JP3078485B2 - Contact combustion type gas sensor - Google Patents

Contact combustion type gas sensor

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JP3078485B2
JP3078485B2 JP07264560A JP26456095A JP3078485B2 JP 3078485 B2 JP3078485 B2 JP 3078485B2 JP 07264560 A JP07264560 A JP 07264560A JP 26456095 A JP26456095 A JP 26456095A JP 3078485 B2 JP3078485 B2 JP 3078485B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、接触燃焼式ガスセ
ンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalytic combustion type gas sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガス器具の不完全燃焼または不点
火を検出するために、可燃性気体の存在を検知する手段
として、接触燃焼式ガスセンサが知られている。前記接
触燃焼式ガスセンサは、半導体表面のガス脱吸着による
半導体の抵抗変化によりガスを検知する半導体式ガスセ
ンサに比較して、そのガス検知特性が長期に亘り安定し
ているため、可燃性ガス、特に一酸化炭素の検知用とし
て広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a contact combustion type gas sensor has been known as a means for detecting the presence of a combustible gas in order to detect incomplete combustion or misfire of a gas appliance. Compared with a semiconductor gas sensor that detects a gas by a change in resistance of a semiconductor due to gas desorption on a semiconductor surface, the contact combustion gas sensor has a stable gas detection characteristic over a long period of time. Widely used for detecting carbon monoxide.

【0003】前記従来の接触燃焼式ガスセンサは、表面
を白金またはパラジウムで被覆した白金線からなる電気
抵抗体をガス検知素子とするものである。このようなガ
ス検知素子は所定温度に保持された状態で可燃性気体が
接触すると、該可燃性気体が前記白金またはパラジウム
を触媒として燃焼し、その燃焼熱により前記電気抵抗体
が加熱され、電気抵抗が変化する。そこで、前記電気抵
抗体に通電しておき、前記前記電気抵抗体の加熱時の電
気抵抗の変化量を検出することにより、可燃性気体の濃
度を検知するものである。
[0003] The conventional contact combustion type gas sensor uses an electric resistor made of a platinum wire whose surface is coated with platinum or palladium as a gas detecting element. When such a gas detecting element is brought into contact with a flammable gas while being maintained at a predetermined temperature, the flammable gas burns using the platinum or palladium as a catalyst, and the heat of combustion heats the electric resistor, and The resistance changes. Therefore, the electric resistor is energized, and the concentration of the combustible gas is detected by detecting the amount of change in the electric resistance of the electric resistor when the electric resistor is heated.

【0004】前記接触燃焼式ガスセンサは、前記ガス検
知素子に可燃性気体が接触したときに触媒活性を高めて
燃焼し易くするために、前記ガス検知素子が300℃以
上の温度に保持されるようになっている。ところが、前
記接触燃焼式ガスセンサは、ガス器具が設置されている
室内でシリコーンオイルを含むヘアスプレーが使用され
たり、該ガス器具のガス配管のシール剤に珪素樹脂が使
用されているときには、ガス検知感度が著しく低下する
との問題がある。
The contact combustion type gas sensor is designed to maintain the temperature of the gas detecting element at a temperature of 300 ° C. or higher in order to increase the catalytic activity when the combustible gas comes into contact with the gas detecting element to facilitate combustion. It has become. However, the contact combustion type gas sensor detects a gas when a hair spray containing silicone oil is used in a room where a gas appliance is installed, or when a silicone resin is used as a sealant for a gas pipe of the gas appliance. There is a problem that the sensitivity is significantly reduced.

【0005】前記問題は、シリコーンオイル等の低重合
度の珪素樹脂が300℃以上の温度に保持されている前
記ガス検知素子に接触して、重合反応を起こし、生成し
た高重合度の珪素樹脂あるいは該珪素樹脂がさらに高温
下で酸化されて生成したガラス質の二酸化珪素により前
記触媒の表面が覆われ、前記触媒と前記可燃性気体との
接触が遮断されるためと考えられる。そこで、前記問題
を解決するために、前記接触燃焼式ガスセンサを前記ガ
ス検知素子の温度が300℃以上にならないようにし
て、使用することが考えられる。
[0005] The problem is that a low polymerization degree silicone resin such as silicone oil is brought into contact with the gas detecting element maintained at a temperature of 300 ° C. or more to cause a polymerization reaction, thereby producing a high polymerization degree silicon resin. Alternatively, it is considered that the surface of the catalyst is covered with vitreous silicon dioxide generated by further oxidizing the silicon resin at a high temperature, and the contact between the catalyst and the combustible gas is interrupted. Then, in order to solve the above-mentioned problem, it is conceivable to use the contact combustion type gas sensor so that the temperature of the gas detecting element does not become 300 ° C. or more.

【0006】しかしながら、表面を白金またはパラジウ
ムで被覆した白金線からなる電気抵抗体をガス検知素子
とする従来の接触燃焼式ガスセンサでは、ガス検知素子
の温度が300℃未満の低温のときには可燃性ガスの存
在を検知するために十分な電気抵抗の変化量が得られな
いとの不都合がある。
However, in a conventional contact combustion type gas sensor using a gas detector as an electric resistor made of a platinum wire whose surface is coated with platinum or palladium, when the temperature of the gas detector is lower than 300.degree. There is an inconvenience that a sufficient amount of change in electrical resistance cannot be obtained to detect the presence of the electric current.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、ガス検知素子の温度が300℃未満の低
温のときにも可燃性ガスの存在を検知するために十分な
電気抵抗の変化量が得られる接触燃焼式ガスセンサを提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such a disadvantage, and has a sufficient electric resistance to detect the presence of flammable gas even when the temperature of the gas detecting element is low, that is, lower than 300 ° C. An object of the present invention is to provide a contact combustion type gas sensor capable of obtaining a change amount.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の接触燃焼式ガスセンサは、鉄からなる電
気抵抗体の表面をニッケルで被覆し、該ニッケルの被覆
上に白金またはパラジウムを被覆してなるガス検知素子
を備え、所定温度に保持された該ガス検知素子に接触し
た可燃性気体を該白金またはパラジウムを触媒として燃
焼せしめ、該可燃性気体の燃焼熱による該電気抵抗体の
電気抵抗の変化を検出することにより可燃性気体の濃度
を検知することを特徴とする
To achieve SUMMARY OF THE INVENTION The above objects, a catalytic combustion type gas sensor of the present invention, electrostatic consisting of iron
The surface of the resistance element is coated with nickel, and the nickel coating is applied.
Gas detection element coated with platinum or palladium
And combusts the combustible gas contacted with the gas detection element maintained at a predetermined temperature using the platinum or palladium as a catalyst, and detects a change in the electric resistance of the electric resistor due to the heat of combustion of the combustible gas. and detecting the concentration of combustible gas by.

【0009】本発明によれば、電気抵抗体として白金よ
りも電気抵抗率の温度による変化率が大きい鉄を用いる
ので、該ガス検知素子の温度を300℃未満の低温とし
たときにも、可燃性ガスの存在を検知するために十分な
電気抵抗の変化を得ることができる。
According to the present invention , since iron having a higher rate of change in electrical resistivity with temperature than platinum is used as the electrical resistor, even if the temperature of the gas detecting element is set to a low temperature of less than 300 ° C., it becomes flammable. The change in electrical resistance sufficient to detect the presence of a reactive gas can be obtained.

【0010】前記電気抵抗体は細線をコイル状に成形し
て用いられるが、本発明の接触燃焼式ガスセンサでは、
前記電気抵抗体が鉄であるときには、その表面がニッケ
ルで被覆されていて、該ニッケルの被覆上にさらに白金
またはパラジウムが被覆されている構成とすることによ
り、鉄が反復使用によって酸化して抵抗が高くなっても
通電時の発熱による断線を防止することができる。
The electric resistor is formed by forming a thin wire into a coil shape.
When the electric resistor is iron, the surface is coated with nickel, and the nickel coating is further coated with platinum or palladium. Can be prevented from being broken due to heat generated during energization.

【0011】また、本発明の接触燃焼式ガスセンサは、
一酸化炭素、水素及び可燃性気体を検知するセンサであ
るので、都市ガスまたは液化石油ガス(LPG)を燃料
とするガス器具の不完全燃焼または不点火を検知するた
めに好適に用いられる。
Further, the contact combustion type gas sensor according to the present invention comprises:
Since it is a sensor for detecting carbon monoxide, hydrogen and flammable gas, it is suitably used for detecting incomplete combustion or misfiring of gas appliances using city gas or liquefied petroleum gas (LPG) as fuel.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の一形態についてさらに詳しく説明する。
図1(a)は本発明の接触燃焼式ガスセンサの回路構成
を示す回路図、図1(b)は図1(a)示のガス検知素
子の一部断面を示す斜視図、図2は電気抵抗体となる金
属の電気抵抗率と温度との関係を示すグラフである。
Next, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a circuit diagram showing a circuit configuration of the catalytic combustion type gas sensor of the present invention, FIG. 1B is a perspective view showing a partial cross section of the gas detection element shown in FIG. 1A, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between the electrical resistivity of a metal serving as a resistor and temperature.

【0013】図1(a)示のように、本発明の接触燃焼
式ガスセンサ1は、都市ガスまたは液化石油ガス(LP
G)を燃料とするガス器具の不完全燃焼または不点火を
検知するために用いられるものであって、その回路構成
は、ガス検知素子2と温度補償素子3とが、他の抵抗4
a,4bとともにブリッジ5を形成するとともに、ブリ
ッジ5に電力を供給する電源6と、ガス検知素子2で検
知されるガス濃度を示すガス濃度指示メータ7と、検知
されたガスの濃度が所定の基準を超えたときに警報を発
出する警報手段8とを備えている。前記ガス濃度指示メ
ータ7はブリッジ5の固定接点Aと可動接Bとに接続さ
れており、前記警報手段8はガス濃度指示メータ7と並
列に接続されている。
As shown in FIG. 1 (a), a catalytic combustion type gas sensor 1 of the present invention is used for city gas or liquefied petroleum gas (LP).
G) is used to detect incomplete combustion or misfire of a gas appliance using G) as a fuel. The circuit configuration is such that the gas detecting element 2 and the temperature compensating element 3
a, 4b, and a power supply 6 for supplying electric power to the bridge 5, a gas concentration indicator 7 for indicating a gas concentration detected by the gas detecting element 2, and a gas concentration indicator 7 for detecting a predetermined gas concentration. Alarm means 8 for issuing an alarm when the standard is exceeded. The gas concentration indicator 7 is connected to the fixed contact A and the movable contact B of the bridge 5, and the alarm means 8 is connected in parallel with the gas concentration indicator 7.

【0014】前記ガス検知素子2は、図1(b)示のよ
うに、金属の細線をコイル状に成形した電気抵抗体9の
表面に、電気メッキ等により形成された白金またはパラ
ジウムの被覆層10を備えている。本発明の接触燃焼式
ガスセンサ1では、前記電気抵抗体9として、鉄(F
e)またはニッケル(Ni)を用いる。
As shown in FIG. 1 (b), the gas detecting element 2 comprises a platinum or palladium coating layer formed by electroplating on the surface of an electric resistor 9 formed by forming a thin metal wire into a coil shape. 10 is provided. In the catalytic combustion type gas sensor 1 of the present invention, iron (F) is used as the electric resistor 9.
e) or nickel (Ni) is used.

【0015】鉄及びニッケルは、図2示のように、20
0℃以上の温度では白金(Pt)よりも電気抵抗率の温
度による変化が大きいので、300℃未満の温度で使用
される前記ガス検知素子の前記電気抵抗体9に適してい
る。前記電気抵抗体9に用いる鉄としては、例えば純度
99.5%のようなものを挙げることができる。また、
前記電気抵抗体9に用いるニッケルとしては、例えば純
度99.7%のようなものを挙げることができる。
[0015] As shown in FIG.
At a temperature of 0 ° C. or higher, the electrical resistivity changes more greatly with temperature than that of platinum (Pt), so that it is suitable for the electric resistor 9 of the gas detection element used at a temperature of less than 300 ° C. Examples of iron used for the electric resistor 9 include those having a purity of 99.5%. Also,
The nickel used for the electric resistor 9 may be, for example, one having a purity of 99.7%.

【0016】尚、図2示の銅(Cu)は参考のために示
したものであり、良導体であって、白金よりも電気抵抗
率の温度による変化が小さいので、前記電気抵抗体9と
しては好ましくない。
The copper (Cu) shown in FIG. 2 is shown for reference, is a good conductor, and has a smaller change in electric resistivity with temperature than platinum. Not preferred.

【0017】前記電気抵抗体9が鉄であるときには、反
復使用によって酸化して抵抗が高くなる傾向があるの
で、通電時の発熱による断線を防止するために、その表
面をニッケルで被覆し、該ニッケルの被覆上に前記白金
またはパラジウムを被覆する。前記ニッケルの被覆は安
定であり、表面酸化を防止するので、反復使用しても鉄
の電気抵抗が変化しない。前記電気抵抗体9の鉄に対す
るニッケル被覆は、例えば、無電解メッキにより行う。
When the electric resistor 9 is made of iron, it tends to be oxidized by repeated use to increase the resistance. Therefore, in order to prevent disconnection due to heat generation during energization, its surface is coated with nickel. The platinum or palladium is coated on the nickel coating. The nickel coating is stable and prevents surface oxidation, so the electrical resistance of iron does not change with repeated use. The nickel coating on the iron of the electric resistor 9 is performed by, for example, electroless plating.

【0018】また、前記鉄の断線を防止するためには、
前記ニッケルの被覆と同様に、鉄の表面に酸化を防止で
きる被膜を構成すればよく、触媒である前記白金または
パラジウムの被覆を、例えば、パラジウムや白金の薄膜
を表面に形成し、さらにその表面に触媒としての白金黒
やパラジウム黒を付着させるようにして形成してもよ
い。
In order to prevent the breaking of the iron,
As with the nickel coating, a coating capable of preventing oxidation may be formed on the iron surface, and the platinum or palladium coating serving as a catalyst may be formed, for example, by forming a thin film of palladium or platinum on the surface, and further forming a surface thereof. The catalyst may be formed by adhering platinum black or palladium black as a catalyst.

【0019】次に、前記接触燃焼式ガスセンサ1の作動
について説明する。まず、接触燃焼式ガスセンサ1は、
図示しない外部ヒータ等によりガス検知素子2が所定温
度に保持されている状態で、電源6からブリッジ5に電
力を供給して、ガス検知素子2の前記金属の細線からな
る電気抵抗体9に通電する。ガス検知素子2は前記のよ
うにその表面に白金またはパラジウムの被覆層10を備
える電気抵抗体9からなるので、前記のように所定温度
に保持されているガス検知素子2に一酸化炭素等の可燃
性気体が接触すると、該可燃性ガスが前記被覆層10の
白金またはパラジウムを触媒として燃焼し、該可燃性気
体の燃焼熱により電気抵抗体9の抵抗が変化する。
Next, the operation of the contact combustion type gas sensor 1 will be described. First, the contact combustion type gas sensor 1
While the gas detection element 2 is kept at a predetermined temperature by an external heater or the like (not shown), power is supplied from the power supply 6 to the bridge 5 to energize the electric resistor 9 made of the thin metal wire of the gas detection element 2. I do. Since the gas detecting element 2 is composed of the electric resistor 9 having the coating layer 10 of platinum or palladium on its surface as described above, the gas detecting element 2 maintained at a predetermined temperature as described above When the combustible gas comes into contact, the combustible gas burns using the platinum or palladium of the coating layer 10 as a catalyst, and the resistance of the electric resistor 9 changes due to the heat of combustion of the combustible gas.

【0020】そこで、接触燃焼式ガスセンサ1は、ブリ
ッジ5の可動接点Bを移動させて、電気抵抗体9の電気
抵抗の変化量をブリッジ5の接点A,B間の電圧差とし
て検出するようになっている。前記のようにして検出さ
れた電気抵抗体9の電気抵抗変化量はガス濃度に比例す
るので、前記電気抵抗変化量から換算されたガス濃度が
ガス濃度指示メータ7に直接示されるとともに、警報手
段8に出力される。前記警報手段8は、図示しない制御
手段を備えており、検出されたガスの濃度が所定の基準
を超えると、該制御手段が前記ガス器具に不完全燃焼ま
たは不点火が発生したものと判断し、電子音等の聴覚的
手段または光電的表示等の視覚的手段を介して警報を発
出するようになっている。
Therefore, the contact combustion type gas sensor 1 moves the movable contact B of the bridge 5 and detects the amount of change in the electric resistance of the electric resistor 9 as a voltage difference between the contacts A and B of the bridge 5. Has become. Since the amount of change in electric resistance of the electric resistor 9 detected as described above is proportional to the gas concentration, the gas concentration converted from the amount of change in electric resistance is directly indicated on the gas concentration indicator 7 and the alarm means is provided. 8 is output. The alarm means 8 includes control means (not shown). When the detected gas concentration exceeds a predetermined reference, the control means determines that incomplete combustion or misfire has occurred in the gas appliance. The warning is issued through an auditory means such as an electronic sound or a visual means such as a photoelectric display.

【0021】次に、本発明の実施例及び比較例について
説明する。
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described.

【0022】[0022]

【実施例1】図3は接触燃焼式ガスセンサに用いるガス
検知素子のガス検知性能を測定するための実験装置の構
成を示す説明的断面図であり、図4乃至図6は本発明の
実施例及び比較例のガス検知素子における一酸化炭素濃
度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラフであり、
図4は実施例1のガス検知素子の場合、図5は実施例2
のガス検知素子の場合、図6は比較例のガス検知素子の
場合をそれぞれ示す。また、図7乃至図10は所定の温
度における各実施例及び比較例の接触燃焼式ガスセンサ
の一酸化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示す
グラフであり、図7は230℃の場合、図8は300℃
の場合、図9は350℃の場合、図10は400℃の場
合をそれぞれ示す。
Embodiment 1 FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a configuration of an experimental apparatus for measuring gas detection performance of a gas detection element used in a contact combustion type gas sensor, and FIGS. 4 to 6 show embodiments of the present invention. And is a graph showing the relationship between the carbon monoxide concentration and the amount of change in the electrical resistance value in the gas detection element of the comparative example,
FIG. 4 shows the case of the gas detection element of the first embodiment, and FIG.
FIG. 6 shows the case of the gas detecting element of the comparative example. FIGS. 7 to 10 are graphs showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in the electrical resistance value of the catalytic combustion type gas sensors of each of Examples and Comparative Examples at a predetermined temperature, and FIG. FIG. 8 shows 300 ° C.
9 shows the case of 350 ° C., and FIG. 10 shows the case of 400 ° C.

【0023】本実施例では、直径0.1mm、長さ10
0mmのコイル状ニッケル線(純度99.7%)を用意
し、その表面を白金黒で被覆した。
In this embodiment, the diameter is 0.1 mm and the length is 10 mm.
A 0 mm coiled nickel wire (purity 99.7%) was prepared, and its surface was coated with platinum black.

【0024】白金黒による被覆は、電気メッキ法によ
り、次のようにして行った。まず、前記ニッケル線をア
セトン中に浸漬して1分間超音波洗浄して脱脂したの
ち、常温の水に1分間浸漬して水洗した。次に、前記ニ
ッケル線を常温のクロム混酸に1分間浸漬して酸洗した
のち、常温の水に1分間浸漬して水洗した。
The coating with platinum black was carried out by electroplating as follows. First, the nickel wire was immersed in acetone, ultrasonically cleaned for 1 minute, degreased, and then immersed in room temperature water for 1 minute to wash with water. Next, the nickel wire was immersed in chromium-mixed acid at room temperature for 1 minute and pickled, and then immersed in room temperature water for 1 minute and washed with water.

【0025】次に、電極を備えた電気メッキ槽にメッキ
液として常温のヘキサクロロ白金酸水溶液を供給し、前
記のようにして洗浄した前記ニッケル線を該メッキ液に
浸漬して、該ニッケル線と前記電極との間に5Vの電圧
を印加するとともに0.4〜15.5mAの電流を3分
間通電する操作を2回行うことにより、前記ニッケル線
の表面を白金黒で被覆した。次に、前記白金黒で被覆さ
れたニッケル線を、常温の水に1分間以上浸漬して水洗
した。
Next, an aqueous solution of hexachloroplatinic acid at room temperature is supplied as a plating solution to an electroplating bath provided with electrodes, and the nickel wire washed as described above is immersed in the plating solution to form a nickel plating solution. An operation of applying a voltage of 5 V between the electrodes and applying a current of 0.4 to 15.5 mA for 3 minutes was performed twice, thereby covering the surface of the nickel wire with platinum black. Next, the nickel wire coated with platinum black was immersed in water at room temperature for 1 minute or more, and washed with water.

【0026】次に、電極を備えた電解槽に電解液として
1N硫酸を供給し、前記白金黒で被覆されたニッケル線
を該電解液に浸漬して、該ニッケル線と前記電極との間
に5Vの電圧を印加するとともに0.5〜15mAの電
流を1分間通電する操作を2回行うことにより、前記ニ
ッケル線を電解洗浄した。
Next, 1N sulfuric acid is supplied as an electrolytic solution to an electrolytic cell provided with an electrode, and the nickel wire coated with platinum black is immersed in the electrolytic solution, so that the nickel wire and the electrode are interposed between the nickel wire and the electrode. The nickel wire was electrolytically cleaned by applying a voltage of 5 V and applying a current of 0.5 to 15 mA for 1 minute twice.

【0027】次に、前記白金黒で被覆されたニッケル線
を、常温の水に1分間以上浸漬して水洗し、前記ニッケ
ル線に付着している水をアセトンで置換したのち、温風
乾燥した。前記電気メッキにより、前記ニッケル線の表
面には、0.9〜1.1mgの白金黒が付着している。
Next, the nickel wire coated with platinum black was immersed in water at room temperature for 1 minute or more, washed with water, the water adhering to the nickel wire was replaced with acetone, and dried with hot air. . 0.9-1.1 mg of platinum black is adhered to the surface of the nickel wire by the electroplating.

【0028】次に、前記白金黒で被覆されたニッケル線
を10-3トールの減圧下で400℃に1時間保持する熱
処理を施し、図1(b)示のガス検知素子2を製造し
た。
Next, the nickel wire coated with the platinum black was subjected to a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour under a reduced pressure of 10 −3 Torr to produce the gas detecting element 2 shown in FIG. 1B.

【0029】次に、前記ガス検知素子2のガス検知性能
を図3示の装置を用いて評価した。図3示の装置は、ガ
ス検知素子2を図1(a)及び図1(b)示の接触燃焼
式ガスセンサ1に使用することを想定して、所定温度に
保持されたガス検知素子2の一酸化炭素検知性能を測定
するものであって、前記ガス検知素子2を保持する密閉
されたムライト管11と、ムライト管11を収容する電
気炉12とからなる。
Next, the gas detection performance of the gas detection element 2 was evaluated using the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 3 assumes that the gas detection element 2 is used for the contact combustion type gas sensor 1 shown in FIGS. 1A and 1B, and the gas detection element 2 is maintained at a predetermined temperature. It measures carbon monoxide detection performance, and comprises a sealed mullite tube 11 holding the gas detection element 2 and an electric furnace 12 accommodating the mullite tube 11.

【0030】ムライト管11は、一方の口11aに可燃
性ガスとしての一酸化炭素導入手段13と空気導入手段
14とを備え、他方の口11bに一酸化炭素分析器15
が接続されている。また、一方の口11aには、ガス検
知素子2の温度を測定する温度計16が接続されてい
る。
The mullite tube 11 has a carbon monoxide introducing means 13 and an air introducing means 14 as a combustible gas at one port 11a, and a carbon monoxide analyzer 15 at the other port 11b.
Is connected. Further, a thermometer 16 for measuring the temperature of the gas detection element 2 is connected to one port 11a.

【0031】電気炉12は、PID温度コントローラ1
7を備え、炉内の温度を調整できるようになっている。
また、前記ガス検知素子2は、ムライト管11の口11
a,11bを介して定電流源18に接続されており、ガ
ス検知素子2と直列に電流計19,並列に電圧計20が
接続されている。
The electric furnace 12 includes a PID temperature controller 1
7 so that the temperature inside the furnace can be adjusted.
Further, the gas detecting element 2 is connected to the port 11 of the mullite tube 11.
A constant current source 18 is connected via a and 11b, and an ammeter 19 is connected in series with the gas detection element 2, and a voltmeter 20 is connected in parallel.

【0032】前記ガス検知素子2のガス検知性能は、前
記電気炉12によりガス検知素子2の温度を230℃、
300℃、350℃、400℃の各温度に保持した状態
で、まず、空気中でガス検知素子2に定電流源18から
10mAの一定電流を流したときのガス検知素子2両端
の電圧を電圧計20で測定することにより、前記各温度
における電気抵抗体9の電気抵抗(R1 )を求めた。
The gas detecting performance of the gas detecting element 2 is as follows.
First, the voltage at both ends of the gas detection element 2 when a constant current of 10 mA flows from the constant current source 18 to the gas detection element 2 in the air while maintaining the temperature at 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C. The electrical resistance (R 1 ) of the electrical resistor 9 at each of the above temperatures was determined by measuring with the total 20.

【0033】次に、前記各温度において、一酸化炭素導
入手段13及び空気導入手段14により、一酸化炭素が
それぞれ500ppm、1000ppm、1500pp
m、2000ppm、2500ppm混入した空気をム
ライト管11内に導入し、ムライト管11内の雰囲気を
各一酸化炭素濃度の空気で十分に置換したのち、流入ガ
スを遮断し、前記と全く同じ方法で前記各一酸化炭素濃
度に対応する電気抵抗体9の電気抵抗(R2 )を求め
た。そして、前記各温度ごとに、一酸化炭素が混入した
空気中での電気抵抗体9の電気抵抗(R2 )と、一酸化
炭素を含まない空気中での電気抵抗(R1 )との差を求
め、一酸化炭素濃度に対応する電気抵抗体9の電気抵抗
変化量(ΔR=R2 −R1 、単位:mΩ)を求めた。結
果を下記表1及び図4に示す。
Next, at each of the above temperatures, carbon monoxide was introduced by the carbon monoxide introducing means 13 and the air introducing means 14 at 500 ppm, 1000 ppm and 1500 pp, respectively.
m, 2,000 ppm, 2500 ppm mixed air is introduced into the mullite tube 11, the atmosphere in the mullite tube 11 is sufficiently replaced with air of each concentration of carbon monoxide, and then the inflowing gas is shut off. The electric resistance (R 2 ) of the electric resistor 9 corresponding to each carbon monoxide concentration was determined. Then, for each of the temperatures, the difference between the electric resistance (R 2 ) of the electric resistor 9 in the air containing carbon monoxide and the electric resistance (R 1 ) in the air containing no carbon monoxide. , And the amount of change in electric resistance of the electric resistor 9 corresponding to the concentration of carbon monoxide (ΔR = R 2 −R 1 , unit: mΩ) was obtained. The results are shown in Table 1 below and FIG.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【実施例2】本実施例では、直径0.1mm、長さ10
0mmのコイル状鉄線(純度99.7%)を用意し、そ
の表面を、まずニッケルで被覆し、次いで該ニッケルの
被覆上にさらに白金黒の被覆を施した。
Embodiment 2 In this embodiment, the diameter is 0.1 mm and the length is 10 mm.
A 0 mm coiled iron wire (99.7% purity) was prepared, the surface of which was first coated with nickel, and then a platinum black coating was further applied on the nickel coating.

【0036】ニッケルによる被覆は、無電解メッキ法に
より、次のようにして行った。まず、前記鉄線をアセト
ン中に浸漬して1分間超音波洗浄して脱脂したのち、常
温の水に1分間浸漬して水洗した。次に、前記鉄線を常
温の20%塩酸に1分間浸漬して酸洗したのち、常温の
水に浸漬して1分間以内で水洗した。
The coating with nickel was performed by the electroless plating method as follows. First, the iron wire was immersed in acetone, ultrasonically cleaned for 1 minute, degreased, and then immersed in room temperature water for 1 minute to wash with water. Next, the iron wire was immersed in 20% hydrochloric acid at room temperature for 1 minute and pickled, then immersed in water at room temperature and washed within 1 minute.

【0037】次に、前記鉄線を80℃の無電解ニッケル
メッキ液中に1時間浸漬して、無電解メッキすることに
より、前記鉄線の表面をニッケルで被覆した。次に、前
記ニッケルで被覆された鉄線を、常温の水に5分間以上
浸漬して水洗し、前記鉄線に付着している水をアセトン
で置換する操作を2分間行ったのち温風乾燥し、ニッケ
ルで被覆された鉄線を得た。前記無電解メッキにより、
前記鉄線の表面には、0.4mgのニッケルが1.2μ
mの厚さで平滑に付着している。
Next, the surface of the iron wire was coated with nickel by immersing the iron wire in an electroless nickel plating solution at 80 ° C. for 1 hour and performing electroless plating. Next, the iron wire coated with nickel is immersed in water at room temperature for 5 minutes or more and washed with water, and the water adhering to the iron wire is replaced with acetone for 2 minutes, followed by hot air drying, An iron wire coated with nickel was obtained. By the electroless plating,
On the surface of the iron wire, 0.4 mg of nickel is 1.2 μm.
It has a thickness of m and adheres smoothly.

【0038】次に、前記ニッケルで被覆された鉄線の表
面を、実施例1のニッケル線と全く同一の電気メッキ法
により白金黒で被覆した。前記電気メッキにより、前記
ニッケル被覆上には、0.9〜1.1mgの白金黒が付
着している。
Next, the surface of the nickel-coated iron wire was coated with platinum black by the same electroplating method as the nickel wire of Example 1. 0.9 to 1.1 mg of platinum black is adhered on the nickel coating by the electroplating.

【0039】次に、前記ニッケル被覆上にさらに白金黒
の被覆が施された鉄線を10-3トールの減圧下で400
℃に1時間保持する熱処理を施した後、400℃で焼き
鈍しを行って、図1(a)示のガス検知素子2を製造し
た。
Next, an iron wire further coated with platinum black on the nickel coating was placed under reduced pressure of 10 -3 torr under 400
After performing a heat treatment at 1 ° C. for 1 hour, annealing was performed at 400 ° C. to produce the gas detection element 2 shown in FIG. 1A.

【0040】次に、前記ガス検知素子2のガス検知性能
を、図3示の装置を用い、実施例1と全く同じ方法で評
価した。結果を下記表2及び図5に示す。
Next, the gas detection performance of the gas detection element 2 was evaluated in exactly the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG. The results are shown in Table 2 below and FIG.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【比較例】本実施例では、直径0.1mm、長さ100
mmのコイル状白金線を用意し、その表面を、実施例1
のニッケル線と全く同一の電気メッキ法により白金黒で
被覆した。前記電気メッキにより、前記白金線の表面に
は、0.9〜1.1mgの白金黒が付着している。
Comparative Example In this example, the diameter was 0.1 mm and the length was 100 mm.
mm coiled platinum wire was prepared and its surface was
Was coated with platinum black by the same electroplating method as the nickel wire. 0.9 to 1.1 mg of platinum black is adhered to the surface of the platinum wire by the electroplating.

【0043】次に、前記白金黒で被覆された白金線を1
-3トールの減圧下で400℃に1時間保持する熱処理
を施し、図1(a)示のガス検知素子2を製造した。
Next, the platinum wire coated with the platinum black was
Heat treatment was performed at 400 ° C. for 1 hour under a reduced pressure of 0 −3 Torr to produce the gas detection element 2 shown in FIG.

【0044】次に、前記ガス検知素子2のガス検知性能
を、図3示の装置を用い、実施例1と全く同じ方法で評
価した。結果を下記表3及び図6に示す。
Next, the gas detection performance of the gas detection element 2 was evaluated in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG. The results are shown in Table 3 below and FIG.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】前記表1〜3及び図4〜6のデータから、
前記各実施例及び比較例のガス検知素子2によれば、電
気抵抗体9の電気抵抗変化量は一酸化炭素の濃度にほぼ
対応して、一酸化炭素の濃度が低ければ電気抵抗変化量
も小さく、一酸化炭素の濃度が高ければ電気抵抗変化量
も大きくなっており、接触燃焼式ガスセンサに使用でき
ることが明らかである。
From the data in Tables 1 to 3 and FIGS.
According to the gas detection element 2 of each of the above-described Examples and Comparative Examples, the amount of change in the electric resistance of the electric resistor 9 substantially corresponds to the concentration of carbon monoxide. It is clear that when the concentration is small and the concentration of carbon monoxide is high, the amount of change in electric resistance is large, and it can be clearly used for a catalytic combustion type gas sensor.

【0047】前記表1〜3及び図4〜6のデータを前記
各温度別にして、図7〜10にまとめた。図7から、前
記実施例1及び実施例2のガス検知素子2によれば、2
30℃という300℃未満の温度に維持されているとき
でも、2500ppm以下の一酸化炭素に対して、電気
抵抗体9が白金からなるガス検知素子2(比較例)より
大きな電気抵抗の変化量が得られることが明らかであ
る。従って、前記実施例1及び実施例2のガス検知素子
2によれば、珪素樹脂の重合反応が進行しにくい温度範
囲で、一酸化炭素等の可燃性気体を検知することができ
る。
The data of Tables 1 to 3 and FIGS. 4 to 6 are summarized in FIGS. From FIG. 7, according to the gas detection elements 2 of the first and second embodiments, 2
Even when maintained at a temperature of less than 300 ° C. of 30 ° C., the amount of change in the electrical resistance of the electrical resistor 9 is larger than that of the gas detection element 2 (comparative example) in which the electrical resistance 9 is made of platinum for 2500 ppm or less of carbon monoxide. It is clear that it can be obtained. Therefore, according to the gas detection elements 2 of the first and second embodiments, a combustible gas such as carbon monoxide can be detected in a temperature range in which the polymerization reaction of the silicon resin is difficult to proceed.

【0048】また、図8乃至図10から、前記実施例1
及び実施例2のガス検知素子2によれば、300℃に維
持されているときの1000ppm以下の一酸化炭素に
対する場合を除いて、前記比較例のガス検知素子2より
大きな電気抵抗の変化量が得られることが明らかであ
る。
Further, from FIGS. 8 to 10, it can be seen from the first embodiment.
And according to the gas detection element 2 of Example 2, except for the case of carbon monoxide of 1000 ppm or less when maintained at 300 ° C., the change amount of the electric resistance larger than that of the gas detection element 2 of Comparative Example is larger. It is clear that it can be obtained.

【0049】尚、前記各実施例では、電気抵抗体9を白
金(白金黒)で被覆しているが、パラジウムで被覆する
ようにしてもよい。
Although the electric resistor 9 is covered with platinum (platinum black) in each of the above embodiments, it may be covered with palladium.

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

【図1】図1(a)は本発明の接触燃焼式ガスセンサの
回路構成を示す回路図、図1(b)は図1(a)示のガ
ス検知素子の一部断面を示す斜視図。
FIG. 1A is a circuit diagram showing a circuit configuration of a catalytic combustion type gas sensor of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view showing a partial cross section of the gas detection element shown in FIG. 1A.

【図2】電気抵抗体となる金属の電気抵抗率と温度との
関係を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the electrical resistivity of a metal serving as an electrical resistor and temperature.

【図3】ガス検知素子のガス検知性能を測定する装置の
構成を示す説明的断面図。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a configuration of an apparatus for measuring gas detection performance of a gas detection element.

【図4】本発明の実施例1のガス検知素子における一酸
化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in the electric resistance value in the gas detection element of Example 1 of the present invention.

【図5】本発明の実施例2のガス検知素子における一酸
化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in the electric resistance value in the gas detection element according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来のガス検知素子2における一酸化炭素濃度
と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in electric resistance in a conventional gas detection element 2.

【図7】ガス検知素子を230℃に維持したときの一酸
化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in electric resistance when the gas detection element is maintained at 230 ° C.

【図8】ガス検知素子を300℃に維持したときの一酸
化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in electric resistance when the gas detection element is maintained at 300 ° C.

【図9】ガス検知素子を350℃に維持したときの一酸
化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in electric resistance when the gas detection element is maintained at 350 ° C.

【図10】ガス検知素子を400℃に維持したときの一
酸化炭素濃度と電気抵抗値の変化量との関係を示すグラ
フ。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the concentration of carbon monoxide and the amount of change in electric resistance when the gas detection element is maintained at 400 ° C.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…接触燃焼式ガスセンサ、 2…ガス検知素子、 9
…電気抵抗体、 10…白金またはパラジウム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Contact combustion type gas sensor 2 ... Gas detection element 9
... electric resistor, 10 ... platinum or palladium.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】鉄からなる電気抵抗体の表面をニッケルで
被覆し、該ニッケルの被覆上に白金またはパラジウムを
被覆してなるガス検知素子を備え、所定温度に保持され
た該ガス検知素子に接触した可燃性気体を該白金または
パラジウムを触媒として燃焼せしめ、該可燃性気体の燃
焼熱による該電気抵抗体の電気抵抗の変化を検出するこ
とにより可燃性気体の濃度を検知する接触燃焼式ガスセ
ンサ。
1. The surface of an electric resistor made of iron is made of nickel.
Coating, platinum or palladium on the nickel coating
A gas detection element having a coating is provided, and the combustible gas in contact with the gas detection element held at a predetermined temperature is burned using the platinum or palladium as a catalyst, and the electric resistor is heated by combustion heat of the combustible gas. A contact combustion type gas sensor that detects the concentration of combustible gas by detecting a change in electrical resistance.
【請求項2】 前記ガスセンサは、ガス器具の不完全燃焼
または不点火を検知することを特徴とする請求項1記載
の接触燃焼式ガスセンサ。
2. The catalytic combustion type gas sensor according to claim 1 , wherein said gas sensor detects incomplete combustion or misfire of a gas appliance.
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