JPS6330751A - 水素ガス検知素子 - Google Patents

水素ガス検知素子

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JPS6330751A
JPS6330751A JP17409386A JP17409386A JPS6330751A JP S6330751 A JPS6330751 A JP S6330751A JP 17409386 A JP17409386 A JP 17409386A JP 17409386 A JP17409386 A JP 17409386A JP S6330751 A JPS6330751 A JP S6330751A
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Shinichi Ochiwa
小知和 眞一
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Fuji Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は大気中の水素ガスを検知する素子に関するも
のでさらに具体的には加熱された酸化触媒上で水素を接
触燃焼させる接触燃焼式の原理による氷菓ガス検知素子
に関する。
〔従来技術とその問題点〕
水素ガスは燃料!池発電プラント、水素エンジン、宇宙
ロケットなどに溶料として用いられ、また半導体工業に
おける雰囲気制御用、化学工業における化成品の出発原
料などとして広く用いられている。このような水素を使
用する場所においては水素ガスの漏洩による爆発事故を
未然に防止するため、環境中の水素ガスを信頼性良く検
出できるセンサが必要である。
大気中の水素を検出する方法として水素ガスの熱伝導度
が空気に比し大きいことを利用した熱伝導度型検出器を
用いる方法がある。しかしながらこの方法では、メタン
ガスのような空気に比し熱伝導度の差の大きい成分が共
存すると誤差を生じて使えない。また他の方法として接
触燃焼式ガス検知素子を用いる方法がある。この方法は
酸化触媒上で可燃性ガスが接触燃焼することを利用する
もので、素子として第6図に示すように白金線などの感
熱抵抗体をラセン状に巻いたコイル7の周囲に活性γア
ルミナなどの触媒担体8をビーズ状に形成し、この触媒
担体に白金、パラジウムなどの白金族酸化触媒を担持し
たガス検知素子1が用いられる。このガス検知素子1は
素子の枝部9を介してコイルを流れるt流により適当な
温度に加熱されており、素子の表面で可燃性ガスが燃焼
したときの反応熱による素子の温度上昇をコイルの電気
抵抗値の増加量として可燃性ガスを検知する。
電気抵抗値の増加分は第7図に示すようにガス検知素子
1が温度補償素子2と対になってブリ。
ジ回路を形成し、このブリッジ回路のCD間に発生する
出力電圧を出力検出器6で検出することによって行なう
、なお第7図で3,4は抵抗、5は直流電源である。
このような従来の接触姶焼式ガス検知素子を用いるとき
は、水素ガスを容易に検知可能であり、しかも出力がガ
ス濃度に比例しッ、長期間の信頼性も高い。しかしなが
らこのようなガス検知素子は特定のガス成分に対する選
択性に乏しく、例えばメタン、イソブタン、アルコール
等の水素ガス以外の可燃性ガスにも応答する欠点があっ
た。
〔発明の目的〕
この発明は上記の欠点に鑑みてなされたものでありその
目的とするところは、水素ガスにのみ選択的に応答する
ような接触燃焼式カス検知素子を提供するにある。
〔発明の要点〕
この発明ではラセン状の感熱抵抗体コイルと該コイルの
周囲に形成された多孔智の触媒担体と、該触媒担体に担
持された白金族触媒とを備えた接触燃焼式ガス検知素子
(こシリコーン蒸気処理を施したのでその目的を達する
すなわち、接触燃焼式カス検知素子にシリコーン処理を
施して水素ガスを除く可燃性ガスに対する素子の酸化活
性を消失させ、一方水素ガスに対する素子の酸化活性は
影響を受けず、シリコーン蒸気処理前とほぼ同程度にこ
れを維持させるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
次にこの発明の実施例を図面を参照して説明する。シリ
コーン蒸気処理を行なう前の接触燃焼式ガス検知素子は
第6図に示した従来のガス検知素子1がそのまま用いら
れる。検出回路も同様で第7図のブリッジ回路がそのま
ま用いられる。従来の接触燃焼式ガス検知素子は次のよ
うにして構造される。第6図に示すように白金線が巻線
機を用いて約10ターンはどラセン状に巻かれ、白金コ
イル7が形成される。白金コイル7の周囲には活性なγ
アルミナの触媒担体8が形成される。この触媒担体8を
設けるためには、活性なrアルミナゾルを水およびバイ
ンダと混合してペーストを調製し、これをコイルに付着
させたあと、約800℃の温度で大気中で熱処理する。
得られた触媒担体8の比表面積は100ないし200 
m’/?であり、空孔率は0.51n〆?である。
一方温度補償素子2(第7図)はガス検知素子1と同一
の素子に外気遮断用の密閉キャップをかぶせた構造であ
る。
以下に上述の触媒担体8に触媒を担持し、さらに水素ガ
ス選択性を賦与するためのシリコーン蒸気処理につき実
施例を説明する。
実施例1 ガス検知素子1および温度補償素子2の触媒担体8に白
金触媒を担持させるために次の工程が実施される。
前述の担体を5%の濃度の基金白金酸の水溶液中に常温
で1時間浸漬して塩化白金酸水溶液を活性γアルミナの
触媒担体8に含浸させた。触媒担体8を塩化白金酸水溶
液より引き上げ温度110’cで1時間乾燥した。続い
て水素気流中で温度400℃で3時間還元処理した。こ
のとき塩化白金酸は還元されて白金の超微粒子からなる
白金触媒が、触媒担体8の上に担持される。次に上記素
子の枝部9を第1図に示すようにセンサベース13の中
に平行に直ニして埋込まれた2本のピン14に溶接部1
0を介して溶接した。
シリコーン蒸気処理は次のようにして行なわれる。内容
積102のチェンバー11内に住友化学↓の二fi件ン
11コーンである KE1204 (AとB)の等量混
合物17の22を容器18中に入れ、上記検知素子1を
溶接したセンサベース13を同一チャンバー内のソケッ
ト支持具16に固定されたソケット15にはめ込み、検
知素子1に連成して素子温度330℃となし、チェンバ
11を密閉状態にして、12時間放置する。シリコーン
蒸気処理の温度はガス検知素子の使用温度の200’C
〜400℃の範囲が良い。
上記2液性シリコーンは混合後12時間以内で硬化を終
了するが、この硬化の過程で発熱するため、この時ジメ
チルシロキサンの低重合物〔(CH3)2・5i(J 
ln (n=3〜5 ”)  の一部が蒸気となって揮
散し、シリコーン蒸気I2となってガス検知素子1に吸
着する。
実施例2 実施例1における塩化白金酸の代りに塩化パラジウムを
用いた。それ以外は実施例1と全く同様である。この実
施例では活性γアルミナの触媒担体8−ヒにパラジウム
(Pd ’Iが担持される。シリコン蒸気処理も笑施例
工と同様である。
比較例1 実施例1(こおいて触媒担体8に白金を担持するにとど
め、シリコーン蒸気処理は行なわない場合である。
比較例2 実施例2において触I担体8にパラジウムを担持するに
とどめ、シリコーン蒸気処理は行なわない場合である。
次に実施例1.2および比較例1,2で得られた検知素
子]と温度補償素子2の4棹の対につきその性能の比較
実験を行なった。実験は第7図に示すようなブ1jツジ
回路を構成して行なった。1ll11定は水素(イ)、
メタン(C7)、インブタン()・)、エチルアルコー
ル(ニ)の4釉の可燃性ガスに対するブリヴジ出力をガ
ス濃度に対してプロットして行なった。
結果を第2図ないし第5図に示した。第2図は実施例1
の対、第3図は実施例2の対、第4図は比較例1の対、
第5メは比較例2の対を便用した場合のセンサ出力と可
燃性ガス濃度との関係を示す。比較例1.2のガス検知
素子は水素以外の可燃性ガスに対しても応答し水素に対
する選択さはない。これに対し本発明の実施例1.2の
カス横細素子は水素ガス以外の可燃性ガスに対して殆ん
ど応答せず、水素ガスに対して優れた選択性を示す。こ
のように触媒を担持したガス検知素子をシリコーン蒸気
処理すると、水素ガスを除く可燃性ガスに対して応答し
なくなり、水素ガスに対してのみ選択的に応答するよう
になるが、これは久のような方由によるものと推定され
る。前述のよう1こジメチルシロキサン((CH3h 
−8iu ] ln(n =3〜5)等のシロキサンを
主体とした低重合物は二液性シリコーンの重合硬化時に
一部が蒸発するが、この蒸気はシ11力(S102)、
アルミナ(Aβ20j)との親和力が強く、こわらの触
媒担体上にシリコーン蒸気が吸着し、さらにゲル化堆積
して触媒表面を抜枠し可燃性ガス拡散に対する拡散バリ
アを形成するが、水素ガスはザ子半径が小さいのでバリ
アとはηCらない、すなわち一種の分子フルイ効果を有
するシリコーン被膜が形成されるものと推定される。ま
たこのとき水素分子は′M量が小さいので拡散速度が大
きく、被膜の拡散阻害効果は小さいであろう。
なお上記実施例では触媒成分として白金またはパラジウ
ムを単独で用いているが、これらの混合物を用いてもよ
い。またシリコーン蒸気処理はバッチ式の他に、シリコ
ーン蒸気12を含む空気を連続的に流しても良い。
〔発明の効果〕
この発明においてはラセン状の感熱抵抗体コイルと、該
コイルの周凹に形成された多孔′哀の@媒担体と、該触
媒担体に担持された白金族触媒とを備えた接触燃焼式ガ
ス検知素子にシリコーン蒸気処理を施したので水素カス
を布く可燃性ガスに対する素子の酸化活性は消失するが
水素ガスに対する酸化活性は影響を受けないこととなり
、その結果接触燃焼式ガス検知素子がMする一般の可燃
性ガスへの応答性が改良されて、水素ガスに対してのみ
選択的に応答する接触燃焼式の原理による水素ガス検知
素子が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図(工この発明の笑施せ1jのシリコーン蒸気処理
の過程を示す説明図、第2図は、この発明の第1実施例
の水素ガス検知素子の特性図、第3図はこの発明の第2
冥施例の水素ガス検知素子の特性図、第4図は比較例1
のガス検知素子の特性図、第5図1は比較例2のガス検
知素子の特性図、第6図は従来の接触P焼式ガス検知素
子を示す一部破断斜視図、第7図はガス検知素子の出力
をとり出すプ11 、ジ回路を示す線図である。 7・・・白金コイル、8・・・触媒担体、1・・・ガス
検知素子、12・・・シリコーン蒸気。 第1図 プスl廣 (%) 第2図 0   0.2   0.4   0.6   0,8
〃゛スJL度(6/、 ) 第3図 0   0.2   04   05   08〃°ス
AIL(%) 第4図 汐°ス濃度(≠) 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ラセン状の感熱抵抗体コイルと、該コイルの周囲に
    形成された多孔質の触媒担体と、該触媒担体に担持され
    た白金族触媒とを備えた接触燃焼式ガス検知素子にシリ
    コーン蒸気処理を施して水素ガス選択性を賦与してなる
    水素ガス検知素子。 2)特許請求の範囲第1項記載の素子において、接触燃
    焼式ガス検知素子を温度200℃ないし400℃におい
    て、シリコーン蒸気処理してなる水素ガス検知素子。
JP17409386A 1986-07-24 1986-07-24 水素ガス検知素子 Granted JPS6330751A (ja)

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