JPH10232212A - 接触燃焼式ガスセンサの評価方法 - Google Patents
接触燃焼式ガスセンサの評価方法Info
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- JPH10232212A JPH10232212A JP3606997A JP3606997A JPH10232212A JP H10232212 A JPH10232212 A JP H10232212A JP 3606997 A JP3606997 A JP 3606997A JP 3606997 A JP3606997 A JP 3606997A JP H10232212 A JPH10232212 A JP H10232212A
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- Japan
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- gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】接触燃焼式ガスセンサの触媒活性または感度に
ついての簡便な評価方法を提供する。 【解決手段】接触燃焼式のガスセンサの可燃性ガスに対
する感度の評価方法において、可燃性ガスと一酸化窒素
ガスを同時に含む被検ガスを用い、前記可燃性ガスに対
する感度を測定する。
ついての簡便な評価方法を提供する。 【解決手段】接触燃焼式のガスセンサの可燃性ガスに対
する感度の評価方法において、可燃性ガスと一酸化窒素
ガスを同時に含む被検ガスを用い、前記可燃性ガスに対
する感度を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス漏れ警報器等に
用いられる接触燃焼式ガスセンサの評価方法に関する。
用いられる接触燃焼式ガスセンサの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は接触燃焼式のガス検知素子または
補償素子の要部破断図である。接触燃焼式のガス検知素
子または補償素子はＰｔコイルなどの測温抵抗体１にＰ
ｔやＰｄ等の触媒３を担持している担体２（アルミナ等
の金属酸化物の焼結体）を付着させたものである。補償
素子はガス検知素子と触媒が違うか、または触媒を担持
してない。
補償素子の要部破断図である。接触燃焼式のガス検知素
子または補償素子はＰｔコイルなどの測温抵抗体１にＰ
ｔやＰｄ等の触媒３を担持している担体２（アルミナ等
の金属酸化物の焼結体）を付着させたものである。補償
素子はガス検知素子と触媒が違うか、または触媒を担持
してない。
【０００３】一対のガス検知素子と補償素子または個々
の素子をガスセンサと総称することにする。図５はガス
センサの評価に用いるブリッジ回路の回路図である。ガ
ス検知素子Ｄと補償素子Ｃの直列接続に、２つの抵抗Ｒ
１、Ｒ２の直列接続と、電源Ｅが並列接続されている。
出力端子Ｖには被検ガスが両素子に接触したときのみ電
圧が生ずるように２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２は調整されてい
る。この電圧をブリッジ出力または感度という。あるい
は、ブリッジ回路を用いずに、被検ガス中のガス検知素
子の抵抗測定を行い、その抵抗変化を感度としてもよ
い。
の素子をガスセンサと総称することにする。図５はガス
センサの評価に用いるブリッジ回路の回路図である。ガ
ス検知素子Ｄと補償素子Ｃの直列接続に、２つの抵抗Ｒ
１、Ｒ２の直列接続と、電源Ｅが並列接続されている。
出力端子Ｖには被検ガスが両素子に接触したときのみ電
圧が生ずるように２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２は調整されてい
る。この電圧をブリッジ出力または感度という。あるい
は、ブリッジ回路を用いずに、被検ガス中のガス検知素
子の抵抗測定を行い、その抵抗変化を感度としてもよ
い。
【０００４】ガスセンサの信頼性評価方法としては、高
温高湿下の連続通電試験やガス雰囲気中での連続通電試
験（例えば、５００ｐｐｍ水素ガス／空気、５０℃）、
被毒試験などがよく行われる。被毒は触媒が他物質を化
学吸着しその触媒活性が低下する現象である。このよう
な他物質を被毒物質という。シリコーンなどの強い被毒
物質が雰囲気に存在する場合を除いては、短期間ではあ
まり大きな感度変化は起こらず、この変化を明確に捉え
ることができなかった。
温高湿下の連続通電試験やガス雰囲気中での連続通電試
験（例えば、５００ｐｐｍ水素ガス／空気、５０℃）、
被毒試験などがよく行われる。被毒は触媒が他物質を化
学吸着しその触媒活性が低下する現象である。このよう
な他物質を被毒物質という。シリコーンなどの強い被毒
物質が雰囲気に存在する場合を除いては、短期間ではあ
まり大きな感度変化は起こらず、この変化を明確に捉え
ることができなかった。
【０００５】特に、水素ガス（以下、Ｈ2 と記す）や一
酸化炭素ガス（以下、ＣＯと記す）など反応性の高いガ
スのみを含む雰囲気の場合は、ガスセンサの表面近傍で
の反応に終始するため比較的活性低下を捉えやすかった
が、メタンガス（以下、ＣＨ 4 と記す）など反応性の低
いガスの場合は、素子内部での反応がかなりのウェイト
を占めるため多少の劣化ではその変化を捉えることが難
しかった。
酸化炭素ガス（以下、ＣＯと記す）など反応性の高いガ
スのみを含む雰囲気の場合は、ガスセンサの表面近傍で
の反応に終始するため比較的活性低下を捉えやすかった
が、メタンガス（以下、ＣＨ 4 と記す）など反応性の低
いガスの場合は、素子内部での反応がかなりのウェイト
を占めるため多少の劣化ではその変化を捉えることが難
しかった。
【０００６】また、触媒活性劣化の原因は大きくは２つ
考えられ、１つは粒成長いわゆるシンタリングであり、
他の１つは有害物質の化学吸着いわゆる被毒と呼ばれる
ものである。これら活性劣化を捉える手段としては、一
般的なブリッジ出力や抵抗測定の他に、前者に対しては
走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡あるいはＸ線回折
など、後者に対してはＸ線光電子分光法、高速フーリエ
赤外分光法あるいは二次イオン質量分析法などの物理分
析手法が適用可能であるが、いずれも破壊試験であり簡
便な方法ではなかった。
考えられ、１つは粒成長いわゆるシンタリングであり、
他の１つは有害物質の化学吸着いわゆる被毒と呼ばれる
ものである。これら活性劣化を捉える手段としては、一
般的なブリッジ出力や抵抗測定の他に、前者に対しては
走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡あるいはＸ線回折
など、後者に対してはＸ線光電子分光法、高速フーリエ
赤外分光法あるいは二次イオン質量分析法などの物理分
析手法が適用可能であるが、いずれも破壊試験であり簡
便な方法ではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、接触
燃焼式ガスセンサの触媒活性または感度についての簡便
な評価方法を提供することにある。
燃焼式ガスセンサの触媒活性または感度についての簡便
な評価方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、接触燃焼式のガスセンサの可燃性ガスに対する感
度の評価方法において、可燃性ガスと一酸化窒素ガスを
同時に含む被検ガスを用い、前記可燃性ガスに対する感
度を測定することとする。ガスセンサに物理吸着しやす
い一酸化窒素ガスは可燃性ガスより先に触媒表面に一時
的に物理吸着して、可燃性ガスに対しては実質的な活性
低下を引き起こす。また、接触燃焼しないので、このガ
スに対する感度はない。可燃性ガス濃度に対して充分な
数の活性点が存在している場合には、一酸化窒素ガスに
よる活性点の占有割合は小さく、可燃性ガス濃度と感度
の間には比例関係が成り立つ。しかし、通電試験などに
より活性点の数が減少してくると、一酸化窒素ガスの活
性点の占有割合は大きくなり、可燃性ガスの高濃度側で
比例関係からのずれや、出力の絶対値の低下が生ずる。
めに、接触燃焼式のガスセンサの可燃性ガスに対する感
度の評価方法において、可燃性ガスと一酸化窒素ガスを
同時に含む被検ガスを用い、前記可燃性ガスに対する感
度を測定することとする。ガスセンサに物理吸着しやす
い一酸化窒素ガスは可燃性ガスより先に触媒表面に一時
的に物理吸着して、可燃性ガスに対しては実質的な活性
低下を引き起こす。また、接触燃焼しないので、このガ
スに対する感度はない。可燃性ガス濃度に対して充分な
数の活性点が存在している場合には、一酸化窒素ガスに
よる活性点の占有割合は小さく、可燃性ガス濃度と感度
の間には比例関係が成り立つ。しかし、通電試験などに
より活性点の数が減少してくると、一酸化窒素ガスの活
性点の占有割合は大きくなり、可燃性ガスの高濃度側で
比例関係からのずれや、出力の絶対値の低下が生ずる。
【０００９】また、一酸化窒素ガスは物理吸着している
ので、一酸化窒素ガスが供給されなければ活性点は直ち
に復活でき、この評価の影響は後に残らない。
ので、一酸化窒素ガスが供給されなければ活性点は直ち
に復活でき、この評価の影響は後に残らない。
【００１０】
実施例１ ガス検知素子は、測温抵抗体として６０μm のＰｔコイ
ルを用い、コイル部にＰｔおよびＰｄからなる触媒を担
持するアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を楕円体形状に焼結付着
させて作製した。補償素子は触媒をＣｕＯとした以外は
ガス検知素子と同じである。得られた２種の素子をそれ
ぞれブリッジ回路（図５）に組み込んで以下の試験、評
価を行った。
ルを用い、コイル部にＰｔおよびＰｄからなる触媒を担
持するアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を楕円体形状に焼結付着
させて作製した。補償素子は触媒をＣｕＯとした以外は
ガス検知素子と同じである。得られた２種の素子をそれ
ぞれブリッジ回路（図５）に組み込んで以下の試験、評
価を行った。
【００１１】このガス検知素子と補償素子を組み込んだ
ブリッジ回路において、両素子を水素８０００ｐｐｍを
含む５０℃の空気雰囲気に曝しながら、定格１．８Ｖに
対して２．４Ｖの電圧を印加して５００時間の加速通電
試験を行った。また、同様のブリッジ回路において、室
温空気中で定格の１．８Ｖを印加し、５００時間の一般
通電試験を行った。試験の後、ＣＨ4 を含む被検ガスを
用いて、ＣＨ4 感度を測定した。
ブリッジ回路において、両素子を水素８０００ｐｐｍを
含む５０℃の空気雰囲気に曝しながら、定格１．８Ｖに
対して２．４Ｖの電圧を印加して５００時間の加速通電
試験を行った。また、同様のブリッジ回路において、室
温空気中で定格の１．８Ｖを印加し、５００時間の一般
通電試験を行った。試験の後、ＣＨ4 を含む被検ガスを
用いて、ＣＨ4 感度を測定した。
【００１２】図１は通電試験後のＣＨ4 感度の濃度依存
性のグラフである。縦軸は濃度２０００ｐｐｍ出力を１
とした相対値である。カーブａは加速通電試験の場合、
カーブｂは一般通電試験の場合である。いずれの感度も
ＣＨ4 濃度に対してほぼ比例関係を示しており、またガ
スセンサの差異は認められない。次に上記の被検ガスに
一酸化窒素ガス（以下、ＮＯと記す）を加え濃度５００
ｐｐｍとし、ＮＯが共存する被検ガスを用いてＣＨ4 感
度を測定した。ＮＯは非可燃性ガスなので、感度には直
接寄与しない。
性のグラフである。縦軸は濃度２０００ｐｐｍ出力を１
とした相対値である。カーブａは加速通電試験の場合、
カーブｂは一般通電試験の場合である。いずれの感度も
ＣＨ4 濃度に対してほぼ比例関係を示しており、またガ
スセンサの差異は認められない。次に上記の被検ガスに
一酸化窒素ガス（以下、ＮＯと記す）を加え濃度５００
ｐｐｍとし、ＮＯが共存する被検ガスを用いてＣＨ4 感
度を測定した。ＮＯは非可燃性ガスなので、感度には直
接寄与しない。
【００１３】図２は通電試験後のＮＯの共存時のＣＨ4
感度の濃度依存性のグラフである。縦軸はそれぞれ濃度
２０００ｐｐｍ出力を１とした相対値である。カーブｃ
は加速通電試験のガスセンサ、カーブｄは一般通電試験
の場合である。図２から、ＣＨ4 に対しては、一般通電
試験後のガスセンサでは直線性は保たれているにもかか
わらず、加速通電試験後のガスセンサでは高濃度側での
直線性からの低いほうへのずれが著しいことが判る。
感度の濃度依存性のグラフである。縦軸はそれぞれ濃度
２０００ｐｐｍ出力を１とした相対値である。カーブｃ
は加速通電試験のガスセンサ、カーブｄは一般通電試験
の場合である。図２から、ＣＨ4 に対しては、一般通電
試験後のガスセンサでは直線性は保たれているにもかか
わらず、加速通電試験後のガスセンサでは高濃度側での
直線性からの低いほうへのずれが著しいことが判る。
【００１４】このように、可燃性ガスＣＨ4 のみを含む
被検ガスでは検知できなかった触媒の活性状況の変化
が、可燃性ガスＣＨ4 と非可燃性ガスＮＯの共存する被
検ガスを用いることにより、検知できた。ガス検知素子
の表面構造はＡｌ2 Ｏ3 の担体上に直径数ｎｍのＰｔ微
粒子が担持され、さらにＰｔの表面をＰｄＯが覆ってい
るが、そのＰｔ微粒子が熱ストレスによりシンタリング
し粒成長していると推定される。しかし、一般的な感度
測定（上記の室温空気通電試験）や物理分析的手法でそ
の粒成長の初期段階を捉えることはできなかった。
被検ガスでは検知できなかった触媒の活性状況の変化
が、可燃性ガスＣＨ4 と非可燃性ガスＮＯの共存する被
検ガスを用いることにより、検知できた。ガス検知素子
の表面構造はＡｌ2 Ｏ3 の担体上に直径数ｎｍのＰｔ微
粒子が担持され、さらにＰｔの表面をＰｄＯが覆ってい
るが、そのＰｔ微粒子が熱ストレスによりシンタリング
し粒成長していると推定される。しかし、一般的な感度
測定（上記の室温空気通電試験）や物理分析的手法でそ
の粒成長の初期段階を捉えることはできなかった。
【００１５】共存ガスＮＯにかえてＮＯx を用いること
もでき、これらの濃度は５０ないし２０００ｐｐｍで
は、同様に触媒の活性状況の相違の検知が可能であっ
た。 実施例２ 実施例１と組成が同じでＰｔ触媒の粒径を３倍としたガ
ス検知素子と、実施例１の補償素子の対からなるガスセ
ンサＢを作製した。ガスセンサＢは、シンタリングによ
ってＰｔ触媒の粒径が大きくなっていることに対応して
いる。実施例１のガスセンサをガスセンサＡとする。
もでき、これらの濃度は５０ないし２０００ｐｐｍで
は、同様に触媒の活性状況の相違の検知が可能であっ
た。 実施例２ 実施例１と組成が同じでＰｔ触媒の粒径を３倍としたガ
ス検知素子と、実施例１の補償素子の対からなるガスセ
ンサＢを作製した。ガスセンサＢは、シンタリングによ
ってＰｔ触媒の粒径が大きくなっていることに対応して
いる。実施例１のガスセンサをガスセンサＡとする。
【００１６】両ガスセンサにつき実施例１と同様である
が７７日の長期加速通電試験を行った後、ＮＯガスの共
存時と、共存しないときのＣＨ4 感度を測定した。ＮＯ
を共存させない状況下での測定では、両ガスセンサの感
度に差異は認めることはできなかった。図３は長期加速
通電試験後のＮＯガスの共存時のＣＨ4 感度の濃度依存
性のグラフである。カーブｅはガスセンサＡ、カーブｆ
はガスセンサＢに対応する。長期通電試験前では同じ感
度であったが、長期通電試験後ではガスセンサＡの感度
は著しく低下し、直線性からのずれは大きくなっていた
が、ガスセンサＢの感度は変わらなかった。
が７７日の長期加速通電試験を行った後、ＮＯガスの共
存時と、共存しないときのＣＨ4 感度を測定した。ＮＯ
を共存させない状況下での測定では、両ガスセンサの感
度に差異は認めることはできなかった。図３は長期加速
通電試験後のＮＯガスの共存時のＣＨ4 感度の濃度依存
性のグラフである。カーブｅはガスセンサＡ、カーブｆ
はガスセンサＢに対応する。長期通電試験前では同じ感
度であったが、長期通電試験後ではガスセンサＡの感度
は著しく低下し、直線性からのずれは大きくなっていた
が、ガスセンサＢの感度は変わらなかった。
【００１７】このように、可燃性ガスＣＨ4 のみを含む
被検ガスでは検知できなかった触媒の活性状況の変化
が、可燃性ガスＣＨ4 と非可燃性ガスＮＯの共存する被
検ガスを用いることにより、検知できた。
被検ガスでは検知できなかった触媒の活性状況の変化
が、可燃性ガスＣＨ4 と非可燃性ガスＮＯの共存する被
検ガスを用いることにより、検知できた。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、接触燃焼式のガスセン
サの可燃性ガスに対する感度の評価方法において、可燃
性ガスと一酸化窒素ガスを同時に含む被検ガスを用い、
前記可燃性ガスに対する感度を測定することとしたた
め、ガスセンサに物理吸着しやすい一酸化窒素ガスは可
燃性ガスより先に触媒表面に一時的に物理吸着して、可
燃性ガスに対しては実質的な活性低下を引き起こし、通
電試験等によって活性点の数が減少している場合には、
一酸化窒素ガスの活性点の占有割合は大きくなるので、
通電試験等の信頼性テストの結果生ずる触媒の劣化（活
性点数の減少）を従来より短時間の信頼性テストの後、
非破壊で検知することができる。
サの可燃性ガスに対する感度の評価方法において、可燃
性ガスと一酸化窒素ガスを同時に含む被検ガスを用い、
前記可燃性ガスに対する感度を測定することとしたた
め、ガスセンサに物理吸着しやすい一酸化窒素ガスは可
燃性ガスより先に触媒表面に一時的に物理吸着して、可
燃性ガスに対しては実質的な活性低下を引き起こし、通
電試験等によって活性点の数が減少している場合には、
一酸化窒素ガスの活性点の占有割合は大きくなるので、
通電試験等の信頼性テストの結果生ずる触媒の劣化（活
性点数の減少）を従来より短時間の信頼性テストの後、
非破壊で検知することができる。
【００１９】また、本発明に係る方法は従来の評価方法
に変わることはなく簡便である。
に変わることはなく簡便である。
【図１】通電試験後のＣＨ4 感度の濃度依存性のグラフ
【図２】通電試験後のＮＯの共存時のＣＨ4 感度の濃度
依存性のグラフ
依存性のグラフ
【図３】長期通電試験後のＮＯの共存時のＣＨ4 感度の
濃度依存性のグラフ
濃度依存性のグラフ
【図４】接触燃焼式のガス検知素子または補償素子の要
部破断図
部破断図
【図５】ガスセンサの評価に用いるブリッジ回路の回路
図
図
１ 測温抵抗体 ２ 担体 ３ 触媒 Ｄ ガス検知素子 Ｃ 補償素子 Ｒ１ 抵抗 Ｒ２ 抵抗 Ｅ 電源 Ｖ 出力端子
Claims (1)
- 【請求項１】接触燃焼式のガスセンサの可燃性ガスに対
する感度の評価方法において、可燃性ガスと一酸化窒素
ガスを同時に含む被検ガスを用い、前記可燃性ガスに対
する感度を測定することを特徴とする接触燃焼式ガスセ
ンサの評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3606997A JPH10232212A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 接触燃焼式ガスセンサの評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3606997A JPH10232212A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 接触燃焼式ガスセンサの評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10232212A true JPH10232212A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12459451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3606997A Pending JPH10232212A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 接触燃焼式ガスセンサの評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10232212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111628A1 (ja) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Riken Keiki Co., Ltd. | 接触燃焼式ガスセンサ、及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP3606997A patent/JPH10232212A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111628A1 (ja) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Riken Keiki Co., Ltd. | 接触燃焼式ガスセンサ、及びその製造方法 |
| JPWO2004111628A1 (ja) * | 2003-06-12 | 2006-07-20 | 理研計器株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ、及びその製造方法 |
| JP2010078609A (ja) * | 2003-06-12 | 2010-04-08 | Riken Keiki Co Ltd | 接触燃焼式ガスセンサの製造方法 |
| JP4627037B2 (ja) * | 2003-06-12 | 2011-02-09 | 理研計器株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ |
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