JPS5840695B2 - ガス感応素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、接触燃焼式のガス感応素子に関する。

ガス感応素子は、長時間で安定的に動作するという信頼
性が要求される。

すなわち、条件の良好な室内はいうにおよばず、いかな
る環境の変化にも影響の少ないものが要求される。

従来のガス感応素子は、清浄な空気中で一ヶ月程度連続
通電するだけの条件であれば、素子の触媒能はほとんど
低下しなＬ゛。

しかしこの様な素子でも、塩化水素、硫化水素、亜硫酸
ガス等に接触すると触媒能の毒化が急に起り、これがメ
タンガス等に対する素子の感度を極めて大きく低下させ
る。

たとえば、上記ガス中で、高温高湿の条件を考慮した実
験によれば、数時間の連続通電テストに於Ｌ゛て初期出
力の数多〜２０φの出力までに劣化する。

本発明は、このような触媒能の劣化の欠点を解消し、メ
タンガスに対する感度が、あらゆる環境の悪条件下に於
Ｌ・でも少しも劣化せず、長期間にわたって安定して作
動するようにしたものである。

以下本発明のガス感応素子を実施例に基（・て図面とと
もに説明する。

第１図は白金、もしくはロジウム、イリジウム合金等、
高温で酸化しにくい金属線からなるコイル状の熱線条１
の外側を、コランダム型アルミナのような耐熱絶縁物の
担体で覆う。

この担体２の外層表面に、スピネル型アルミナを主成分
とし、微量のパラジウムを混合した触媒層３を耐着して
ガス感応素子４を構成する。

製造手順を示すと次の通りである。

コランダム型アルミナと、水ガラスを適量混合した溶液
を熱線条１に球状に塗布し、酸素を含むふん囲気中で、
２００℃〜５００℃で処理し、多孔質の担体２を形成さ
せる。

つづ（・て、ＰｄＣｌ２の２０俤水溶液とＨ２ＰｔＣｌ
６ ６Ｈ２，０の２０多水溶を作り、これらを４：１の
容量比で混合したのち、さらにポットでスピネル型アル
ミナと混ぜる。

スピネル型アルミナ１グに対して溶液は３ｃｃとした。

その後、これらの混合液り蒸発皿に移し、乾燥して粉末
を取出す。

この粉末１ｔに対して、２多ニトロセルローズ酢酸ブチ
ル溶液３伽を混ぜ、ペースト状にしたものを担体２の外
層に塗布した後、酸素を含むふん囲気中にて２００℃で
焼成し、更に水素気流中で４００℃処理し、ふた工び酸
素気流中で６００℃処理を行（・、触媒層３を形成する
。

なお、上記スピネル型アルミナに対するＰｄ。

ｐｔの触媒量が１％〜１０％の範囲内にある素子のライ
フ劣化現象は最も少なち・。

さらに、この触媒層のベース剤であるスピネル型アルミ
ナを、従来用いられてん・るコランダム型アルミナ、シ
リカ、ガラス等の耐熱絶縁剤と、Ｐｄ触媒を４重量俤と
にして、比較確認したがいずれもスピネル型アルミナに
優るものはなかつｔも上記製造手順における水素処理は
、塩の状態にあるパラジウムを還元するためであり、又
酸素処理は、パラジウムを酸化パラジウムにするためで
あるから、触媒ペーストは、スピネル型アルミナと酸化
パラジウム粉末との混合物でもよち・。

このようにして作成した素子を、第２図に示すように、
メツシュ付のキャップ４ならびに密閉キャップ５でおの
おの封入した一対の素子を、感応素子６ならびに温度補
償素子７とし、この両者を第３図に示す様なブリッジ回
路８を用いて出力を検知する。

このブリッジ回路８の比例選９，１００抵抗と可変抵抗
器１１との摺動点およびガス感応素子６と温度補償素子
７との接続点の間、つまりブリッジ回路８の出力側に、
メータ、ブザーのような出力検出器を接続する。

なお１２は電源である。

ガス感応素子６と温度補償素子７とを、金属線条１を通
じて適当な温度に加熱し、被検ガスがこの動作中の素子
６に接触すると、燃焼した時の発熱により素子６の温度
が上昇し、その電気抵抗値が変化する。

一方温度補償素子７は、被検ガスとは完全にシールされ
ているため変化は起らな℃・。

そこで、ブリッジ回路８の出力側には、ガス感応素子６
の電気抵抗値の変化分のみが取出されるため、ガス検出
が可能となる。

ブリッジ回路８に対する印加電圧を１．８Ｖとしたとき
の、各種可燃性ガス濃度と出力電圧との関係を第６図に
示す。

図から明らかなように、ガス濃度に応じて出力電圧が大
きく変化して（・ることかわかる。

第４図に本発明のガス感応素子を従来素子とともに４０
℃、湿度９５俤のＨＣｌガス含有の雰囲気中で動作させ
たときの経時特性を示す。

曲線Ａが本発明の素子であり、曲線Ｂおよび同Ｃが従来
素子の場合である。

なお、曲線Ｂはコランダム型アルミナ担体の表面なコラ
ンダム型アルミナとパラジウム触媒との混合物で被覆し
た構成物の特性であり、曲線Ｃはコランダム型アルミナ
担体の表面をコランダム型アルミナとシリカとの混合物
にさらにパラジウム触媒を混合して被覆形成した構成物
の特はである。

第５図は、本発明のガス感応素子と上記従来素子のアル
ミナ担体−パラジウム触媒の構成物とを室内空気中で連
続動作させたときの経時特性であり、曲線りが本発明の
素子、曲線Ｅが従来素子のものである。

これらの図でもわかるように、本発明の経時特性を東従
来素子にくらべて顕著に改善されている。

以上に詳しくのべたように、本発明は、コランダム型の
アルミナを主成分とする担体を用Ｌ・、これに、第２層
として、スピネル型アルミナを主成分とし、パラジウム
触媒を微量混合したガス感応層を被覆したガス感応素子
であるので、従来のように、コランダム型アルミナ担体
やコランダム型アルミナにシリカ等の物質を含む担体な
用（・、これにパラジウム触媒のみ付着したガス感応素
子や、コランダム型アル□す担体に第２層としてコラン
ダム型アルミナとパラジウム触媒を混合してなるガス感
応層、またはシリカとコランダム型アルミナ、パラジウ
ム触媒を混合してなるガス感応層を付着させた素子等と
異なり、上記ガス中で長時間連続通電しても、検出感度
が極端に劣化せず、（・かに長時間使用しても安定した
出力を常に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部拡大構成図、第２
図は本発明にかかる感応素子と温度補償素子との分解斜
視図、第３図は本発明にかかる検知回路図、第４図およ
び第５図は本発明にかかる素子と従来の素子との特性図
、第６図は本発明にかかる感応素子の各種可燃性ガス感
応特性を示す図である。 １・・・・・・熱線条、２・・・・・起体、３・・・・
・・触媒層、４・・・・・・メツシュキャップ、５・・
・・・・密閉キャップ、６・・・・・・ガス感応素子、
７・・・・・・温度補償素子、８・・・・・・検知回路
、９，１０・・・・・・比例選、１１・・・・・・可変
抵抗器、１２・・・・・・電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐熱性金属線条が耐熱性金属酸化物で覆われ、前記
   金属酸化物が、スピネル型アルミナを主成分とした貴金
   属含有の触媒層で覆われて（・ることを特徴とするガス
   感応素子。