JPS6152937B2 - - Google Patents
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- JPS6152937B2 JPS6152937B2 JP14719680A JP14719680A JPS6152937B2 JP S6152937 B2 JPS6152937 B2 JP S6152937B2 JP 14719680 A JP14719680 A JP 14719680A JP 14719680 A JP14719680 A JP 14719680A JP S6152937 B2 JPS6152937 B2 JP S6152937B2
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- electrode
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- electrodes
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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
に関するもので、構造が簡単で、量産性に富み、
小型・軽量化・省電力で動作を行なうことを可能
ならしめることを目的とする。
に関するもので、構造が簡単で、量産性に富み、
小型・軽量化・省電力で動作を行なうことを可能
ならしめ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に
よつてガス漏れが多発しこれらの事故を未然に防
ぐ方法が多方面から検討されている。
及が著しく、それに伴うガス機器の急速な普及に
よつてガス漏れが多発しこれらの事故を未然に防
ぐ方法が多方面から検討されている。
特にその一つの方法として、微量の可燃性ガス
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可燃性ガス検知素
子を検知方式によつて大別すると、半導体方式
と、接触燃焼式があげられる。
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可燃性ガス検知素
子を検知方式によつて大別すると、半導体方式
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、SnO2，ZnO，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。
体（一般に金属酸化物半導体、SnO2，ZnO，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、白金と他の貴金属との合金からなる線ま
たは厚膜状の抵抗体がガスに接触すると、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、白金など合金の抵抗温度特性
のため抵抗が増加し、その抵抗増を検出する方法
である。
または、白金と他の貴金属との合金からなる線ま
たは厚膜状の抵抗体がガスに接触すると、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、白金など合金の抵抗温度特性
のため抵抗が増加し、その抵抗増を検出する方法
である。
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、そのため検出に
はブリツジ回路などを必要とし、複雑な回路構成
となる。さらに、ブリツジ回路を必要とすること
から、比較素子（補償素子ともいう）を必要と
し、両者のバランスが清浄空気中では常にとれて
いなければならず、バランスがくずれてしまうと
非平衡出力が発生し、誤動作を起こす原因とな
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、そのため検出に
はブリツジ回路などを必要とし、複雑な回路構成
となる。さらに、ブリツジ回路を必要とすること
から、比較素子（補償素子ともいう）を必要と
し、両者のバランスが清浄空気中では常にとれて
いなければならず、バランスがくずれてしまうと
非平衡出力が発生し、誤動作を起こす原因とな
る。
一方半導体方式の場合、不安定な半導体材料を
高温で使用する点や抵抗変化を取出す電極材料な
どによる不安定要素が一部残されている。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。しかし半導体方式は、出力が
大きい利点を生かしていち早く製品化、実用化が
なされたが、感応体材料によつては、信頼性が不
充分な点があるのが現在の問題点となつている。
高温で使用する点や抵抗変化を取出す電極材料な
どによる不安定要素が一部残されている。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。しかし半導体方式は、出力が
大きい利点を生かしていち早く製品化、実用化が
なされたが、感応体材料によつては、信頼性が不
充分な点があるのが現在の問題点となつている。
本発明は全く新らしい素子構造を有し上述のよ
うな欠点のないガス検知素子を実現しようとする
ものである。
うな欠点のないガス検知素子を実現しようとする
ものである。
以下本発明の一実施例を詳細に説明する。
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。まず基体となる
耐熱性磁器としてアルミナ（Al2O3）焼結体基板
を用いた。その大きさは15mm×15mmで厚さは300
μである。
方法に従つて述べることとする。まず基体となる
耐熱性磁器としてアルミナ（Al2O3）焼結体基板
を用いた。その大きさは15mm×15mmで厚さは300
μである。
このアルミナ磁器基板の両面に電極を設けるの
であるが、まず電極材料には、白金にガラス成分
と有機バインダを混ぜたペーストを用い、印刷法
を用いて基板上に塗布し900℃の温度で焼付け
る、いわゆる白金グレーズ抵抗体の作製方法を利
用した。そして、素子化するための所定の大きさ
にダイヤモンドカツターを用いて切断する。その
概要を第１図に示す。図において、１はアルミナ
基板、２は基板１上に前記の方法で設けられた白
金グレーズ電極である。ちなみに切断時のサイズ
は、巾１mm長さ7.5mm厚さ300μである。
であるが、まず電極材料には、白金にガラス成分
と有機バインダを混ぜたペーストを用い、印刷法
を用いて基板上に塗布し900℃の温度で焼付け
る、いわゆる白金グレーズ抵抗体の作製方法を利
用した。そして、素子化するための所定の大きさ
にダイヤモンドカツターを用いて切断する。その
概要を第１図に示す。図において、１はアルミナ
基板、２は基板１上に前記の方法で設けられた白
金グレーズ電極である。ちなみに切断時のサイズ
は、巾１mm長さ7.5mm厚さ300μである。
次に前記の切断基板片を２枚、第２図のように
２mm間隔で平行に並べ、中央部をガラス４によつ
て溶着させる。具体的には、有機バインダを含む
ガガラペーストを基板中央部附近の基板間に滴下
する。このときペーストの表面張力によつて丸く
二つの基板間におおうようになる。この状態でバ
インダを乾燥機内で乾燥させ、トンネル炉で焼付
ける。
２mm間隔で平行に並べ、中央部をガラス４によつ
て溶着させる。具体的には、有機バインダを含む
ガガラペーストを基板中央部附近の基板間に滴下
する。このときペーストの表面張力によつて丸く
二つの基板間におおうようになる。この状態でバ
インダを乾燥機内で乾燥させ、トンネル炉で焼付
ける。
第２図において１，１′がアルミナ基板、２，
２′が電極であり、裏面にも電極が設けられてい
る。４は前記ガラスによる補強材である、次に第
２図のように、白金線３（直径50μ）を接続す
る。この時、基板の上面の電極どうしを白金線３
で接続し、下面の電極も同じように下面どうしを
白金線３′で接続する。この時、白金線３，３′の
比抵抗は白金グレーズ電極２に比べ高いので、電
極間に加えた電力はヒータとなる前記白金線３，
３′上でほとんど消費されるので、白金線３，
３′は加熱用ヒータとして使用できるのである。
２′が電極であり、裏面にも電極が設けられてい
る。４は前記ガラスによる補強材である、次に第
２図のように、白金線３（直径50μ）を接続す
る。この時、基板の上面の電極どうしを白金線３
で接続し、下面の電極も同じように下面どうしを
白金線３′で接続する。この時、白金線３，３′の
比抵抗は白金グレーズ電極２に比べ高いので、電
極間に加えた電力はヒータとなる前記白金線３，
３′上でほとんど消費されるので、白金線３，
３′は加熱用ヒータとして使用できるのである。
次に可燃性ガスに感応する物質（SnO2，
ZnO，γ―Fe2O3等）をペースト状にし、前記白
金線と基板接続部に滴下し、乾燥後、電気炉で焼
ける。第３図にその外観を示す。４が補強用ガラ
ス、５が感応物質のビード状焼結物である。第４
図は前記基板の先端部の断面図である。図を詳細
に説明すれば１，１′はアルミナ基板２，２′は白
金グレーズ電極であり、それぞれ白金線３および
３′で接続されている。第２図では一例として一
対の耐熱性磁器１，１′の上面側電極同志、下面
側の電極同志を接続しているが、必ずしもこれに
限定するものではなく一方の耐熱性磁器の上面側
電極ともう一方の耐熱性磁器の下面側電極を接続
してもよい。
ZnO，γ―Fe2O3等）をペースト状にし、前記白
金線と基板接続部に滴下し、乾燥後、電気炉で焼
ける。第３図にその外観を示す。４が補強用ガラ
ス、５が感応物質のビード状焼結物である。第４
図は前記基板の先端部の断面図である。図を詳細
に説明すれば１，１′はアルミナ基板２，２′は白
金グレーズ電極であり、それぞれ白金線３および
３′で接続されている。第２図では一例として一
対の耐熱性磁器１，１′の上面側電極同志、下面
側の電極同志を接続しているが、必ずしもこれに
限定するものではなく一方の耐熱性磁器の上面側
電極ともう一方の耐熱性磁器の下面側電極を接続
してもよい。
上記構成により、一対の耐熱性磁器の下面もし
くは上面電極間に電圧を印加し、前記金属線を加
熱するとともに、可燃性ガスの存在を耐熱性磁気
の下面および上面の電極間の電気抵抗値変化によ
つて検知できるものである。この時、どちらか一
方の白金線、たとえば３をヒータとすれば、電極
２の間に電圧を印加すれば電力は白金線３で消費
される。この場合、電極２，２′間がガス感応材
料５の抵抗変化を取出すための電極となるのであ
る。
くは上面電極間に電圧を印加し、前記金属線を加
熱するとともに、可燃性ガスの存在を耐熱性磁気
の下面および上面の電極間の電気抵抗値変化によ
つて検知できるものである。この時、どちらか一
方の白金線、たとえば３をヒータとすれば、電極
２の間に電圧を印加すれば電力は白金線３で消費
される。この場合、電極２，２′間がガス感応材
料５の抵抗変化を取出すための電極となるのであ
る。
以上のように本発明による素子は非常に小型で
簡便な構造で構成されており、以下に述べるよう
な特徴と効果を有するものである。
簡便な構造で構成されており、以下に述べるよう
な特徴と効果を有するものである。
まず従来の素子では、電極に貴金属線を用いる
のでコストも高く機械的強度も弱いとされてきた
が本発明による素子は、アルミナ基板を用いるた
め実用上十分な強度を有し、白金グレーズの印刷
による電極作成法を採用することができ低コスト
化が可能となる。また本発明の構造では量産性に
もすぐれている。また感応体のビード状焼結体も
内部の白金線が機械的な補強材として作用し、比
較強固な感応体が作製し得る。
のでコストも高く機械的強度も弱いとされてきた
が本発明による素子は、アルミナ基板を用いるた
め実用上十分な強度を有し、白金グレーズの印刷
による電極作成法を採用することができ低コスト
化が可能となる。また本発明の構造では量産性に
もすぐれている。また感応体のビード状焼結体も
内部の白金線が機械的な補強材として作用し、比
較強固な感応体が作製し得る。
また上記の実施例において、白金の電極および
ヒータを用いたものについて述べたが、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、電源回路も簡単となるの
で、白金に他の貴金属を加えた合金で比抵抗を高
くすればより有効なものになる。また、白金線の
構造もコイル状にするなどの手段を用いれば、機
械的強度あるいは加熱効率の面からもより効果的
なものになり得る。
ヒータを用いたものについて述べたが、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、電源回路も簡単となるの
で、白金に他の貴金属を加えた合金で比抵抗を高
くすればより有効なものになる。また、白金線の
構造もコイル状にするなどの手段を用いれば、機
械的強度あるいは加熱効率の面からもより効果的
なものになり得る。
以上述べたように本発明は小型，軽量，省電力
型の安価な可燃性ガス検知素子を提供するもので
ある。
型の安価な可燃性ガス検知素子を提供するもので
ある。
第１図ａ，ｂは本発明に使用する耐熱性磁器基
板の概略を示すもので、ａは斜視図、ｂは断面図
である。第２図，第３図は本発明の素子の製造方
法を順に示す斜視図、第４図は同素子の先端部の
断面図である。 １……（Al2O3）焼結基板、２，２′……白金グ
レーズ電極、３，３′……白金線、４……補強用
接着ガラス、５……感応体材料。
板の概略を示すもので、ａは斜視図、ｂは断面図
である。第２図，第３図は本発明の素子の製造方
法を順に示す斜視図、第４図は同素子の先端部の
断面図である。 １……（Al2O3）焼結基板、２，２′……白金グ
レーズ電極、３，３′……白金線、４……補強用
接着ガラス、５……感応体材料。
Claims (1)
- １ 上面および下面に電極を有する４角柱をした
１対の耐熱性磁器と、一端部において一方の上記
耐熱性磁器の上記上面電極または下面電極ともう
一方の上記耐熱性磁器の上記上面電極または上記
下面電極とを接続する比較的抵抗の高い金属線
と、上記接続部を覆うように形成された可燃性ガ
ス感応体と、上記一対の耐熱性磁器の中央部にお
いて両者の位置関係を保持する絶縁性耐熱接着剤
とを有し、上記上面電極または上記下面電極とも
う一方の上記上面電極または上記下面電極間に電
圧を印加し前記金属線を加熱するとともに、可燃
性ガスの存在を前記耐熱性磁器の上記下面電極と
上記上面電極間の電気抵抗値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 |
|---|---|---|---|
| JP14719680A JPS5770443A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14719680A JPS5770443A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5770443A JPS5770443A (en) | 1982-04-30 |
| JPS6152937B2 true JPS6152937B2 (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=15424723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14719680A Granted JPS5770443A (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | Detection element of combustible gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5770443A (ja) |
-
1980
- 1980-10-20 JP JP14719680A patent/JPS5770443A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5770443A (en) | 1982-04-30 |
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