JPS5992339A - Gas detecting element - Google Patents

Gas detecting element

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JPS5992339A
JPS5992339A JP20299882A JP20299882A JPS5992339A JP S5992339 A JPS5992339 A JP S5992339A JP 20299882 A JP20299882 A JP 20299882A JP 20299882 A JP20299882 A JP 20299882A JP S5992339 A JPS5992339 A JP S5992339A
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gas
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methane
fe2o3
sulfuric acid
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Yoshihiko Nakatani
吉彦 中谷
Masayuki Sakai
界 政行
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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

PURPOSE:To improve a gas sensitivity and to detect methane at relatively low temp. by adding Ge or Th to alpha-Fe2O3 containing sulfuric acid ion. CONSTITUTION:A prescribed quantity of ferrous sulfate (FeSO4-7H2O) is added to alpha-Fe2O3 for incorporating the sulfuric acid ion, furthermore germanium oxide (GeO2) and thorium oxide (ThO2) are added individually or combinedly, and then mixed, press formed and calcined in air to manufacture a sintered body. A pair of electrodes is formed to this sintered body to obtain a gas detecting element. The most suitable quantity of sulfuric acid ion to be added and the total quantity of GeO2 and ThO2 are 0.005-10wt% and 0.1-50mol% respectively basing on Fe2O3 in consideration of the adding effect. The gas detecting element constituted in such a way can detect the gaseous methane at relatively low temp. of 400 deg.C, and the change of resistance value of the element in the lapse of time is small.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可燃性ガスの検知に使用する金属酸化物半導体
を用いたガス検知素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a gas detection element using a metal oxide semiconductor used to detect combustible gases.

従来例の構成とその問題点 近年、可燃性ガスの検知素子材料について種々の研究開
発が活発化してきている。これは、一般家庭を中心に各
神工場などで可燃性ガスによる爆発事故や有毒ガスによ
る中毒事故が多発し、大きな社会問題となっていること
に強く起因している。
Conventional Structures and Their Problems In recent years, various research and developments have become active regarding materials for sensing elements for flammable gases. This is strongly attributable to the fact that explosions caused by flammable gases and poisoning accidents caused by toxic gases occur frequently, mainly in ordinary households, at various factories, etc., and this has become a major social problem.

特にプロパンガスは、爆発下限界(I、EL)が低く、
かつ比重が空気よりも大きく、部屋に停滞しやすいため
に事故があとを断たず、毎年多数の死傷者を出している
In particular, propane gas has a low lower explosive limit (I, EL).
Moreover, because it has a higher specific gravity than air and tends to stagnate in rooms, accidents continue to occur, resulting in numerous casualties every year.

近年になって、酸化第二錫(Sn○2)やガンマ型酸化
第二鉄(γ−F e 203)  などの金属酸化物を
用いたガス検知素子が実用化され、ガス漏れ警報器など
に応用されている。そして、ガス漏れなとの事態が発生
してもLELK至るまでの間に、プロパンガスの存在を
いち早く検知し、爆発を未然に防げるようになっている
In recent years, gas detection elements using metal oxides such as stannic oxide (Sn○2) and gamma-type ferric oxide (γ-Fe203) have been put into practical use, and are used in gas leak alarms, etc. It is applied. Even if a gas leak occurs, the presence of propane gas can be quickly detected before reaching the LELK, making it possible to prevent an explosion.

ところで、日本でもメタンガスを主成分とする液化天然
ガス(LNG)が一般家庭用として用いられるようにな
り、徐々に普及して来ている。したがって、このLNG
の主成分であるメタンガスを感度よく検出するガス検知
素子の要請も非常に大きくなってきている。
Incidentally, in Japan, liquefied natural gas (LNG) whose main component is methane gas has come to be used for general household use and is gradually becoming popular. Therefore, this LNG
The demand for gas detection elements that can detect methane gas, the main component of which is highly sensitive, is also increasing.

勿論、すでにメタンガスに感応するガス検知素子は開発
されてはいるが、その多くは感応体材料に増感剤として
貴金属触媒を用いているため、種々のガスによる触媒被
毒の問題、メタンガスに対する選択度が小さい点、ある
いは特性の経時変化が大きい点などの課題を抱えている
Of course, gas detection elements that are sensitive to methane gas have already been developed, but since most of them use noble metal catalysts as sensitizers in the sensitive material, there are problems with catalyst poisoning by various gases, and the selection of methane gas is difficult. However, there are issues such as low strength and large changes in characteristics over time.

例えば、メタンガスはそれ自身非常に安定なガスである
だけに、これに十分な感度を有する検知素子は非常に高
活性である必要があるが、従来はメタンガスに対して大
きな感度を実現するために、貴金属触媒を感応体材料に
添加して用いるか、あるいは感応体を例えば450’C
以上のかなり高い温度で動作させるなどの工夫がなされ
てきた。しかしながら、実用に際しては未だ不十分な特
性であるのが現状である。
For example, since methane gas itself is a very stable gas, a sensing element with sufficient sensitivity must be extremely active. , a noble metal catalyst is added to the susceptor material, or the susceptor is heated at, for example, 450'C.
Efforts have been made to operate at considerably higher temperatures. However, the current situation is that the properties are still insufficient for practical use.

発明の目的 本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、貴金
属触媒を一切添加することなく、また比較的低い動作温
度でも対メタン感度の大きいガス検知素子を実現するも
のである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to realize a gas detection element that has high sensitivity to methane even at relatively low operating temperatures without adding any noble metal catalyst.

発明の構成 本発明はアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)をガ
ス感応体として用いたガス検知素子において、これに含
まれる種々の陰イオンのガス感応特性に及はす影響、な
らびに添加物の効果について検討している中で見い出さ
れたものである。
Structure of the Invention The present invention relates to a gas sensing element using alpha-type ferric oxide (α-Fe203) as a gas sensitive material, and the effects of various anions contained therein on the gas sensitivity characteristics, as well as additives. This was discovered while studying the effects of

すなわち、本発明のガス検知素子は、硫酸イオンが0.
006〜10重量係含有されたα−Fe203に、添加
物としてGeおよびThのうち少なくともひとつが、そ
れぞれGe 02 およびThO2に換算して添加物総
社で0.1〜50 モル係合むものをガス感応体として
用いたものであり、これはガス感応体の母材料である硫
酸イオンを含有するα−Fe203にGeあるいはTh
と添加することにより、ガス感応特性とその信頼性が飛
躍的に向上し、しかも先述のメタンガスに対しても実用
上十分大きな感度を実現し得ることを見い出したこ占に
よってなされたものである。
That is, in the gas sensing element of the present invention, sulfate ions are 0.
At least one of Ge and Th as an additive is combined with α-Fe203 containing 0.06 to 10% by weight in an amount of 0.1 to 50 mol in terms of Ge02 and ThO2, respectively. This is the base material of the gas sensitive material, α-Fe203 containing sulfate ions, mixed with Ge or Th.
This was accomplished by discovering that by adding , the gas sensitivity characteristics and its reliability were dramatically improved, and it was also possible to achieve a sufficiently high sensitivity for practical use even to the aforementioned methane gas.

実施例の説明 以下に本発明の詳細な説明する。Description of examples The present invention will be explained in detail below.

まず実施例1においては、α−Fe203 に含有され
る硫酸イオンの量を一定にし、添加物であるGeあるい
はThの添加量ならびにそれらの組み合わせを変えた場
合について述べることにする。
First, in Example 1, a case will be described in which the amount of sulfate ions contained in α-Fe203 is kept constant, and the amount of Ge or Th as an additive and the combination thereof are changed.

〔実施例1〕 市販の酸化第二鉄(Fe203)(これはX線回折から
全てα−Fe2o3相であることを確認した)試薬20
0gに、硫酸イオンを含有させるための添加剤として硫
酸第一鉄(FeSO4−7H20)試薬を40/添加し
、らいかい磯で2時間混合した。
[Example 1] Commercially available ferric oxide (Fe203) (confirmed to be all α-Fe2o3 phase by X-ray diffraction) reagent 20
To 0 g, 40% of ferrous sulfate (FeSO4-7H20) reagent was added as an additive for containing sulfate ions, and the mixture was mixed for 2 hours on a rocky shore.

これらの混合物をいくつかに等分割し、これにそれぞれ
市販の酸化ゲルマニウム(GeO2)および酸化トリウ
ム(ThO2)試薬を、単独あるいは複数の組み合わせ
で添加した。そしてそれぞれの粉体をさらにらいかい機
で3時間乾式混合した。そしてこれらにそれぞれ有機バ
インダーを加えて100〜200μの大きさの粒子に整
粒した。次にこれらの粉体を直方体形状に加圧成型し、
空気中で600℃の温度で1時間焼成した。次にこの焼
結体の表面にAuを蒸着して一対の櫛形電極を形成し、
その裏面には白金発熱体を無機接着剤で貼りつけてヒー
タとし検知素子を作製した。この発熱体に′電流を通じ
、その電流値を調節して素子の動作温度を制御した。素
体温度を400℃に保持して、そのガス感応特性を測定
した。
These mixtures were equally divided into several parts, and commercially available germanium oxide (GeO2) and thorium oxide (ThO2) reagents were respectively added thereto, either singly or in combination. Then, each powder was further dry-mixed for 3 hours using a miller. Then, an organic binder was added to each of these, and the particles were sized into particles having a size of 100 to 200 μm. Next, these powders are pressure-molded into a rectangular parallelepiped shape,
It was fired in air at a temperature of 600°C for 1 hour. Next, Au is deposited on the surface of this sintered body to form a pair of comb-shaped electrodes,
A platinum heating element was attached to the back side using an inorganic adhesive to serve as a heater and a sensing element was fabricated. A current was passed through this heating element, and the operating temperature of the element was controlled by adjusting the current value. The element temperature was maintained at 400° C. and its gas sensitivity characteristics were measured.

空気中における抵抗値(Ra)については、乾燥した空
気が乱流のできない程度にゆっくり攪拌されている容積
5oQの測定容器中で測定し、ガス中での抵抗値(Rq
)はこの容器の中に純度99%以上のメタン(CH4)
及び水素(H2)の各ガスを容曖比率にして10ppm
/秒の割合で流入させ、その濃度が0.2容量襲に達し
た時にそれぞれ測定した3、測定するガス濃度を0.2
%に選んだのは、ガス検知素子として実用上要望される
検知濃度がそのガス爆発下限界温度(LEL)の数10
分の1から数分の1の範囲であり、上記ガスのそれぞれ
のLELが約2容量係から5容最多であるからである。
The resistance value (Ra) in air is measured in a measurement container with a volume of 5oQ in which dry air is slowly stirred to the extent that no turbulence occurs, and the resistance value (Rq
) contains methane (CH4) with a purity of over 99% in this container.
and hydrogen (H2) at a voluminous ratio of 10 ppm
/second, and measured when the concentration reached 0.2 volume.3, the gas concentration to be measured was 0.2.
% was chosen because the detection concentration practically required for a gas detection element is the number 10 of the lower explosion limit temperature (LEL) of the gas.
This is because the LEL of each of the above gases ranges from 1/2 to 1/2 of a volume, and the LEL of each of the above gases ranges from about 2 volumes to a maximum of 5 volumes.

丑だガス感応体に含まれる硫酸イオン(SO2−一)の
存在は赤外線吸収スペクトルで確認し、含有されている
量はTG−DTA曲線及び螢光X線分析から同定した。
The presence of sulfate ions (SO2--) contained in the oxda gas sensitive material was confirmed by infrared absorption spectrum, and the amount contained was identified from the TG-DTA curve and fluorescent X-ray analysis.

その結果、これらの焼結感応体に含壕れている硫酸イオ
ンのけは0.41〜0.57重量%であった。
As a result, the amount of sulfate ions contained in these sintered sensitive bodies was 0.41 to 0.57% by weight.

第1図〜第2図に、添加物をそれぞれ単独で添加した場
合のガス感応特性の添加量依存性を示す。
Figures 1 and 2 show the dependence of the gas sensitivity characteristics on the amount added when each additive is added individually.

感応特性は、(1)ガス感度(Ra/Rcr) 、(i
i)抵抗経時変化率△R(感応体を4oo℃の温度で2
000時間保持した場合の抵抗値の初期値に対する変化
率)で評価した。また第1表には、添加物を組み合わせ
て用いた場合のやはりガス感度(Ha /Rg)と、抵
抗経時変化率(△R)を示す。なお△Rは表中00内に
記載した。
The sensitivity characteristics are (1) gas sensitivity (Ra/Rcr), (i
i) Resistance change rate over time △R (sensor at 40°C temperature)
Evaluation was made based on the rate of change in resistance value from the initial value when held for 000 hours. Table 1 also shows the gas sensitivity (Ha /Rg) and the rate of change in resistance over time (ΔR) when additives are used in combination. Note that ΔR is written within 00 in the table.

第1図〜第2図および第1表から明らかなように、Ge
あるいはThを単独ないし組み合わせて添加することに
より、ガス感応特性(ガス感度:Ra/Rq )が大き
く向上している。また注目すべきは抵抗値の経時変化で
あり、これらの添加物を加えることによりその変化率が
大巾に減少している。このようにG(aあるいはThの
添加により、ガス感応特性と信頼性の飛躍的な向上が実
現できることがわかる。
As is clear from Figures 1 to 2 and Table 1, Ge
Alternatively, by adding Th alone or in combination, gas sensitivity characteristics (gas sensitivity: Ra/Rq) are greatly improved. Also noteworthy is the change in resistance value over time, and the rate of change is significantly reduced by adding these additives. It can thus be seen that by adding G(a or Th), dramatic improvements in gas sensitivity characteristics and reliability can be realized.

本発明において添加物総遣を0.1〜50モル%に限定
したのは、0.1モルチ未満では、第1図に第2図およ
び第1表に見られるように、ガス感応特性ならびに信頼
性を向上せしめる効果が見られず、逆に50モル係を超
えると抵抗値自身が高くなり、また特性の安定性に欠け
るからである。表中で*印を付したものがこれらに該当
するものであり、第1表の中では比較例として記載して
おいた。
The reason why the total amount of additives is limited to 0.1 to 50 mol% in the present invention is that if it is less than 0.1 mol%, as shown in Figure 1, Figure 2, and Table 1, the gas sensitivity characteristics and reliability will be improved. This is because no effect of improving the properties is observed, and on the contrary, if the molar ratio exceeds 50, the resistance value itself becomes high and the stability of the properties is lacking. Those marked with * in the table correspond to these, and are listed as comparative examples in Table 1.

(以下余白2 第  1   表 * 比較例 ところで、一般的に感応体はある程度非晶質の状態の金
属酸化物の方が、結晶化されているものより可燃性ガス
に対する吸着現象などの物理化学現象が活性になり易い
と云われている。しかし、はぼ完全に近く結晶化されて
いる本実施例で使用した市販試薬のα−Fe2o3でも
、硫酸イオンを含有せしめ、さらにGoあるいはThを
添加することにより極めて高い活性度を示し、しかもこ
れが紅時的に安定なため、結果的に非常に大きなガス感
度と高い信頼f1を実現し得ることがわかる。
(See margin 2 Table 1 * Comparative Example By the way, metal oxides in a somewhat amorphous state are generally more sensitive to physicochemical phenomena such as adsorption phenomena for combustible gases than crystallized ones. However, even the commercially available reagent α-Fe2O3 used in this example, which has been almost completely crystallized, contains sulfate ions and further adds Go or Th. As a result, it shows extremely high activity and is stable over time, so it can be seen that extremely high gas sensitivity and high reliability f1 can be achieved as a result.

この実施例1では、感応体が焼結体の場合であり、含有
される硫酸イオン量が一定で、そして添加物の酸5組み
合わせが異る場合について述べた。
In Example 1, the sensitive body is a sintered body, the amount of sulfate ions contained is constant, and the combination of five acids as additives is different.

次に示す実施例2では感応体が焼結膜の場合で、実施例
1とは逆に添加物の種類と量を一定にして含有される硫
酸イオンの量を変えた場合について述べる。すなわち、
実施例2では、本発明が感応体を焼結膜とした場合でも
有効であることを確認し、また含有される硫酸イオン酸
がガス感応特性に対してどのような効果を持つかについ
て述べる。
In Example 2 shown below, the sensitive body is a sintered film, and contrary to Example 1, the type and amount of additives are kept constant and the amount of sulfate ions contained is varied. That is,
In Example 2, it is confirmed that the present invention is effective even when the sensitive body is a sintered film, and the effect of the contained sulfuric acid ionic acid on the gas sensitivity characteristics will be described.

〔実施例2〕 市販の酸化第二鉄(Fe203)試薬1oOgにやはり
市販の酸化ゲルマニウム(Ge 02 )および酸化ト
リウム(The2)試薬を第2表に示す様な割合になる
様に採取し、それぞれをらいかい機にて2時間混合した
。次にそれぞれの混合粉体を8等分割し、これに予め種
々の濃度に調製された硫酸第一鉄(FeSO4−7H2
0)溶液を加え、しかる後にそれぞれの粉体をやはりら
いかい機で1時間混合した。このようにして代表例とし
ての酸化物組成の種類が3種類(試料A−C)、硫酸イ
オン量の異るものがそれぞれの酸化物組成に対して8種
類、計24種類の試料が得られた。
[Example 2] To 100g of commercially available ferric oxide (Fe203) reagent, commercially available germanium oxide (Ge 02 ) and thorium oxide (The2) reagents were collected in the proportions shown in Table 2, and each The mixture was mixed for 2 hours using a sieve machine. Next, each mixed powder was divided into eight equal parts, and ferrous sulfate (FeSO4-7H2) prepared in advance at various concentrations was added to it.
0) The solution was added, and then each powder was mixed for 1 hour, also in a mill. In this way, a total of 24 types of samples were obtained, including 3 types of representative oxide compositions (samples A-C) and 8 types of samples with different amounts of sulfate ions for each oxide composition. Ta.

第2表 このようにして得られたいくつかの混合粉体を空気中で
400℃の温度で2時間熱処理した。さらにこの粉体を
50〜100μに整粒し、トリエタノールアミンを加え
てペースト化した。一方、カス検知素子の基板として縦
、横それぞれ5 mm 、厚み0.6扉のアルミナ基板
を用意し、この表面に0.5馴の間隔に櫛形に金ペース
トを印刷し、焼きつけて一対の櫛形電極を形成した。そ
して、アルミナ基板のg面には金電極の間に市販の酸化
ルテニウムのグレーズ抵抗体を印刷し、焼きつけてヒー
タとした。
Table 2 Several mixed powders thus obtained were heat treated in air at a temperature of 400°C for 2 hours. Further, this powder was sized to a size of 50 to 100 microns, and triethanolamine was added to form a paste. On the other hand, an alumina substrate of 5 mm in length and width and 0.6 mm in thickness was prepared as a substrate for the scum detection element. Gold paste was printed on the surface in a comb shape at 0.5 mm intervals and baked to form a pair of comb shapes. An electrode was formed. A commercially available ruthenium oxide glaze resistor was printed on the g-side of the alumina substrate between the gold electrodes and baked to form a heater.

次に、上述のペーストを基板の表面に約70μの厚みに
印刷し、室温で自然乾燥させた後、400℃の温度にな
るまで徐々に加熱し、この温度で1時間1呆持した。こ
の段階でペーストが蒸発し硫酸イオンを含有するそれぞ
れの酸化物組成の焼結膜になった。このガス感応体の厚
みは約56μであった。このようにしてガス検知素子を
得た。
Next, the above-mentioned paste was printed on the surface of the substrate to a thickness of about 70 μm, air-dried at room temperature, gradually heated to a temperature of 400° C., and kept at this temperature for 1 hour. At this stage, the paste evaporated to form a sintered film of the respective oxide composition containing sulfate ions. The thickness of this gas sensitive member was approximately 56μ. A gas sensing element was thus obtained.

またガス感応膜に含まれる硫酸イオン量の同定は、上記
の各ペーストの一部を、アルミナ基板に印刷するのでは
なく、ペーストのまま上述と同じ様に400℃の温度で
徐加熱し、これをTG−DTAならびに螢光X線分析に
かけて行なった。また硫酸イオンの存在の確認は実施例
1と同じく赤外線吸収スペクトルを分析することにより
行なった。
In addition, to identify the amount of sulfate ions contained in the gas-sensitive membrane, rather than printing a portion of each of the above pastes on an alumina substrate, the paste itself was slowly heated to 400°C in the same manner as described above. were subjected to TG-DTA and fluorescent X-ray analysis. Further, the presence of sulfate ions was confirmed by analyzing the infrared absorption spectrum as in Example 1.

それぞれの検知素子のガス感応特性を実施例1の揚台と
同様の方法で測定した。第3図〜第5図に酸化物組成の
異る試料A−COガス感度(Ra71g)と含有される
硫酸イオンとの関係をそれぞれ示す。
The gas sensitivity characteristics of each sensing element were measured in the same manner as in the lifting platform of Example 1. FIGS. 3 to 5 show the relationship between sample A-CO gas sensitivity (Ra 71 g) having different oxide compositions and the sulfate ions contained therein.

また第3表には、経時特性の代表例として、試料A、C
において硫酸イオンが2〜5重緻%含有されているもの
について実施例1と同じ方法で評価した時の抵抗値の経
時変化率を示す。なお実施例2におりでは、被検ガスと
してはメタンとプロパンを用すた。
Table 3 also shows samples A and C as representative examples of aging characteristics.
The rate of change in resistance value over time is shown when evaluated using the same method as in Example 1 for samples containing 2 to 5% of sulfate ions. In Example 2, methane and propane were used as the test gases.

第3図〜第5図から明らかなように、感応体が焼結膜で
あっても、実施例1で得られたの吉はぼ同じ特性が得ら
れている。また第3表からも明らかなように、抵抗値の
経時変化率も実施例1と同様非常に小さい。
As is clear from FIGS. 3 to 5, almost the same characteristics as obtained in Example 1 are obtained even when the sensitive body is a sintered film. Furthermore, as is clear from Table 3, the rate of change in resistance value over time is also very small, as in Example 1.

また第3図〜第5図を見ればわかるように、硫酸イオン
の計がo、 oos重置%未満では、GeあるいはTh
の添加効果がなく本発明の効果が期待できない。また逆
に10.0重量%を超えると特性の安定性、あるいは機
械的強度の面で実用性に欠けるようになる。本発明のガ
ス検知素子に含有されるイ匝酸イオンの丑を0.006
〜10.0重置俸に限定したのは上述した点に依るもの
である。
Furthermore, as can be seen from Figures 3 to 5, if the total amount of sulfate ions is less than o, oos, Ge or Th
Since there is no effect of addition of , the effect of the present invention cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 10.0% by weight, it becomes impractical in terms of stability of properties or mechanical strength. The amount of isolate ions contained in the gas sensing element of the present invention is 0.006
The reason why the salary is limited to 10.0 to 10.0 is based on the above-mentioned points.

第   3   表 ところで、実施例1および2では出発原料として市販の
酸化物試薬を用いたものについて述べたが、本発明は最
終的に感応体の組成が前述した範囲内のものであればよ
く、何ら出発原料や製造工法を限定するものではない。
Table 3 By the way, in Examples 1 and 2, a commercially available oxide reagent was used as the starting material, but in the present invention, the final composition of the reactor may be within the above-mentioned range. There are no limitations on starting materials or manufacturing methods.

また実施例においては被検ガスとしてメタンと、水素あ
るいはプロパンを用いたが、本発明の効果がこれらのガ
スに決して限定されるものでなく、エタン、イソブタン
、アルコールといった可燃性ガスに対しても有効である
ことは勿論である。
In addition, although methane, hydrogen, or propane were used as the test gases in the examples, the effects of the present invention are by no means limited to these gases, and can be applied to flammable gases such as ethane, isobutane, and alcohol. Of course, it is effective.

発明の詳細 な説明したように、本発明のガス検知素子は硫酸イオン
を含有するα−Fe203に添加物としてGeあるいは
Thを添加した焼結体あるいは焼結膜を感応体として用
いたものであり、これにより、ガス感度が飛躍的に向上
し、これまで貴金属触媒を用いずには微量検知が離しい
とされてきたメタンガスに対して、4oo℃という比較
的低い温度でも非常に大きい感度を実現し得るものであ
る。これは都市ガスの天然ガス(主成分:メタンガス)
化に伴って要求が大きくなりつつある社会ニーズに的確
に対応するものであり、その効果は極めて大なるものが
ある。また、本発明のいまひ一つの効果は寿命特性、特
に通電による抵抗値の経時変化の大幅な軽減である。こ
れは換菖すれば、あらゆる検知素子の最も重要な要素で
ある素子の信頼性の向上に極めて大きな寄与をもたらす
ものである。
As described in detail, the gas sensing element of the present invention uses a sintered body or a sintered film obtained by adding Ge or Th as an additive to α-Fe203 containing sulfate ions as a sensitive body, This dramatically improves gas sensitivity, making it possible to achieve extremely high sensitivity even at a relatively low temperature of 40°C for methane gas, which until now was thought to be difficult to detect in trace amounts without the use of precious metal catalysts. It is something. This is city gas natural gas (main component: methane gas)
It accurately responds to social needs, which are becoming increasingly demanding as the world ages, and its effects are extremely significant. Moreover, one of the effects of the present invention is a significant reduction in the life characteristics, especially the change in resistance value over time due to energization. In other words, this makes an extremely large contribution to improving the reliability of the element, which is the most important element of any sensing element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明の一実施例における添加物
−と、メタンおよび水素に対する感度(Ra/Rq  
)ならびに抵抗経時変化率(△R)との関係を示した特
付図、第3図〜第5図は本発明の他の実施例における硫
酸イオン含有量と、メタンおよびプロパンに対する感度
(Ra/Rq)との関係を、3つの代表的な酸化物組成
について示した特性図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名肴即
…雷駆q瞥(痙 区   林11を 瀞翼財菅夕侃帽1i 区    ”pK健璽t 第 3 図 o、oot     o、o7     o、 /  
    /      10倉肩1え酸イオン量 (重
量%) 第4図 o、oot  、o、Of   O,l   /   
104!4五牝峻イオン量 (V量%ジ
Figures 1 and 2 show additives and sensitivity to methane and hydrogen (Ra/Rq) in one embodiment of the present invention.
) and resistance change rate over time (ΔR), and Figures 3 to 5 show the relationship between the sulfate ion content and the sensitivity to methane and propane (Ra/Rq) in other examples of the present invention. ) is a characteristic diagram showing the relationship between three typical oxide compositions. Name of agent: Patent attorney Satoshi Nakao and one other person. , /
/ 10 Kurasho 1 Amount of acid ions (wt%) Figure 4 o,oot ,o,Of O,l /
104!4 Ion content (V content% di

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  硫酸イオンが0.005〜10重量%含有さ
れたアルファ型酸化第二鉄(α−Fe203)に、添加
物としてゲルマニウム(Ge)およびトリウム(Th)
のうち少なくともひとつが、それぞれG e O2およ
びThO2に換算して添加物総量で0.1〜60モル係
含むものをガス感応体として用いることを特徴とするガ
ス検知素子。
(1) Germanium (Ge) and thorium (Th) are added as additives to alpha-type ferric oxide (α-Fe203) containing 0.005 to 10% by weight of sulfate ions.
A gas sensing element characterized in that at least one of them contains 0.1 to 60 mol of additives in total in terms of G e O2 and ThO2, respectively, as a gas sensitive material.
(2)  ガス感応体が加圧成型し、焼成して得られる
焼結体、またはペーストを印刷して焼成して得られる焼
結膜であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載のガス検知素子。
(2) Claim (1) characterized in that the gas sensitive body is a sintered body obtained by pressure molding and firing, or a sintered film obtained by printing and firing a paste. The gas detection element described.
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