JPH0921775A - 可燃性ガス検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】長期間の使用においてもエチルアルコール蒸気
の感度が発生しない、信頼性の高い可燃性ガス検出装置
を提供する。 【構成】白金コイル１に付着させた担体２が酸化触媒３
を担持したガス検出素子Ｍと、白金コイル４に付着させ
た担体５が酸化触媒６を担持した補償素子Ｋとを備え、
これらのガス検出素子Ｍと補償素子Ｋとをブリッジ回路
Ｂの２つの枝辺にそれぞれ組み込み、このブリッジ回路
の出力側に負荷Ｖを接続するようにした接触燃焼方式の
可燃性ガス検出装置において、前記補償素子Ｋの酸化触
媒６を酸化銅と酸化コバルトまたは酸化銅と酸化クロム
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般家庭向けのガス
漏れ警報器に用いられる接触燃焼式の可燃性ガス検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス検出装置は接触燃焼式ガスセンサの
ガス検出素子と補償素子とを枝辺とするブリッジ回路と
これに給電する電源とブリッジ回路の出力側に接続され
る負荷とから構成される。図１は本発明に係るガス検出
装置の結線図およびガス検出素子と補償素子の断面模式
図である。この構成は従来例においても同じなのでこの
項では、従来例の説明に用いる。

【０００３】接触燃焼式ガスセンサのガス検出素子Ｍと
補償素子Ｋとはブリッジ回路Ｂの２つの枝辺を構成して
いる。ブリッジ回路Ｂには給電のための電源Ｅが接続さ
れている。出力端子間に発生する電位差をブリッジ回路
Ｂの出力電圧とする。出力端子間には負荷Ｖが接続さ
れ、出力電圧は負荷に印加される。このガス検出回路に
おいて、検出対象ガスがガス検出素子Ｍに接触していな
い場合には、出力電圧が発生しないように抵抗Ｒ１，Ｒ
２の抵抗値は調整されている。検出対象ガスがガス検出
素子Ｍに接触すると、その抵抗が増加してブリッジ回路
のバランスはくずれ、出力電圧が発生する。この出力電
圧がガス検出信号であり、感度とも言う。

【０００４】ガス検出素子Ｍは、直径数十μｍの細線を
捲いた白金コイル１よりなる抵抗体と、白金コイル１を
包む略回転楕円体状の金属酸化物焼結体等からなる担体
２および担体２の表面に担持されている触媒３からなっ
ている。補償素子Ｋの構造はガス検出素子Ｍと同じであ
り、白金コイル４、担体５および触媒６からなってい
る。白金コイル４は白金コイル１と同じであり、担体５
は担体２と同じ材質であり、触媒６は触媒３とは違う場
合が多い。

【０００５】従来より、白金コイルに付着させたアルミ
ナ担体に可燃性ガスの酸化触媒であるパラジウムを担持
させたガス検出素子と、同じく白金コイルに付着させた
アルミナ担体に酸化銅を担持させた補償素子とを用いた
可燃性ガス検出装置は特公昭５７−５２９８７号公報に
開示されている。酸化銅は可燃性ガスには酸化能がな
く、エチルアルコール蒸気には強い酸化能をもつため、
このガス検出素子と補償素子との組み合わせはエチルア
ルコール蒸気に対しては感度を持たない良好な可燃性ガ
ス検出装置として広く用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、約３５０℃に
加熱されての長期間の使用に対しては、酸化銅のエチル
アルコール蒸気に対する酸化能が徐々に低下して、ブリ
ッジ回路のバランスがくずれ、可燃性ガス検出装置はエ
チルアルコール蒸気に対して感度を持つようになってく
る。

【０００７】酸化銅のエチルアルコール蒸気に対する酸
化能の低下の原因は明らかににされてはいないが、担体
上に微粒子状に担持された酸化銅は、使用温度約３５０
℃の高温に置かれと、微粒子が徐々に凝集して、粒子が
大きく成長してくると推定される。この発明の目的は、
上述した可燃性ガス検出装置が、長期間の使用後にエチ
ルアルコール蒸気に感度を持つようになるという問題点
を解決し、長期間の使用においてもエチルアルコール蒸
気の感度を生じない、信頼性の高い可燃性ガス検出装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、白金コイルに付着させた担体が酸化触媒
を担持したガス検出素子と、白金コイルに付着させた担
体が酸化触媒を担持した補償素子とを備え、これらのガ
ス検出素子と補償素子とをブリッジ回路の２つの枝辺に
それぞれ組み込み、このブリッジ回路の出力側に負荷を
接続するようにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出装置
において、前記補償素子の酸化触媒を酸化銅と酸化コバ
ルトとする。

【０００９】また、白金コイルに付着させた担体が酸化
触媒を担持したガス検出素子と、白金コイルに付着させ
た担体が酸化触媒を担持した補償素子とを備え、これら
のガス検出素子と補償素子とをブリッジ回路の２つの枝
辺にそれぞれ組み込み、このブリッジ回路の出力側に負
荷を接続するようにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出
装置において、前記補償素子の酸化触媒を酸化銅と酸化
クロムとする。

【００１０】前記補償素子の酸化触媒の酸化銅の担持量
が担体に対し、０．６〜１０重量％であり、酸化コバル
トの担持量が担体に対し、０．５〜５重量％であると良
い。また、前記補償素子の酸化触媒の酸化銅の担持量が
担体に対し、０．６〜１０重量％であり、酸化クロムの
担持量が担体に対し、０．５〜５重量％であると良い。

【００１１】

【作用】本発明によれば、白金コイルに付着させた担体
が酸化触媒を担持したガス検出素子と補償素子とを枝辺
に組み込んだブリッジ回路の出力側に負荷を接続するよ
うにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出装置において、
補償素子の酸化触媒を酸化銅と酸化コバルトまたは酸化
銅と酸化クロムの組み合わせとしたので、酸化コバルト
または酸化クロムは、使用温度において、酸化銅が徐々
に凝集することを妨げるため、酸化銅の比表面積は減少
しない。従って、補償素子のエチルアルコール蒸気に対
する酸化能は長期の使用温度保持後においても低下する
ことはない。

【００１２】また、酸化銅触媒の担持量は０．６〜１０
重量％が適当である。担持量が少ないと、アルミナ担体
を不活性化する効果は小さく、可燃性ガスと接触すると
酸化反応が起こり、可燃性ガスに対するブリッジ出力の
低下を来す。逆に、担持量が多いと、補償素子の熱容量
が大きくなる。補償素子の酸化コバルトまたは酸化クロ
ムの担持量は０．５〜５重量％が適当である。担持量が
少ないと、酸化銅の凝集を抑制する効果が小さくなり、
逆に、担持量が多いと、酸化銅の酸化能を強めるので、
可燃性ガスに対するブリッジ出力の低下を来し、また、
補償素子の熱容量を大きくし、ガス検知素子との熱的バ
ランスがくずれる。

【００１３】

【実施例】この発明に係る実施例を図面に基づき説明す
る。 実施例１ ガス検出素子と補償素子の各素子の作製方法を説明す
る。これら素子の構成はすでに説明した通りである（図
１）。アルミナ担体２あるいは５の作製方法は、一般に
知られた方法でよく、例えば、アルミナ粉末とコロイダ
ルアルミナを混合したペーストを白金コイル１および４
に付着させ、８００℃の空気中で３時間焼き付ける。

【００１４】ガス検出素子Ｍは、従来技術と同様であ
り、白金コイル１に焼き付けられたアルミナ担体２を塩
化パラジウム水溶液中に浸漬し、取り出して乾燥させ、
６００℃の空気中で塩化パラジウムを熱分解し、パラジ
ウム単体の触媒３を担持させものである。補償素子Ｋへ
の酸化触媒の担持は次のように行われる。

【００１５】白金コイル４にガス検出素子と同様に焼き
付けられたアルミナ担体５を所定の濃度の硝酸銅水溶液
中に浸漬し、取り出し乾燥させ、６００℃の空気中で硝
酸銅を熱分解して、酸化銅を担持させる。この場合、硝
酸銅水溶液中の銅の重量濃度と担持される銅の担体に対
する重量濃度は２：１となるので、上記所定の濃度はこ
の関係から定めればよい。

【００１６】次に、銅を担持した素子を所定の濃度の硝
酸コバルト水溶液中に浸漬し、取り出し乾燥させ、６０
０℃の空気中で硝酸コバルトを熱分解して、酸化銅と酸
化コバルトの混合物を酸化触媒６として担持させたもの
である。硝酸コバルト水溶液中のコバルトの濃度と担持
されるコバルトの担体に対する重量濃度はやはり２：１
となるので、上記所定の濃度はこの関係から定めればよ
い。

【００１７】ガス検出素子Ｍは約３５０℃に加熱された
状態で、可燃性ガスまたはエチルアルコール蒸気と接触
すると、酸化反応が起こり、その反応熱により白金コイ
ル１の電気抵抗は高くなり、ガス検出素子Ｍの電気抵抗
は高くなる。補償素子Ｋは約３５０℃に加熱された状態
で可燃性ガスと接触しても酸化反応は起こらないが、エ
チルアルコール蒸気と接触すると酸化反応が起こり、そ
の反応熱により白金コイル４の電気抵抗は高くなり、補
償素子Ｋの電気抵抗は高くなる。従って、ガス検出素子
Ｍと補償素子Ｋとを図１のブリッジ回路Ｂの枝辺とすれ
ば、ブリッジ回路Ｂの出力端子には、可燃性ガスと接触
した時には出力電圧が発生するが、エチルアルコール蒸
気と接触した時にはガス検出素子Ｍと補償素子Ｋの電気
抵抗の増加分が相殺され、出力電圧は発生しない。それ
故、負荷Ｖは作動しない。

【００１８】図２は本発明に係る酸化銅および酸化コバ
ルト各１重量％を触媒とした補償素子を用いたガス検知
装置のブリッジ出力の線図である。カーブａはメタンガ
スに対する、カーブｂはイソブタンに対する、カーブｃ
はエチルアルコール蒸気に対するブリッジ出力である。
図６は従来の酸化銅のみを１重量％を触媒とした補償素
子を用いたガス検知装置のブリッジ出力の線図である。
カーブｋはメタンガスに対する、カーブｌはイソブタン
に対する、カーブｍはエチルアルコール蒸気に対するブ
リッジ出力である。

【００１９】図２と図６を比較すると、各ガスに対する
ブリッジ出力は同じであり、酸化コバルトはブリッジ出
力を変化させていないことが判る。図３は、本発明に係
る酸化銅および酸化コバルト各１重量％を触媒とした補
償素子を用いたガス検知装置のエチルアルコール蒸気に
対する出力の経時変化の線図である。比較のため、酸化
銅のみを１重量％を触媒とした補償素子を用いたガス検
知装置の同じガスに対する出力の経時変化も付記してあ
る。カーブｄは本発明のガス検知装置の出力、カーブｅ
は従来のそれである。本発明の場合、ブリッジ出力の経
時変化が小さいことは明らかである酸化銅および酸化コ
バルトの担持量と特性の関係を調べた結果、次のことが
判った。

【００２０】補償素子の酸化銅触媒の担持量は０．６〜
１０重量％が適当である。担持量が少ないと、アルミナ
担体を不活性化する効果は小さく、可燃性ガスと接触す
ると酸化反応が起こり、ブリッジ出力の低下を来す。逆
に、担持量が多いと、補償素子の熱容量が大きくなり、
ガス検知素子との熱的バランスがくずれ、ブリッジ出力
の零点変動が大きくなる。

【００２１】また、補償素子の酸化コバルト触媒の担持
量は０．６〜５重量％が適当である。担持量が少ない
と、酸化銅の凝集を抑制する効果は小さく、ブリッジ出
力の経時変化は大きくなる。逆に、担持量が多いと、酸
化銅の酸化能を強めるので、可燃性ガスに対するブリッ
ジ出力の低下を来し、また、補償素子の熱容量を大きく
し、ガス検知素子との熱的バランスがくずれ、ブリッジ
出力の零点変動が大きくなる。

【００２２】この実施例では、単体としてアルミナを用
いたが、アルミナの他にシリカあるいはこれらの混合物
を用いることもできる。また、ガス検知素子の触媒とし
てパラジウムを用いたが、パラジウムの他に白金、ロジ
ウムあるいはルテニウム単体、またはこれらの混合物を
触媒として用いることもできる。

【００２３】また、酸化銅触媒の出発原料として、上記
の塩化銅以外に、酢酸銅およびこれらの混合物を用いる
こともできる。また、酸化コバルト触媒の出発原料とし
て、上記の塩化コバルト以外に、酢酸コバルトおよびこ
れらの混合物を用いることもできる。さらに、酸化銅と
酸化コバルトの担持順は、先に酸化コバルトを担持さ
せ、後から酸化銅を担持させても、特性およびその経時
変化に変わりはない。 実施例２ 本発明に係る他の実施例を説明する。

【００２４】酸化コバルトを酸化クロムに替えた以外
は、実施例１に同じとした。補償素子Ｋは酸化銅を担持
させた後、所定の濃度の硝酸クロム水溶液中に浸漬し、
取り出し乾燥させ、６００℃の空気中で硝酸クロムを熱
分解して、酸化銅と酸化クロムの混合物を酸化触媒６と
して担持させたものである。硝酸クロム水溶液中のクロ
ムの濃度と担持されるクロムの担体に対する重量濃度は
やはり２：１となるので、上記所定の濃度はこの関係か
ら定めればよい。

【００２５】図４は本発明に係る酸化銅および酸化クロ
ム各１重量％を触媒とした補償素子を用いたガス検知装
置のブリッジ出力の線図である。カーブｆはメタンガ
ス、カーブｇはイソブタン、カーブｈはエチルアルコー
ル蒸気に対するブリッジ出力である。図４と従来のガス
検知装置の特性を示す図６とを比較すると、各ガスに対
するブリッジ出力は同じであり、酸化クロムはブリッジ
出力を変化させていないことが判る。

【００２６】図５は、本発明に係る酸化銅および酸化ク
ロム各１重量％を触媒とした補償素子を用いたガス検知
装置のエチルアルコール蒸気に対する出力の経時変化の
線図である。比較のため、酸化銅のみを１重量％を触媒
とした補償素子を用いたガス検知装置の同じガスに対す
る出力の経時変化も付記してある。カーブｉは本発明
の、カーブｊは従来のガス検知装置の出力である。図５
から、本発明のガス検知装置の出力は経時変化が小さい
ことが判る。

【００２７】また、補償素子の酸化クロム触媒の担持量
は０．６〜５重量％が適当である。担持量が少ないと、
酸化銅の凝集を抑制する効果は小さく、ブリッジ出力の
経時変化は大きくなる。逆に、担持量が多いと、酸化銅
の酸化能を強めるので、可燃性ガスに対するブリッジ出
力の低下を来し、また、補償素子の熱容量を大きくし、
ガス検知素子との熱的バランスがくずれ、ブリッジ出力
の零点変動が大きくなる。

【００２８】また、酸化銅および酸化クロムの出発原
料、担持順等については実施例１と同様変化させること
ができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、白金コイルに付着させ
た担体が酸化触媒を担持したガス検出素子と補償素子と
を枝辺に組み込んだブリッジ回路の出力側に負荷を接続
するようにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出装置にお
いて、補償素子の酸化触媒を酸化銅と酸化コバルトまた
は酸化銅と酸化クロムの組み合わせとしたので、酸化コ
バルトまたは酸化クロムは、使用温度において、酸化銅
が徐々に凝集することを妨げるため、補償素子のエチル
アルコール蒸気に対する酸化能は長期の使用温度保持後
においても低下することはなく、信頼性は高い。

【００３０】また、補償素子の酸化銅触媒の担持量を
０．６〜１０重量％としたので、アルミナ担体を不活性
化する効果は適正である。また補償素子の酸化コバルト
または酸化クロムの担持量を０．５〜５重量％としたの
で、酸化銅の酸化能を損なうことなく、酸化銅の凝集を
抑制することができ、ブリッジ出力は低下を来すことな
く、また、補償素子の熱容量も適度でありガス検知素子
との熱的バランスは良く感度の良いガス警報装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス検出装置の結線図およびガス
検出素子と補償素子の断面模式図

【図２】本発明に係る実施例のガス検知装置のブリッジ
出力の線図

【図３】本発明に係る実施例のガス検知装置のブリッジ
出力の経時変化の線図

【図４】本発明に係る他の実施例のガス検知装置のブリ
ッジ出力の線図

【図５】本発明に係る他の実施例のガス検知装置のブリ
ッジ出力の経時変化の線図

【図６】従来のガス検知装置のブリッジ出力の線図

【符号の説明】

Ｍ ガス検出素子 １ 白金コイル ２ 担体 ３ 酸化触媒 Ｋ 補償素子 ４ 白金コイル ５ 担体 ６ 酸化触媒 Ｒ１ 固定抵抗 Ｒ２ 固定抵抗 Ｅ 供給電源 Ｖ 負荷 Ｂ ブリッジ回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】白金コイルに付着させた担体が酸化触媒を
   担持したガス検出素子と、白金コイルに付着させた担体
   が酸化触媒を担持した補償素子とを備え、これらのガス
   検出素子と補償素子とをブリッジ回路の２つの枝辺にそ
   れぞれ組み込み、このブリッジ回路の出力側に負荷を接
   続するようにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出装置に
   おいて、前記補償素子の酸化触媒は酸化銅と酸化コバル
   トであることを特徴とする可燃性ガス検出装置。
2. 【請求項２】白金コイルに付着させた担体が酸化触媒を
   担持したガス検出素子と、白金コイルに付着させた担体
   が酸化触媒を担持した補償素子とを備え、これらのガス
   検出素子と補償素子とをブリッジ回路の２つの枝辺にそ
   れぞれ組み込み、このブリッジ回路の出力側に負荷を接
   続するようにした接触燃焼方式の可燃性ガス検出装置に
   おいて、前記補償素子の酸化触媒は酸化銅と酸化クロム
   であることを特徴とする可燃性ガス検出装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の可燃性ガス検出装置にお
   いて、前記補償素子の酸化触媒の酸化銅の担持量が担体
   に対し、０．６〜１０重量％であり、酸化コバルトの担
   持量が担体に対し、０．５〜５重量％であることを特徴
   とする可燃性ガス検出装置。
4. 【請求項４】請求項２に記載の可燃性ガス検出装置にお
   いて、前記補償素子の酸化触媒の酸化銅の担持量が担体
   に対し、０．６〜１０重量％であり、酸化クロムの担持
   量が担体に対し、０．５〜５重量％であることを特徴と
   する可燃性ガス検出装置。