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技術 複合ガスセンサ

出願人 富士電機株式会社
発明者 小知和眞一
出願日 1995年6月21日 (25年8ヶ月経過) 出願番号 1995-154265
公開日 1997年1月10日 (24年1ヶ月経過) 公開番号 1997-005275
状態 特許登録済
技術分野 電気的手段による材料の調査、分析
主要キーワード 省スペース効果 金属製金網 検知器用 金属製ピン 実フィールド ガス検知機 検知成分 複合ガス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年1月10日)のものです。
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図面 (20)

目的

一定の温度で動作することができ、1000ppm の低いガス濃度可燃性ガスおよび不完全燃焼ガスの両者を常時検知可能な複合ガスセンサを提供する。

構成

測温抵抗体パラジウムを主とする酸化触媒担持された金属酸化物担体が固着されてなる第1のガス検知素子11,11xと、測温抵抗体に白金を主とする酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなる第2のガス検知素子12,12xのいずれかの1素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ21a 、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ22a または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないガス検知部の4個からなる複合ガスセンサ。3aはベース、4 はピン、20a は金網である。

概要

背景

ガス漏れ検知器不完全燃焼検知器に用いられるガスセンサには以下の2種類の方式がある。第1の方式は半導式であり、その原理は、酸化スズのようなn型酸化物半導体大気中で加熱された状態にあるとき、これに可燃性ガスが接触すると酸化スズの電気抵抗値が大幅に減少することを利用するものである。

この方式のガスセンサはセンサが1個で済むこと、比較的高感度であること等の理由から、比較的安価に製造することができ、都市ガス液化石油ガスなどを対象にしたガス漏れ検知器用センサおよび、低濃度一酸化炭素ガスを検知する不完全燃焼検知器用センサとして、広く用いられている。第2の方式は、接触燃焼式であり、ビーズ状に形成した酸化触媒の内部に抵抗温度係数の高い金属線から成る測温抵抗体を埋め込んだ構造のガス検知素子を用いる。

このセンサの動作原理は、加熱された酸化触媒の表面で可燃性ガスを接触酸化させ、このときの燃焼熱によるセンサの温度上昇を測温抵抗体の電気抵抗値の変化として検出するものである。この方式では、センサの温度上昇による微少な電気抵抗値の変化を捉える必要があるため、通常は、可燃性ガスを接触酸化する機能を持ったガス検知素子と、これと同一形状でしかも可燃性ガスを接触酸化しない温度補償素子とをブリッジ回路の2つの枝辺にそれぞれ組み込んだ構成のガスセンサとして使用される。

このように、接触燃焼式ガスセンサでは2個の素子が必要であるが、この方式のガスセンサは共存する水分の影響を受けにくいこと、温度補償素子を用いているため周囲温度の影響が少ないことなど、半導体式に比べ信頼性に優れるという特徴がある。以上のことから、接触燃焼式ガスセンサは、厨房浴室など、使用環境の厳しい場所を対象としたガス漏れ検知に多く用いられている。

近年、住宅構造密閉化が進むとともに、室内で燃焼器具を使用中に不完全燃焼となり、このときに発生する一酸化炭素ガスによって中毒死する悲惨事故が増える傾向にある。一酸化炭素ガスは、極めて低濃度でも人体に対して強い毒性を持ち、例えば、人は、2000 ppmの一酸化炭素ガス中では、20分間で頭痛めまいの症状が現れ、50分で意識不明となる。従って、不完全燃焼状態を速やか検知し事故を未然に防ぐためには、1000ppm 以下の低濃度の一酸化炭素を精度良く検知可能なガスセンサが必要となる。

従来、ガス漏れ検知装置と不完全燃焼検知装置はそれぞれ別個製品であった。このうち、ガス漏れ検知装置は、近年、通産省の指導により比較的普及されてきた。しかし、不完全燃焼検知装置はガス漏れ検知器検知器に比べその普及率は極めて低いのが実状であった。

このようなガス事故増加傾向歯止めをかけるため、最近、大手ガス会社を中心に一台の検知装置にガス漏れ検知と不完全燃焼検知の両方の機能を持たせ、その普及促進を図る動きが高まって来た。一台の検知装置にガス漏れと不完全燃焼の2つの検知機能を持たせた、複合検知装置としては、以下の構成のものがある。

この検知装置は、上記の酸化スズを用いた、いわゆる半導式センサを使用しており、メタン検知用と一酸化炭素ガス(以後これをCOと記す)検知用の二つのセンサを一台の検知器に搭載したものである。この複合型検知器のメタン検知用センサでは、酸化スズ焼結体を常時約400 ℃に保ち、これにメタンが接触したときの電気抵抗値の減少を電流値の変化として検出している。

一方、CO検知用センサは、メタン検知用センサと類似の酸化スズ焼結体を約100 ℃と約300 ℃の2つの温度に交互に保ち、低温側でCOを検知し、高温側では低温動作時に吸着したガス中の水分を脱離させる、いわゆるヒートクリーニングを行う方式である。すなわち、上記の複合型検知器は、これまでの都市ガス検知器と不完全燃焼検知器とを単に一台の検知器用のケースに押し込んだものに他ならない。

概要

一定の温度で動作することができ、1000ppm の低いガス濃度の可燃性ガスおよび不完全燃焼ガスの両者を常時検知可能な複合ガスセンサを提供する。

測温抵抗体にパラジウムを主とする酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなる第1のガス検知素子11,11xと、測温抵抗体に白金を主とする酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなる第2のガス検知素子12,12xのいずれかの1素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ21a 、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ22a または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないガス検知部の4個からなる複合ガスセンサ。3aはベース、4 はピン、20a は金網である。

目的

本発明の目的は、上記問題点のない、一定の温度で動作することができ、1000ppm の低いガス濃度の可燃性ガスおよび不完全燃焼ガスの両者を常時検知可能な複合ガスセンサを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

測温抵抗体酸化触媒担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、または貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなるガス検知部のいずれかの2個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部、または前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部、であることを特徴とする複合ガスセンサ。

請求項2

測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、次の各2個のガス検知部の組よりなる第1のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部とフィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部、前記第1のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、または前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組と、次の各2個のガス検知部の組よりなる第3のグループ、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタ被せられてなるガス検知部、または前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組とからなることを特徴とする複合ガスセンサ。

請求項3

測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、次の各2個のガス検知部の組よりなる第1のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部とフィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部、前記第1のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、または前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組と、次の各2個のガス検知部の組よりなる第4のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、フィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組とからなることを特徴とする複合ガスセンサ。

請求項4

測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、次の各2個のガス検知部の組よりなる第2のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、フィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組と、次の2個のガス検知部の組よりなる第4のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、フィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組とからなることを特徴とする複合ガスセンサ。

請求項5

請求項2ないし4に記載の複合ガスセンサにおいて、同じ種類のフィルタが被せられるガス検知素子は、同一のフィルタ内に納められることを特徴とする複合ガスセンサ。

請求項6

請求項2ないし4に記載の複合ガスセンサにおいて、前記第3のグループまたは前記第4のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値は前記第1のグループおよび前記第2のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値の3ないし10倍であることを特徴とする複合ガスセンサ。

技術分野

0001

この発明は、燃焼器具から漏れ可燃性ガスおよび燃焼器具の不完全燃焼によって発生した一酸化炭素水素などの不完全燃焼ガスの両者を同時に検知できる複合ガスセンサに関する。

背景技術

0002

ガス漏れ検知器や不完全燃焼検知器に用いられるガスセンサには以下の2種類の方式がある。第1の方式は半導式であり、その原理は、酸化スズのようなn型酸化物半導体大気中で加熱された状態にあるとき、これに可燃性ガスが接触すると酸化スズの電気抵抗値が大幅に減少することを利用するものである。

0003

この方式のガスセンサはセンサが1個で済むこと、比較的高感度であること等の理由から、比較的安価に製造することができ、都市ガス液化石油ガスなどを対象にしたガス漏れ検知器用センサおよび、低濃度一酸化炭素ガスを検知する不完全燃焼検知器用センサとして、広く用いられている。第2の方式は、接触燃焼式であり、ビーズ状に形成した酸化触媒の内部に抵抗温度係数の高い金属線から成る測温抵抗体を埋め込んだ構造のガス検知素子を用いる。

0004

このセンサの動作原理は、加熱された酸化触媒の表面で可燃性ガスを接触酸化させ、このときの燃焼熱によるセンサの温度上昇を測温抵抗体の電気抵抗値の変化として検出するものである。この方式では、センサの温度上昇による微少な電気抵抗値の変化を捉える必要があるため、通常は、可燃性ガスを接触酸化する機能を持ったガス検知素子と、これと同一形状でしかも可燃性ガスを接触酸化しない温度補償素子とをブリッジ回路の2つの枝辺にそれぞれ組み込んだ構成のガスセンサとして使用される。

0005

このように、接触燃焼式ガスセンサでは2個の素子が必要であるが、この方式のガスセンサは共存する水分の影響を受けにくいこと、温度補償素子を用いているため周囲温度の影響が少ないことなど、半導体式に比べ信頼性に優れるという特徴がある。以上のことから、接触燃焼式ガスセンサは、厨房浴室など、使用環境の厳しい場所を対象としたガス漏れ検知に多く用いられている。

0006

近年、住宅構造密閉化が進むとともに、室内で燃焼器具を使用中に不完全燃焼となり、このときに発生する一酸化炭素ガスによって中毒死する悲惨事故が増える傾向にある。一酸化炭素ガスは、極めて低濃度でも人体に対して強い毒性を持ち、例えば、人は、2000 ppmの一酸化炭素ガス中では、20分間で頭痛めまいの症状が現れ、50分で意識不明となる。従って、不完全燃焼状態を速やか検知し事故を未然に防ぐためには、1000ppm 以下の低濃度の一酸化炭素を精度良く検知可能なガスセンサが必要となる。

0007

従来、ガス漏れ検知装置と不完全燃焼検知装置はそれぞれ別個製品であった。このうち、ガス漏れ検知装置は、近年、通産省の指導により比較的普及されてきた。しかし、不完全燃焼検知装置はガス漏れ検知器検知器に比べその普及率は極めて低いのが実状であった。

0008

このようなガス事故増加傾向歯止めをかけるため、最近、大手ガス会社を中心に一台の検知装置にガス漏れ検知と不完全燃焼検知の両方の機能を持たせ、その普及促進を図る動きが高まって来た。一台の検知装置にガス漏れと不完全燃焼の2つの検知機能を持たせた、複合検知装置としては、以下の構成のものがある。

0009

この検知装置は、上記の酸化スズを用いた、いわゆる半導式センサを使用しており、メタン検知用と一酸化炭素ガス(以後これをCOと記す)検知用の二つのセンサを一台の検知器に搭載したものである。この複合型検知器のメタン検知用センサでは、酸化スズ焼結体を常時約400 ℃に保ち、これにメタンが接触したときの電気抵抗値の減少を電流値の変化として検出している。

0010

一方、CO検知用センサは、メタン検知用センサと類似の酸化スズ焼結体を約100 ℃と約300 ℃の2つの温度に交互に保ち、低温側でCOを検知し、高温側では低温動作時に吸着したガス中の水分を脱離させる、いわゆるヒートクリーニングを行う方式である。すなわち、上記の複合型検知器は、これまでの都市ガス検知器と不完全燃焼検知器とを単に一台の検知器用のケースに押し込んだものに他ならない。

発明が解決しようとする課題

0011

従来の複合型検知器には以下のような課題があった。検知方式が半導体式であるため、メタン検知、CO検知のいずれの場合もガス中に共存する水蒸気により検知精度が低下する。酸化スズを用いた半導体式ガスセンサは、ガス中に水蒸気が存在する場合、酸化スズ表面に水蒸気が化学吸着し、その電気抵抗値が低下する性質を持つ。従って、ガス中に水蒸気が含まれると、実際の検知成分濃度よりも低濃度で警報を発する傾向があり、検知対象成分(例えば、メタン或いはCO)の検知精度に誤差を生じる。

0012

この現象はセンサの動作温度が低い程顕著になるため、とくに100 ℃のような低温度で動作させるCO検知用センサの場合に影響が大きくなる。都市ガスの主成分であるメタンは空気より軽いため、ガス漏れ検知器は天井部に近い箇所に設置されるが、この検知器に半導体式COセンサを組み込んだ場合、特に、浴室、厨房などの高温・高湿度の環境中では、CO検知部は人体に殆ど影響を及ぼさないレベルCO濃度でも誤動作してしまう危険性がある。

0013

従来の複合型検知器に用いられるCOセンサは100 ℃と300 ℃の2 つの温度で周期的に動作させる方式のため、不完全燃焼を連続的に監視することができない。そのため、例えば、狭い洗面所や浴室でCO濃度が急速に増大したような時、検知器の動作が遅れガス中毒にいたるケースもあり得る。このように不完全燃焼検知器は、どのような状況下でも、不完全燃焼状態となったら即時に警報を発することができる連続監視型の検知器でなければならない。

0014

従来のCOセンサは、センサ温度を周期的に変える方式のため、センサの電源回路タイマー機能を付加する必要があり、回路構成が複雑となる。このようなCOセンサを、メタンセンサ一体化することになるため、安価な複合型検知器を供給することは極めて困難である。上記のように、従来の複合型検知器には、特にCOセンサの実用レベルの信頼性、及び検知器としてのコスト等の点で改善すべき問題があった。

0015

本発明の目的は、上記問題点のない、一定の温度で動作することができ、1000ppm の低いガス濃度の可燃性ガスおよび不完全燃焼ガスの両者を常時検知可能な複合ガスセンサを提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

上記目的を達成するために、測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、または貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなるガス検知部のいずれかの2個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部、または前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部、であるものとする。以下、これらを第1の複合センサという。

0017

また、測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、次の各2個のガス検知部の組よりなる第1のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部とフィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部、前記第1のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、または前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組と、次の各2個のガス検知部の組よりなる第3のグループ、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第2のフィルタ被せられてなるガス検知部、または前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第2のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組とからなるものとする。以下、これらを第2の複合センサという。

0018

また、測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、前記第1のグループのいずれかの1組と、次の各2個のガス検知部の組よりなる第4のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、フィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組とからなるものとする。以下、これらを第3の複合センサという。

0019

また、測温抵抗体に酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなり、酸化触媒はパラジウムが主である第1のガス検知素子、または第1のガス検知素子と同じ構成であり、酸化触媒は白金が主である第2のガス検知素子のいずれかのガス検知素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ、または金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタのいずれかのフィルタが、被せられてなる、あるいはフィルタが被せられないでなるガス検知部のいずれかの4個のガス検知部を組み合わせなる複合ガスセンサにおいて、ガス検知部の組み合わせは、次の各2個のガス検知部の組よりなるループを第2のグループ、フィルタが被せられない前記第1のガス検知素子からなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、フィルタが被せられない前記第2のガス検知素子からなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第2のガス検知素子に前記第1のフィルタが被せられてなるガス検知部と前記第1のガス検知素子に前記第1のフィルタおよび前記第3のフィルタが被せられてなるガス検知部、のいずれかの1組と、前記第4のグループのいずれかの1組とからなるものとする。以下、これらを第4の複合センサという。

0020

また、前記複合ガスセンサにおいて、同じ種類のフィルタが被せられるガス検知素子は、同一のフィルタ内に納められると良い。さらに、前記複合ガスセンサにおいて、前記第3のグループまたは前記第4のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値は前記第1のグループおよび前記第2のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値の3ないし10倍であると良い。

0021

本発明の複合ガスセンサは、ガス検知素子とフィルタとを組み合わせたガス検知部を構成し、さらにこれらガス検知部を複数個組み合わせて構成されるので、先ず、ガス検知素子とフィルタの個別の作用を説明し、次にガス検知部、複合ガスセンサの作用を説明する。

0022

第1のガス検知素子(以下、E1と記す) に担持されているパラジウムはメタン、CO、水素およびエタノールに対して酸化活性を持つ。第2のガス検知素子 (以下、E2と記す) に担持されている白金はCO、水素およびエタノールに対して酸化活性を持つ。第1のフィルタ(以下、F1と記す) は活性炭よりなり、活性炭はエタノールを物理吸着するので、フィルタはエタノール以外のメタン、COおよび水素は透過させる。

0023

第2のフィルタ(以下、F2と記す) は貴金属触媒を担持した活性炭よりなり、貴金属触媒はCOおよび水素に対し常温近傍で酸化活性を持つ。活性炭の作用と重畳するのでこのフィルタはF2はメタンのみを透過させる。第3のフィルタ (以下、F3と記す) は金触媒を担持した酸化鉄よりなり、COに対し酸化活性を持つので、メタン、水素およびエタノールを透過させる。タノールを物理吸着するので、フィルタはエタノール以外のメタン、COおよび水素は透過させる。

0024

本発明によれば、第1の複合ガスセンサは、2つのガス検知部の組み合わせ、E1F1とE2F2、またはE1F2とE2F1である。上記個別要素の作用の組み合わせを考慮すれば、前者の組み合わせでは、ガス検知部E1F1はフィルタF1を透過したメタン、COおよび水素はその内部のガス検知素子E1により酸化燃焼)される。すなわちメタン、COおよび水素に感度を持つ。一方、ガス検知部E2F2ではF2を透過したメタンはE2では酸化されず、内部のガス検知素子E2はいずれのガスも酸化しない。すなわちいずれのガスにも感度を持たない。従って、ガス検知部E1F1とガス検知部E2F2をブリッジ回路の2つの枝辺に組み込んだ場合、ガス検知部E2F2は実際は補償部として働き、メタン、COおよび水素に対してブリッジ出力を有することができる。

0025

後者E1F2とE2F1の組み合わせはブリッジ回路に組み込まれることが重要である。ガス検知部E1F2はメタンのみに感度をもち。ガス検知部E2F1はCOおよび水素に対して感度をもつ。従って、両ガス検知部が同時に感度を持つか、または同時に持たないとき以外に、ブリッジ出力は出力される、すなわちメタン、COおよび水素に対してブリッジ出力を有することができる。

0026

第2の複合ガスセンサは、ガス検知部の4個からなり、その組み合わせは第1のグループ、E1とE2、E1F1とE2F1、E1F2とE2F2、E1F3とE2F3、またはE1F1F3とE2F1F3のいずれかの1組と、他の2個のガス検知部よりなる第3のグループ、E1F1とE1F2、またはE2F1とE2F2のいずれかの1組とからなる。上記と同様に、ガス検知素子とフィルタとの組み合わせ作用により、第1のグループのブリッジ出力はメタンのみに対してブリッジ出力を有することができ、第3のグループのブリッジ出力はCOおよび水素に対してブリッジ出力を有することができる。

0027

第2の複合ガスセンサは2つのブリッジ回路を使用するので、メタンと、COおよび水素とを識別することが可能となる。第3の複合ガスセンサは、ガス検知部の4個からなり、その組み合わせは第1のグループ、のいずれかの1組と、他の2個のガス検知部よりなる第4のグループ、E1とE1F3、E2とE2F3、E1F1とE1F1F3、またはE2F1とE2F1F3のいずれかの1組とからなる。

0028

上記と同様にして、第4のグループでは、COに対してのみブリッジ出力を有することができる。従って、第3の複合ガスセンサはメタンとCOとを識別することが可能となる。第4の複合ガスセンサは、ガス検知部の4個からなり、2個のガス検知部よりなる第2のグループ、E1とE2F3、E2とE1F3、E1F1とE2F1F3、またはE2F1とE1F1F3のいずれかの1組と2個のガス検知部よりなる第4のグループのいずれかの1組とからなる。

0029

上記と同様にして、第2のグループでは、メタンとCOに対してのみブリッジ出力を有することができるがCOに対する出力はメタン対する出力より小さい。従って、第4の複合ガスセンサはメタンととCOとを識別することが可能となる。前記複合ガスセンサにおいて、前記第3のグループまたは前記第4のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値は前記第1のグループおよび前記第2のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値の3ないし10倍とすると、COは数百ppm 、メタンは数千ppm と約1桁違う実際の検知濃度に対して、ブリッジ出力を同程度とすることができる。

0030

実施例1
図1は本発明の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)はガス検知部の断面図、(b)は対となる検知部の断面図である。ガス検知素子11は線径50μm の白金コイル焼結させた比表面積150 m2/gr の活性アルミナ担体にパラジウムを5 wt%担持してなる。白金コイルの両端は、絶縁性ベース3aに立てられた2 本の金属製ピン4 に溶接されている。また、ベース3aには、ガス検知素子11を覆うように2 枚の100メッシュ金網からなる防爆用金網20a が設けられている。

0031

一方、金網20a の外側には活性炭からなるフィルタ21a が円筒状に装着されて、ガス検知部S11 とされる。この活性炭フィルタ21a は、クラケミカル製の繊維状活性炭FR-15 の円筒状成型体であり、その外側のキャップ21k の内側円筒面に接して支持され、キャップ21k は、側壁部が50メッシュの金属製金網と天井部が気密性天板とからなる。

0032

ガス検知素子12はガス検知素子11と同様の担体に、白金触媒が5 wt%担持されてなる。このガス検知部S22 の構成はガス検知部11と同様であるが、異なるところはフィルタ22a の材質であり、フィルタ22a には、前記活性炭フィルタ21a に白金触媒を7 wt% 担持した活性炭の成型体22f が充填されている。ガス検知部S22 はメタン、CO、水素およびエタノールに対して感度を持たないので、実質的には補償部である( 作用項参照) 。

0033

上記のガス検知部S11 とガス検知部S22 とをブリッジ回路に組み込み、メタン、CO、水素、エタノールの各ガス成分に対する出力を評価した。図2はこの1実施例の複合ガスセンサのブリッジ出力のグラフである。1M、1C、 1H および1Eはそれぞれメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力である。図2から、本発明の複合ガスセンサは、メタン、CO、水素の3成分のガスに対して感度を持ち、酒の燗や、味醂などの調理時に発生するエタノールに対しては全く感度を持たないことが判る。
実施例2
この複合ガスセンサは4つのガス検知部からなる。図3は本発明の他の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)はメタン検知部S1の断面図、(b)はこれと対となるガス検知部S2の断面図、(c)はCOおよび水素検知部S21xの断面図、(d)これと対となるガス検知部S22xの断面図である。

0034

この実施例では、ガス検知出力バランスをとるため、メタン検知部S1および対のガス検知部S2のガス検知素子11、12には線径50μm の白金線からなるコイルを用いた。一方、CO、水素検知部対のガス検知素子12xには線径15μm の白金線からなるコイルを用い、コイルの巻き数をメタン検知部のガス検知素子のコイルより多くして、コイルの電気抵抗値をメタン検知部の素子よりも約7 倍大きくしたものを用いた。なお、本発明のガス検知機能を全体に統一して理解し易いように、ガス検知部が同じ構成の場合には同じ符号をもちいる。

0035

メタン検知部S1および対のガス検知部S2は、個別のベース3aのピン4 にそれぞれガス検知素子11、12が溶接され、金網20a が被せられるだけであり、フィルタは被せられない。CO、水素検知部S21xはベース3aのピン4 に高抵抗の白金コイルのガス検知素子12xが溶接され、金網20a が被せられさらに、実施例1 における活性炭フィルタ21a が被せられる。CO、水素検知部S21xと対となるガス検知部は前記S22xである。

0036

メタン検知部S1および対のガス検知部S2をブリッジ回路にそれぞれ組み込み、CO、水素検知部S21xおよび対のガス検知部S22xを別のブリッジ回路にそれぞれ組み込み、実施例1と同様にメタン、CO、水素、エタノールの各ガス成分に対する出力を評価した。図4はメタン検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフである。21M 、21C 、21H および21E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。図4よりメタンに対してのみ感度があることが判る。

0037

図5はCO、水素検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフである。22M 、22C 、22H および22E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。図5よりCO、水素に対してのみ感度があることが判る。すなわち、本発明の4 つのガス検知部からなる複合ガスセンサを用いれば、ガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。
実施例3
この複合ガスセンサは機能上は4つのガス検知部からなるが、3 つのガス検知素子には同種のフィルタが被せられるものを1 つのフィルタに納め、全体で2個のガス検知部とした場合である。

0038

図6は本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)は3素子のガス検知部(S11+S11x+S21)の断面図、(b)は3素子のガス検知部(S11+S11x+S21)の平面図、(c)は1素子のガス検知部S12xの断面図である。3素子のガス検知部(S11+S11x+S21)は、実施例2における、ガス検知素子11、ガス検知素子11x およびガス検知素子12を6 本ピンを備えたベース3cの各2 本ずつに溶接し、活性炭フィルタ21c を被せたものである。各素子が熱的に独立であるように、熱遮蔽板5を素子の間に設けた。

0039

1素子のガス検知部S12xは、ガス検知素子11x に貴金属触媒を担持した活性炭のフィルタ22a を被せたものである。メタン検知対である、フィルタ21c中のガス検知素子11 (ガス検知部S11)とガス検知素子12 (ガス検知部S21)とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図7はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。31M 、31C 、31H および31E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0040

図7より、このメタン検知対はメタンに対してのみ感度があることが判る。同様に、CO、水素検知対である、活性炭フィルタ21c中のガス検知素子11x (ガス検知部S11x) と貴金属触媒担持の活性炭フィルタ22a 中のガス検知素子11x(ガス検知部S12x) とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図8はこの実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。32M 、32C 、32H および32E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0041

図8より、このCO、水素検知対はCOおよび水素に対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO、水素検知対とを同時に使用する、複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。さらに、本構成によれば、メタン検知部とCO、水素検知部とが全体で2 個のベースに収納された構成となるため、検知器に搭載する場合、省スペース効果が得られる。
実施例4
この複合ガスセンサは機能上は4つのガス検知部からなるが、3 つのガス検知素子には同種のフィルタが被せられるものを1 つのフィルタに納め、全体で2個のガス検知部とした場合である。

0042

図9は本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)は1素子のガス検知部S21xの断面図、(b)は3素子のガス検知部(S12+S22 +S22x) の断面図、(c)は3素子のガス検知部(S12+S22 +S22x) の平面図である。3素子のガス検知部(S11+S22 +S22x) は、実施例2における、ガス検知素子11、ガス検知素子12およびガス検知素子12x を6 本ピンを備えたベース3cの各2本ずつに溶接し、貴金属触媒担持の活性炭フィルタ22c を被せたものである。各素子が熱的に独立であるように、熱遮蔽板5を素子の間に設けた。

0043

1素子のガス検知部S21xは、ガス検知素子12xに活性炭のフィルタ21a を被せたものである。メタン検知対である、フィルタ22c中のガス検知素子11とガス検知素子12とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図10はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。41M 、41C 、41H および41E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0044

図10より、このメタン検知対はメタンに対してのみ感度があることが判る。同様に、CO、水素検知対である、活性炭フィルタ21c中のガス検知素子12xと貴金属触媒担持の活性炭フィルタ22a 中のガス検知素子12x とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図11はこの実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。42M 、42C 、42H および42E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0045

図11より、このCO、水素検知対はCO、水素に対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO、水素検知対とを同時に使用する、複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。さらに、本構成によれば、メタン検知部とCO、水素検知部とが全体で2 個のベースに収納された構成となるため、検知器に搭載する場合、省スペース効果が得られる。
実施例5
この複合ガスセンサは4つのガス検知部からなる。図12は本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)はメタン検知部S1の断面図、(b)はこれと対となるガス検知部S2の断面図、(c)はCO検知部S1x の断面図、(d)これと対となるガス検知部S13xの断面図である。

0046

この実施例でも、ガス検知出力のバランスをとるため、実施例2と同様のガス検知素子を用いた。メタン検知部S1、対のガス検知部S2およびCO検知部S1x は、個別のベース3aのピン4 にそれぞれガス検知素子11、12、および11x が溶接され、金網20a が被せられるだけであり、フィルタは被せられない。

0047

CO検知部S1x と対となるガス検知部S13xはベース3aのピン4 にガス検知素子11x が溶接され、金網20a が被せられさらに、金触媒を担持したα−酸化鉄フィルタ23a が被せられる。メタン検知対である、ガス検知素子11 (ガス検知部S1) とガス検知素子12 (ガス検知部S2) とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図13はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。51M 、51C 、51H および51E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0048

図13より、このメタン検知対はメタンに対してのみ感度があることが判る。同様に、CO、水素検知対である、ガス検知素子11x(ガス検知部S1x)と活性炭フィルタ23a 中のガス検知素子11x(ガス検知部S13x) とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図14はこの実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。32M 、32C 、32H および32E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0049

図14より、このCO、水素検知対はCOおよび水素に対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO、水素検知対とを同時に使用する、複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。
実施例6
この複合ガスセンサは4つのガス検知部からなり、メタン検知対は実施例5と同じであり、CO検知対が異なるものである。

0050

図15は本発明の他の複合ガスセンサのCO検知対の図であり、(a)CO検知部S11xの断面図、(b)これと対となるガス検知部S113x の断面図である。この実施例でも、ガス検知出力のバランスをとるため、実施例2と同様のガス検知素子を用いた。CO検知部S11xは実施例3のガス検知部S11xに同じである。これと対となるガス検知部S113x はベース3aのピン4 にガス検知素子11x が溶接され、金網20a が被せられ、その上に金触媒を担持したα−酸化鉄フィルタ23a が被せられ、さらに活性炭フィルタ21a が被せられたものである。

0051

CO検知対としてCO検知部S11xおよび対のガス検知部S113x をブリッジ回路にそれぞれ組み込み、実施例1と同様にメタン、CO、水素、エタノールの各ガス成分に対する出力を評価した。図16はCO検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフである。62M 、62C 、62H および62E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。図16よりCOに対してのみ感度があることが判る。

0052

メタン検知対は実施例5とおなじなので、本発明の4つのガス検知部からなる複合ガスセンサを用いれば、ガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。次に、この実施例のCO検知対のブリッジ出力の経時安定性を評価するため、検知対をブリッジ回路に組み込み大気中で通電状態で保持し一定期間ごとにガス検知素子出力を測定した。図17は、この実施例のCO検知対のブリッジ出力の経時安定性のグラフである。図17には比較のため実施例5の金触媒を担持したα−酸化鉄フィルタのみが被せられたCO検知対の経時安定性も示した。実施例6のメタン検知対はカーブ63、実施例5のメタン検知対はカーブ53である。

0053

図17から、実施例5のCO検知対ではCO出力が僅かに低下する傾向があるのに対し、この実施例のCO検知対のように、活性炭フィルタを追加した場合にはCO出力の低下は全く認められないことが判る。実施例5のCO検知対のCO出力が低下するのは、ガス検知部S113x(実質は温度補償部)の金/酸化鉄触媒CO酸化活性が経時的に低下し、一部のCOが素子部の内部に浸透し、素子の表面で酸化することによる。

0054

金/酸化鉄触媒のCO酸化活性が低下する理由、および活性炭フィルタと組み合わせると安定性が改善される理由は現時点では不明である。以上のように、この実施例の複合ガスセンサを用いることによって、ガス漏れと不完全燃焼の分別検知が可能で、しかも長期信頼性に優れた複合検知器が得られる。
実施例7
この複合ガスセンサは外形上は2つのガス検知部からなる。実施例6におけるメタン検知対のガス検知素子11、12に活性炭フィルタを被せて、実施例6と同様のメタン検知対を得ることができる。この場合は、活性炭フィルタのみを要するガス検知素子は3個あり、これらを一括して1個のガス検知部(S11+S21 +S11x) とした。図18は、本発明の別の実施例の複合ガスセンサである3素子のガス検知部(S11+S21 +S11x) の断面図である。ガス検知素子11、12、11x を6 本ピンを備えたベース3cの各2 本ずつに溶接し、活性炭フィルタ21c を被せたものである。実施例2と同様に熱遮蔽板を素子の間に設けた。残りのガス検知部S113xは実施例6と同じである。

0055

メタン検知対である、フィルタ21c 中のガス検知素子11 (ガス検知部S11)とフィルタ22a 中のガス検知素子12 (ガス検知部S21)とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図19はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。71M 、71C 、71H および71E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0056

図19より、このメタン検知対はメタンに対してのみ感度があることが判る。同様に、CO検知対である、活性炭フィルタ21c中のガス検知素子11x (ガス検知部S11)と活性炭フィルタ21cと金触媒担持の酸化鉄フィルタ23a との二重フィルタ中のガス検知素子11x (ガス検知部S113x)とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図20はこの実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。72M 、72C 、72H および72E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0057

図20より、このCO、水素検知対はCOに対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO検知対とを同時に使用する複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。さらに、本構成によれば、メタン検知部とCO、水素検知部とが全体で2 個のベースに収納された構成となるため、検知器に搭載する場合、省スペース効果が得られる。
実施例8
この複合ガスセンサは外形上は2つのガス検知部からなる。メタン検知対のガス検知素子11、12とCO検知対のガス検知素子12xに酸化鉄フィルタと活性炭フィルタを被せ、CO検知対の他のガス検知素子12x には活性炭フィルタのみを被せて、実施例6と同様の機能の複合ガスセンサを得た。この場合は、酸化鉄フィルタと活性炭フィルタを要するガス検知素子は3個あり、これらを一括して1個のガス検知部(S113 +S213+S213x)とした。図21は、本発明の別の実施例の複合ガスセンサであり、(a)CO検知部(S21x) の断面図であり、(b)は3素子のガス検知部(S113t+S213+S213x)の断面図である。ガス検知素子11、12、12x を,本ピンを備えたベース3cの各2 本ずつに溶接し、酸化鉄フィルタ23c および活性炭フィルタ21c を被せたものである。実施例2と同様に熱遮蔽板を素子の間に設けた。残りのガス検知部S21xはガス検知素子12x に活性炭フィルタ21a を被せたものである。

0058

メタン検知対である、二重フィルタ中のガス検知素子11 (ガス検知部S113) とガス検知素子12 (ガス検知部S213) とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図22はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。81M 、81C 、81H および81E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0059

図22より、このメタン検知対はメタンに対してのみ感度があることが判る。同様に、CO検知対である、活性炭フィルタ21c中のガス検知素子12x(ガス検知部S21x) と二重フィルタ中のガス検知素子12x(ガス検知部S213x)とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図23はこの実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。82M 、82C 、82H および82E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0060

図23より、このCO、水素検知対はCOに対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO検知対とを同時に使用する複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。さらに、本構成によれば、メタン検知部とCO、水素検知部とが全体で2 個のベースに収納された構成となるため、検知器に搭載する場合、省スペース効果が得られる。
実施例9
この複合ガスセンサは2つのガス検知部からなる。図24は、本発明の別の実施例の2素子のガス検知部の図であり、(a)は活性炭フィルタ付きのガス検知部(S11+S11x) の断面図、(b)は酸化鉄フィルタと活性炭フィルタ付きのガス検知部(S213 +S213x)の断面図、(c)は S11+S11xの平面図、(d)S213+S213x の平面図である。この実施例では実施例6と類似の機能の複合ガスセンサを得た。

0061

この場合は、活性炭フィルタのみを要するガス検知素子は2個あり、これらを一括して1個のガス検知部(S11+S11x) とし、酸化鉄フィルタと活性炭フィルタを要するガス検知素子は2個あり、これらを一括して1個のガス検知部(S213 +S113x)とした。ガス検知素子11、11x を4本ピンを備えたベース3bの各2 本ずつに溶接し、活性炭フィルタ21b を被せたものである。実施例2と同様に熱遮蔽板を素子の間に設けた。同様に、ガス検知素子11、11x には酸化鉄フィルタ23b と活性炭フィルタ21b を被せた。

0062

メタン検知対である、二重フィルタ中のガス検知素子11x(ガス検知部S113) とガス検知素子12 (ガス検知部S213) とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図25はこの実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。91M 、91C 、91H および91E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0063

図25より、このメタン検知対はメタンとCOに対してのみ感度があることが判る。しかし、メタン検知対でのCO出力は、メタン出力に比べ極めて小さく、例えば、実際に起こりうる2ガスの共存濃度に対して、例えば、3000ppm のメタン出力と500ppmのCO出力との相対出力は1/15であり、たとえ、ガス漏れ時にCOが共存してもメタン検知の精度は殆ど低下しない。

0064

同様に、CO検知対である、活性炭フィルタ21c中のガス検知素子11x (ガス検知部S11x) と二重フィルタ中のガス検知素子11x (ガス検知部S113x)とをそれぞれブリッジ回路に組み込み、実施例1と同様にブリッジ出力を調べた。図26はこの実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフである。92M 、92C 、92H および92E はメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力である。

0065

図26より、このCO、水素検知対はCOに対してのみ感度があることが判る。従って、メタン検知対とCO検知対とを同時に使用する複合ガスセンサはガス漏れと、不完全燃焼を分別して検知することができる。さらに、本構成によれば、メタン検知部とCO、水素検知部とが全体で2個のベースに収納された構成となるため、検知器に搭載する場合、省スペース効果が得られる。

発明の効果

0066

本発明の複合ガスセンサは、測温抵抗体にパラジウムを主とする酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなる第1のガス検知素子(E1、以下ガス検知素子の種類、フィルタの種類を符号を用いて表す) と、測温抵抗体に白金を主とする酸化触媒が担持された金属酸化物担体が固着されてなる第2のガス検知素子(E2)のいずれかの1素子に、活性炭よりなる第1のフィルタ(F1)と、貴金属触媒を担持した活性炭よりなる第2のフィルタ(F2)と、金を担持した酸化鉄よりなる第3のフィルタ(F3)のいずれかのフィルタが、被せられてなるガス検知部の2ないし4の所定の組み合わせからなり、いずれの組み合わせであっても、これらをブリッジ回路に組み込んだガス検知装置はガス漏れ時に発生するメタンと不完全燃焼時に発生するCOあるいは、COと水素の混合ガスを連続的に検知できる。また、酒の燗や、調理時の味醂などから発生するエタノールに対して全く感度を持たないため、実フィールドで使用した場合でも誤報の危険性がなく極めて信頼性が高い。

0067

さらに、半導体式ガスセンサを用いたときのような、ガス中の水蒸気による警報濃度の敏感化が起こることが無く、信頼性の高いガス漏れ・不完全燃焼複合型検知器を得ることができる。以下各組み合わせについて効果を説明する。第1の複合ガスセンサは、ガス検知素子とフィルタとの組み合わせが、E1F1とE2F2、またはE1F2とE2F1であるので、一対のセンサでガス漏れと不完全燃焼を同時に検知でき、構成が単純で安価なガス漏れ・不完全燃焼同時検知型検知器が得られる。

0068

第2の複合ガスセンサは機能上はガス検知部4個からなり、その組み合わせは第1のグループ、E1とE2、E1F1とE2F1、E1F2とE2F2、E1F3と2F3 、または1F1F3と2F1F3 のいずれかの1組と、他の2個のガス検知部よりなる第3のグループ、E1F1とE1F2、またはE2F1とE2F2のいずれかの1組とからなる。第1のグループのブリッジ出力はメタンのみに対してブリッジ出力を有することができ、第3のグループのブリッジ出力はCOおよび水素に対してブリッジ出力を有することができるので、メタンと、COおよび水素とを、すなわち、ガス漏れと不完全燃焼とを識別できるガス検知装置を得ることができる。

0069

第3の複合ガスセンサは機能上はガス検知部の4個からなり、その組み合わせは第1のグループ、E1とE2、E1F1とE2F1、E1F2とE2F2、E1F3と2F3 、または1F1F3 と2F1F3 のいずれかの1組と、他の2個のガス検知部よりなる第4のグループ、E1とE1F3、E2とE2F3、E1F1とE1F1F3、またはE2F1とE2F1F3のいずれかの1組とからなる。

0070

第1のグループのブリッジ出力はメタンのみに対してブリッジ出力を有することができ、第4のグループのブリッジ出力はCOのみに対してブリッジ出力を有することができるので、第3の複合ガスセンサはメタンとCOとを、すなわち、ガス漏れと不完全燃焼とを識別できるガス検知装置を得ることができる。識別することが可能となる。

0071

不完全燃焼検知部がガス中のCOのみに感度を持ち、他のいかなる成分にも感度を持たないことである。不完全燃焼ガス中のCOと水素の濃度比は、一般に2/1 とされているものの、現実にはその比率燃焼状態によって変動する。第3の複合ガスセンサは、このようなCOと水素の濃度変動に関わらず、不完全燃焼ガス中の有毒成分であるCOの濃度のみに感度を持ち、極めて信頼性が高い。

0072

第4の複合ガスセンサは、機能上はガス検知部の4個から、外形上は2個のガス検知部からなり、2個のガス検知部よりなる第2のグループ、E1とE2F3、E2とE1F3、E1F1とE2F1F3、またはE2F1とE1F1F3のいずれかの1組と2個のガス検知部よりなる第4のグループのいずれかの1組とからなる。上記と同様にして、第2のグループでは、メタンとCOに対してのみブリッジ出力を有することができるがCOに対する出力はメタン対する出力より小さく、第4のグループはCOのみに対してブリッジ出力を有することができるので、第4の複合ガスセンサはメタンとCOとを、すなわち、ガス漏れと不完全燃焼とを識別できるガス検知装置を得ることができる。また、外形は2個のベースに収納された構成であるため、検知器内に占めるスペースも少なくて済み、極めて実用性富む

0073

また、前記第3のグループまたは前記第4のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値は前記第1のグループおよび前記第2のグループのガス検知素子の測温抵抗体の抵抗値の3ないし10倍としたため、メタンにくらべ検知濃度が約1桁低いCOに対してもブリッジ出力が同程度となり、ブリッジ出力レベル検知のためのコンパレータは両者に対して同一機能で済む。

図面の簡単な説明

0074

図1本発明の1実施例の複合ガスセンサの図、(a)はガス検知部S11 の断面図、(b)は対となる検知部S22 の断面図
図2本発明の1実施例の複合ガスセンサのブリッジ出力のグラフ
図3本発明の他の実施例の複合ガスセンサの図、(a)はメタン検知部S1の断面図、(b)はこれと対となるガス検知部S2の断面図、(c)はCOおよび水素検知部S21xの断面図、(d)これと対となるガス検知部S22xの断面図
図4メタン検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図5CO、水素検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図6本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)は3素子のガス検知部(S11+S11x+S21)の断面図、(b)は3素子のガス検知部(S11+S11x+S21)の平面図、(c)は1素子のガス検知部S12xの断面図
図7この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図8この実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図9本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)は1素子のガス検知部S21xの断面図、(b)は3素子のガス検知部(S12+S22 +S22x) の断面図、(c)は3素子のガス検知部(S12+S22 +S22x) の平面図
図10この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図11この実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図12本発明の別の実施例の複合ガスセンサの図であり、(a)はメタン検知部S1の断面図、(b)はこれと対となるガス検知部S2の断面図、(c)はCO検知部S1xの断面図、(d)これと対となるガス検知部S13xの断面図
図13この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図14この実施例のCO、水素検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力
図15本発明の他の複合ガスセンサの図であり、(a)CO検知部S11xの断面図、(b)これと対となるガス検知部S113x の断面図
図16CO検知対のメタン、CO、水素、エタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図17この実施例のCO検知対のブリッジ出力の経時安定性のグラフ
図18本発明の別の実施例の複合ガスセンサである3素子のガス検知部(S11+S21 +S11x) の断面図
図19この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図20この実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図21本発明の別の実施例の複合ガスセンサであり、(a)はCO検知部(S21x)の断面図、(b)は素子のガス検知部(S113 +S213+213x) の断面図
図22この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図23この実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図24本発明の別の実施例の2素子のガス検知部の図であり、(a)は活性炭フィルタ付きのガス検知部(S11+S11x) の断面図、(b)は酸化鉄フィルタと活性炭フィルタ付きのガス検知部(S213 +S213x)の断面図、(c)は S11+S11xの平面図、(d)S213+S213x の平面図
図25この実施例のメタン検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ
図26この実施例のCO検知対のメタン、CO、水素およびエタノールに対するブリッジ出力のグラフ

--

0075

11 Pd担持ガス検知素子
11x Pd担持ガス検知素子
12 Pt担持ガス検知素子
12xPt担持ガス検知素子
20a金網
20b 金網
20c 金網
21kキャップ
21a活性炭フィルタ
21b 活性炭フィルタ
21c 活性炭フィルタ
22a貴金属触媒担持活性炭フィルタ
22b 貴金属触媒担持活性炭フィルタ
22c 貴金属触媒担持活性炭フィルタ
23a金触媒担持酸化鉄フィルタ
23b 金触媒担持酸化鉄フィルタ
23c 金触媒担持酸化鉄フィルタ
3aベース
3b ベース
3c ベース
4ピン
Sijガス検知部、i(=1,2):ガス検知素子の種類に対応
j(=1,2,3):フィルタの種類に対応
Sijk ガス検知部、i(=1,2):ガス検知素子の種類に対応
j,k(=1,2,3):フィルタの種類に対応

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