JPS6152936B2 - - Google Patents
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- JPS6152936B2 JPS6152936B2 JP14719380A JP14719380A JPS6152936B2 JP S6152936 B2 JPS6152936 B2 JP S6152936B2 JP 14719380 A JP14719380 A JP 14719380A JP 14719380 A JP14719380 A JP 14719380A JP S6152936 B2 JPS6152936 B2 JP S6152936B2
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- heater
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
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Classifications
-
- 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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可燃性ガスを検知するガス検知素子に
かかり、構造が簡単で、量産性に富み、小型、軽
量化、省電力で動作をさせることを目的とする。
かかり、構造が簡単で、量産性に富み、小型、軽
量化、省電力で動作をさせることを目的とする。
近年、家庭用のエネルギー源としてのガスの普
及が著しく、それに伴うガス機器の急速な普及と
合まつて、ガス漏れが多発し、これらの事故が大
きな社会的問題となつている。これらの事故を未
然に防ぐ方法が多方面で検討されている。
及が著しく、それに伴うガス機器の急速な普及と
合まつて、ガス漏れが多発し、これらの事故が大
きな社会的問題となつている。これらの事故を未
然に防ぐ方法が多方面で検討されている。
特にその一つの方法として、可燃性ガスの漏れ
などを検知するための種々のガス検知素子が開発
されている。現在実用化されているガス検知素子
を検知方法によつて大別すると、半導体式と接触
燃焼式があげられる。前者は、高温（200〜400
℃）に加熱された半導体（一般に金属酸化物半導
体、ＳoO2，ＺoＯ、γ―Ｆe2O3等）がプロパンガ
スなどの可燃性ガスと接触した時に、電気抵抗値
が減少するという性質を利用するものである。
などを検知するための種々のガス検知素子が開発
されている。現在実用化されているガス検知素子
を検知方法によつて大別すると、半導体式と接触
燃焼式があげられる。前者は、高温（200〜400
℃）に加熱された半導体（一般に金属酸化物半導
体、ＳoO2，ＺoＯ、γ―Ｆe2O3等）がプロパンガ
スなどの可燃性ガスと接触した時に、電気抵抗値
が減少するという性質を利用するものである。
後者は、自己発熱（300〜400℃）している白金
または白金と他の貴金属からなる線、または厚膜
状の抵抗体がガスと接触すると自ら酸化触媒とし
て作用するため、線または厚膜状の抵抗体が温度
上昇し抵抗温度特性のための抵抗増加を検出する
方法である。これには、出力がガス濃度に対し
て、直線的に増加する利点があるものの、白金の
抵抗変化がわずかであるため、電気信号として得
られる出力が小さく増巾回路を必要とするという
欠点がある。
または白金と他の貴金属からなる線、または厚膜
状の抵抗体がガスと接触すると自ら酸化触媒とし
て作用するため、線または厚膜状の抵抗体が温度
上昇し抵抗温度特性のための抵抗増加を検出する
方法である。これには、出力がガス濃度に対し
て、直線的に増加する利点があるものの、白金の
抵抗変化がわずかであるため、電気信号として得
られる出力が小さく増巾回路を必要とするという
欠点がある。
これらの可燃性ガス検知素子の問題点をより詳
細に説明すれば、接触燃焼式の検知素子において
は、Ptの抵抗温度係数が小さく、そのため検出方
法も複雑な回路構成となる。
細に説明すれば、接触燃焼式の検知素子において
は、Ptの抵抗温度係数が小さく、そのため検出方
法も複雑な回路構成となる。
一方半導体式の場合半導体材料を高温で使用す
る点や、抵抗変化を取出す電極材料による不安定
要素が多い。また常に高温に保持するためのヒー
タ構造や材料なども重要な要素となる。特にその
構造は複雑となりやすく、コスト高になるととも
に強度の弱いものになりやすい。しかし半導体式
は出力が大きい利点を生かして、いち早く実用化
されたが、前記のように感応材料、構造によつて
は信頼性が不充分なものもあり、ひとつの問題と
なつている。本発明は、かかる現状の半導体式の
ガス検知素子の素子構造としてまつたく新しい形
を採用することによつて、今までの問題点を解決
しようとするものである。
る点や、抵抗変化を取出す電極材料による不安定
要素が多い。また常に高温に保持するためのヒー
タ構造や材料なども重要な要素となる。特にその
構造は複雑となりやすく、コスト高になるととも
に強度の弱いものになりやすい。しかし半導体式
は出力が大きい利点を生かして、いち早く実用化
されたが、前記のように感応材料、構造によつて
は信頼性が不充分なものもあり、ひとつの問題と
なつている。本発明は、かかる現状の半導体式の
ガス検知素子の素子構造としてまつたく新しい形
を採用することによつて、今までの問題点を解決
しようとするものである。
本発明にかかるガス検知部分の構造をその製造
方法に従つて述べることとする。
方法に従つて述べることとする。
まず耐熱性磁器にはアルミナ（Al2O3）焼結体
基板を用いた。大きさは縦１mm横１mm長さ５mmの
４角柱であり一般にハイブリツドIC用のアルミ
ナ焼結基板を前記の寸法で切断したものである。
次にこのアルミナ基板の側面の４面に電極を設け
るのであるが、前述のように、ガス感応材料を高
温で保持する必要があるため電極材料も高温で安
定なものでなければならない。本実施例では、白
金粉にガラス成分を混合したものに、さらに有機
バインダを混ぜペースト状にしたものを印刷し、
900℃の空気中で焼付ける方法を用いた。具体的
には、前記アルミナ磁器片を多数個並べたものに
スクリーン印刷で印刷し、乾燥後焼付ける、いわ
ゆる白金グレーズ電極と呼ばれる方法である。
基板を用いた。大きさは縦１mm横１mm長さ５mmの
４角柱であり一般にハイブリツドIC用のアルミ
ナ焼結基板を前記の寸法で切断したものである。
次にこのアルミナ基板の側面の４面に電極を設け
るのであるが、前述のように、ガス感応材料を高
温で保持する必要があるため電極材料も高温で安
定なものでなければならない。本実施例では、白
金粉にガラス成分を混合したものに、さらに有機
バインダを混ぜペースト状にしたものを印刷し、
900℃の空気中で焼付ける方法を用いた。具体的
には、前記アルミナ磁器片を多数個並べたものに
スクリーン印刷で印刷し、乾燥後焼付ける、いわ
ゆる白金グレーズ電極と呼ばれる方法である。
この印刷、焼付けを各側面、計４回くり返し行
うのである。この時、前に焼付けた電極と後の電
極や他の基板との接着が起こらないように、注意
して行う必要がある。この電極を設けた状態を第
１図に示す。図において１は前記アルミナ基板、
２，３がその電極であつて、２，３に対向する電
極が裏面にも設けられている。
うのである。この時、前に焼付けた電極と後の電
極や他の基板との接着が起こらないように、注意
して行う必要がある。この電極を設けた状態を第
１図に示す。図において１は前記アルミナ基板、
２，３がその電極であつて、２，３に対向する電
極が裏面にも設けられている。
次に第１図のように、比較的比抵抗の高い、貴
金属である白金線４（直径50μ）を用いて、電極
２とそれに対向する電極２′を接続する。この時
白金線４の抵抗は白金グレーズ電極２，３のそれ
に比べ比抵抗が高いので電極間に加えた電力が白
金線上でほとんど消費されるので加熱用ヒータと
して作用するのである。
金属である白金線４（直径50μ）を用いて、電極
２とそれに対向する電極２′を接続する。この時
白金線４の抵抗は白金グレーズ電極２，３のそれ
に比べ比抵抗が高いので電極間に加えた電力が白
金線上でほとんど消費されるので加熱用ヒータと
して作用するのである。
次に、可燃性ガスに感応する物質によつて、感
応部を形成するのであるが、本実施例においては
磁気記録材料としても使用されるγ―Ｆe2O3を用
いた。市販の試薬である四三酸化鉄（Ｆe3O4）粉
末（平均粒径0.3μ針状）をアルミナゾルと90：
10の比で混合し、ペースト状にし、金属製の精密
注射器に入れ、前記アルミナ基板の先端部の白金
線ヒータ上に滴下した。このようにすると第１図
に示すように、感応材料５が、アルミナ基板の先
端部にビード状に形成される。以上のように作成
された素子を先端部分での断面で示したものが第
２図である。図を詳細に説明するならば、１は前
記アルミナ焼結基板であり、４は白金線ヒータ
で、２，２′がそのヒータに電力を加えるべき電
極、３，３′が前記感応材料５の抵抗変化を外部
へ取り出すための電極である。
応部を形成するのであるが、本実施例においては
磁気記録材料としても使用されるγ―Ｆe2O3を用
いた。市販の試薬である四三酸化鉄（Ｆe3O4）粉
末（平均粒径0.3μ針状）をアルミナゾルと90：
10の比で混合し、ペースト状にし、金属製の精密
注射器に入れ、前記アルミナ基板の先端部の白金
線ヒータ上に滴下した。このようにすると第１図
に示すように、感応材料５が、アルミナ基板の先
端部にビード状に形成される。以上のように作成
された素子を先端部分での断面で示したものが第
２図である。図を詳細に説明するならば、１は前
記アルミナ焼結基板であり、４は白金線ヒータ
で、２，２′がそのヒータに電力を加えるべき電
極、３，３′が前記感応材料５の抵抗変化を外部
へ取り出すための電極である。
前記のように感応材料ペーストを滴下させた後
乾燥機を用いて乾燥させて後、電極２，２′に電
圧を加え、白金線４を加熱し、感応材料５を焼結
させる。ちなみにその温度は400℃であつて、前
記の四三酸化鉄（Ｆe3O4）が酸化され、ガスに対
して感応するガンマ型酸化第二鉄（γ―Ｆe2O3）
に、変態するものである。
乾燥機を用いて乾燥させて後、電極２，２′に電
圧を加え、白金線４を加熱し、感応材料５を焼結
させる。ちなみにその温度は400℃であつて、前
記の四三酸化鉄（Ｆe3O4）が酸化され、ガスに対
して感応するガンマ型酸化第二鉄（γ―Ｆe2O3）
に、変態するものである。
以上のように、本発明は極めて小型で、且つ量
産性に富む形状の素子を提供するものであつて、
以下にその特徴を詳細に述べる。
産性に富む形状の素子を提供するものであつて、
以下にその特徴を詳細に述べる。
従来の素子構造においては、ヒータを加熱する
ための電極と、信号を取り出すための電極が白金
線などの貴金属線で行なわれており、コスト的に
高くなるだけでなく、接続部分も多くなり、信頼
性や強度面でも問題が多く発生していた。しか
し、本発明によれば、素子構造はきわめて簡単
で、アルミナ基板のように強固な磁器柱が一本で
あるため、熱的にも損失が少なく強固な構造とな
る。また、白金グレーズ電極を用いることができ
るため、コスト的にも安価なものとなる。他に、
白金線ヒータが単なる加熱源としてのみならずビ
ード状感応部の骨格的な役割をも果たし、感応体
の機械的な増強材にもなつている。
ための電極と、信号を取り出すための電極が白金
線などの貴金属線で行なわれており、コスト的に
高くなるだけでなく、接続部分も多くなり、信頼
性や強度面でも問題が多く発生していた。しか
し、本発明によれば、素子構造はきわめて簡単
で、アルミナ基板のように強固な磁器柱が一本で
あるため、熱的にも損失が少なく強固な構造とな
る。また、白金グレーズ電極を用いることができ
るため、コスト的にも安価なものとなる。他に、
白金線ヒータが単なる加熱源としてのみならずビ
ード状感応部の骨格的な役割をも果たし、感応体
の機械的な増強材にもなつている。
以上のように本発明はコスト面で安価なものが
期待でき、機械的強度も大きく、小型，軽量化，
省電力化を可能にした、量産性の高い可燃性ガス
検知素子を提供するものである。
期待でき、機械的強度も大きく、小型，軽量化，
省電力化を可能にした、量産性の高い可燃性ガス
検知素子を提供するものである。
本実施例において、ヒータ材料としては白金を
用いたが、ヒータとしての材料は、比抵抗が高い
程、電力供給電圧を高く選ぶことができ、電源回
路も簡単になるので白金に他の貴金属を加えた合
金で比抵抗を高くすれば、より良好であることは
云うまでもない。また、そのヒータ構造もコイル
状にすることによつて、より機械的に強固な感応
部分が形成される。
用いたが、ヒータとしての材料は、比抵抗が高い
程、電力供給電圧を高く選ぶことができ、電源回
路も簡単になるので白金に他の貴金属を加えた合
金で比抵抗を高くすれば、より良好であることは
云うまでもない。また、そのヒータ構造もコイル
状にすることによつて、より機械的に強固な感応
部分が形成される。
また、本実施例では、４角柱を用いたが４側面
以上を持つ他の多面柱であつても同様な効果があ
ることは、云うまでもない。また、電極を、感応
部の抵抗検出部と、ヒータ加熱用とを分離して設
けたが、検出部の電極をひとつにし、ヒータ加熱
用電極の一方を共通で使用しても差しつかえな
く、また有効な手段でもある。
以上を持つ他の多面柱であつても同様な効果があ
ることは、云うまでもない。また、電極を、感応
部の抵抗検出部と、ヒータ加熱用とを分離して設
けたが、検出部の電極をひとつにし、ヒータ加熱
用電極の一方を共通で使用しても差しつかえな
く、また有効な手段でもある。
第１図は本発明の一実施例における可燃性ガス
検知素子の斜視図、第２図は同断面図である。 １……アルミナ焼結基板、２，２′……加熱ヒ
ータ用電極、３，３′……検出用電極、４……白
金線ヒータ、５……ガス感応体。
検知素子の斜視図、第２図は同断面図である。 １……アルミナ焼結基板、２，２′……加熱ヒ
ータ用電極、３，３′……検出用電極、４……白
金線ヒータ、５……ガス感応体。
Claims (1)
- １ 側面に電極を有する角柱状の耐熱性磁器と、
上記電極のうち１対の電極の先端部に接続された
比較的抵抗の高い耐熱性ヒータと、上記先端のヒ
ータ接続部分に設けられた可燃性ガス感応体材料
を有し、可燃性ガスの存在を上記電極の他の１対
の電極間の抵抗変化として検知するようにしたこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP14719380A JPS5770442A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14719380A JPS5770442A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5770442A JPS5770442A (en) | 1982-04-30 |
| JPS6152936B2 true JPS6152936B2 (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=15424661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14719380A Granted JPS5770442A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5770442A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0665079U (ja) * | 1991-10-31 | 1994-09-13 | 光代 小津 | 自動車小形机 |
-
1980
- 1980-10-20 JP JP14719380A patent/JPS5770442A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0665079U (ja) * | 1991-10-31 | 1994-09-13 | 光代 小津 | 自動車小形机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5770442A (en) | 1982-04-30 |
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