JPS6345552A - Gaseous carbon monoxide sensor - Google Patents

Gaseous carbon monoxide sensor

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JPS6345552A
JPS6345552A JP19021386A JP19021386A JPS6345552A JP S6345552 A JPS6345552 A JP S6345552A JP 19021386 A JP19021386 A JP 19021386A JP 19021386 A JP19021386 A JP 19021386A JP S6345552 A JPS6345552 A JP S6345552A
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tin oxide
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Kiyoshi Fukui
清 福井
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New Cosmos Electric Co Ltd
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SHINKOSUMOSU DENKI KK
New Cosmos Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the selectivity of CO by adding the oxide of a metal contg. at least one of alkaline earth metals to a tin oxide semiconductor. CONSTITUTION:The kneaded paste of the fine powder of the semiconductor tin oxide and water is spherically stuck to a noble metal coil 1 and is heated after drying to sinter the powder of the tin oxide. The porous sintered body of the tin oxide obtd. in such a manner is impregnated in an aq. soln. of an alkaline earth metal salt and is dried and heated, by which a semiconductor part 6 of a gas sensor 5 in the state of depositing the fine particles 3 of the oxide of the alkaline earth metal on the powder 4 surface of the tin oxide is obtd. The gas sensor 5 obtd. in the above-mentioned manner is incorporated into a Wheatstone circuit and is used to detect CO at about 300-450 deg.C. The CO/H2 selectivity and high CO sensitivity are thereby obtd. The sensitivity to ethanol is decreased by adding alkali metal oxide and/or CuO thereto.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は各種燃焼器具、溶鉱炉などから発生、あるい
は各種化学工場等で発生する一酸化炭素ガスを検知する
ためのガスセンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas sensor for detecting carbon monoxide gas generated from various combustion appliances, blast furnaces, etc., or generated at various chemical factories.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一酸化炭素(以下COと記す)を検知するべく開発され
ているガスセンサとしては(1)湿式の定電位電解方式
のもの、(2)半導体式(主として酸化スズの焼結体)
、(3)接触燃焼方式のもの、及び(4)酸素イオン伝
導性固体電解質を利用したもの、がある。これらのCO
検知原理は、それぞれ異なり次の如くである。即ち(1
)の方式は反応極でCOがCO□に酸化され対極でOt
がHzOに還元されるときに生じる電流をキャッチする
Gas sensors that have been developed to detect carbon monoxide (hereinafter referred to as CO) include (1) wet constant potential electrolysis type, and (2) semiconductor type (mainly a sintered body of tin oxide).
, (3) those using a catalytic combustion method, and (4) those using an oxygen ion conductive solid electrolyte. These CO
The detection principles are different and are as follows. That is, (1
) method, CO is oxidized to CO□ at the reaction electrode and Ot at the counter electrode.
Catch the current generated when is reduced to HzO.

(2)の方式はCOを吸着したときの半導体の導電性の
変化をとらえ、(3)の方式ではCOを触媒で燃焼させ
るときの温度変化を白金電極の抵抗値変化としてとらえ
るものである。又、(4)の方式はジルコニアチップの
一側面にCO不燃焼多孔層を配し他側面にCO燃焼性多
孔層を配してあり、CO燃焼の際に上記−側から他側へ
酸素イオンが伝導することを電気信号として取出すもの
である。
Method (2) captures the change in conductivity of the semiconductor when CO is adsorbed, and method (3) captures the temperature change when CO is combusted by a catalyst as a change in the resistance value of the platinum electrode. In addition, in the method (4), a CO non-combustible porous layer is arranged on one side of the zirconia chip and a CO combustible porous layer is arranged on the other side, and when CO is burned, oxygen ions are transferred from the negative side to the other side. The conduction is extracted as an electrical signal.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、それらの従来公知のセンサにはそれぞれ欠点が
ある。(1)のものは長期間使用中に電解液の濃度変化
(水分蒸発などによる)を生じるから液の更新などのメ
ンテナンスを必要とし、(2)のものでは水素に対する
感度よりもCO感度を高め、いわゆるCO選択性を得る
べく動作温度を低く (例えば100℃以下)するので
空気中の水分、油脂分を自動的に蒸発ないし分解させる
ことができず、従って定期的な高温パージ操作を必要と
する。(3)のものは間接的な検知方式のゆえに高感度
を実現できず、(4)のものでは構造が複雑で大型であ
るから動作温度維持のための消費電力が大となるほか、
量産には適していない。
However, each of these previously known sensors has drawbacks. Type (1) requires maintenance such as updating the electrolyte because the concentration of the electrolyte changes (due to water evaporation, etc.) during long-term use, and type (2) has higher CO sensitivity than hydrogen sensitivity. In order to obtain so-called CO selectivity, the operating temperature is kept low (for example, below 100°C), so moisture and oil in the air cannot be automatically evaporated or decomposed, and therefore periodic high-temperature purge operations are required. do. The method (3) cannot achieve high sensitivity because it uses an indirect detection method, and the method (4) has a complicated structure and is large, so it consumes a lot of power to maintain the operating temperature.
Not suitable for mass production.

本発明は上記(1)〜(4)のタイプのうち、(2)の
タイプ即ち酸化スズの焼結体を用いた半導体式のCOガ
スセンサを改良しようとするものであり、具体的には前
述の100℃よりももかに高温の約300〜350℃以
上、場合によっては約450℃前後で動作させることで
前述の欠点を解消しつつ、しかも優れたCO選択性を発
揮するCOガスセンサを提供しようとするものである。
The present invention aims to improve the type (2) of the types (1) to (4) above, that is, the semiconductor type CO gas sensor using a sintered body of tin oxide. The present invention aims to provide a CO gas sensor that eliminates the above-mentioned drawbacks and exhibits excellent CO selectivity by operating at a temperature of about 300 to 350°C or higher, in some cases around 450°C, which is much higher than the 100°C of 100°C. It is something to do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者はこの技術課題を解決するべく種々研究の結果
、酸化スズ半導体にアルカリ土類金属を添加すれば高温
動作時のCO選択性が顕著に改良されるという知見を得
た。本発明はこの知見に基づいて完成されたものである
As a result of various studies aimed at solving this technical problem, the inventors of the present invention have found that adding an alkaline earth metal to a tin oxide semiconductor significantly improves CO selectivity during high-temperature operation. The present invention was completed based on this knowledge.

即ち、本第1発明に係るCOガスセンサの特徴構成は、
酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ストロン
チウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも1種の
アルカリ土類金属の酸化物が、1.0mol%以上添加
されている点にあり、また第2発明の特徴構成は、酸化
スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウ
ム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも1種のアル
カリ土類金属の酸化物が1.0mol%以上と、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウム及びカルシウムの中から選
ばれた少なくとも1種のアルカリ金属の酸化物が0.5
mol%以上とが、それぞれ添加されている点にあり、
さらに第3発明の特徴構成は酸化スズ半導体に、ベリリ
ウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの中か
ら選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属の酸化物
が1.0mol%以上と、酸化第二銅が0.05〜1.
omo1%とが、それぞれ添加されていること点にあり
、また第4発明の特徴構成は、酸化スズ半導体に、ベリ
リウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの中
から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属の酸化
物が1゜0m01%以上と、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム及びカルシウムの中から選ばれた少なくとも1
種のアルカリ金属の酸化物が0.5mol%以上と、酸
化第二銅が0.05〜1 、0nto 1%とが、それ
ぞれ添加されている点にある。
That is, the characteristic configuration of the CO gas sensor according to the first invention is as follows:
A feature of the second invention is that 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium is added to the tin oxide semiconductor. The composition includes a tin oxide semiconductor containing 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium, and at least 1.0 mol% of an oxide selected from among sodium, potassium, rubidium, and calcium. The oxide of at least one selected alkali metal is 0.5
The point is that mol% or more is added, respectively.
Furthermore, the characteristic structure of the third invention is that 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium is added to the tin oxide semiconductor, and cupric oxide is added to the tin oxide semiconductor. 0.05-1.
omo1%, respectively, and the characteristic configuration of the fourth invention is that at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium is added to the tin oxide semiconductor. oxide of 1°0m01% or more, and at least one selected from sodium, potassium, rubidium, and calcium.
The point is that 0.5 mol % or more of the seed alkali metal oxide and 0.05 to 1% and 0nto 1% of cupric oxide are added, respectively.

前記アルカリ土類金属のうちマグネシウムは他の同族元
素とやや挙動を異にし、CO選択性の向上の効果が比較
的小であるから好適実施例から除外される。また、酸化
スズ(SnOz)に対するアルカリ土類金属酸化物の添
加量が1 、0mo 1%未満では上記効果が不十分と
なるので好ましくない。
Among the alkaline earth metals, magnesium behaves somewhat differently from other homologous elements, and the effect of improving CO selectivity is relatively small, so it is excluded from the preferred embodiments. Further, if the amount of alkaline earth metal oxide added to tin oxide (SnOz) is less than 1.0 mo 1%, the above effects will be insufficient, which is not preferable.

また、第2発明においては、アルカリ土類金属の酸化物
とアルカリ金属の酸化物とを併用して酸化スズ(Sno
t)に添加するものであるが、アルカリ金属の酸化物の
酸化スズ(SnOz)に対する添加量がQ、Snot%
未満では上記効果が不十分となるのでやはり好ましくな
い。
Further, in the second invention, an alkaline earth metal oxide and an alkali metal oxide are used together to form tin oxide (Sno
t), the amount of alkali metal oxide added to tin oxide (SnOz) is Q, Snot%
If it is less than that, the above effects will be insufficient, so it is still not preferable.

さらに、第3発明及び第4発明においては、酸化第二!
*(CuO)をさらに添加するものであるが、酸化第二
Mi4(Cub)の酸化スズに対する添加量が0.Sn
ot%未満の場合には添加効果が少ないものである。
Furthermore, in the third and fourth inventions, oxidized second!
*(CuO) is further added, but the amount of secondary Mi4 (Cub) oxide added to tin oxide is 0. Sn
If it is less than ot%, the effect of addition is small.

上記において「添加」のための方法としては下記の含浸
法、混合法等の中から適宜選択すればよい。ここに含浸
法とは酸化スズの焼結体を上記アルカリ土類金属の可溶
性化合物の溶液の中へ浸漬し、含浸された該化合物を分
解して酸化物とする方法を意味し、混合法とはスズ及び
アルカリ土類金属の水酸化物をよく混合したのちに焼結
する方法を意味する。
In the above, the method for "adding" may be appropriately selected from among the following impregnation methods, mixing methods, etc. The impregnation method here refers to a method in which a sintered body of tin oxide is immersed in a solution of the above-mentioned soluble compound of alkaline earth metal, and the impregnated compound is decomposed into an oxide. means a method in which tin and alkaline earth metal hydroxide are thoroughly mixed and then sintered.

〔作 用〕[For production]

つまり、第1発明においては、酸化スズ(Snug)に
アルカリ土類金属の少なくとも一つを含む金属の酸化物
を担持させることによって、酸化スズの表面を塩基的に
改質させ、COガスを酸化スズ(SnO□)半導体に選
択的に作用させることができる。
That is, in the first invention, by making tin oxide (Snug) carry a metal oxide containing at least one alkaline earth metal, the surface of the tin oxide is basicly modified, and CO gas is oxidized. It can act selectively on tin (SnO□) semiconductors.

また、第2発明にあっては、上記作用に加えアルカリ土
類金属の酸化物とアルカリ金属の酸化物とを併用して添
加することにより、前記アルカリ土類の酸化物のみの場
合に比べて少量の添加量でCOガスを酸化スズ半導体に
選択的に作用させることかできる。すなわち、共存ガス
としてのH2やCz)lsol((エタノール)は例え
ばNa、0、K2Oと反応して金属水酸化物あるいはア
ルコラードを形成する傾向にあるから、少なくともこれ
らは金属酸化物に捕捉され、従って酸化スズの電導度に
影響を与え難くなるのではないかと推測される。
In addition, in the second invention, in addition to the above effects, by adding an alkaline earth metal oxide and an alkali metal oxide in combination, compared to the case of using only the alkaline earth metal oxide, By adding a small amount of CO gas, it is possible to selectively act on the tin oxide semiconductor. That is, since H2 and Cz)lsol((ethanol) as coexisting gases tend to react with, for example, Na, 0, and K2O to form metal hydroxides or alcoholades, at least these are captured by metal oxides, Therefore, it is presumed that tin oxide is less likely to affect the electrical conductivity.

さらに、第3発明では、前記第1発明及び第2発明の作
用に加え、アルカリ土類金属の酸化物に対しCuOを0
.005〜1 mo1%添加し、又はアルカリ土類金属
及びアルカリ金属酸化物の併用系でCuOを0.005
〜1 mo1%添加することにより、アルコール感度を
低(おえることができる。
Furthermore, in the third invention, in addition to the effects of the first and second inventions, CuO is added to the alkaline earth metal oxide.
.. 0.005 to 1 mo1%, or a combination system of alkaline earth metal and alkali metal oxide with CuO of 0.005
By adding ~1 mo1%, alcohol sensitivity can be lowered.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明のCOガスセンサは既述の如く冒記の(2)の
タイプに属することから構造が簡単で小型であり、消費
電力が少なく量産に通し、メンテナンスフリーである等
の長所を備えていることに加え、本発明による独特の効
果は少量の添加で優れたCO/H!選択性及び高いCO
感度特性が得られ、またアルコール感度をおさえた状態
で優れたCO選択性を示す点と、高温動作において優れ
たCO選択性を示し、さらに従来低温動作時に必要であ
った周期的な高温パージ操作が不要化された点である。
As mentioned above, the CO gas sensor of the present invention belongs to the type (2) mentioned above, so it has advantages such as simple and small structure, low power consumption, suitable for mass production, and maintenance-free. In addition to this, the unique effect of the present invention is that even a small amount of CO/H can be added! Selectivity and high CO
It has excellent sensitivity characteristics, exhibits excellent CO selectivity with suppressed alcohol sensitivity, and exhibits excellent CO selectivity in high temperature operation, as well as periodic high temperature purge operations that were conventionally required during low temperature operation. is no longer necessary.

〔実施例〕〔Example〕

A、ガスセンサの作成 前述の含浸法の場合について本発明のガスセンサの製法
を先ず説明すると、出発物質としては市販の四塩化スズ
(SnC1n)を用い、一定濃度の水溶液を調製する。
A. Preparation of Gas Sensor Firstly, the method for producing the gas sensor of the present invention will be explained using the impregnation method described above. Commercially available tin tetrachloride (SnC1n) is used as a starting material, and an aqueous solution of a certain concentration is prepared.

この水溶液にアンモニア水を滴下して得た水酸化スズの
沈殿物を乾燥後電気炉で焼成して半導性の酸化スズを得
る。これを粉砕して微粉末とし水で練ってペースト状と
し、このペーストを第1図の如くガスセンサの検出電極
としての貴金属コイル(1)へ約0.5flの直径の球
体(2)となるよう付着させる。この球体が後記の半導
体部(6)となるものである。乾燥後、貴金属コイル(
1)へ所定の電流を通して加熱し、所定の温度、例えば
約800℃で酸化スズの粉末を焼結させる。焼結により
外観形状は変わることなく第1図のままであるが、微視
的には多孔状となっている。
The tin hydroxide precipitate obtained by dropping ammonia water into this aqueous solution is dried and then fired in an electric furnace to obtain semiconductive tin oxide. This is crushed into a fine powder, kneaded with water to form a paste, and this paste is applied to the noble metal coil (1) as the detection electrode of the gas sensor to form a sphere (2) with a diameter of about 0.5 fl as shown in Figure 1. Make it adhere. This sphere becomes a semiconductor section (6) to be described later. After drying, the precious metal coil (
1) Heat the tin oxide powder by passing a predetermined current through it to sinter the tin oxide powder at a predetermined temperature, for example, about 800°C. Although the external shape remains unchanged as shown in Fig. 1 due to sintering, microscopically it has become porous.

一方、アルカリ土類金属の水溶性の塩、例えば硝酸塩、
酢酸塩の水溶液を準備しであるので、この溶液の中へ前
記多孔性の酸化スズ焼結体を浸し、乾燥後に再度通電す
ることで約600℃とし、上記硝酸塩又は酢酸塩を熱分
解する。これにより硝酸基、酢酸基は分解揮散してアル
カリ土類金属は酸化物となり、その微粒(3)は第2図
の如く酸化スズの粉(4)の表面に担持された状態の、
ガスセンサ(5)の半導体部(6)となる。尚、第2図
は第1図の円(A)で囲まれた部分を拡大したものであ
る。
On the other hand, water-soluble salts of alkaline earth metals, such as nitrates,
Since an aqueous solution of acetate is prepared, the porous tin oxide sintered body is immersed in this solution, and after drying, electricity is applied again to bring the temperature to about 600° C. to thermally decompose the nitrate or acetate. As a result, the nitrate and acetate groups are decomposed and volatilized, and the alkaline earth metal becomes an oxide, whose fine particles (3) are supported on the surface of the tin oxide powder (4) as shown in Figure 2.
This becomes the semiconductor part (6) of the gas sensor (5). Note that FIG. 2 is an enlarged view of the area surrounded by the circle (A) in FIG. 1.

B、 Co/H,感度比の測定結果 上記のようにして作成したガスセンサ(5)は通常第3
図のようなホイーストストン回路に組込まれて用いられ
る。番号(7)はガスセンサのための負荷抵抗としてこ
れに直列に接続された抵抗であり、番号(8) 、 (
9)はこの回路の基準電位を定めるべく互いに直列に接
続された抵抗である。ガスセンサ(5)と抵抗(7)は
他の抵抗(8) 、 (9)に対し電源(10)に関し
並列であり、各々の中間の点(11) 、 (12)の
あいだの不平衡電位差が出力電圧(mV)としてボルト
メータ(13)により検知される。
B. Measurement results of Co/H and sensitivity ratio The gas sensor (5) prepared as above is usually
It is used by being incorporated into the Wheatstone circuit as shown in the figure. Number (7) is a resistor connected in series with this as a load resistor for the gas sensor, and numbers (8), (
9) are resistors connected in series with each other to determine the reference potential of this circuit. The gas sensor (5) and the resistor (7) are in parallel with the other resistors (8), (9) with respect to the power supply (10), and the unbalanced potential difference between their respective midpoints (11), (12) is The output voltage (mV) is detected by a voltmeter (13).

清浄空気中での出力電圧(Va)を、ガス存在下での出
力電圧(Vg)から差引いた値が、以下感度(ΔV)と
して表示される。
The value obtained by subtracting the output voltage (Va) in clean air from the output voltage (Vg) in the presence of gas is hereinafter displayed as sensitivity (ΔV).

ΔV = Vg −Va そしてΔV (CO)を−酸化炭素検知感度とし、ΔV
(Hりを水素ガス検知感度と定義すると、Co/Hz感
度比は ΔV (Co) ΔV(11り で表される。以下の試験ではCOガスは1100ppと
し、水素ガスはその10倍の11000ppとしである
から、上記感度比が1であってもCOガス感度はIt感
度の10倍であることを意味する。
ΔV = Vg −Va And ΔV (CO) is −carbon oxide detection sensitivity, ΔV
(If H is defined as the hydrogen gas detection sensitivity, the Co/Hz sensitivity ratio is expressed as ΔV (Co) ΔV (11). In the following tests, CO gas is set to 1100 pp, and hydrogen gas is set to 11000 pp, which is 10 times that. Therefore, even if the sensitivity ratio is 1, it means that the CO gas sensitivity is 10 times the It sensitivity.

CO選択性として実用上十分であると認められるレベル
は上記感度比が約0.5以上、つまりCO感度がH2感
度の約5倍以上のときである。
The level of CO selectivity that is recognized as practically sufficient is when the sensitivity ratio is about 0.5 or more, that is, when the CO sensitivity is about 5 times or more than the H2 sensitivity.

下記第1表乃至第4表は酸化カルシウム(Cab)、酸
化ストロンチウム(SrO)、酸化バリウム(Bad)
及び酸化ベリリウム(Bed)の添加量を替えた数種の
サンプルについて、各動作温す。なお、酸化カルシウム
添加サンプルの動作温度は450℃、酸化ストロンチウ
ム添加サンプルの動作温度は430℃、酸化バリウム添
加サンプルの動作温度は390℃、酸化ベリリウム添加
サンプルの動作温度は350℃とした。
Tables 1 to 4 below show calcium oxide (Cab), strontium oxide (SrO), barium oxide (Bad)
Various operating temperatures were measured for several samples with different amounts of beryllium oxide (Bed) added. The operating temperature of the calcium oxide-added sample was 450°C, the strontium oxide-added sample was 430°C, the barium oxide-added sample was 390°C, and the beryllium oxide-added sample was 350°C.

第  1  表 第2表 第  3  表 第4表 次に、第5表に各アルカリ土類金属酸化物を添加したサ
ンプルのセンサ作動温度と、感度比の結果を示す。
Table 1 Table 2 Table 3 Table 4 Next, Table 5 shows the sensor operating temperatures and sensitivity ratios of samples to which each alkaline earth metal oxide was added.

第5表 以上第2〜5表から明らかな如く、アルカリ土類金属の
添加は酸化スズに対し1 、0mo 1%以上でCO選
択性が良好、4.0mol%以上でさらに一層良好であ
り、CO濃度の変化に対しかなりの定量性があることが
確認された。
As is clear from Tables 2 to 5, the CO selectivity is good when the alkaline earth metal is added to tin oxide at 1% or more, and even better when it is 4.0mol% or more. It was confirmed that there is considerable quantitative property for changes in CO concentration.

次ニcoカスta度を1100ppと200ppm(7
) 2水準にとり、前記ホイーストストンブリッジの印
加電圧(つまり電源(10)の電圧)を変えることでB
aO6,5mol%添加のガスセンサの動作温度を39
0℃から450℃の範囲で変更した場合のグラフを第4
図に示す。但し、縦軸には感度比ではなく感度ΔV (
Co)又はΔV(OX)を+wV単位でとっである。
Next, the coke temperature was 1100pp and 200ppm (7
) 2 levels and by changing the voltage applied to the wheast stone bridge (that is, the voltage of the power supply (10)), B
The operating temperature of the gas sensor with 5 mol% aO6 added is 39
The graph when changing from 0℃ to 450℃ is shown in the fourth graph.
As shown in the figure. However, the vertical axis shows the sensitivity ΔV (
Co) or ΔV(OX) in units of +wV.

また、第5図にはBa86.5mol%添加のガスセン
サの、センサ温度390℃における一酸化炭素ガスと、
水素ガスのガス濃度依存性を示したもので、このグラフ
から一酸化炭素ガスに対して高感度であるとともに、水
素ガスとの分離も良いことがわかる。
In addition, Fig. 5 shows carbon monoxide gas at a sensor temperature of 390°C for a gas sensor containing 86.5 mol% of Ba.
This graph shows the gas concentration dependence of hydrogen gas, and it can be seen from this graph that it is highly sensitive to carbon monoxide gas and can be separated well from hydrogen gas.

また、第6図はBaO添加ガスセンサの一酸化炭素ガス
と水素ガスに対する時間応答曲線を示したもので、低濃
度から高濃度に亘って(1100pp 〜300ppm
)応答が早いことがわかり、また、回復も同程度に早い
ことがわかる。
Figure 6 shows the time response curves of the BaO-added gas sensor for carbon monoxide gas and hydrogen gas, ranging from low to high concentrations (1100pp to 300ppm).
) It can be seen that the response is fast, and the recovery is also found to be equally fast.

90%応答は30秒以内に充分入り、実用上非常に望ま
しい特性を有しているものである。この場合のセンサ温
度は390℃、電源電圧は1.9vである。
A 90% response is achieved within 30 seconds, which is a characteristic that is highly desirable in practice. In this case, the sensor temperature is 390° C. and the power supply voltage is 1.9V.

〔別実施例1〕 ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びカルシウム等の
アルカリ金属の酸化物の方が、前記アルカリ土類の酸化
物に比べて少量の添加量で優れたCO/H,選択性が得
られ、またCO感度もアルカリ金属の方がアルカリ土類
金属に比べて2倍から3倍高いという特性を有している
ことから、酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム
、ストロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なく
とも1種のアルカリ土類金属の酸化物が1.0mol%
以上と、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びカルシ
ウムの中から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属の
酸化物がQ 、 5mo 1%以上とをそれぞれ添加す
るようにしても良い。
[Another Example 1] Oxides of alkali metals such as sodium, potassium, rubidium, and calcium can provide superior CO/H selectivity with a smaller amount added than the oxides of alkaline earth metals. In addition, since alkali metals have a property that CO sensitivity is two to three times higher than that of alkaline earth metals, tin oxide semiconductors are selected from beryllium, calcium, strontium, and barium. 1.0 mol% of at least one alkaline earth metal oxide
In addition to the above, 1% or more of an oxide of at least one alkali metal selected from sodium, potassium, rubidium, and calcium may be added.

第7図は、酸化バリウムが2.6mo1%と、アルカリ
金属の1種である酸化セシウムが2mo1%添加された
ガスセンサを用い、また、第8図は酸化バリウムが2.
6mo1%と酸化ルビジウム(RbzO)が2mo1%
添加されたガスセンサを用いてガスセンサの動作温度と
感度を示したグラフである。
Figure 7 shows a gas sensor in which 2.6 mo1% of barium oxide and 2 mo1% of cesium oxide, which is an alkali metal, is added, and in Figure 8, 2.6 mo1% of barium oxide is added.
6mo1% and rubidium oxide (RbzO) 2mo1%
3 is a graph showing the operating temperature and sensitivity of a gas sensor using an added gas sensor.

前記グラフは第5図に示した酸化バリウムのみを添加し
たガスセンサに比べてCo/Hz選択性とCO感度が共
に優れていることがわかる。
The graph shows that both the Co/Hz selectivity and the CO sensitivity are superior to the gas sensor shown in FIG. 5 in which only barium oxide is added.

〔別実施例2〕 さらに、前記アルカリ土類金属に対し、あるいはアルカ
リ金属及びアルカリ土類金属の併用系に対し、酸化第二
銅(Cub)を添加したものを、酸化スズに添加しても
良い。
[Another Example 2] Furthermore, cupric oxide (Cub) may be added to tin oxide to the alkaline earth metal or to the combination system of alkali metal and alkaline earth metal. good.

すなわち、前記実施的で作成したBa0(6,5mol
%)を添加したガスセンサに対し、さらに、所定の濃度
(0,012mol/ l 、 0.048mol/ 
l 。
That is, Ba0 (6.5 mol
%), a predetermined concentration (0,012 mol/l, 0.048 mol/l) was added to the gas sensor.
l.

0.096mol/ l 、0.12mol/ l 、
0.2molム0の硝酸銅溶液を、それぞれ1回づつ含
浸させ、空気中で乾燥後、コイルに電流を流して温度を
上げ焼成する、焼成条件は500℃で1時間である。そ
の結果を第6表に示す。CuO無添加の場合では、エタ
ノールはCOに対し10倍近い感度を有するが、Q、4
mo1%程度のCuO添加によりCO感度よりも低くお
さえる事ができる。
0.096 mol/l, 0.12 mol/l,
Each coil was impregnated once with a 0.2 mol copper nitrate solution, dried in air, and fired by passing an electric current through the coil to raise the temperature. The firing conditions were 500° C. for 1 hour. The results are shown in Table 6. In the case of no CuO addition, ethanol is nearly 10 times more sensitive to CO, but Q,4
By adding about 1% mo of CuO, the sensitivity can be kept lower than the CO sensitivity.

第6表 また、SrOとCuOとを併用して酸化スズ半導体に添
加したCOガスに対するエタノール感度結果を第7表に
、CaOとCuOとを併用して酸化スズ半導体に添加し
たCOガスに対するエタノールの感度結果を第8表にそ
れぞれ示す。
Table 6 Table 7 shows the ethanol sensitivity results for CO gas added to a tin oxide semiconductor using a combination of SrO and CuO. The sensitivity results are shown in Table 8.

第7表 SrO(8mo1%)添加の場合センサ温度430℃第
8表 CaO(8mo1%)添加の場合センサ温度450℃前
記第7表及び第8表の結果より、CuOの添加によりエ
タノールの感度が低下することがわかり、またSrOと
CuOの場合はBaOに比べ少し高温での動作のため、
もともとアルコール感度が低いのでCuOの添加は少な
くてすむことがわかる。
Table 7: When SrO (8 mo1%) is added, the sensor temperature is 430°C. Table 8: When CaO (8 mo1%) is added, the sensor temperature is 450°C. From the results in Tables 7 and 8 above, the sensitivity of ethanol is increased by the addition of CuO. In addition, since SrO and CuO operate at slightly higher temperatures than BaO,
It can be seen that since the alcohol sensitivity is originally low, the addition of CuO can be reduced.

また、このようにして得られたCO検知用ガスセンサの
感度曲線を第9図に示す。第9図のグラフに見られる如
り、COとH2及び都市ガス(天然ガス)の主成分であ
るCH4との分離は良い。
Moreover, the sensitivity curve of the CO detection gas sensor obtained in this way is shown in FIG. As seen in the graph of FIG. 9, CO is well separated from H2 and CH4, which is the main component of city gas (natural gas).

また、LPGの主成分であるイソブタン(iso−Ce
H+。)に対する感度もある程度低くおさえられており
望ましい特性を持っている。ちなみに、アルカリ金属の
酸化物(K2O,RbJ、C3lO)の添加の場合はC
uOの添加によって、好ましい結果は得られなかった。
In addition, isobutane (iso-Ce) is the main component of LPG.
H+. ) is also suppressed to a certain degree, which is a desirable characteristic. By the way, in the case of adding alkali metal oxides (K2O, RbJ, C3lO), C
Addition of uO did not give favorable results.

前記のように、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の酸
化物を添加したCO検知用センサは、例えば、GO11
00ppの感度に対して数倍から10倍程度のアルコー
ル感度を持ち、実際、活性炭などのフィルターでセンサ
をおおうことによってアルコールを除去できるがこのア
ルコール感度を低くおさえることは、使用上望ましいと
ころ、アルカリ土類金属の酸化物に対しCuOを0.0
05〜1mo1%添加し、又はアルカリ土類金属とアル
カリ金属酸化物の併用系でCuOを0.005〜1mo
1%添加することにより、アルコール感度を低くおさえ
ることができる効果があった。
As mentioned above, the CO detection sensor to which alkali metal and alkaline earth metal oxides are added is, for example, GO11.
The alcohol sensitivity is several to 10 times higher than the sensitivity of 0.00 pp. In fact, alcohol can be removed by covering the sensor with a filter such as activated carbon, but it is desirable to keep this alcohol sensitivity low in terms of use. 0.0 CuO for earth metal oxides
Adding 0.05 to 1 mo of CuO, or adding 0.005 to 1 mo of CuO in a combined system of alkaline earth metal and alkali metal oxide.
Addition of 1% had the effect of keeping alcohol sensitivity low.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明の実施例を示し、第1図はガスセンサの正面
図、第2図はその一部分についての拡大断面図、第3図
ガスセンサを組込んだ回路、第4図乃至第9図は性能を
示したグラフである。 (1)・・・・・・貴金属コイル、(2) 、 (6)
・・・・・・半導体部、(3)・・・・・・アルカリ金
属酸化物の微粒、(4)・・・・・・酸化スズの粒、(
5)・・・・・・ガスセンサ。
The figures show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is a front view of the gas sensor, Fig. 2 is an enlarged sectional view of a portion thereof, Fig. 3 is a circuit incorporating the gas sensor, and Figs. 4 to 9 show performance. This is a graph showing (1)...Precious metal coil, (2), (6)
... Semiconductor part, (3) ... Fine grains of alkali metal oxide, (4) ... Tin oxide grains, (
5)...Gas sensor.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも
1種のアルカリ土類金属の酸化物が、1.0mol%以
上添加されていることを特徴とする一酸化炭素ガスセン
サ。
(1) Monoxide characterized in that 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium is added to a tin oxide semiconductor. Carbon gas sensor.
(2)酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも
1種のアルカリ土類金属の酸化物が1.0mol%以上
と、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びカルシウム
の中から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属の酸化
物が0.5mol%以上とが、それぞれ添加されている
ことを特徴とする一酸化炭素ガスセンサ。
(2) The tin oxide semiconductor contains 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium, and at least 1.0 mol% of an oxide selected from among sodium, potassium, rubidium, and calcium. A carbon monoxide gas sensor, characterized in that 0.5 mol% or more of an oxide of at least one selected alkali metal is added.
(3)酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも
1種のアルカリ土類金属の酸化物が1.0mol%以上
と、酸化第二銅が0.05〜1.0mol%とが、それ
ぞれ添加されていることを特徴とする一酸化炭素ガスセ
ンサ。
(3) The tin oxide semiconductor contains 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium, and 0.05 to 1 mol% of cupric oxide. A carbon monoxide gas sensor characterized in that .0 mol % is added to the carbon monoxide gas sensor.
(4)酸化スズ半導体に、ベリリウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの中から選ばれた少なくとも
1種のアルカリ土類金属の酸化物が1.0mol%以上
と、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びカルシウム
の中から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属の酸化
物が0.5mol%以上と、酸化第二銅が0.05〜1
.0mol%とが、それぞれ添加されていることを特徴
とする一酸化炭素ガスセンサ。
(4) The tin oxide semiconductor contains 1.0 mol% or more of an oxide of at least one alkaline earth metal selected from beryllium, calcium, strontium, and barium, and at least 1.0 mol% of an oxide selected from among sodium, potassium, rubidium, and calcium. The oxide of at least one selected alkali metal is 0.5 mol% or more, and the cupric oxide is 0.05 to 1 mol%.
.. A carbon monoxide gas sensor characterized in that 0 mol% is added.
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