JPS62235555A - 接触燃焼式ガスセンサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、室内排気型燃焼器、例えば石油あるいはガス
ファンヒークなどの燃焼排ガス中のＣｏ１ＨＣなど可燃
性ガスを検出する接触燃焼式ガスセンサに関するもので
ある。

従来の技術 接触燃焼式ガスセンサは、例えば、江頭、工業材料、第
３２巻、第１１号、Ｐ３９に示されるように、コイル状
白金線の周囲をアルミナ担体などで成田したのち、アル
ミナ担体上に貴金属触媒などを担持したものが知られて
いる。

また、他方式のガスセンサとして、前掲書にも示されて
いるように、半導体式ガスセンサがある。

半導”式ガスセンサは、５ｎ０２焼結体にリード線を埋
め込んだものが知られている。

発明が解決しようとする問題点 前記従来例に示されているように、接触燃焼式ガスセン
サは、出力がガス濃度に比例する、ｏ２濃度、水蒸気の
影響が無視できる、出力の温度依存性が少ない、などの
長所を有する反面、感度が小さいという欠点があった。

接触燃焼式ガスセンサは、Ｃｏなどの可燃性ガスがセン
サに接触したとき、ＣＯなどが酸化触媒により酸化され
、そのときに生じる燃焼熱により白金線温度が上昇し、
その温度上昇により白金線抵抗が変化することを利用し
て、ガスを検出している。従って、感度は、燃焼熱によ
る一定の温度上昇という条件下では、白金線の抵抗温度
係数に依存する。しかし白金線の抵抗温度係数は約３９
００ｐｐｍ／’Ｃであり、小さな値であるので、感度が
小さい。

また、半導体式ガスセンサは、感度が大きいという長所
を有する反面、０２濃度、水蒸気により出力が影響を受
は易く、また出力の温度依存性が大きいという欠点があ
った。半導体式ガスセンサは、Ｃｏなどのガス分子が５
ｎＣ））焼結体の表面に吸着したとき、Ｓｎ○２焼結体
の抵抗が変化することを利用して、ガスを検出している
。従って、０２分子あるいは水分子などが吸着しても抵
抗が変化するので、これ等ガスの影響を受は易い。また
、Ｓｎ○２焼結体は半導体であるので、抵抗の温度依存
性が大きく、またガス分子の吸着の温度依存性も大きい
ので、センサ出力の温度依存性も大きくなる。

本発明は、高感度な接触燃焼式ガスセンサを提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するための技術的手段は、平板状絶縁
性基板の一方の表面に形成された一対の電極膜とＳｉＣ
膜とから成る第１のサーミスタ素子と、前記第１のサー
ミスタ素子と同一構成の第２のサーミスタ素子とから成
り、前記第２のサーミスタ素子の周囲が担体層を介して
酸化触媒で被覆され、かつ前記第１のサーミスタ素子と
第２のサーミスタ素子とが直列に接続される点にある。

作　　用 本発明は前述したように、従来の白金線に代り、ＳｉＣ
膜を用いたサーミスタ素子で感温抵抗体が構成されてい
る。ＳｉＣ膜の抵抗温度係数は、（１，２〜１．５　）
　Ｘ　１０’ｐｐｍ／’Ｃであり、白金属のそれと比べ
ると（３〜４）倍大きな値である。

従って、燃焼熱による一定の温度上昇という条件下では
、ＳｉＣ膜は白金線に比べ、（３〜４）倍の大きな感度
を有する。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す接触燃焼式ガスセンサ
の断面図である。平板状アルミナ基板１の一方の表面に
形成された一対のＡｕ−Ｐｔ電極膜２とＳｉＣ膜３とか
ら成る第１のサーミスタ素子４を形成した。同様にして
、平板状アルミナ基板１′、Ａｕ−Ｐｔ電極膜２′、Ｓ
ｉＣ膜３′とから成る第２のサーミスタ素子５を形成し
た。第２のサーミスタ素子５は、さらにアルミナ担体層
６を介してｐｔ酸化触媒層７で被覆された。こののちリ
ード線８．９．１０により第１と第２のサーミスタ素子
４．５が直列に接続された。

第１図に示した本発明の接触燃焼式ガスセンサを２００
°Ｃに保持し、ＣＯガス濃度と出力の関係を測定した。

測定回路を第２図に示す。第１および第２のサーミスタ
素子４．５、固定抵抗器１１．１２を用いてブリッジ回
路を構成し、電源１３を接続して、ＡＢ間の出力電圧１
４を測定した。

ｃｏ濃度が零のとき、出力電圧１４も零になるように固
定抵抗器１１．１２の抵抗値が選ばれた。

こののち、本発明の接触燃焼式ガスセンサの周囲を種々
のＣＯガス濃度になるように空気でバランスして調整し
、ＣＯガス濃度と出力電圧１４との関係を測定した。そ
の結果を第３図に示す。

第３図より、Ｃｏ濃度１１００ｐｐまで測定可能なこと
が分る。従来の接触燃焼式ガスセンサは数１１００ｐｐ
までしか測定できないことを考えると、本発明の接触燃
焼式ガスセンサの感度は、従来のそれに比べ数倍大きい
と言える。

第１と第２サーミスタ素子４．５は同一の平板状絶縁性
基板１（または１′）上に集積化されることが望ましい
。これはセンサ組立が容易になることに依るのみならず
、集積化により第１と第２サーミスタ素子４．５の抵抗
温度特性が一致し易くなるので、特性の安定化が容易に
なることに依る。

また、酸化触媒は貴金属触媒、例えばＰｔ、Ｐｄなどが
良い。これは貴金属触媒の活性温度が約２００°Ｃと低
いので、センサの低温動作が可能になるからである。

しかし、高温状態でガス検出が必要な場合、貴金属触媒
は耐熱性に劣るので、このような場合はペロブスカイト
構造酸化物触媒、例えばＣ０を添加したＬａ５ｒ０３な
ど、が適している。この酸化物触媒は、貴金属触媒に比
べ安価であるという長所も有する。

効　　　果 本発明の接触燃焼式ガスセンサによれば次に示す効果が
得られる。

（１）　　ＳｉＣ膜の抵抗温度係数は、白金線のそれに
比べ数倍大きいので、感度が高くなる。

（２）電極膜、ＳｉＣ膜とも印刷法、スパッタリング法
などで形成されるので、第１と第２サーミスタ素子の集
積化が容易である。このためセンサの組立が容易になる
と共に安定な特性が得られる。

（３）　　ＳｉＣ膜は耐熱性に優れるので、使用状態に
応じて、低温活性な貴金属触媒から耐熱性に優れたベロ
ゲスカイト構造酸化物触媒まで広範囲の触媒材料に対応
できる。

【図面の簡単な説明】

はガスセンサの特性図である。 １．１′・・・・・・平板状絶縁性基板、２．２′・・
・・・一対の電極膜、３．３′・・・・・・ＳｉＣ膜、
４・・・・・・第１サーミスタ素子、５・・・・・・第
２サーミスタ素子、６・・・・・・担体層、７・・・・
・・触媒層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／、
　／’−’）’板状２煉ツ坂 ２、　Ｚ’−一°−夕↑の電、七宜渭奥３、３’−５；
ｃ狭 ７−触法１ 宵３図 １θｏ　　　　　　　　　　ｔｏｏｏ　　　　　　　　
ｔｏｏｏθＣＯ濃漠ＣＦ’Ｆｆ）す

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状絶縁性基板の一方の表面に形成された一対
   の電極膜とＳｉＣ膜とから成る第１のサーミスタ素子と
   、前記第１のサーミスタ素子と同一構成の第２のサーミ
   スタ素子とから成り、前記第２サーミスタ素子の周囲が
   担体層を介して酸化触媒層で被覆され、かつ前記第１の
   サーミスタ素子と第２のサーミスタ素子とが直列に接続
   された接触燃焼式ガスセンサ。
2. （２）第１のサーミスタ素子と第２のサーミスタ素子が
   同一平板状絶縁性基板上に集積化された特許請求の範囲
   第１項記載の接触燃焼式ガスセンサ。
3. （３）酸化触媒が貴金属触媒である特許請求の範囲第１
   項記載の接触燃焼式ガスセンサ。
4. （４）酸化触媒がペロブスカイト構造酸化物触媒である
   特許請求の範囲第１項記載の接触燃焼式ガスセンサ。