JPS6122902B2

JPS6122902B2 -

Info

Publication number: JPS6122902B2
Application number: JP15270379A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kubota; Katsue Takayama
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1986-06-03
Also published as: JPS5674647A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガス検出素子と温度補償素子とをブ
リツジ回路の枝辺に組込んだ接触燃焼式熱線形ガ
ス検出装置の温度補償素子に関する。

接触燃焼式熱線形ガス検出装置における温度補
償素子は、従来次の二種類に大別されている。

〔〕ガス検出素子と同一製法により製作され
た素子を金属キヤツプにより密閉して温度補償
素子として使用する。

〔〕熱線条に付着させた担体表面を酸化鉛な
どの不活性物質で被覆した素子を温度補償素子
として使用する。

特に〔〕による温度補償素子の場合には、ガ
ス検出素子と温度補償素子とが同一条件で周囲雰
囲気にされされるので、両素子が周囲雰囲気の温
度変化に追随しやすく、そのため零点の温度依存
性が小さいということから一般家庭用液化石油ガ
ス漏れ警報器などに広く使用されている。

ところで、本発明者の種々の研究および数々の
実験の結果、上記〔〕および〔〕の温度補償
素子を用いた接触燃焼式熱線形ガス検出装置を都
市ガス漏れ警報器に適用した場合、都市ガスの種
類によつて、警報濃度が大きく異なるということ
が明らかとなつた。特に、液化天然ガス
（LNG）を主成分とした都市ガスと従来の製法に
よる石油を原料とした液化石油ガス（LPG）を主
成分とした都市ガスとでは、警報濃度の差異が無
視できないほど大きくなり、都市ガスの種類に応
じて都市ガス漏れ警報器の仕様を変更しなければ
ならないという問題を生じている。また、すでに
一般家庭で使用されている液化石油ガス漏れ警報
器を都市ガス用に使用することも困難となつた。
この原因は液化天然ガスの主成分であるメタンが
他の炭化水素ガスと比較して分子燃焼熱が小さ
く、化学的に安定であるため接触燃焼式熱線形ガ
ス検出装置による出力の他の炭化水素ガスより小
さいためである。

さらに、最近、一般家庭の台所で使用されるガ
ス漏れ警報器が、日本酒のお燗（カン）をつける
時や、ミリンや日本酒を用いた料理の調理中に、
蒸発したエチルアルコールにより誤報を生ずると
いう問題が出てきた。この時のエチルアルコル濃
度は1000ppm以上になることがある。

本発明は、このような問題点を改良して、
〔イ〕都市ガスの種類が異なつても警報濃度の違
いが小さく、〔ロ〕液化石油ガス（LPG）と都市
ガス、特に液化天然ガス（LNG）を主成分とし
た都市ガスの両方に使用でき、〔ハ〕エチルアル
コールによる誤報の発生を防止できるガス検出装
置のための温度補償素子を提供することを目的と
する。

このような目的は、本発明によれば、温度補償
素子として、温度補償用熱線条に付着させた担体
上に、酸化触媒性能を持つ酸化イリジウムを付着
させた素子を用いることにより達成される。

しかして、本発明者等の実験によれば、このよ
うな温度補償素子は、液化天然ガス（LNG）の
主成分であるメタンに対しては接触燃焼を生じな
いが、メタンを除く炭化水素ガスたとえば液化石
油ガス（LPG）の主成分であるイソブタン等に対
してはある程度の接触燃焼を生じる。また、エチ
ルアルコールに対しては、高い接触燃焼を生じ
る。このような温度補償素子を用いる本発明は次
のような技術的思想に基づいている。

すなわち、上述したように、メタンは他の炭化
水素たとえばイソブタンに対して分子燃焼熱が小
さい。このことは、同一濃度のメタンとイソブタ
ンとがガス検出素子に接触した場合、そのガス検
出素子は、イソブタンの際には大幅な抵抗変化
（△R₁を生じるが、メタンの際にはあまり抵抗変
化△R₂を生じない。ガス検出素子のこれらの抵
抗変化△R₁，△R₂は温度補償素子の抵抗値を基
準として取出されるが、従来この温度補償素子は
検出ガス（メタン、イソブタンなど）に対して抵
抗変化を生じない素子が使われた。従つて、これ
らガス検出素子および温度補償素子が組込まれた
従来のブリツジ回路からは、ガス検出素子自身の
抵抗変化△R₁，△R₂に関連した出力電圧が取出
されることになる。それゆえ、ブリツジ回路の出
力電圧が所定電圧以上になつた際に警報器が動作
するようにガス検出装置が構成されている場合に
は、同一濃度でも、イソブタンが接触した際には
警報が発せられるが、メタンが接触した際には警
報が発せられないということにもなる。そこで、
本発明者等は、種々の研究と実験とを重ねた結
果、温度補償素子と検出ガスに対して抵抗変化を
生じないように構成するという従来の発想からの
転換を図り、上述の如く、メタンに対しては接触
燃焼を生じないがエチルアルコールあるいはメタ
ン以外の炭化水素たとえばイソブタンに対しては
接触燃焼を生じるように温度補償素子を構成すれ
ばよいことを見出した。つまり、このような温度
補償素子を用いた場合には、メタンがこの温度補
償素子に接触した際には、この温度補償素子は接
触燃焼を生じないので、ブリツジ回路の出力電圧
は上述した従来のガス検出装置と同様にガス検出
素子の抵抗変化分△R₁のみに関連して現われ
る。一方、イソブタンあるいはエチルアルコール
がこの温度補償素子に接触した際には、この温度
補償素子も接触燃焼を生じるので、ブリツジ回路
の出力電圧はガス検出素子の抵抗変化△R₂と温
度補償素子の抵抗変化分△R₃との差△Ｒ＝（＝△
R₂−△R₃）に関連して現われる。そこで、メタン
に対するガス検出素子の抵抗変化分△R₁とイソ
ブタンあるいはエチルアルコールに対するガス検
出素子および温度補償素子の抵抗変化分の差△Ｒ
とがほぼ等しくなるように、この差△Ｒすなわち
温度補償素子の抵抗変化分△R₃を設定しておく
ことによつて、ガスの種類に拘わらずに同一濃度
の検出ガスに対しては警報を発することができる
ようになる。

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の回路図であり、第
２図はその要部の組立図である。本発明によるガ
ス検出装置は主として固定抵抗R₁，R₂、ガス検
出素子Ｍおよび温度補償素子Ｋからなる抵抗ブリ
ツジ回路Ｂと、このブリツジ回路Ｂに給電する電
源Ｅと、ブリツジ回路Ｂの出力側に接続された負
荷Ｖ（たとえば警報装置）とから構成されてい
る。ガス検出素子Ｍは、白金線条１にアルミナ担
体２が付着させられ、このアルミナ担体２の上に
パラジウム触媒３が担持された構成になつてお
り、約350℃に加熱されている。このガス検出素
子Ｍに炭化水素ガスが接触するとその燃焼による
温度変化に起因して白金線条１の抵抗値が変化す
る。

温度補償素子Ｋは、白金線条４にアルミナ担体
５が付着され、この担体５に酸化イリジウム６が
担持された構成となつており、ガス検出素子Ｍと
同様に約350℃に加熱されている。この温度補償
素子Ｋにメタン以外の炭化水素ガスが接触すると
炭化水素ガスの種類によつて燃焼をおこし、その
温度変化に起因して白金線条４の抵抗値が変化す
る。これは担体５に不着した酸化イリジウム６が
炭化水素ガスの種類によつて、表面活性が異なる
ためである。ガス検出素子Ｍは、リード線F₁，
F₂により基板Ｄに固定され、また温度補償素子
Ｋはリード棒H₁，H₂によりガス検出素子Ｍに近
接して同様に基板Ｄに固定される。かくして炭化
水素ガスがガス検出装置に接触すると、ガス検出
素子Ｍと温度補償素子Ｋがそれぞれ温度変化を生
じ、それゆえ白金線条１と白金線条４の低抗値が
変化し、ブリツジ回路Ｂの出力電圧が変化する。
これにより負荷Ｖたとえば警報装置が作動させら
れる。

次にガス検出素子Ｍおよび温度補償素子Ｋの製
造方法について説明する。

ガス検出素子についてまず直径0.06mmの白金線により、外径0.6mm、
巻回数10ターン、長さ1.5mmの白金線条を特殊巻
線機で製造する。

次にこの白金線条にアルミナ粉末とアルミナゾ
ルとの混合ペーストを付着させ、800℃で焼成し
て、アルミナ担体を白金線条に固着させる。その
後、アルミナ担体で塩化パラジウム水溶液を含浸
させ、500℃で加熱分解して、アルミナ担体上に
パラジウム触媒を担持させる。なお、担体として
はシリカ担体あるいはアルミナ−シリカ混合担体
を用いることもできる。また酸化触媒としては、
パラジウム触媒を用いることについて述べたが、
ロジウム触媒およびこれらの混合触媒を用いるこ
ともできる。また、これらの触媒に白金を添加し
た触媒を用いることもできる。

温度補償素子についてまず、ガス検出素子と同様に直径0.06mmの白金
線により、外径0.6mm、巻回数10ターン、長さ1.5
mmの白金線条を製造する。次に、この白金線条に
アルミナ粉末とアルミナゾルとの混合ペーストを
付着させ、800℃で焼成してアルミナ担体を白金
線条に固着させる。その後に、アルミナ担体にヘ
キサクロロイリジウム酸水溶液を含浸させ、650
℃で加熱分解して、酸化イリジウムをアルミナ担
体に付着させる。

ヘキサクロロイリジウム酸水溶液の濃度は、イ
リジウム濃度として0.025％から0.075％までが好
適である。イリジウム濃度が0.025％より低くな
ると本発明による効果が小さくなり、反対にイリ
ジウム濃度が0.075％より高くなると、イソブタ
ンガスの出力が小さくなり、本発明によるガス検
出装置でガス漏れ警報器を構成することが困難と
なる。

なお、この実施例においては、酸化イリジウム
の出発原料としてヘキサクロロイリジウム酸につ
いて述べたが、ヘキサクロロイリジウム酸アンモ
ニウムなど、他の水溶性イリジウム化合物を用い
ることもできる。

上述した温度補償素子は、メタンを除く炭化水
素ガスとの接触燃焼反応にある程度の活性を示す
が、メタンとの接触燃焼反応には、まつたく活性
をもたないのが特徴である。

また、エチルアルコールとの接触燃焼反応に高
い活性を示すのが特徴である。

次に実験結果の一列を図面で説明する。

第３図は、ガス検出素子Ｍとしてパラジウム触
媒−アルミナ担体の素子を用い、温度補償素子Ｋ
として従来の方法による酸化鉛を表面に付着させ
て不活性化された素子を用いて、第１図のブリツ
ジ回路Ｂを構成し、電源電圧Ｅ＝1.8Vを供給
し、炭化水素ガスのイソブタン、ｎ−ブタン、プ
ロパン、プロピレン、エタン、エチレンおよびメ
タンを接触させた際のブリツジ回路Ｂの出力電圧
特性である。イソブタンおよびｎ−ブタンは特性
線イで、プロパンおよびプロピレンは特性線ロ
で、エタンおよびエチレンは特性線ハで、またメ
タンは特性線ニで示されている。このように、炭
化水素ガスの種類により、出力電圧は大きく異な
る。したがつて、第１図のブリツジ回路Ｂの出力
電圧で負荷Ｖたとえば警報装置を作動させるよう
に構成したガス漏れ警報器では、炭化水素ガスの
種類によつて警報濃度が大きく異なつてしまう。
すなわち、ブリツジ回路の出力電圧が10ｍＶに達
したら警報装置が動作するようにした場合、イソ
ブタンおよびｎ−ブタンでは約0.13％程度で警報
が発せられ、一方メタンでは約0.4％にならなけ
れば警報が発せられない。

第４図は温度補償素子Ｋとして、本発明にる、
担体に酸化イリジウムを付着させた素子を用い
て、第３図の場合と同じ条件で炭化水素ガスを接
触させた際の出力電圧特性である。すなわち、イ
ソブタンおよびｎ−ブタンは特性線イで、プロパ
ンおよびプロピレンは特性線ロで、エタンおよび
エチレンは特性線ハで、またメタンは特性線ニで
示されている。第４図から明らかなように、炭化
水素ガスの種類に関係なく、出力電圧は、ほとん
どメタンと同じになる。したがつて、ガス漏れ警
報器では、炭化水素ガスの種類に関係なく、警報
濃度は同じとなる。つまり、炭化水素ガスの種類
に関係なく、警報濃度を約0.34〜0.4％の範囲に
おさえることができる。

第５図は、第１図のブリツジ回路Ｂを構成し、
電源電圧Ｅ＝0.8Vを供給し、エチルアルコール
を接触させた際のブリツジ回路Ｂの出力電圧特性
である。温度補償素子として、従来の方法による
酸化鉛を表面に付着させて不活性化された素子を
用いた場合を特性線ホ、本発明による、担体に酸
化イリジウムを付着させた素子を用いた場合を特
性線ヘで示してある。従来の方法による温度補償
素子に比較して、本発明による温度補償素子を用
いた場合、エチルアルコールの出力は３分の１以
下に減少し、エチルアルコールによる誤報はほと
んど防止することができる。

このような温度補償素子を用いた本発明の効果
の原因は次のように考えられる。すなわち、従来
のようにアルミナ担体の表面を酸化鉛などで不活
性処理した素子を温度補償素子として用いた場合
には、アルミナおよび白金熱線条が不活性物質で
覆われるので、温度補償素子の表面では、接触燃
焼がおこらず、ブリツジ回路の出力は炭化水素ガ
スの分子燃焼熱と酸化反応性にしたがつた値とな
る。一方、本発明のように、担体に酸化イリジウ
ムを付着させた素子を温度補償素子として用いた
場合には、酸化イリジウムが触媒活性を有するた
めに、温度補償素子の担体の表面でイソブタンガ
スのように燃焼しやすい炭化水素ガスは接触燃焼
がおこる。また、エチルアルコールも燃焼しやす
いので、接触燃焼がおこる。このような原因によ
り、第４図や第５図に示すように、ガス検出感度
が低下し、ブリツジ回路の出力電圧が小さな値と
なる。しかし、メタンガスでは、ブリツジ回路の
出力電圧は、温度補償素子として酸化鉛で処理し
た素子を用いた場合と同じ値を示す。これは、メ
タンガスが化学的に安定であるため酸化イリジウ
ムではほとんど接触燃焼をおこさないためと考え
られる。

以上に説明するように、本発明によれば、温度
補償素子として、メタンに対しては接触燃焼を生
じないが、メタン以外の炭化水素ガスおよびエチ
ルアルコールに対しては接触燃焼を生じる素子を
使用することにより、炭化水素ガス、たとえばイ
ソブタンとメタンの出力電圧が同じとなるガス検
出装置を簡単な方法で提供することができる。

イソブタンは液化石油ガス（LPG）の主成分で
あり、一方メタンは都市ガスに使用される液化天
然ガス（LNG）の主成分であるので、本発明の
ガス検出装置から構成される一般家庭用ガス漏れ
警報器は、液化石油ガス（LPG）と都市ガス
（LNG）とで、共用化することができる。

また、本発明のガス検出装置を使用することに
より、エチルアルコールによる誤報をほとんど生
じることがない一般家庭用ガス漏れ警報器を構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例の概
略構成図、第３図は従来の方法による不活性化し
た温度補償素子を用いた際の炭化水素ガス濃度と
ブリツジ回路出力電圧の関係図、第４図および第
５図は、本発明の一実施例による実験結果を説明
するための特性図である。Ｍ……ガス検出素子、Ｋ……温度補償素子、Ｂ
……ブリツジ回路、Ｖ……負荷、４……白金線
条、６……酸化イリジウム。

Claims

【特許請求の範囲】

１ガス検出用熱線条１に付着させた担体２の上
に触媒３を付着させたガス検出素子Ｍと温度補償
素子Ｋとを備え、これらのガス検出素子と温度補
償素子とをブリツジ回路の枝辺にそれぞれ組込
み、このブリツジ回路の出力側に負荷を接続する
ようにしたものにおいて、前記温度補償素子とし
て、温度補償用熱線条４に付着させた担体５に酸
化触媒性能をもつ酸化イリジウム６を付着させた
素子を用いることを特徴とするガス検出装置。