JP3144756B2 - ガス検知センサ - Google Patents
ガス検知センサInfo
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Description
造に係り、特に風流に対する出力安定性を高める素子用
キャップに関する。
第８号（１９７７）第４２７頁〜第４３１頁，富士時報
第５４巻第８号（１９８１）第５５４頁〜第５５７頁に
記載の警報器に用いられているようなガスセンサが知ら
れている。図８は上記富士時報に記載された従来のガス
センサのブリッジ回路を示す結線図である。
ニウムで白金コイルを覆った構造のガス検知素子２２、
可燃性ガスに対して不活性な補償素子２３が２つの固定
抵抗２１，２１と共にホイートストンブリッジ回路に組
み込まれる。２つの固定抵抗２１，２１が直列接続さ
れ、ガス検知素子２２と補償素子２３がそれぞれ直列接
続されたブリッジ回路に直流電源２５から直流電圧を印
加して通電し予熱したガス検知素子２２に可燃性ガスが
接触すると、燃焼が起こり白金コイルに温度変化が生じ
て、ガス濃度に比例した電気抵抗変化を生じる。補償素
子２３においては可燃性ガスが来てもほとんど温度変化
を生じないので、この微小な電気抵抗変化から、２つの
固定抵抗２１，２１の中間とガス検知素子２２と補償素
子２３の中間との間に生じるブリッジ出力Ｖｂが変化
し、ガス濃度変化が検知される。
素子はそれぞれ金属ネット製のキャップが被せられるが
風が当たると、ガス検知素子と補償素子は、熱を奪われ
て温度が下がり、電気抵抗が変化するがその影響が同一
でないために可燃性ガスが存在しなくとも２つの素子の
温度バランスが崩れブリッジ出力Ｖｂが変動する。この
変動は、当然のことながら出力値の精度に影響しセンサ
としての品質を大きく左右する。そこで、ガス漏れ警報
器などではセンサを筐体内に収め、素子に直接強い風が
当たらないような配置の工夫がなされた。
ト製のキャップの占める体積が大きいために給湯器の不
完全燃焼の際の排気ガスの検知など限られたスペースに
取り付けたり部品点数を減らしてコストダウンを図るこ
とができない。そこで３分割された別々のベースに支持
されたステムにガス検知素子と補償素子をボンディング
し、同一キャップ内に収めたセンサが考え出された。
斜視図である。センサベース２に固定されたステム３に
ガス検知素子５と補償素子６が支持され金属キャップ１
が被せられる。４は温度センサである。このようなガス
センサは以下のようにして形成される。６０μΦの白金
線をコイル状に成形し、白金及びパラジウムを１：１の
比率で微粒子状態で担持させた多孔質のγ−アルミナを
形成しコイルに固着させてガス検知素子５を作成した。
補償素子６は、同様のコイル状白金線にγ−アルミナの
多孔質担体のみを附着したものであり、さらにこれらの
素子を図５に示すようにプラスティック基体からなるセ
ンサベース２に支持された支持電極として設けた２本の
ステム３に溶接によりボンディングした。プラスティッ
ク基体からなるセンサベース２は、円柱を３分割した構
造であり別々にボンディングしたガス検知素子５と補償
素子６および温度センサ４を一つに組み合わせている。
このようにして組み立てたガス検知素子５，補償素子
６，温度センサ４を支持するセンサベース２にキャップ
１の嵌合部を嵌め合わせてガス検知センサを作製する。
の金属キャップを示す斜視図である。金属キヤップには
通流孔７が設けられている。図７は図５に示す従来の異
なるガスセンサの出力の通流孔の数依存性を示す線図で
ある。金属などのキャップに単に通流孔７を設けたもの
では、通流孔７の総面積（個数）の対数値と出力感度と
の関係に比例関係が存在し、通流孔７の大きさが出力感
度を支配するという関係がある。上記の事実は従来の測
定条件においては、常にキャップ内では高効率に燃焼が
行われており、ガスの燃焼に供給が追いつかず反応が常
にガス供給不足状態にあることを示している。従って出
力を最大限に得るためにはキャップの開口面積を最大限
大きくすることが必要になる。しかしながらこの場合、
逆に開口面積を大きく取り、感度を増大させると、風に
よる出力変化が大きくなってしまうという問題があっ
た。
動値（風速０ｍ／ｓに対する変動値）と一酸化炭素ガス
３０００ppm に対する出力との関係を示す線図である。
出力感度が大きい程、風に影響されて変動する量が大き
いことがわかる。Ｓ／Ｎ比の関係からVb値が０．２mVの
点に動作点が設定される。
ため、金属キャップ内にグラスウールを詰めたり、グラ
スウールを素子に直接巻き付けたりする方法や素焼きの
セラミックを成形し、多孔質化したキャップなども考え
られた。ところがグラスウールを直接巻き付けると、素
子に対する熱的な影響が生じたり、キャップ表面に結露
などで付着した水滴がグラスウールを伝わって素子にし
み込んだりすることで故障や誤動作の原因になる。ま
た、通常の線径が１〜１０μｍ程度のグラスウールでは
風に対する影響を抑えるためには不充分であり、使用量
を増やす必要がありコスト高となってしまう。素焼きの
セラミックキャップにおいては、価格が高くなってしま
うこと、ガスが透過する穴が小さ過ぎると、感度が低く
なってしまったり、適度な感度を得るために孔径を一定
寸法にコントロールすることが困難であったりするとい
う問題点があった。
目的はキャップの改良を行うことにより風流によるノイ
ズ発生が少なくかつ感度が良好でＳ／Ｎ比に優れるガス
検知センサを提供することにある。
よればガス検知素子と補償素子をブリッジ回路の枝辺に
それぞれに組み込み可燃性ガスをガス検知素子で燃焼さ
せてガス検知素子の抵抗温度変化によりブリッジ出力を
変化させて可燃性ガスを検知するガス検知センサにおい
て、ステムに支持されたガス検知素子と補償素子の両素
子がガラス繊維フィルタ，シリカ繊維フィルタ，アルミ
ナバインダ補強シリカ繊維フィルタまたは四フッ化エチ
レン繊維フィルタからなり、かつ通気速度が５cm/sのと
きの圧力損失が１０mmH 2 o 以上となる多孔質体を介して
可燃性ガスを拡散させるキャップにより囲まれているこ
とことにより達成される。
属製円筒によって支持されることが有効である。
石英フィルタ，セラミックフィルタなどの多孔質体で囲
む構造を採用すると、風圧に対して抵抗を持つ多孔質体
が、内部への空気の流入を制限する。しかしながら濃度
検知に必要なガス量は、キャップ内への拡散によって充
分に供給される。
実施例において、従来例のガス検知センサと相違する点
はキャップ１にかえてキャップ６５を用いた点である。
図１はこの発明の実施例に係るガス検知センサのキャッ
プを示し、図１の（ａ）は二重金網構造の断面図、図１
の（ｂ）は金属バネリング把持構造の断面図、図１の
（ｃ）はフィルタのみの断面図、図１の（ｄ）は内側金
網構造の断面図である。図１の（ａ）に示されるキャッ
プはフィルタ６２が内外２つの金網６１Ａ，６１Ｂによ
って支持される。図１の（ｂ）に示されるキャップはフ
ィルタ６２が外側金網６１Ａと金属バネリング６３によ
って支持される。図１の（ｃ）のフィルタは自立型であ
る。図１の（ｄ）のフィルタ６２は内側の金網６１Ｂに
よってのみ支持される。本発明に適したフィルタの材
質、特性（圧力損失）を表１に示す。
して売られているものを切断しても製造可能であるが、
初めからキャップ状に成形することも可能であり、いず
れの場合も同様に組み立てれば特性は同じように得られ
る。それぞれのセンサに対し、ガス検知特性（ＣＯ 300
0ppm, 出力mV）および風速２ｍ／ｓのときのブリッジ出
力変動値を測定した結果を表２，表３に示す。
感度と風に対する耐性を示すことがわかった。表１を参
照すると圧力損失が大きいものはＳ／Ｎ比が向上するこ
とがわかる。即ちフィルタNO，３，７は圧力損失が150m
mH2O,110mmH2O の値で大きく（表１参照）、これらのVb
変動値は0.03mV,0.05mV （表３参照）の値を示して小さ
い。ＣＯ 3000ppmに対する出力は共に約3.4mV の大きな
値を示す（表２）。
と風速２ｍ／ｓにおけるVb値の変化の関係を示す線図で
ある。圧力損失は５cm／s の通気速度で測定し、電気特
性は２ｍ／ｓの風速で測定したものである。図２におい
て、１０は図１に示す（ａ）の構造を示し、１１は図
（ｂ）の構造、１２は図（ｃ）の構造、１３は図（ｄ）
の構造をそれぞれ示す。通気速度５cm／ｓのとき圧力損
失が１０mmH2O 附近を越えると急激に風に対するVb値の
変動量が低下することが判った。今回用いたフィルタ
は、いずれも１cm2 あたり１０円未満で市販されている
ものであり、従来の素焼きのセラミック製のキャップに
比べ充分安価に提供できる。 実施例２ 本発明の他の実施例を図面に基づいて説明する。なお、
本実施例において、従来例のガス検知センサと相違する
点は従来のキャップ１の円形部がフィルタに換えられ、
フィルタは円筒周縁部および円形金網により支持される
構造のキャップ７５を用いた点である。図３はこの発明
の実施例に係るガス検知センサのキャップを示し、図３
の（ａ）に示すキャップは二重金網構造の断面図、図３
の（ｂ）に示すキャップは金属バネリング把持構造の断
面図、図３の（ｃ）に示すキャップはフィルタが円筒周
縁部のみによって支持される構造の断面図、図３の
（ｄ）に示すキャップは内側金網構造の断面図である。
図３の（ａ）に示されるキャップはフィルタ７２が内外
２つの金網７１Ａ，７１Ｂによって支持される。図３の
（ｂ）に示されるキャップはフィルタ７２が外側金網７
１Ａと金属バネリング７３によって支持される。図３の
（ｃ）のフィルタは円筒周縁部のみによって支持され
る。図３の（ｄ）のフィルタ７２は内側の金網７１Ｂに
よってのみ支持される。本発明に適したフィルタの材
質、特性（圧力損失）は実施例１の表 1に同じである。
して売られているものを切断しても製造可能であるが、
初めからキャップ状に成形することも可能であり、いず
れの場合も同様に組み立てれば特性は同じように得られ
る。それぞれのセンサに対し、ガス検知特性（ＣＯ 300
0ppm出力mV）および風速２ｍ／ｓのときのブリッジ出力
変動値を測定した結果を表４，表５に示す。
感度と風に対する耐性を示すことがわかった。表１を参
照すると圧力損失が大きいものはＳ／Ｎ比が向上するこ
とがわかる。即ちフィルタNO，３，７は圧力損失が150m
mH2O,110mmH2O の値で大きく、これらのVb変動値は0.02
mV,0.03mV （表５参照）の値を示して小さい。ＣＯ 300
0ppmに対する出力は共に約2.9mV の大きな値を示す（表
４）。
と風速２ｍ／ｓにおけるVb値の変化の関係を示す線図で
ある。圧力損失は５cm／s の通気速度で測定し、電気特
性は２ｍ／ｓの風速で測定したものである。図４におい
て、１４は図１に示す（ａ）の構造を示し、１５は図
（ｂ）の構造、１６は図（ｃ）の構造、１７は図（ｄ）
の構造をそれぞれ示す。通気速度５cm／ｓのとき圧力損
失が１０mmH2O 附近を越えると急激に風に対するVb値の
変動量が低下することが判る。
燃性ガスを拡散させるキャップをガス検知素子と補償素
子にかぶせるので、可燃性ガスは拡散しやすいが風流に
対しては空気の輸送が防止され、Ｓ／Ｎ比に優れるガス
検知センサが得られる。多孔質体としてはガラス繊維フ
ィルタ，シリカ繊維フィルタ，四フッ化エチレンフィル
タ等が有効であり、それらのフィルタは機械的に金網等
で支持して信頼性を高めることができる。またこのキャ
ップは多孔質セラミック焼結体などで作製したものに比
較し、より安いコストで製造することができる。
ップを示し、図１の（ａ）に示すキャップは二重金網構
造の断面図、図１の（ｂ）に示すキャップは金属バネリ
ング把持構造の断面図、図１の（ｃ）に示すキャップは
フィルタのみの自立型の断面図、図１の（ｄ）に示すキ
ャップは内側金網構造の断面図
／ｓにおけるVb値の変化の関係を示す線図
キャップを示し、図３の（ａ）に示すキャップは二重金
網構造の断面図、図３の（ｂ）に示すキャップは金属バ
ネリング把持構造の断面図、図３の（ｃ）に示すキャッ
プはフィルタが円筒周縁部のみによって支持される構造
の断面図、図３の（ｄ）に示すキャップは内側金網構造
の断面図
／ｓにおけるVb値の変化の関係を示す線図
ップを示す斜視図
の通流孔の数依存性を示す線図
化炭素ガス３０００ppm 濃度に対する出力の関係を示す
線図
Claims (3)
- 【請求項１】ガス検知素子と補償素子をブリッジ回路の
枝辺にそれぞれに組み込み可燃性ガスをガス検知素子で
燃焼させてガス検知素子の抵抗温度変化によりブリッジ
出力を変化させて可燃性ガスを検知するガス検知センサ
において、ステムに支持されたガス検知素子と補償素子
の両素子が、ガラス繊維フィルタ，シリカ繊維フィル
タ，アルミナバインダ補強シリカ繊維フィルタまたは四
フッ化エチレン繊維フィルタからなり、かつ通気速度が
５cm/sのときの圧力損失が１０mmH 2 o 以上となる多孔質
体を介して可燃性ガスを拡散させるキャップにより囲ま
れていることを特徴とするガス検知センサ。 - 【請求項２】請求項１記載のガス検知センサにおいて、
多孔質体が金網に支持されてなることを特徴とするガス
検知センサ。 - 【請求項３】請求項１または２に記載のガス検知センサ
において、多孔質体が金属製円筒に支持されてなること
を特徴とするガス検知センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30045494A JP3144756B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-12-05 | ガス検知センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-183838 | 1994-08-05 | ||
| JP18383894 | 1994-08-05 | ||
| JP30045494A JP3144756B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-12-05 | ガス検知センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101154A JPH08101154A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3144756B2 true JP3144756B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=26502113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30045494A Expired - Fee Related JP3144756B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-12-05 | ガス検知センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144756B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5645719B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-12-24 | 理研計器株式会社 | ガスセンサ |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP30045494A patent/JP3144756B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08101154A (ja) | 1996-04-16 |
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