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JPS5853735B2 - Kanenseigaskenchisoshi - Google Patents
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JPS5853735B2 - Kanenseigaskenchisoshi - Google Patents

Kanenseigaskenchisoshi

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Publication number
JPS5853735B2
JPS5853735B2 JP13428575A JP13428575A JPS5853735B2 JP S5853735 B2 JPS5853735 B2 JP S5853735B2 JP 13428575 A JP13428575 A JP 13428575A JP 13428575 A JP13428575 A JP 13428575A JP S5853735 B2 JPS5853735 B2 JP S5853735B2
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JP
Japan
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gas
temperature
fe2o3
sintered body
combustible gas
Prior art date
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Expired
Application number
JP13428575A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5258595A (en
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正剛 鮎沢
篤志 伊賀
秀行 沖中
政次 山口
誠一 中谷
利明 八上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE19762651160 priority patent/DE2651160C3/en
Priority to GB46458/76A priority patent/GB1527406A/en
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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検知素子、特にスピネル型結晶構造
のγ−Fe2O3を主成分相として含む焼結体を、ガス
感応体とする可燃性ガス検知素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a combustible gas detection element, and particularly to a combustible gas detection element that uses a sintered body containing γ-Fe2O3 with a spinel type crystal structure as a main component phase as a gas sensitive body. .

近年、ガス機器の普及に従って、ガスによる事故が多発
するようになり、事故を未然に防止するため、種々の方
策が検討されている。
BACKGROUND ART In recent years, with the spread of gas appliances, accidents caused by gas have been occurring frequently, and various measures are being considered to prevent accidents.

そのひとつとして、ガス漏れを検知し、警報を発する装
置をあげることができる。
One example is a device that detects gas leaks and issues an alarm.

本発明は、このガス漏れを検知するための素子を提供し
ようとするものである。
The present invention aims to provide an element for detecting this gas leak.

γ−Fe2O3はn型の酸化物半導体であり、高温度下
で還元性ガスに接触すると、電気抵抗が急激に低下する
という性質をも”っている。
γ-Fe2O3 is an n-type oxide semiconductor, and has the property that its electrical resistance rapidly decreases when it comes into contact with a reducing gas at high temperature.

現在、この性質を利用して、γ−Fe2O3をガス感応
体としたガス検知素子の開発が、進められている。
Currently, by utilizing this property, development of a gas detection element using γ-Fe2O3 as a gas sensitive material is underway.

このγ−Fe2O3は、250〜400℃の温度範囲で
、良好なガス感応性を示す。
This γ-Fe2O3 exhibits good gas sensitivity in the temperature range of 250 to 400°C.

感度と応答速度は、温度に対して反対の傾向を示し、2
50〜300℃では感度はよいけれども、応答速度が若
干遅7<、また400℃に近づくと、応答速度が速くな
るけれども、感奮が若干低下する。
Sensitivity and response speed show opposite trends with temperature, 2
At 50 to 300°C, the sensitivity is good, but the response speed is a little slow7<, and as the temperature approaches 400°C, the response speed is fast, but the sensitivity is slightly lower.

したがって、この種の材料は、350℃前後の温度で使
用することが望ましい。
Therefore, it is desirable to use this type of material at temperatures around 350°C.

ところで、ガス漏れを検知するための素子には、爆発を
未然に防ぐためと、誤動作があってはならないことから
、かなりせまいガス濃度域で動作することが要求される
ようになって来ており、動作点のきわめて安定している
ことが必要とされる。
By the way, elements for detecting gas leaks are now required to operate in a fairly narrow gas concentration range in order to prevent explosions and to prevent malfunctions. , a very stable operating point is required.

したがって、半導体の抵抗変化を利用してガスを検出す
る素子は、ガスにより抵抗がすみやかに変化するもので
なければならず、抵抗値が設定値に達した後も、徐々に
変化して行くことの許されないものである。
Therefore, an element that detects gas using the resistance change of a semiconductor must have a resistance that changes quickly depending on the gas, and even after the resistance value reaches the set value, the resistance value must change gradually. It is not allowed.

ガスに対してすみやかに応答をするためには、ガス感応
部分は、ある程度高い温度下で、安定に動作しなければ
ならない。
In order to respond quickly to gas, the gas-sensitive part must operate stably at a relatively high temperature.

しかしながら、γ−Fe2O3は、高い温度では不安定
な相であり、長時間、高温度下におくと、高温度下でも
安定なα−Fe203に相転移してしまつ〇 このγ相からα相への相転移は非可逆的なものであり、
一旦、γ−Fe2O3からα−Fe203に転移してし
まうと、それを再びγ−Fe2O3に転移させることは
、容易なことではない。
However, γ-Fe2O3 is an unstable phase at high temperatures, and if left at high temperatures for a long time, it undergoes a phase transition to α-Fe203, which is stable even at high temperatures. The phase transition to is irreversible,
Once γ-Fe2O3 has been transferred to α-Fe203, it is not easy to transfer it back to γ-Fe2O3.

α−Fe203は、可燃性ガスに対する感応性のきわめ
て低いものであり、またその電気抵抗も高いものである
α-Fe203 has extremely low sensitivity to combustible gases and also has high electrical resistance.

したがって、γ−Fe2O3からα−Fe203に相転
移をしてしまうと、Fe2O3はガス感応体としての機
能を失ってしまう。
Therefore, when a phase transition occurs from γ-Fe2O3 to α-Fe203, Fe2O3 loses its function as a gas sensitive material.

γ−Fe2O3がα−Fe203に相転移する温度は、
その作製条件によって異なるが、はぼ400〜630℃
の温度範囲内にある。
The temperature at which γ-Fe2O3 undergoes a phase transition to α-Fe203 is
Although it varies depending on the manufacturing conditions, it is approximately 400 to 630℃.
within the temperature range.

たとえば、沈澱法によってマグネタイト(Fe304)
の微粒子を作り、これを、空気中において、150〜4
00℃の範囲内の温度で加熱することにより、酸化する
と、γ−Fe2O3が得られる。
For example, magnetite (Fe304) is produced by precipitation method.
Make fine particles of 150 to 4 in the air.
Oxidation by heating at temperatures in the range of 00°C yields γ-Fe2O3.

このようにして作ったγ−F e203は、相転移温度
が低く、特にマグネタイトを作る際の沈澱時のアルカリ
濃度が低いものほど、それが低温度側へずれる。
The γ-F e203 produced in this manner has a low phase transition temperature, and in particular, the lower the alkali concentration during precipitation during magnetite production, the lower the temperature.

またα−Fe203を還元してFe、04とし、これを
、不活性雰囲気中において、高温度たとえば900℃で
焙焼し、さらに100〜700℃の範囲内の温度で加熱
して、酸化しても、γ−Fe2O3を得ることができる
In addition, α-Fe203 is reduced to Fe,04, which is roasted at a high temperature, for example, 900°C, in an inert atmosphere, and further heated at a temperature in the range of 100 to 700°C to oxidize. Also, γ-Fe2O3 can be obtained.

この方法で得たγ−F e203は、α−Fe203へ
の転移温度が比較的高いものである。
γ-Fe203 obtained by this method has a relatively high transition temperature to α-Fe203.

γ−F e 20 s可燃性ガス検知素子は、前述した
ように、感度や応答速度などの関係から、ガス感応部分
をかなり高い温度に保持しておかなければならないもの
である。
As mentioned above, the γ-F e 20 s combustible gas detection element requires the gas-sensitive portion to be maintained at a fairly high temperature due to sensitivity, response speed, and other considerations.

γ−Fe2O3は高温度下でα−Fe203に相転移を
するのはもちろんのこと、4相転秤部度よりかなり低い
温度でも、長時間放置しておくと、徐々に相転移をする
γ-Fe2O3 not only undergoes a phase transition to α-Fe203 at high temperatures, but also undergoes a gradual phase transition if left for a long time even at a temperature considerably lower than the four-phase inverter.

したがって、γ−Fe2O3をそのままガス感応部分に
使用するには、その相転移温度が十分に高いとは言えな
い。
Therefore, it cannot be said that the phase transition temperature of γ-Fe2O3 is sufficiently high to use it as it is in the gas-sensitive part.

ガス感応部分はかなり高い温度に保って使用されるので
、長時間、作動温度で放置されても、ガス感応性の安定
していることが必要とされることから、前記の相転移温
度をなんらかの方法でより高めなければならない。
Since the gas-sensitive part is used at a fairly high temperature, it is required that the gas-sensitivity remains stable even if it is left at the operating temperature for a long time. We have to improve it in some way.

γ−Fe2O3の製造方法は、大別して、次のふたつの
方法がある。
Methods for producing γ-Fe2O3 can be broadly classified into the following two methods.

そのひとつはγ−FeOOHの脱水による方法であり、
他のひとつはFe50.の酸化による方法である。
One of them is a method using dehydration of γ-FeOOH,
The other one is Fe50. This method involves oxidation of

γ−FeOOHを作製する方法としては、第一鉄塩を緩
慢に酸化する方法、F e (OH)2を緩慢に酸化す
る方法、あるいは同じ結晶構造のFe0C1の結晶を水
中で加熱する方法などがある。
Methods for producing γ-FeOOH include a method of slowly oxidizing ferrous salt, a method of slowly oxidizing Fe(OH)2, or a method of heating Fe0C1 crystals with the same crystal structure in water. be.

F e3 o4を作製する方法としては、α−Fe20
3またばα−FeOOHを水素などで還元する方法、第
一鉄塩と第二鉄塩とをアルカリ性溶液中で共沈させる方
法、またはFeC2O4あるいはF e COsなどを
、水蒸気中もしくは窒素中で加熱する方法などがある。
As a method for producing Fe3o4, α-Fe20
3. Alternatively, a method of reducing α-FeOOH with hydrogen etc., a method of co-precipitating a ferrous salt and a ferric salt in an alkaline solution, or a method of heating FeC2O4 or FeCOs etc. in steam or nitrogen There are ways to do this.

このような方法で作製したγ−Fe2O3は、前述した
ように、相転移温度がたかだか630℃である。
γ-Fe2O3 produced by such a method has a phase transition temperature of at most 630°C, as described above.

この相転移温度を高める方法として、異種元素の導入が
考えられる。
One possible way to increase this phase transition temperature is to introduce a different element.

本発明は、可燃性ガス感応体としてのγ−Fe2O3の
変成に適した元素、および素子の組成について、種々研
究検討を重ねた結果、完成したものである。
The present invention was completed as a result of various research studies regarding elements suitable for metamorphosis of γ-Fe2O3 as a combustible gas sensitive material and the composition of an element.

すなわち、本発明にかかる可燃性ガス検知素子は、γ−
F e20 a、およびWO3とMoO3とからなる酸
化物群から選択された少くとも1種をそれぞれ60〜9
9.9モル%、40〜0.1モル%の組成比率で含む焼
結体をガス感応体としこれに電気抵抗測定用の1対の電
極と加熱用のヒータを付与して、可燃性ガスの濃度変化
により、該ガス感応体の電気抵抗値が変化することを用
いて可燃性ガスを検知することを特徴とするものである
That is, the combustible gas detection element according to the present invention has γ-
Fe20a, and at least one kind selected from the oxide group consisting of WO3 and MoO3, respectively, at 60 to 9
A sintered body containing a composition ratio of 9.9 mol% and 40 to 0.1 mol% is used as a gas sensitive body, and a pair of electrodes for measuring electrical resistance and a heater for heating are provided to the sintered body to detect combustible gas. The combustible gas is detected by using the change in the electrical resistance value of the gas sensitive body due to the change in the concentration of the gas.

以下、実施例にもとづいて、本発明にかかる素子につい
て詳細に説明する。
Hereinafter, the device according to the present invention will be described in detail based on Examples.

〔実施例 1〕 平均粒径0.1 μmのFe3O4の粉末を0.9モル
、WO3を0.1モル秤取し、水を加えて十分に粉砕し
混合した。
[Example 1] 0.9 mol of Fe3O4 powder and 0.1 mol of WO3 having an average particle size of 0.1 μm were weighed out, water was added thereto, and they were thoroughly ground and mixed.

混合物を室温で真空乾燥したのち、正方形状に圧縮成型
した。
The mixture was vacuum dried at room temperature and then compression molded into a square shape.

成型体を、窒素気流中において、温度750℃で焼結し
た。
The molded body was sintered at a temperature of 750° C. in a nitrogen stream.

焼結体を冷却してから、徐々に昇温しで、酸化性雰囲気
中において、400℃の温度に保持し、γ−Fe2O3
を主成分とする焼結体を得た。
After the sintered body was cooled, the temperature was gradually raised and maintained at a temperature of 400°C in an oxidizing atmosphere to form γ-Fe2O3.
A sintered body containing as the main component was obtained.

このようにして作製した焼結体の主面のひとつに、金を
蒸着して、1対の櫛形の電極を形成した。
Gold was deposited on one of the main surfaces of the sintered body thus produced to form a pair of comb-shaped electrodes.

そして、他の主面には、白金発熱体を無機接着剤で貼り
つけて、可燃性ガス検知素子とした。
Then, a platinum heating element was attached to the other main surface with an inorganic adhesive to form a combustible gas detection element.

第1図は、上述のようにして作製した、可燃性ガス検知
素子の構造の一例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the structure of a combustible gas detection element manufactured as described above.

図において、1はγ−Fe2O3を主体とするバルク状
焼結体からなる可燃性ガス感応体である。
In the figure, 1 is a combustible gas sensitive body made of a bulk sintered body mainly composed of γ-Fe2O3.

2は対をなす櫛型電極、3は無機接着剤、4は白金発熱
体、5,6はそれぞれ櫛型電極2、白金抵抗体4に接続
されたリード線である。
2 is a pair of comb-shaped electrodes, 3 is an inorganic adhesive, 4 is a platinum heating element, and 5 and 6 are lead wires connected to the comb-shaped electrode 2 and the platinum resistor 4, respectively.

この素子全体を、ステンレススチール製の金網で覆って
、白金発熱体4に通電し、γ−F C20s焼結体1を
300℃の温度に加熱保持した。
The entire device was covered with a stainless steel wire mesh, and the platinum heating element 4 was energized to heat and maintain the γ-F C20s sintered body 1 at a temperature of 300°C.

このときの可燃性ガス検知素子の、空気中での抵抗値は
75.IKΩであった。
At this time, the resistance value of the combustible gas detection element in air was 75. It was IKΩ.

これを、0.5容量□のイソブタンを含む空気中におい
たところ、抵抗値は2.28にΩであり、可燃性ガスの
存在によって、その抵抗値が大きく変化した。
When this was placed in air containing 0.5 volume □ of isobutane, the resistance value was 2.28Ω, and the resistance value changed greatly due to the presence of flammable gas.

次に、この素子を、400℃の温度に保たれた電気炉中
に1000時間放置した。
Next, this element was left in an electric furnace maintained at a temperature of 400° C. for 1000 hours.

それから、γ−Fe203焼結体1を350℃の温度に
保って、空気中、および0.5容量%のイソブタンを含
む空気中におけるときの、抵抗値を測定したところ、そ
れぞれ81.3にΩ、2.43にΩであった。
Then, when the γ-Fe203 sintered body 1 was kept at a temperature of 350°C and the resistance values were measured in air and in air containing 0.5% by volume of isobutane, the resistance was 81.3Ω. , 2.43Ω.

これから、ガス感応性がきわめて長時間にわたって安定
に保持されることがわかる。
This shows that the gas sensitivity remains stable over a very long period of time.

〔実施例 2〕 実施例1と同じ手順で、WO3の添加量を変えて、各種
の試料を作製した。
[Example 2] Various samples were prepared in the same manner as in Example 1, but with different amounts of WO3 added.

これら試料のそれぞれについて、実施例1と同じ条件で
、特性を測定した。
The characteristics of each of these samples were measured under the same conditions as in Example 1.

第2図に、WO3量と抵抗(Ro)との関係、およびW
O3量と感度(RA、/Ro)との関係をそれぞれ示す
Figure 2 shows the relationship between the amount of WO3 and the resistance (Ro), and the relationship between the amount of WO3 and the resistance (Ro).
The relationship between the amount of O3 and the sensitivity (RA, /Ro) is shown.

なお、Roは可燃性ガスを含む空気中での値であり、R
Aはそれを含んでいない空気中での値である。
Note that Ro is the value in air containing flammable gas, and R
A is the value in air that does not contain it.

図において、曲IIは可燃性ガスを含む空気中での、素
子の初期抵抗値特性を示す。
In the figure, curve II shows the initial resistance value characteristics of the element in air containing flammable gas.

曲線■は初期感度特性を示す。Curve ■ shows the initial sensitivity characteristics.

また、曲線■は、素子を一旦400℃の温度に1000
時間保持してからの、抵抗値の特性を示す。
In addition, curve (■) shows that the device is heated to 400°C for 1000°C.
It shows the characteristics of resistance value after holding for a certain period of time.

曲線■は同じく感度特性を示す。Similarly, the curve ■ shows the sensitivity characteristics.

これから明らかなように、WO3量が多くなるに従って
、高温放置による特性劣化が小さく、特定の安定してい
ることがわかる。
As is clear from this, it can be seen that as the amount of WO3 increases, the deterioration of characteristics due to high temperature storage becomes smaller and the properties become more stable.

そして、ガス感度についてみると(曲線n、rv)、W
O3量がγ−Fe203焼結体中に、0.1〜40モル
%含まれているとき、著しく改善されていることがわか
る。
Looking at the gas sensitivity (curves n, rv), W
It can be seen that when the amount of O3 is contained in the γ-Fe203 sintered body in an amount of 0.1 to 40 mol %, a remarkable improvement is achieved.

このようなγ−Fe2O3に対する添加効果は、M o
03単独、あるいはそれをWO3とともに添加しても
、はぼ同じ傾向を示した。
The effect of addition to γ-Fe2O3 is that M o
03 alone or added together with WO3 showed almost the same tendency.

実験結果を次の表にまとめて示す。The experimental results are summarized in the table below.

〔実施例 3〕 F e C2042M o O(C204) ・3 H
20および(N)T4)2WO4をそれぞれ1モル、0
.1モルおよび0.1モル正確に秤取して、乳鉢で均一
に混合した。
[Example 3] Fe C2042M o O(C204) ・3H
20 and (N)T4)2WO4, 1 mol each, 0
.. 1 mol and 0.1 mol were accurately weighed and mixed uniformly in a mortar.

得られた混合物を、水蒸気を飽和させた窒素気流中で、
400℃温度で3時間熱分解してから、粉末を300〜
400℃の温度で1〜3時間加熱して酸化した。
The resulting mixture was heated in a nitrogen stream saturated with water vapor.
After pyrolysis at 400℃ temperature for 3 hours, the powder was
Oxidation was carried out by heating at a temperature of 400° C. for 1 to 3 hours.

この酸化処理によって、MoとWで変成されたγ−Fe
2O3を得ることができた。
Through this oxidation treatment, γ-Fe modified with Mo and W
We were able to obtain 2O3.

このγ−Fe2O3をX線粉末回折によってα−Fe2
03の存在を調べたところ、α−Fe203の存在を認
めることができなかった。
This γ-Fe2O3 was analyzed by X-ray powder diffraction into α-Fe2
When the presence of 03 was investigated, the presence of α-Fe203 could not be recognized.

さらに、示差熱分析によってγ−Fe2O3からα−F
e203への相、転移温度を調べたところ、650℃で
あった。
Furthermore, by differential thermal analysis, γ-Fe2O3 to α-F
When the phase and transition temperature to e203 was investigated, it was 650°C.

上述のようにして得られたMo、W変成γ−Fe203
を細かく粉砕し、有機バインダーを加えてペースト状に
した。
Mo, W metamorphosed γ-Fe203 obtained as described above
was finely ground and an organic binder was added to make it into a paste.

一方、6mmX5imX0.5mmの寸法のアルミナ磁
器板の主面に、焼付用金ペーストを、0.5mmの間隔
をもつ櫛形に印刷し、800℃の温度で焼きつけて、電
極をあらかじめ形成した。
On the other hand, gold paste for baking was printed on the main surface of an alumina porcelain plate measuring 6 mm x 5 mm x 0.5 mm in the form of a comb with an interval of 0.5 mm, and baked at a temperature of 800° C. to form electrodes in advance.

このアルミナ磁器板の電極焼付面上に、さらにMo、W
変成γ−Fe203を厚さ20μmに塗布した。
Further, on the electrode baking surface of this alumina porcelain plate, Mo, W
Modified γ-Fe203 was applied to a thickness of 20 μm.

これを加熱して、ひびがはいらないように注意して徐々
に温度を高め、350℃の温度で2時間保持してから、
冷却した。
Heat this, gradually raise the temperature being careful not to create any cracks, hold it at a temperature of 350℃ for 2 hours, and then
Cooled.

焼付けを完了したMo。W変成γ−Fe203皮膜に接
触しないように、アルミナ磁器板の他方の主面に白金発
熱体を接触させ、全体を100メツシユのステンレスス
チール製の金網で囲って、可燃性ガス検知素子を完成し
た。
Mo completed the baking. A platinum heating element was placed in contact with the other main surface of the alumina porcelain plate so as not to contact the W metamorphosed γ-Fe203 film, and the whole was surrounded by a 100 mesh stainless steel wire mesh to complete the combustible gas detection element. .

第3図に、この可燃性ガス検知素子の構造を示す。FIG. 3 shows the structure of this combustible gas detection element.

図において、11はアルミナ磁器板、12は皮膜状のM
o、W変成γ−Fe203ガス感応体、13はくし形の
金電極、14は白金発熱体、15゜16はリード線で、
それぞれ電極13、白金発熱体14に接続されている。
In the figure, 11 is an alumina porcelain plate, 12 is a film-like M
o, W modified γ-Fe203 gas sensitive body, 13 is a comb-shaped gold electrode, 14 is a platinum heating element, 15° and 16 are lead wires,
They are connected to an electrode 13 and a platinum heating element 14, respectively.

白金発熱体14に通電し、γ−Fe203ガス感応体1
2を、300℃の温度に保持した。
The platinum heating element 14 is energized, and the γ-Fe203 gas sensitive element 1
2 was maintained at a temperature of 300°C.

このときの空気中における電極13の間の抵抗値は、4
51にΩであった。
The resistance value between the electrodes 13 in the air at this time is 4
It was 51Ω.

これを、1容量%のプロパンガスを含む空気中に置いた
とき、その抵抗値が14.9にΩ、であった。
When this was placed in air containing 1% by volume of propane gas, its resistance value was 14.9Ω.

これから、可燃性ガスの存在によって、抵抗値が著しく
変化することがわかる。
It can be seen from this that the resistance value changes significantly due to the presence of combustible gas.

次に、白金発熱体14への通電を断ち、400℃の温度
に保持された電気炉中に、1000時間放置した。
Next, the power supply to the platinum heating element 14 was cut off, and the platinum heating element 14 was left in an electric furnace maintained at a temperature of 400° C. for 1000 hours.

その後、再び白金発熱体14に通電して、γ−Fe20
3ガス感応性皮膜12を、300℃の温度に保持して、
空気中で抵抗値を測定したところ、492にΩであった
After that, the platinum heating element 14 is energized again, and the γ-Fe20
The three-gas sensitive coating 12 is maintained at a temperature of 300°C,
When the resistance value was measured in air, it was 492Ω.

そして、■容量%のプロパンガスを含む空気中では、抵
抗値が16.2にΩであった。
The resistance value was 16.2 Ω in air containing propane gas of 1% by volume.

以上のように、WO3とM o Osとのうちの少なく
とも1種を、0.1〜40 モル%含む、γ−Fe2O
3は、ガス感応特性に優れているとともに、高温放置に
対して特性がきわめて安定している。
As mentioned above, γ-Fe2O containing 0.1 to 40 mol% of at least one of WO3 and MoOs
No. 3 has excellent gas sensitivity characteristics, and its characteristics are extremely stable when left at high temperatures.

高温放置に関しては、上記実施例では無通電で空気中に
放置という条件下での結果についてのみ述べたが、通電
加熱状態で放置しても、あるいは可燃性ガスを含む空気
中に放置しても、特性の安定性に優れていた。
Regarding high-temperature storage, in the above example, only the results were described under the condition of leaving the product in the air with no electricity applied, but even if the product was left in an electrically heated state or in an air containing flammable gas. , and had excellent stability of characteristics.

さらに、温度サイクルや振動に対しでも、安定しており
、バルク状あるいは皮膜状の焼結体としての特徴が十分
に得られた。
Furthermore, it was stable against temperature cycles and vibrations, and had sufficient characteristics as a bulk or film-like sintered body.

そして、その形状は、使用目的や使用場所などに応じて
、バルク状あるいは皮膜状のいずれかにもすることがで
きる。
The shape can be either a bulk shape or a film shape depending on the purpose of use and the place of use.

また、ガス感応後の抵抗値復帰時間を、使用温度を高め
ることができるため、WまたはMOまたはWとMOの両
者を含まないものに比べて、3分の1〜5分の1に短縮
することができた。
In addition, since the operating temperature can be increased, the time for resistance value recovery after gas sensitivity can be shortened to one-third to one-fifth compared to those that do not contain W or MO or both W and MO. I was able to do that.

出発材料としては、実施例に示した化合物に限られるも
のではなく、最終的にγ−Fe2O3に、WO3とMo
O3とのうちの少なくとも1種が含まれている焼結体に
なるものであればよい。
The starting materials are not limited to the compounds shown in the examples, but ultimately γ-Fe2O3, WO3 and Mo
Any material may be used as long as it forms a sintered body containing at least one kind of O3.

実施例におけるような焼結の際の雰囲気は、窒素に限ら
れるものでなく、アルゴンをはじめとする不活性ガス、
炭酸ガス、あるいは少量の水素を含む不活性なガスなど
の非酸化雰囲気、または真空であってもよい。
The atmosphere during sintering as in the examples is not limited to nitrogen, but may also include inert gas such as argon,
A non-oxidizing atmosphere such as carbon dioxide gas or an inert gas containing a small amount of hydrogen, or a vacuum may be used.

そして、バルク状のγ−F e203焼結体を作製する
ための焼成温度は、500〜12000Cの範囲内とす
ることが推奨される。
It is recommended that the firing temperature for producing the bulk γ-Fe203 sintered body be within the range of 500 to 12,000C.

焼結温度が500℃より低くなると、焼結が不十分にな
り、機械的強度や耐水性、耐湿性が低下する。
When the sintering temperature is lower than 500° C., sintering becomes insufficient and mechanical strength, water resistance, and moisture resistance decrease.

また、それが1200℃を越えると粒成長が著しくなり
、Fe3O4を酸化してγ−Fe2O3とすることが困
難になるとともに、応答時間と復帰時間が長くなる。
Furthermore, if the temperature exceeds 1200°C, grain growth becomes significant, making it difficult to oxidize Fe3O4 to γ-Fe2O3, and the response time and recovery time become longer.

そして、この場合、変成F e3 o4を酸化して、γ
Fe2O3を得るときの酸化温度は、700℃以下とす
ることが、望ましい。
In this case, the metamorphosed Fe3 o4 is oxidized to produce γ
The oxidation temperature when obtaining Fe2O3 is desirably 700°C or lower.

それが700℃を越えると、α−Fe203が多量に析
出するようになる。
If the temperature exceeds 700°C, a large amount of α-Fe203 will precipitate.

量産するときには、100〜200℃の比較的低い温度
から徐々に高めることがよく、このような酸化処理をす
ると、焼結体にひび割れを生じたりするようなことはな
くなる。
For mass production, it is preferable to gradually increase the temperature from a relatively low temperature of 100 to 200°C, and by performing such an oxidation treatment, cracks will not occur in the sintered body.

また、皮膜状の焼結体とするとき(こは、変性γFe2
O3の粉末は、0.1μm以下の粒径とすることが望ま
しい。
In addition, when forming a film-like sintered body (here, modified γFe2
It is desirable that the O3 powder has a particle size of 0.1 μm or less.

あまり粒径が大きくなると、基板に対する接着性が悪く
なり、容易に剥離しでしまう。
If the particle size becomes too large, the adhesion to the substrate will deteriorate and it will be easily peeled off.

そして、その焼結温度は500℃を越えないことが望ま
しい。
It is desirable that the sintering temperature does not exceed 500°C.

それが高すぎると、変成γ−Fe203の粒径が小さい
ため、過燐酸になりやすく、可焼性ガスに対する感応性
が悪くなる。
If it is too high, the modified γ-Fe203 has a small particle size, so it tends to become superphosphoric acid, and the sensitivity to combustible gas deteriorates.

以上説明したように、本発明にかかる素子は、7” −
F e203 、およびWO3とMoO3とからなる酸
化物群から選択された少くとも1種をそれぞれ60〜9
9.9モル%、40〜0.1モル%の組成比率で含む焼
結体をガス感応体としこれに電気抵抗測定用の1対の電
極と加熱用のヒータを付与して、可燃性ガスの濃度変化
により、該ガス感応体の電気抵抗値が変化することを用
いて可燃性ガスを検知することを特徴とするものである
As explained above, the element according to the present invention has 7"-
Fe203, and at least one selected from the oxide group consisting of WO3 and MoO3, each containing 60 to 9
A sintered body containing a composition ratio of 9.9 mol% and 40 to 0.1 mol% is used as a gas sensitive body, and a pair of electrodes for measuring electrical resistance and a heater for heating are provided to the sintered body to detect combustible gas. The combustible gas is detected by using the change in the electrical resistance value of the gas sensitive body due to the change in the concentration of the gas.

この素子は、可燃性ガスに対する感応性、および特性の
安定性に優れており、また焼結体であるため、熱衝撃や
機械的振動に対しても強いものである。
This element has excellent sensitivity to combustible gases and stable characteristics, and since it is a sintered body, it is resistant to thermal shock and mechanical vibration.

さらに、可燃性ガスに対する応答時間および復帰時間が
短く、特に復帰時間はγ−F e20sのみの場合に比
べて、大巾に短縮され、応答性が著しく改善される。
Furthermore, the response time and recovery time to combustible gas are short, and in particular, the recovery time is greatly shortened compared to the case of only γ-F e20s, and the response is significantly improved.

外気温度の変動に対しても、素子の抵抗変化が小さく、
実用性の高いものである。
The resistance change of the element is small even when the outside temperature fluctuates.
It is highly practical.

なお、本発明においては、α−Fe203成分などが焼
結体中にある程度含まれていても、その本質的な性質が
失われてしまうようなことがない。
In the present invention, even if the sintered body contains a certain amount of the α-Fe203 component, its essential properties will not be lost.

そして、より特性を向上させたり、あるいは用途により
適した性質を得たりするために、他の取分をさらに添加
含有させることも可能である。
In order to further improve the properties or obtain properties more suitable for the intended use, it is also possible to further add and contain other fractions.

そして、可燃性ガスとしては、プロパンやイソブタン以
外に、都市ガスやエチルアルコール、メチルアルコール
、水素、アセトン、その他一般の炭化水素をはじめ、種
々の可燃性のガス状物質をあげることができる。
In addition to propane and isobutane, combustible gases include various flammable gaseous substances such as city gas, ethyl alcohol, methyl alcohol, hydrogen, acetone, and other general hydrocarbons.

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

第1図は本発明にかかる可燃性ガス検知素子の一実施例
の構造を示す斜視図、第2図はこの素子の組成比率と抵
抗、感度との関係の一例を示す図、第3図は他の実施例
の構造を示す斜視図である。 1・・・・・・バルク状のガス感応体、2・・・・・・
電極、4・・・・・・白金発熱体、12・・・・・・皮
膜状のガス感応体、13・・・・・・電極、14・・・
・・・白金発熱体。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of one embodiment of the combustible gas detection element according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the composition ratio, resistance, and sensitivity of this element, and FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the structure of another embodiment. 1... Bulk gas sensitive material, 2...
Electrode, 4... Platinum heating element, 12... Film-like gas sensitive body, 13... Electrode, 14...
...Platinum heating element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1r−Fe203、およびWO3とM o 03とから
なる酸化物群から選択された少くとも1種をそれぞれ6
0〜99.9モル%、40〜0.1モル%の組成比率で
含む焼結体をガス感応体としこれに電気抵抗測定用の1
対の電極と加熱用のヒータを付与して可燃物ガスの濃度
変化により、該ガス感応体の電気抵抗値が変化すること
を用いて可燃性ガスを検知することを特徴とする可燃性
ガス検知素子。
1r-Fe203, and at least one selected from the oxide group consisting of WO3 and Mo03.
A sintered body containing a composition ratio of 0 to 99.9 mol% and 40 to 0.1 mol% is used as a gas sensitive body.
Combustible gas detection characterized by detecting a combustible gas by providing a pair of electrodes and a heating heater so that the electric resistance value of the gas sensitive body changes due to a change in the concentration of the combustible gas. element.
JP13428575A 1975-11-08 1975-11-08 Kanenseigaskenchisoshi Expired JPS5853735B2 (en)

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JP13428575A JPS5853735B2 (en) 1975-11-08 1975-11-08 Kanenseigaskenchisoshi
US05/738,745 US4045178A (en) 1975-11-08 1976-11-03 Reducing gas sensor
FR7633525A FR2331016A1 (en) 1975-11-08 1976-11-05 REDUCING GAS DETECTORS CONTAINING GAMMA FERRIC OXIDE AND AT LEAST ONE OTHER METAL OXIDE
DE19762651160 DE2651160C3 (en) 1975-11-08 1976-11-05 Sensor for reducing gases
GB46458/76A GB1527406A (en) 1975-11-08 1976-11-08 Reducing gas sensor

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