JPS5931006B2 - 可燃性ガス検知素子 - Google Patents
可燃性ガス検知素子Info
- Publication number
- JPS5931006B2 JPS5931006B2 JP15725979A JP15725979A JPS5931006B2 JP S5931006 B2 JPS5931006 B2 JP S5931006B2 JP 15725979 A JP15725979 A JP 15725979A JP 15725979 A JP15725979 A JP 15725979A JP S5931006 B2 JPS5931006 B2 JP S5931006B2
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- Japan
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- gas detection
- detection element
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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。
可燃性ガス検知素子に関する。
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。
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。
この発明は、このような現状の中に、同じ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。
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。
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。
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。
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、実用土難点がある。そ
こで、この発明者らは、酸化インジウムのすぐれた特性
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。
、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、実用土難点がある。そ
こで、この発明者らは、酸化インジウムのすぐれた特性
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。
その過程で、酸化サマリウムまたは酸化ガドリニウムが
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）がやや小さいという問題もあるのであ
るが、これに酸化サマリウムまたは酸化ガドリニウムを
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。
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）がやや小さいという問題もあるのであ
るが、これに酸化サマリウムまたは酸化ガドリニウムを
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。
この発明は、このような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、副成分が酸化サマリウムおよび
酸化ガドリニウムの少なくとも一方からなり、有効成分
中に占める酸化サマリウム訃よび酸化ガドリニウムの少
なくとも一方の割合（ただし、その算出に当たつては、
酸化インジウムはＮ２Ｏ３に、酸化サマリウムはＳｍ２
Ｏ３に、また、酸化ガドリニウムはＣｄ２Ｏ３にそれぞ
れ換算される）が４〜５０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。
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、副成分が酸化サマリウムおよび
酸化ガドリニウムの少なくとも一方からなり、有効成分
中に占める酸化サマリウム訃よび酸化ガドリニウムの少
なくとも一方の割合（ただし、その算出に当たつては、
酸化インジウムはＮ２Ｏ３に、酸化サマリウムはＳｍ２
Ｏ３に、また、酸化ガドリニウムはＣｄ２Ｏ３にそれぞ
れ換算される）が４〜５０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、副成分が酸化サマリウム卦よび酸化ガドリ
ニウムの少なくとも一方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、酸化サマリウムまた
は酸化ガドリニウムを上に述べた添加物として用いてい
るのであり、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
素子において、酸化サマリウムはＳｍ２Ｏ３という酸化
形態で、また、酸化ガドリニウムはＧｄ２Ｏ３という酸
化形態でそれぞれ素子中に存在し、他方、酸化インジウ
ムは普通Ｉｎ２Ｏ３という酸化形態で素子中に存在する
と考えてよいのであるが、原子価が異なることに起因し
て他の酸化形態で単独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。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理的組成をもつも
のも含まれることはいうまでもない。もつとも、この明
細書に訃いて、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
サマリウムはＳｍ２Ｏ３にまた、酸化ガドリニウムはＧ
ｄ２Ｏ３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り、
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。
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、副成分が酸化サマリウム卦よび酸化ガドリ
ニウムの少なくとも一方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、酸化サマリウムまた
は酸化ガドリニウムを上に述べた添加物として用いてい
るのであり、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
素子において、酸化サマリウムはＳｍ２Ｏ３という酸化
形態で、また、酸化ガドリニウムはＧｄ２Ｏ３という酸
化形態でそれぞれ素子中に存在し、他方、酸化インジウ
ムは普通Ｉｎ２Ｏ３という酸化形態で素子中に存在する
と考えてよいのであるが、原子価が異なることに起因し
て他の酸化形態で単独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。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理的組成をもつも
のも含まれることはいうまでもない。もつとも、この明
細書に訃いて、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
サマリウムはＳｍ２Ｏ３にまた、酸化ガドリニウムはＧ
ｄ２Ｏ３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り、
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。
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、副成分の添加址が最も重要な因
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、酸化
サマリウム卦よび酸化ガドリニウムの少なくとも一方の
添加量が有効成分中で５０重量％を超えるようになると
ガス感度がすぐれてい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、この添加験が４重黴％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り期待できず、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｝いては、酸化サマリウム卦
よび酸化ガドリニウムのいずれか一方または双方の有効
成分中に古める割合は、４〜５０重量％が適当であり、
したがつて、酸化インジウムはその残りすなわち５０〜
９６重量％を占めるとされているのである。な卦、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。
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、副成分の添加址が最も重要な因
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、酸化
サマリウム卦よび酸化ガドリニウムの少なくとも一方の
添加量が有効成分中で５０重量％を超えるようになると
ガス感度がすぐれてい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、この添加験が４重黴％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り期待できず、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｝いては、酸化サマリウム卦
よび酸化ガドリニウムのいずれか一方または双方の有効
成分中に古める割合は、４〜５０重量％が適当であり、
したがつて、酸化インジウムはその残りすなわち５０〜
９６重量％を占めるとされているのである。な卦、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。
このようなときに卦いても、ガス検知能を示す成分が酸
化インジウムと、酸化サマリウム訃よび酸化ガドリニウ
ムの少なくとも一方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。この明細書において、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、副成分が酸化サマリウムおよガ酸化ガド
リニウムの少なくとも一方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
範囲に入るのであり、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。
化インジウムと、酸化サマリウム訃よび酸化ガドリニウ
ムの少なくとも一方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。この明細書において、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、副成分が酸化サマリウムおよガ酸化ガド
リニウムの少なくとも一方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
範囲に入るのであり、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
ンジウムであり酸化サマリウムまたは酸化ガドリニウム
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）、また必要により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。
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
ンジウムであり酸化サマリウムまたは酸化ガドリニウム
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）、また必要により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。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
主成分である酸化インジウム用原料として高純度１ｎ２
０３粉末を用い、副成分である酸化サマリウム用原料訃
よび酸化ガドリニウム用原料としてやはり高純度のＳｍ
２Ｏ３粉末｝よびＧｄ２Ｏ３粉末を用いた。
０３粉末を用い、副成分である酸化サマリウム用原料訃
よび酸化ガドリニウム用原料としてやはり高純度のＳｍ
２Ｏ３粉末｝よびＧｄ２Ｏ３粉末を用いた。
これらの原料を、素子組成が後掲の表記載のと訃りとな
る割合で配合し、石川式捕潰機〕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）
を一定惜（２０Ｗ１ｆ１）秤惜して、白金線電極が埋設
された直径２ｍｍφ，長さ約２ｍｍ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９製の金網キヤツプで被覆した
ものをガス検知部とした。
る割合で配合し、石川式捕潰機〕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）
を一定惜（２０Ｗ１ｆ１）秤惜して、白金線電極が埋設
された直径２ｍｍφ，長さ約２ｍｍ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９製の金網キヤツプで被覆した
ものをガス検知部とした。
各素子のガス感応特性について調べた結果は下表のと卦
りであり、実施例はいずれも比較例よりすぐれていた。
りであり、実施例はいずれも比較例よりすぐれていた。
５ 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、精製空気，イソブタン濃度０．１容量％訃よび０．
３容量％のイソブタン含有空気をそれぞれ接触させてガ
ス感応体の電気抵抗値を測定し、その変化を求めるとい
う方法によつて調べた。
定電圧を付加して素子の温度を４５０℃一定に保持しつ
つ、精製空気，イソブタン濃度０．１容量％訃よび０．
３容量％のイソブタン含有空気をそれぞれ接触させてガ
ス感応体の電気抵抗値を測定し、その変化を求めるとい
う方法によつて調べた。
ここでガス感度は式？×１００により、
それぞれ求められた。
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１０００ｐｐｍ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３０００ｐｐｍ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。
の抵抗値ＲＯ．ｌ；イソブタン濃度１０００ｐｐｍ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３０００ｐｐｍ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。
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Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少な
くとも一方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土する。
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Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少な
くとも一方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土する。
Claims (1)
- 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、副成分が酸化サマリウムおよび酸化ガ
ドリニウムの少なくとも一方からなり、有効成分中に占
める酸化サマリウムおよび酸化ガドリニウムの少なくと
も一方の割合（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、酸化サマリウムはＳｍ＿
２Ｏ＿３に、また、酸化ガドリニウムはＧｄ＿２Ｏ＿３
にそれぞれ換算される）が４〜５０重量％であることを
特徴とする可燃性ガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15725979A JPS5931006B2 (ja) | 1979-12-04 | 1979-12-04 | 可燃性ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15725979A JPS5931006B2 (ja) | 1979-12-04 | 1979-12-04 | 可燃性ガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5679950A JPS5679950A (en) | 1981-06-30 |
| JPS5931006B2 true JPS5931006B2 (ja) | 1984-07-30 |
Family
ID=15645734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15725979A Expired JPS5931006B2 (ja) | 1979-12-04 | 1979-12-04 | 可燃性ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931006B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60155955A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 窒素酸化物検出素子 |
| JPS60155956A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 窒素酸化物検出素子 |
| US4861484A (en) * | 1988-03-02 | 1989-08-29 | Synlize, Inc. | Catalytic process for degradation of organic materials in aqueous and organic fluids to produce environmentally compatible products |
-
1979
- 1979-12-04 JP JP15725979A patent/JPS5931006B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5679950A (en) | 1981-06-30 |
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