JPH0862168A

JPH0862168A - 窒素酸化物検出素子

Info

Publication number: JPH0862168A
Application number: JP14362795A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamada; 靖山田; Keiichi Saji; 啓市佐治
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-03-08
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3412341B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】酸化性雰囲気や高温の排気ガス中でも検知特性
の変化が少なく高信頼性を有し、かつ高速応答性を有す
る薄型で抵抗値が低く、感度が高い窒素酸化物検出素子
を提供する。【構成】Ｍ_yＴｉ_1-yＯ_2+0.5y（ここでＭはニオビウ
ム、タンタル、バナジウム、アンチモン等の５価金属原
子）なる酸化物をガス検知部とする。具体的には、この
窒素酸化物検出素子は基板１０とこの基板１０上に形成
された半導体薄膜３０のガス感知部と、電気的に前記ガ
ス感知部に接続された一対の電極４０，４２と、該ガス
感知部を所定の動作温度に加熱するヒータ２０の加熱部
とからなる。この検出素子は抵抗値が低く、耐熱性に優
れ高感度で窒素酸化物の量が検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関等の排気ガス中
に含まれる窒素酸化物の濃度を検出するための窒素酸化
物検出素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関等から排出される排気ガス中に
含まれる窒素酸化物は、人体に対して有害であるため
に、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を検出し、その濃度
が最小になるように内燃機関の燃焼制御あるいは排気ガ
ス浄化システムの制御を行うことが必要である。

【０００３】従来、排気ガス中の窒素酸化物の濃度測定
は、化学発光法、赤外線吸収法等が用いられていた。こ
れらの各測定方法は一般に大型の装置を必要とするため
高価でかつ取り扱いが複雑であり、さらにメンテナンス
が煩雑であるといった問題があり、実用的ではなかっ
た。そこで、これらの問題点を解決するため、酸化チタ
ン等の金属酸化物半導体やフタロシアニン錯体等の有機
半導体を用いた小型でメンテナンスフリーの窒素酸化物
検出素子が提案されている。例えば、特公平６−２３７
１０号公報には酸素欠陥を有する酸化チタン、酸素欠陥
を有する酸化チタンに他の金属元素を固溶した固溶体お
よびチタンと他の金属元素とのペロブスカイト型構造を
有し酸素欠陥を有する酸化物が報告されている。しか
し、従来の酸化スズや酸化チタンなどの酸化物の焼結体
や厚膜型の素子は、窒素酸化物がガス検知部の内部まで
拡散するのに時間がかかり、窒素酸化物の検知の応答性
に問題があった。そこで、応答性を改善するために薄膜
型の素子が検討されているが、酸化チタン単体のガス検
知部では、窒素酸化物に対する感度が低いという問題が
あり、また、酸化雰囲気において検知素子の電気抵抗が
高く、その温度依存性が大きいという問題があった。ま
た、酸素欠陥を有する酸化チタン、固溶体およびペロブ
スカイト型構造を有する酸化物は酸化雰囲気で安定性に
欠ける問題がある。（特開平３−１３８５４号公報、特
公平２−２８８２３号公報、特開昭５２−３６０９４号
公報、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ，ＥＤ−２６．１８７５
（１９７９））

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は酸
化性雰囲気や高温の排気ガス中でも検知特性の変化が少
なく高信頼性を有する窒素酸化物検出素子を提供するこ
とを第一の目的とする。さらに、高速応答性を有する薄
膜型で、かつその電気抵抗値が低く、同時に窒素酸化物
の感度が良好な窒素酸化物検出素子を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の窒素酸化物検出
素子は、ニオビウム、タンタル、バナジウム、アンチモ
ン等の５価金属原子の少なくとも１種Ｍの酸化物を含
み、Ｍ_yＴｉ_1-yＯ_2+0. _5yの化学組成を有するチタン酸
化物をガス検知部とすることを特徴とする。本発明の窒
素酸化物検出素子は、基板を用い、この基板上にガス検
知部、電極を設けるのが好ましい。また、ヒータ、電磁
波、高周波、外部熱源などの加熱手段をガス検知部の反
対側の基板に設けるのが好ましい。加熱手段ヒータは基
板中に埋設するように配置してもよい。一対の電極は、
ガス検知部内部に埋設するようにしてもよい。

【０００６】基板は、ＮＯ_Xガス感知膜の強度を維持す
ると共にガス感知膜を保護するものである。この基板
は、ＮＯ_Xガス感知膜が多孔質として形成されるような
適度の表面粗さを有するアルミナを使用することが好ま
しい。基板はアルミナの他にステアタイト、スピネルな
どを使用することができる。また、ガス検知部を形成す
る半導体薄膜層の膜厚は０．０５μｍ以上１μｍ以下に
することが好ましく、ガス検知部の動作温度としては３
００℃以上７００℃以下とすることが好ましい。

【０００７】なお、酸化チタンに添加する５価金属原子
からなる酸化物としては、酸化ニオビウム又は酸化タン
タルが熱的安定性に優れるので好ましい。特にタンタル
をドープした酸化チタン薄膜は、酸化タンタルとアルミ
ナ基板との反応性が少ないので酸化チタン薄膜中の酸化
タンタル濃度変化が起こりにくく、熱的安定性に優れ
る。一方、排気ガス温度が低い場合は、酸化バナジウム
又は酸化アンチモンを５価元素として添加してもよい。

【０００８】５価金属原子からなる酸化物の酸化チタン
への添加量は、０．３ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下の
範囲が好ましい。このような酸化物の混合物から５価金
属をドープした酸化チタンが得られる。できた酸化物に
はガス検知部を構成する５価金属原子とチタン原子の和
に対し０．６〜３０原子％の範囲の５価金属原子がドー
プされている。なお、よりこのましくは、５価金属原子
を１．０％〜２０原子％ドープしたものがよい。

【０００９】Ｍ_yＴｉ_1-yＯ_2+0.5yの化学組成で説明す
ると、５価金属原子からなる酸化物の酸化チタンへの添
加量、０．３ｍｏｌ％以上１５ｍｏｌ％以下の範囲は、
ｙの０．００６〜０．３に相当する。５価金属原子から
なる酸化物の酸化物への添加量０．５ｍｏｌ％以上１０
ｍｏｌ％以下の範囲はｙの０．０１〜０．２の範囲とな
る。

【００１０】また、少なくともガス検知部を多孔性で電
気絶縁性の耐熱材料でコーティングすることが、燃焼排
気ガス中でのガス検知特性の安定化のために好ましい。
コーティング方法は、アルミナ、スピネル、ムライトな
どの酸化物粉末を塗布して焼成する方法や、プラズマ溶
射する方法が適用できる。

【００１１】

【作用】本発明の窒素酸化物検出素子は、ガス検知部を
形成する酸化チタンにニオビウム、タンタル、バナジウ
ム、アンチモン等の５価金属原子からなる酸化物から選
ばれる１種を含む半導体薄膜のガス検知部が、加熱され
た状態で接触する窒素酸化物濃度によりその電気抵抗値
が変化する。この電気抵抗値は窒素酸化物濃度との間に
所定の相関関係を有するため、電気抵抗値の変化を測定
することにより窒素酸化物濃度を検出することができ
る。

【００１２】また酸化チタン中に含まれる５価の金属原
子により検出素子全体の抵抗を低くできるため、特別な
装置を用いることなく内燃機関等の排気ガス管内に直接
取付け、窒素酸化物濃度を常に監視することができる。
さらに、本発明の窒素酸化物検出素子は、レーザー等を
利用した微細加工技術やスパッタリングおよび真空蒸着
等の薄膜形成技術を用いて、たとえば、基板上に半導体
薄膜および電極等を安価に作製でき、かつ取り扱いも簡
便であるといった利点をもっている。

【００１３】ところで、従来の酸化チタンを用いた窒素
酸化物検出素子は、ガス検知部が焼結体や厚膜の構造で
あり、窒素酸化物が素子内部に拡散するのに時間がかか
り、応答性に問題があった。そこで応答性を改善するた
めにガス検知部を薄膜化すると検出素子の電気抵抗値が
高くなり、感度が小さくなった。これは酸化チタン内の
伝導電子が少ないため窒素酸化物が吸着しても検出素子
の抵抗値変化（コンダクタンス変化）が小さいからであ
る。一方、酸化チタン内の伝導電子を増加させるために
検出素子を高温にすると、酸化チタン表面に吸着する窒
素酸化物の量が減少するため、感度がかえって小さくな
り改善の効果は得られない。

【００１４】一方本発明では、酸化雰囲気において酸化
チタン内の伝導電子を多量に発生させる目的で酸化ニオ
ビウムや酸化タンタル等の５価の金属原子からなる酸化
物が酸化チタン中に存在しているので動作温度が低くて
も伝導電子濃度が高くなる。その結果、検出素子表面に
吸着する窒素酸化物による抵抗変化が大きくなるため
に、感度の高い検出素子とすることができる。また、ガ
ス検知部の伝導電子の濃度はＴｉＯ₂を還元して酸素の
非化学量論組成をもつＴｉＯ_2-δ（δはたとえば０．０
１＜δ＜０．５）のようにしても高められるが、酸化雰
囲気ではδは０に近づき、伝導電子の濃度を高める効果
は失われる。しかし、本発明では伝導電子の濃度は添加
した５価元素により決まるため、酸化雰囲気での窒素酸
化物の検出特性に変化がなく、また検出素子の温度依存
性も小さい。なお、添加する５価の金属原子の酸化物う
ち、酸化ニオビウム、酸化タンタルは還元雰囲気中で還
元されにくく、酸化物としての蒸気圧も低いので、燃焼
排気ガス中での使用を目的とする場合に好適である。特
に酸化タンタルは、還元されにくく、またガス検知部を
支持するアルミナ基板との反応性が小さいため、製作時
の高温熱処理に耐え、また、検出素子使用時の高温にさ
らしてもセンサの特性が変化しにくいという特長があ
る。また、ガス検知部をコーティングしているため、内
燃機関燃焼排気ガス中の固形物質が直接ガス検知部に付
着しないため、耐久性および安定性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１）本実施例の窒素酸化物検出素子の概略構造
の断面図を図１に示す。図１に示すように、本実施例の
窒素酸化物検出素子は、アルミナを主成分とする焼結体
からなる絶縁性の基板１０と、この基板１０の一方の面
に形成されたヒータ２０と、基板１０の他方の面に形成
されてガス検知部として機能する酸化ニオビウムを含む
酸化チタンの半導体薄膜３０と、この酸化チタンの半導
体薄膜３０の表面に設けられた白金からなる一対の電極
４０、４２とから構成されている。

【００１６】ガス検知部として機能する酸化チタンの半
導体薄膜３０は酸化ニオビウムを１０ｍｏｌ％含み、基
板１０上に、およそ０．３μｍ（３０００オングストロ
ーム）程度の膜厚に形成されている（Ｍ_yＴｉ_1-yＯ
_2+0.5yの化学組成で示すとこの半導体薄膜３０はＮｂ
_0.2Ｔｉ_0.8Ｏ_2+0.1で表すことができる。）。また、
この半導体薄膜３０は、該組成酸化物の粉末や焼結体の
ターゲットを用いてＲＦスパッタ法により形成すること
ができるが、所定組成の金属をターゲットとして酸化雰
囲気でスパッタする方法、あるいは所定組成の金属膜を
スパッタや真空蒸着法等の他の方法を用いて形成し、後
で酸化させるようにして形成してもよい。さらに半導体
薄膜３０は、酸化ニオビウムの代わりに酸化バナジウム
を添加して形成することができ、この場合も酸化ニオビ
ウムと同様の出力特性を得ることができる。

【００１７】電極４０、４２は、白金の薄膜層を酸化チ
タンの半導体薄膜３０の表面に形成したものであり、そ
の膜厚は０．５μｍである。この電極４０、４２の形成
はヒータ２０と同様にＤＣスパッタ法にて行うことがで
きる。なお、本実施例における一対の電極４０、４２の
間隔は０．２ｍｍであり、また対向する各電極４０、４
２の長さは８ｍｍである。

【００１８】ヒータ２０は白金の薄膜層であり、基板１
０上にＤＣスパッタ法により形成されている。ヒータ２
０の膜厚は２μｍ程度である。なお、このヒータ２０は
基板１０を介して反対側に配置される酸化チタンの半導
体薄膜３０を加熱するものである。ヒータ２０の材質に
ついては白金に限定されることなく、他の材料であって
もよい。例えば、酸化ルテニウムで形成することもでき
るが、この場合は、真空蒸着法等の他の方法で形成する
こともできる。

【００１９】この窒素酸化物検出素子を製造する手順と
しては、まず基板１０の一方の面にヒータ２０を形成
し、次に他方の面に酸化チタンの半導体薄膜３０を形成
し、さらにこの酸化チタンの半導体薄膜３０の上に、電
極４０、４２を形成する。その後、基板１０をチップ状
に切断し、電極４０、４２にリード線を取付けた後、大
気中において熱処理を行うことにより最終的に本実施例
の窒素酸化物検出素子が完成する。熱処理の条件として
は、６００℃において３０分間加熱をおこなった。

【００２０】本実施例の窒素酸化物検出素子の動作温度
は３００〜７００℃であり、酸化チタンの半導体薄膜３
０の温度がこの動作温度の範囲となるようにヒータ２０
により加熱を行なった。また、酸化ニオビウムを添加し
た酸化チタンの半導体薄膜層３０は、高温に加熱された
状態（動作温度３００〜７００℃の範囲にある場合）に
おいて、窒素酸化物の濃度によりその抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化は、窒素酸化物濃度との間に密接
な相関関係をもつため、電極４０、４２間の抵抗値を測
定することにより、間接的に窒素酸化物濃度を検出する
ことができる。

【００２１】図２は、縦軸に空気中抵抗値を、横軸に作
動温度をとり本実施例の窒素酸化物検出素子および添加
物を含まない酸化チタンのみの半導体薄膜からなる検出
素子を２００〜７００℃に維持したときの電極４０、４
２間の電気抵抗値を示す。図２に示すように添加物を含
まない場合は、電極間の抵抗値が著しく高く、また、抵
抗値の温度依存性が大きい。従って、この添加物を含ま
ない検出素子を使用する場合は、著しく高い抵抗値を測
定するための特別な装置が必要であり、さらに、高精度
に温度を管理するための装置が必要である。これに対
し、本実施例の検出素子は、５価の金属原子からなる酸
化物の酸化ニオビウムが存在するため、特別な装置を用
いる必要のない実用的な抵抗値であり、さらに抵抗値の
グラフが略水平となり温度依存性が小さく、動作温度の
管理が容易である。

【００２２】また、図３は、縦軸は所定の二酸化窒素濃
度における電極４０、４２間の抵抗値を０ｐｐｍにおけ
る同抵抗値で除した値を示しており、横軸は素子周囲の
二酸化窒素濃度を示している。なお動作温度は４００℃
である（以下、動作温度は図４及び５も同じ）。図３に
示すように、本実施例の検出素子は、窒素酸化物濃度の
変化に対して大きな感度を示し、窒素酸化物濃度を精度
よく検出できる。一方酸化チタンのみからなる検出素子
のグラフは水平で窒素酸化物の濃度が変化しても変わら
ないことを示して感度が低い。

【００２３】次に実施例の窒素酸化物検出素子の酸化チ
タンの半導体薄膜層３０と、窒素酸化物検出感度との関
係について検討する。図４は、横軸に酸化ニオビウムの
添加量を縦軸に二酸化窒素の検出感度をとり酸化チタン
に添加する酸化ニオビウムの添加量と感度の関係を示し
た。なお図４において感度とは、３００ｐｐｍの二酸化
窒素中における抵抗値を０ｐｐｍの時の抵抗で除した値
である（以下、感度は図５及び図６も同じ）。添加量が
０．３ｍｏｌ％より少ないと添加効果が無く、一方１５
ｍｏｌ％より多いと添加物の性質が現われ熱的不安定性
を示す。従って、添加量としては０．３ｍｏｌ％以上１
５ｍｏｌ％以下が好ましい。

【００２４】図５は、横軸に酸化チタンの半導体薄膜層
の膜厚を、縦軸に窒素酸化物の検出感度をとり酸化チタ
ンの半導体薄膜層の膜厚と検出感度との関係を示す図で
ある。図５に示すように、グラフは右肩下がりとなり酸
化チタンの半導体薄膜層３０の膜厚が増加するにしたが
い窒素酸化物の検出感度が低下する。一方、膜厚が０．
０５μｍ以下になると、半導体薄膜が島状になり素子の
抵抗が不安定になり、さらに素子抵抗が著しく高くなり
実用的でない。従って膜厚としては０．０５μｍ（５０
０Å）以上１μｍ（１００００Å）以下とすることによ
り窒素酸化物に対して高感度でかつ安定な出力が得られ
る。

【００２５】また、図６は、窒素酸化物検出素子の動作
温度に対する窒素酸化物の検出感度および応答時間の関
係を示す図である。縦軸は検出感度および応答時間の逆
数を示しており、横軸は動作温度を示している。図６に
示すように、動作温度が高くなるにしたがい図中の点線
で示されている応答時間が短くなり（応答時間の逆数が
増加し）、図中の実線で示されている検出感度も低下す
る。反対に、動作温度が低くなると検出感度は増加する
が、応答時間も増加する（応答時間の逆数は低下す
る）。従って動作温度を極端に低くあるいは高く設定し
た場合には、窒素酸化物の検出感度あるいは応答時間の
いずれか一方が犠牲となるため、窒素酸化物検出素子の
動作温度を３００℃以上７００℃以下に保つことにより
窒素酸化物に対して高感度および高速応答性が得られる
ことが明らかになった。

【００２６】さらに、燃焼系の空気過剰率の変化に伴う
本実施例の窒素酸化物検出素子の抵抗値を測定した。こ
の結果を図７に示す。この測定は素子温度を６００℃燃
焼排ガスを５００℃とし、空気過剰率１．６の燃焼排ガ
スを１００秒間流し、１００秒後に空気過剰率０．９５
の燃焼排ガスに切り換えてこの燃焼排ガスを３０秒間流
し、この状態、すなわち、開始して１３０秒後に再び空
気過剰率１．６の燃焼排ガスに切替え、さらに６００秒
流したものである。

【００２７】なお、０〜３００秒間はＮＯ₂濃度を０ｐ
ｐｍとし、３００秒時点でＮＯ₂ガスを燃焼排ガスに添
加した。添加したＮＯ₂ガス濃度を図７の下側部分に示
す。本実施例の窒素酸化物検出素子で測定された抵抗値
の線図から明らかなように、空気過剰率１．６の燃焼排
ガスでの抵抗値は約３．３×１０³Ωであった。そして
空気過剰率を１．６から０．９５に変化させると、セン
サ抵抗値は約２０Ωまで著しく減少した。この抵抗値の
減少はガス検出部の表面に排ガス中の還元性ガス成分が
吸着し、あるいはガス検出部の極く表面が一時的に極め
て軽度の還元状態になつたために起こるものであると考
えている。この還元状態では、この実施例の窒素酸化物
検出素子は、著しく低抵抗のために窒素酸化物ガスは検
出できない。

【００２８】引き続いて、燃焼排ガスの空気過剰率を
０．９５から１．６に変化させると、抵抗値は再びもと
の約３．３×１０³Ωに急激に増加した。これは燃焼排
ガスが酸素過剰となり還元性ガス成分の影響がなくなつ
たためである。この状態でＮＯ₂ガスを添加したところ
ＮＯ₂ガス濃度の増加とともに検出された抵抗値も増大
し、ＮＯ₂ガス濃度が検出された。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。例えば、本実施例では基板１０を挟んで、そ
の一方の面にヒータ２０を、他方の面に酸化チタンの半
導体薄膜３０を形成するようにしたが、このヒータ２０
の位置および形成方法等についてはこれに限定されるも
のではなく、酸化チタンの半導体薄膜３０を所定の動作
温度に維持できるものであれば、酸化チタンの半導体薄
膜３０と同じ側に設けるようにしてもよい。

【００３０】また、熱処理温度を１０００℃とした場合
も同様の窒素酸化物検出特性が得られ、本検出素子の耐
熱性が高いことが確認できた。（実施例２）本実施例の窒素酸化物検出素子を図８に示
す。ガス検知部の半導体薄膜３０は、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）に酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）を３ｍｏｌ％添加
したもの（Ｍ_yＴｉ_1-yＯ_2+0.5yの化学組成で示すとこ
の半導体薄膜３０はＴａ_0.06Ｔｉ_0.94Ｏ_2+0.06で表すこ
とができる。）であり、この組成のターゲットのＲＦス
パッタリングによってアルミナ焼結体基板１０の上に
０．３５μｍの厚さに成膜した。半導体薄膜３０の表面
には、白金を主成分とする厚さ１．５μｍの電極５１、
５２およびリード部４１、４３を形成した。これは、ま
ずスパッタリングによって半導体薄膜３０全体を覆うよ
うに成膜し、フォトレジスト法によって電極間隔０．２
ｍｍのくし形状に成形した。このように電極厚さを１μ
ｍ以上とすると、電極の耐熱性を１０００℃以上に高め
ることができる。また、基板１０裏面には白金ヒータを
スパッタリングによりヒータを形成した。その後、検出
素子全体を所定濃度の水素と水蒸気とを含む弱い還元性
雰囲気中で１２００〜１３００℃の温度の熱処理を行な
い、さらに、ガス検知部の酸化物薄膜を酸素に関して化
学量論組成とするため空気中で９００℃の酸化熱処理を
行なった。次に、検出素子全体表面をγ−アルミナを主
成分とする多孔質層１１を１００〜２００μｍコーティ
ングして空気中で焼成した。

【００３１】こうして得た本実施例２の窒素酸化物検出
素子の二酸化窒素ガスに対する抵抗値の変化特性を測定
した。窒素酸化物検出素子温度は６００℃とした。この
結果を図９に示す。図９は、横軸に時間を、縦軸に抵抗
値をとり時間の経過と共に二酸化窒素の量を増した時の
検出素子の抵抗値の変化を調べたものである。本実施例
の窒素酸化物検出素子は、３００ｐｐｍの二酸化窒素ガ
スにより抵抗値が約５倍に増加する感度特性を示した。
またこの窒素酸化物検出素子は、１０００℃で１０時間
の耐熱試験後も初期の高度特性を維持でき、耐熱性の高
いことがわかった。さらに、本実施例では、ガス検知部
および検知素子全体を多孔質層１１でコーティングした
ため、内燃機関排気ガス中の被毒物質による窒素酸化物
検出特性の変化がなく、安定性が向上した。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒素酸化
物検出素子によれば酸化チタンにニオビウム等の５価金
属原子の酸化物を含む半導体薄膜は、酸化雰囲気での耐
熱に優れ高感度で高速応答性を備え、しかも抵抗値が低
く、さらにその温度依存性の小さい、窒素酸化物検出感
度の高い検出素子を形成することができる。この検出素
子は、内燃機関等の排気系中に直接取り付けて、排気ガ
ス中の窒素酸化物の濃度を高速検知することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、実施例１の窒素酸化物検出素子の概
略構造を示す断面図である。

【図２】この図は、実施例１の窒素酸化物検出素子の、
動作温度と素子抵抗との関係を示す線グラフである。

【図３】この図は、実施例１の窒素酸化物検出素子の、
窒素酸化物濃度と素子抵抗との関係を示す線グラフであ
る。

【図４】この図は、酸化チタンに添加する酸化ニオビウ
ムの添加量を変えた場合の添加量と窒素酸化物検出感度
との関係を示す線グラフである。

【図５】この図は、感ガス部である酸化チタン薄膜層の
膜厚を変えた場合の窒素酸化物検出感度を示す線グラフ
である。

【図６】この図は、動作温度に対する窒素酸化物検出感
度および応答時間との関係を示す図である。

【図７】この図は、実施例１の窒素酸化物検出素子で測
定された燃焼系の空気過剰率の変化に伴うの抵抗値変化
ならび空気過剰率１．６の状態でＮＯ₂ガス濃度を変化
させたときの抵抗値の変化を示す線図である。

【図８】この図は、実施例２の窒素酸化物検出素子の概
略構造を示す斜視図である。

【図９】この図は、実施例２の窒素酸化物検出素子の二
酸化窒素ガスの量の変化に対する抵抗値の変化を示すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ニオビウム、タンタル、バナジウム、アン
チモン等の５価金属原子の少なくとも１種Ｍの酸化物を
含み、Ｍ_yＴｉ_1-yＯ_2+0.5yの化学組成を有するチタン
酸化物をガス検知部とすることを特徴とする窒素酸化物
検出素子。
【請求項２】基板と、該基板上に形成された前記ガス検
知部と、電気的に該ガス検知部に接続された一対の電極
と、該ガス換知部を所定の動作温度に加熱する加熱部と
を含む請求項１記載の窒素酸化物検出素子。
【請求項３】ガス換知部および素子全体を電気絶縁性多
孔質層でコーティングした請求項２に記載の窒素酸化物
検出素子。
【請求項４】ガス検知部は薄膜形状でありその膜厚が
０．０５μｍ以上１μｍ以下である請求項２に記載の窒
素酸化物検出素子。
【請求項５】ｙは０．００６〜０．３である請求項１に
記載の窒素酸化物検出素子。
【請求項６】ｙは０．０１〜０．２である請求項５に記
載の窒素酸化物検出素子。
【請求項７】５価金属原子は、ニオビウムおよびタンタ
ルの少なくとも１種である請求項１に記載の窒素酸化物
検出素子。