JP7019330B2 - 接触燃焼式ガスセンサ - Google Patents
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Description
なお、本実施形態における可燃性ガスとは、例えば、水素、メタン、イソブタン、エタン、プロパン等が挙げられる。
貴金属線11の材質としては、例えば白金等を適用できる。担体部12は、触媒担体に貴金属触媒を担持して構成される。貴金属触媒としては、可燃性ガスに触媒活性を有する貴金属であればよく、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、白金とパラジウム等が使用でき、特に限定されない。触媒担体は、貴金属触媒を担持するものであれば特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカアルミナ等の金属酸化物の焼結体を適用することができる。
貴金属線11の材質としては、例えば白金等を適用できる。担体部13は、触媒担体に後述する被毒物質を担持して構成される。触媒担体は、被毒物質を担持するものであれば特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカアルミナ等の金属酸化物の焼結体を適用することができる。
なお、担体部13に対する被毒物質の含有率の上限値は、担体部13の作製時に用いられる有機溶媒等の被毒物質溶解性によって決定されるものである。
なお、本発明では、球状の担体部を有する接触燃焼式ガスセンサを接触燃焼式ガスセンサの一例として挙げているが、特に担体部の形状を限定するものではなく、例えば、半球状や楕円形状等に形成される担体部を有するMEMS型の接触燃焼式ガスセンサにおいても本発明を適用することができる。
なお、補償素子2の担体部13に被毒物質を担持させる方法としては、上記方法に限らず、例えば、被毒物質を含む金属化合物の溶液(例えば、硝酸ビスマスのエチレングリコール溶液)を貴金属線11のコイル部分に直接塗布して乾燥させた後、アルミナ等の金属酸化物からなるペーストを球状に形成して焼結体を形成する方法、もしくは、アルミナ等の金属酸化物を含むペーストを球状に形成して焼結体を形成した後に、被毒物質を含む化合物の溶液(例えば、硝酸ビスマスのエチレングリコール溶液、ビスマス塩の水溶液等)を含浸させて乾燥させることにより作製してもよい。また、これ以外の公知となっている含浸法を利用することにより作製することもできる。
また、上述した作製方法により、貴金属線11としてコイル状の白金線に、触媒担体であるアルミナに対して所定の溶液濃度(溶媒:エチレングリコール、0~2モル濃度(M))の硝酸ビスマス溶液を用いて作製した担体部13を、略球状に設けた補償素子2を作製した。
このように作製した検知素子1と補償素子2とを、図1に示すブリッジ回路に組み込んで接触燃焼式ガスセンサを作製した。
なお、上記硝酸ビスマス溶液の濃度が、担持部13に対するビスマスの含有量と比例する。
次に、作製した接触燃焼式ガスセンサを用いて干渉ガスの一例である100ppmの硫化水素ガスを暴露した際の補償素子のガス感度特性を調べた(図6参照)。図6に示すグラフは、縦軸がエア(大気)中における接触燃焼型ガスセンサのセンサ出力の変動値(mV)であり、横軸が硫化水素の暴露時間(min.)である。
なお、比較例として硝酸ビスマスの替わりに硝酸鉛(溶液濃度0.2M)を用いて作製した補償素子を備えた接触燃焼型ガスセンサを作製し、同じく硫化水素暴露試験を行った。
なお、上記「化合物」とは、被毒物質と酸素もしくは硫黄との化合物のことである。
また、上記「補償素子2の抵抗」とは、補償素子2の合成抵抗のことである。
例えば、被毒物質の一例であるビスマスを用いた場合、貴金属線11近傍の外側の領域には、ビスマスが酸化された状態である酸化ビスマスが存在することになるが、当該酸化ビスマスは、可燃性ガスの燃焼時に硫化水素が暴露されるとその一部が反応して硫化ビスマスに変化する。上記硫化水素暴露試験の結果より、硫化ビスマスが導電パスとなることがないと考えられるため、被毒物質としてビスマスを用いた場合、硫化水素等の干渉ガスによるセンサ出力の変動を抑えることができる。
2 補償素子
11 貴金属線
13 担体部
100 接触燃焼式ガスセンサ
Claims (2)
- 可燃性ガスを検知する接触燃焼式ガスセンサにおいて、
貴金属線と前記貴金属線を覆う担体部とを有する補償素子を備え、
前記担体部は、前記可燃性ガスに対する前記貴金属線の触媒活性を抑える被毒物質を含み、
前記被毒物質は、前記可燃性ガスが前記貴金属線に接触した際に、前記貴金属線に硫化水素ガスが接触して燃焼反応した際に生成する前記被毒物質と酸素もしくは硫黄との化合物により前記補償素子の抵抗を低下させない金属単体及び/又は金属化合物である接触燃焼式ガスセンサ。 - 前記被毒物質は、Bi、Sn、Znから選ばれる少なくとも1種の金属単体及び/又は金属化合物である請求項1に記載の接触燃焼式ガスセンサ。
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