JPS5997047A - ガス検知素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、メタン、ブタン、水素など可燃性ガスを感
知したときに警報を発するガス漏れ警報器の素子として
用いられるガス検知素子に関する。

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う素子は、公知であ
る。発明者らは、このような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、きわ
めてすぐれていることを見出した。たしかに、このガス
検知素子は可燃性ガスが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、ガス感応性に富んだ
実用性の大きいものである。

しかし、ガス検知素子にとって重要なことは、都市ガス
の主成分゛であるメタン、ブタン、水素などの各ガスに
感応して長期間安定に動作すること、かつアルコールガ
ス、水蒸気などの雑ガスに対しては誤動作しないことで
あるが、その点からみたとき、これらのものは必ずしも
十分満足し得るものではなかった。その他、これらのも
のは水素ガス雰囲気に長時間放置すると、ガス感度が全
体的に上がること、また、メタン感度に比して他の雑ガ
ス感度のバランスがとれにくいといった問題をも有して
いた。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、本
来のすぐれた検知特性を低下させることなく、メタン、
ブタン、水素の各ガスに対して長期間安定した感度を示
し、かつアルコールガス。

水蒸気などの雑ガスに対して誤動作しないガス検知素子
を提供するものでおる。

すなわち、この発明は、有効成分が５０〜６０重ｆｔ％
の酸化インジウム、３５〜４０重量％の酸化錫、０．１
〜５重量％の酸化パラジウムおよび０．１〜８重ｔチの
酸化白金からなるガス検知素子をその要旨としている。

以下、これについて詳細に説明する。

この発明にかかるガス検知素子は、各種ガスに対する感
度のバランスと長期間の安定性を図り、かつ雑ガスに対
して誤動作しないようにするため、それぞれに特質を有
する酸化インジウム、酸化錫。

酸化パラジウムおよび酸化白金で有効成分を構成してい
る。つまシ、酸化インジウム、酸化錫、酸化パラジウム
の３成分からなる素子は、これら３成分の相互割合をい
かように変化しても、メタン。

ブタン、水素などの各ガスに対して長期間安定した感度
を得ることが困難である。このため、この発明では酸化
錫の割合を少なくシ、これに代り酸化白金を配合してメ
タン、ブタン、水素などの各ガスに対する感度の経時変
化を少なくするようにしたところ°に第１の特徴を有し
ている。また、このように構成することによってアルコ
ールガス。

水蒸気などの雑ガスに対して誤動作しないようにした点
に第２の特徴を有している。有効成分を構成する各成分
の相互割合は、酸化インジウムが有効成分全体の５０〜
６０重量％＼を占め、酸化錫が３５〜４０重量％を占め
、酸化パラジウムが０１〜５重量％を占め、酸化白金が
０．１〜８重量％を占めている。この中、酸化イ°ンジ
ウムと酸化錫の相互割合は、はｙ３：２となるように配
合するのが好ましい。各成分の相互割合が上のように定
められているのは、次の理由による。すなわち、酸化イ
ンジウムが６０チを超えると素子抵抗値が小さくな９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。酸化パラジウムが５俤を
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。酸化白金は０１〜８％、好ましくは１〜
８チの範囲であり、この範囲内でメタン、ブタン、水素
の各ガスに対する感度の経時変化が少なくなる。また、
アルコールガス、水蒸気などの雑ガスに対する感度が低
下するようにもなるのである。なお、酸化白金が８チを
超えると水素に対する感度が低下する。

この発明において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シう
ろことがあるが、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、いずれかの酸
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Ｉｎ２Ｏ３、酸化錫
は５ｎ０２、酸化パラジウムはＰｄＯ、酸化白金はＰｔ
０ｚ　　という各酸化形態である。

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　　およびＰｔ　　は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上記の酸化物と
みなして組成比が計算される。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、
他の増量剤として働く成分などを添加することができる
。

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、一般的には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シ、
酸化白金であシ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。

この発明にかかるガス検知素子は、メタン、ブタン、水
素などの各ガスに対してバランスのとれた感度を示し、
かつ経時変化を示さないので長期間安定に使用すること
ができる。その上、アルコールガス、水蒸気などの雑ガ
スに対し、誤動作しにくい。したがって、種々のガス成
分が存在する都市ガスに対し、雑ガスに影響されること
なく、長期間安定にガス漏れを検知することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例および比較例〕

原料粉末として、Ｉｎ２Ｏ３，５ｎ０２．　ＰｄＯおよ
びＰｔＯ２を選び、これらを、素子組成が第１表記載の
とおシとなる割合で配合し、石川式摺潰機で充分湿式混
合（総量１ｇ−３０分間）したのち、１００℃で１時間
乾燥した混合粉末を一定量（１５ｍｇ）秤量して、白金
線電極（直径０．２　ｍｍｄ　、長さ１５ｍｍ）が２本
平行に埋設された直径２　ｍｍ−。

長さ２　ｍｍで円柱状の素子形状に圧縮成形（圧力２　
ｔ／ｄ　）Ｌ、焼成温度６００℃、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って素子すなわ
ちガス感応体（焼結体）をつくった。

各−子について初期ガス感度と３週間後のガス感度を調
べた結果は第１表に示した。

（以下余白） 第１表にみるように、実施例１〜７はいずれも比較例１
〜６に較べて各ガス感度の経時変化が著しく少なくすぐ
れている。また、ＰｔＱ２　　の配合が多くなるにつれ
て雑ガスとしてのアルコールに対する感度が低下してい
く傾向が認められる。

抵抗値の測定はつぎ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１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。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Ｒ，（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。

つぎに、水素、メタン、アルコールを順に測定槽内に送
り込み、充分に安定した状態（約２時間経過後）で、そ
れぞれのガス雰囲気中における抵抗層を残さないよう、
それぞれの測定の間に１日程度の間隔をあけるのが望ま
しい。なお、測定に際しては、素子列熱用ヒータに負荷
する電圧を調整することにより、素子の温度を４５０　
’Ｃに設定保持した。

ガス感度は次式により求めた。

１Ｉｒ Ｒ□１・・・空気中での素子抵抗値（Ω）ＲＭ・・・ガ
ス中での素子抵抗値（Ω）ガス感度の経時変化について
は、次の加速試験にしたがって調べた。すなわち、素子
を内容量１４１のアクリル樹脂製ケース内に納め、これ
に１チ水素ガスを流入させた状態で１ｏ日間放置し、次
に、精製空気を流入して残存する水素を十分除去した後
、そのまま密閉して放置し、さらに１０日間放置する。

その後、加速試験を完了し、試験・開始後、２１日目に
ガス感度特性を測定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は素子の抵抗を調べるための電気回路図である。 代理人　弁理士　松　本　武　彦 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有効成分が５０〜６０重量％の酸化インジウム、
   ３５〜４０重量％の酸化錫、０．１〜５重量％の酸化パ
   ラジウムおよび０．１〜８重量％の酸化白金からなるガ
   ス検知素子。
2. （２）素子が焼結体である特許請求の範囲第１項記載の
   ガス検知素子。