JPS5948648A - ガス検知素子の製法 - Google Patents
ガス検知素子の製法Info
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- JPS5948648A JPS5948648A JP15988382A JP15988382A JPS5948648A JP S5948648 A JPS5948648 A JP S5948648A JP 15988382 A JP15988382 A JP 15988382A JP 15988382 A JP15988382 A JP 15988382A JP S5948648 A JPS5948648 A JP S5948648A
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- Japan
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- resistance value
- gas detection
- oxide
- dried
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ガス検知素子の製法に関する。
発明者らは、金属酸化物半導体に可燃性ガスが吸着した
ときに生じる抵抗値変化を利用してガス検知を行なう素
子としてすぐれた特性を示すものを種々開発した。それ
らの中で、目的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が酸化インジウム、酸化錫お
よび酸化パラジウムからなるガス検知素子が、可燃性ガ
スを吸着したときに生じる実用濃度域での素子抵抗値変
化が大きく、かつガス濃度に対して素子抵抗値変化が直
線関係を有し、ガス感応性にすぐれていることを見出し
た。
ときに生じる抵抗値変化を利用してガス検知を行なう素
子としてすぐれた特性を示すものを種々開発した。それ
らの中で、目的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が酸化インジウム、酸化錫お
よび酸化パラジウムからなるガス検知素子が、可燃性ガ
スを吸着したときに生じる実用濃度域での素子抵抗値変
化が大きく、かつガス濃度に対して素子抵抗値変化が直
線関係を有し、ガス感応性にすぐれていることを見出し
た。
このようなガス検知素子は、通常次のようにして作成さ
れている。すなわち、各原料粉末を所定割合で計量した
ものに、約２倍の水を加えて湿式混合する。混合終了後
は、約１００’Ｃで乾燥し、さらに成形、焼成、取付の
各工程を経るのである。
れている。すなわち、各原料粉末を所定割合で計量した
ものに、約２倍の水を加えて湿式混合する。混合終了後
は、約１００’Ｃで乾燥し、さらに成形、焼成、取付の
各工程を経るのである。
他方、これと異なり、乾燥粉末を一旦貯蔵しておき、後
日素子作成の必要が出たときに成形以降の工程を行なう
場合もある。
日素子作成の必要が出たときに成形以降の工程を行なう
場合もある。
このようにして形成された素子は、一般に、通電初期に
おける素子抵抗値が変動し易いという欠点を有している
。
おける素子抵抗値が変動し易いという欠点を有している
。
発明者らは、通電初期における素子抵抗値の変動は、素
子作成時の製造条件のわずかな差によって起きるのでは
ないかとの予測にたってさらに鋭意研究を重ねた結果、
各原料粉末の混合後に一水分の吸着と脱着を行なうこと
とすれば一１通電初期における素子抵抗値の変動が緩和
され、信頼性にすぐれたガス検知素子を得ることができ
ることを見出し、この発明を完成するに至ったものであ
る。
子作成時の製造条件のわずかな差によって起きるのでは
ないかとの予測にたってさらに鋭意研究を重ねた結果、
各原料粉末の混合後に一水分の吸着と脱着を行なうこと
とすれば一１通電初期における素子抵抗値の変動が緩和
され、信頼性にすぐれたガス検知素子を得ることができ
ることを見出し、この発明を完成するに至ったものであ
る。
したがって、この発明は、所望のガス検知素子を得るに
必要な各原料粉末を混合し焼成することによってガス検
知素子を得るに当り、原料混合粉末の焼成に先立ってこ
れに水分吸着および水分脱着の過程を経させておくこと
を特徴とするガス検知素子の製法を要旨としている。
必要な各原料粉末を混合し焼成することによってガス検
知素子を得るに当り、原料混合粉末の焼成に先立ってこ
れに水分吸着および水分脱着の過程を経させておくこと
を特徴とするガス検知素子の製法を要旨としている。
以下、これにつＡて詳細に説明する。
この発明にかかる製法によって作る検知素子は、各種ガ
スに対する感度の向上とバランスを図るため、原料粉末
として、それぞれに特質を有するものが組合せて用いら
れる。例えば、酸化インジウム、酸化錫および酸化パラ
ジウムの組合せであるが、これに限定されることなくそ
の他の成分の組合せで構成されていてもよい。有効成分
の好ましい相互割合は、酸化インジウム、酸化錫および
酸化パラジウムの場合、酸化インジウムが２５〜５０重
量優（以下係と略す）を占め、酸化錫が７５〜５０％を
占め、酸化パラジウムが０．０６〜５俤を占めるように
選ぶことである。酸化インジウムが５０優を超えると、
素子抵抗値が小さくなりすぎて警報器の回路形成上問題
が生じる。さらに、メタンに比較して水素やブタンに対
する感度が低くなるという問題も生じる。酸化錫が７５
係を超えると、水素の濃度依存性が小さくなり、高濃度
での感度が下がってくる。酸化パラジウムが５４ｉ超え
ると素子抵抗値が小さくなり、各ガスに対する感度も下
ってくる。酸化パラジウム量が０．０６係未満になると
一メタンに対する感度がなくなるのである。
スに対する感度の向上とバランスを図るため、原料粉末
として、それぞれに特質を有するものが組合せて用いら
れる。例えば、酸化インジウム、酸化錫および酸化パラ
ジウムの組合せであるが、これに限定されることなくそ
の他の成分の組合せで構成されていてもよい。有効成分
の好ましい相互割合は、酸化インジウム、酸化錫および
酸化パラジウムの場合、酸化インジウムが２５〜５０重
量優（以下係と略す）を占め、酸化錫が７５〜５０％を
占め、酸化パラジウムが０．０６〜５俤を占めるように
選ぶことである。酸化インジウムが５０優を超えると、
素子抵抗値が小さくなりすぎて警報器の回路形成上問題
が生じる。さらに、メタンに比較して水素やブタンに対
する感度が低くなるという問題も生じる。酸化錫が７５
係を超えると、水素の濃度依存性が小さくなり、高濃度
での感度が下がってくる。酸化パラジウムが５４ｉ超え
ると素子抵抗値が小さくなり、各ガスに対する感度も下
ってくる。酸化パラジウム量が０．０６係未満になると
一メタンに対する感度がなくなるのである。
素子を構成する各酸化物は、複数種類の原子価をもつこ
とに起因して種々の酸化形態をとりうることがあるが、
その種類は問わない。また、複数種類の酸化形態が存在
する酸化物については、ｈずれかの酸化形態のものが単
独で素子中に存在する場合のほか、複数種類の酸化形態
のものが併せて素子中に存在する場合もある。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
論的組成をもつものも含まれている。
とに起因して種々の酸化形態をとりうることがあるが、
その種類は問わない。また、複数種類の酸化形態が存在
する酸化物については、ｈずれかの酸化形態のものが単
独で素子中に存在する場合のほか、複数種類の酸化形態
のものが併せて素子中に存在する場合もある。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
論的組成をもつものも含まれている。
もつとも、普通、酸化インジウムはＩｎｚＯａ 、酸化
錫は５ｎＯｚ と匹う酸化形態であり、酸化パラジウ
ムはＰｄＯという酸化形態である。したがって、この明
細書において、素子を構成する成分の割合（組成比）を
考えるに当たっては、各酸化物はすべて上に表わされて
いる酸化形態のものに換算されることとしている。なお
、Ｉｎ 、 Ｓｎ 、 Ｐｄ ｉｄ元素状態で素子中
に存在することもあるが、そのような場合もこれを王妃
の酸化物とみなして組成比が計算される。
錫は５ｎＯｚ と匹う酸化形態であり、酸化パラジウ
ムはＰｄＯという酸化形態である。したがって、この明
細書において、素子を構成する成分の割合（組成比）を
考えるに当たっては、各酸化物はすべて上に表わされて
いる酸化形態のものに換算されることとしている。なお
、Ｉｎ 、 Ｓｎ 、 Ｐｄ ｉｄ元素状態で素子中
に存在することもあるが、そのような場合もこれを王妃
の酸化物とみなして組成比が計算される。
この発明にかかる製法によれば、検知素子は、具体的に
は、例えば次のようにして作成する。有効成分の組合せ
として前記酸化インジウム、酸化錫および酸化パラジウ
ムを選んだ場合を例にとれば、これらの各原料粉末を所
定割合で配合し、これを石川式摺潰機によって約３０公
理合する。この時、混合粉末Ｉｇに対し、約２倍の水２
ＣＣを加えた湿式法で行なう。混合後は、混合粉末を
ドライヤで乾固させ、さらに１００’Ｃ恒温槽の雰囲気
にさらして１時間乾燥させる。乾燥後は高湿度の雰囲気
中に長時間保持して水分を吸着させる。
は、例えば次のようにして作成する。有効成分の組合せ
として前記酸化インジウム、酸化錫および酸化パラジウ
ムを選んだ場合を例にとれば、これらの各原料粉末を所
定割合で配合し、これを石川式摺潰機によって約３０公
理合する。この時、混合粉末Ｉｇに対し、約２倍の水２
ＣＣを加えた湿式法で行なう。混合後は、混合粉末を
ドライヤで乾固させ、さらに１００’Ｃ恒温槽の雰囲気
にさらして１時間乾燥させる。乾燥後は高湿度の雰囲気
中に長時間保持して水分を吸着させる。
この場合、高湿度雰囲気中での保持は、原料混合粉末を
加湿調整して得た素子の通電初期における素子抵抗値の
変動を少くするために重要な工程である。このため、飽
和状態になるまで水分吸着させるように十分加湿するこ
とが好ましい。水分を吸着した原料粉末は、乾燥によっ
て水分の脱着が行なわれる。乾燥は１００℃恒温槽の雰
囲気に長時間さらすことによって行なう。水分脱着のた
めに行なうこの場合の乾燥も、前記水分吸着と同様に重
要である。つまり、この発明は原料混合粉末に水分の吸
着と脱着のサイクル処理を加えることによって、通電初
期における素子抵抗値の変動を少くすることができるの
である。水分の吸着と脱着は１回に限定されるものでは
なく、数回くり返し行なってもよい。水分の吸着と脱着
を経させた後は、この粉末を用いて通常の如く、成形、
焼成。
加湿調整して得た素子の通電初期における素子抵抗値の
変動を少くするために重要な工程である。このため、飽
和状態になるまで水分吸着させるように十分加湿するこ
とが好ましい。水分を吸着した原料粉末は、乾燥によっ
て水分の脱着が行なわれる。乾燥は１００℃恒温槽の雰
囲気に長時間さらすことによって行なう。水分脱着のた
めに行なうこの場合の乾燥も、前記水分吸着と同様に重
要である。つまり、この発明は原料混合粉末に水分の吸
着と脱着のサイクル処理を加えることによって、通電初
期における素子抵抗値の変動を少くすることができるの
である。水分の吸着と脱着は１回に限定されるものでは
なく、数回くり返し行なってもよい。水分の吸着と脱着
を経させた後は、この粉末を用いて通常の如く、成形、
焼成。
取付を行なってガス検知素子を形成する。
ガス検知素子をつくるに当たっては、この発明の効果を
妨げない範囲において、増量剤として働く成分など他の
成分を添加することもできる。
妨げない範囲において、増量剤として働く成分など他の
成分を添加することもできる。
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、上にみたように焼結体に構成する形態が選
ばれる。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、素子となったときに酸化
インジウムであり、酸化錫であり、また酸化パラジウム
でありさえすれば種類は問わない。（目的の酸化物その
ものであってもよい。） この発明にかかる製法によって得られるガス検知素子は
一通常の製造工程のわずかな条件の差によって起きてい
た通電初期における素子抵抗値の変動が、水分の吸着と
脱着のサイクル処理を受けることによって一緩和されて
いる。このため、素子抵抗値は、通電初期でも変動が少
なくなり、信頼性の高Ｂデータが得られ、実用性にすぐ
れたものとなる。
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、上にみたように焼結体に構成する形態が選
ばれる。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、素子となったときに酸化
インジウムであり、酸化錫であり、また酸化パラジウム
でありさえすれば種類は問わない。（目的の酸化物その
ものであってもよい。） この発明にかかる製法によって得られるガス検知素子は
一通常の製造工程のわずかな条件の差によって起きてい
た通電初期における素子抵抗値の変動が、水分の吸着と
脱着のサイクル処理を受けることによって一緩和されて
いる。このため、素子抵抗値は、通電初期でも変動が少
なくなり、信頼性の高Ｂデータが得られ、実用性にすぐ
れたものとなる。
つぎに、実施例につｈて比較例と併せて説明する。
〔実施例１〕
原料粉末としてＩｎ２０３３９２ｆｎｆＣ３９，２係）
。
。
５ｎＯｚ ５８８＃（５８，８４）、 ＰｄＯ２０ｍ１
Ｃ２４）の相互割合で配合し、精製水２ ＣＣを加えて
石川弐捕潰機により３０分分間式混合した。混合粉末を
ドライヤで乾固させた後、１００’Ｃ恒温槽で１時間乾
燥した。乾燥粉末を露点３７℃の雰囲気に３６時間放置
して加湿し水分吸着を行なった。次イテ、１００℃恒温
槽で８時間乾燥を行ない一水分を脱着した。以上の如く
して水分の吸着および脱着を行なった混合粉末を一定量
（１５ｔｎｇ）秤量して、白金線電極（直径０．２ ｍ
ｍ−，長さ１５ ｍｍ）が２本平行に埋設された直径２
ｍｎＪ 、長さ２ ｍｍで円柱状の素子形状に圧縮成
形（圧力１〜２ ｔ／ｃｍ２）し、焼成温度６００℃、
焼成時間１時間、空気中という焼成条件で焼成してガス
検知素子をつくった。上記で得られた素子のまわりにコ
イル状ヒータを付設し−さらに防爆のためステンレスス
チール製の金網キャップで被覆したものをガス検知部と
した。
Ｃ２４）の相互割合で配合し、精製水２ ＣＣを加えて
石川弐捕潰機により３０分分間式混合した。混合粉末を
ドライヤで乾固させた後、１００’Ｃ恒温槽で１時間乾
燥した。乾燥粉末を露点３７℃の雰囲気に３６時間放置
して加湿し水分吸着を行なった。次イテ、１００℃恒温
槽で８時間乾燥を行ない一水分を脱着した。以上の如く
して水分の吸着および脱着を行なった混合粉末を一定量
（１５ｔｎｇ）秤量して、白金線電極（直径０．２ ｍ
ｍ−，長さ１５ ｍｍ）が２本平行に埋設された直径２
ｍｎＪ 、長さ２ ｍｍで円柱状の素子形状に圧縮成
形（圧力１〜２ ｔ／ｃｍ２）し、焼成温度６００℃、
焼成時間１時間、空気中という焼成条件で焼成してガス
検知素子をつくった。上記で得られた素子のまわりにコ
イル状ヒータを付設し−さらに防爆のためステンレスス
チール製の金網キャップで被覆したものをガス検知部と
した。
〔実施例２〕
実施例１の原料混合粉末を用いて加湿（水分吸着）と乾
燥（水分脱着）の工程を２回繰返し行なった以外は、実
施例１と同一条件で素子を作成し、取付けを行なった。
燥（水分脱着）の工程を２回繰返し行なった以外は、実
施例１と同一条件で素子を作成し、取付けを行なった。
〔比較例１〕
実施例１の原料混合粉末を用いて、加湿（水分吸着）を
行なわずに、実施例１と同一条件で乾燥。
行なわずに、実施例１と同一条件で乾燥。
成形、焼成して素子を作成し、取付けを行なった。
以上の実施例および比較例の初期素子抵抗値。
素子抵抗値の変化率および変化率の平均は第１表に示し
たとおりである。
たとおりである。
（以 下 余 白）
第１表
以上の結果をみると、原料混合粉末に加湿（水分吸着）
、脱着を行なった実施例１．２は、比較例１に較べて通
電初期における素子抵抗値の変化率（変動）が少なくす
ぐれている。
、脱着を行なった実施例１．２は、比較例１に較べて通
電初期における素子抵抗値の変化率（変動）が少なくす
ぐれている。
抵抗値の測定は、下記のようにして行なわれた。
すなわち、得られたガス検知素子ｌに、第１ 図に示す
ように抵抗測定用の固定抵抗２（抵抗値はＲＣΩ）を直
列に接続し、これらの両端に５ｖの一定電圧をかける。
ように抵抗測定用の固定抵抗２（抵抗値はＲＣΩ）を直
列に接続し、これらの両端に５ｖの一定電圧をかける。
固定抵抗２の両端の電位ｖｃ（ｖ）を測定すれば、ガス
検知素子１の抵抗値Ｒ５（Ω）が次の式により求められ
る。ここに、ｉは回路を流れる電流である。
検知素子１の抵抗値Ｒ５（Ω）が次の式により求められ
る。ここに、ｉは回路を流れる電流である。
、’、Ｒｓ＝Ｒｃ（−１）
ｃ
ガス検知素子を装入した測定槽内に、湿度管理された精
製空気を送り込み、雰囲気を充分に安定させたのち一前
記の方法で素子抵抗値を測定する。
製空気を送り込み、雰囲気を充分に安定させたのち一前
記の方法で素子抵抗値を測定する。
初期素子抵抗値の変化率は、次式により求めた。
Ｏ
なお、式中、Ｒ，は初期素子抵抗値、Ｒは１ケ月後の素
子抵抗値である。
子抵抗値である。
％１図は素子の抵抗を調べるための電気回路図である。
１・・・ガス検知素子
代理人 弁理士 松 本 武 彦
Claims (2)
- （１）所望のガス検知素子を得るに必要な各原料粉末を
混合し焼成することによってガス検知素子を得るに当り
、原料混合粉末の焼成に先立ってこれに水分吸着および
水分脱着の過程を経させておくことを特徴とするガス検
知素子の製法。 - （２）素子の組成が、２５〜５０重量係の酸化インジウ
ム、７５〜５０重量係の酸化錫および０．０６〜５重量
俤の酸化パラジウムである特許請求の範囲第１項記載の
ガス検知素子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15988382A JPS5948648A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | ガス検知素子の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15988382A JPS5948648A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | ガス検知素子の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5948648A true JPS5948648A (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=15703268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15988382A Pending JPS5948648A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | ガス検知素子の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948648A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
| EP1033355A4 (en) * | 1998-08-31 | 2010-12-01 | Idemitsu Kosan Co | TARGET FOR TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE LAYER, TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIAL, TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE GLASS AND TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE LAYER |
-
1982
- 1982-09-14 JP JP15988382A patent/JPS5948648A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
| EP1033355A4 (en) * | 1998-08-31 | 2010-12-01 | Idemitsu Kosan Co | TARGET FOR TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE LAYER, TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIAL, TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE GLASS AND TRANSPARENT ELECTRICALLY CONDUCTIVE LAYER |
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