JPS5847664B2 - 感ガス素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物焼結体の感ガス体を用いる感ガス素子に
関する。

従来のＳｎＯ系感ガス体を用いた感ガス素子にあっては
、ガス濃度に対して直線的な抵抗変化の得られるものは
、その抵抗変化率が小さく、検出装置で大きな出力を取
り出しにくい。

また抵抗変化本の大きなものであっては、その直線性が
悪く少量のガスで抵抗変化が飽和してしまい、事故によ
るガスか器具使用時のガスかの区別ができず扱いすらい
ものであった。

さらにプロパンガス、ブタンガスなどの液化石油ガスＨ
２，ＣＯなとのガスとの区別ができず、タバコの煙など
の還元成分で抵抗変化を生じてしまうなどの多くの欠点
があった。

本発明は上述した従来の欠点を改良したもので、モル比
組或でＺｎＯを９ ９． ８ ５〜２０ ％，Ｍ”ｅＯ
を０． １〜５ｏ ％ （ただし、Ｍ’ｅＯはＣ ａ
ｐ Ｓ ｒ ｐＢａ ，Ｃｏ ，Ｎｉ ，Ｍｎのうち少
なくとも一種）およびＭ２ｅ２０ｇを０．０５ 〜３０
％（ただし、Ｍ２ｅはＧａ ，Ｂ，Ｉｎ ，Ｆｅ ，Ａ
ｌ，Ｃｒのうちの少なくとも一種）を含む焼結体からな
る感ガス体を用いることにより、信頼性の高い感ガス素
子を提供することを目的とする。

本発明による感ガス素子は上記組戊の感ガス体を一対の
電極間に設け、感ガス体の電気抵抗の変化を己の電極に
て電気信号としてとりだすことによりガス検知を行なう
ものである。

本発明による感ガス素子は例えば第１図に示すような構
造をとる。

この感ガス素子１は円柱状のセラミック性絶縁基板２の
表面に金属線の一対の電極３，４を平行させて巻回し、
この巻同部に感ガス体５塗着焼結して固着してある。

ただし電極３，４はその一方の電極を感ガス体の加熱用
ヒータとして用いられる。

この例では電極３，４の一方をヒータとして兼用したが
、別にヒータを設けてよい。

感ガス素子１は、たとえば次のようにして製造する。

まずＺｎＯ，Ｍ１ｅＯ（ただし、Ｍ’ｅはＣａ，Ｓｒ，
Ｂａ，Ｃｏ，Ｎｉ ，Ｍｎのうち少なくとも一種）Ｍ２
ｅ２０３（ただし、Ｍ２ｅはＧａ，Ｂ，Ｉｎ，Ｆｅ，Ａ
Ａ，Ｃｒのうち少なくとも一種）を所定組成比となるよ
うに秤取し、これを混合して水またはバインダを加えて
ペースト状とし、電極３，４の巻同部に壷着し、乾燥し
たのち６００℃〜８００℃で焼或して焼結体を造る。

この場合の焼成工程は電気炉で行なっても、電極３，４
のいずれか一方にヒータとして通電して行なってもよい
。

またその雰囲気は空気中であってもよい。

なお本発明感ガス素子の感ガス体に用いる金属酸化物Ｚ
ｎＯ，Ｍ’ｅＯ（ただし、Ｍ’ｅはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ
，Ｃｏ ，Ｎｉ ．Ｍｎのうち少なくとも一種）Ｍ２ｅ
２０（Ｍ２ｅはＧａ ， Ｂ ， Ｉｎ ， Ｆｅ ，
Ａｌ．ｃｒのうち少なくとも一種）は加熱されて酸化
物に転じる化合物、例えば水酸化物、炭酸塩、蓚酸塩、
硝酸塩を用いることもできる。

本発明の感ガス素子は次のような諸特性を示す。

まず各種ガスのガス濃度に対する抵抗値変化、すなわち
感度特性は、第２図に示すように、たて軸にガスの存在
しない時の基準となる抵抗値Ｒｏとガス雰囲気中の抵抗
値Ｒｇとの比Ｒ ｏ ／Ｒ ｇをとり、よこ軸にガスの
濃度Ｖｏ．＃％をとって曲線化すると、本発明による感
ガス素子は実線で示すように、ガス濃度Ｖｏｗ俤が広範
囲に変化しても抵抗値比Ｒｏ／Ｒｇは飽和せずに直線的
に変化する。

なお第２図中に従来の感ガス体を用いたものを参考例と
して点線で示すと、その抵抗値変化は本発明のものに比
較し小さく、０．１■ｏｌ％のガス濃度で飽和してしま
う。

特に本発明に用いる感ガス体は、炭素元素Ｃが２個以上
の炭化水素（Ｃ２Ｈ５，Ｃ３Ｈ３ ｙ Ｃ４Ｈ１０・・
・）に対して炭素元素Ｃが多ければ多いほど感度がよく
なる。

このことは本発明に用いる感ガス体を或分分析用の測定
装置に用いれば効果的である。

本発明に用いる感ガス体の組或比が種々変えた具体的実
施例について、ガス濃度ＯＶｏＡ’Ｚの時の抵抗値Ｒｏ
およびこの抵抗値ＲｏとＣ４Ｈ１ｏのガス濃度ｏ．１ｖ
ｏ．ｇ％の時の抵抗値ＲｇとのＲｏ／Ｒｇを示すと第１
表のようになる。

なお第１表には本発明の感ガス体の組或範囲を外ずれる
ものについても参考例として示した。

本発明の感ガス素子に用いられる感ガス体は、本発明の
効果を害さない範囲で触媒等の副成分を加えることもで
きる。

例えばこの組成分全体に対し、Ｐｔを１０重量φを越え
ないように添加することにより、その感度はさらに向上
する。

なおこのＰｉはＨ２ＰｔＣｌ６・Ｈ２０，ＮＨＰｔＣｌ
６，Ｋ２ＰｔＣＪ’，，Ｋ２ Ｐ ｔｃＡ６ ， Ｎａ
Ｐ ｔｃ７などの化合物として添加してもよい。

第２表は本発明感ガス素子の感ガス体の組成分にＰｔを
添加して製造した場合の各種実施例の抵抗値Ｒｏおよび
抵抗値変化Ｒｏ／Ｒｇを示した。

なお、Ｒｏ，Ｒｇについては前述同様のガス濃度で測定
した値である。

本発明に用いられる感ガス体の組或範囲が、９９．８５
幅モル多を起えるＺｎＯ．０．１モル係未満のＭ’ ｅ
Ｏ， ０．０ ５モルφ未満のＭ２ｅ２０３であっては
ガスの吸脱による抵抗値変化Ｒｏ／Ｒｇが小さく、また
２０モル多未満のＺｎ０１５０モル幅を超えるＭｌｅＯ
１３０モル饅を起えるＭ２ｅ２０３あるいは、これらに
対して重量比で１０％を超えるｐｔが含有されたもので
あってはＲｏ／Ｒｇが小さく、さらに抵抗値に対する温
度係数が大きくなり実用的ではなくなる。

すなわち９９．８５〜２０モル係、Ｍ’ｅＯを０．１〜
５０モルφおよびＭ２ｅ２０３を０．０５〜３０モル饅
を含む組或の焼結体からなる感ガス体でなければ本発明
の効果は得られない。

本発明の感ガス素子の温度に対する抵抗値変化は、第３
図のように、温度変化に対してほぼ一定の抵抗値を呈す
ることがわかる。

なお、第３図はたて軸に２０°Ｃの抵抗値Ｒ（２０°Ｃ
）を基準とした抵抗変化分ＡＲとの比ＪＲ／Ｒ（２０℃
）をとり、よこ軸に室温付近の温度をとって示してある
。

さらに本発明の感ガス素子をヒータ付の感ガス素子とし
て構或した場合に、そのヒータに印加するヒータ電圧Ｖ
の変動に対する抵抗値変化は、第４図に示すように、極
めて少ない。

ただし第４図に示す曲線は代表例として前記表で示した
実施例５１ｒ６）、実施例１ １ ７（’Ｉ）について
示した。

応答特性については、第５図に示すようにガス注入から
所定の抵抗値までに１秒以内で到達し、ガス除去後も数
秒以内に無ガス状態時の抵抗値に戻るなどすぐれた特性
を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた感ガス素子の外観を示
す斜視図、第２図〜第５図は本発明の感ガス素子の有す
る諸性能を示す特性図である。 １・・・・・・感ガス素子、５・・・・・・感ガス体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の電極と、前記電極間に設けられた感ガス体と
   を具備してなる感ガス素子において、前記感ガス体は、
   モル比組成でＺｎＯを９９．８５〜２０φ、Ｍ’ｅＯを
   ０．１〜５０％（ただし、Ｍ” ｅはＣａ ，Ｓｒ ，
   Ｂａ ，Ｃｏ ，Ｎｉ ，Ｍｎのうち少なくとも一種）
   およびＭ２ｅ２０３を０．０５〜３０％（ただしＭ２ｅ
   はＧａ ，Ｂ， Ｉｎ ，Ｆｅ ，Ａｌ，Ｃｒのうち少
   なくとも一種）を含む焼結体からなることを特徴とする
   感ガス素子。