JPS6156789B2 - - Google Patents

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JPS6156789B2
JPS6156789B2 JP20299882A JP20299882A JPS6156789B2 JP S6156789 B2 JPS6156789 B2 JP S6156789B2 JP 20299882 A JP20299882 A JP 20299882A JP 20299882 A JP20299882 A JP 20299882A JP S6156789 B2 JPS6156789 B2 JP S6156789B2
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JP
Japan
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gas
sulfate ions
additives
sensitivity
oxide
Prior art date
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Application number
JP20299882A
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Japanese (ja)
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JPS5992339A (en
Inventor
Yoshihiko Nakatani
Masayuki Sakai
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP20299882A priority Critical patent/JPS5992339A/en
Publication of JPS5992339A publication Critical patent/JPS5992339A/en
Publication of JPS6156789B2 publication Critical patent/JPS6156789B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

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。 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
家庭を中心に各種工場などで可燃性ガスによる爆
発事故や有害ガスによる中毒事故が多発し、大き
な社会問題となつていることに強く起因してい
る。特にプロパンガスは、爆発下限界(LEL)
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。 近年になつて、酸化第二錫(SnO2)やガンマ型
酸化第二鉄(γ−Fe2O3)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、ガス漏れなどの
事故が発生してもLELに至るまでの間に、プロ
パンガスの存在をいち早く検知し、爆発を未然に
防げるようになつている。 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
たがつて、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
大きくなつてきている。 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。 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℃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。 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。 発明の構成 本発明はアルフア型酸化第二鉄(α−Fe2O3
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
性に及ぼす影響、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。 すなわち、本発明のガス検知素子は、硫酸イオ
ンが0.005〜10重量%含有されたα−Fe2O3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GeO2およびThO2に換算して添加
物総量で0.1〜50モル含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−Fe2O3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とによつてなされたもの
である。 実施例の説明 以下に本発明の実施例を説明する。 まず実施例1においては、α−Fe2O3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。 実施例 1 市販の酸化第二鉄(Fe2O3)(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200g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―7H2O)試薬を40g
添加し、らいかい機で2時間混合した。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。 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つくり撹拌
されている容積50の測定容器中で測定し、ガス
中での抵抗値(Rg)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
量比率にして10ppm/秒の割合で流入させ、そ
の濃度が0.2容量%に達した時にそれぞれ測定し
た。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%から5容量%であるからであ
る。 またガス感応体に含まれる硫酸イオン
(SO4 --)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。その結果、これらの焼結
感応体に含まれている硫酸イオンの量は0.41〜
0.57重量%であつた。 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。感応特性は、(i)ガス感度(Ra/Rg)、(ii)抵抗
経時変化率△R(感応体を400℃の温度で2000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(Ra/
Rg)と、抵抗経時変化率(△R)を示す。なお
△Rは表中の( )内に記載した。 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/Rg)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Ge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。 本発明において添加物総量を0.1〜50モル%に
限定したのは、0.1モル未満では、第1図〜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%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。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a gas detection element using a metal oxide semiconductor used to detect combustible gas. Conventional configuration and its problems In recent years, various research and development activities have become active regarding materials for sensing elements for flammable gases. This is strongly attributable to the fact that explosion accidents caused by flammable gases and poisoning accidents caused by harmful gases occur frequently, mainly in households and in various factories, and have become a major social problem. In particular, propane gas has a lower explosive limit (LEL).
Because it has a lower specific gravity and a higher specific gravity than air, it tends to stagnate in rooms, causing many accidents and causing many casualties every year. In recent years, gas detection elements using metal oxides such as stannic oxide (SnO 2 ) and gamma-type ferric oxide (γ-Fe 2 O 3 ) have been put into practical use, and are used in gas leak alarms, etc. It is applied. Even if an accident such as a gas leak occurs, the presence of propane gas can be quickly detected before the LEL is reached, making it possible to prevent an explosion. 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, the demand for gas detection elements that can sensitively detect methane gas, which is the main component of LNG, is increasing. Of course, gas detection elements sensitive to methane gas have already been developed, but most of them use noble metal catalysts as sensitizers in the sensitive material.
Problems include catalyst poisoning by various gases, low selectivity to methane gas, and large changes in characteristics over time. For example, since methane gas itself is a very stable gas, a sensing element with sufficient sensitivity must be extremely active. Efforts have been made to use a noble metal catalyst added to the susceptor material, or to operate the susceptor at a considerably high temperature, for example, 450° C. or higher. However, the current situation is that the properties are still insufficient for practical use. 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 with high sensitivity to methane even at relatively low operating temperatures without adding any noble metal catalyst. Structure of the Invention The present invention is directed to alpha-type ferric oxide (α-Fe 2 O 3 ).
This discovery was made while studying the effects of various anions contained in the gas sensing element on the gas sensitivity characteristics, as well as the effects of additives. That is, the gas sensing element of the present invention contains α-Fe 2 O 3 containing 0.005 to 10% by weight of sulfate ions,
The gas sensitizer contains at least one of Ge and Th as an additive, in a total amount of 0.1 to 50 mol in terms of GeO 2 and ThO 2 , respectively. By adding Ge or Th to the material α-Fe 2 O 3 containing sulfate ions, the gas sensitivity characteristics and its reliability are dramatically improved, and the resistance to methane gas mentioned above is sufficiently large for practical use. This was achieved by discovering that it was possible to achieve high sensitivity. Description of Examples Examples of the present invention will be described below. First, in Example 1, the amount of sulfate ions contained in α-Fe 2 O 3 was kept constant, and
The cases where the amount of Ge or Th added and the combination thereof are changed will be described. Example 1 Additive for incorporating sulfate ions into 200 g of commercially available ferric oxide (Fe 2 O 3 ) reagent (which was confirmed to be entirely α-Fe 2 O 3 phase by X-ray diffraction). 40g of ferrous sulfate ( FeSO4-7H2O ) reagent as
and mixed for 2 hours in a rice cooker. These mixtures were equally divided into several parts, and commercially available germanium oxide (GeO 2 ) and thorium oxide (ThO 2 ) reagents were added to each of them, 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 to form particles with a size of 100 to 200μ. Next, these powders were pressure-molded into a rectangular parallelepiped shape and heated in air at a temperature of 600°C.
Baked for an hour. Next, Au was vapor-deposited on the surface of this sintered body to form a pair of comb-shaped electrodes, and a platinum heating element was attached to the back surface with an inorganic adhesive to serve as a heater and a sensing element was fabricated. A current was passed through this heating element, and the current value was adjusted to control the operating temperature of the element.
The element temperature was maintained at 400°C and its gas sensitivity characteristics were measured. The resistance value (Ra) in air was measured in a measuring container with a volume of 50 mm in which dry air was stirred slowly to the extent that no turbulence occurred, and the resistance value (Rg) in gas was determined by 99% purity inside
The above methane (CH 4 ) and hydrogen (H 2 ) gases were made to flow at a volume ratio of 10 ppm/sec, and each was measured when the concentration reached 0.2 volume %. The gas concentration to be measured was chosen to be 0.2% because the practically required detection concentration for a gas detection element is in the range of several tenths to several tenths of the lower explosive limit temperature (LEL) of the gas. Each of the above gases
This is because the LEL is approximately 2% to 5% by volume. Furthermore, the presence of sulfate ions (SO 4 -- ) contained in the 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. As a result, the amount of sulfate ions contained in these sintered sensitizers ranged from 0.41 to
It was 0.57% by weight. Figures 1 and 2 show the dependence of the gas sensitivity characteristics on the amount added when each additive is added individually. Sensitivity characteristics are evaluated by (i) gas sensitivity (Ra/Rg), (ii) rate of change in resistance over time △R (rate of change in resistance value from the initial value when the sensitive body is held at a temperature of 400°C for 2000 hours) did. Table 1 also shows the gas sensitivity (Ra/
Rg) and resistance change rate over time (ΔR). Note that ΔR is written in parentheses in the table. As is clear from Figures 1 to 2 and Table 1, by adding Ge or Th alone or in combination, the gas sensitivity characteristics (gas sensitivity:
Ra/Rg) has greatly improved. Also noteworthy is the change in resistance value over time, and the addition of these additives significantly reduces the rate of change. It can thus be seen that the addition of Ge or Th can dramatically improve gas sensitivity characteristics and reliability. In the present invention, the total amount of additives is limited to 0.1 to 50 mol%.
As seen in the figure and Table 1, no effect on improving gas sensitivity characteristics and reliability was observed.
On the other hand, if it exceeds 50 mol%, the resistance value itself becomes high,
This is also because the characteristics lack stability. In the table 〓
The marked items correspond to these,
In Table 1, it is listed as a comparative example.

【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、ほ
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Ge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、しかもこれが経時
的に安定なため、結果的に非常に大きなガス感度
と高い信頼性を実現し得ることがわかる。 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
加物の量、組み合わせが異る場合について述べ
た。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量がガス感応特
性に対してどのような効果を持つかについて述べ
る。 実施例 2 市販の酸化第二鉄(Fe2O3)試薬100gにやはり
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整された硫酸第一鉄
(FeSO4―7H2O)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。
[Table] *Comparative example By the way, in general, metal oxides that are amorphous to some extent are more likely to become active in physicochemical phenomena such as adsorption phenomena for flammable gases than those that are crystallized. It is said that However, even the commercially available reagent α-Fe 2 O 3 used in this example, which is almost completely crystallized, shows extremely high activity by containing sulfate ions and further adding Ge or Th. Furthermore, since this is stable over time, it can be seen that extremely high gas sensitivity and high reliability can be achieved as a result. In Example 1, the sensitive body is a sintered body, the amount of sulfate ions contained is constant, and the amounts and combinations of additives are varied. 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 was confirmed that the present invention is effective even when the sensitive body is a sintered film, and the effect of the amount of sulfate ions contained on the gas sensitivity characteristics is described. . Example 2 To 100 g of a commercially available ferric oxide (Fe 2 O 3 ) reagent, commercially available germanium oxide (GeO 2 ) and thorium oxide (ThO 2 ) reagents were collected in the proportions shown in Table 2. , and were mixed for 2 hours using a sieve machine. Next, each mixed powder was divided into 8 equal parts,
Ferrous sulfate (FeSO 4 -7H 2 O) solutions adjusted in advance to various concentrations were added to this, and then each powder was mixed for 1 hour using a sieve.
In this way, there are 3 types of oxide compositions (Samples A to C) as representative examples, and 8 types of oxide compositions with different amounts of sulfate ions, for a total of 24 samples.
Various samples were obtained.

【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、ガス検
知素子の基板として縦、横それぞれ5mm、厚み
0.5mmのアルミナ基板を用意し、この表面に0.5mm
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
板の裏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。 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
間保持した。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
なつた。このガス感応体の厚みは約55μであつ
た。このようにしてガス検知素子を得た。 またガス感応膜に含まれる硫酸イオンの量の同
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つた。
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
つた。 それぞれの検知素子のガス感応特性を実施例1
の場合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〜Cのガス感度
(Ra/Rg)と含有される硫酸イオンとの関係をそ
れぞれ示す。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
重量%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においては、被検ガスとしては
メタンとプロパンガスを用いた。 第3図〜第5図から明らかなように、感応体が
焼結膜であつても、実施例1で得られたのとほぼ
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。 また第3図〜第5図を見ればわかるように、硫
酸イオンの量が0.005重量%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硫酸
イオン量を0.005〜10.0重量%に限定したのは上
述した点に依るものである。
[Table] 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 100μ, and triethanolamine was added to form a paste. On the other hand, as a substrate for the gas detection element, the length and width are each 5 mm, and the thickness is
Prepare a 0.5mm alumina substrate, and place 0.5mm on this surface.
A pair of comb-shaped electrodes was formed by printing gold paste in a comb shape at intervals of . A commercially available ruthenium oxide glaze resistor was printed on the back side of the alumina substrate between the gold electrodes and baked to form a heater. Next, the above paste was printed on the surface of the board to a thickness of about 70μ, and after air drying at room temperature, it was heated to 400℃.
The mixture was gradually heated until the temperature reached , and maintained at this temperature for 1 hour. At this stage, the paste evaporated and became a sintered film of the respective oxide composition containing sulfate ions. The thickness of this gas sensitive body was approximately 55μ. A gas sensing element was thus obtained. 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 at a temperature of 400°C in the same manner as described above. TG this
DTA and fluorescent X-ray analysis were performed.
Further, the presence of sulfate ions was confirmed by analyzing the infrared absorption spectrum as in Example 1. Example 1 shows the gas sensitivity characteristics of each sensing element.
It was measured in the same way as in the case of . 3 to 5 show the relationship between the gas sensitivity (Ra/Rg) and the sulfate ions contained in samples A to C having different oxide compositions, respectively. Table 3 also shows that samples A to C contain 2 to 5 sulfate ions as representative examples of aging characteristics.
The rate of change in resistance value over time when evaluated using the same method as in Example 1 for those containing % by weight is shown. In Example 2, methane and propane gas were used as the test gases. As is clear from FIGS. 3 to 5, almost the same characteristics as those 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. Further, as can be seen from FIGS. 3 to 5, if the amount of sulfate ions is less than 0.005% by weight, there is no effect of adding Ge or Th, and the effects 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 reason why the amount of sulfate ions contained in the gas sensing element of the present invention is limited to 0.005 to 10.0% by weight is based on the above-mentioned points.

【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。 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ガスを用いたが、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、アルコールといつ
た可燃性ガスに対しても有効であることは勿論で
ある。 発明の効果 以上説明したように、本発明のガス検知素子
は、硫酸イオンを含有するα―Fe2O3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難しいとされてきた
メタンガスに対して、400℃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)化に伴つ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
と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。これは換言すれ
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。
[Table] By the way, in Examples 1 and 2, commercially available oxide reagents were used as starting materials, 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. Furthermore, in the examples, methane, hydrogen, or propane gas was used as the test gas, but 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 also effective against Effects of the Invention As explained above, 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-Fe 2 O 3 containing sulfate ions as a sensitive body. As a result, gas sensitivity has been dramatically improved, and even at a relatively low temperature of 400°C, it has extremely high sensitivity for methane gas, which has been difficult to detect in trace amounts without the use of precious metal catalysts. It is possible to realize this. This precisely responds to social needs, which are becoming increasingly demanding as city gas is replaced with natural gas (main component: methane gas), and its effects are extremely significant. Another effect 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
る添加物量と、メタンおよび水素に対する感度
(Ra/Rg)ならびに抵抗経時変化率(△R)との
関係を示した特性図、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
およびプロパンガスに対する感度(Ra/Rg)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。
Figures 1 and 2 are characteristic diagrams showing the relationship between the amount of additives, sensitivity to methane and hydrogen (Ra/Rg), and rate of change in resistance over time (△R) in one embodiment of the present invention, and Figure 3 ~Figure 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the sulfate ion content and the sensitivity (Ra/Rg) to methane and propane gas for three representative oxide compositions in another example of the present invention. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 硫酸イオンが0.005〜10重量%含有されたア
ルフア型酸化第二鉄(α−Fe2O3)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GeO2およ
びThO2に換算して添加物総量で0.1〜50モル%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。 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。
[Claims] 1. Germanium (Ge) and thorium (Th) are added as additives to alpha-type ferric oxide (α-Fe 2 O 3 ) containing 0.005 to 10% by weight of sulfate ions.
A gas sensing element characterized in that at least one of the additives contains 0.1 to 50 mol % of the total amount of additives in terms of GeO 2 and ThO 2 , respectively, as a gas sensitive material. 2. The gas detection according to claim 1, wherein 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. element.
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