JPS61172045A - フイルタ付ガス検知素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、ガス漏れ警報器などのガス検知部を構成し
ているフィルタ付ガス検知素子に関するものである。

〔背景技術〕

最近、地下食堂街等に取り付けられたガス漏れ警報器の
誤報が多発し、大きな問題となっているガス漏れにより
生ずるＣＨ４、Ｈ２、Ｃ３Ｈｅ、Ｃ４ＨＩＧなどのガス
を選択的に検出するため、活性炭、活性アルミナ、ゼオ
ライト　シリカゲルなどのガス弁別のためのフィルタを
ガス検知素子に取り付けて、そのフィルタにより妨害ガ
ス、ミスト、粉塵などを吸着してこれらの妨害ガスなど
をガス感応体に到達させないようにしたフィルタ付ガス
検知素子が古くから特許等で知られている。しかし、か
つては、地下街等でのガス漏れ警報器設置義務もなく、
従って誤報問題もなく、゛地下街特有に起こるガス感応
体の高感度化要因を知るすべもなかった。このフィルタ
の使用目的は、主として調理時に発生するエタノールな
どによるガス漏れ警報器の誤報を防止することにあり、
それなりの効果があったと思われる。

ガス漏れ警報器の誤報の原因は、もちろん、ガス漏れ警
報器付近の雰囲気に、エタノール、点火時のガス漏れ等
による燃料ガスなど、ガス感応体に反応されやすいガス
が存在することにあるが、もつと重要なことは、地下食
堂街などの過酷雰囲゛　気にガス感応体がさらされるこ
とによって、徐々にガス感応体の、対象ガス（メタン、
水素、ブタンなど）に対する感度が変化しているという
ことである。このため上記のエタノール、点火時のガス
漏れ等による燃料ガスが低濃度で存在しても、ガス漏れ
警報器取り付は時は、発報しないものが、短期間（約３
カ月）経過すると発報するという事態になっているので
ある。誤報多発場所での詳細な雰囲気分析と、分析によ
り明らかになった各ガスでのガス感応体の促進試験を行
い、原因を抽出した。その結果、この経時的な感度変化
をひき起こす物質（これを被毒物質という）のうち、特
にガス感応体を鋭敏化させる（感度を上昇させる）もの
は、亜硫酸ガス（ＳＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の硫
化物であることが明らかになった。高温な状態、多湿な
状態、水素などの還元性ガスの存在状態も高感度化の要
因であるが、前記硫化物はどではなかった。

上記３０２．Ｈ２Ｓは、１　ｐｐｍ未満の低濃度であっ
てもガス感応体を著しく高感度化させる。これら被毒物
質両者は、ガス弁別のためのフィルタがガス検知素子に
取り付けられていても、従来のフィルタでは完全に除去
することができず、ガス漏れ警報器の誤報を招いていた
。特に、地下街等では一般家庭に比べ３０２．Ｈ２Ｓが
高濃度であるため、ガス漏れ警報器の誤報が多発してい
たのである。

ガス検知素子に取り付けるフィルタとしては、前述した
ちの以外に、特開昭５８−９２８５０に各種金属酸化物
（Ｎｉｐ、Ｃｏ２０３　、Ｃｏｏ。

ＺｎＯ，５ｎ０２　、Ｆｅ２０３　＊　　Ｖ２０５．Ａ
＆ＺＯ，ＣｕＯ等とそれらへのＰｄ添加物）フィルタが
提案されているが、この目的は、上記酸化物の酸化触媒
作用を利用して可燃性ガスを選択的に酸化排除するとい
う選択透過膜としての機能をもたせたものであり、ＳＯ
２、Ｈ２Ｓに対する選択的吸着除去ではなかった。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のことに鑑みて、ガス漏れ警報器など
の誤報をひき起こす原因となるＳ０２やＨ２Ｓによる感
度変化が生じないようなフィルタ付ガス検知素子を提供
することを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、発明者らは、種々考察を重ね
、実験研究を重ねた。

従来からガス検知素子用のフィルタ材として使用されて
いる主なものには、前述したように活性炭、活性アルミ
ナ、ゼオライト、シリカゲル等がある。ガス感応体の被
毒物質であるＳＯ２，Ｈ２Ｓに対するこれらのフィルタ
材の吸着能力は、以下のようである。

ゼオライトは、最初のうちは孔径３〜１０人のミクロボ
アでＳＯ２，Ｈ２Ｓを吸着するが、その吸蔵量が少なく
、短期間でミクロポアが飽和するため、しかる後はマク
ロポアを通してガス感応体にＳＯ２、Ｈ２Ｓが到達して
しまう。シリカゲルも、Ｓ０２　、Ｈ２Ｓに対し物理吸
着を行うが、平衡状態になったところからは、もはやガ
スがフィルタを通過してガス感応体に到達してしまう。

活性”アルミナは、Ｓ０２に対して不可逆な吸着を示す
が、Ｈ２Ｓに対しては、その能力が小さい。活性炭は、
ＳＯ２，Ｈ２Ｓの両者を吸着するが、Ｓ０２に対しては
その能力が弱い。

一方、ｓｏ２またはＨ２Ｓに対して高い吸着能力を有す
るものは種々知られている。その中で、Ｈ２Ｓに対して
高い吸着能力を有するものに活性酸化亜鉛がある。

そこで、発明者らは、活性酸化亜鉛と活性アルミナを併
用し、フィルタとして用いると、Ｓ０２およびＨ２Ｓの
両者を除去できるため、ガス感応体の特性を安定に保持
できると考えて、この発明を完成させた。

すなわち、この発明は、ガス感応体の検知能力を妨げる
物質を除去するためのフィルタを備えたフィルタ付ガス
検知素子において、前記フィルタが活性アルミナのフィ
ルタ層と活性酸化亜鉛のフィルタ層を備えていることを
特徴とするフィルタ付ガス検知素子をその要旨とする。

このようにフィルタが活性アルミナのフィルタ層と活性
酸化亜鉛のフィルタ層を備えていると、被毒物質である
Ｓ０２およびＨ２Ｓは、活性アルミナおよび活性酸化亜
鉛の両者に接触され、Ｓ０２は活性アルミナで除去され
、Ｈ２Ｓは活性酸化亜鉛で除去される。そのため、この
発明にかかるフィルタを使用すれば、ｓｏ２とＨ２Ｓの
混合雰囲気であっても、ガス感応体にこれらの被毒物質
が到達せず、ガス感応体が特性変化を起こすことがない
のである。

ガス警報器が使用される雰囲気では、一般にＨ２Ｓ濃度
はＳｏ２濃度の１／１０程度であるため、活性酸化亜鉛
のフィルタ層の重量は活性アルミナのフィルタ層の重量
に対して３〜３０ｗｔ％の割合となっていることが好ま
しい。これは、活性酸化亜鉛が活性アルミナに対して少
ないと、活性酸化亜鉛のＨ２Ｓ吸着能が不十分となり、
逆に多いと、活性アルミナのＳ０２吸着能が不十分とな
るからである。

以下、実施例および比較例を示す。

（実施例１） 第１図にみるようなフィルタ付ガス検知素子を作製した
。

図にみるように、４本の電極ピン１を備えた基体２に、
ガス感応体３．コイル状ヒータ４および防爆用ネット５
がそれぞれ配置されている。電極ピン１はニッケルから
なり、基体２はアルミナからなる。ガス感応体３の２本
の電極は４本の電極ピン１のうちの２本に接続されてい
る。コイル状ヒータ４はガス感応体３を囲むように配置
され、その両端が残りの２本の電極ピンｌに接続されて
いる。防爆用ネット５は、ガス感応体３およびコイル状
ヒータ４を覆っている。基体２には、バイブ状のパイレ
ックスガラス６の一端が接着されている。パイレックス
ガラス６の他端開口部６ａは、フィルタフによって塞が
れており、ガスがフィルタ７を通ることなしにガス感応
体３に達することができないようになっている。フィル
タ７は、ガラスフィルタ層８．活性アルミナのフィルタ
層９、活性酸化亜鉛のフィルタ層１０を備えている。こ
れらのフィルタ層は、内側からガラスフィルタ層８．活
性アルミナのフィルタｆｆ１９．ガラスフィルタ層８．
活性酸化亜鉛のフィルタ層１０．ガラスフィルタ層８の
順に積層されている。

活性アルミナのフィルタ層９は、住人アルミニウム精練
■製の活性アルミナを粉砕、整粒して得た活性アルミナ
の粉末で形成した。活性酸化亜鉛のフィルタ層１０は、
日照ガードラ■製の活性酸化亜鉛を粉砕、整粒して得た
活性アルミナの粉末で形成した。それぞれの粉末はとも
に０．１ｇずつ使用した。

（実施例２） 実施例１のフィルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィルタ層０重量に対して
２ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実施例
１と全（同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を作製
した。

（実施例３） 実施例１のフィルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィルタ層の重量に対して
３ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実施例
１と全（同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を作製
した。

（実施例４） 実施例１のフィルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィルタ層の重量に対して
１０ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実施
例１と全く同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を作
製した。

（実施例５） 実施例１Φフイルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィ□ルタ層の重量に対し
て２０ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実
施例１と全（同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を
作製した。

（実施例６） 実施例１のフィルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィルタ層の重量に対して
３０ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実施
例１と全く同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を作
製した。

（実施例７） 実施例１のフィルタで、活性酸化亜鉛粉末のフィルタ層
の重量を活性アルミナ粉末のフィルタ層の重量に対して
４０ｗｔ％の割合としたフィルタを用い、その他は実施
例１と全く同じようにしてフィルタ付ガス検知素子を作
製した。

（実施例８） 第２図にみるようなフィルタ付ガス検知素子を作製した
。図にみるように、フィルタ１２は、内側からガラスフ
ィルタＮ８．活性酸化亜鉛のフィルタ層１０．ガラスフ
ィルタ層８．活性アルミナのフィルタ層９の順に積層す
るようにして形成した。第２図中、第１図と同じものに
は、同じ符号を符しである。

（比較例１） 実施例１に示したフィルタ付ガス検知素子で、フィルタ
として活性酸化亜鉛のフィルタ層のないフィルタを用い
、その他は実施例１と全く同じようにしてフィルタ付ガ
ス検知素子を作製した。

（比較例２） 実施例１に示したフィルタ付ガス検知素子からフィルタ
を取り除いたガス検知素子を作製した。

（比較例３） 実施例８に示したフィルタ付ガス検知素子で、フィルタ
として活性酸化亜鉛のフィルタ層のないフィルタを用い
、その他は実施例１と全く同じようにしてフィルタ付ガ
ス検知素子を作製した。

（比較例４） 実施例８に示したフィルタ付ガス検知素子からフィルタ
を取り除いたガス検知素子を作製した。

この様にして得た上記１２種のガス検知素子を性能評価
のために、ガス検知素子のガス感応体の初期特性を測定
後、ｓｏ２とＨ２Ｓ共存雰囲気において以下のように耐
久性試験を行った。Ｓ０２濃度が５ｐｐｍ　、　　Ｈ２
Ｓ濃度が２　ｐｐｍとなるようにＳ０２およびＨ２Ｓを
連続発生させた試験槽内で、温度４０℃、湿度５０ＲＨ
％の条件下で１０日間、上記１２種のガス検知素子のガ
ス感応体に通電した。その後、再びガス感応体の特性を
測定しな。ガス検知素子のガス感応体の特性は、露点１
３℃の精製空気中での抵抗値（Ｒａ）を基準とし、メタ
ン（ＣＨ４）ガスおよび水素（Ｈ２）ガスの５００ｐｐ
ｍ、１５００ｐｐｍ、４５００ｐｐｍの各濃度における
抵抗値を測定した。Ｒｍはメタンガスでのガス感応体の
抵抗値、Ｒｈは水素ガスでのガス感応体の抵抗値である
。ガス感応体の温度は、耐久性試験中および特性測定中
とも４５０℃に保持した。

実施例１〜８の測定結果を第３図〜第１０図に、比較例
１〜４の測定結果を第１１図〜第１４図に示す。

なお、これらの図中、Ｒｍ、Ｒｈの値がそれぞれ３つず
つあるのは、上から順にメタンガス、水素ガスの各濃度
が５００．１５００．４５００ｐｐｍでの値を示し、Ｒ
ｈがＲｍに対してずれているのは、表現土兄やすくする
ためである。

比較例２および４のフィルタのないガス検知素子のガス
感応体は、第１２図および第１４図にみるようにＳ０２
とＨ２Ｓの影響を受け、抵抗値Ｒｍ、Ｒｈの低下、すな
わち、特性劣化が著しい。

また比較例１および３の活性酸化亜鉛のフィルタ層のな
いフィルタ付ガス検知素子のガス感応体も第１１図およ
び第１３図にみるようにＨ２Ｓの影響を受け、特性劣化
をおこす。しかし、活性アルミナと活性酸化亜鉛を含む
フィルタを取り付けたガス検知素子のガス感応体は第３
図から第１０図にみるように特性変化が小さく、安定し
ていると言える。特に、活性酸化亜鉛のフィルタ層の重
量が活性アルミナのフィルタ層の重量に対して３〜３０
ｗｔ％の割合となっているフィルタを取り付けたガス検
知素子のガス感応体は第５図から第９図にみるように特
性変化がほとんどなく、極めて安定していると言える。

この発明にかかるフィルタ付ガス検知素子の形状および
構造は前記実施例に限定されない。フイルタの形状およ
び構造も自由であり、活性アルミナのフィルタ層と活性
酸化亜鉛のフィルタ層が重ね合わされていてもよいし、
別々に離されていてもよい。また、活性アルミナのフィ
ルタ層および活性酸化亜鉛のフィルタ層が複数層設けら
れていてもよい。活性アルミナのフィルタ層および活性
酸化亜鉛のフィルタ層は粉末からなるものであってもよ
いし、成形体からなるものであってもよい〔発明の効果
〕 以上に見てきたように、活性アルミナのフィルタ層と活
性酸化亜鉛のフィルタ層を備えているフィルタは、被毒
物質であるＳＯ２およびＨ２Ｓを吸着除去する能力が高
い。それゆえ、このフィルタをガス検知素子に取り付け
てなるこの発明のフィルタ付ガス検知素子のガス感応体
は、ＳＯ２およびＨ２Ｓに被毒されず、感度上昇を招か
ない。

そのため、この発明にかかるフィルタ付ガス検知素子を
ガス漏れ警報器などに用いれば、誤報、失報が起こらず
信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるフィルタ付ガス検知素子の一
実施例を示す一部断面図、第２図は別の実施例を示す一
部断面図、第３図ないし第１０図はこの発明にかかるフ
ィルタ付ガス検知素子の８種の実施例におけるガス感応
体のそれぞれの感度変化を示すグラフ、第１１図ないし
第１４図は４種の比較例のガス検知素子におけるガス感
応体のそれぞれの感度変化を示すグラフである。 １・・・電極ピン　２・・・基体　３・・・ガス感応体
　４・・・ヒータ　５・・・防爆用ネット　６・・・ガ
ラス　７゜１２・・・フィルタ　８・・・ガラスフィル
タ層　９・・・活性アルミナのフィルタ層　１０・・・
活性酸化亜鉛のフィルタ層 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 経過日数（日） 経過日＊（日） 経過日数（日） 経過日数（日） 経通日做（日） 経過日数（日） 経過日数（臼） ｙｉ通日数（日） ａ遥日数（日ン 経過日数（日） 経通日数（日） 経過日数（日） 弓粕Ａ呼甫正書（自発 昭和６０年　６月１３日 ｍ−。 特許庁長官　殿　　　　　　　　　　　　　リチ１．１
呵牛の耘 昭和６０年ｍ禰藻０１２９１７号 ３、補正をする者 副生との関係　　　　　特許出願大 佐　　所　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　
称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　（（ＪＷ量藤井貞夫 ４、代理人 な　　　し ６、補正の対象 明細書および図面 ７、補正の内容 （１）明細書第１１頁第１２行ないし第１９行に「（実
施例８）・・・しである。」とあるを削除する。 （２）明細書第１２真第８行ないし第１５行に「（比較
例３）・・・を作製した。」とあるを削除する。 （３）明細書第１２頁第１６行に「１２」とあるを、「
９」と訂正する。 （４）明細書第１３頁第３行に「１２」とあるを、「９
」と訂正する。 （５）明細書第１３頁第９行に「メタンガス」とあるを
、「メタンガス中」と訂正する。 （６）明細書第１３頁第１０行に「水素ガス」とあるを
、「水素ガス中」と訂正する。 （７）明細書第１３頁第１４行ないし第１６行に「実施
例１〜・・・に示す。」とあるを、「実施例１〜７の測
定結果を第２図〜第８図に、比較例１と２の測定結果を
第９図と第１０図に示す。」と訂正する。 （８）明細書第１４頁第２行に「および４」とあるを削
除する。 （９）明細書第１４頁第３行に「第１２図および第１４
図」とあるを、「第１０図」と訂正する。 α０　明細書第１４頁第６行に「および３」とあるを削
除する。 （１１）明細書第１４頁第８行に「第１１図および第１
３図」とあるを、「第９図」と訂正する。 （１２）明細書第１４頁１１行に「第３図から第１０図
」とあるを、「第２図から第８図」と訂正する。 （１３）明細書第１４頁第１６行に「第５図から第９図
」とあるを、「第４図から第７図」と訂正する。 （１４）明細書第１５頁第１９行ないし第２０行に「、
失報」とあるを削除する。 （１５）明細書第１６頁第２行ないし第９行に「第１図
は・・・グラフである。」とあるを、下記の文言に訂正
する。 一記一 第１図はこの発明にかかるフィルタ付ガス検知素子の一
実施例を示す一部断面図、第２図ないし第８図はこの発
明にかかるフィルタ付ガス検知素　゛の感度変化を示す
グラフ、第９図および第１０図は２種の比較例のガス検
知素子におけるガス感応体のそれぞれの感度変化を示す
グラフである。 （１６）明細書第１６頁第１１行ないし第１２行にｒ７
，１２Ｊとあるを、「７」と訂正する。 （１７）添付図面中、第２図、第１０図、第１３図およ
び第１４図を削除する。 （１８）添付図面の図番につき、別紙のとおり、第３図
を第２図に、第４図を第３図に、第５図を第４図に、第
６図を第５図に、第７図を第６図に、第８図を第７図に
、第９図を第８図に、第１１図を第９図に、第１２図を
第１Ｏ図にそれぞれ訂正する。 経過日数（日） 区 の戟 図 の＼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス感応体の検知能力を妨げる物質を除去するた
   めのフィルタを備えたフィルタ付ガス検知素子において
   、前記フィルタが活性アルミナのフィルタ層と活性酸化
   亜鉛のフィルタ層を備えていることを特徴とするフィル
   タ付ガス検知素子。
2. （２）活性アルミナのフィルタ層と活性酸化亜鉛のフィ
   ルタ層とがガラスフィルタ層を介して重ね合わされてい
   る特許請求の範囲第１項記載のフィルタ付ガス検知素子
   。
3. （３）活性酸化亜鉛のフィルタ層の重量が活性アルミナ
   のフィルタ層の重量に対して３〜３０ｗｔ％の割合とな
   つている特許請求の範囲第１項または第２項記載のフィ
   ルタ付ガス検知素子。