JPH0754312B2 - Gas detector - Google Patents

Gas detector

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JPH0754312B2
JPH0754312B2 JP21207986A JP21207986A JPH0754312B2 JP H0754312 B2 JPH0754312 B2 JP H0754312B2 JP 21207986 A JP21207986 A JP 21207986A JP 21207986 A JP21207986 A JP 21207986A JP H0754312 B2 JPH0754312 B2 JP H0754312B2
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electrode
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利孝 松浦
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガス成分又はその濃度を検出するためのガス
検出器に関するものであって、特に感ガス性の金属酸化
物を用いたガス検出器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas detector for detecting a gas component or its concentration, and particularly to gas detection using a gas-sensitive metal oxide. Regarding vessels.

[従来の技術] 従来、この種のガス検出器として、例えば、第11図に断
面で示すような酸素センサがある。
[Prior Art] Conventionally, as a gas detector of this type, for example, there is an oxygen sensor shown in cross section in FIG.

すなわち、酸素センサ50は、セラミック基板52上に1対
の陽極および陰極54a,54bを形成し、上記基板52上に、
窓部58を有するセラミック積層板60を積層し、さらに、
電極54a,54bを覆い、かつ、窓部58を塞ぐようにTiO2
主成分とする感ガス層62を積層し、さらに感ガス層62を
活性化するために該感ガス層62を500℃〜700℃に加熱す
るためのヒーター64,65を設けている。
That is, the oxygen sensor 50 has a pair of anode and cathode 54a, 54b formed on a ceramic substrate 52, and on the substrate 52,
Laminating the ceramic laminate 60 having the window portion 58, and further,
A gas sensitive layer 62 containing TiO 2 as a main component is laminated so as to cover the electrodes 54a and 54b and block the window 58, and the gas sensitive layer 62 is further activated at 500 ° C. to activate the gas sensitive layer 62. Heaters 64 and 65 are provided for heating to ~ 700 ° C.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記酸素センサでは、陰極と陽極間のバイア
スによるイオン電流のために、陽極側では、Ti4+の不足
状態になるとともに、O2-の過剰な状態になって酸素欠
陥が少なくなる。このため陽極とTiO2の感ガス層間の抵
抗が上昇し、感ガス層の抵抗値が初期状態から異なった
値となって劣化する。一方、陰極側でも、イオン電流の
ために、Ti4+の過剰状態になるとともに、O2-の不足状
態になるが、O2-は雰囲気中から補給させるのでTiO2
らなる多孔質の感ガス層は焼結して表面積が減少する。
このような感ガス層の焼結の進行により、ガス濃度の変
化に対して正確な応答が得られない問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the above oxygen sensor, Ti 4+ becomes insufficient on the anode side and excess O 2- And oxygen defects are reduced. Therefore, the resistance between the anode and the gas-sensitive layer of TiO 2 increases, and the resistance value of the gas-sensitive layer becomes different from the initial state and deteriorates. On the other hand, even on the cathode side, due to the ionic current, Ti 4+ is in an excess state and O 2 − is in a shortage state, but since O 2 − is replenished from the atmosphere, a porous appearance made of TiO 2 is obtained. The gas layer sinters to reduce the surface area.
Due to such progress of sintering of the gas-sensitive layer, there is a problem that an accurate response cannot be obtained with respect to a change in gas concentration.

本発明は、上記従来の技術の問題点を究明した結果なさ
れたもので、経時変化による劣化の少ないガス検出器を
提供することを目的とする。
The present invention has been made as a result of investigating the problems of the above-mentioned conventional techniques, and an object of the present invention is to provide a gas detector which is less deteriorated due to aging.

[問題点を解決するための手段] 本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。
[Means for Solving Problems] The present invention employs the following means in order to solve the above problems.

すなわち、第1の発明の要旨は、 陽極及び陰極からなる一対の電極と、 該一対の電極を覆い、感ガス性金属酸化物を含み、周囲
のガス成分及び/又はその濃度に応じて電気抵抗が変化
する多孔質の感ガス層と 上記感ガス層を加熱する加熱手段と、 を備え、 上記加熱手段を、陰極側の感ガス層より陽極側の感ガス
層を高温に加熱するように設けたことを特徴とするガス
検出器である。
That is, the gist of the first invention is a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, a gas-sensitive metal oxide that covers the pair of electrodes, contains a gas-sensitive metal oxide, and has an electrical resistance depending on the surrounding gas component and / or its concentration. And a heating means for heating the gas-sensitive layer, and the heating means is provided so as to heat the gas-sensitive layer on the anode side to a higher temperature than the gas-sensitive layer on the cathode side. It is a gas detector characterized in that

ここで、電極としては、耐熱性の導電体であれば特に限
定はないが、通常、タングステン、モリブデン、銀、金
あるいは白金族を主成分としたものが用いられる。
Here, the electrode is not particularly limited as long as it is a heat-resistant conductor, but normally, an electrode containing tungsten, molybdenum, silver, gold or a platinum group as a main component is used.

感ガス層に用いられる感ガス性金属酸化物としては、検
出するガス成分に応じてその物質を選択すればよいが、
通常用いられるものとして、TiO2,SnO2,CoO,ZnO,Nb
2O5,Cr2O3,NiO等の遷移金属酸化物があげられ、本発明
においてもこれらのうちのいずれか1つまたは2つ以上
の組合せの物質を用いればよい。
As the gas-sensitive metal oxide used in the gas-sensitive layer, the substance may be selected according to the gas component to be detected,
TiO 2 , SnO 2 , CoO, ZnO, Nb are usually used.
Examples thereof include transition metal oxides such as 2 O 5 , Cr 2 O 3 , and NiO, and in the present invention, any one or a combination of two or more of these may be used.

本発明のガス検出器は、例えば、セラミック基板上に厚
膜技術等のハイブリッド技術により感ガス層等を設ける
ことにより作成できる。あるいは、厚膜技術等を使用せ
ずに、サーミスタ等で用いられる、ディスク型、ビード
型等に形成してもよい。
The gas detector of the present invention can be produced, for example, by providing a gas sensitive layer or the like on a ceramic substrate by a hybrid technique such as a thick film technique. Alternatively, it may be formed into a disk type, a bead type or the like used in a thermistor or the like without using the thick film technique or the like.

そして、この発熱体の一部とガス検出器の一方の電極と
を連結して感ガス層に電圧を印加し、端子の数を減らす
と共に測定回路を簡単にしてもよい。
Then, a part of the heating element and one electrode of the gas detector may be connected to apply a voltage to the gas sensitive layer to reduce the number of terminals and simplify the measurement circuit.

上記加熱手段としての発熱体は、陽極及び陰極と同一セ
ラミック基板上に設けてもよく、またその反対の面に設
けてもよい。さらに、陽極及び陰極の素材を異なったも
のとしてもよい。例えば、陽極及び陰極の素材をPt,Pd
等の触媒性を有する貴金属とし、発熱体の素材を、W,Re
等の高融点金属を用いてもよい。
The heating element as the heating means may be provided on the same ceramic substrate as the anode and the cathode, or may be provided on the opposite surface. Furthermore, the materials of the anode and cathode may be different. For example, change the material of anode and cathode to Pt, Pd
Noble metal with catalytic properties, such as W, Re
High melting point metals such as

また、感ガス層を保護することを目的として、感ガス層
あるいは上層に重ねて、コート層を設けてもよい。この
コート層は、感ガス性金属酸化物に対する鉛等の有毒物
質を吸着捕獲し、有毒物質が感ガス層に達することを防
ぐ。コート層の材質としては、熱的に安定な材質であれ
ば特に限定はなく、例えば、アルミナ、マグネシアスピ
ネル、ジルコニア等を用いることができる。
Further, for the purpose of protecting the gas-sensitive layer, a coat layer may be provided on the gas-sensitive layer or on the upper layer. This coat layer adsorbs and captures a toxic substance such as lead with respect to the gas-sensitive metal oxide and prevents the toxic substance from reaching the gas-sensitive layer. The material of the coat layer is not particularly limited as long as it is a thermally stable material, and for example, alumina, magnesia spinel, zirconia or the like can be used.

[作用] 本発明では、感ガス層を所定温度に加熱した状態にて電
極間の抵抗値の変化に基づいてガス分圧の温度を測定し
ている。
[Operation] In the present invention, the temperature of the gas partial pressure is measured based on the change in the resistance value between the electrodes while the gas sensitive layer is heated to a predetermined temperature.

さらに、本発明のガス検出器では、陽極側の周辺を陰極
側より高温に設定する加熱手段が設けられている。この
加熱手段により、例えば、ガス検出器にTiO2からなる感
ガス層を適用した場合には、陽極側の感ガス層の温度
を、通常のガスの検出に最適な500℃〜700℃の範囲より
も高い、800℃以上に設定する。この温度にTiO2を加熱
すると、TiO2の伝導性が真性半導体としての性質に移行
する。
Further, the gas detector of the present invention is provided with heating means for setting the temperature around the anode side to be higher than that around the cathode side. By this heating means, for example, when a gas sensitive layer made of TiO 2 is applied to the gas detector, the temperature of the gas sensitive layer on the anode side is in the range of 500 ° C. to 700 ° C. which is most suitable for detection of normal gas. Set higher than 800 ℃, higher than. When TiO 2 is heated to this temperature, the conductivity of TiO 2 shifts to the property as an intrinsic semiconductor.

したがって、真性半導体の特性をもった陽極側のTiO2
では、格子欠陥の多少に依存しない導電作用が行われる
ので、陽極と感ガス層間の抵抗の増加による経時変化を
抑制することができる。
Therefore, in the TiO 2 layer on the anode side having the characteristics of an intrinsic semiconductor, a conductive action is performed that does not depend on the number of lattice defects, so that it is possible to suppress a change over time due to an increase in resistance between the anode and the gas-sensitive layer.

なお、陽極側の感ガス層は、加熱焼結の進行に伴う劣化
が少ないので、高温に加熱することは、さほどセンサの
特性を劣化させないが、陰極側では、加熱焼結による劣
化の影響が大きいけれども、陰極側の感ガス層を通常の
活性化温度に設定しているので、陰極側の焼結による劣
化を増大させない。
Since the gas-sensitive layer on the anode side is less deteriorated with the progress of heating and sintering, heating to a high temperature does not deteriorate the characteristics of the sensor so much, but on the cathode side, the influence of deterioration due to heating and sintering is small. Although large, since the gas sensitive layer on the cathode side is set to a normal activation temperature, deterioration due to sintering on the cathode side is not increased.

[実施例] 本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、説明上各
図の縮尺は異なる。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the scale of each drawing is different for the sake of explanation.

先ず、第1の発明の一実施例を第1図によって説明す
る。
First, an embodiment of the first invention will be described with reference to FIG.

本実施例は、感ガス層として銀系の合金を担持したTiO2
を使用した酸素ガス検出器10である。
In this example, TiO 2 supporting a silver-based alloy as a gas sensitive layer was used.
It is an oxygen gas detector 10 using.

第1図の部分破断した斜視図に示すように、セラミック
基板12上には、端子13a,13b,13eで白金リード線14a,14
b,14eに接続された検出用電極パターン16a,16bおよび熱
抵抗電極パターン16e等の電極パターン16が形成され、
さらに上記セラミック基板12上および電極パターン16上
にセラミック基板と一体かされたセラミック積層板18が
積層されている。
As shown in the partially broken perspective view of FIG. 1, platinum lead wires 14a, 14 are provided on the ceramic substrate 12 with terminals 13a, 13b, 13e.
b, electrode pattern 16a such as detection electrode patterns 16a, 16b connected to 14e and thermal resistance electrode pattern 16e are formed,
Further, a ceramic laminated plate 18 integrated with the ceramic substrate is laminated on the ceramic substrate 12 and the electrode pattern 16.

上記電極パターン16のうち感ガス層24と接する陽極側電
極パターン16aおよび陰極側電極パターン16bは長方形で
あり、その周囲にはヒータである熱抵抗電極パターン16
eがコの字形に形成されている。この熱抵抗電極パター
ン16eのうち陽極側の発熱部16eaは、陰極側の発熱部16e
bよりその幅が狭く設けられており、これにより陽極側
の方の発熱量を大きくしている。
Of the electrode patterns 16, the anode side electrode pattern 16a and the cathode side electrode pattern 16b which are in contact with the gas sensitive layer 24 are rectangular, and the periphery thereof is a thermal resistance electrode pattern 16 which is a heater.
e is formed in a U shape. The heat generating portion 16ea on the anode side of the thermal resistance electrode pattern 16e is the heat generating portion 16e on the cathode side.
Its width is narrower than that of b, which increases the amount of heat generated on the anode side.

上記セラミック積層板18には、窓部20が形成されてお
り、この窓部20内には、TiO2を主成分とする感ガス層24
が形成されている。この感ガス層24と、セラミック基板
12間に両者の剥離を防ぐ球形造粒粒子22が介在してい
る。
A window portion 20 is formed in the ceramic laminated plate 18, and a gas-sensitive layer 24 containing TiO 2 as a main component is formed in the window portion 20.
Are formed. This gas sensitive layer 24 and the ceramic substrate
Spherical granulated particles 22 are interposed between the particles 12 to prevent separation between the particles.

上記感ガス層24には、Pt,Ph等の貴金属からなる触媒が
担持されている。
The gas-sensitive layer 24 carries a catalyst made of a noble metal such as Pt or Ph.

また、感ガス層24上には、Al2O3からなるコート層26が
形成されている。
A coat layer 26 made of Al 2 O 3 is formed on the gas sensitive layer 24.

次に、酸素ガス検出器10の製造工程を第2図ないし第6
図にしたがって説明する。
Next, the manufacturing process of the oxygen gas detector 10 will be described with reference to FIGS.
It will be described with reference to the drawing.

アルミナ92wt%、マグネシア3wt%、及び焼結助剤
(シリカ、カルシア等)5wt%をポットミルにて20時間
混合する。その後、該混合物に有機バインダーとしてポ
リビニールブチラール12wt%、フタル酸ジブチル4wt%
を添加し、溶剤としてメチルエチルケトン、トルエン等
を加えた。更にポットミルで15時間混合してスラリーと
し、ドクターブレード法により基板用および積層用グリ
ーンシート12A,18Aを形成する。
92 wt% alumina, 3 wt% magnesia, and 5 wt% sintering aid (silica, calcia, etc.) are mixed in a pot mill for 20 hours. Then, the mixture was mixed with polyvinyl butyral 12 wt% and dibutyl phthalate 4 wt% as an organic binder.
Was added, and methyl ethyl ketone, toluene and the like were added as a solvent. Further, the mixture is mixed in a pot mill for 15 hours to form a slurry, and the doctor blade method is used to form the green sheets 12A and 18A for substrates and for lamination.

上記グリーンシートの形状は基板用グリーンシート12A
で47.8mm×4.0mm×0.8mmt、積層用グリーンシート18Aで
47.8mm×4.0mm×0.26mmtであり、そして、上記積層用グ
リーンシート18Aには、3.05mm×2.0mmの窓部18aを形成
する。
The shape of the above green sheet is the green sheet 12A for the substrate.
47.8mm × 4.0mm × 0.8mm t , with laminated green sheet 18A
It has a size of 47.8 mm × 4.0 mm × 0.26 mm t , and a 3.05 mm × 2.0 mm window portion 18a is formed in the lamination green sheet 18A.

次に、白金黒とスポンジ状白金とを、2:1の比率に調
合し、他に上記で用いたグリーンシートの材料混合物
を10wt%添加し、ブチルカルビドール、エトセル等の溶
剤を加えて、電極用ペーストとする。
Next, platinum black and sponge-like platinum were blended in a ratio of 2: 1, 10 wt% of the material mixture of the green sheet used above was added, and a solvent such as butyl carbidol and Ethocel was added, Use as electrode paste.

次に、で調整した電極用ペーストを用い厚膜印刷
により、基板用グリーンシート12A上に電極パターン16
を形成する。電極パターン16として、上述したように、
検出用電極パターン16a,16b、および感ガス部20を加熱
するためのヒータとなる熱抵抗電極パターン16eと、上
記両パターン16の端子となる端子パターン13a,13b,13e
を形成する(第2図(イ)、(ロ))。
Next, an electrode pattern 16 is formed on the green sheet 12A for the substrate by thick film printing using the electrode paste adjusted in.
To form. As the electrode pattern 16, as described above,
Detection electrode patterns 16a, 16b, and a thermal resistance electrode pattern 16e that serves as a heater for heating the gas-sensitive portion 20, and terminal patterns 13a, 13b, 13e that serve as terminals of both patterns 16 described above.
Are formed (Fig. 2 (a), (b)).

上記熱抵抗電極パターン16eのうち、陽極側の発熱部16e
aの幅を陰極側の発熱部16ebの幅より小さくなるように
第1表に示す幅で形成する。
Of the thermal resistance electrode pattern 16e, the heat generating portion 16e on the anode side
The width of a is formed to have a width shown in Table 1 so as to be smaller than the width of the heating portion 16eb on the cathode side.

その後、上記端子パターン13a,13b,13eに、直径0.2
mmの白金リード線14a,14b,14eをそれぞれ接続する(第
3図(イ)(ロ))。
Then, the terminal pattern 13a, 13b, 13e, diameter 0.2
The platinum lead wires 14a, 14b, 14e of mm are connected to each other (Fig. 3 (a) (b)).

次に、上記基板用グリーンシート12A上に積層用グ
リーンシート18Aを積層熱圧着して積層体を形成する。
このとき、該積層用グリーンシート18Aの窓部20には、
検出用電極パターン16a,16bの先端が露出している。そ
して、窓部20中にで調整したグリーンシートと同一の
材料からなる80〜150メッシュの球形造粒粒子(2次粒
子)22を分散付着させてから、上記積層体を1500℃で大
気とほぼ同一雰囲気中にて2時間焼成することで一体と
なったセラミック基板12およびセラミック積層板18を形
成する(第4図(イ)、(ロ))。
Next, the lamination green sheet 18A is laminated and thermocompression-bonded on the substrate green sheet 12A to form a laminate.
At this time, the window portion 20 of the green sheet for lamination 18A,
The tips of the detection electrode patterns 16a and 16b are exposed. Then, 80-150 mesh spherical granulated particles (secondary particles) 22 made of the same material as the green sheet prepared in step 20 are dispersed and adhered, and then the above-mentioned laminated body is exposed to the atmosphere at 1500 ° C. By firing for 2 hours in the same atmosphere, the integrated ceramic substrate 12 and ceramic laminated plate 18 are formed (FIGS. 4A and 4B).

上述のように球形造粒粒子22を分散付着させて焼成する
と、各粒子22が、セラミック基板12上に分散して凹凸面
を形成する。
When the spherical granulated particles 22 are dispersed and adhered and fired as described above, each particle 22 is dispersed on the ceramic substrate 12 to form an uneven surface.

次に、セラミック積層板18の窓部20内に、TiO2を主
成分とする感ガス性の金属酸化物を充填するのである
が、まず、TiO2ペーストを調整する。
Next, the window 20 of the ceramic laminate 18 is filled with a gas-sensitive metal oxide containing TiO 2 as a main component. First, a TiO 2 paste is prepared.

すなわち、大気中1200℃で1時間仮焼した平均粒径1.2
μmのTiO2粉末に対して3重量%のエチルセルロースを
添加し、これをブチカルビトール(2−(2−ブトキシ
エトキシ)エタノールの商品名)中で混合し、300ポイ
ズの粘度に対してTiO2ペーストを調整する。そして、こ
のTiO2ペーストを、厚膜印刷技術で窓部18aに充填する
(第5図(イ)、(ロ))。
That is, the average particle size of 1.2 after calcination in the air at 1200 ° C for 1 hour
was added 3% by weight of ethyl cellulose relative to TiO 2 powder [mu] m, which were mixed in butyronitrile carbitol (2- (2-butoxyethoxy) tradename ethanol), TiO 2 with respect to 300 poise viscosity Adjust the paste. Then, the window portion 18a is filled with this TiO 2 paste by the thick film printing technique (FIGS. 5A and 5B).

次に、上記感ガス層24に触媒を担持させるのである
が、まず、塩化白金酸)PT:200/l)を2.0μl感ガス層2
4に滴下し、次にプロパンバーナー中で950℃にて急熱分
解することにより白金触媒を均一に担持させる。
Next, a catalyst is supported on the gas sensitive layer 24. First, 2.0 μl of chloroplatinic acid) PT: 200 / l) is added to the gas sensitive layer 2
Then, the platinum catalyst is uniformly supported by rapid thermal decomposition at 950 ° C. in a propane burner.

次に、上記感ガス層20上にコート層26用のAl2O3
らなるペーストを塗布した後に、積層体を1200℃の大気
中に1時間放置して焼成する。(第6図(イ)、
(ロ))。
Next, after a paste made of Al 2 O 3 for the coat layer 26 is applied on the gas sensitive layer 20, the laminate is left standing in the air at 1200 ° C. for 1 hour to be baked. (Fig. 6 (a),
(B)).

なお、上記実施例の効果を確認するために、熱抵抗電極
パターン16eの陽極側の発熱部16eaの幅と陰極側の発熱
部16ebの幅を第1表のように変えた試料を作成した。ま
た、従来の技術に相当する比較例を同じにしたものも作
成して同表に併記する。なお、ここで、陽極および陰極
と熱抵抗電極パターン16eの距離を同一に設定した。
In addition, in order to confirm the effect of the above-described embodiment, a sample was prepared in which the width of the heat generating portion 16ea on the anode side and the width of the heat generating portion 16eb on the cathode side of the thermal resistance electrode pattern 16e were changed as shown in Table 1. In addition, a comparative example corresponding to the conventional technique is also prepared and described in the same table. Here, the distance between the anode and the cathode and the thermal resistance electrode pattern 16e was set to be the same.

このようにして作成した感ガス検出器10の内部抵抗RTを
まずガス温度350℃のプロパンバーナー中で空燃比λ=
0.9に設定して測定する。この内部抵抗RTの測定方法
は、リード線14eに+12Vの電圧を印加し、リード線14a
をアースに接続し、リード線14aとリード線14bとの間に
50KΩの固定抵抗を接続して行なう。これによって得ら
れたデータを、初期データと称する。次に、本発明の実
施例の経時変化を調べるためにガス検出器10の耐久試験
を行なう。まず、大気中でリード線14aに+14Vの電圧を
印加し、リード線14bおよび14eをアースに接続し、約10
00℃にて1000時間感ガス層24を加熱する。加熱後に、初
期データの測定と同様に、ガス検出器10の内部抵抗RTを
測定する。これによって得られたデータを耐久後データ
と称する。
The internal resistance RT of the gas-sensing detector 10 thus created is first measured in the propane burner at a gas temperature of 350 ° C. with an air-fuel ratio λ =
Set to 0.9 and measure. This internal resistance RT is measured by applying a voltage of + 12V to the lead wire 14e,
Is connected to the ground, and between lead wire 14a and lead wire 14b.
Connect with a fixed resistance of 50KΩ. The data obtained by this is called initial data. Next, a durability test of the gas detector 10 is carried out in order to investigate the change with time of the embodiment of the present invention. First, apply + 14V voltage to the lead wire 14a in the atmosphere, connect the lead wires 14b and 14e to the ground, and
The gas sensitive layer 24 is heated at 00 ° C. for 1000 hours. After heating, the internal resistance RT of the gas detector 10 is measured in the same manner as the measurement of the initial data. The data obtained by this is called post-durability data.

なお、この実験に際して、20℃における熱抵抗電極パタ
ーン16eの抵抗値を測定し、さらに、感ガス層24を形成
する前に、熱抵抗電極パターン16eによって、検出用電
極パターン16a,16bを加熱し、その表面温度を赤外線温
度計にて測定する。
In this experiment, the resistance value of the thermal resistance electrode pattern 16e at 20 ° C. is measured, and further, before forming the gas sensitive layer 24, the thermal resistance electrode pattern 16e heats the detection electrode patterns 16a and 16b. , Measure the surface temperature with an infrared thermometer.

上記測定の結果を第1表に併記する。第1表において、
20℃における熱抵抗電極パターン16eの全抵抗をヒータ
抵抗として示し、加熱した際の検出用電極パターン16a,
16bの表面温度を表面温度として表示する。
The results of the above measurements are also shown in Table 1. In Table 1,
The total resistance of the thermal resistance electrode pattern 16e at 20 ° C is shown as a heater resistance, and the detection electrode pattern 16a when heated is used.
The surface temperature of 16b is displayed as the surface temperature.

第1表から初期データと耐久後データとの内部抵抗RTの
増加の様子を比較すると、比較例では、内部抵抗RTは、
9倍以上と非常に大きく上昇しているが、本発明の実施
例では、耐久後の内部抵抗RTの上昇は1.6以下と極めて
少なく、本実施例の効果が顕著に現れている。
Comparing the increase in internal resistance RT between the initial data and the data after endurance from Table 1, in the comparative example, the internal resistance RT is
Although this is a very large increase of 9 times or more, in the examples of the present invention, the increase of the internal resistance RT after endurance is extremely small at 1.6 or less, and the effect of the present examples is remarkable.

さらに第7図に示すように、0.1φの白金線からなる埋
設電極80を感ガス層24内の陽極側の電極パターン16aと
陰極側の電極パターン16bから等距離の位置に設ける。
この埋設電極80と陽極側の電極パターン16aの間の内部
抵抗R及び埋設電極80と陰極側の電極パターン16bの
間の内部抵抗Rを上記実験と同様にして、初期と耐久
後の抵抗値の変化を測定する。この測定によって得られ
たデータを第8図に示す。
Further, as shown in FIG. 7, a buried electrode 80 made of a platinum wire of 0.1φ is provided in the gas sensitive layer 24 at a position equidistant from the electrode pattern 16a on the anode side and the electrode pattern 16b on the cathode side.
The internal resistance R between the embedded electrode 80 and the electrode pattern 16a on the anode side and the internal resistance R between the embedded electrode 80 and the electrode pattern 16b on the cathode side were set in the same manner as in the above experiment to obtain the resistance values of the initial and endurance values. Measure the change. The data obtained by this measurement are shown in FIG.

第8図において実線で示されるものは、陽極側の電極パ
ターン16aと陰極側の電極パターン16bの間の内部抵抗RT
の変化であり、一点鎖線で示されるものは埋設電極80と
陽極側の電極パターン16aの間の内部抵抗Rの変化で
あり、点線で示されるものは埋設電極80と陰極側の電極
パターン16bの間の内部抵抗Rの変化である。
The solid line in FIG. 8 indicates the internal resistance RT between the electrode pattern 16a on the anode side and the electrode pattern 16b on the cathode side.
Changes in the internal resistance R between the embedded electrode 80 and the electrode pattern 16a on the anode side, and those indicated by the dotted line indicate the changes in the internal resistance R between the embedded electrode 80 and the electrode pattern 16b on the cathode side. This is a change in the internal resistance R during the period.

第8図から明らかなように、陽極側の発熱部16eaの幅を
陰極側の発熱部16ebの幅より小さくなるように設定した
本発明の実施例は、陽極側の内部抵抗Rの増加が少な
く、よって全体の内部抵抗RTの増加も少ない。それによ
って測定ガスの分圧に応じた検出信号を取り出すことが
でき、ガス分圧の正確な検出を行なうことができる。
As is clear from FIG. 8, in the embodiment of the present invention in which the width of the heat generating portion 16ea on the anode side is set to be smaller than the width of the heat generating portion 16eb on the cathode side, the increase of the internal resistance R on the anode side is small. Therefore, the increase of the total internal resistance RT is also small. As a result, a detection signal corresponding to the partial pressure of the measurement gas can be taken out, and the gas partial pressure can be accurately detected.

また、他の実施例のガス検出器10Aとして、第9図に示
すように、熱抵抗電極パターン16EA,16EBを、セラミッ
ク基板12の一方の面に、陽極および陰極の電極パターン
16A,16Bを他の面に設けてもよい。
Further, as a gas detector 10A of another embodiment, as shown in FIG. 9, thermal resistance electrode patterns 16EA and 16EB are provided on one surface of the ceramic substrate 12 to form an anode and a cathode electrode pattern.
16A and 16B may be provided on other surfaces.

さらに、他の実施例として、第10図に示すように、セラ
ミック基板120を2枚のセラミック基板120A,120Bから形
成して、一方のセラミック基板120Aに、電極パターン12
0a,120bを形成し、他のセラミック基板120Bに上記電極
パターン120a,120bと異なる材料(例えば、W、Re等)
により熱抵抗パターン120eを形成し、これらの両基板を
熱圧着してもよい。これにより、焼成条件の異なったパ
ターン同士を一体になった基板上に形成できるととも
に、白金のように高価な電極の使用を避けて、コストダ
ウンを図ることができる。
Further, as another embodiment, as shown in FIG. 10, a ceramic substrate 120 is formed from two ceramic substrates 120A and 120B, and one of the ceramic substrates 120A has an electrode pattern 12
0a, 120b are formed on the other ceramic substrate 120B, and a material different from the electrode patterns 120a, 120b (for example, W, Re, etc.)
The thermal resistance pattern 120e may be formed by and the both substrates may be thermocompression bonded. This makes it possible to form patterns having different firing conditions on an integrated substrate, and avoid costly electrodes such as platinum to reduce costs.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明のガス検出器によれば、加
熱手段によって陽極側の感ガス層を陰極側の感ガス層よ
り高温に加熱しているので、陽極と感ガス層との電子の
授受が活発になり、欠陥の多少に依存しない。したがっ
て、内部抵抗の変化が少なく、つまり、経時変化を低減
することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the gas detector of the present invention, the gas sensing layer on the anode side is heated to a higher temperature than the gas sensing layer on the cathode side by the heating means. The transfer of electrons to and from the gas layer becomes active and does not depend on the number of defects. Therefore, the change in internal resistance is small, that is, the change over time can be reduced.

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

第1図は本発明の一実施例による酸素センサを部分的に
破断して示す斜視図、 第2図ないし第6図は実施例の製造の説明図、第7図は
各電極の内部抵抗の測定法を示す説明図、第8図は耐久
試験における内部抵抗の変化を示すグラフ、第9図は他
の実施例を示す説明図、第10図はさらに他の実施例を示
す説明図、第11図は従来の感ガス検出器を示す断面図で
ある。 10,10A……酸素センサ(ガス検出器)、12……セラミッ
ク基板、16a,16b……検出用電極パターン、16e……熱抵
抗電極パターン、16ea……陽極側の発熱部、16eb……陰
極側の発熱部、18……セラミック積層板、20……窓部、
24……感ガス層、
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of an oxygen sensor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 6 are explanatory views of the manufacture of the embodiment, and FIG. 7 is an internal resistance of each electrode. FIG. 8 is an explanatory view showing a measuring method, FIG. 8 is a graph showing a change in internal resistance in a durability test, FIG. 9 is an explanatory view showing another embodiment, and FIG. 10 is an explanatory view showing yet another embodiment. FIG. 11 is a sectional view showing a conventional gas-sensitive detector. 10, 10A …… Oxygen sensor (gas detector), 12 …… Ceramic substrate, 16a, 16b …… Detection electrode pattern, 16e …… Thermal resistance electrode pattern, 16ea …… Anode side heating part, 16eb …… Cathode Side heating part, 18 …… ceramic laminated plate, 20 …… window part,
24 …… Gas sensitive layer,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】陽極及び陰極からなる一対の電極と、 該一対の電極を覆い、感ガス性金属酸化物を含み、周囲
のガス成分及び/又はその濃度に応じて電気抵抗が変化
する多孔質の感ガス層と 上記感ガス層を加熱する加熱手段と、 を備え、 上記加熱手段を、陰極側の感ガス層より陽極側の感ガス
層を高温に加熱するように設けたことを特徴とするガス
検出器。
1. A pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and a porous material which covers the pair of electrodes, contains a gas-sensitive metal oxide, and has an electric resistance that changes according to the surrounding gas component and / or its concentration. And a heating means for heating the gas sensitive layer, wherein the heating means is provided so as to heat the gas sensitive layer on the anode side to a higher temperature than the gas sensitive layer on the cathode side. Gas detector.
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