JP2007057295A - Catalytic combustion type gas sensor - Google Patents

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Shoichi Sakaguchi
正一 坂口
Izumi Hoshihara
泉 星原
Fumie Enomoto
文江 榎本
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SAKAGUCHI GIKEN KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalytic combustion type gas sensor for sensing an alcohol or DME with high sensitivity from a low to high concentration. <P>SOLUTION: The catalytic combustion type gas sensor has a heating control device having a bridge circuit, which has a bridge circuit formed of a detection element wherein a conductive coil is covered with a combustion catalyst, a compensation element obtained by coating the conductive coil with the combustion catalyst and a bridge resistor and holding the detection element and the compensation element to a predetermined temperature within a range of 250-350°C and the adsorbent arranged to the flow channel for introducing a specimen gas into the compensation element to adsorb alcohol and/or dimethyl either. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アルコールやジメチルエーテルを高感度で感知する接触燃焼式ガスセンサーに関するものである。   The present invention relates to a catalytic combustion type gas sensor that senses alcohol and dimethyl ether with high sensitivity.

近年、石油の埋蔵量の減少に伴って、その供給が不安定になり、原油価格が上昇している。しかも石油系燃料は、燃焼することによって地球の温暖化の原因となるCOを発生させるばかりでなく、種々の有害ガスを放散する。また石油系燃料は、燃焼しなくても、単に流出することによって環境汚染を招く。そこで地球の温暖化や環境汚染を防止し、かつ安定して供給できる新たな燃料を実用化する様々な試みがなされている。   In recent years, with the decrease in oil reserves, the supply has become unstable and the price of crude oil has risen. Moreover, petroleum-based fuels not only generate CO, which causes global warming, but also emit various harmful gases. Also, petroleum-based fuels cause environmental pollution by simply flowing out even if they do not burn. Therefore, various attempts have been made to put to practical use a new fuel that can prevent global warming and environmental pollution and can be stably supplied.

とりわけアルコール(たとえばメチルアルコール,エチルアルコール等)やジメチルエーテル(以下、DMEという)は、次世代燃料として注目されている。アルコール,DMEは、いずれも石油系以外の原料から製造可能で、揮発性が極めて高い液体である。そのため、アルコールやDMEの製造プラントにて、それらの液体が配管やタンク等から漏出したときには瞬時に気化し、周辺に火気が存在すれば、引火あるいは爆発する惧れがある。したがってアルコールやDMEの製造プラントでは、それらの漏出を感知するために、センサーを用いて空気中のアルコールやDMEを感知し、引火や爆発を未然に防止する必要がある。   In particular, alcohol (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, etc.) and dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) are attracting attention as next-generation fuels. Alcohol and DME can be produced from raw materials other than petroleum and are highly volatile liquids. Therefore, when such liquid leaks from a pipe or tank in an alcohol or DME production plant, it instantly evaporates. Therefore, in an alcohol or DME manufacturing plant, in order to detect such leakage, it is necessary to detect alcohol and DME in the air using a sensor to prevent ignition and explosion.

空気中の特定の成分を感知するセンサー(以下、ガスセンサーという)は、半導体式ガスセンサーと接触燃焼式ガスセンサーに大別される。
半導体式ガスセンサーは、低濃度のガス成分を高感度で感知することが可能であるが、感知するガス成分の選択性に劣り、濃度上昇に伴ない飽和に達し測定不能になり、かつ吸着成分の除去再生が難しい等の欠点がある。
Sensors that detect specific components in the air (hereinafter referred to as gas sensors) are roughly classified into semiconductor type gas sensors and catalytic combustion type gas sensors.
The semiconductor gas sensor can detect low concentration gas components with high sensitivity, but the selectivity of the gas components to be detected is inferior. There are drawbacks such as difficulty in removing and regenerating.

一方、接触燃焼式ガスセンサーは、感知するガス成分の選択性に優れ、高濃度のガス成分の感知および吸着成分の除去再生も容易であるので、特定のガス成分を選択的に感知するガスセンサーとして適している。しかし低濃度のガス成分を感知する際には感度が劣る。そのため、低濃度のガス成分に対する接触燃焼式ガスセンサーの感度を高める技術が種々検討されている。   On the other hand, the catalytic combustion type gas sensor is excellent in the selectivity of the gas component to be detected, and it is easy to detect a high concentration gas component and to remove and regenerate the adsorbed component. Suitable as However, the sensitivity is poor when sensing low concentration gas components. For this reason, various techniques for increasing the sensitivity of the catalytic combustion type gas sensor for low concentration gas components have been studied.

たとえば特許文献1には、COを感知する接触燃焼式ガスセンサーが開示されている。この特許文献1に開示された接触燃焼式ガスセンサーは、検知素子の燃焼触媒にAg,Ptを添加して、H2 やC2 5 OHに対する感度を低下させることによって、COに対する感度を高めたものである。しかし、この技術では検知素子の燃焼触媒にAg,Ptを添加するが、補償素子の燃焼触媒にはAg,Ptを添加しないので、異なる成分の燃焼触媒を検知素子と補償素子で使用することになる。そのためCO濃度が低い場合に、CO感知の再現性は必ずしも十分ではなかった。つまり、特許文献1に開示された接触燃焼式ガスセンサーは、低濃度のCOに対する感度を高めるという観点から改善の余地が残されていた。 For example, Patent Document 1 discloses a catalytic combustion type gas sensor that senses CO. The catalytic combustion type gas sensor disclosed in Patent Document 1 increases the sensitivity to CO by adding Ag and Pt to the combustion catalyst of the detection element to reduce the sensitivity to H 2 and C 2 H 5 OH. It is a thing. However, in this technique, Ag and Pt are added to the combustion catalyst of the sensing element, but Ag and Pt are not added to the combustion catalyst of the compensation element, so that a combustion catalyst having different components is used in the sensing element and the compensation element. Become. Therefore, when the CO concentration is low, the CO sensing reproducibility is not always sufficient. That is, the catalytic combustion type gas sensor disclosed in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of increasing sensitivity to low concentrations of CO.

この特許文献1に記載された技術を応用して、空気中のアルコールやDMEを感知する接触燃焼式ガスセンサーとして使用する場合には、検知素子の燃焼触媒にCOやH2 に対する感度を低下させる元素を添加することによって、アルコールやDMEに対する感度を高めることになる。つまり、異なる成分の燃焼触媒を検知素子と補償素子で使用するので、低濃度のアルコールやDMEを感知する際に十分な再現性が得られない。 Applying the technique described in Patent Document 1 to use as a catalytic combustion type gas sensor that senses alcohol or DME in the air, the sensitivity of the detection element to CO or H 2 is lowered in the combustion catalyst. By adding an element, the sensitivity to alcohol and DME is increased. That is, since combustion catalysts having different components are used for the detection element and the compensation element, sufficient reproducibility cannot be obtained when sensing low-concentration alcohol or DME.

上記で説明した通り、アルコールやDMEを感知する接触燃焼式ガスセンサーの用途が、製造プラントにおける漏出の感知であることを考慮すると、空気中に気化した少量の(すなわち低濃度の)アルコールやDMEを高感度で感知する必要がある。ところが、特許文献1に記載された技術をアルコールやDMEの感知に適用しても、低濃度のアルコールやDMEを高感度で感知することは期待できない。
特開2002-71614号公報
As described above, considering that the use of a catalytic combustion type gas sensor that senses alcohol and DME is detection of leakage in a manufacturing plant, a small amount of alcohol vaporized in the air (ie, low concentration) and DME Must be detected with high sensitivity. However, even if the technique described in Patent Document 1 is applied to the detection of alcohol or DME, it cannot be expected to detect low-concentration alcohol or DME with high sensitivity.
JP 2002-71614 A

本発明は上記のような問題を解消し、低濃度から高濃度までアルコールやDMEを高感度で感知する接触燃焼式ガスセンサーを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a catalytic combustion type gas sensor that solves the above problems and senses alcohol and DME with high sensitivity from a low concentration to a high concentration.

本発明は、導電性コイルを燃焼触媒で被覆してなる検知素子と、前記した導電性コイルを前記した燃焼触媒で被覆してなる補償素子と、ブリッジ抵抗とを用いて形成されるブリッジ回路を有し、検知素子と補償素子とを250〜350 ℃の範囲内の所定の温度に維持する加熱制御装置を有し、補償素子へ検体ガスを導入する流路に配設されてアルコールおよび/またはジメチルエーテルを吸着する吸着剤を有する接触燃焼式ガスセンサーである。ここで検知素子と補償素子の導電性コイルは、同一素材の金属線材を用いる。また、それらの導電性コイルを被覆する燃焼触媒も同一材質の触媒を用いる。   The present invention provides a bridge circuit formed using a sensing element formed by coating a conductive coil with a combustion catalyst, a compensation element formed by coating the conductive coil with the combustion catalyst described above, and a bridge resistance. And a heating control device that maintains the sensing element and the compensation element at a predetermined temperature within a range of 250 to 350 ° C., and is disposed in a flow path for introducing the analyte gas into the compensation element. It is a catalytic combustion type gas sensor having an adsorbent that adsorbs dimethyl ether. Here, the conductive coil of the detection element and the compensation element uses the same metal wire. Moreover, the combustion catalyst which coat | covers those electroconductive coils uses the catalyst of the same material.

本発明の接触燃焼式ガスセンサーにおいては、検知素子の導電性コイルと補償素子の導電性コイルとが同一形状であることが好ましい。ここで導電性コイルの形状とは、コイルに成形する金属線材の直径,長さ、および成形されたコイルの直径,ピッチ,巻き数を指す。
また導電性コイルとしてニッケル線またはニッケル合金線を用いることが好ましい。
In the catalytic combustion type gas sensor of the present invention, it is preferable that the conductive coil of the sensing element and the conductive coil of the compensation element have the same shape. Here, the shape of the conductive coil refers to the diameter and length of the metal wire formed into the coil, and the diameter, pitch, and number of turns of the formed coil.
Moreover, it is preferable to use a nickel wire or a nickel alloy wire as the conductive coil.

さらに、燃焼触媒として酸化コバルトを用いることが好ましい。酸化コバルトに酸化銅を混合しても良い。
吸着剤は活性炭を用いても良いし、あるいはモレキュラーシーブ(商品名)と呼ばれる分子篩(たとえば合成ゼオライト)を用いても良い。活性炭や分子篩(たとえば合成ゼオライト)は、それぞれ単体で使用しても良いし、両方を併用しても良い。
Furthermore, it is preferable to use cobalt oxide as a combustion catalyst. Copper oxide may be mixed with cobalt oxide.
As the adsorbent, activated carbon may be used, or a molecular sieve (for example, synthetic zeolite) called molecular sieve (trade name) may be used. Activated carbon and molecular sieve (for example, synthetic zeolite) may be used alone or in combination.

本発明によれば、低濃度から高濃度までアルコールやDMEを高感度で感知できる。したがって本発明の接触燃焼式ガスセンサーは、アルコールやDMEの製造プラントにて、それらの漏出を感知するために支障なく使用できる。   According to the present invention, alcohol and DME can be sensed with high sensitivity from a low concentration to a high concentration. Therefore, the catalytic combustion type gas sensor of the present invention can be used without any trouble in order to detect the leakage of alcohol or DME at a production plant of alcohol or DME.

図1は、本発明の接触燃焼式ガスセンサーのブリッジ回路の例を示す回路図である。本発明の接触燃焼式ガスセンサーにおいて、検知素子2と補償素子3とブリッジ抵抗5a,5b,5cは、図1に示すようなブリッジ回路1を形成する。なお、図1には検知素子2と補償素子3を直列に配置する例を示したが、検知素子2と補償素子3を並列に配置しても良い。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a bridge circuit of a catalytic combustion type gas sensor of the present invention. In the catalytic combustion type gas sensor of the present invention, the detection element 2, the compensation element 3, and the bridge resistors 5a, 5b, and 5c form a bridge circuit 1 as shown in FIG. In addition, although the example which arrange | positions the detection element 2 and the compensation element 3 in series was shown in FIG. 1, you may arrange | position the detection element 2 and the compensation element 3 in parallel.

図1では、回路図で用いる記号によって検知素子2と補償素子3を示した。図2は、この検知素子2,補償素子3の例を模式的に示す斜視図である。本発明の接触燃焼式ガスセンサーでは検知素子2と補償素子3が同一の構成を有するので、まず図2を参照して検知素子2について説明する。
検知素子2は、図2に示すように、導電性コイル7を燃焼触媒8で被覆したものである。導電性コイル7を形成する金属線材9は、導電性を有し、かつ通電することによって発熱する金属線材9を用いる。低濃度のアルコールやDMEを感知するためには、導電性コイル7としてニッケル線,ニッケル合金線を使用することが好ましい。
In FIG. 1, the detection element 2 and the compensation element 3 are indicated by symbols used in the circuit diagram. FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the detection element 2 and the compensation element 3. In the catalytic combustion type gas sensor of the present invention, since the detection element 2 and the compensation element 3 have the same configuration, the detection element 2 will be described first with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the detection element 2 is obtained by covering a conductive coil 7 with a combustion catalyst 8. The metal wire 9 that forms the conductive coil 7 is a metal wire 9 that is conductive and generates heat when energized. In order to detect low-concentration alcohol or DME, it is preferable to use a nickel wire or a nickel alloy wire as the conductive coil 7.

導電性コイル7を被覆する燃焼触媒8はアルコールやDMEに活性な材質を使用し、燃焼触媒8の表面でアルコールやDMEが酸化(すなわち燃焼)して検知素子2の温度が上昇することによって、アルコールやDMEが存在することを感知する。その原理については後述する。低濃度のアルコールやDMEを感知するためには、燃焼触媒8として酸化コバルトを使用することが好ましい。酸化コバルトに酸化銅を混合しても良い。   The combustion catalyst 8 that covers the conductive coil 7 uses an active material for alcohol and DME. The alcohol and DME are oxidized (that is, burned) on the surface of the combustion catalyst 8 and the temperature of the detection element 2 rises. Sense the presence of alcohol and DME. The principle will be described later. In order to sense low concentrations of alcohol and DME, it is preferable to use cobalt oxide as the combustion catalyst 8. Copper oxide may be mixed with cobalt oxide.

燃焼触媒8は、電着塗装法で導電性コイル7に電着させる。その際、燃焼触媒8を円柱状(すなわち内側に中空部を設けず)に形成しても良いが、図2に示すように燃焼触媒8を円筒状に形成し、導電性コイル7を燃焼触媒8に埋設することが好ましい。その理由は、図2に示すように燃焼触媒8を円筒状に形成することによって、アルコール,DMEと燃焼触媒8との接触面積が増大し、低濃度のアルコールやDMEに対する感度が高められるからである。   The combustion catalyst 8 is electrodeposited on the conductive coil 7 by an electrodeposition coating method. At this time, the combustion catalyst 8 may be formed in a columnar shape (that is, a hollow portion is not provided inside), but the combustion catalyst 8 is formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 8 is preferably embedded. The reason is that by forming the combustion catalyst 8 in a cylindrical shape as shown in FIG. 2, the contact area between the alcohol and DME and the combustion catalyst 8 is increased, and the sensitivity to low concentrations of alcohol and DME is increased. is there.

次に、本発明の接触燃焼式ガスセンサーで使用する補償素子3について、図2を参照して説明する。
補償素子3の導電性コイル7は、検知素子2の導電性コイル7と同一素材の金属線を用いる。さらに、補償素子3と検知素子2の導電性コイル7は、いずれも同一形状であることが好ましい。導電性コイル7の形状とは、コイルに成形する金属線材9の直径,長さ、および成形された導電性コイル7の直径,ピッチ,巻き数を指す。
Next, the compensation element 3 used in the catalytic combustion type gas sensor of the present invention will be described with reference to FIG.
The conductive coil 7 of the compensation element 3 uses a metal wire made of the same material as the conductive coil 7 of the detection element 2. Further, it is preferable that the conductive coil 7 of the compensation element 3 and the detection element 2 have the same shape. The shape of the conductive coil 7 refers to the diameter and length of the metal wire 9 to be formed into the coil, and the diameter, pitch, and number of turns of the formed conductive coil 7.

補償素子3の燃焼触媒8も、検知素子2の燃焼触媒8と同一材質の触媒を用いる。さらに、補償素子3と検知素子2の燃焼触媒8は、いずれも同一形状であることが好ましい。燃焼触媒8の形状とは、円筒状あるいは円柱状に形成された外径(および円筒状に形成する場合は内径),長さを指す。電着塗装の条件を統一することによって、燃焼触媒8を同一形状に形成することが可能である。   The combustion catalyst 8 of the compensation element 3 is also made of the same material as the combustion catalyst 8 of the detection element 2. Further, it is preferable that both the compensation element 3 and the combustion catalyst 8 of the detection element 2 have the same shape. The shape of the combustion catalyst 8 indicates an outer diameter (and inner diameter in the case of being formed in a cylindrical shape) and a length formed in a cylindrical shape or a columnar shape. By unifying the conditions for electrodeposition coating, the combustion catalyst 8 can be formed in the same shape.

このようにして、検知素子2と同等の電気的特性を有する補償素子3を製造することができる。
次に、本発明の接触燃焼式ガスセンサーのガス感知部の構成について説明する。図3は、ガス感知部の例を模式的に示す断面図である。図3に示すように、ガス感知部15は、密閉された空間に検体ガス14の流入口と流出口を設けて構成される。
In this way, the compensation element 3 having the same electrical characteristics as the sensing element 2 can be manufactured.
Next, the structure of the gas detection part of the contact combustion type gas sensor of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the gas sensing unit. As shown in FIG. 3, the gas sensing unit 15 is configured by providing an inlet and an outlet for the specimen gas 14 in a sealed space.

ガス感知部15には検知素子2と補償素子3が電気的に絶縁された状態で設置される。検知素子2と補償素子3は、検体ガス14中の異物による損傷を防止するために、いずれも保護管11によって保護される。保護管11の上端の開口部には、網目状の板材12(以下、メッシュ材という)を取付ける。このメッシュ材12は、検体ガス14中の異物が保護管11内に侵入するのを防止し、検体ガス14のみを保護管11内に導入するためのものである。   The gas sensing unit 15 is installed in a state where the sensing element 2 and the compensating element 3 are electrically insulated. The detection element 2 and the compensation element 3 are both protected by a protective tube 11 in order to prevent damage due to foreign matter in the sample gas 14. A mesh-like plate material 12 (hereinafter referred to as a mesh material) is attached to the opening at the upper end of the protective tube 11. This mesh material 12 prevents foreign matter in the sample gas 14 from entering the protective tube 11 and introduces only the sample gas 14 into the protective tube 11.

補償素子3へ検体ガス14を導入する流路には、吸着剤13が配設される。吸着剤13は、アルコール,DMEを吸着する物質を使用する。たとえば活性炭や分子篩(たとえば合成ゼオライト)が使用できる。活性炭や分子篩(たとえば合成ゼオライト)は、それぞれ単体で使用しても良いし、両方を併用しても良い。
ガス感知部15に設置された検知素子2と補償素子3は、金属線材9(すなわち導電性コイル7)に通電することによって発熱するが、それぞれ加熱制御装置(図示せず)によって 250〜350 ℃の範囲内の所定の温度に維持される。検知素子2,補償素子3の温度が 250℃未満では、後述する検体ガス14の燃焼が不十分になるので、接触燃焼式ガスセンサーの感度が低下する。一方、検知素子2,補償素子3の温度が 350℃を超えると、導電性コイル7の寿命が短縮されるばかりでなく、不飽和炭化水素(たとえばプロピレン等)に対して反応性が生じて、アルコールやDMEに対する感度が低下する。
An adsorbent 13 is disposed in the flow path for introducing the sample gas 14 into the compensation element 3. As the adsorbent 13, a substance that adsorbs alcohol and DME is used. For example, activated carbon or molecular sieve (for example, synthetic zeolite) can be used. Activated carbon and molecular sieve (for example, synthetic zeolite) may be used alone or in combination.
The sensing element 2 and the compensation element 3 installed in the gas sensing unit 15 generate heat when energized to the metal wire 9 (that is, the conductive coil 7), but each of them is 250 to 350 ° C. by a heating control device (not shown). Is maintained at a predetermined temperature within the range of. When the temperature of the detection element 2 and the compensation element 3 is less than 250 ° C., the combustion of the specimen gas 14 described later becomes insufficient, and the sensitivity of the catalytic combustion type gas sensor is lowered. On the other hand, when the temperature of the sensing element 2 and the compensating element 3 exceeds 350 ° C., not only the life of the conductive coil 7 is shortened, but also the reactivity to unsaturated hydrocarbons (for example, propylene) occurs. Sensitivity to alcohol and DME decreases.

このようにしてガス感知部15に設置された検知素子2と補償素子3は、250〜350 ℃の範囲内の所定の温度に加熱されて検体ガス14に接触する。ただし、検知素子2の燃焼触媒8に接触する検体ガス14はアルコールやDMEを含有するが、補償素子3の燃焼触媒8に接触する検体ガス14にはアルコールやDMEが含まれない。したがって検知素子2の燃焼触媒8の表面でアルコールやDMEが燃焼して、検知素子2の温度が加熱制御装置によって維持される温度よりも上昇する。一方、補償素子3の温度は、加熱制御装置によって一定に維持される。つまり検知素子2と補償素子3の温度差は、アルコールやDMEの燃焼によって生じる。   In this way, the detection element 2 and the compensation element 3 installed in the gas detection unit 15 are heated to a predetermined temperature in the range of 250 to 350 ° C. and come into contact with the sample gas 14. However, the specimen gas 14 that comes into contact with the combustion catalyst 8 of the detection element 2 contains alcohol or DME, but the specimen gas 14 that comes into contact with the combustion catalyst 8 of the compensation element 3 does not contain alcohol or DME. Therefore, alcohol and DME are combusted on the surface of the combustion catalyst 8 of the detection element 2, and the temperature of the detection element 2 rises above the temperature maintained by the heating control device. On the other hand, the temperature of the compensation element 3 is kept constant by the heating control device. That is, the temperature difference between the sensing element 2 and the compensation element 3 is caused by the combustion of alcohol or DME.

検知素子2の温度が変化すれば、その抵抗値も変化する。したがって検知素子2の温度上昇に起因する抵抗値の変化を、ブリッジ回路1によって検出することによって、アルコールやDMEを感知することができる。
検体ガス14にアルコールやDMEのみならず、他の可燃性ガス(たとえばH2 ,CO等)が含まれる場合は、その可燃性ガスが検知素子2および補償素子3に接触して燃焼する。つまり検知素子2と補償素子3の温度は、いずれも可燃性ガスの燃焼によって等しく上昇する。したがって検体ガス14が他の可燃性ガスを含む場合も、検知素子2と補償素子3の温度差はアルコールやDMEの燃焼によって生じるものであるから、検知素子2の温度上昇に起因する抵抗値の変化を、ブリッジ回路1によって検出することによって、アルコールやDMEを感知することができる。
If the temperature of the sensing element 2 changes, its resistance value also changes. Therefore, alcohol or DME can be sensed by detecting a change in the resistance value caused by the temperature rise of the sensing element 2 by the bridge circuit 1.
When the sample gas 14 includes not only alcohol and DME but also other combustible gases (for example, H 2 , CO, etc.), the combustible gas contacts the detection element 2 and the compensation element 3 and burns. That is, the temperature of the detection element 2 and the compensation element 3 both rises equally by the combustion of combustible gas. Therefore, even when the specimen gas 14 contains other combustible gas, the temperature difference between the detection element 2 and the compensation element 3 is caused by the combustion of alcohol or DME. By detecting the change by the bridge circuit 1, alcohol or DME can be sensed.

以上に説明した通り、本発明の接触燃焼式ガスセンサーは、低濃度から高濃度までアルコールやDMEを高感度で感知できる。
なお、吸着剤13は、検体ガス14中のアルコールやDMEの吸着することによって、徐々にその吸着効果が減退していく。吸着効果が減退した吸着剤13を継続して使用すると、接触燃焼式ガスセンサーの感度が低下するので、定期的に点検用ガスを用いて、吸着剤13の吸着効果を点検する必要がある。点検用ガスは一定量のアルコールやDMEを添加したガスであり、接触燃焼式ガスセンサーが点検用ガス中のアルコールやDMEを感知できなければ、吸着剤13の吸着効果が消滅したことを意味する。その場合は、吸着剤13を新品に交換する。
As described above, the catalytic combustion type gas sensor of the present invention can detect alcohol and DME with high sensitivity from a low concentration to a high concentration.
The adsorbent 13 gradually reduces its adsorption effect by adsorbing alcohol or DME in the sample gas 14. If the adsorbent 13 whose adsorption effect is reduced is continuously used, the sensitivity of the catalytic combustion type gas sensor is lowered. Therefore, it is necessary to periodically check the adsorption effect of the adsorbent 13 using a check gas. The inspection gas is a gas with a certain amount of alcohol or DME added. If the contact combustion gas sensor cannot detect alcohol or DME in the inspection gas, it means that the adsorbing effect of the adsorbent 13 has disappeared. . In that case, the adsorbent 13 is replaced with a new one.

補償素子3へ検体ガス14を導入する流路に配設する吸着剤13は、簡単に着脱できる構成(たとえばカセット方式等)にすることによって、吸着剤13の交換を短時間で行なうことが可能となる。   The adsorbent 13 disposed in the flow path for introducing the specimen gas 14 to the compensation element 3 can be easily attached and detached (for example, a cassette method), so that the adsorbent 13 can be replaced in a short time. It becomes.

図2に示す検知素子2と補償素子3を製造し、図3に示すガス感知部15に設置して、図1に示すブリッジ回路1を形成した。検知素子2と補償素子3の導電性コイル7は、いずれもコイル径0.8mm ,ピッチ0.1mm ,巻き数22とした。導電性コイル7に成形した金属線材9は、いずれも直径0.018mm,長さ55mmのニッケル線を使用した。燃焼触媒8は、酸化コバルトと酸化銅を混合したものを使用し、図2に示すように円筒状(外径1.2mm,内径0.2mm,長さ2.5mm)に形成した。   The sensing element 2 and the compensating element 3 shown in FIG. 2 were manufactured and installed in the gas sensing unit 15 shown in FIG. 3 to form the bridge circuit 1 shown in FIG. The conductive coil 7 of the detection element 2 and the compensation element 3 has a coil diameter of 0.8 mm, a pitch of 0.1 mm, and a number of turns of 22. The metal wires 9 formed on the conductive coil 7 were all nickel wires having a diameter of 0.018 mm and a length of 55 mm. The combustion catalyst 8 was a mixture of cobalt oxide and copper oxide, and was formed in a cylindrical shape (outer diameter 1.2 mm, inner diameter 0.2 mm, length 2.5 mm) as shown in FIG.

吸着剤13は活性炭を使用した。保護管11はステンレス製キャップを使用し、メッシュ材12は40メッシュを使用した。
ガス感知部15に設置した検知素子2と補償素子3の温度を 280℃に維持して、試験用検体ガスをガス感知部15に供給して感知テストを行なった。試験用検体ガスは、空気にアルコール(すなわちC2 5 OH)を種々の濃度(すなわち50体積ppm ,100体積ppm,1000体積ppm,10000体積ppm)で添加したガスを使用し、各濃度の試験用検体ガスについて2回ずつ感知テストを行なった。また、空気にDMEを種々の濃度(すなわち50体積ppm,100体積ppm,1000体積ppm,10000体積ppm)で添加したガスを試験用検体ガスとして使用し、各濃度の試験用検体ガスについて2回ずつ感知テストを行なった。その結果を表1に示す。
As the adsorbent 13, activated carbon was used. The protective tube 11 used a stainless steel cap, and the mesh material 12 used 40 mesh.
The temperature of the sensing element 2 and the compensation element 3 installed in the gas sensing unit 15 was maintained at 280 ° C., and a test sample gas was supplied to the gas sensing unit 15 to perform a sensing test. As the test sample gas, a gas in which alcohol (that is, C 2 H 5 OH) is added to air at various concentrations (that is, 50 volume ppm, 100 volume ppm, 1000 volume ppm, 10000 volume ppm) is used. A sensing test was performed twice for the test sample gas. In addition, a gas in which DME is added to air at various concentrations (that is, 50 volume ppm, 100 volume ppm, 1000 volume ppm, and 10000 volume ppm) is used as a test sample gas. Sensitive tests were performed one by one. The results are shown in Table 1.

Figure 2007057295
Figure 2007057295

表1から明らかなように、いずれの試験用検体ガスについてもC2 5 OHやDMEを感知した。したがって本発明の接触燃焼式ガスセンサーを使用することによって、低濃度から高濃度までアルコールやDMEを高感度で感知できることが確かめられた。しかも、アルコールやDMEの感知の再現性が認められた。 As is clear from Table 1, C 2 H 5 OH and DME were detected for all the test sample gases. Therefore, it was confirmed that by using the catalytic combustion type gas sensor of the present invention, alcohol and DME can be sensed with high sensitivity from a low concentration to a high concentration. Moreover, the reproducibility of alcohol and DME sensing was recognized.

本発明の接触燃焼式ガスセンサーのブリッジ回路の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the bridge circuit of the contact combustion type gas sensor of this invention. 本発明の接触燃焼式ガスセンサーで使用する検知素子,補償素子の例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the example of the detection element and compensation element which are used with the contact combustion type gas sensor of this invention. 本発明の接触燃焼式ガスセンサーのガス感知部の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of the gas detection part of the contact combustion type gas sensor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブリッジ回路
2 検知素子
3 補償素子
4 ガス感度計
5a ブリッジ抵抗
5b ブリッジ抵抗
5c ブリッジ抵抗
6 電源
7 導電性コイル
8 燃焼触媒
9 金属線材
10 絶縁材
11 保護管
12 メッシュ材
13 吸着剤
14 検体ガス
15 ガス感知部
1 Bridge circuit 2 Sensing element 3 Compensating element 4 Gas sensitivity meter
5a Bridge resistance
5b Bridge resistance
5c Bridge resistance 6 Power supply 7 Conductive coil 8 Combustion catalyst 9 Metal wire
10 Insulation material
11 Protection tube
12 Mesh material
13 Adsorbent
14 Sample gas
15 Gas detector

Claims (5)

導電性コイルを燃焼触媒で被覆してなる検知素子と、前記導電性コイルを前記燃焼触媒で被覆してなる補償素子と、ブリッジ抵抗とを用いて形成されるブリッジ回路を有し、前記検知素子と前記補償素子とを 250〜350 ℃の範囲内の所定の温度に維持する加熱制御装置を有し、前記補償素子へ検体ガスを導入する流路に配設されてアルコールおよび/またはジメチルエーテルを吸着する吸着剤を有することを特徴とする接触燃焼式ガスセンサー。   A sensing element comprising a conductive coil covered with a combustion catalyst; a compensation element comprising the conductive coil covered with the combustion catalyst; and a bridge circuit formed using a bridge resistor, the sensing element And a heating control device that maintains the compensation element at a predetermined temperature within a range of 250 to 350 ° C., and is disposed in a flow path for introducing a sample gas into the compensation element to adsorb alcohol and / or dimethyl ether. A catalytic combustion type gas sensor characterized by having an adsorbing agent. 前記検知素子の導電性コイルと前記補償素子の導電性コイルとが同一形状であることを特徴とする請求項1に記載の接触燃焼式ガスセンサー。   The catalytic combustion type gas sensor according to claim 1, wherein the conductive coil of the sensing element and the conductive coil of the compensation element have the same shape. 前記導電性コイルとしてニッケル線またはニッケル合金線を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の接触燃焼式ガスセンサー。   The catalytic combustion type gas sensor according to claim 1 or 2, wherein a nickel wire or a nickel alloy wire is used as the conductive coil. 前記燃焼触媒として酸化コバルトを用いることを特徴とする請求項1、2または3に記載の接触燃焼式ガスセンサー。   The catalytic combustion type gas sensor according to claim 1, 2 or 3, wherein cobalt oxide is used as the combustion catalyst. 前記吸着剤として活性炭および/または分子篩を用いることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の接触燃焼式ガスセンサー。
5. The catalytic combustion type gas sensor according to claim 1, wherein activated carbon and / or molecular sieve are used as the adsorbent.
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