ω・ｃｍ）を製造した。このガスセ
ンサー素子の両端に白金リードを白金ペーストで取付け
、第１図に示すように、テレックス反応管（３（Ｊｌ’
Ｘ５０ｃπ）中に配置して、検出セルとした。この検温
にはＰｔ−Ｐｔ−Ｒｈ型熱電対を用いた。
この検出セルを用いて、第２図に示す測定回路を形成さ
せ、以下のようにして一酸化炭素及びブロバンガスの検
出を行った。
せ、以下のようにして一酸化炭素及びブロバンガスの検
出を行った。
すなわち、先ずガスセンサー素子をニクロム電気炉を用
いて３００゜Ｃに加熱し、か゜つ反応管中に窒素ガスを
流入させることにより、素子表面に吸着している非検出
ガス戊分を完全に除去した。
いて３００゜Ｃに加熱し、か゜つ反応管中に窒素ガスを
流入させることにより、素子表面に吸着している非検出
ガス戊分を完全に除去した。
次いで、アルゴンガスと混合した初期濃度の知られてい
る一酸化炭素又はプロパンを検出用試料として用い、ア
ルゴンガスで適当な濃度に希釈して反応管中に流スさせ
、３００〜４００゜Ｃの温度範囲でその電気伝導度変化
を調べた。アルゴンガス中の一酸化炭素及びブＤバンの
濃度は、北川式ガス検知器と検知管によって測定しｔ；
。３００℃における素子抵抗比Ｒ／Ｒｏ（ただしＲＯは
不活性ガス中の３００℃における素子抵抗、Ｒは所定の
ガス雰囲気中での素子抵抗）とガス濃度との関係を第３
図にグラフとして示す。
る一酸化炭素又はプロパンを検出用試料として用い、ア
ルゴンガスで適当な濃度に希釈して反応管中に流スさせ
、３００〜４００゜Ｃの温度範囲でその電気伝導度変化
を調べた。アルゴンガス中の一酸化炭素及びブＤバンの
濃度は、北川式ガス検知器と検知管によって測定しｔ；
。３００℃における素子抵抗比Ｒ／Ｒｏ（ただしＲＯは
不活性ガス中の３００℃における素子抵抗、Ｒは所定の
ガス雰囲気中での素子抵抗）とガス濃度との関係を第３
図にグラフとして示す。
このグラフから分かるように、一酸化炭素及びプロパン
は、５００〜１５００ｐｐｍの濃度範囲で良好な直線関
係を示しているが、これは上記のガスセ〉・サー素子に
よりこれらのガスの検出が可能なことを意味する。
は、５００〜１５００ｐｐｍの濃度範囲で良好な直線関
係を示しているが、これは上記のガスセ〉・サー素子に
よりこれらのガスの検出が可能なことを意味する。
第１図は、本発明のガスセンサー素子を使用した検出セ
ルの！例を示す縦断面図、第２図はその測定回路図、第
３図はその検出セルを用いて一酸化炭素及びプロパンを
検出したときのガス濃度と素子抵抗比との関係を示すグ
ラフである。 図中１は検出セル本体、４はガスセンサー素子、５は熱
電対、６．６′は電極、７はアンメーター、８は可変抵
抗、９は電池、１０はボルトメーターである。
ルの！例を示す縦断面図、第２図はその測定回路図、第
３図はその検出セルを用いて一酸化炭素及びプロパンを
検出したときのガス濃度と素子抵抗比との関係を示すグ
ラフである。 図中１は検出セル本体、４はガスセンサー素子、５は熱
電対、６．６′は電極、７はアンメーター、８は可変抵
抗、９は電池、１０はボルトメーターである。
Claims (1)
- １ α−Ｆｅ＿２Ｏ＿３を母材とし、これにＴｉＯ＿２
及びＳｎＯ＿２の少なくとも１種を固溶させて半導性を
付与した焼結体から成るガスセンサー素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127780A JPH0320659A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | ガスセンサー素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127780A JPH0320659A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | ガスセンサー素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58206313A Division JPS6099341A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 光変換機能材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320659A true JPH0320659A (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=14968503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2127780A Pending JPH0320659A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | ガスセンサー素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0320659A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6513364B1 (en) * | 1998-04-30 | 2003-02-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Hydrogen sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5957153A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス検知素子 |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP2127780A patent/JPH0320659A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5957153A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス検知素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6513364B1 (en) * | 1998-04-30 | 2003-02-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Hydrogen sensor |
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