JPS6366449A - Gas detector - Google Patents

Gas detector

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JPS6366449A
JPS6366449A JP21207686A JP21207686A JPS6366449A JP S6366449 A JPS6366449 A JP S6366449A JP 21207686 A JP21207686 A JP 21207686A JP 21207686 A JP21207686 A JP 21207686A JP S6366449 A JPS6366449 A JP S6366449A
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峰次 那須
Toshitaka Matsuura
松浦 利孝
Akio Takami
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve an accurate measurement of a gas partial pressure, by covering a pair of electrodes with a gas sensing layer varying in the electric resistance with gas components to make the contact area between the gas sensing layer and the electrode on the anode side larger than that between the layer and the electrode on the cathode side. CONSTITUTION:Electrode patterns 16 such as detection electrode patterns 16a and 16b and a thermal resistance electrode pattern 16e or the like are formed on a ceramic substrate 12 and a ceramic laminate plate 18 is laminated thereon integrally with the substrate 12. A porous gas sensing layer 24 which contains a gas sensitive metal oxide to vary in the electric resistance with components and concentration of a gas in the perimeter is formed within a window 20 of the laminate plate 18 and the gas sensing layer 24 supports a precious metal catalyst such as Pt and Rh. Among the electrode patterns 16, the anode side electrode pattern 16a contacting the gas sensing layer 24 and the cathode side electrode pattern 16b are rectangular and the contact area of the electrode pattern 16a is larger than that of the electrode pattern 16b. Here, the gas sensitive metal oxide used for the gas sensing layer 24 is selected according to a gas detected by a transition metal oxide such as TiO2.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、特定のガス成分の濃度に応じて抵抗値の変化
する感ガス性の金属酸化物を用いて周囲のガスを検出す
るガス検出器に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to gas detection that detects surrounding gas using a gas-sensitive metal oxide whose resistance value changes depending on the concentration of a specific gas component. It is related to vessels.

[従来の技術] 従来よりガスの存在、あるいはその!Uを検出するため
のガス検出器として、酸素ガス検出器、可燃性ガス検出
器等が実用化されている。
[Conventional technology] The existence of gas or not! As gas detectors for detecting U, oxygen gas detectors, combustible gas detectors, etc. have been put into practical use.

これらの中に、ガスが接触した場合に、その電気抵抗が
変化する特性を持った感ガス性の金属酸化物を使用して
いるものがある。例えばT!02Coo、NiO等の遷
移金属元素の酸化物等は酸素センサとして使用できる。
Some of these use gas-sensitive metal oxides that have the property of changing their electrical resistance when they come into contact with gas. For example, T! Oxides of transition metal elements such as 02Coo and NiO can be used as oxygen sensors.

ここで例示した遷移金属酸化物は、非化学m論的化合物
である。そして、この非化学量論的化合物中の荷電担体
(ホール、電子)の量は、周囲の酸素ガス分圧によって
変化する。そのために、周囲の酸素ガス分圧に応じて導
電率が変化するのである。
The transition metal oxides exemplified here are non-schemiochemical compounds. The amount of charge carriers (holes, electrons) in this non-stoichiometric compound changes depending on the partial pressure of the surrounding oxygen gas. Therefore, the conductivity changes depending on the partial pressure of the surrounding oxygen gas.

上記ガス検出器では、検出するガスの分圧によるガス検
出素子の電気抵抗値の変化を、電圧信号として出力する
ために、第19図に示すように構成されている。上記ガ
ス検出素子Aと直列に抵抗体Rc@Kuけ、この抵抗体
RCとガス検出素子Aとの直列回路に直流電圧Vを印加
し、抵抗体RCの両端に生ずる電圧■Oを電圧信号とし
て検出する。すなわち測定対象のガス分圧の変化によっ
て、ガス検出素子Aの抵抗値が比較抵抗RC,に比べて
小さいとぎには、抵抗体RCの両端に生ずる電圧■0が
大きくなり、逆にガス検出素子Aの抵抗値が比較抵抗R
eに比べて■大きいと電圧VOは小さくなる。
The gas detector described above is configured as shown in FIG. 19 in order to output the change in the electrical resistance value of the gas detection element due to the partial pressure of the gas to be detected as a voltage signal. A resistor Rc@Ku is placed in series with the gas detection element A, and a DC voltage V is applied to the series circuit of the resistor RC and the gas detection element A, and the voltage O generated across the resistor RC is used as a voltage signal. To detect. In other words, when the resistance value of the gas detection element A is smaller than the comparison resistor RC due to a change in the partial pressure of the gas to be measured, the voltage 0 generated across the resistor RC increases, and conversely, the resistance value of the gas detection element A increases The resistance value of A is the comparison resistance R
When ■ is larger than e, the voltage VO becomes smaller.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記酸素センサのうち、例えば、Ti(hセ
ンサでは、高温の酸化雰囲気で、陰極と陽極間のバイア
スによるイオン電流のために、陽極側ではTi”O不足
状態になるとともに02−の過剰な状態になって酸素欠
陥が少なくなる。このため陽極とTi0zの感ガス層間
の抵抗が上昇し、感ガス層の抵抗値が初期状態から異な
った値とな゛  つて劣化する。その結果ガス分圧検出
のための正確な電圧信号を得られないという問題点があ
った。
[Problems to be Solved by the Invention] Among the oxygen sensors mentioned above, for example, in the case of the Ti(h sensor), in a high-temperature oxidizing atmosphere, Ti" As O2 becomes deficient, oxygen vacancies decrease as 02- becomes excessive.For this reason, the resistance between the anode and the Ti0z gas-sensitive layer increases, and the resistance value of the gas-sensitive layer becomes different from the initial state. As a result, there was a problem that an accurate voltage signal for detecting gas partial pressure could not be obtained.

本発明は、上記従来の技術の問題点を究明した結果なさ
れたもので、経時変化による劣化の少ないガス検出器を
提供することを目的とする。
The present invention was made as a result of investigating the problems of the above-mentioned conventional techniques, and an object of the present invention is to provide a gas detector that is less likely to deteriorate due to changes over time.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するための手段としての本発明の構成
は、 陽極及び陰極からなる一対の電極と、 該一対の電極を覆い、感ガス性金属酸化物を含み、周囲
のガス成分及び/又はその濃度に応じて電気抵抗が変化
する多孔質の感ガス層とを備え、 上記電極のうち、陽極側の電極と上記感ガス層との接触
面積が、陰極側の電極と上記感ガス層との接触面積より
大なることを特徴とするガス検出器を要旨とする。
[Means for Solving the Problems] The structure of the present invention as a means for solving the above problems includes: a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode; and a gas-sensitive metal oxide covering the pair of electrodes. and a porous gas-sensitive layer whose electrical resistance changes depending on the surrounding gas components and/or their concentration, the contact area between the anode-side electrode and the gas-sensitive layer being The gist of the present invention is a gas detector characterized in that the contact area is larger than the contact area between the cathode side electrode and the gas-sensitive layer.

ここで、上記電極としては、耐熱性の導電体であれば特
に限定はないが、通常、タングステン、モリブデン、金
あるいは白金族を主成分としたものが用いられる。
Here, the electrode is not particularly limited as long as it is a heat-resistant conductor, but it is usually made of tungsten, molybdenum, gold, or a platinum group metal as a main component.

感ガス層に用いられる感ガス性金属酸化物としては、検
出するガス成分に応じてその物質を選択すればよいが、
通常用いられるものとして、TiO2,5n02 、c
oo、zno、Nb:z 05 。
The gas-sensitive metal oxide used in the gas-sensitive layer may be selected depending on the gas component to be detected.
TiO2,5n02, c
oo, zno, Nb:z 05 .

Cr2O3,NiO等の遷移金属酸化物があげられ、本
発明においてもこれらのうちのいずれか1つまたは2つ
以上の組合せの物質を用いればよい。
Examples include transition metal oxides such as Cr2O3 and NiO, and in the present invention, any one or a combination of two or more of these may be used.

本発明のガス検出器は、例えば、セラミック基板上に厚
膜技術等のハイブリッド技術により感ガス層等を設ける
ことにより作成できる。おるいは、厚膜技術等を使用せ
ずに、サーミスタ等で用いられる。ディスク型、ビート
型等に形成しもよい。
The gas detector of the present invention can be produced, for example, by providing a gas-sensitive layer or the like on a ceramic substrate using a hybrid technique such as a thick film technique. Ori is used in thermistors and the like without using thick film technology or the like. It may be formed into a disk shape, a beat shape, or the like.

さらに、測定時におけるガス検出器の温度特性の変動の
減少を目的として、発熱体を感カスmの近傍に設けても
良い。そして、この発熱体の一部とガス検出器の一方の
電極とを連結して感ガス層に電圧を印加し、端子の数を
減らすと共に測定回路を簡単にしてもよい。
Furthermore, a heating element may be provided near the sensitive mass m for the purpose of reducing fluctuations in the temperature characteristics of the gas detector during measurement. Then, a part of this heating element and one electrode of the gas detector may be connected to apply a voltage to the gas-sensitive layer, thereby reducing the number of terminals and simplifying the measurement circuit.

また、感ガス層を保護することを目的として、感ガス層
あるいは上層に重ねて、コート苦を設けてもよい。この
コート層は、感ガス性金屈諸化物に対する鉛等の有毒物
質を吸着捕獲し、有毒物質が感ガス層に達することを防
ぐ。コート層の材質としては、熱的に安定な材質であれ
ば特に限定はなく、例えば、アルミナ、マグネシアスピ
ネル、ジルコニア等を用いることが出来る。
Further, for the purpose of protecting the gas-sensitive layer, a coating layer may be provided on the gas-sensitive layer or an upper layer. This coating layer adsorbs and captures toxic substances such as lead on the gas-sensitive gold oxide, and prevents the toxic substances from reaching the gas-sensitive layer. The material of the coating layer is not particularly limited as long as it is thermally stable, and for example, alumina, magnesia spinel, zirconia, etc. can be used.

さらに、上記陽極側の電極と上記感ガス層との接触面積
が、上記陰極側の電極と上記感ガス層との接触面積の1
.5倍量−1ニであることが望ましい。
Further, the contact area between the anode side electrode and the gas sensitive layer is 1 of the contact area between the cathode side electrode and the gas sensitive layer.
.. It is desirable to be 5 times the amount - 1 d.

これは上記面積の比率であれば上記両電極間の内部抵抗
の上昇が、両電極が同一である場合と比較して40%以
内に押えられガス分圧検出に影響を及ぼすことが少なく
なるからである。
This is because if the area ratio is above, the increase in internal resistance between the two electrodes will be suppressed to within 40% compared to the case where both electrodes are the same, which will lessen the effect on gas partial pressure detection. It is.

[作用] 上記のように構成された本発明のガス検出器においては
、高温下で、陽極と、陰極間に高バイアスを印加するこ
とにより感ガス層を形成する感ガス性金屈蕩化物にイオ
ン電流が流れ、よって陽極付近の金属酸化物は、金属イ
オン不足、酸素過剰の状態になり、陽極付近の酸素欠陥
が少なくなる。
[Function] In the gas detector of the present invention configured as described above, by applying a high bias between the anode and the cathode at high temperature, the gas-sensitive gold oxide which forms the gas-sensitive layer is heated. As an ionic current flows, the metal oxide near the anode becomes deficient in metal ions and in excess of oxygen, and the number of oxygen defects near the anode decreases.

その結果陽性側における内部抵抗が増加するが感ガス層
と接する陽極の面積が感ガス層と接する陰極の面積より
大であるから、印加されたバイアスによって、酸素欠陥
が減少したとしても陽極側と接する感ガス層には十分な
酸素欠陥が残っている。
As a result, the internal resistance on the positive side increases, but since the area of the anode in contact with the gas-sensitive layer is larger than the area of the cathode in contact with the gas-sensitive layer, even if oxygen defects are reduced due to the applied bias, the internal resistance on the anode side increases. Sufficient oxygen defects remain in the contacting gas-sensitive layer.

これにより陽極と感ガス層の間の抵抗値の上昇が抑えら
れ、ガス分圧に対応した電圧信号が得られる。その結果
ガス分圧の正確な検出を行うことができる。
This suppresses an increase in the resistance value between the anode and the gas-sensitive layer, and provides a voltage signal corresponding to the gas partial pressure. As a result, gas partial pressure can be detected accurately.

[実施例] 本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、説明上
各図の縮尺は異なる。
[Example] An example of the present invention will be described using the drawings. Note that the scales of each figure are different for explanation purposes.

まず、本発明の一実施例を第1図によって説明する。First, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例は、感ガス層としてT!Ozを使用した酸素ガ
ス検出器10である。
In this example, T! This is an oxygen gas detector 10 using Oz.

第1図の部分破断した斜視図に示すように、セラミック
基板12上には、端子13a、13b。
As shown in the partially broken perspective view of FIG. 1, terminals 13a and 13b are provided on the ceramic substrate 12.

13eで白金リード線14a、14b、14eに接続さ
れた検出用電極パターン16a、16bおよび熱抵抗電
極パターン168等の電極パターン16が形成され、さ
らに上記セラミック基板12上および電極パターン16
上にセラミック基板12と一体化されたセラミック積層
板18が積層されている。
Electrode patterns 16 such as detection electrode patterns 16a, 16b and a thermal resistance electrode pattern 168 connected to the platinum lead wires 14a, 14b, 14e at 13e are formed, and the electrode patterns 16 are further formed on the ceramic substrate 12 and on the electrode patterns 16.
A ceramic laminate plate 18 integrated with the ceramic substrate 12 is laminated thereon.

上記電極パターン16のうち感ガス層24と接する陽極
側電極パターン’16aおよび陰極側電極パターン16
bは長方形であり、陽極側電極14bの面積は陰極側電
極14aの面積より大なるように形成されている。
Among the electrode patterns 16, an anode-side electrode pattern '16a and a cathode-side electrode pattern 16 in contact with the gas-sensitive layer 24
b is a rectangle, and the area of the anode side electrode 14b is larger than the area of the cathode side electrode 14a.

上記セラミック積層板18には、窓部20が形成されて
おり、この窓部20内には、T i O2を主成分とす
る感ガス@24が形成されている。この感ガス層24と
、上記セラミック基板12間に両者の剥離を防ぐ球形造
粒粒子22が介在している。
A window 20 is formed in the ceramic laminate 18, and within this window 20, a sensitive gas @24 whose main component is T i O2 is formed. Spherical granulated particles 22 are interposed between the gas-sensitive layer 24 and the ceramic substrate 12 to prevent them from peeling off.

上記感ガスか24には、Pt、Rh員金屈触媒からなる
触媒が担持されている。
A catalyst consisting of Pt and Rh membered metal catalyst is supported on the gas-sensitive tube 24 .

また、感ガス層24上には、AΩ203からなるコート
層26が形成されている。
Further, a coating layer 26 made of AΩ203 is formed on the gas-sensitive layer 24.

次に、上記酸素ガス検出器10の製造工程を第2図ない
し第6図にしたがって説明する。
Next, the manufacturing process of the oxygen gas detector 10 will be explained with reference to FIGS. 2 to 6.

■ アルミナg2wt%、マグネシア3wt%、および
焼結助剤(シリカ、カルシア等)5wt%をポットミル
にて20時間混合する。その後、該混合物に有機バイン
ダーとしてポリビニールブチラール12wt%、フタル
酸ジブチル4wt%を添加し、溶剤としてメチルエチル
ケトン、トルエン等を加える。さらにポットミルで15
時間混合してスラリーとし、ドクターブレード法により
基板用および積層用グリーンシート12A、18Aを形
成する。
(2) Mix 2 wt% of alumina, 3 wt% of magnesia, and 5 wt% of sintering aids (silica, calcia, etc.) in a pot mill for 20 hours. Thereafter, 12 wt% of polyvinyl butyral and 4 wt% of dibutyl phthalate are added as organic binders to the mixture, and methyl ethyl ketone, toluene, etc. are added as solvents. 15 more with pot mill
The mixture is mixed for a period of time to form a slurry, and green sheets 12A and 18A for substrates and lamination are formed by a doctor blade method.

上記グリーンシートの形状は、基板用グリーンシート1
2Aで47.8mmx4.0mmX0゜8mmt、積層
用グリーンシート18Aで47゜8mmx4.Ommx
o、26mmtである。そして、上記積層用グリーンシ
ート18Aに3.05mmx2.0mmの窓部20を形
成する。
The shape of the green sheet above is board green sheet 1.
2A is 47.8mm x 4.0mm x 0°8mmt, green sheet for lamination 18A is 47°8mm x 4. Ommx
o, 26mmt. Then, a window portion 20 of 3.05 mm x 2.0 mm is formed on the green sheet for lamination 18A.

■ 次に、白金黒とスポンジ状白金とを、2;1の比率
に調合し、他に上記■で用いたグリーンシートの材料混
合物を10wt%添加し、ブチルカルピトール、エトセ
ル等の溶剤を加えて、電極用ペーストとする。
■ Next, mix platinum black and spongy platinum at a ratio of 2:1, add 10 wt% of the green sheet material mixture used in step (■) above, and add solvents such as butyl calpitol and ethocel. and use it as an electrode paste.

■ 次に、■で調整した電極用ペーストを用い厚膜印刷
により、基板用グリーンシート12A上に電極パターン
16を形成する。電極パターン16として、上述したよ
うに、検出用電極パターン16a、16b、および感ガ
ス層24を加熱するための亡−ターとなる熱抵抗電極パ
ターン16eと、上記両パターン16の端子となる端子
パターン’13a、13b、13eを形成する。(第2
図(イ)、(ロ)) 上記検出用電極パターン16a、16b、のうら陽極側
の面積を陰極側の面積より大なるように、表1に示す比
率で、形成する。
(2) Next, the electrode pattern 16 is formed on the substrate green sheet 12A by thick film printing using the electrode paste prepared in (2). As described above, the electrode patterns 16 include the detection electrode patterns 16a, 16b and the thermal resistance electrode pattern 16e which serves as the end for heating the gas-sensitive layer 24, and the terminal pattern which serves as the terminals of both of the patterns 16. '13a, 13b, 13e are formed. (Second
Figures (A) and (B)) The detection electrode patterns 16a and 16b are formed in proportions shown in Table 1 so that the area on the back anode side is larger than the area on the cathode side.

■ その後、上記端子パターン13a、13b。(2) After that, the terminal patterns 13a and 13b.

13eに、直径Q、2mmの白金リード線14a。13e, a platinum lead wire 14a with a diameter Q and 2 mm.

14b、14eをそれぞれ接続する(第3図(イ)(ロ
))。
14b and 14e respectively (Fig. 3 (a) and (b)).

■ 次に、上記基板用グリーンシート12A上に積層用
グリーンシート18A8積層熱圧着して積層体を形成す
る。このとき、該積層用グリーンシート18Aの窓部2
0には、検出用電極パターン16a、16bの先端が露
出している。そして、窓部20中に■で調整したグリー
ンシートと同一の材料からなる80〜150メツシユの
球形造粒粒子(2次粒子)22を分散付着させてから、
上記積層体を1500″Cで大気とほぼ同一雰囲気中に
て2時間焼成することで一体となったセラミック基板1
2およびセラミック積層板18を形成する(第4図(イ
)(ロ))。
(2) Next, the green sheets for lamination 18A are laminated and bonded by thermocompression onto the green sheet for substrate 12A to form a laminate. At this time, the window portion 2 of the green sheet for lamination 18A
0, the tips of the detection electrode patterns 16a and 16b are exposed. Then, after dispersing and adhering 80 to 150 meshes of spherical granulated particles (secondary particles) 22 made of the same material as the green sheet prepared in step (3) into the window portion 20,
Ceramic substrate 1 made into one piece by firing the above laminate at 1500″C in an atmosphere almost the same as the air for 2 hours.
2 and a ceramic laminate 18 are formed (FIGS. 4(A) and 4(B)).

上述のように球形造粒粒子22を分散付着させて焼成す
ると、各粒子22が、セラミック基板12上に分散して
凹凸面を形成する。
When the spherical granulated particles 22 are dispersed and adhered and fired as described above, each particle 22 is dispersed on the ceramic substrate 12 to form an uneven surface.

■ 次に、セラミック積層板18の窓部20内に、Tl
O2を主成分とする感ガス性の金属酸化物を充Iaする
のであるが、まず、T!Ozペーストを調整する。
■ Next, Tl is placed inside the window 20 of the ceramic laminate 18.
First, T! is filled with a gas-sensitive metal oxide whose main component is O2. Adjust Oz paste.

すなわち、大気中1200℃で1時間仮焼した平均粒径
1.2μmのT!Oz粉末100@ff1部に対して、
触媒として白金黒20重量部を加え、ざらに、バインダ
ーとして、3重足%のエチルセルロースを2重量部だけ
添加し、これらをブチカルピトール(2−(2−ブトキ
シエトキシ)エタノールの商品名)中で混合し、300
ポイズの粘度にしてTlO2ペーストを調整する。
That is, T! with an average particle size of 1.2 μm calcined in the air at 1200°C for 1 hour! For 100 @ 1 part of Oz powder,
20 parts by weight of platinum black was added as a catalyst, 2 parts by weight of ethyl cellulose with 3% ethyl cellulose was added as a binder, and these were mixed in butycarpitol (trade name of 2-(2-butoxyethoxy)ethanol). Mix at 300
Adjust the TlO2 paste to a poise viscosity.

そして、このTiO2ペーストを、窓部20内の電極パ
ターン16a、16b上に20〜50μm厚膜塗布する
(第5図(イ)(ロ))。
Then, this TiO2 paste is applied to a thickness of 20 to 50 μm on the electrode patterns 16a and 16b within the window portion 20 (FIGS. 5(A) and 5(B)).

■ 次に、上記感ガス層24に触媒を担持させるのであ
るが、まず、塩化白金酸(Pt : 200q/Q )
を2.0μΩ感ガス層24に滴下し、次にプロパンバー
ナー中で950℃にて急熱分解することにより白金触媒
を均一に担持させる。
(2) Next, a catalyst is supported on the gas-sensitive layer 24. First, chloroplatinic acid (Pt: 200q/Q) is supported on the gas-sensitive layer 24.
was dropped onto the 2.0 μΩ gas-sensitive layer 24, and then rapidly thermally decomposed at 950° C. in a propane burner to uniformly support the platinum catalyst.

■ 次に、上記感ガス層20上に、コート層26用のA
Q203からなるペーストを塗布した後に、上記工程を
終えた積層体を1200°Cの大気中に1時間放置して
焼成する(第6図(イ)(ロ))。
(2) Next, on the gas-sensitive layer 20, a layer of A for the coating layer 26 is applied.
After applying the paste made of Q203, the laminate that has undergone the above steps is left to stand in the atmosphere at 1200° C. for 1 hour and fired (FIGS. 6(a) and 6(b)).

なお、本発明の実施例の効果を確認にするために両電極
パターン16a、16bの面積の比率を表1に示すよう
に設定する。また同時に表1に示す比較例についても同
様に設定する。この両電極パターン16a、16bの面
積比の変更は、両電極パターン’1(3a、16bの長
さ及び間隔は一定として、両電極パターン16a、16
bの巾を外側に増wcすることにより行う。
Incidentally, in order to confirm the effect of the embodiment of the present invention, the ratio of the areas of both electrode patterns 16a and 16b was set as shown in Table 1. At the same time, the comparative examples shown in Table 1 are also set in the same manner. This change in the area ratio of both electrode patterns 16a, 16b is performed by assuming that both electrode patterns '1 (3a, 16b have a constant length and interval), and that both electrode patterns 16a, 16b are
This is done by increasing the width wc of b toward the outside.

このようにして作成したガス検出器10の内部抵抗RT
をまずガス温度350℃のプロパンバーナー中で空燃比
λ=0.9に設定して測定する。
Internal resistance RT of the gas detector 10 created in this way
is first measured in a propane burner with a gas temperature of 350°C, with the air-fuel ratio set to λ = 0.9.

この内部抵抗R1の測定方法は、リード線14eに+1
2Vの電圧を印加し、リード線14aをアースに接続し
、リード線14aと14bとの間に50にΩの固定抵抗
を接続して行う。これによって得られたデータを、初期
データと称する。
The method for measuring this internal resistance R1 is to add +1 to the lead wire 14e.
A voltage of 2V is applied, the lead wire 14a is connected to the ground, and a fixed resistor of 50Ω is connected between the lead wires 14a and 14b. The data obtained in this way is called initial data.

次に、本発明の実施例の経時変化を調べるためにガス検
出器の耐久試験を行う。まず大気中でリード線14aに
+20Vの電圧を印加し、リード線14bおよび14e
をアースに接続し、約1000℃にて10100On量
感ガス層24を加熱する。加熱した後に、初期データの
測定と同様に、ガス検出器10の内部抵抗8丁を測定す
る。これによって19られたデータを耐久後データと称
する。
Next, a durability test of the gas detector will be conducted to examine changes over time in the examples of the present invention. First, a voltage of +20V is applied to the lead wire 14a in the atmosphere, and the lead wires 14b and 14e are
is connected to ground, and the 10100 On volume sensitive gas layer 24 is heated at about 1000°C. After heating, eight internal resistances of the gas detector 10 are measured in the same manner as the initial data measurement. The data thus obtained is referred to as post-endurance data.

上記両測定の結果を表2に示す。The results of both of the above measurements are shown in Table 2.

表2から初期データと耐久後データとの内部抵抗RTの
増加の様子を比較すると、本発明の実施例では、No、
3が3.9倍、N004が1.8倍、1.1倍とそれほ
ど増加していないが、比較例ではNo、1が41倍、N
o、2が10倍と大きく増加している。すなわち、陽極
側の電極パターン16aの面積を陰極側電極パターン1
6bの面積より大なるように設定したものが、耐久後の
内部抵抗RTの増加が少なくなっており、特に陽極側の
面積比が大きいものほどその効果が顕著にあられれてい
る。
Comparing the increase in internal resistance RT between the initial data and the post-durability data from Table 2, in the example of the present invention, No.
3 is 3.9 times, N004 is 1.8 times, and 1.1 times, which is not a significant increase, but in the comparative example, No. 1 is 41 times, N004 is 1.8 times, and 1.1 times
o,2 has increased significantly by 10 times. That is, the area of the anode side electrode pattern 16a is the cathode side electrode pattern 1.
The increase in internal resistance RT after durability is smaller when the area is set larger than that of 6b, and this effect is particularly noticeable as the area ratio on the anode side is larger.

さらに第7図に示すように、0.1φの白金線からなる
埋設電極80を感ガス層24内の陽極側の電極パターン
16aと陰極側の電極パターン16bから等距離の位置
に設ける。この埋設電極80と陽極側の電極パターン1
6aの間の内部抵抗RΦおよび埋設電極80と陰極側の
電極パターン16bの間の内部抵抗Reを上記実験と同
様にして、初期と耐久後の抵抗値の変化を測定する。こ
の測定によって得られたデータを第8図に示す。
Further, as shown in FIG. 7, a buried electrode 80 made of a platinum wire of 0.1φ is provided in the gas-sensitive layer 24 at a position equidistant from the electrode pattern 16a on the anode side and the electrode pattern 16b on the cathode side. This buried electrode 80 and the electrode pattern 1 on the anode side
The internal resistance RΦ between the electrode pattern 6a and the internal resistance Re between the buried electrode 80 and the cathode side electrode pattern 16b are measured in the same manner as in the above experiment, and changes in resistance values are measured at the initial stage and after durability. The data obtained by this measurement is shown in FIG.

第8図において実線で示されるものは、陽極側の電極パ
ターン16aと陰極側の電極パターン16bの間の内部
抵抗RTの変化であり、一点鎖線で示されるものは埋設
電極80と陽極側の電極パターン16aの間の内部抵抗
Rのの変化であり、点線で示されるものは埋設電極80
と陰極側の電極パターン16bの間の内部抵抗Reの変
化である。
What is shown by a solid line in FIG. 8 is the change in internal resistance RT between the electrode pattern 16a on the anode side and the electrode pattern 16b on the cathode side, and what is shown by a dashed line is the change in the internal resistance RT between the buried electrode 80 and the electrode pattern on the anode side. The change in internal resistance R between the patterns 16a, shown by dotted lines, is the buried electrode 80.
This is the change in internal resistance Re between the electrode pattern 16b on the cathode side and the electrode pattern 16b on the cathode side.

第8図から明らかなように、内部抵抗RTの耐久試験に
よる増加は、陽極側の内部抵抗R■の増加に起因してい
る。すなわち陽極側の電極パターン16aの面積を陰極
側の電極パターン16bの面積より大なるように設定し
た本発明の実施例では、陽極側の内部抵抗RΦの増加が
少なく、よって全体の内部抵抗RTの増加も少ない。そ
れによって測定ガスの分圧に応じた検出信号を取り出す
ことができ、ガス分圧の正確な検出を行うことができる
As is clear from FIG. 8, the increase in internal resistance RT due to the durability test is due to the increase in internal resistance R on the anode side. That is, in the embodiment of the present invention in which the area of the electrode pattern 16a on the anode side is set to be larger than the area of the electrode pattern 16b on the cathode side, the increase in the internal resistance RΦ on the anode side is small, and therefore the overall internal resistance RT is reduced. The increase is also small. Thereby, a detection signal corresponding to the partial pressure of the gas to be measured can be extracted, and the gas partial pressure can be accurately detected.

[表1] [表2] [発明の効果] 以上詳述したように、本発明のガス検出器においては、
陽極の面積を陰極より大きくしているので、両電極間の
内部抵抗の変化が少ない。よってガス分圧に対応した電
圧信号を取り出すことができ、正確なガス分圧を検出す
ることができる。
[Table 1] [Table 2] [Effects of the invention] As detailed above, in the gas detector of the present invention,
Since the area of the anode is larger than the cathode, there is little change in internal resistance between the two electrodes. Therefore, a voltage signal corresponding to the gas partial pressure can be extracted, and the gas partial pressure can be detected accurately.

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

第1図は本発明の一実施例のガス検出器を部分的に破断
して示す斜?J2図、第2図ないし第6図はガス検出器
の組立て手順を示す図であり、各図において、(イ)は
正面図、(ロ)はA−A線端面図、第7図は、各電極の
内部抵抗の測定法を示す説明図、第8図は耐久試験にお
ける内部抵抗の変化を示すグラフ、第9図は従来のガス
検出器を表わす電気回路図である。 10・・・ガス検出器 16b・・・陽極側電極パターン 16a・・・陰極側電極パターン 16e・・・ヒーター
FIG. 1 is a partially cut-away oblique view of a gas detector according to an embodiment of the present invention. Figure J2 and Figures 2 to 6 are diagrams showing the assembly procedure of the gas detector. In each figure, (A) is a front view, (B) is an end view taken along line A-A, and Figure 7 is a diagram showing the assembly procedure of the gas detector. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method for measuring the internal resistance of each electrode, FIG. 8 is a graph showing changes in internal resistance during a durability test, and FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a conventional gas detector. 10...Gas detector 16b...Anode side electrode pattern 16a...Cathode side electrode pattern 16e...Heater

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陽極及び陰極からなる一対の電極と、 該一対の電極を覆い、感ガス性金属酸化物を含み、周囲
のガス成分及び/又はその濃度に応じて電気抵抗が変化
する多孔質の感ガス層と を備え、 上記電極のうち、陽極側の電極と上記感ガス層との接触
面積が、陰極側の電極と上記感ガス層との接触面積より
大なることを特徴とするガス検出器。 2 上記陽極側の電極と上記感ガス層との接触面積が、
上記陰極側の電極と上記感ガス層との接触面積の1.5
倍以上である特許請求の範囲第1項記載のガス検出器。
[Claims] 1. A pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, which covers the pair of electrodes, contains a gas-sensitive metal oxide, and whose electrical resistance changes depending on the surrounding gas component and/or its concentration. and a porous gas-sensitive layer, wherein the contact area between the anode-side electrode and the gas-sensitive layer is larger than the contact area between the cathode-side electrode and the gas-sensitive layer. gas detector. 2 The contact area between the anode-side electrode and the gas-sensitive layer is
1.5 of the contact area between the cathode side electrode and the gas-sensitive layer
The gas detector according to claim 1, which is more than twice as large.
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