JPH0656371B2 - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
- Publication number
- JPH0656371B2 JPH0656371B2 JP25754987A JP25754987A JPH0656371B2 JP H0656371 B2 JPH0656371 B2 JP H0656371B2 JP 25754987 A JP25754987 A JP 25754987A JP 25754987 A JP25754987 A JP 25754987A JP H0656371 B2 JPH0656371 B2 JP H0656371B2
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- JP
- Japan
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- heating resistor
- gas
- gas sensor
- tin oxide
- sensor
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は酸化すず系半導体をガス感応体とするガスセ
ンサ、特にそのガスセンサを加熱するための装置に関す
る。
ンサ、特にそのガスセンサを加熱するための装置に関す
る。
酸化すず系半導体をガス感応体とする従来のガスセンサ
を第11図に示し、このガスセンサはアルミナ製のセンサ
基板11の一方の面に電極12,13を跨いでガス感応体とし
ての酸化すず半導体14が設けられ、センサ基板11の他方
の面には第12図に示すように白金厚膜ヒータ17が設けら
れている。この白金厚膜ヒータ17はこのようなガスセン
サを一般家庭用ガス漏れ警報器に用いる場合、被検ガス
としてのイソブタン，メタンおよび水素をガス感応体に
より検知しガス漏れ警報器として必要な出力を得るため
に常時350℃〜450℃に加熱しておくためのものである。
15,16,18,19はそれぞれリード線である。
を第11図に示し、このガスセンサはアルミナ製のセンサ
基板11の一方の面に電極12,13を跨いでガス感応体とし
ての酸化すず半導体14が設けられ、センサ基板11の他方
の面には第12図に示すように白金厚膜ヒータ17が設けら
れている。この白金厚膜ヒータ17はこのようなガスセン
サを一般家庭用ガス漏れ警報器に用いる場合、被検ガス
としてのイソブタン，メタンおよび水素をガス感応体に
より検知しガス漏れ警報器として必要な出力を得るため
に常時350℃〜450℃に加熱しておくためのものである。
15,16,18,19はそれぞれリード線である。
前記白金厚膜ヒータ17を350℃〜450℃に加熱するために
ヒータに印加される電圧は数Ｖ（ボルト）から十数Ｖで
あり、ガス漏れ警報器の電源として一般家庭用電源であ
る交流100Ｖを用いる場合には第13図に示すように降圧
用変圧器を用いる。第13図において、１は商用交流電
源、２はガスセンサ、３は降圧用変圧器、４は分圧抵抗
器、５は警報ブザー等を作動させるために必要な出力Ｖ
０を得るための負荷抵抗器である。降圧用変圧器３の二
次出力はガスセンサ２のリード線18,19を介して第３図
に示すようなステム32,33に接続され、ガスセンサ２、
ガス感応体はリード線15,16およびステム34,35を介して
交流電源１に接続されている。
ヒータに印加される電圧は数Ｖ（ボルト）から十数Ｖで
あり、ガス漏れ警報器の電源として一般家庭用電源であ
る交流100Ｖを用いる場合には第13図に示すように降圧
用変圧器を用いる。第13図において、１は商用交流電
源、２はガスセンサ、３は降圧用変圧器、４は分圧抵抗
器、５は警報ブザー等を作動させるために必要な出力Ｖ
０を得るための負荷抵抗器である。降圧用変圧器３の二
次出力はガスセンサ２のリード線18,19を介して第３図
に示すようなステム32,33に接続され、ガスセンサ２、
ガス感応体はリード線15,16およびステム34,35を介して
交流電源１に接続されている。
酸化すず系半導体をガス感応体とし、このガス感応体を
加熱する発熱抵抗体として白金厚膜ヒータを用いるガス
センサを一般家庭用ガス漏れ警報器に用いる場合には商
用交流電源を降圧する変圧器を必要とし、ガス漏れ警報
器の小形化，軽量化，低価格化をはかることができない
という欠点を有する。このため降圧用変圧器を用いるこ
となく交流100Ｖを直接印加できる発熱抵抗体材料とし
て酸化ルテニウム（RuO2）を主成分とする発熱抵抗体が
注目されている。しかしながら、この酸化ルテニウム系
発熱抵抗体は酸化すず系半導体をガス感応体とするガス
センサから必要な出力を得るために350℃〜450℃のよう
な高温で長期間使用した場合、酸化ルテニウムの蒸発等
によりその電気抵抗が増大して発熱体としての性能が劣
化する欠点を有する。
加熱する発熱抵抗体として白金厚膜ヒータを用いるガス
センサを一般家庭用ガス漏れ警報器に用いる場合には商
用交流電源を降圧する変圧器を必要とし、ガス漏れ警報
器の小形化，軽量化，低価格化をはかることができない
という欠点を有する。このため降圧用変圧器を用いるこ
となく交流100Ｖを直接印加できる発熱抵抗体材料とし
て酸化ルテニウム（RuO2）を主成分とする発熱抵抗体が
注目されている。しかしながら、この酸化ルテニウム系
発熱抵抗体は酸化すず系半導体をガス感応体とするガス
センサから必要な出力を得るために350℃〜450℃のよう
な高温で長期間使用した場合、酸化ルテニウムの蒸発等
によりその電気抵抗が増大して発熱体としての性能が劣
化する欠点を有する。
そこで本発明の目的は上述した従来装置の欠点を除去
し、降圧用変圧器を用いることなく商用電源を直接利用
することができかつ長期間使用することができるガス検
出装置を提供することにある。
し、降圧用変圧器を用いることなく商用電源を直接利用
することができかつ長期間使用することができるガス検
出装置を提供することにある。
この目的は本発明によれば、センサ基板の一方の面に酸
化すず系半導体からなるガス感応体を有し、前記センサ
基板の他方の面に発熱抵抗体を有するガス検出装置にお
いて、前記発熱抵抗体を、常時所定の温度に加熱される
第１の発熱抵抗体と被検ガスに反応して前記所定の温度
よりも高温に加熱される第２の発熱抵抗体とにより構成
し、前記第１の発熱抵抗体を酸化ルテニウムを主成分と
する発熱抵抗体とすることによって達成される。
化すず系半導体からなるガス感応体を有し、前記センサ
基板の他方の面に発熱抵抗体を有するガス検出装置にお
いて、前記発熱抵抗体を、常時所定の温度に加熱される
第１の発熱抵抗体と被検ガスに反応して前記所定の温度
よりも高温に加熱される第２の発熱抵抗体とにより構成
し、前記第１の発熱抵抗体を酸化ルテニウムを主成分と
する発熱抵抗体とすることによって達成される。
第１の発熱抵抗体として酸化ルテニウムを主成分とする
発熱抵抗体を用い、第２の発熱抵抗体として酸化すずを
主成分とする発熱抵抗体を用いることにより、第１の発
熱抵抗体により常時は所定の温度で加熱し、被検ガスの
雰囲気中では被検ガスと反応して発熱抵抗体となる第２
の発熱抵抗体によりガス感応体の温度を高めてその出力
を増大させることにより、高温では劣化しやすい酸化ル
テニウムを発熱抵抗体材料として長期間使用することが
できる。
発熱抵抗体を用い、第２の発熱抵抗体として酸化すずを
主成分とする発熱抵抗体を用いることにより、第１の発
熱抵抗体により常時は所定の温度で加熱し、被検ガスの
雰囲気中では被検ガスと反応して発熱抵抗体となる第２
の発熱抵抗体によりガス感応体の温度を高めてその出力
を増大させることにより、高温では劣化しやすい酸化ル
テニウムを発熱抵抗体材料として長期間使用することが
できる。
〔実施例〕 第１図ないし第３図はそれぞれ本発明の一実施例を示
し、第１図ないし第３図において第11図ないし第12図に
示すものと同一のものには同一の符号を付して説明を省
略する。
し、第１図ないし第３図において第11図ないし第12図に
示すものと同一のものには同一の符号を付して説明を省
略する。
第１図において従来装置と異なる点はセンサ基板11の他
方の面に、電極21,22を跨いで第１の発熱抵抗体として
の酸化ルテニウム（RuO2）を主成分とする発熱抵抗体23
と、第２の発熱抵抗体としての酸化すずを主成分とする
発熱抵抗体24を並置し、電極21,22にそれぞれリード線2
5,26を設けたものである。
方の面に、電極21,22を跨いで第１の発熱抵抗体として
の酸化ルテニウム（RuO2）を主成分とする発熱抵抗体23
と、第２の発熱抵抗体としての酸化すずを主成分とする
発熱抵抗体24を並置し、電極21,22にそれぞれリード線2
5,26を設けたものである。
この実施例におけるセンサ基板11の一方の面に設ける酸
化すず半導体14からなるガス感応部とセンサ基板11の他
方の面に設ける発熱抵抗体23,24はスクリーン印刷法に
より次のようにして製造される。まずアルミナ製のセン
サ基板11にそれぞれの電極12,13,21,22を形成するため
にセンサ基板11に白金ペーストを塗布して焼成する。次
に酸化ルテニウム系ペーストを電極21,22間に所定の形
状に塗布し空気中において850℃で30分間焼成して酸化
ルテニウム系発熱抵抗体を得る。この酸化ルテニウム系
発熱抵抗体はレーザトリミング法により所定の抵抗値に
調整する。この酸化ルテニウム系発熱抵抗体の上にガラ
ス系ペーストを塗布して空気中で15分間焼成し絶縁層を
形成する。ガス感応体と第２の発熱抵抗体としての酸化
すず半導体は、金属すずを硝酸で酸化することにより得
た酸化すず粉末にバインダーを混合してペースト状に
し、これを所定の形状に塗布して800℃で30分間焼成し
たのち塩化パラジウム水溶液を含浸させ空気中において
600℃で３時間処理してガス感応体と発熱抵抗体を得
る。
化すず半導体14からなるガス感応部とセンサ基板11の他
方の面に設ける発熱抵抗体23,24はスクリーン印刷法に
より次のようにして製造される。まずアルミナ製のセン
サ基板11にそれぞれの電極12,13,21,22を形成するため
にセンサ基板11に白金ペーストを塗布して焼成する。次
に酸化ルテニウム系ペーストを電極21,22間に所定の形
状に塗布し空気中において850℃で30分間焼成して酸化
ルテニウム系発熱抵抗体を得る。この酸化ルテニウム系
発熱抵抗体はレーザトリミング法により所定の抵抗値に
調整する。この酸化ルテニウム系発熱抵抗体の上にガラ
ス系ペーストを塗布して空気中で15分間焼成し絶縁層を
形成する。ガス感応体と第２の発熱抵抗体としての酸化
すず半導体は、金属すずを硝酸で酸化することにより得
た酸化すず粉末にバインダーを混合してペースト状に
し、これを所定の形状に塗布して800℃で30分間焼成し
たのち塩化パラジウム水溶液を含浸させ空気中において
600℃で３時間処理してガス感応体と発熱抵抗体を得
る。
このようにガス感応体と発熱抵抗体23,24とを形成した
センサ素子は第３図に示すように、センサ基板11上に形
成された各電極12,13,21,22にそれぞれリード線15,16,2
5,26をボンディングし、これらのリード線15,16,25,26
をベース31に植設したステム32〜35に接続し、そしてベ
ース31に不図示のステンレス製金網を被せることにより
ガスセンサ20が構成される。
センサ素子は第３図に示すように、センサ基板11上に形
成された各電極12,13,21,22にそれぞれリード線15,16,2
5,26をボンディングし、これらのリード線15,16,25,26
をベース31に植設したステム32〜35に接続し、そしてベ
ース31に不図示のステンレス製金網を被せることにより
ガスセンサ20が構成される。
第３図のように組立てられたガスセンサ20は第４図に示
すように商用交流電源１に接続されてガス漏れ警報器と
して使用される。第４図において第13図に示した従来装
置と同一のものには同一の符号を付して説明を省略す
る。第４図において、１で再び商用交流電源を示し、ガ
スセンサ20の酸化ルテニウムを主成分とする第１の発熱
抵抗体および酸化すずを主成分とする第２の発熱抵抗体
が接続されるステム32,33が直接商用交流電源１に接続
されている。第４図に示す基本電気回路において、酸化
ルテニウムを主成分とする第１の発熱抵抗体の抵抗値は
28KΩになるようにトリミングされ、商用交流電源１は1
00V、負荷抵抗器５の抵抗値は８KΩ、分圧抵抗器４の抵
抗値は64KΩとして、その出力特性を通常のガス注入法
により実験した結果を第７図に示す。第７図において縦
軸は出力電圧（Ｖ）、横軸は被検ガスとしてのイソブタ
ン濃度（％）を示す。前記実験において、ガスセンサ20
は清浄空気中では酸化ルテニウムを主成分とする第１の
発熱抵抗体により300℃に加熱されていたが、0.2％のイ
ソブタン中では酸化すずを主成分とする第２の発熱抵抗
体の抵抗値が小さくなってヒータとして作用しガスセン
サ20は450℃に加熱されていた。第８図に比較例として
従来の白金厚膜ヒータを用いたガスセンサによる出力特
性図を示すように、この実施例によるガスセンサ20は従
来装置と同一の出力特性が得られる。第９図には他の比
較例として発熱抵抗体として酸化ルテニウムを主成分と
する発熱抵抗体のみを用いた場合の出力特性図を示し、
(イ)に示すような出力特性を得るためには発熱抵抗体の
電力を大きくしてガスセンサの温度を450℃に維持して
おかねばならずこの場合には酸化ルテニウムの熱的劣化
が促進される。(ロ)に示す出力特性は酸化ルテニウムの
熱的劣化が生じないガスセンサを300℃に加熱して維持
しておいた場合であり、この場合には十分な出力特性が
得られない。
すように商用交流電源１に接続されてガス漏れ警報器と
して使用される。第４図において第13図に示した従来装
置と同一のものには同一の符号を付して説明を省略す
る。第４図において、１で再び商用交流電源を示し、ガ
スセンサ20の酸化ルテニウムを主成分とする第１の発熱
抵抗体および酸化すずを主成分とする第２の発熱抵抗体
が接続されるステム32,33が直接商用交流電源１に接続
されている。第４図に示す基本電気回路において、酸化
ルテニウムを主成分とする第１の発熱抵抗体の抵抗値は
28KΩになるようにトリミングされ、商用交流電源１は1
00V、負荷抵抗器５の抵抗値は８KΩ、分圧抵抗器４の抵
抗値は64KΩとして、その出力特性を通常のガス注入法
により実験した結果を第７図に示す。第７図において縦
軸は出力電圧（Ｖ）、横軸は被検ガスとしてのイソブタ
ン濃度（％）を示す。前記実験において、ガスセンサ20
は清浄空気中では酸化ルテニウムを主成分とする第１の
発熱抵抗体により300℃に加熱されていたが、0.2％のイ
ソブタン中では酸化すずを主成分とする第２の発熱抵抗
体の抵抗値が小さくなってヒータとして作用しガスセン
サ20は450℃に加熱されていた。第８図に比較例として
従来の白金厚膜ヒータを用いたガスセンサによる出力特
性図を示すように、この実施例によるガスセンサ20は従
来装置と同一の出力特性が得られる。第９図には他の比
較例として発熱抵抗体として酸化ルテニウムを主成分と
する発熱抵抗体のみを用いた場合の出力特性図を示し、
(イ)に示すような出力特性を得るためには発熱抵抗体の
電力を大きくしてガスセンサの温度を450℃に維持して
おかねばならずこの場合には酸化ルテニウムの熱的劣化
が促進される。(ロ)に示す出力特性は酸化ルテニウムの
熱的劣化が生じないガスセンサを300℃に加熱して維持
しておいた場合であり、この場合には十分な出力特性が
得られない。
第10図はガスセンサにおける0.2％濃度のイソブタンに
対する出力の経時安定性を示したものであり、縦軸は出
力電圧、横軸は通電時間（日）である。第10図におい
て、(ハ)は本発明によるガスセンサ、(ニ)(ホ)は比較例と
して酸化ルテニウムを主成分とする発熱抵抗体のみを用
い(ニ)は450℃に加熱維持し、(ホ)は300℃に加熱維持して
おいたものである。この図から明らかなように本発明に
よるガスセンサは長期間安定した出力特性を維持するこ
とができる。
対する出力の経時安定性を示したものであり、縦軸は出
力電圧、横軸は通電時間（日）である。第10図におい
て、(ハ)は本発明によるガスセンサ、(ニ)(ホ)は比較例と
して酸化ルテニウムを主成分とする発熱抵抗体のみを用
い(ニ)は450℃に加熱維持し、(ホ)は300℃に加熱維持して
おいたものである。この図から明らかなように本発明に
よるガスセンサは長期間安定した出力特性を維持するこ
とができる。
第５図および第６図は本発明の他の実施例を示し、第１
図および第２図に示す実施例と異なる点は、第１の発熱
抵抗体23に重ねて第２の発熱抵抗体24を設けた点であ
る。勿論第１の発熱抵抗体23と第２の発熱抵抗体24との
間は絶縁されており、酸化すずを主成分とする第２の発
熱抵抗体24は被検ガスに反応し易くするために第１の発
熱抵抗体23の上部に設けられている。この実施例におい
ても第１図および第２図に示す実施例と同様に十分な出
力特性と経時安定性を有する。
図および第２図に示す実施例と異なる点は、第１の発熱
抵抗体23に重ねて第２の発熱抵抗体24を設けた点であ
る。勿論第１の発熱抵抗体23と第２の発熱抵抗体24との
間は絶縁されており、酸化すずを主成分とする第２の発
熱抵抗体24は被検ガスに反応し易くするために第１の発
熱抵抗体23の上部に設けられている。この実施例におい
ても第１図および第２図に示す実施例と同様に十分な出
力特性と経時安定性を有する。
以上に説明したように本発明によれば、センサ基板の一
方の面に酸化すず系半導体からなるガス感応体を有し、
前記センサ基板の他方の面に発熱抵抗体を有するガス検
出装置において、前記発熱抵抗体を、常時所定温度に加
熱される第１の発熱抵抗体と被検ガスに反応して前記所
定温度よりも高温に加熱される第２の発熱抵抗体とによ
り構成し、前記第１の発熱抵抗体を酸化ルテニウムを主
成分とする発熱抵抗体とすることにより、一般家庭用商
用電源を用いてその電源電圧を直接ガスセンサに印加し
て加熱することができ、そしてガスセンサから所要の出
力を得ることができるとともに長期に安定したガスセン
サを提供することができる。
方の面に酸化すず系半導体からなるガス感応体を有し、
前記センサ基板の他方の面に発熱抵抗体を有するガス検
出装置において、前記発熱抵抗体を、常時所定温度に加
熱される第１の発熱抵抗体と被検ガスに反応して前記所
定温度よりも高温に加熱される第２の発熱抵抗体とによ
り構成し、前記第１の発熱抵抗体を酸化ルテニウムを主
成分とする発熱抵抗体とすることにより、一般家庭用商
用電源を用いてその電源電圧を直接ガスセンサに印加し
て加熱することができ、そしてガスセンサから所要の出
力を得ることができるとともに長期に安定したガスセン
サを提供することができる。
第１図ないし第４図はそれぞれ本発明の一実施例を示
し、第１図はセンサ素子の要部断面図、第２図は第１図
のＱ矢印方向からみた表面図、第３図はガスセンサの組
立図、第４図はガス漏れ警報器の基本電気回路図、第５
図および第６図は本発明の異なる実施例の要部断面図お
よび要部表面図、第７図ないし第９図はそれぞれガスセ
ンサの出力特性を表わす出力特性図、第10図はガスセン
サの経時的出力特性を表わす特性図である。第11図ない
し第13図はそれぞれ従来装置を示し、第11図および第12
図はそれぞれガス感応部およびヒータを示す表面図、第
13図は基本電気回路図である。 11：センサ基板、14：ガス感応体、23：酸化ルテニウム
を主成分とする第１の発熱抵抗体、24：酸化すずを主成
分とする第２の発熱抵抗体。
し、第１図はセンサ素子の要部断面図、第２図は第１図
のＱ矢印方向からみた表面図、第３図はガスセンサの組
立図、第４図はガス漏れ警報器の基本電気回路図、第５
図および第６図は本発明の異なる実施例の要部断面図お
よび要部表面図、第７図ないし第９図はそれぞれガスセ
ンサの出力特性を表わす出力特性図、第10図はガスセン
サの経時的出力特性を表わす特性図である。第11図ない
し第13図はそれぞれ従来装置を示し、第11図および第12
図はそれぞれガス感応部およびヒータを示す表面図、第
13図は基本電気回路図である。 11：センサ基板、14：ガス感応体、23：酸化ルテニウム
を主成分とする第１の発熱抵抗体、24：酸化すずを主成
分とする第２の発熱抵抗体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 一成 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−158549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−184849（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−65451（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】センサ基板の一方の面に酸化すず系半導体
からなるガス感応体を有し、前記センサ基板の他方の面
に発熱抵抗体を有するガス検出素子において、前記発熱
抵抗体は、常時所定温度に加熱される第１の発熱抵抗体
と被検ガスに反応して前記所定温度よりも高温に加熱さ
れる第２の発熱抵抗体とからなり、かつ前記第１の発熱
抵抗体は酸化ルテニウムを主成分とする発熱抵抗体であ
ることを特徴とするガス検出装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のガス検出装置
において、第２の発熱抵抗体が酸化すずを主成分とする
発熱抵抗体であることを特徴とするガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25754987A JPH0656371B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25754987A JPH0656371B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100445A JPH01100445A (ja) | 1989-04-18 |
| JPH0656371B2 true JPH0656371B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17307826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25754987A Expired - Lifetime JPH0656371B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656371B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4006055A1 (de) * | 1989-02-27 | 1990-08-30 | Ricoh Kk | Steuereinrichtung fuer ein kopiergeraet |
| JPH0320658A (ja) * | 1989-03-30 | 1991-01-29 | Ricoh Co Ltd | 多ガス識別ガス検出装置 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25754987A patent/JPH0656371B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01100445A (ja) | 1989-04-18 |
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