JPH03138556A - 接触燃焼式一酸化炭素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、接触燃焼式一酸化炭素センサに関し、特に、
比較素子を被検ガスに対して不感素子化することによっ
てＳ／Ｎ比を向上させる技術に関するものである。

〔従来の技術〕

可燃性ガスの濃度を検出するために用いられる接触燃焼
式ガスセンサは、測定精度が高いという特徴を有してい
る。そして、この形式のセンサは白金線上に可燃性ガス
に対する酸化触媒となるアルミナ等を付着させた検知素
子を用い、同様な構造ではあるが雰囲気ガスに対して感
応しないように処理した不惑素子を比較素子として組み
合わせ、たとえばブリッジ回路を構成してガスの燃焼発
熱に対応した電気的信号を出力するようにしている。

または比較素子を検知素子と同様な構造とし、雰囲気ガ
スに対して感応しないようにシールキャップ等で密閉す
るものもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来技術のうち、不感素子を
比較素子としたものにあっては、比較素子を被検ガスで
ある一酸化炭素（以下「ＣＯ」という。）ガスに対して
完全に不感化することば困難で若干の感度を有するため
に、その分だけ検知素子の感度を小さくしてしまうとい
う欠点がある。

次に、比較素子を密閉するものにあっては、検知素子と
の構造上の差により、雰囲気の急激な温度変化が生じた
場合、−時的に検知素子と比較素子の温度バランスのく
ずれが生じ、過渡応答をしたり、また風による０レベル
のずれが生じる。これらの原因によるＳ／Ｎ比の増大は
、メタンやブタン等の可燃性ガスの警報用に使用される
ガスセンサの場合であれば、検出したいガス濃度が高い
こともあってセンサ出力が高く、殆ど問題とならないレ
ベルである。しかし、ＣＯセセンの場合、検出したいＣ
Ｏ濃度が低く、センサ出力が小さいことから、Ｓ／Ｎ比
を小さくしなければ使用できないといった問題があった
。

本発明は上記の事実に鑑みてなされたもので、被検ガス
ばかりでなく水素等の他の雑ガスに対する感度も充分に
小さくなり、雰囲気温度等の状態変化による影響を受け
にくい比較素子を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、金属性抵抗導線
をアルミナで包囲した一組の抵抗素子をブリッジ回路に
組み込み、一方を検知素子とし、他方を比較素子とした
接触燃焼式一酸化炭素センサにおいて、前記アルミナに
第８族金属を担持させた検知素子と、シロキサン結合を
有する有機珪素重合体で処理した比較素子とを用いる構
成を採用している。

検知素子の作成方法としては、まず、７００°Ｃ以上で
焼成して得られたγ−アルミナに例えば５％（重量）程
度のロジウム、パラジウムまたは白金等の第８族の金属
の単体、または、これらの内の２種類以上を担持させ、
これを充分に微粉砕する。次にこの触媒にアルミナ系バ
インダを少量添加し、適量の水を混ぜてペースト状にな
るように混練する。

次に、金属性抵抗電線として、たとえば線径２５μｍま
たは３０μｍの白金線を芯径１ｍｍで巻数１３〜１９タ
一ン程度のコイル状に成形する。

このコイルに前述のペーストをビード状に成形した後白
金線に通電し、約７００°Ｃに加熱焼成して検知素子を
得る。

一方、比較素子は同様の手順で作成した検知素子をたと
えばジメチルジクロルシランやジフェニルジクロロシラ
ンのようなりソロシラン類またはこれらから導かれたポ
リシロキサンプレポリマのような有機珪素重合体の溶液
等の中に所定の時間浸積し、必要に応じて乾燥した後、
焼成して作成する。または、上記ペースト状のアルミナ
に前記の有機珪素化合物を混練しておき、検知素子と同
様にして作成する。

以上によって作成された検知素子と比較素子とをブリッ
ジ回路に組み込んで接触燃焼式一酸化炭素センサとして
使用する。

〔作　　用〕

本発明の接触燃焼式一酸化炭素センサは、シロキサン結
合を有する有機珪素化合物による処理を加えた比較素子
を有するものであるから、比較素子のＣＯガスや水素ガ
ス等の雑ガスに対する感度を低く押さえることができ、
相対的に検知素子の感度を向上させることができる。ま
た、雰囲気温度の変化に対する過渡応答も小さくなるの
で、Ｓ／Ｎ比を小さくすることができる。

〔実施例１〕 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

まず、７００°Ｃ以上で焼成して得られたＴ−アルミナ
に５％（重量）の白金を担持させ、これを約１μｍ〜１
０μｍ程度の粒径になるように微粉砕する。次にこの触
媒にアルミナ系バインダを約１０％（重量）添加し、適
量の水を混ぜてペースト状になるように混練する。

次に、金属性抵抗導線として線径２５μｍの白金線を芯
径１ｍｍで巻数１６ターンのコイル状に成形する。

このコイルに前述のペーストをビード状に成形して乾燥
した後、白金線に通電して７００°Ｃ程度まで加熱焼成
した後、１００メツシユの二重金網を取付けて素子Ａを
得た。

第１図は得られた素子Ａの外観を示す図で、１は白金線
のコイル、２はγ−アルミナ触媒の層を示す。

次に、７００　’Ｃ以上で焼成して得られたγ−アルミ
ナに白金を担持させずに、素子Ａと同様の方法で素子を
作成し、これをポリシロキサンプレポリマ（トーレ・シ
リコーン■、品番ＳＨＹ　ＯＱ）を容積比で５００　ｍ
　ｇ　／　ｌ入れであるデシケータ中に入れ、約３００
°Ｃに通電加熱した状態で２４時間以上放置し、その後
１００メツシユの二重網を取付けて素子Ｂを得た。なお
、素子Ａと素子Ｂとは略々同じ大きさに形成して、熱容
量が略々同じになるようにしている。

上記の素子Ａを検知素子３とし、素子Ｂを比較素子４と
して第２図に示すブリッジ回路に組み込み、一対のセン
サとして使用した。端子５，６はセンサの出力端子であ
る。

第３図は、素子Ａにおける素子温度とガス感度との関係
を示している。この図に示すように、素子温度が約２０
０°Ｃで使用すれば被検ガスであるＣＯガスの濃度５０
０ｐｐｍに対して１．５　ｍ　Ｖであるのに対し、同じ
濃度の水素ガスに対する水素感度は０．３　ｍ　Ｖと低
くすることができる。

第４図は素子Ｂの素子温度とガス感度との関係を示して
いる。この図に示すように素子温度２００°Ｃで使用す
るとＣＯガスおよび水素ガスともガス濃度５００ｐｐｍ
に対する出力としては略々ＯｍＶである。

したがって、これら素子Ａを検知素子３とし、素子Ｂを
比較素子４として組み合わせ、素子温度を１５０″Ｃ〜
２００°Ｃで使用すると、素子Ａのガス感度特性を損な
うことなく選択的にＣＯガスを検知することができる。

第５図は、センサ使用時の雰囲気温度を２５゛Ｃから１
２５°Ｃに２０°Ｃ／分の昇温速度で変化させた場合の
センサの０レベル応答特性を示す。図において曲線７は
従来の密封型の比較素子を用いた場合の過渡応答特性を
示し、曲線８は本発明の素子Ｂを比較素子４として用い
た場合の過渡応答特性を示し、曲線９はセンサの雰囲気
温度を示している。すなわち、従来の密封型のセンサで
は、雰囲気温度の変化で５ｍＶもの過渡応答をしていた
が、本発明の素子Ｂでは１ｍＶにまで改善されている。

第６図はセンサ使用時の素子温度を約２００°Ｃで使用
した場合のＣＯガスおよび水素ガスに対する出力特性を
示すが、センサ出力はガス濃度に比例していることがわ
かる。そして、ＣＯガスに対する勾配の方が水素ガスに
対する勾配より大きくなっており、ＣＯガスの選択性の
良さを示している。

第７図は、前記素子Ｂとの比較のために素子Ｂの形成途
中における、ポリシロキサンプレポリマによる処理をし
ない素子Ｃを作り、そのセンサ温度とセンサ出力との関
係を表した図である。同図に示すように素子温度１２０
°ＣあたりからＣＯ感度が立ち上がっており、素子温度
２００°Ｃ近辺では約０．７　ｍ　Ｖの感度を示してい
る。したがって、この素子Ｃを比較素子４とし、素子Ａ
を検知素子３として組み合わせると、ＣＯ感度が約１／
２になってしまうことがわかる。

〔実施例２〕 実施例１で得た素子Ａをオルガノポリシロキサン（信越
化学工業■、型番ＫＦ−９６）の７％ベンゼン溶液中に
１時間浸積した後乾燥し、約４゜ＯｏＣで焼成してから
、１００メツシユの二重金網を取付けて素子りを得た。

この素子りの特性も第４図に示す素子Ｂの特性と略々同
じであった。

そこで、素子Ａを検知素子３とし、素子りを比較素子４
として第２図に示すようにブリッジ回路に組み込み一対
のセンサとして使用した。結果は第５図および第６図と
同様になった。なお、有機珪素重合体による処理を、実
施例１で使用したポリシロキサンプレポリマを用いた場
合も同様の結果となった。以上の実施例では、検知素子
と比較素子とを同一の材料で製造することができ、比較
素子の場合のみ有機珪素重合体で処理すればよいので素
子の製造が簡略化できる。

〔実施例３〕 実施例１に示す素子Ａの形成工程において、アルミナの
ペースト中にジフェニルジクロロシラン０ の１０％ベンゼン溶液をアルミナ１ｇに対し０．２ＣＣ
添加して混練する。以下素子Ａと同様の手順で作成し素
子Ｅを得た。

この素子Ｅの特性も前述の素子Ｂと略々同じであり、素
子Ａを検知素子３とし、素子Ｅを比較素子４として、実
施例１．２と同様の結果を得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、比較素子のガス感
度を従来のもの以上に小さくでき、接触燃焼式一酸化炭
素センサの感度を向上できる。また、雰囲気温度の変化
による過渡応答幅も小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比の
向上が図れる。さらに、検知素子と比較素子とを同一材
料で形成した後、比較素子のみシロキサン結合を有する
有機珪素重合体と処理させることもでき、素子の製造を
単純化できる。以上のことから、本発明によれば、従来
困難とされていた接触燃焼式一酸化炭素センサを用いた
ＣＯ警報器の製造が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接触燃焼式一酸化炭素センサに使用す
る素子の断面図、 第２図は第１図の素子を使用したブリッジ回路の図、 第３図は本発明の素子Ａの素子温度（°Ｃ）とセンサ出
力（ｍＶ）との関係を示す線図、第４図は本発明の素子
Ｂの素子温度（°Ｃ）とセンサ出力（ｍＶ）との関係を
示す線図、第５図は本発明のセンサと従来の密閉型セン
サにおける雰囲気温度の変化とセンサ出力の過渡応答を
比較して示す図、 第６図は本発明の素子Ａを検知素子とし、素子Ｂ、Ｄま
たはＥを比較素子として使用した場合のセンサ出力（ｍ
Ｖ）とガス濃度（ｐｐｍ）との関係を示す線図、 第７図は本発明の実施例１において、ポリシロキサンプ
レポリマによる処理をしなかった素子Ｃの素子温度（°
Ｃ）とセンサ出力（ｍＶ）との関係を示す線図である。 １ ２ １・・・金属性抵抗導線、 素子、４・・・比較素子。 ２・・・アルミナ、 ３・・・検知

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属性抵抗導線をアルミナで包囲した一組の抵抗
   素子をブリッジ回路に組み込み、一方を検知素子とし、
   他方を比較素子とした接触燃焼式一酸化炭素センサにお
   いて、前記アルミナに第８族金属を担持させた検知素子
   と、シロキサン結合を有する有機珪素重合体で処理した
   比較素子とを用いることを特徴とする接触燃焼式一酸化
   炭素センサ。
2. （２）前記第８金属がロジウム、パラジウム、白金のう
   ち何れか１種類以上の金属であることを特徴とする請求
   項１記載の接触燃焼式一酸化炭素センサ。