JPH0225452B2 - - Google Patents
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- JPH0225452B2 JPH0225452B2 JP57171479A JP17147982A JPH0225452B2 JP H0225452 B2 JPH0225452 B2 JP H0225452B2 JP 57171479 A JP57171479 A JP 57171479A JP 17147982 A JP17147982 A JP 17147982A JP H0225452 B2 JPH0225452 B2 JP H0225452B2
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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- G01N27/121—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 for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はメチルメルカプタン(CH3SH)、硫
化水素(H2S)などの悪臭ガス、アルコールガス
および湿度を検出する素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an element for detecting malodorous gases such as methyl mercaptan (CH 3 SH) and hydrogen sulfide (H 2 S), alcohol gas, and humidity.
し尿処理場、ゴミ処理場などで発生する悪臭の
主成分であるCH3SH,H2Sなどの濃度測定は、
一部電気化学的な手法で行なわれているが、ガス
のサンプリングが必要であり測室も煩雑である。
また従来の半導体ガスセンサでは感度的に不充分
で使用されるに至つていない。 Measuring the concentration of CH 3 SH, H 2 S, etc., which are the main components of bad odors generated at human waste treatment plants, garbage treatment plants, etc.
Some of this is done using electrochemical methods, but it requires gas sampling and requires a complicated laboratory.
Furthermore, conventional semiconductor gas sensors have insufficient sensitivity and have not been used.
アルコールガス検知は、従来、SnO2,ZnOな
ど金属酸化物半導体のガスの化学吸着による電気
電導度の変化を利用したものが多く用いられてい
る。しかしこれらは、他の可燃性ガス、例えばメ
タン、プロパン、一酸化炭素、水素などでも同じ
現象をしめす。すなわち、ガス種に対する選択性
がない。 Conventionally, many alcohol gas detection methods have been used that utilize changes in electrical conductivity due to chemical adsorption of gases in metal oxide semiconductors such as SnO 2 and ZnO. However, these same phenomena occur with other flammable gases such as methane, propane, carbon monoxide, and hydrogen. That is, there is no selectivity for gas species.
一方、湿度を検知する素子としては、金属酸化
物、無機および有機電解質、導電物質を分散させ
た有機物の電気電導度の相対湿度依存性を利用し
たものが、その簡便性、マイクロプロセツサとの
結合性などからよく用いられて来た。中でも金属
酸化物は安定性、耐熱性などが良好なため、好ま
しいとされている。 On the other hand, humidity sensing elements utilize the relative humidity dependence of the electrical conductivity of metal oxides, inorganic and organic electrolytes, and organic materials in which conductive substances are dispersed, due to their simplicity and compatibility with microprocessors. It has been often used due to its connectivity. Among these, metal oxides are preferred because they have good stability and heat resistance.
しかし湿度とガスとを1つの一体となつた素子
で検出し、しかも安定な感湿特性、および悪臭ガ
ス、アルコールガスに対する高感度、高選択性で
応答速度が速い感ガス特性を併せ持つものはなか
つた。 However, there is no one that can detect humidity and gas with a single integrated element, and also has stable moisture-sensing characteristics, high sensitivity to malodorous gases and alcohol gases, high selectivity, and gas-sensing characteristics with fast response speed. Ta.
この発明は、上記の問題を解決するためになさ
れたもので、1つの一体化した素子で0〜100%
の相対湿度および悪臭ガス、アルコールガスを高
感度で選択的に検出する感ガス感湿素子を提供す
ることを目的としている。 This invention was made to solve the above-mentioned problem, and one integrated element can achieve 0 to 100%
The object of the present invention is to provide a gas- and humidity-sensitive element that selectively detects relative humidity, malodorous gas, and alcohol gas with high sensitivity.
この発明は、アパタイトセラミツクス材で湿度
を検出し、上記アパタイトセラミツクス材からな
る素子基板に設けた分離電極間の金属酸化物で悪
臭ガス、アルコールガスを検出するものである。
又分離電極は酸化ルテニウムを焼付けて形成して
おり、ガス感度の高感度化を助長している。 This invention detects humidity using an apatite ceramic material, and detects malodorous gas and alcohol gas using a metal oxide between separated electrodes provided on an element substrate made of the apatite ceramic material.
Furthermore, the separation electrode is formed by baking ruthenium oxide, which helps increase the gas sensitivity.
この発明の感ガス感湿素子は、その電気抵抗が
相対湿度0〜100%,悪臭ガス濃度0〜1000ppm
あるいはアルコールガス濃度0〜3000ppmで大き
く変化するので、電気抵抗値を測定することによ
り、相対湿度あるいは悪臭ガス、アルコールガス
を容易に検出することができる。 The gas-sensitive and humidity-sensitive element of the present invention has an electrical resistance of 0 to 100% relative humidity and a malodorous gas concentration of 0 to 1000 ppm.
Alternatively, since the alcohol gas concentration varies greatly between 0 and 3000 ppm, relative humidity, malodorous gas, and alcohol gas can be easily detected by measuring the electrical resistance value.
以下、この発明の詳細を実施例を用いて説明す
る。 The details of this invention will be explained below using examples.
実施例 1
Caの10%をNaで置換した水酸アパタイト粉未
を4mm×4mmの大きさ、0.8mmの厚みに、350Kg/
cm2の圧力で成形し、1100℃で6時間、空気中で焼
成する。これを250μの厚みに研磨し、第1図の
焼結体1のようにRuO2ペーストよりなる分離電
極2,3(第1、第3電極)を、また裏面には、
第2図のように全面塗りのRuO2ペーストよりな
る電極4(第2電極)をスクリーン印刷する。つ
ぎに、250μ間隔の分離電極2,3を挾んで、酸
化チタンTiO2ペーストをスクリーン印刷する。
TiO2ペーストは、試薬特級の粉未を1000℃で1
時間大気中で焼成したものを粉砕、400メツシユ
篩通し、プチルカルビトールを加えて作られる。
TiO2を印刷後リード線6,7,8を付けて、800
℃で10分焼付ける。以上で形成される電極は多孔
質面電極となり、電極を通して湿度が焼結体に達
しやすい状態になつている。1は水酸アパタイト
感湿セラミツクス材で素子基板を構成する。5は
TiO2感ガス材である。ガスを検知するときには、
素子を200℃以上に保つ必要がある。そのため第
1,2図の素子のまわりにカンタル線コイルヒー
タを設けるか、または、第2図のベタ塗りRuO2
電極にリード線2本を付け、ヒータと感湿電極を
兼ねさせても良い。Example 1 Hydroxyapatite powder in which 10% of Ca was replaced with Na was made into a 4 mm x 4 mm, 0.8 mm thick, 350 kg/
It is molded at a pressure of cm 2 and baked in air at 1100° C. for 6 hours. This was polished to a thickness of 250 μm, and separated electrodes 2 and 3 (first and third electrodes) made of RuO 2 paste were formed on the back side, as shown in the sintered body 1 in Fig. 1.
As shown in FIG. 2, an electrode 4 (second electrode) made of RuO 2 paste is screen printed on the entire surface. Next, a titanium oxide TiO 2 paste is screen printed between the separated electrodes 2 and 3 with an interval of 250 μm.
TiO 2 paste is made by mixing special reagent grade powder at 1000℃.
It is made by baking it in the atmosphere for an hour, crushing it, passing it through a 400 mesh sieve, and adding butyl carbitol.
After printing TiO 2 , attach lead wires 6, 7, and 8, and
Bake at ℃ for 10 minutes. The electrode formed in the above manner becomes a porous surface electrode, so that humidity easily reaches the sintered body through the electrode. Reference numeral 1 constitutes an element substrate made of a hydroxyapatite moisture-sensitive ceramic material. 5 is
TiO2 is a gas-sensitive material. When detecting gas,
It is necessary to keep the element above 200℃. Therefore, it is necessary to install a Kanthal wire coil heater around the elements shown in Figures 1 and 2, or use a solid RuO 2 heater as shown in Figure 2.
Two lead wires may be attached to the electrode to serve as both a heater and a moisture-sensitive electrode.
上記のようにして製造された感ガス感湿素子を
使用して第3図〜第5図に示す測定を行う。 The measurements shown in FIGS. 3 to 5 are carried out using the gas- and humidity-sensitive element manufactured as described above.
第3図は、25℃における感湿特性である。測定
は電極2,3を短絡し、これと電極4との間に
1V,50Hzの正弦波を印加して行なつた。電極2,
3を短絡しないで、一方の電極と電極4との間に
印加してもよいが、測定抵抗は増大する。 Figure 3 shows the moisture sensitivity characteristics at 25°C. For measurement, electrodes 2 and 3 are short-circuited, and between this and electrode 4,
This was done by applying a 1V, 50Hz sine wave. electrode 2,
3 may be applied between one electrode and electrode 4 without shorting, but the measured resistance will increase.
図のように、相対湿度0〜100%で電気抵抗は
4桁以上変化し、非常に感度が高い。また実験室
中の6ケ月間、1V通電または無通電で放置して
も特性の変化は測定誤差以内で、非常に安定であ
つた。これは、他のセラミツク湿度センサにはな
い特徴である。また応答も2〜15秒と速い。 As shown in the figure, the electrical resistance changes by more than four orders of magnitude when the relative humidity ranges from 0 to 100%, making it extremely sensitive. In addition, even when left in the laboratory for 6 months with or without 1V energized, the characteristics changed within the measurement error and remained very stable. This is a feature not found in other ceramic humidity sensors. The response time is also fast, taking 2 to 15 seconds.
第4図は素子温度を変えたときの感ガス特性で
ある。電極2,3間の抵抗を測定する。11は大
気中でCH3SHの0ppm、12はCH3SHの100ppm
である。 FIG. 4 shows the gas sensitivity characteristics when the element temperature is changed. Measure the resistance between electrodes 2 and 3. 11 is 0ppm of CH 3 SH in the atmosphere, 12 is 100ppm of CH 3 SH
It is.
図のように、2桁以上の抵抗値変化をしめす。 As shown in the figure, the resistance value changes by more than two orders of magnitude.
第5図はCH3SH,H2S,エタノール
(C2H5OH),水素(H2),一酸化炭素(CO)、プ
ロパン(C3H8)の各100ppmに対する感度Sであ
る。大気中での抵抗値をRa,ガス100ppm中での
抵抗値Rgとすると感度Sは、Ra/Rgで、抵抗値
の変化量を意味する。第5図は素子温度450℃で
ある。図からわかるように、H2,CO,C3H8に
はほとんど感度をしめさない。 FIG. 5 shows the sensitivity S to 100 ppm each of CH 3 SH, H 2 S, ethanol (C 2 H 5 OH), hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and propane (C 3 H 8 ). Assuming that the resistance value in the atmosphere is Ra and the resistance value Rg in 100 ppm gas, the sensitivity S is Ra/Rg, which means the amount of change in the resistance value. In FIG. 5, the element temperature is 450°C. As can be seen from the figure, it shows almost no sensitivity to H 2 , CO, and C 3 H 8 .
メタノール、イソプロピルアルコールなどには
エタノールとほぼ同じ感度をしめした。 It showed almost the same sensitivity to methanol, isopropyl alcohol, etc. as ethanol.
アパタイトはガス吸着能が高いため、アパタイ
トも、高感度、高選択性に寄与している可能性が
大きい。 Since apatite has a high gas adsorption capacity, it is highly likely that apatite also contributes to high sensitivity and high selectivity.
実施例 2
実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる。すなわち、感ガス
材形成用のペーストは、試薬特級酸化スズSnO2
の粉未を400メツシユ篩通し、その後ブチルカル
ビトールを加えて作り、作成されたSnO2ペース
トを実施例1と同様の位置にスクリーン印刷後、
リード線6,7,8を付けて、800℃で10分焼付
ける。このとき1は水酸アパタイト感湿セラミツ
クス2,3,4はRuO2からなる電極、5はSnO2
感ガス材である。Example 2 The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the process of forming the gas-sensitive material in the second half was different. In other words, the paste for forming the gas-sensitive material is reagent grade tin oxide SnO 2
After passing the powder through a 400 mesh sieve and then adding butyl carbitol, the SnO 2 paste was screen printed in the same position as in Example 1.
Attach lead wires 6, 7, and 8 and bake at 800℃ for 10 minutes. In this case, 1 is a hydroxyapatite moisture-sensitive ceramic, 2, 3, and 4 are electrodes made of RuO 2 , and 5 is SnO 2
It is a gas-sensitive material.
SnO2感ガス材を用いた感ガス感湿素子で第6
図、第7図に示す測定を行なつた。第6図、第7
図は実施例1の第4図、第5図に対応している。
この場合、CH3SHの感度は約1000倍である。 6th gas- and moisture-sensing element using SnO 2 gas-sensitive material
The measurements shown in Fig. 7 were carried out. Figures 6 and 7
The figures correspond to FIGS. 4 and 5 of the first embodiment.
In this case, the sensitivity of CH 3 SH is approximately 1000 times greater.
第7図の測定における素子温度は300℃である。
アルコールはエタノールで代表して示したが、メ
タノール、イソプロピルアルコールなどの他のア
ルコールに対してもほゞ同様な感度を示す。なお
実施例1の第3図に対応する測定は、実施例2の
場合でも同じ測定結果であつたので、記載を省略
する。 The element temperature in the measurement shown in FIG. 7 was 300°C.
Although ethanol is shown as a representative alcohol, almost the same sensitivity is shown for other alcohols such as methanol and isopropyl alcohol. Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 2, so the description thereof will be omitted.
実施例 3
実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる。感ガス用ペースト
はRuO2を0〜50wt%含む酸化スズSnO2ペースト
でこれを実施例1と同位置にスクリーン印刷す
る。このペーストは、試薬特級SnO2を粉砕、400
メツシユ篩い通り後RuO2を混合し、ブチルカル
ビトールを加えて作られる。印刷後、リード線
6,7,8を付けて、800℃で10分焼付する。こ
のとき1は水酸アパタイト感湿セラミツクス、
2,3,4はRuO2からなる電極、5は(SnO2+
R2O2)感ガス材である。Example 3 The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the second half was different in the formation process of the gas-sensitive material. The gas-sensitive paste is a tin oxide SnO 2 paste containing 0 to 50 wt% of RuO 2 and is screen printed at the same position as in Example 1. This paste is made by grinding reagent grade SnO2 , 400
It is made by mixing RuO 2 after passing through a mesh sieve and adding butyl carbitol. After printing, attach lead wires 6, 7, and 8 and bake at 800℃ for 10 minutes. In this case, 1 is hydroxyapatite moisture-sensitive ceramics,
2, 3, 4 are electrodes made of RuO 2 , 5 is (SnO 2 +
R 2 O 2 ) It is a gas-sensitive material.
(SnO2+RuO2)感ガス材を用いた感ガス感湿
素子で第8図、第9図に示す測定を行なつた。 Measurements shown in FIGS. 8 and 9 were carried out using a gas-sensitive moisture-sensitive element using a (SnO 2 +RuO 2 ) gas-sensitive material.
第8図は素子を300℃に保つたときのCH3SHに
対する感ガス特性とRuO2含有量との関係である。
但し、RuO2の含有量が0wt%でもRuO2を主成分
とする電極2,3が設けられている。第1図の電
極2,3間の抵抗を測定する。11は大気中で
CH3SHの0ppm,12はCH3SHの100ppm中であ
る。RuO210wt%含むものは、約2000倍の感度を
しめす。RuO2が40〜50wt%になると、大気中で
の抵抗値が下がり、感度も低下する。ここで述べ
ている感度とは、大気中での抵抗値Raとエタノ
ール100ppmでの抵抗値Rgとの比Ra/Rgのこと
である。 FIG. 8 shows the relationship between the gas sensitivity characteristics for CH 3 SH and the RuO 2 content when the device is kept at 300°C.
However, even if the RuO 2 content is 0 wt%, the electrodes 2 and 3 whose main component is RuO 2 are provided. The resistance between electrodes 2 and 3 in FIG. 1 is measured. 11 is in the atmosphere
0ppm and 12 of CH 3 SH are in 100ppm of CH 3 SH. The one containing 10wt% RuO 2 shows approximately 2000 times the sensitivity. When RuO 2 reaches 40 to 50 wt%, the resistance value in the atmosphere decreases and the sensitivity also decreases. The sensitivity mentioned here is the ratio Ra/Rg of the resistance value Ra in the atmosphere and the resistance value Rg at 100 ppm of ethanol.
第9図はCH3SH,H2S,C2H5OH,H2,C3H8
およびCOの各100ppmでの感度Sで、素子温度
300℃RuO2含有率10wt%である。図からわかる
ように、CH3SH,H2S,C2H5OH以外には、ほ
とんど感度をしめさない。メタノール・イソプロ
ピルアルコールなどのアルコールに対しては、エ
タノールとほぼ同じ感度を示す。 Figure 9 shows CH 3 SH, H 2 S, C 2 H 5 OH, H 2 , C 3 H 8
Sensitivity S at 100 ppm and CO at element temperature
300℃ RuO2 content 10wt%. As can be seen from the figure, it shows almost no sensitivity to anything other than CH 3 SH, H 2 S, and C 2 H 5 OH. It exhibits almost the same sensitivity to alcohols such as methanol and isopropyl alcohol as to ethanol.
第8図でRuO2:0wt%は、実施例2そのもの
である。 In FIG. 8, RuO 2 :0wt% is the same as in Example 2.
なお実施例1の第3図に対応する測定は、実施
例3の場合でも同じ測定結果であつたので、記載
を省略する。 Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 3, so the description thereof will be omitted.
実施例 4
実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる感ガス用ペースト
は、RuO2を0〜50wt%含む酸化亜鉛ZnOペース
トでこれを実施1と同位置にスクリーン印刷す
る。このペーストは、試薬特級ZnOを、粉砕、
400メツシユ篩い通し後RuO2を混合し、ブチルカ
ルビトールを加えて作られる。印刷後、リード線
6,7,8を付けて、800℃で10分焼付する。こ
のとき1は水酸アパタイト感湿セラミツクス、
2,3,4はRuO2からなる電極、5は(ZnO+
RuO2)感ガス材である。Example 4 The first half is manufactured under the same conditions as Example 1, but the second half, in which the process of forming the gas-sensitive material is different, is a zinc oxide ZnO paste containing 0 to 50 wt% of RuO 2 . Screen print at the same location. This paste is made by pulverizing reagent grade ZnO.
It is made by mixing RuO 2 and adding butyl carbitol after passing through a 400 mesh sieve. After printing, attach lead wires 6, 7, and 8 and bake at 800℃ for 10 minutes. In this case, 1 is hydroxyapatite moisture-sensitive ceramics,
2, 3, 4 are electrodes made of RuO 2 , 5 is (ZnO+
RuO 2 ) It is a gas-sensitive material.
(ZnO+RuO2)感ガス材を用いた感ガス感湿
素子で第10図、第11図に示す測定を行なつ
た。第10図、第11図は実施例3の第8図、第
9図に対応している。この場合のCH3SHに対す
る感度は実施例3と同様にRuO2を10wt%含むの
で約2000倍で、CH3SH0→100ppmでの応答速度
は1秒と非常に速い。第10図、第11図の測定
における素子温度は450℃である。アルコールは
エタノールで代表して示したが、メタノール、イ
ソプロピルアルコールなどの他のアルコールに対
してもほぼ同様な感度を示す。 Measurements shown in FIGS. 10 and 11 were carried out using a gas-sensitive moisture-sensitive element using a (ZnO+RuO 2 ) gas-sensitive material. 10 and 11 correspond to FIGS. 8 and 9 of the third embodiment. In this case, the sensitivity to CH 3 SH is about 2000 times higher since it contains 10 wt% of RuO 2 as in Example 3, and the response speed from CH 3 SH0 to 100 ppm is very fast at 1 second. The element temperature in the measurements shown in FIGS. 10 and 11 was 450°C. Although ethanol is shown as a representative alcohol, almost the same sensitivity is shown for other alcohols such as methanol and isopropyl alcohol.
なお、実施例1の第3図に対応する測定は、実
施例4の場合でも同じ測定結果であつたので、記
載を省略する。 Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 4, so the description thereof will be omitted.
実施例 5
実施例1と前判は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる。Example 5 Example 1 and the first sheet are manufactured under the same conditions, but the second half of the process for forming the gas-sensitive material is different.
感ガス用ペーストは、RuO2を0〜50wt%含む
マグネシウムフエライトペーストで、これを実施
例1と同位置にスクリーン印刷する。このペース
トは共沈法で得られたシユウ酸塩を1000℃,1時
間大気中で焼成し、粉砕、400メツシユ篩い通し
後RuO2を混合し、ブチルカルビトールを加えて
作られる。フエライトの組成はMgFe1.5Al0.5O4
である。印刷後、リード線6,7,8を付けて、
800℃で10分焼付する。このとき1は水酸アパタ
イト感湿セラミツクス、2,3,4はRuO2から
なる電極、5は(マグネシウムフエライト+
RuO2)感ガス材である。 The gas-sensitive paste is a magnesium ferrite paste containing 0 to 50 wt% of RuO2 , and this is screen printed on the same position as in Example 1. This paste is made by calcining oxalate obtained by coprecipitation in the air at 1000°C for 1 hour, crushing it, passing it through a 400 mesh sieve, mixing it with RuO 2 and adding butyl carbitol. The composition of ferrite is MgFe 1.5 Al 0.5 O 4
It is. After printing, attach lead wires 6, 7, 8,
Bake at 800℃ for 10 minutes. In this case, 1 is hydroxyapatite moisture-sensitive ceramic, 2, 3, and 4 are electrodes made of RuO 2 , and 5 is (magnesium ferrite +
RuO 2 ) It is a gas-sensitive material.
(MgFe1.5Al0.5O4+RuO2)感ガス材を用いた
感ガス感湿素子で第12図、第13図に示す測定
を行なつた。第12図、第13図は実施例3の第
4図、第5図に対応している。この場合の
CH3SHに対する感度は実施例3と同様にRuO2を
10wt%含むもので、約600倍で、CH3SH0→
100ppmでの応答速度は2秒と非常に速い。第1
3図の測定における素子温度は250℃である。ア
ルコールはエタノールで代表して示したが、メタ
ノール、イソプロピルアルコールなどの他のアル
コールに対してもほぼ同様な感度を示す。 The measurements shown in FIGS. 12 and 13 were carried out using a gas-sensitive moisture sensing element using a (MgFe 1.5 Al 0.5 O 4 +RuO 2 ) gas-sensitive material. 12 and 13 correspond to FIGS. 4 and 5 of the third embodiment. In this case
The sensitivity to CH 3 SH is the same as in Example 3 .
Contains 10wt%, approximately 600 times, CH 3 SH0 →
The response speed at 100ppm is extremely fast at 2 seconds. 1st
The element temperature in the measurement shown in Figure 3 was 250°C. Although ethanol is shown as a representative alcohol, almost the same sensitivity is shown for other alcohols such as methanol and isopropyl alcohol.
なお実施例1の第3図に対応する測定は、実施
例5の場合でも同じ測定結果であつたので、記載
を省略する。 Note that the measurements corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 5, so their description will be omitted.
上記ではMgFe1.5Al0.5O4を使用したが、Alを
含まないMgFe2O4でも同様に感度を有する。 Although MgFe 1.5 Al 0.5 O 4 was used above, MgFe 2 O 4 that does not contain Al has the same sensitivity .
マグネシウムフエライトは実施例1ないし4の
材料と異なり、ガス吸着により抵抗が増大する。
(第12図)P型半導体である。従つて、この場
合のみS=Rg/Raとしてある。 Magnesium ferrite differs from the materials of Examples 1 to 4 in that its resistance increases due to gas adsorption.
(Fig. 12) It is a P-type semiconductor. Therefore, only in this case is S=Rg/Ra.
実施例 6
実施例1と前半は同条件で製造するが、後半の
感ガス材の形成工程が異なる。感ガス用ペースト
は、RuO2を0〜50wt%含む酸化ニオブNb2O5ペ
ーストでこれを実施例1と同位置にスクリーン印
刷する。このペーストは、試薬特級Nb2O5を1000
℃,1時間大気中で焼成したものを、粉砕、400
メツシユ篩い通し後RuO2を混合し、ブチルカル
ビトールを加えて作られる。印刷後、リード線
6,7,8を付けて、800℃で10分焼付する。こ
のとき1は水酸アパタイト感湿セラミツクス、
2,3,4はRuO2からなる電極、5は(Nb2O5
+RuO2)感ガス材である。Example 6 The first half was manufactured under the same conditions as Example 1, but the process of forming the gas-sensitive material in the second half was different. The gas-sensitive paste is a niobium oxide Nb 2 O 5 paste containing 0 to 50 wt% of RuO 2 and is screen printed on the same position as in Example 1. This paste contains 1000 reagent grade Nb 2 O 5
℃, fired in the air for 1 hour, crushed, 400℃
It is made by mixing RuO 2 after passing through a mesh sieve and adding butyl carbitol. After printing, attach lead wires 6, 7, and 8 and bake at 800℃ for 10 minutes. In this case, 1 is hydroxyapatite moisture-sensitive ceramics,
2, 3, 4 are electrodes made of RuO 2 , 5 is (Nb 2 O 5
+RuO 2 ) It is a gas-sensitive material.
(Nb2O5+RuO2)感ガス材を用いた感ガス感
湿素子で第14図、第15図に示す測定を行なつ
た。第14図、第15図は実施例3の第4図、第
5図に対応している。この場合のCH3SHに対す
る感度は実施例3と同様にRuO2を10wt%含むも
ので約600倍で、CH3SH0→100ppmでの応答速度
は、1秒と非常に速い。第14図、第15図の測
定における素子温度は300℃である。アルコール
はエタノールで代表して示したが、メタノール、
イソプロピルアルコールなどの他のアルコールに
対してもほぼ同様な感度を示す。 (Nb 2 O 5 +RuO 2 ) Measurements shown in FIGS. 14 and 15 were carried out using a gas-sensitive moisture-sensitive element using a gas-sensitive material. 14 and 15 correspond to FIGS. 4 and 5 of the third embodiment. In this case, the sensitivity to CH 3 SH is about 600 times higher when RuO 2 is contained at 10 wt% as in Example 3, and the response speed at CH 3 SH0→100 ppm is very fast at 1 second. The element temperature in the measurements shown in FIGS. 14 and 15 was 300°C. Alcohol is shown as ethanol, but methanol,
It exhibits similar sensitivity to other alcohols such as isopropyl alcohol.
なお実施例1の第3図に対応する測定は、実施
例2の場合でも同じ測定結果であつたので、記載
を省略する。 Note that the measurement corresponding to FIG. 3 of Example 1 had the same measurement results in Example 2, so the description thereof will be omitted.
以上の実施例は、アパタイトとして、水酸アパ
タイトを用いた例であるが、他のアパタイト、す
わち、水酸基をハロゲンで置きかえたものや、カ
ルシウムをストロシウム、バリウム、鉛などに置
き換えたアパタイトを用いてもよい。また第1,
2図は板状の感ガス感湿素子であるが、筒状にし
て、内表面を全面塗り電極、外表面を分離電極に
して、分離電極の間に、感ガスペーストを塗つて
も良い。 In the above examples, hydroxyapatite was used as the apatite, but other apatites, such as those in which hydroxyl groups were replaced with halogens, or apatites in which calcium was replaced with strosium, barium, lead, etc., were used. It's okay. Also, the first
Although FIG. 2 shows a plate-shaped gas-sensitive and moisture-sensitive element, it may also be made into a cylinder, with electrodes coated entirely on the inner surface and separated electrodes on the outer surface, with a gas-sensitive paste applied between the separated electrodes.
セラミツクス材を介在させて上記素子基板に設
けた第1、第2電極、第1電極と離間し上記素子
基板の第1電極と同じ面に設けた第3電極、第1
電極と第3電極に接触し第1電極と第3電極間に
設けたガスに対して感度を有する金属酸化物を備
えた感ガス感湿素子であるので、一つの一体化し
た素子で、0〜100%の相対湿度および悪臭ガス、
アルコールガスを高感度で選択的に検出すること
ができる。 first and second electrodes provided on the element substrate with a ceramic material interposed therebetween; a third electrode spaced apart from the first electrode and provided on the same surface as the first electrode of the element substrate;
Since it is a gas-sensitive and moisture-sensitive element that includes a metal oxide that is sensitive to gas and that is in contact with the electrode and the third electrode and is provided between the first and third electrodes, it can be used as one integrated element. ~100% relative humidity and malodorous gases,
Alcohol gas can be selectively detected with high sensitivity.
第1図、第2図はこの発明の実施例の構成を示
す斜視図で、第1図はその表面、第2図はその裏
面を示す。第3図はこの発明の感湿特性を示す特
性曲線図、第4図、第6図はそれぞれこの発明の
各実施例の感ガス特性の温度依存性を示す特性曲
線図、第8図、第10図、第12図および第14
図はそれぞれこの発明の各実施例の感ガス特性に
おけるRuO2含有量依存性を示す特性曲線図、第
5図、第7図、第9図、第11図、第13図およ
び第15図は、それぞれこの発明の各実施例にお
ける各種ガスに対する感度を示す特性折線図であ
る。
図中、1は感湿セラミツクスである素子基板、
2,3,4は電極でそれぞれ第1、第3、第2電
極に該当する。5は感ガス材、6,7,8はリー
ド線である。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
FIGS. 1 and 2 are perspective views showing the structure of an embodiment of the present invention, with FIG. 1 showing its front surface and FIG. 2 showing its back surface. FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing the moisture-sensitive characteristics of the present invention, FIGS. 4 and 6 are characteristic curve diagrams showing the temperature dependence of the gas-sensitive characteristics of each embodiment of the present invention, and FIGS. Figure 10, Figure 12 and Figure 14
The figures are characteristic curve diagrams showing the RuO 2 content dependence of the gas-sensitive characteristics of each example of the present invention, and Figures 5, 7, 9, 11, 13, and 15 are , respectively, are characteristic graphs showing sensitivities to various gases in each example of the present invention. In the figure, 1 is an element substrate made of moisture-sensitive ceramics;
Reference numerals 2, 3, and 4 are electrodes corresponding to the first, third, and second electrodes, respectively. 5 is a gas-sensitive material, and 6, 7, and 8 are lead wires. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
上記アパタイトセラミツクスを介在させて上記素
子基板に設けた第1、第2電極、第1電極と離間
し上記素子基板の第1電極と同じ面に設けた第3
電極、及び第1電極と第3電極に接触し第1電極
と第3電極間に設けたガスに対して感度を有する
金属酸化物を備えた感ガス感湿素子。 2 金属酸化物は酸化チタン、酸化ニオブ、酸化
スズ、酸化亜鉛、及びマグネシウムフエライトの
一種である特許請求の範囲第1項記載の感ガス感
湿素子。 3 金属酸化物は酸化チタン、酸化ニオブ、酸化
スズ、酸化亜鉛及びマグネシウムフエライトの一
種と酸化ルテニウムとの混合物である特許請求の
範囲第1項記載の感ガス感湿素子。 4 電極は多孔質面電極である特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかに記載の感ガス感湿
素子。 5 第1、第3電極は素子基板に酸化ルテニウム
を焼付けたものである特許請求の範囲第1項ない
し第4項のいずれかに記載の感ガス感湿素子。[Claims] 1. An element substrate made of apatite ceramics,
First and second electrodes provided on the element substrate with the apatite ceramic interposed therebetween, and a third electrode spaced apart from the first electrode and provided on the same surface as the first electrode of the element substrate.
A gas-sensitive and moisture-sensitive element comprising: an electrode; and a metal oxide sensitive to gas, which is in contact with a first electrode and a third electrode and is provided between the first electrode and the third electrode. 2. The gas- and moisture-sensitive element according to claim 1, wherein the metal oxide is one of titanium oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, and magnesium ferrite. 3. The gas- and moisture-sensitive element according to claim 1, wherein the metal oxide is a mixture of ruthenium oxide and one of titanium oxide, niobium oxide, tin oxide, zinc oxide, and magnesium ferrite. 4. The gas- and moisture-sensitive element according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode is a porous surface electrode. 5. The gas- and moisture-sensitive element according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and third electrodes are formed by baking ruthenium oxide onto the element substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171479A JPS5960348A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Gas and humidity sensitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171479A JPS5960348A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Gas and humidity sensitive element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960348A JPS5960348A (en) | 1984-04-06 |
| JPH0225452B2 true JPH0225452B2 (en) | 1990-06-04 |
Family
ID=15923864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171479A Granted JPS5960348A (en) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | Gas and humidity sensitive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960348A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57171481A (en) * | 1981-04-16 | 1982-10-22 | Nitto Kikai Kk | Water purifier |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171479A patent/JPS5960348A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5960348A (en) | 1984-04-06 |
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