JPH1114579A - 接触燃焼式一酸化炭素センサ - Google Patents
接触燃焼式一酸化炭素センサInfo
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- JPH1114579A JPH1114579A JP16392097A JP16392097A JPH1114579A JP H1114579 A JPH1114579 A JP H1114579A JP 16392097 A JP16392097 A JP 16392097A JP 16392097 A JP16392097 A JP 16392097A JP H1114579 A JPH1114579 A JP H1114579A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素、あるいは水蒸気などの影響を受
けずに、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検出することが
できる接触燃焼式一酸化炭素センサを提供する。 【解決手段】 検出素子の担体層の大きさが温度補償素
子の担体層の大きさと異なる接触燃焼式一酸化炭素セン
サ。
けずに、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検出することが
できる接触燃焼式一酸化炭素センサを提供する。 【解決手段】 検出素子の担体層の大きさが温度補償素
子の担体層の大きさと異なる接触燃焼式一酸化炭素セン
サ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接触燃焼式一酸化
炭素センサに関する。
炭素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一酸化炭素センサは給湯器等の燃焼器具
に搭載され、その燃焼を排気中の一酸化炭素の有無によ
って監視し、不完全燃焼を検出した場合、これら燃焼器
具を停止したり、あるいは、燃焼条件をコントロールす
るのに用いられる。これら一酸化炭素センサの内、接触
燃焼式一酸化炭素センサは感度が良好でコンパクト化が
可能であるため広く用いられる。この接触燃焼式一酸化
炭素センサの検出素子は白金などからなる細い導線の周
囲に雰囲気中の一酸化炭素に対して活性を有する触媒を
担持させた担体（通常、アルミナを用いる）を配したも
ので、通常、雰囲気温度の変動による検出値への影響を
排除するため、一酸化炭素に対して活性を有しない担体
を配した同寸の温度補償素子とともに図１にモデル的に
示すようなブリッジ回路を形成して用いられる。図中符
号１が温度補償素子、符号２が検出素子である。
に搭載され、その燃焼を排気中の一酸化炭素の有無によ
って監視し、不完全燃焼を検出した場合、これら燃焼器
具を停止したり、あるいは、燃焼条件をコントロールす
るのに用いられる。これら一酸化炭素センサの内、接触
燃焼式一酸化炭素センサは感度が良好でコンパクト化が
可能であるため広く用いられる。この接触燃焼式一酸化
炭素センサの検出素子は白金などからなる細い導線の周
囲に雰囲気中の一酸化炭素に対して活性を有する触媒を
担持させた担体（通常、アルミナを用いる）を配したも
ので、通常、雰囲気温度の変動による検出値への影響を
排除するため、一酸化炭素に対して活性を有しない担体
を配した同寸の温度補償素子とともに図１にモデル的に
示すようなブリッジ回路を形成して用いられる。図中符
号１が温度補償素子、符号２が検出素子である。
【０００３】しかしながら、このような接触燃焼式一酸
化炭素センサでは、原理的には影響を及ぼさないはずの
二酸化炭素及び水蒸気などにより測定誤差が発生する。
図２（ａ）に一般的な接触燃焼式一酸化炭素センサの一
酸化炭素に対するセンサ出力の関係を示す。この図から
判るようにこのセンサは一酸化炭素の濃度変化に対して
良い直線性がある。一方、このセンサの二酸化炭素に対
するセンサ出力について、２０％酸素−８０％窒素混合
気体に様々な濃度になるよう二酸化炭素を添加したサン
プルガスを使用して調べた。その結果を図２（ｂ）に示
す。図２（ｂ）により、このセンサは二酸化炭素によっ
て出力低下することが判る。すなわち、二酸化炭素が５
％併存するとおよそ−０．６Ｖの出力低下が生じ、図２
（ａ）により換算すれば、一酸化炭素が２５０ｐｐｍ程
低く検出されてしまう。このように従来の接触燃焼式一
酸化炭素センサを用いた場合、二酸化炭素が併存する環
境では一酸化炭素の正確な測定ができなかった。
化炭素センサでは、原理的には影響を及ぼさないはずの
二酸化炭素及び水蒸気などにより測定誤差が発生する。
図２（ａ）に一般的な接触燃焼式一酸化炭素センサの一
酸化炭素に対するセンサ出力の関係を示す。この図から
判るようにこのセンサは一酸化炭素の濃度変化に対して
良い直線性がある。一方、このセンサの二酸化炭素に対
するセンサ出力について、２０％酸素−８０％窒素混合
気体に様々な濃度になるよう二酸化炭素を添加したサン
プルガスを使用して調べた。その結果を図２（ｂ）に示
す。図２（ｂ）により、このセンサは二酸化炭素によっ
て出力低下することが判る。すなわち、二酸化炭素が５
％併存するとおよそ−０．６Ｖの出力低下が生じ、図２
（ａ）により換算すれば、一酸化炭素が２５０ｐｐｍ程
低く検出されてしまう。このように従来の接触燃焼式一
酸化炭素センサを用いた場合、二酸化炭素が併存する環
境では一酸化炭素の正確な測定ができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に係る欠点を防止し、二酸化炭素、あるいは水蒸気な
どの影響を受けずに、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検
出することができる接触燃焼式一酸化炭素センサを提供
することを目的とする。
術に係る欠点を防止し、二酸化炭素、あるいは水蒸気な
どの影響を受けずに、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検
出することができる接触燃焼式一酸化炭素センサを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の接触
燃焼式一酸化炭素センサは、請求項１に記載の通り、一
酸化炭素に対し活性を有する担体層を導線の周囲に有す
る検出素子と、一酸化炭素に対し活性を有しない担体層
を導線の周囲に有する温度補償素子とを有する接触燃焼
式一酸化炭素センサであって、検出素子の担体層の大き
さが温度補償素子の担体層の大きさと異なるものである
構成を有する。
燃焼式一酸化炭素センサは、請求項１に記載の通り、一
酸化炭素に対し活性を有する担体層を導線の周囲に有す
る検出素子と、一酸化炭素に対し活性を有しない担体層
を導線の周囲に有する温度補償素子とを有する接触燃焼
式一酸化炭素センサであって、検出素子の担体層の大き
さが温度補償素子の担体層の大きさと異なるものである
構成を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において、温度補償素子の
担体層及び検知素子の担体層の形状が共に粒形であり、
温度補償素子の担体層の粒径が検知素子の担体層の粒径
の１．０５倍以上１．４倍以下であることが望ましい。
なお、上記において粒形とは、球、卵形、米粒形、略円
筒形を指す。また、温度補償素子の担体層及び検知素子
の担体層の形状は互いに相似形であることが好ましい。
これら形状が異なると本発明の効果を得られにくくな
る。本発明において、担体層素材としては、通常アルミ
ナが用いられ、検出素子には触媒を担持させたγ−アル
ミナ、熱補償素子にはα−アルミナを用いる。ここで、
ベーマイト形水酸化アルミニウムを８００〜９００℃で
熱処理することによりγ−アルミナが、１０００〜１２
００℃で熱処理を行うことによりα−アルミナが、それ
ぞれ得られる。なお、検出素子で用いる触媒を担持させ
たγ−アルミナはパラジウム、ロジウムや白金などの触
媒金属を含浸法等の常法により担持させて作製する。
担体層及び検知素子の担体層の形状が共に粒形であり、
温度補償素子の担体層の粒径が検知素子の担体層の粒径
の１．０５倍以上１．４倍以下であることが望ましい。
なお、上記において粒形とは、球、卵形、米粒形、略円
筒形を指す。また、温度補償素子の担体層及び検知素子
の担体層の形状は互いに相似形であることが好ましい。
これら形状が異なると本発明の効果を得られにくくな
る。本発明において、担体層素材としては、通常アルミ
ナが用いられ、検出素子には触媒を担持させたγ−アル
ミナ、熱補償素子にはα−アルミナを用いる。ここで、
ベーマイト形水酸化アルミニウムを８００〜９００℃で
熱処理することによりγ−アルミナが、１０００〜１２
００℃で熱処理を行うことによりα−アルミナが、それ
ぞれ得られる。なお、検出素子で用いる触媒を担持させ
たγ−アルミナはパラジウム、ロジウムや白金などの触
媒金属を含浸法等の常法により担持させて作製する。
【０００７】次いで、これらアルミナに若干の水、また
必要に応じてバインダー等を加えて混練しペースト状に
する。このペースト状物を導線周囲に粒状に成形し、そ
の後加熱して焼き付けて得られる。用いる導線は耐酸化
性、耐久性、耐熱性、価格とを勘案してその材質を決定
するが、通常は白金線を用いることが望ましい。なお、
コイル状に巻き上げた白金線を用い、このコイル部に上
記ペースト状物を粒状に成形することにより、感度を良
好なものとすることができる。
必要に応じてバインダー等を加えて混練しペースト状に
する。このペースト状物を導線周囲に粒状に成形し、そ
の後加熱して焼き付けて得られる。用いる導線は耐酸化
性、耐久性、耐熱性、価格とを勘案してその材質を決定
するが、通常は白金線を用いることが望ましい。なお、
コイル状に巻き上げた白金線を用い、このコイル部に上
記ペースト状物を粒状に成形することにより、感度を良
好なものとすることができる。
【０００８】
（検知素子の作製）白金の量が５重量％に調製された塩
化白金酸塩水溶液、パラジウムの量が５重量％に調製さ
れた塩化パラジウムの塩酸酸性水溶液、及びこれら水溶
液を等量混合し触媒担持用水溶液の３種を作製した。こ
れら触媒担持用水溶液それぞれにベーマイト形水酸化ア
ルミニウムを８５０℃で熱処理して得られたγ−アルミ
ナ（Ｘ線回折分析によりγ−アルミナであることを確認
した）を浸漬した後濾別して取り出し、乾燥後、若干の
水を加えて混練し、このペーストをコイル状に巻き上げ
た白金線（コイル部外径：０．６ｍｍ）（導線）のコイ
ル部を覆うように直径１〜２ｍｍの球状になるよう付着
させ、風乾後、通電して７００℃付近で焼き付けを行っ
て３種の検知素子を得た。
化白金酸塩水溶液、パラジウムの量が５重量％に調製さ
れた塩化パラジウムの塩酸酸性水溶液、及びこれら水溶
液を等量混合し触媒担持用水溶液の３種を作製した。こ
れら触媒担持用水溶液それぞれにベーマイト形水酸化ア
ルミニウムを８５０℃で熱処理して得られたγ−アルミ
ナ（Ｘ線回折分析によりγ−アルミナであることを確認
した）を浸漬した後濾別して取り出し、乾燥後、若干の
水を加えて混練し、このペーストをコイル状に巻き上げ
た白金線（コイル部外径：０．６ｍｍ）（導線）のコイ
ル部を覆うように直径１〜２ｍｍの球状になるよう付着
させ、風乾後、通電して７００℃付近で焼き付けを行っ
て３種の検知素子を得た。
【０００９】（温度補償素子の作製）検知素子作製に用
いたのと同じベーマイト形水酸化アルミニウムを１１０
０℃で熱処理して得たα−アルミナ（Ｘ線回折分析によ
りα−アルミナであることを確認した）に若干の水を添
加し、混練してペースト状にしたのち、検知素子で用い
たのと同様の白金線（導線）のコイル部を覆うように球
状に付着させ、風乾した。なお、この球の直径の異なる
サンプルを数種作製した。その後、これら白金線に通電
を行って発熱させて７００℃付近で焼き付けを行って温
度補償素子とした。なお、同様にして、いくつか粒径の
異なる温度補償素子を作製した。
いたのと同じベーマイト形水酸化アルミニウムを１１０
０℃で熱処理して得たα−アルミナ（Ｘ線回折分析によ
りα−アルミナであることを確認した）に若干の水を添
加し、混練してペースト状にしたのち、検知素子で用い
たのと同様の白金線（導線）のコイル部を覆うように球
状に付着させ、風乾した。なお、この球の直径の異なる
サンプルを数種作製した。その後、これら白金線に通電
を行って発熱させて７００℃付近で焼き付けを行って温
度補償素子とした。なお、同様にして、いくつか粒径の
異なる温度補償素子を作製した。
【００１０】（接触燃焼式一酸化炭素センサの組立とそ
の評価）上記で得た検知素子のうち、パラジウムを担持
させた検知素子及び粒径の異なる数種の温度補償素子を
用いてそれぞれ図１に示すようなブリッジ回路を形成
し、接触燃焼式一酸化炭素センサとした。次いでこれら
接触燃焼式一酸化炭素センサの両素子をヒータにより２
５０℃に保ち、一酸化炭素と水素混合ガスに対するセン
サ出力について調べたところ、図２（ａ）に示したのと
同じ結果が得られた。さらに、これら接触燃焼式一酸化
炭素センサの２０％酸素−８０％窒素混合気体に５％及
び１０％の濃度になるよう二酸化炭素を添加したサンプ
ルガスを使用し、二酸化炭素に対するセンサ感度を調べ
た。結果を図３（ａ）に示す。なお、二酸化炭素濃度が
５％のときの、温度補償素子の担体層の粒径の検知素子
の担体層の粒径に対する粒径比と、センサ出力との関係
を図３（ｂ）に示した。このとき図３（ｂ）及び図２
（ａ）により粒径比が１．０５以上１．４倍以下である
とき、５％二酸化炭素によるセンサ出力への影響が、一
酸化炭素濃度換算値で±２００ｐｐｍとなる。ここで、
一般に用いられている給湯器における警報点が１０００
ｐｐｍの一酸化炭素濃度であるため、二酸化炭素の影響
が２００ｐｐｍ内であれば、充分なものと判断される。
の評価）上記で得た検知素子のうち、パラジウムを担持
させた検知素子及び粒径の異なる数種の温度補償素子を
用いてそれぞれ図１に示すようなブリッジ回路を形成
し、接触燃焼式一酸化炭素センサとした。次いでこれら
接触燃焼式一酸化炭素センサの両素子をヒータにより２
５０℃に保ち、一酸化炭素と水素混合ガスに対するセン
サ出力について調べたところ、図２（ａ）に示したのと
同じ結果が得られた。さらに、これら接触燃焼式一酸化
炭素センサの２０％酸素−８０％窒素混合気体に５％及
び１０％の濃度になるよう二酸化炭素を添加したサンプ
ルガスを使用し、二酸化炭素に対するセンサ感度を調べ
た。結果を図３（ａ）に示す。なお、二酸化炭素濃度が
５％のときの、温度補償素子の担体層の粒径の検知素子
の担体層の粒径に対する粒径比と、センサ出力との関係
を図３（ｂ）に示した。このとき図３（ｂ）及び図２
（ａ）により粒径比が１．０５以上１．４倍以下である
とき、５％二酸化炭素によるセンサ出力への影響が、一
酸化炭素濃度換算値で±２００ｐｐｍとなる。ここで、
一般に用いられている給湯器における警報点が１０００
ｐｐｍの一酸化炭素濃度であるため、二酸化炭素の影響
が２００ｐｐｍ内であれば、充分なものと判断される。
【００１１】なお、同様に、白金を担持させた検知素
子、及び、白金とパラジウムとを担持させた検知素子に
ついても同様に、粒径比とセンサ出力との関係を調べ
た。結果を図４に示す。図４より、白金を担持させた検
知素子、あるいは白金とパラジウムとを担持させた検知
素子を用いた場合でもパラジウムのみを担持させた検知
素子を用いた場合と同様に粒径比が１．０５以上１．４
倍以下であるとき、５％二酸化炭素によるセンサ出力へ
の影響が、一酸化炭素濃度換算値で±２００ｐｐｍとな
り、二酸化炭素による影響を充分小さくすることができ
ることが判る。
子、及び、白金とパラジウムとを担持させた検知素子に
ついても同様に、粒径比とセンサ出力との関係を調べ
た。結果を図４に示す。図４より、白金を担持させた検
知素子、あるいは白金とパラジウムとを担持させた検知
素子を用いた場合でもパラジウムのみを担持させた検知
素子を用いた場合と同様に粒径比が１．０５以上１．４
倍以下であるとき、５％二酸化炭素によるセンサ出力へ
の影響が、一酸化炭素濃度換算値で±２００ｐｐｍとな
り、二酸化炭素による影響を充分小さくすることができ
ることが判る。
【００１２】
【発明の効果】本発明の接触燃焼式一酸化炭素センサ
は、二酸化炭素、あるいは水蒸気などの影響を受けず
に、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検出することができ
る優れたものである。
は、二酸化炭素、あるいは水蒸気などの影響を受けず
に、雰囲気中の一酸化炭素を正確に検出することができ
る優れたものである。
【図１】検出素子と温度補償素子とからなるブリッジ回
路を示すモデル図である。
路を示すモデル図である。
【図２】（ａ）一般的な接触燃焼式一酸化炭素センサの
一酸化炭素に対するセンサ出力の関係を示すグラフであ
る。 （ｂ）（ａ）のセンサの二酸化炭素に対するセンサ出力
の関係を示すグラフである。
一酸化炭素に対するセンサ出力の関係を示すグラフであ
る。 （ｂ）（ａ）のセンサの二酸化炭素に対するセンサ出力
の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）温度補償素子の担体層の粒径の、検知素
子の担体層の粒径に対する粒径比が異なる接触燃焼式一
酸化炭素センサの二酸化炭素に対するセンサ感度を示す
グラフである（パラジウムが担持された検知素子の場
合）。 （ｂ）温度補償素子の担体層の粒径の、検知素子の担体
層の粒径に対する粒径比と、センサ出力との関係を示す
グラフである（パラジウムが担持された検知素子の場
合）。
子の担体層の粒径に対する粒径比が異なる接触燃焼式一
酸化炭素センサの二酸化炭素に対するセンサ感度を示す
グラフである（パラジウムが担持された検知素子の場
合）。 （ｂ）温度補償素子の担体層の粒径の、検知素子の担体
層の粒径に対する粒径比と、センサ出力との関係を示す
グラフである（パラジウムが担持された検知素子の場
合）。
【図４】白金を担持させた検知素子、および、白金とパ
ラジウムとを担持させた検知素子を用いたときの、温度
補償素子の担体層の粒径の、検知素子の担体層の粒径に
対する粒径比と、センサ出力との関係を示すグラフであ
る。
ラジウムとを担持させた検知素子を用いたときの、温度
補償素子の担体層の粒径の、検知素子の担体層の粒径に
対する粒径比と、センサ出力との関係を示すグラフであ
る。
１ 温度補償素子 ２ 検出素子
Claims (2)
- 【請求項１】 一酸化炭素に対し活性を有する担体層を
導線の周囲に有する検出素子と、一酸化炭素に対し活性
を有しない担体層を導線の周囲に有する温度補償素子と
を有する接触燃焼式一酸化炭素センサであって、検出素
子の担体層の大きさが温度補償素子の担体層の大きさと
異なるものであることを特徴とする接触燃焼式一酸化炭
素センサ。 - 【請求項２】 上記温度補償素子の担体層及び検知素子
の担体層の形状が共に粒形であり、温度補償素子の担体
層の粒径が検知素子の担体層の粒径の１．０５倍以上
１．４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の
接触燃焼式一酸化炭素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16392097A JP3393504B2 (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 接触燃焼式一酸化炭素センサ |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008096267A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | New Cosmos Electric Corp | 接触燃焼式ガス検知素子及びその製造方法 |
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-
1997
- 1997-06-20 JP JP16392097A patent/JP3393504B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111735859B (zh) * | 2020-08-21 | 2021-07-20 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种GaN基气体传感器及其制备方法 |
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