JPS5853752A - ハロゲン化炭化水素ガス漏洩検知素子 - Google Patents
ハロゲン化炭化水素ガス漏洩検知素子Info
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- JPS5853752A JPS5853752A JP56150795A JP15079581A JPS5853752A JP S5853752 A JPS5853752 A JP S5853752A JP 56150795 A JP56150795 A JP 56150795A JP 15079581 A JP15079581 A JP 15079581A JP S5853752 A JPS5853752 A JP S5853752A
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- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス検知素子に係抄、特に各種装置。
配管系からの微量の漏洩ガスを検知し、かつ漏洩箇所を
探索するのく適したガス漏洩検知素子〈関する。
探索するのく適したガス漏洩検知素子〈関する。
現在冷凍器、空調器等の冷媒ガスとしてハロゲン化炭化
水素ガスが広く用いられている。ハロゲン化炭化水素は
炭化水素分子のHをCI、F等に依って置換し九化学式
を紳ち、代表的なものにはR−12(CCjzFz)、
R−22(CHCjF2) すE カIh If ラt
L ル。
水素ガスが広く用いられている。ハロゲン化炭化水素は
炭化水素分子のHをCI、F等に依って置換し九化学式
を紳ち、代表的なものにはR−12(CCjzFz)、
R−22(CHCjF2) すE カIh If ラt
L ル。
これらは化学的、熱的(きわめて安定で、人体にも無害
であ秒、冷凍サイクルに使用し九場合優れ九熱力学的特
性を示す。
であ秒、冷凍サイクルに使用し九場合優れ九熱力学的特
性を示す。
冷凍サイクルでは上述の様なハロゲン化炭化水素の圧縮
膨張をく9返し、冷凍作用を起こさせるが、この際圧縮
器やラジェータ、配管などから微量のハロゲン化炭化水
素が漏洩する事がある。これを放置すると除々に冷媒ガ
スが減少するため冷凍サイクルは効率が低下し、遂には
その機能を停止する事になる。従ってこれらの機器を工
場生産する際には厳重・な管理が必要であるが、tた定
期的(配管系に泊ってもれ箇所を点検する事が望ましい
、41に自動車等の冷房に用いられる冷凍サイクルに於
ては走行中の振動等による漏洩が起る可能性が強く、漏
洩箇所を簡単に発見できる検出装置が望まれていた。
膨張をく9返し、冷凍作用を起こさせるが、この際圧縮
器やラジェータ、配管などから微量のハロゲン化炭化水
素が漏洩する事がある。これを放置すると除々に冷媒ガ
スが減少するため冷凍サイクルは効率が低下し、遂には
その機能を停止する事になる。従ってこれらの機器を工
場生産する際には厳重・な管理が必要であるが、tた定
期的(配管系に泊ってもれ箇所を点検する事が望ましい
、41に自動車等の冷房に用いられる冷凍サイクルに於
ては走行中の振動等による漏洩が起る可能性が強く、漏
洩箇所を簡単に発見できる検出装置が望まれていた。
一般に上述の如き冷凍器は重量4重く%ま九−か所に固
定するなり、車載するなりの方法で用いられるため簡単
に、その向きを変更し九や逆転したりして点検する事は
不可能である。その上漏洩箇所はきわめて小さく通常は
目視、拡大銃等で発見される事はない、tた配管等もこ
み入り九構造をしている丸め漏洩を検出する素子はでき
るだけ小型である事が望まれる。を九漏洩箇所め特定を
するためには°配管等に沿って検出素子を動かすため検
出端はできるだけ細い方が望ましい。
定するなり、車載するなりの方法で用いられるため簡単
に、その向きを変更し九や逆転したりして点検する事は
不可能である。その上漏洩箇所はきわめて小さく通常は
目視、拡大銃等で発見される事はない、tた配管等もこ
み入り九構造をしている丸め漏洩を検出する素子はでき
るだけ小型である事が望まれる。を九漏洩箇所め特定を
するためには°配管等に沿って検出素子を動かすため検
出端はできるだけ細い方が望ましい。
さらに取扱いを手軽にするため小型の電池動作が可能で
ある事が必要である。感度はもちろん高い程望ましいが
、現在使われている冷凍機の耐用年数からみて10 ’
cc/sec程度(25℃1気圧)の漏洩が検出できる
事が必要である。
ある事が必要である。感度はもちろん高い程望ましいが
、現在使われている冷凍機の耐用年数からみて10 ’
cc/sec程度(25℃1気圧)の漏洩が検出できる
事が必要である。
現在までにいくつかのハロゲン化炭化水素ガス検出器が
提案されている。その代表的な例について簡単に説明す
る。
提案されている。その代表的な例について簡単に説明す
る。
ハロゲントーチランプと呼ばれる検出器は一種の灸色反
応を利用したもので、火炎中く金属鋼を設置し、ハロゲ
ンガス嬉混入すると炎の色が変化する事を利用して−る
。この方法は簡便な方法であるが、漏洩の有無を目視に
よシ判定する丸め誤差カ多く、検出限界も16 ”cc
/sec (25℃1気FE)程度である。
応を利用したもので、火炎中く金属鋼を設置し、ハロゲ
ンガス嬉混入すると炎の色が変化する事を利用して−る
。この方法は簡便な方法であるが、漏洩の有無を目視に
よシ判定する丸め誤差カ多く、検出限界も16 ”cc
/sec (25℃1気FE)程度である。
次に高圧放電を利用するものも提案されて−る。この方
法は空気中にさらされた電極間に数百ボルトの高圧をか
け、放電を起こさせる。この電極間にハロゲン化炭化水
素ガスが流入すると、放電が停止する。
法は空気中にさらされた電極間に数百ボルトの高圧をか
け、放電を起こさせる。この電極間にハロゲン化炭化水
素ガスが流入すると、放電が停止する。
従ってこの放電電流の変化を検出する事に依り。
漏洩の検出ができ、1 G’−” cc/sec (2
5℃、1気圧)程度まで十分実用(なる、しかしながら
と■方式は放電を利用するため、風などの外的条件に・
よって漏洩が無くとも信号と発するなどの難点を有する
。
5℃、1気圧)程度まで十分実用(なる、しかしながら
と■方式は放電を利用するため、風などの外的条件に・
よって漏洩が無くとも信号と発するなどの難点を有する
。
一方十分に検出感度の高いものとして陽イオン放出型と
呼ばれる検出方式がある。Na+Kを含む磁器を高温(
800℃)に加熱しておき、この磁器から一定間隔をお
いて金属の電極を設ける。
呼ばれる検出方式がある。Na+Kを含む磁器を高温(
800℃)に加熱しておき、この磁器から一定間隔をお
いて金属の電極を設ける。
磁器と電極の間に高圧(〜約300V)をかけておくと
ハロゲン化炭化水素ガスが磁器表面で高温のため反応し
、磁器中のNa 、 K等がイオンとして放出され、こ
れが高圧によって金属電極にひきよせられ捕獲される。
ハロゲン化炭化水素ガスが磁器表面で高温のため反応し
、磁器中のNa 、 K等がイオンとして放出され、こ
れが高圧によって金属電極にひきよせられ捕獲される。
従ってこのイオン電流の検出を行うことにより漏洩が検
出できる。この場合の検。
出できる。この場合の検。
出限界は10 ’cc/sec (25℃−気圧)以下
できわめて高感度でちる。しかしながらこの方式は上述
の如く磁器を高温(〜800℃)にしなくてはならぬ事
、高圧を必要とするため電池動作で用いる事ができず、
電源コードが必要になる。を九同じ理由で素子も大型と
なり、かつ電極材料も高!に耐える金属(通常白金)が
用いられるため価格も高い、又酸素イオン導電性固体電
解質を用いるガス検知素子として、板状の前記固体電解
質表面に分離し九一対の電極を設け、一方の電極表面に
CO,プロパンガス等の可燃性ガスに対して酸化能を有
する多孔質の酸化触媒を設けたものが知られている。
できわめて高感度でちる。しかしながらこの方式は上述
の如く磁器を高温(〜800℃)にしなくてはならぬ事
、高圧を必要とするため電池動作で用いる事ができず、
電源コードが必要になる。を九同じ理由で素子も大型と
なり、かつ電極材料も高!に耐える金属(通常白金)が
用いられるため価格も高い、又酸素イオン導電性固体電
解質を用いるガス検知素子として、板状の前記固体電解
質表面に分離し九一対の電極を設け、一方の電極表面に
CO,プロパンガス等の可燃性ガスに対して酸化能を有
する多孔質の酸化触媒を設けたものが知られている。
(特開叩54−146690号)、上記のガス検知素子
では空間雰囲気における平均的なガス量の検出を行う事
は出来るが本願の如く、特〈微少箇所からのガス漏洩を
検知する事は極めて困難でありた。
では空間雰囲気における平均的なガス量の検出を行う事
は出来るが本願の如く、特〈微少箇所からのガス漏洩を
検知する事は極めて困難でありた。
本発明は上述の点に饋み、小型で高性能なガス漏洩検知
素子を提供する事を目的とする。
素子を提供する事を目的とする。
本発明は両端KyR口部を有し、一端がガス導入口、他
端がガス導出口となる管状の酸素イオン導電性固体電解
質からなるガス感応体と、前記ガス感応体の内外両1i
1に設けられた一対の電極と、加熱用ヒーターと、被検
出ガスと接する前記内面電極表面に設けられた触媒層と
を真備し、かつ前記外面電極が基準ガスと接するガス漏
洩検知素子である。
端がガス導出口となる管状の酸素イオン導電性固体電解
質からなるガス感応体と、前記ガス感応体の内外両1i
1に設けられた一対の電極と、加熱用ヒーターと、被検
出ガスと接する前記内面電極表面に設けられた触媒層と
を真備し、かつ前記外面電極が基準ガスと接するガス漏
洩検知素子である。
つまし本発明(おいては第1図に断面的に示す如(Zr
O2を主c分としZrO2−Y2O2−、ZrO2−C
aO等からなる管状の酸素イオン導電性固体電解# (
1)の外表面及び内表面に一対の電極+23 、 (3
)が設けられて−る。この内の内機filに設けられた
電極(3)表[K”a例えばV2O5−MoO3をr−
A12osに担持せしめ九触媒11(4)が設けられて
いる。
O2を主c分としZrO2−Y2O2−、ZrO2−C
aO等からなる管状の酸素イオン導電性固体電解# (
1)の外表面及び内表面に一対の電極+23 、 (3
)が設けられて−る。この内の内機filに設けられた
電極(3)表[K”a例えばV2O5−MoO3をr−
A12osに担持せしめ九触媒11(4)が設けられて
いる。
なお触媒層14)は被検出ガスの種類にょ秒適宜遺択す
レルカ、CCl2F!#a(CIF2等テ゛示すレルハ
ログン化炭化水素ガスの漏洩を検知する場合には、上記
V2O5−MeO3をr k1203yc担持させた
触媒を用いる事によ抄他の■、C2H50H等の有機ガ
スと接触した場合に酸素イオン導電性固体電解質によ抄
発生する起電力の極性が異な秒、極めて良好な選択性が
得る事が出来る。
レルカ、CCl2F!#a(CIF2等テ゛示すレルハ
ログン化炭化水素ガスの漏洩を検知する場合には、上記
V2O5−MeO3をr k1203yc担持させた
触媒を用いる事によ抄他の■、C2H50H等の有機ガ
スと接触した場合に酸素イオン導電性固体電解質によ抄
発生する起電力の極性が異な秒、極めて良好な選択性が
得る事が出来る。
なお、上記V20B−Mo03をr −Aj20B K
担持させた触媒を用いる場合はr−IJxos担体に対
し、バナジウム閏を0.1〜50Wtl、このバナジウ
ム〈対しMo /V f) rfi子比が0.05〜0
.5となるようにモリブデン(Mo)を担持させたもの
を用い、特にVが10vrt 51 、 Mo /V=
1 / 10のとき、きわめて大きな感度を示す。
担持させた触媒を用いる場合はr−IJxos担体に対
し、バナジウム閏を0.1〜50Wtl、このバナジウ
ム〈対しMo /V f) rfi子比が0.05〜0
.5となるようにモリブデン(Mo)を担持させたもの
を用い、特にVが10vrt 51 、 Mo /V=
1 / 10のとき、きわめて大きな感度を示す。
例えばとのVzoB−MeO2をr −AJI!03
K 担持−g−1−た触媒を用−各種ガス(対する極性
を測定した結果を表く示す。
K 担持−g−1−た触媒を用−各種ガス(対する極性
を測定した結果を表く示す。
以下余白
ることなく大気に!Iしている為、酸素分圧は嫌とんど
変化しない。
変化しない。
つ壇シ本発明に係るガス漏洩検知素子では第1図中の矢
印の如く被検出ガスが管状の酸素イオン導電性固体電解
質中空部に導入、導出し触媒層(4)との接触によ抄被
検出ガスは分解する。この時、同時に吸入し九酸素及び
触媒層や多孔質電極に吸着された酸素を消費し、内表面
上の電極近傍における酸素分圧が降下する。
印の如く被検出ガスが管状の酸素イオン導電性固体電解
質中空部に導入、導出し触媒層(4)との接触によ抄被
検出ガスは分解する。この時、同時に吸入し九酸素及び
触媒層や多孔質電極に吸着された酸素を消費し、内表面
上の電極近傍における酸素分圧が降下する。
この結果、内面電極(3)と外面電極+2)との関に酸
素分圧の差を生じ起電力を発生するというものである。
素分圧の差を生じ起電力を発生するというものである。
なお1本発明における加熱用ヒーター(7)は酸素イオ
ン導電性固体重等質を所定温度(加熱するものであれば
よく、例えばl51rIAに示す如く、素子外周近傍に
配設して4よいし、又管状中空部に設けてもよい(図示
せず)、実用上は加熱用ヒーターをリン酸アル之ニウム
、ケイ酸ナトリウムの少なくとも一種を主成分とする無
機接着剤中に埋設し外面電極表面に設ける事が好ましい
、これは上記!l’llフルミニウム、ケイ酸ナトリウ
ム等を接。
ン導電性固体重等質を所定温度(加熱するものであれば
よく、例えばl51rIAに示す如く、素子外周近傍に
配設して4よいし、又管状中空部に設けてもよい(図示
せず)、実用上は加熱用ヒーターをリン酸アル之ニウム
、ケイ酸ナトリウムの少なくとも一種を主成分とする無
機接着剤中に埋設し外面電極表面に設ける事が好ましい
、これは上記!l’llフルミニウム、ケイ酸ナトリウ
ム等を接。
着剤として用いる事くより、塗布時には外面電極(もし
くは酸素イオン導電性固体電解質)と優れた粘着性を有
し、かつ乾燥又は焼結後は気体透過状に本発明において
基準ガスと接する外面電極はけ通常第1図に示す如く空
気中に露出させておく事ができる。つま抄本願の如く管
体内部と外8部(雰囲気)Kおける酸素分圧を比較する
場合には、外部電極はほとんど被検出ガスの影響を受け
ない為、空気雰囲気を基準ガスとして扱う事ができる。
くは酸素イオン導電性固体電解質)と優れた粘着性を有
し、かつ乾燥又は焼結後は気体透過状に本発明において
基準ガスと接する外面電極はけ通常第1図に示す如く空
気中に露出させておく事ができる。つま抄本願の如く管
体内部と外8部(雰囲気)Kおける酸素分圧を比較する
場合には、外部電極はほとんど被検出ガスの影響を受け
ない為、空気雰囲気を基準ガスとして扱う事ができる。
なお−噛の嵩感度を得たい場合には第2図KIIFlf
的に示す如く、被検出ガスが直接外部電極12)に接触
する事のない様に覆illを設ける事もできる。なシこ
の覆aQは、ガスの漏洩検知に悪影響をおよぼさないも
のであれば金属、セラミックス等で構成する事ができ、
又形状も被検出ガスが直接的に接し一一形状であれば適
宜選択する事ができる。
的に示す如く、被検出ガスが直接外部電極12)に接触
する事のない様に覆illを設ける事もできる。なシこ
の覆aQは、ガスの漏洩検知に悪影響をおよぼさないも
のであれば金属、セラミックス等で構成する事ができ、
又形状も被検出ガスが直接的に接し一一形状であれば適
宜選択する事ができる。
以下本発明に係る実施例を用いて説明する拳実施例−1
第1図に断面的に示す構造において、酸素イオン導電性
固体電解質(1)としてy2o、、を5〜8 ml −
含むZrO2を用い、電極+2) 、 (3)にペース
ト状白金を焼付け、さら(内面電極(3)表面にはノ(
ナジウムモ9 )f’y触媒V/Ajz03O比カ10
wt−、V/Mo 4ル比が0.1からなる触媒層(4
)を設けた。この様にして得九素子を約450℃に加熱
し、/−四グン化炭化水素ガスとしてのCCC12F
、CHCl 2F2 に対する検出限界を測定した。
固体電解質(1)としてy2o、、を5〜8 ml −
含むZrO2を用い、電極+2) 、 (3)にペース
ト状白金を焼付け、さら(内面電極(3)表面にはノ(
ナジウムモ9 )f’y触媒V/Ajz03O比カ10
wt−、V/Mo 4ル比が0.1からなる触媒層(4
)を設けた。この様にして得九素子を約450℃に加熱
し、/−四グン化炭化水素ガスとしてのCCC12F
、CHCl 2F2 に対する検出限界を測定した。
この結果第3図からも明らかな如(s ccl!y=(
曲線a)に対する検出限界は6X1G ’cc/5ec
XGIChFt K対tル検出限界バー8X10 ’e
c/secとなりてい九。
曲線a)に対する検出限界は6X1G ’cc/5ec
XGIChFt K対tル検出限界バー8X10 ’e
c/secとなりてい九。
比較例
上記実施例−1と同一材料を用い、構造を第4図に断面
的に示す如く平板状の酸素イ゛オン導電性固体電解質(
2fJの両面に電極働(至)を設け、さらに一方の電極
局表面(触媒層(2)を設は九。この素子〈ついて実施
例1と同様の測定を行った結果をt83図中に曲線−〇
として示す。
的に示す如く平板状の酸素イ゛オン導電性固体電解質(
2fJの両面に電極働(至)を設け、さらに一方の電極
局表面(触媒層(2)を設は九。この素子〈ついて実施
例1と同様の測定を行った結果をt83図中に曲線−〇
として示す。
実施例−2
上記実施例−1の素子に、@2図(断面的に示す如く外
面電極(2)に被検出ガスが接する事が少ない様に金属
製の覆0呻を設けた。この場合静的条件(おける測定に
おいては第3図曲線すの如き感度が得られたが、配管に
沿って矢印の如く吸引を行った場合(は感度、分解能に
おいて顕著な差を生じたこの結果を第5図に示す、なお
第5図は被検出ガスの搬送用パイプ−沿っ九位置を横軸
とした場合の被検出ガス接触による出力信号(縦軸)を
示したものであり、横軸中入はガス漏れ箇所を示す。
面電極(2)に被検出ガスが接する事が少ない様に金属
製の覆0呻を設けた。この場合静的条件(おける測定に
おいては第3図曲線すの如き感度が得られたが、配管に
沿って矢印の如く吸引を行った場合(は感度、分解能に
おいて顕著な差を生じたこの結果を第5図に示す、なお
第5図は被検出ガスの搬送用パイプ−沿っ九位置を横軸
とした場合の被検出ガス接触による出力信号(縦軸)を
示したものであり、横軸中入はガス漏れ箇所を示す。
また第5図中曲線麿は実施例−IKよる結果を示しt゛
曲線は実施例−2による結果を示す。
曲線は実施例−2による結果を示す。
以上の結果から明ら、±鷹−却〈実施例−2の如く復員
を設ける事(より、漏洩ガス検出による出力、分解能が
向上している。
を設ける事(より、漏洩ガス検出による出力、分解能が
向上している。
実施例−3
第6図(断面的(示す如く上記実施例−1の素子におい
て、加熱用ヒーターとして素子外表面(リン酸アル建ニ
ウム、・ケイ酸ナトリウムの少なくと一一種を主成分と
する無機接着剤I中に埋設されえヒーターOaを設は九
、この場合上記実施例−1と同様の感度を示し、さらに
高温動作中においても機械的強度、特に耐振動性に優れ
九素子が得られ丸。
て、加熱用ヒーターとして素子外表面(リン酸アル建ニ
ウム、・ケイ酸ナトリウムの少なくと一一種を主成分と
する無機接着剤I中に埋設されえヒーターOaを設は九
、この場合上記実施例−1と同様の感度を示し、さらに
高温動作中においても機械的強度、特に耐振動性に優れ
九素子が得られ丸。
実施例−4
第7図に断面的に示す如く、上記実施例−3の素子にお
いて実施例−1と同様の触媒を内面電極(3)に対応す
る部位に充填した触媒層口1を設けた。
いて実施例−1と同様の触媒を内面電極(3)に対応す
る部位に充填した触媒層口1を設けた。
こや場合11g11中曲線−の如く上記実施例−3以上
の検出感度を有するが、応答時間は多少長くなうえ。
の検出感度を有するが、応答時間は多少長くなうえ。
なか上記実施例以外に覆t1G、ヒーター、触媒11等
は適宜その形状等を賓える得事は首うまでもない。
は適宜その形状等を賓える得事は首うまでもない。
第1図、第2図、第6図、第7図は本発明に係ガス漏洩
検知素子の構造例を示す断面図、第3図。 第・5図は本発明に係るガス漏洩検知素子の特性例を示
す曲線図、第4図は比較例を示す素子の断面図、 1・・・酸素イオン導電性固体電解質からなるガス感応
体、2・・・外面電極、3・・・内面電極、4.13・
・・触媒層、7.12・・・加熱用ヒーター。 第1図 第2図 第3図 第4図
検知素子の構造例を示す断面図、第3図。 第・5図は本発明に係るガス漏洩検知素子の特性例を示
す曲線図、第4図は比較例を示す素子の断面図、 1・・・酸素イオン導電性固体電解質からなるガス感応
体、2・・・外面電極、3・・・内面電極、4.13・
・・触媒層、7.12・・・加熱用ヒーター。 第1図 第2図 第3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l)両端に開口部を有し、一端がガス導入口、他端がガ
ス導出口となる管状の酸素イオン導電性固体電解質から
なるガス感応体と、 前記ガス感応体の内外両面に設けられた一対の電極と、
加熱用ヒーターと、被検出ガスと接する前記内面電極機
[K設けられ九触媒層とを真備し。 かつ前記外面電極が基準ガスと接する事を特徴としたガ
ス漏洩検知素子。 2)4IIFlll求O範1ffi第1 項Kkイテ、
Vz05−Mo03r −AJ203に担持させた触媒
−を用いた事を特徴とするガス漏洩検知素子。
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