JPH11190708A - ガス検知センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定環境下においてもガス検知センサのセン
サ感度に悪影響を及ぼすことがないガス検知センサを提
供する。 【解決手段】 ガスセンサの検知素子を、除去温度より
も２００℃以上高い焼結温度で焼結させた。これによ
り、実施例１と比較例１に示すように耐久時間が長くな
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、ヒータによってガ
ス検知センサに付着した付着物を除去してクリーニング
できるガス検知センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】屋内設置型給湯機、ファンヒータ、スト
ーブ等のガス燃焼装置においては、不完全燃焼を防止す
るためにＣＯ等の可燃ガスの濃度を測定するガス検知セ
ンサを設け、このガス検知センサからの信号に基づいて
安全装置を作動させている。

【０００３】ところで、上記ガス燃焼装置が家庭で使用
される場合には販売後、故障のとき以外にはメンテナン
スは困難であるため、ガス検知センサは器具の寿命以上
の耐久性が望まれる。しかしながら、ガス燃焼装置を使
用していると、ガス検知センサに油、埃、硫黄酸化物等
の付着物が付着して感度が鈍るということがある。ま
た、室内に配置されたガス漏れ警報器においても同様の
ことが考えられる。

【０００４】そのため、従来よりガス検知センサにヒー
タを設けて、このヒータの熱によって付着物を除去する
クリーニング装置が提案されている（特開平８−１０１
１５５号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記クリーニング装置
を備えたガス検知センサの検知素子は、通常製造する場
合には、空気中での最高使用温度の１００℃程度高い温
度で焼結させている。

【０００６】ところで、上記クリーニング装置の動作状
態を示したものが図５のグラフであり、図５の下のグラ
フは、ガス検知センサのヒータにかけるヒータ電圧と時
間との関係を示し、上のグラフがセンサ温度と時間との
関係を示したものである。

【０００７】通常の使用時においては、図５の上のグラ
フの実線に示すように、ヒータ電圧をかけてガス検知セ
ンサを加熱しても、その付着物は少ないため、センサの
感度に悪影響を及ぼす焼結温度に至ることはない。

【０００８】ところが、給湯機、ガス漏れ警報器等を油
煙が多く発生する料理店及び家庭等で使用している場合
には油がガス検知センサに付着することが多い（以下、
この環境を「特定環境」という）。そのため、図５の上
のグラフの点線に示すように、ヒータを加熱すると付着
した油が発火してセンサ温度が異常に上昇する場合があ
る。この場合には、センサ温度が焼結温度以上になり、
センサの感度に悪影響を及ぼす。

【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、上記
のような特定環境下においてもガス検知センサのセンサ
感度に悪影響を及ぼすことがないガス検知センサを提供
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のガス
検知センサは、ガス検知センサの検知素子に付着した付
着物を除去できる除去温度まで前記検知素子を加熱する
ヒータを備えたガス検知センサにおいて、前記検知素子
を、前記除去温度より２００℃以上高く、かつ、１，０
００℃以下の焼結温度で焼結したものである。

【００１１】請求項２のガス検知センサは、請求項１の
ものにおいて、前記ガス検知センサが、接触燃焼式セン
サであるものである。

【００１２】請求項３のガス検知センサは、請求項１の
ものにおいて、前記ガス検知センサの検知対象ガスが、
ＣＯ、または、ＣＨ4 であるものである。

【００１３】請求項４のガス検知センサは、請求項１の
ものにおいて、前記検知素子に担持された触媒がＰｄで
あり、かつ、除去温度が５００℃以上のガス検知センサ
であって、前記検知素子の焼結温度が７００℃以上で３
０分以上焼結したものである。

【００１４】上記のようなガス検知センサの検知素子
を、除去温度より２００℃以上高く、かつ、１，０００
℃以下の焼結温度で焼結した場合には、ガス検知センサ
を特定環境下で使用しても、センサの感度に悪影響を及
ぼすことがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を説
明する。

【００１６】図３はガス給湯器のガス燃焼装置１に適応
した具体例を示したものであり、給湯器本体１０の下端
部には、バーナ１２に必要な空気を供給するファン１４
が設けられており、このファン１４からの空気と図示し
ない都市ガス１３Ａのガス供給管からのガスとが本体１
０内部のバーナ１２に送られて、ガスが燃焼する。この
バーナ１２の上方に配設された熱交換器１６において、
図示しない給水管からの水が所定温度の湯に沸き上げら
れる。また、本体１０の上端部には排気口１８が設けら
れており、バーナ１２で燃焼したガスが排気される。さ
らに、本体１０の上端部であって燃焼ガスが通過する位
置には、ガスが不完全燃焼になった場合に発生する一酸
化炭素（ＣＯ）を検知するＣＯ検知器２０の接触燃焼式
ガス検知センサ（以下、単にセンサという）２２が配設
されている。ＣＯ検知器２０は、上記したセンサ２２と
センサ駆動回路２４とよりなり、センサ駆動回路２４に
はＣＰＵのマイクロコンピュータからなる制御回路２６
に接続されている。この制御回路２６には、警報ブザー
３０、ファン駆動回路３２、バーナ制御回路３４が接続
されている。

【００１７】次に、ＣＯ検知器２０の構造について図１
及び図２に基づいて説明する。

【００１８】図１は、センサ２２の拡大斜視図であり、
図２は、センサ駆動回路２４と制御回路２６を示してい
る。

【００１９】センサ２２は、図１に示すように円盤型の
取付台２３に、第１検知部４２と温度補償用の第２検知
部４４を突出させている。第１検知部４２は、線径が２
０〜３０μｍの白金線４３をコイル状に成形し、このコ
イルの上に貴金属触媒４８を担持したアルミナをビード
状に成形した焼結体４６よりなる。一方、第２検知部４
４も、白金線４３に焼結体５０を設けている点は同一で
あるが、貴金属触媒４８を担持していない。

【００２０】センサ２２からの出力信号を検知するのが
センサ駆動回路２４である。この回路は、第１検知部４
２と温度補償用の第２検知部４４と２つの可変抵抗Ｒ
１，Ｒ２がブリッジ回路を構成している。第１検知部４
２が排気に触れることで排気中のＣＯ濃度に応じて発熱
し、第１検知部４２の抵抗値が変化することでブリッジ
回路の平衡状態が崩れ、非平衡度に応じた大きさの電圧
が検知出力Ｖ０として出力される。この時センサ温度は
約２００℃に保たれている。このＶ０をアンプ５２で増
幅して、制御回路２６に出力する。

【００２１】制御回路２６ではアンプ５２によって増幅
された検知出力Ｖ０が閾値を超えた場合には、一酸化炭
素濃度が危険状態になったと判断して、警報ブザー３０
を駆動させる。これにより、中毒事故を防止する。

【００２２】一方、ブリッジ回路には第１検知部４２と
第２検知部４４に直流電流を流すための電源部５４が接
続されている。そして、この電源部５４は制御回路２６
からの制御信号に基づいてブリッジ回路にかけるヒータ
電圧を制御できる。

【００２３】ところで、従来技術でも説明したように、
このセンサ２２に付着した付着物または吸着した吸着物
（以下、単に「付着物」という）をクリーニングするた
めに、バーナ１２を点火する度に白金線４３に電圧をか
けて第１検知部４２と第２検知部４４を加熱してクリー
ニング動作を行っている。このクリーニングの時には、
ＣＯ検出はできず、クリーニング終了後センサ温度が検
出温度である約２００℃の一定温度に保たれた時にＣＯ
センサが動作可能になりＣＯ検出ができる状態になる。

【００２４】次に、センサ２２の第１検知部４２の製造
方法について説明する。

【００２５】（第１工程）粉末状のγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ （γ
−アルミナ）の重量９５％に対して、５％のＰｄの重量
の割合になるように、硝酸Ｐｄ１％水溶液の中にγ−ア
ルミナの粉末を投入し、混合して２４時間含浸させる。

【００２６】（第２工程）上記のように含浸させた物質
を１２０℃の乾燥炉の中で約２４時間かけて水分を蒸発
させ、乾燥させる。

【００２７】（第３工程）上記のように乾燥させた物質
（ひび割れた塊の状態となっている）を、めのおの乳鉢
に入れ細かく粉砕する。

【００２８】（第４工程）上記のように細かくした物質
を１，０００℃の炉の中で１時間焼成する。これによっ
て、Ｐｄを担持したα−アルミナが生成される。

【００２９】（第５工程）上記のα−アルミナを２００
゜メッシュ以下の大きさに粉砕する。

【００３０】（第６工程）上記のように粉砕したＰｄを
担持したα−アルミナを重量３９％に対して、重量５９
％のγ−アルミナの粉末及びＳｉＯ₂ の換算値で重量２
％のテトラエチルシリケートを混合し、水を加えてペー
スト状に練り上げる。

【００３１】（第７工程）このペースト状の物質を、白
金コイルに図１の拡大図に示すような玉になるように付
着させる。

【００３２】（第８工程）白金コイルの両端に電圧をか
けて、７００℃以上の条件で２４時間焼結する。この温
度が焼結温度となる。なお。焼結温度は除去温度よりも
２００℃以上高いことが条件であるが、この焼結温度は
１，０００℃以上で焼結してはセンサの感度に悪影響を
及ぼす。これは、触媒がシンタリングを起こして、触媒
の活性が低下するからである。また、第８工程では２４
時間焼結を行っているが、少なくとも焼結時間は３０分
以上必要である。焼結時間を３０分以上としたのは、３
０分以上焼結を行った場合にはＸ線回折により計測した
結果、未焼結の部分が存在しなかったからである。

【００３３】以上の、第１工程〜第８工程によって、第
１検知部４２が製造される。

【００３４】このように製造された第１検知部４２を使
用したセンサ２２が、従来のセンサよりも劣化するまで
の耐久時間が長いことを以下の実験のデータによって説
明する。この実験の条件としては、べに花油が、０．９
ｍｇ／ｍ³ の条件で耐久試験を行い、劣化したと判断す
るのは、センサ感度が２０％以上低下した場合である。

【００３５】（実施例１）実施例１は、上記で説明した
製造工程によって製造した第１検知部４２であり、比較
例１は、焼結温度のみ６００℃で焼結した第１検知部で
あり、これらの耐久時間の比較を検知対象ガスがＣＯの
場合に行った。

【００３６】図４に示すように、実施例１では耐久時間
は１２，０００時間以上であるのに対し、比較例１では
耐久時間は１，０００時間となっている。

【００３７】（実施例２）第２の実施例は、担持される
触媒がＰＴであり、担体がアルミナに加えてＴｉＯ₂ か
らなる。そして、実施例２では焼結温度を７００℃に
し、比較例２では６００℃にしている。

【００３８】この場合においては、実施例２は１２，０
００時間以上の耐久時間を有しているが、比較例２は
２，０００時間が耐久時間である。すなわち、焼結温度
を７００℃以上にすることにより耐久時間を大きく伸ば
すことができる。

【００３９】（実施例３）実施例３は、検知対象ガスが
ＣＨ₄ であり、除去温度が６００℃であり、焼結温度が
８００℃である。また、比較例３は、焼結温度が７００
℃である。

【００４０】この場合においても、実施例１は１２，０
００時間以上の耐久時間を有しているが、比較例３は
１，２００時間の耐久時間となっている。

【００４１】以上のように、焼結温度を除去温度よりも
２００℃以上高くすることによって、耐久時間を大きく
伸ばすことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上により、本発明のガス検知センサで
あると、焼結温度を除去温度より２００℃以上高くする
ことによって、特定環境下でもセンサの耐久時間を大き
く引き伸ばすことができ、耐久性を上げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】センサの拡大斜視図である。

【図２】センサ駆動回路の回路図である。

【図３】給湯機のブロック図である。

【図４】耐久試験を行った場合の結果を示す表を示す図
である。

【図５】センサ温度とヒータ電圧との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

２０ ＣＯ検知機 ２２ センサ ２４ センサ駆動回路 ２６ 制御回路 ４２ 第１検知部 ４４ 第２検知部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス検知センサの検知素子に付着した付着
   物を除去できる除去温度まで前記検知素子を加熱するヒ
   ータを備えたガス検知センサにおいて、 前記検知素子を、前記除去温度より２００℃以上高く、
   かつ、１，０００℃以下の焼結温度で焼結したことを特
   徴とするガス検知センサ。
2. 【請求項２】前記ガス検知センサが、接触燃焼式センサ
   であることを特徴とする請求項１記載のガス検知セン
   サ。
3. 【請求項３】前記ガス検知センサの検知対象ガスが、Ｃ
   Ｏ、または、ＣＨ4 であることを特徴とする請求項１記
   載のガス検知センサ。
4. 【請求項４】前記検知素子に担持された触媒がＰｄであ
   り、かつ、除去温度が５００℃以上のガス検知センサで
   あって、 前記検知素子の焼結温度が７００℃以上で３０分以上焼
   結したことを特徴とする請求項１記載のガス検知セン
   サ。