JPS5931005B2 - Flammable gas detection element - Google Patents

Flammable gas detection element

Info

Publication number
JPS5931005B2
JPS5931005B2 JP14582479A JP14582479A JPS5931005B2 JP S5931005 B2 JPS5931005 B2 JP S5931005B2 JP 14582479 A JP14582479 A JP 14582479A JP 14582479 A JP14582479 A JP 14582479A JP S5931005 B2 JPS5931005 B2 JP S5931005B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
gas detection
gas
detection element
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP14582479A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5669546A (en
Inventor
繁量 草薙
茂夫 秋山
徹 延谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP14582479A priority Critical patent/JPS5931005B2/en
Publication of JPS5669546A publication Critical patent/JPS5669546A/en
Publication of JPS5931005B2 publication Critical patent/JPS5931005B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は酸化インジウムを有効成分中の主成分とする
可燃性ガス検知素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a combustible gas detection element containing indium oxide as a main active ingredient.

従来より実用されている可燃性ガス検知素子の殆どは、
n型酸化物半導体である酸化スズ(SnO2)や酸化亜
鉛(ZnO)あるいはγ一酸化第二鉄(γ−Fe2O3
)を有効成分とする焼結体からなるものであつた。
Most of the flammable gas detection elements that have been in practical use are
Tin oxide (SnO2), zinc oxide (ZnO), or γ-ferric monoxide (γ-Fe2O3), which are n-type oxide semiconductors,
) as an active ingredient.

この発明は、このような現状の中に、同じくn型酸化物
半導体である酸化インジウムを有効成分中の主成分とす
る新規な実用性ある可燃性ガス検知素子を提供しようと
するものである。
The present invention aims to provide a novel and practical combustible gas detection element whose main active ingredient is indium oxide, which is also an n-type oxide semiconductor.

酸化インジウムは、可燃性ガスに接触したとき素子とし
て使用するに充分な抵抗値変化を示す、すなわち充分な
ガス感応特性を有する。
Indium oxide exhibits a sufficient change in resistance when it comes into contact with a combustible gas to be used as an element, that is, it has sufficient gas sensitivity characteristics.

しかし、その焼結体は、素子抵抗値が非常に小さいため
、これをガス漏れ警報器に用いようとすると、回路設計
が困難になる等の問題が発生し、実用上難点がある。そ
こで、この発明者らは、酸化インジウムのナぐれた特性
を滅却させることなく素子抵抗値を実用性ある領域にま
で高めるため、これに適した添加物の使用を考え、種々
のものについて詳細に検討した。
However, since the element resistance value of the sintered body is very small, if this is attempted to be used in a gas leak alarm, problems such as difficulty in circuit design will occur, which poses practical difficulties. Therefore, in order to increase the element resistance value to a practical range without destroying the poor characteristics of indium oxide, the inventors considered the use of additives suitable for this, and investigated various additives in detail. investigated.

その過程で、酸化バナジウム、酸化タングステンまたは
酸化マンガンがこのような添加物としてすぐれているこ
とを見出した。さらに、一般に、ガス検知用酸化物半導
体は、可燃性ガス濃度がある程度高くなると、ガス濃度
変化に対する抵抗値変化の割合が濃度に比例しては増加
せず飽和に達する傾向が見られるところ、酸化インジウ
ムもこの例にもれず、しかも、酸化インジウムの場合、
これ単独では可燃性ガスが比較的低濃度である段階にお
いてすでに飽和に達し、実用濃度域での素子抵抗値変化
の濃度に対する関係が直線型とならない、すなわち素子
抵抗の濃度依存性(濃度分離性)がやや小さいといラ問
題もあるのであるが、これに酸化バナジウム、酸化タン
グステンまたは酸化マンガンを添加するとこのような問
題も直ちに解決されることが分かつた。
In the process, we discovered that vanadium oxide, tungsten oxide or manganese oxide are excellent as such additives. Furthermore, in general, in oxide semiconductors for gas detection, when the concentration of combustible gas increases to a certain degree, the rate of change in resistance value with respect to change in gas concentration does not increase in proportion to the concentration and tends to reach saturation. Indium is no exception to this, and in the case of indium oxide,
If this alone is used, saturation will already be reached when the combustible gas is at a relatively low concentration, and the relationship between the change in element resistance and the concentration in the practical concentration range will not be linear. ) is rather small, but it has been found that adding vanadium oxide, tungsten oxide, or manganese oxide can immediately solve these problems.

この発明は、以上の知見に基づいて完成されたものであ
つて、焼結体と、この焼結体の電気抵抗が検知されるこ
とによつて可燃性ガスの存在を検知するようにした可燃
性ガス検知素子であつて、焼結体の有効成分中の主成分
が酸化インジウム、副成分が酸化バナジウム、酸化タン
グステン訃よび酸化マンガンのうちの少なくとも1種か
らなb、有効成分中に占める副成分の割合(ただし、そ
の算出に当たつては、酸化インジウムはIn2O3に、
酸化・くナジウムはV2O5に、酸化タングステンはW
O3に、また、酸化マンガンはMnO2にそれぞれ換算
される)が5〜40重量%であることを特徴とする可燃
性ガス検知素子をその要旨とする。つぎに、この発明を
さらに詳しく説明する。上に述べたように、この発明に
かかる可燃性ガス検知素子は、そのガスを検知する能力
(ガス検知能)を示す成分すなわち有効成分中の主成分
が酸化インジウムによつて構成され、副成分が酸化バナ
ジウム、酸化タングステンおよび酸化マンガンのうちの
少なくとも1種によつて構成されるようになつている。
すなわち、この発明では、酸化バナジウム、酸化タング
ステンまたは酸化マンガンを上に述べた添加物として用
いているのであシ、これによつて、酸化インジウムの素
子抵抗値が低すぎるという問題および濃度依存性が小さ
いという問題を解決するように図つている。この発明に
かかる素子に}いて、酸化インジウムは普通1n203
という酸化形態で、酸化バナジウムは普通V2O5とい
う酸化形態で、酸化タングステンは普通WO3という酸
化形態で、また、酸化マンガンは普通MnO2という酸
化形態でそれぞれ素子中に存在すると考えてよいのであ
るが、それぞれ原子価が異なる他の酸化形態で単独でま
たは併せて存在する場合も勿論この発明の範囲に入る。
The present invention was completed based on the above findings, and includes a sintered body and a combustible material that detects the presence of combustible gas by detecting the electrical resistance of the sintered body. a sintered body in which the main component in the active component is indium oxide, the subcomponent is at least one of vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide; Ratio of components (however, when calculating the ratio, indium oxide is changed to In2O3,
Cnadium oxide becomes V2O5, tungsten oxide becomes W
The gist of the present invention is a combustible gas detection element characterized by having 5 to 40% by weight of O3 (converted to MnO2 for manganese oxide). Next, this invention will be explained in more detail. As described above, in the combustible gas detection element according to the present invention, the component showing the ability to detect gas (gas detection ability), that is, the main component in the active component is composed of indium oxide, and the subcomponent is is composed of at least one of vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide.
That is, in this invention, vanadium oxide, tungsten oxide, or manganese oxide is used as the above-mentioned additive, which solves the problem of the element resistance value of indium oxide being too low and the concentration dependence. We are trying to solve the problem of small size. In the device according to this invention, indium oxide is usually 1n203
Vanadium oxide usually exists in the oxidized form of V2O5, tungsten oxide usually exists in the oxidized form of WO3, and manganese oxide normally exists in the oxidized form of MnO2 in the element. Of course, the present invention also includes the presence of other oxidized forms having different valences, either alone or in combination.

なお、ここにいう酸化形態には、格子欠陥などに起因し
て非化学量論的組成を有するものも含まれることは言う
までもない。もつとも、この明細書において、素子を構
成する成分の割合を考えるに当たつては、酸化インジウ
ムはすべてIn2O3に、酸化バナジウムはすべて20
5に、酸化タングステンはすべてWO3に、また、酸化
マンガンはすべてMnO2にとそれぞれ換算することと
している。ところで、ガス漏れ警報器を構成するための
素子として実用されるためには、その素子抵抗値にも一
定の範囲があジ、かつ、抵抗値変化率も一定の程度以上
に保持されなければならないことは当然である。
It goes without saying that the oxidation form referred to herein includes those having non-stoichiometric compositions due to lattice defects and the like. However, in this specification, when considering the proportions of components constituting the element, all indium oxide is converted to In2O3, and all vanadium oxide is converted to 20.
5, all tungsten oxide is converted to WO3, and all manganese oxide is converted to MnO2. By the way, in order to be put to practical use as an element for constructing a gas leak alarm, the resistance value of the element must be within a certain range, and the rate of change in resistance value must also be maintained above a certain level. Of course.

そこで、この発明を完成するに先立ち、この発明者らは
素子抵抗値や抵抗値変化率に影響を及ぼす因子につき検
討を加えた。その結果、副成分の添加量が最も重要な因
子であることを見出した。そして、さらに実験、研究を
進めた結果、つぎのような知見を得た。すなわち、副成
分の添加量が有効成分中で40重量%を超えるようにな
るとガス感度にすぐれるという酸化インジウムの特性が
有効に働かないため素子の性能が低下する傾向が見受け
られ、他方、この添加量が5重量%を下まわると素子抵
抗値を増大させるという効果があまジ期待できず、ガス
感度や濃度分離性等の面でも添加効果が小さい。このよ
うなことから、この発明においては、副成分の有効成分
中に占める割合は、5〜40重量%が適当であシ、した
がつて、酸化インジウムはその残bすなわち60〜95
重量%を占めるとされているのである。な訃、ガス検知
素子をつくるに当たつては、ガス検知能を示す成分にバ
インダーとして機能する成分や単なる増量剤として働く
成分等が加えられることもある。このようなときに}い
ても、ガス検知能を示す成分が酸化イノジウムと、酸化
バナジウム、酸化タングステン卦よび酸化マンガンのう
ちの少なくとも1種とからなるものでありさえすれば、
この発明の範囲に入る。この明細書に卦いて、この発明
にかかる可燃性ガス検知素子は有効成分中の主成分が酸
化インジウム、副成分が酸化バナジウム、酸化タングス
テンおよび酸化マンガンのうちの少なくとも1種からな
ると述べたのは、正に、上記のように、実際にガス検知
素子をつくるに当たつてはガス検知能を示す成分以外の
成分がしばしば添加されることを考慮した結果である。
もつとも、このように述べたからと言つて、上記のよう
な有効成分のみで可燃性ガス検知素子が構成されている
場合も勿論この発明の範囲に入るのであ乞このような場
合を除く趣旨ではない。この発明にかかる可燃性ガス検
知素子の形態としては、良好なガス感度が容易に得られ
る、経時安定性が良い等の理由から、一般的には焼結体
に構成する形態が選ばれるが、これに限定されるもので
なく、たとえば薄膜や厚膜に形成されてもよいのであつ
て、その形態は自由である。また、その製造原料、製造
方法等も、原料の入手の容易さ、コストやその使用目的
等を勘案して適宜に選ばれる。製造用出発原料としては
、素子となつたときに酸化インジウムであう酸化バナジ
ウム、酸化タングステンまたは酸化マンガンでありさえ
すれば種類は問わず(目的の酸化物そのものであつても
よい)、また必要によジ出発原料に加えられる中間処理
の区別も問わない。この発明は上記のように構成されて
いるため、適当な素子抵抗値を有しかつ充分なるガス感
度および濃度依存性(濃度分離性)を有する、酸化イン
ジウムを有効成分中の主成分とする可燃性ガス検知素子
を提供することができる。
Therefore, prior to completing this invention, the inventors investigated factors that affect the element resistance value and the rate of change in resistance value. As a result, it was found that the amount of subcomponents added was the most important factor. As a result of further experiments and research, the following findings were obtained. In other words, when the amount of the subcomponent added exceeds 40% by weight in the active ingredient, the property of indium oxide, which is excellent in gas sensitivity, does not work effectively and the performance of the element tends to decrease. If the amount added is less than 5% by weight, the effect of increasing the element resistance value cannot be expected to be significant, and the effect of addition is small in terms of gas sensitivity, concentration separation, etc. For this reason, in the present invention, the appropriate proportion of the subcomponent in the active ingredient is 5 to 40% by weight, and therefore indium oxide is the balance b, that is, 60 to 95% by weight.
It is said that it accounts for % by weight. However, when making a gas detection element, a component that functions as a binder or a component that functions simply as a filler may be added to the component that exhibits gas detection ability. Even in such a case, as long as the component exhibiting gas detection ability consists of indium oxide and at least one of vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide,
falling within the scope of this invention. In this specification, it is stated that the combustible gas detection element according to the present invention is composed of indium oxide as a main component and at least one of vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide as a subcomponent. This is precisely the result of considering that, as mentioned above, when actually producing a gas sensing element, components other than those exhibiting gas detection ability are often added.
However, even though this has been stated, it is not intended to exclude such cases, as cases where the flammable gas detection element is constituted only by the above-mentioned active ingredients are of course within the scope of the present invention. . As the form of the combustible gas detection element according to the present invention, a form constituted by a sintered body is generally selected because good gas sensitivity can be easily obtained and stability over time is good. It is not limited to this, and may be formed into a thin film or a thick film, for example, and its form is free. In addition, the manufacturing raw materials, manufacturing methods, etc. are appropriately selected in consideration of the ease of obtaining the raw materials, cost, purpose of use, etc. The starting material for manufacturing can be of any type as long as it is vanadium oxide, tungsten oxide, or manganese oxide, which is indium oxide when it becomes an element (the desired oxide itself may also be used), and as necessary. It does not matter whether the intermediate treatment is added to the starting material. Since the present invention is configured as described above, a combustible material containing indium oxide as the main active ingredient, which has an appropriate element resistance value and sufficient gas sensitivity and concentration dependence (concentration separability). A gas detection element can be provided.

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。Next, examples will be described together with comparative examples.

主成分である酸化インジウム用原料として高純度1n2
03粉末(純度99.9%)を用い、副成分である酸化
バナジウム用原料、酸化タングステン用原料卦よび酸化
マンガン用原料としてやはジ高純度(99.9〜99.
99%)のV2O5粉末、WO3粉末卦よびMnO2粉
末を用いた。
High purity 1n2 as a raw material for indium oxide, the main component
03 powder (purity 99.9%) is used as a raw material for vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide, which are subcomponents.
99%) of V2O5 powder, WO3 powder, and MnO2 powder were used.

これらの原料を、素子組成が後掲の表記載のと卦bとな
る割合で配合し、括潰機で充分混合したのち、混合粉末
(比較例1、2では酸化インジウム単独粉末)を一定量
(20mg)秤量して、白金線電極が埋設された直径2
mmφ、長さ約2n1rnで円柱状の素子形状に圧縮成
形し、焼成温度600℃または800℃、焼成時間3時
間、空気中という焼成条件で焼成することによつてガス
感応体(焼結体)をつくつた。上記で得られた各ガス感
応体のまわりに、コイル状ヒータを付設し、さらにステ
ンレススチールフ製の金網キヤツプで被覆したものをガ
ス検知部とした。
These raw materials were blended in a proportion such that the element composition would be as shown in the table below, and after thoroughly mixing with a crusher, a fixed amount of mixed powder (indium oxide single powder in Comparative Examples 1 and 2) was added. (20mg) Weighed the platinum wire electrode embedded diameter 2
A gas-sensitive body (sintered body) is produced by compression molding it into a columnar element shape with mmφ and length of about 2n1rn, and firing it at a firing temperature of 600°C or 800°C, a firing time of 3 hours, and in air. I made it. A coiled heater was attached around each gas sensitive body obtained above, and the cap was further covered with a wire mesh cap made of stainless steel to serve as a gas detection section.

各素子のガス感応特性について調べた結果は下表のとお
ねであジ、実施例はいずれも比較例よシすぐれていた。
The results of investigating the gas sensitivity characteristics of each element are shown in the table below, and all of the examples were superior to the comparative examples.

なお、ガス感応特性は、上記コイル状ヒータに一定電圧
を付加して素子の温度を450℃一定に保持しつつ、イ
ソブタン濃度0.1容量%および0.3容量%のイソブ
タン含有空気を接触させてガス感応体の電気抵抗値を測
定し、その変化を求めするという方法によつて調べた。
The gas sensitivity characteristics were determined by applying isobutane-containing air with an isobutane concentration of 0.1% by volume and 0.3% by volume while maintaining the temperature of the element at a constant 450°C by applying a constant voltage to the coiled heater. The study was conducted by measuring the electrical resistance value of the gas sensitive body and determining its change.

ここで、 ガス感度は式により、ま た、濃度分離性は式2により、 それぞれ求められた。here, The gas sensitivity is expressed as In addition, the concentration separability is given by equation 2, each was requested.

なお、式中、Rair;素子の空気(露点13℃)中で
の抵抗値RO.l;イソブタン濃度0.1容量%のイソ
ブタン含有空気(露点13℃)中での素子の抵抗値 RO.3;イソブタン濃度0.3容量%のイソブタン含
有空気(露点13℃)中での素子の抵抗値 をそれぞれ表わす。
In the formula, Rair is the resistance value RO of the element in air (dew point 13°C). l; resistance value RO of the element in isobutane-containing air with an isobutane concentration of 0.1% by volume (dew point 13°C); 3: Represents the resistance value of the element in isobutane-containing air (dew point: 13° C.) with an isobutane concentration of 0.3% by volume.

上表に示されている結果を見ても明らかなように、In
2O3単成分系では素子抵抗値が低く実用領域外である
が、In2O3へのV2O5,WO3訃よびMnO2の
うちの少なくとも1種の添加によつて素子抵抗値が高ま
り実用濃度域での濃度分離性が向上する。
As is clear from the results shown in the table above, In
In the 2O3 single-component system, the element resistance is low and outside the practical range, but by adding at least one of V2O5, WO3, and MnO2 to In2O3, the element resistance increases and concentration separation in the practical concentration range is achieved. will improve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 焼結体と、この焼結体の電気抵抗が検知されること
によつて可燃性ガスの存在を検知するようにした可燃性
ガス検知素子であつて、焼結体の有効成分中の主成分が
酸化インジウム、副成分が酸化バナジウム、酸化タング
ステンおよび酸化マンガンのうちの少なくとも1種から
なり、有効成分中に占める副成分の割合(ただし、その
算出に当たつては、酸化インジウムはIn_2O_3に
、酸化バナジウムはV_2O_5に、酸化タングステン
はWO_3に、また、酸化マンガンはMnO_2にそれ
ぞれ換算される)が5〜40重量%であることを特徴と
する可燃性ガス検知素子。
1 A combustible gas detection element that detects the presence of a combustible gas by detecting a sintered body and the electrical resistance of this sintered body, the element comprising a The component is indium oxide, and the subcomponent is at least one of vanadium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide, and the proportion of the subcomponent in the active ingredient (however, when calculating this, indium oxide is , vanadium oxide is converted to V_2O_5, tungsten oxide is converted to WO_3, and manganese oxide is converted to MnO_2) in an amount of 5 to 40% by weight.
JP14582479A 1979-11-10 1979-11-10 Flammable gas detection element Expired JPS5931005B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14582479A JPS5931005B2 (en) 1979-11-10 1979-11-10 Flammable gas detection element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14582479A JPS5931005B2 (en) 1979-11-10 1979-11-10 Flammable gas detection element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5669546A JPS5669546A (en) 1981-06-10
JPS5931005B2 true JPS5931005B2 (en) 1984-07-30

Family

ID=15393967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14582479A Expired JPS5931005B2 (en) 1979-11-10 1979-11-10 Flammable gas detection element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5931005B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5669546A (en) 1981-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5853862B2 (en) Flammable gas detection element
US5427740A (en) Tin oxide gas sensors
US5047214A (en) Smell sensing element and smell sensing device
US4543273A (en) Carbon monoxide sensing element and method of making same
JPS5931006B2 (en) Flammable gas detection element
JPS5931005B2 (en) Flammable gas detection element
JPS5938541B2 (en) Flammable gas detection element
JPS6157571B2 (en)
JPS6138816B2 (en)
JPS6116931B2 (en)
JPS6158776B2 (en)
JPS6157572B2 (en)
JPS6138818B2 (en)
JPS6138817B2 (en)
JPS6138815B2 (en)
JPS639722B2 (en)
JPS6327841B2 (en)
JPS58179347A (en) Manufacture of sensor for combustible gas
JPS5928861B2 (en) gas detection element
JPH03223660A (en) Metal-oxide-based semiconductor element for gas sensor
JPS58198751A (en) Gas detecting element
JPS623374B2 (en)
JPS5919849A (en) Manufacture of gas detection element
JPH01260355A (en) Exhaust gas sensor
Han et al. Development of SnO2 based semiconductor gas sensor with Fe2O3 for detection of combustible gas