JPH10170463A - 半導体式センサを用いた可燃性ガス検知器の点検方法 - Google Patents

半導体式センサを用いた可燃性ガス検知器の点検方法

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JPH10170463A
JPH10170463A JP33221496A JP33221496A JPH10170463A JP H10170463 A JPH10170463 A JP H10170463A JP 33221496 A JP33221496 A JP 33221496A JP 33221496 A JP33221496 A JP 33221496A JP H10170463 A JPH10170463 A JP H10170463A
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JP
Japan
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gas
semiconductor
detector
methane
combustible gas
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JP33221496A
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English (en)
Inventor
Koichi Hasegawa
弘一 長谷川
Hiroshi Kaino
洋 貝野
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New Cosmos Electric Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
New Cosmos Electric Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体式センサを用いたガス検知器において、
従来のように定期点検時に検知対象のガスを点検用標準
ガスとしてセンサの校正を行う方法では、ガス選択性の
悪化のようなセンサの劣化状況を発見することはできな
い。 【解決手段】半導体式センサ1を用いた可燃性ガス検知
器の点検時に、この検知器が検知対象とする可燃性ガス
以外の点検用標準ガスに対しての感度を測定し、その感
度によりセンサの劣化の程度を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体式センサを
用いた可燃性ガス検知器の点検方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】都市ガス等の可燃性ガス検知器に用いる
ガスセンサの一つとして、金属半導体表面でのガス吸着
による電気伝導度の変化を測定する半導体式センサがあ
る。この半導体式センサは、金属酸化物(SnO2)のn
型半導体の焼結体の内部に、一対の白金属合金線(Pd
−Ir)コイルを間隔をおいて内蔵し、これらのコイル
間の電気伝導度の変化を測定する構成である。この測定
において、焼結体は通電により、ヒータ兼用電極として
の一方側のコイルと、コイル間に流れるセンサ電流のジ
ュール熱により加熱されて約350℃に維持される。
【0003】このような半導体式センサを大気中で通電
すると、焼結体表面の金属酸化物半導体の粒子に空気中
の酸素がマイナスイオンとして吸着されるため、焼結体
の内部の電子が表面のマイナスイオンに反発されて中央
部に押しやられ、電子の通路を狭めるため電気伝導度が
低下し、従ってコイル間に電流が流れにくいため、出力
は低い。
【0004】この状態でメタンや水素等の可燃性ガスが
焼結体の表面に至り、金属酸化物半導体の粒子に吸着す
ると表面の酸素と反応して酸素を奪うため、焼結体の表
面の酸素イオン濃度、即ちマイナスイオン濃度が減少
し、上記電子の通路が広くなるため電気伝導度が高くな
って電流が流れやすくなり、出力が上昇して可燃性ガス
を検知することができる。尚、焼結体には、検知対象と
する可燃性ガスと酸素との反応を促進するための貴金属
触媒等を含有させている。
【0005】ところで、都市ガス(天然ガス)用のガス
検知器として用いるメタン用の半導体式センサでは、使
用年数が増すにつれて、正常に作動しない事象が発生す
る傾向がある。具体的には検知対象のメタン雰囲気が存
在しないのにも関わらず、検知出力を発生してしまうと
いう誤動作が発生していた。しかしながら従来は、この
ような背景に対しても、定期点検時にメタンの標準ガス
によるセンサの校正しか行っていなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、メタン
用半導体式センサの上述したような誤動作を鋭意研究し
た結果、誤動作は、後述するように、センサの経年劣化
によりガス選択性が悪化し、検知対象とするメタン以外
のガス種に対して過敏に反応してしまうことが原因であ
ることを突き止めた。
【0007】例えば、メタンガス検知器は、メタン雰囲
気が存在しなくても、自動車の排ガスや、工事用塗料等
が存在すると誤動作することがある。
【0008】従って、従来のように定期点検時に検知対
象のガスを点検用標準ガスとしてセンサの校正を行う方
法では、ガス選択性の悪化のようなセンサの劣化状況を
発見することはできない。本発明は、このような課題を
解決することを目的とするものである。
【0009】上述した課題を解決するために本発明で
は、半導体式センサを用いた可燃性ガス検知器の点検時
に、この検知器が検知対象とする可燃性ガス以外の点検
用標準ガスに対しての感度を測定し、その感度によりセ
ンサの劣化の程度を判定する半導体式センサを用いた可
燃性ガス検知器の点検方法を提案する。
【0010】上記の本発明を適用する半導体式センサ
は、例えば、金属酸化物のn型半導体の焼結体の内部
に、一対の白金属合金線コイルを間隔をおいて内蔵し、
焼結体を加熱した状態において、コイル間の電気伝導度
の変化を測定する構成のものとすることができる。
【0011】また以上の本発明の点検方法において、検
知器が検知対象とする可燃性ガスを例えばメタンとした
場合、点検用標準ガスは、例えば水素、イソブタン又は
一酸化炭素とすることを提案する。また検知器が検知対
象とする可燃性ガスを例えばブタンとした場合、点検用
標準ガスは、例えば水素とすることを提案する。
【0012】以上の本発明によれば、点検時に、検知対
象以外の点検用標準ガスに対する感度を測定することに
より、使用している半導体式センサの経年劣化によるガ
ス選択性の悪化を知ることができ、必要に応じて、劣化
したセンサの交換を行うことにより、これを原因とする
ガス検知器の誤動作を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施の形態と共に図
を参照して説明する。図1は本発明を適用する可燃性ガ
ス検知器の構成を概念的に示すもので、符号1は半導体
式センサである。この半導体式センサ1は、上述したよ
うに、金属酸化物(SnO2)のn型半導体の焼結体2の
内部に、一対の白金属合金線(Pd−Ir)コイル3,4
を間隔をおいて内蔵し、これらのコイル3,4間の電気
伝導度の変化を測定する構成である。一方側のコイル3
は加熱用交流電源5と並列に接続すると共に測定用交流
電源6に直列に接続しており、他方側のコイル4は負荷
抵抗7を介して測定用交流電源6の他極に直列に接続し
ている。
【0014】以上の構成において、通電時には、加熱用
交流電源5によりコイル3が加熱されて焼結体2を加熱
すると共に、測定用交流電源6により、一対のコイル
3,4間の焼結体2に電流が流れて負荷抵抗7の両端に
出力電圧が生じる。上述したように、焼結体2の表面に
可燃性ガスの雰囲気が存在しない場合には、コイル3,
4間の焼結体2に電流が流れにくいため出力電圧も低い
が、可燃性ガス雰囲気が存在すると電流が流れやすくな
って出力電圧が高くなり、この出力電圧はそれらの濃度
が高くなるほど高くなる。
【0015】図2はメタン検知用の半導体式センサのガ
ス濃度と出力電圧との関係を、図中に示す各種の可燃性
ガスをパラメータとして測定した結果を示すものであ
り、検知対象としてのメタンについては各種の可燃性ガ
スの測定条件…温度:20℃、湿度:65%の他、図中
破線で示すように温度:40℃、湿度:95%の条件を
加えている。この半導体式センサは、新品、従って経年
劣化していないものである。
【0016】図2に示すように、この半導体式センサで
は、当然のことながらメタンの感度が一番高い。またメ
タンの感度は、温度と湿度の依存性があることがわか
る。尚、図2の例では、12500ppmのメタン濃度に対して
警報を発するようにしきい値が設定されている。
【0017】一方、図3は、ガス検知器の設置後、年月
を経た半導体式センサの特性を示すもので、この半導体
式センサは、メタン雰囲気が存在しないのにも関わら
ず、検知出力を発生してしまう誤動作をするものであ
る。
【0018】図3に示すように、この半導体式センサで
は、図2の場合と同様に12500ppmのメタン濃度に対して
警報を発するようにしきい値が設定されている。しかし
ながら、この半導体式センサでは、水素やイソブタン及
び一酸化炭素の感度が、図2の場合と比較して大幅に上
昇していることがわかる。即ち、水素やイソブタンにつ
いてはメタンのガス濃度より低い場合にも、メタン検知
の警報発生のためのしきい値を越える出力を発生してお
り、また一酸化炭素についてもしきい値を越える出力ま
では図示を省略しているが、メタンのガス濃度より低い
場合にもメタンの検知出力より大きな出力を発していて
感度が高い。
【0019】このように、検知対象とするメタン以外の
可燃性ガスについての感度が大きくなってしまった半導
体式センサは、ガスの選択性が悪化し、メタン以外の上
述したようなガスの雰囲気で検知出力(警報)を発して
しまうため、最早、メタン検知のためのセンサとして利
用することはできず、交換が必要である。
【0020】しかしながら、上述したように検知対象と
してのメタンを点検用標準ガスとして感度等のセンサの
校正を行う方法では、メタン以外の可燃性ガスについて
の感度の上昇を検出できないことは以上の説明から明ら
かである。
【0021】しかるに本発明では、半導体式センサが検
知対象としているメタン以外の可燃性ガス、この場合、
水素、イソブタンまたは一酸化炭素等の可燃性ガスにつ
いての感度を、それらの点検用標準ガスを用いて測定す
るので、これらの可燃性ガスについての感度を直接的に
測定することができ、従って、検知対象とするメタン以
外の可燃性ガスについての感度が大きくなって、ガスの
選択性が悪化してしまった半導体式センサを容易に発見
することができる。
【0022】従って上述したような検知対象以外の可燃
性ガスについての感度測定を定期点検毎に行うことによ
り、半導体式センサの劣化の度合いを定量的に判断する
ことができ、この判断結果に基づいて、経年劣化した半
導体式センサの交換を確実に行うことができる。一例と
して、上述したメタン検知用の半導体式センサについて
は、例えば50〜100ppm程度の低濃度の水素ガスを検知用
標準ガスとして使用して劣化の診断を行うことができ
る。この場合、100ppm程度の水素ガスでは、劣化の程度
が低くて誤警報を発しないセンサについても所定の劣化
有りと判断してしまう可能性があるのに対して、水素ガ
スの濃度を50ppm程度まで低下させて、より厳しい条件
のもとで診断を行うことにより、劣化の程度が大きくて
誤警報を発する可能性のあるセンサのみの劣化判断が可
能となる。
【0023】尚、半導体式センサの経年劣化の原因は、
次のようなメカニズムで起るものと考えられる。即ち、
図4中の左側は新品のセンサであり、このセンサでは検
知対象の可燃性ガスに対する貴金属触媒8は遍く焼結体
2内に分布している。この状態において、メタンや水素
等の可燃性ガスが焼結体の表面に至り、金属酸化物半導
体の粒子に吸着すると表面の酸素と反応して酸素を奪う
のであるが、検知対象の可燃性ガスに対応する貴金属触
媒の働きによりメタンに対する反応性が高いため、メタ
ンに対する感度が他の可燃性ガスと比較して高い。
【0024】しかるに図4の右側に示すように、経年劣
化したセンサでは、触媒が凝集して焼結体2内に偏在す
るようになるので、メタンと共に水素等もコイル3,4
の近傍まで反応せずに到達して、その近傍で反応を起こ
すようになるので、これらの感度が上昇するのに対し
て、触媒の劣化によりメタンの反応性が低下するので、
結果として、メタンの感度は変化せず、水素等の感度が
上昇するものと考えられる。
【0025】尚、以上の説明では、検知対象としての可
燃性ガスはメタンとしているが、本発明は、他のガスを
検知対象とすることができるものである。例えば、図
2、図3に示されるように、センサの劣化による水素に
対しての感度の上昇は、イソブタンに対する感度の上昇
を大幅に上回るため、イソブタンを検知対象の可燃性ガ
スとすることができる。即ち、ブタン検知用に構成した
半導体式センサの劣化の程度を水素を点検用標準ガスと
して判定することができる。
【0026】また本発明では、上述した図2、図3に示
した可燃性ガスのみならず、所望の可燃性ガスに対し
て、経年劣化していないセンサと経年劣化したセンサに
ついて感度の変化を測定し、ある所望の可燃性ガスを検
知対象とした場合に、これに対する感度の上昇を大幅に
上回る他の適宜の可燃性ガスを点検用標準ガスとして利
用してセンサの劣化の程度を判定することができるもの
である。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、次の
ような効果がある。a.定期点検時に、半導体式センサ
の経年劣化によるガス選択性の悪化を判断して、必要な
らば交換することができるので、このようなセンサの劣
化によるガス検知器の誤動作がなくなり、ガス検知器と
しての信頼性が向上する。b.信頼性向上の結果とし
て、点検周期を延長できるため、ガス検知器のメンテナ
ンスコストの削減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用する可燃性ガス検知器の構成例
を示す概念図である。
【図2】 メタン検知用の半導体式センサのガス濃度と
出力電圧の関係を新品のセンサにつき測定した結果を示
す説明図である。
【図3】 メタン検知用の半導体式センサのガス濃度と
出力電圧の関係を経年劣化したセンサにつき測定した結
果を示す説明図である。
【図4】 半導体式センサの経年劣化のメカニズムを示
す模式図である。
【符号の説明】
1 半導体式センサ 2 焼結体 3 コイル 4 コイル 5 加熱用交流電源 6 測定用交流電源 7 負荷抵抗 8 貴金属触媒

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体式センサを用いた可燃性ガス検知
    器の点検時に、この検知器が検知対象とする可燃性ガス
    以外の点検用標準ガスに対しての感度を測定し、その感
    度によりセンサの劣化の程度を判定することを特徴とす
    る半導体式センサを用いた可燃性ガス検知器の点検方法
  2. 【請求項2】 半導体式センサは、金属酸化物のn型半
    導体の焼結体の内部に、一対の白金属合金線コイルを間
    隔をおいて内蔵し、焼結体を加熱した状態において、コ
    イル間の電気伝導度の変化を測定する構成であることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体式センサを用い
    た可燃性ガス検知器の点検方法
  3. 【請求項3】 検知器が検知対象とする可燃性ガスはメ
    タンであり、点検用標準ガスは水素であることを特徴と
    する請求項1又は2記載の半導体式センサを用いた可燃
    性ガス検知器の点検方法
  4. 【請求項4】 検知器が検知対象とする可燃性ガスはメ
    タンであり、点検用標準ガスはイソブタンであることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体式センサを用い
    た可燃性ガス検知器の点検方法
  5. 【請求項5】 検知器が検知対象とする可燃性ガスはメ
    タンであり、点検用標準ガスは一酸化炭素であることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体式センサを用い
    た可燃性ガス検知器の点検方法
  6. 【請求項6】 検知器が検知対象とする可燃性ガスはブ
    タンであり、点検用標準ガスは水素であることを特徴と
    する請求項1又は2記載の半導体式センサを用いた可燃
    性ガス検知器の点検方法
JP33221496A 1996-12-12 1996-12-12 半導体式センサを用いた可燃性ガス検知器の点検方法 Pending JPH10170463A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003096000A1 (fr) * 2002-05-13 2003-11-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Methode de diagnostic de la deterioration d'un capteur de gaz et equipement pour le diagnostic de la deterioration de gaz
JP2009053910A (ja) * 2007-08-27 2009-03-12 Hochiki Corp ガス警報器
RU221641U1 (ru) * 2022-12-22 2023-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" Стенд для поверки датчиков загазованности

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