(57)【要約】【課題】検出ガスを吸着することなく、前記検出ガスに混入する有機シリコーンガスを効率よく吸着除去できるガスフィルタ、および、前記有機シリコーンガスによってもガス検知特性の変化しにくいガスセンサを提供すること。【解決手段】耐熱性繊維からなる一対の多孔質シート間にケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末とを介在させた状態で、一対の通気性多孔質シートどうしをシリカゾルまたはアルミナゾルの少なくともいずれか一方を用いて一体接着成形してなる。【選択図】　図１
2004045324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性繊維からなる一対の通気性多孔質シート間に
ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末、或いは、
ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方にＰｔを担持させた粉末
を介在させた状態で、
前記一対の通気性多孔質シートどうしをシリカゾルまたはアルミナゾルの少なくともいずれか一方を用いて一体接着成形してなるガスフィルタ。
【請求項２】
前記Ｐｔ粉末を、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方からなる粒子成分に対して０．２〜３０ｗｔ％含有する請求項１に記載のガスフィルタ。
【請求項３】
ガス検出素子を設け、
検出ガスを外部空間からガス検出素子へ導くガス誘導路を設け、
ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末、或いは、
ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方にＰｔを担持させた粉末
を含有するフィルタ部を、前記ガス誘導路に設けてあるガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスフィルタ及びガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガスフィルタとしては、ガス検知素子に直接フィルタ層を形成してあるものが実用されている。
また、この種のガスセンサとしては、ガス検出素子の外表面にシリカを担持させて、フィルタ層を形成してあるものが知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、建築材料としてシリコーンパテ、シリコーンゴム、シリコーンオイル等種々のシリコーン材料を多用されるようになってきている。このようなシリコーン材料には低重合度で比較的揮発性の高い有機シリコーンが含有されており、有機シリコーンガスが、ガスセンサに悪影響を与えるという問題点が指摘されている。
つまり、ガス検出素子のガス検知感度が低下したり、選択的に検出すべきガス以外のガスに対してガス検知感度が上昇して、誤作動したりしやすくなることがあった。これは、検出ガス中に含まれる有機シリコーンガスが、ガス検出素子にまで達して、前記ガス検出素子に前記有機シリコーン又はその分解物等のシリコーン成分が付着しやすく、前記ガス検出素子のガス検知特性を変化させてしまうことによるものと考えられる。
【０００４】
具体的には、例えば、酸化スズ半導体式のメタン用のガス検出素子の場合、前記ガス検出素子に前記シリコーン成分が付着すると、アルコールに対する感度が高くなり、アルコールに対するメタン選択性が低下するという問題が生じる。また、接触燃焼式の炭化水素ガス用のガス検出素子の場合、前記ガス検出素子に前記シリコーン成分が付着すると、炭化水素ガス自体の検出感度が低下して前記炭化水素を検出できなくなるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、前記ガス検出素子の外表面にシリカを担持させて、フィルタ層を形成してあれば、有機シリコーンガスが前記フィルタ層に付着してガス検出素子の内部にまで達するのを防ぐことができるものの、前記シリコーン成分が前記フィルタ層に付着することで前記ガス検出素子の感度や、ガス選択特性等が変化する傾向がある。そのため、やはり、前記ガス検出素子のガス検知特性の変化を抑制することはできない。また、前記ガス検出素子のガス検知特性のばらつきを抑え、効率よく有機シリコーンガスを吸着させるためには、前記フィルタ層は均一な厚みに形成されていることが好ましい。ところが、前記フィルタ層を均一な厚みに成形するためには、通常、前記フィルタ層の形成ムラを無くすべくフィルタ層形成用の材料を厚塗りに形成する。すると、前記フィルタ層は厚くなり、前記ガス検出素子のガス検出感度や応答性が低下したり、前記ガス検出素子の発熱によって前記フィルタ層にひびが入ったりして破損する虞れが生じるなどの不都合が生じていた。
【０００６】
そこで、上述のような問題点を解消するために、ガス検出素子を設け、検出ガスを外部空間からガス検出素子へ導くガス誘導路を設け、一対の通気性多孔体間に、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方を介在させてなるガスフィルタを、前記ガス誘導路に設けることが提案されている。（特許第３１９７４５５号）
【０００７】
この技術によると、前記ガスフィルタには、有機シリコーンガス吸着用のケイ酸成分粒子又はアルミノケイ酸成分粒子を保持させてあるから、前記有機シリコーンガスが、前記ガスフィルタに吸着されて、前記検出ガス中から除去され、前記有機シリコーンガスはガス検出素子に達しにくい。そのため、前記ガス検出素子にシリコーン成分が付着してガス検知特性を変化させてしまうという不都合を抑制することが出来る。
また、前記ガスフィルタとしては、一対の通気性多孔質シート間にガス吸着用粒子を介在させてなるものであれば、前記有機シリコーンガス吸着用粒子を高密度に保持された状態に、かつ表面積の大きい状態に保持出来、しかも、検知ガスの通気性を高く維持できるので前記ガス吸着用粒子のガス吸着性能を高くできる。
【０００８】
さらに、前記ガスフィルタを、耐熱性繊維からなる多孔質シートから形成してあれば、一般に作動状態では高温になりがちなガス検出素子と前記フィルタとが近接して設けてあったとしても、熱によって劣化して前記ガス吸着用粒子を保持できなくなるような不都合も生じにくいので、通気性、耐熱耐久性を共に備えたものとなる。
さらに、前記耐熱性繊維どうしをシリカゲルおよびアルミナゾルの少なくともいずれか一方を用いて一体接着形成すれば、バインダの役目を担うシリカゾル又はアルミノゾルも有機シリコーンガスを吸着する機能を有し、かつ、検出ガスに悪影響を与えにくいというものである。
【０００９】
しかしながら、このような技術によっても、シリコーンガスによる種々の影響を完全に除去しうる訳では無かったので、未だ改善の余地があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記実情に鑑み、検出ガスを吸着することなく、前記検出ガスに混入する有機シリコーンガスを効率よく吸着除去できるガスフィルタ、および、前記有機シリコーンガスによってもガス検知特性の変化しにくいガスセンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的のため鋭意研究の結果、ケイ酸成分やアルミノケイ酸粒子を用いて前記シリコーンガスを吸着除去する際に、白金元素（Ｐｔ）が共存していると、高い吸着除去効率を発揮することを実験的に見いだした。本発明は、この新知見によるものである。
【００１２】
前記目的を達成するための本発明の特徴構成は、
耐熱性繊維からなる一対の通気性多孔質シート間に、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末、或いは、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方にＰｔを担持させた粉末を介在させた状態で、前記一対の通気性多孔質シートどうしをシリカゾルまたはアルミナゾルの少なくともいずれか一方を用いて一体接着成形してある点にある。
また、前記Ｐｔ粉末は、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方からなる粒子成分に対して０．２〜３０ｗｔ％含有することが望ましい。
また、本発明のガスセンサの特徴構成は、
ガス検出素子を設け、検出ガスを外部空間からガス検出素子へ導くガス誘導路を設け、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末、或いは、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方にＰｔを担持させた粉末を含有するフィルタ部を、前記ガス誘導路に設けてある点にある。
【００１３】
〔作用効果〕
つまり、ガスセンサにおいて、検出ガスを外部空間からガス検出素子へ導くガス誘導路に、前記外部空間から前記ガス検出素子に達する検出ガスに接触可能なフィルタ部を設けたから、前記検出ガスは、前記フィルタ部に接触しつつ前記ガス検出素子に達する。
このとき、前記フィルタ部には、有機シリコーンガス吸着用のケイ酸成分およびアルミノケイ酸成分の粒子を保持させてあるから、前記検出ガス中に有機シリコーンガスが含まれていたとしても、前記検出ガスには、前記フィルタ部に吸着されるなどの不都合をきたすことなく、前記有機シリコーンガスが、前記フィルタ部に吸着されて、前記検出ガス中から除去され、前記有機シリコーンガスはガス検出素子に達しにくい。そのため、前記ガス検出素子にシリコーン成分が付着してガス検知特性を変化させてしまうという不都合を抑制することが出来る。
ここで、前記フィルタ部には、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方とＰｔ粉末とを含有する粉末、或いは、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方にＰｔを担持させた粉末を介在させた状態とするから、後述の実験例より明らかなように、前記ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子のシリコーンガス吸着特性を大幅に改善させることができた。
【００１４】
また、前記Ｐｔ粉末は、ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方からなる粒子成分に対して０．２〜３０ｗｔ％含有すると、高い有機シリコーンガス吸着能力を発揮するので望ましい。
【００１５】
尚、前記ガスフィルタとしては、一対の通気性多孔質シート間にガス吸着用粒子を介在させ、前記一対の通気性多孔質シートどうしをシリカゾルまたはアルミナゾルの少なくともいずれか一方を用いて一体接着成形してあるものであれば、ゾルが粒子化しつつ一体化するので、前記有機シリコーンガス吸着用粒子を高密度に保持された状態に、かつ表面積の大きい状態に保持出来、しかも、通気性多孔質シートが各粒子を保持するため、検知ガスの通気性を高く維持できるので前記ガス吸着用粒子のガス吸着性能を高くできる。また、シリカゾルやアルミナゾルについても、ガスフィルタ形成後に有機シリコーンガス吸着用粒子として働くものであるから、形成後のガスフィルタの有機シリコーンガス吸着能力の向上に役立てられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すように本発明のガスセンサは、ガス検出素子Ａを設け、検出ガスを外部空間Ｂからガス検出素子Ａへ導くガス誘導路を設け、前記外部空間Ｂから前記ガス検出素子Ａを隔離するガスフィルタＣを、前記ガス誘導路を形成する通気口Ｄ１に設け、前記ガスフィルタＣにアルミノ珪酸成分粒子の一つであるシリカアルミナ微粒子２（１３％アルミナ）を保持させてある。
前記ガス検出素子Ａは貴金属コイルに金属酸化物半導体を塗布焼結した、いわゆる熱線型半導体センサであり、円筒形状のハウジングＤの内部に備えて構成してある。また、前記ハウシングＤの頂部部位において、外部空間ＢとハウジングＤの内部との間でガスが流通可能なガス誘導路を形成する通気口Ｄ１を設けてある。そして、このハウジングＤに対して下部よりガス検出素子Ａを備えたセンサ基台Ｄ２を挿入することによりガスセンサが組立てられる。
ここで、ハウジングＤ自体は気密性の材料で構成されており、通気口Ｄ１には、全面に渡ってガスフィルタＣと防爆用金網Ｄ３とを設けてあり、前記ガスフィルタＣを介して外部空間Ｂと前記ハウジング内のガス検出素子Ａの近傍とに渡ってガスが流通する。
【００１７】
前記ガスフィルタＣは、図１に示すように、通気性多孔質シートの一例として一対のガラス繊維不織布１の間にシリカアルミナ微粒子（１３％アルミナ）および白金微粒子を分散介在させた状態で、前記ガラス繊維不織布１同士をシリカゾルバインダを用いて、振動を与えても前記シリカアルミナ微粒子が自由に流動しない程度に、約０．１ｇ／ｃｍ２の割合で含浸接着して形成してある。
【００１８】
さらに、このガスセンサを好適に採用し，台所等の壁面に図面と上下方向を一致させて配置されるガス警報器Ｘの構成について説明する。図３に示すように、ガス警報器Ｘの警報器ボックスＸ１は、方形の箱型に形成されており、内部が、ガスセンサが配設されるセンサ室Ｘ２と、発声器・トランス・電源制御機器等の機器Ｘｘが配設される機器室Ｘ３とに、隔壁Ｘ４によって仕切られている。そして、前記センサ室Ｘ２において前記警報器ボックスＸ１に、多数の通気孔Ｘ５を設けてあり。前記通気口Ｄ１を、前記警報器ボックスＸ１正面に設けた通気孔Ｘ５に向けて配置される。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（試験例１）　白金コイル上に酸化スズ半導体を塗布焼結したメタンガス検出用の熱線型半導体式ガス検出素子を前記ハウジング内に配置したガスセンサを、シリコーンガス源としてのＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン）２０ｐｐｍとともに密閉容器内に収容した状態で、１０時間放置した時に、前記メタンガス検出用のガスセンサの１０００ｐｐｍのエタノールガスに対する感度がどのように変化するかを調べた。
このとき、前記ハウジングＤの通気口Ｄ１に前記ガスフィルタＣを用いなかったもの（三角印）、前記ガスフィルタＣを１枚用い、前記通気口Ｄ１を覆ったもの（丸印）、前記ガスフィルタＣに白金を加えていないもの（四角印）の３種類について比較した。その結果、図４のようになった。尚、エタノールガス感度は、前記試験を行う以前の同一のメタン検出用熱線型半導体センサのセンサ出力との比をもって調べた。
【００２０】
前記メタンガス検出用の熱線型半導体式ガスセンサは、本来、エタノールガスとメタンガスとが混在したとしても、メタンガスを前記エタノールガスから区別して選択的に検知するガス選択性を有すべきところである。しかし、図４から明らかなように、密閉容器内の前記ＨＭＤＳにガス検知素子が接触すると、前記ガスセンサはエタノールガス感度が増大することがわかる。従って、挟雑ガスであるエタノールに対して大きなガス検知出力を呈するようになる。そのため、メタンガスに対する出力が選択的に得られているとはいえなくなり、メタンガスの選択的検知が次第に困難になることがわかる（三角印）。
ところが、前記シリカアルミナ微粒子を含有するガスフィルタを用いたものでは、エタノールガス感度は、シリコーンガスとの長時間の接触にもかかわらず変化しにくく、前記ガス選択性は低下しにくくなっていることがわかる（四角印）。また、さらに、シリカアルミナ微粒子に加えて白金微粒子を含有するガスフィルタを用いた場合の前記ガス選択性は、ほぼ一定に保たれていることがわかり、前記シリコーンガスは、前記ガスフィルタによって吸着除去されたものと考えられる。（丸印）
【００２１】
（試験例２）　白金コイル上にアルミナ担体を塗布焼結したのち、燃焼触媒を担持させたメタンガス検出用の接触燃焼式ガス検知素子を、前記ハウジング内に配置したガスセンサを、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン）２０ｐｐｍを密閉容器内に収容した状態で、１０時間放置した時に、前記メタンガス検出用のガスセンサのメタンガス３０００ｐｐｍ感度がどのように変化したかを調べた。
このとき、前記ハウジングの通気口に前記ガスフィルタを用いなかったもの（三角印）、前記ガスフィルタを１枚用い、前記通気口を覆ったもの（丸印）、前記ガスフィルタに、白金を加えていないもの（四角印）の３種類について比較した。その結果、図５のようになった。尚、メタンガス感度は、前記試験を行う以前の同一のメタン検出用接触燃焼式ガスセンサのセンサ出力との比をもって調べた。
【００２２】
本来メタンガスに対する出力は経時的に一定に保つことが望ましい。しかし図５から明らかなように、ガスフィルタを用いなかった（三角印）前記メタンガス検出用の接触燃焼式ガスセンサでは、シリコーンガスとの接触によってメタンガス感度が低下し、次第にメタンガスの検出が困難になることがわかる。
ところが、前記シリカアルミナ微粒子を含有するガスフィルタを用いたもの（四角印）では、シリコーンガスとの短時間の接触では、前記メタンガス感度は低下しにくくなっていることがわかる。さらに、シリカアルミナ微粒子に加えて白金微粒子を含有するガスフィルタを用いた場合（丸印）は、長期にわたってメタンガス感度がほぼ一定に保たれている。これは、前記シリコーンガスが、前記ガスフィルタによって吸着除去されたためと考えられる。
【００２３】
（試験例３）　先述のガスフィルタに添加する白金量を種々変化させ、試験例１と同様に１０時間のＨＭＤＳ暴露試験を行い、３０００ｐｐｍのメタンガスに対する感度比を求めたところ、図６のようになった。
図６より、白金添加量が少なすぎても、多すぎても感度比が低下することがわかり、前記Ｐｔ粉末を、前記ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方からなる粒子成分に対して０．２〜３０ｗｔ％含有する場合に極めて高い感度比が維持されていることが読みとれる。
【００２４】
〔別実施形態〕
以下に別実施形態を説明する。
上述の実施例から、前記シリカアルミナのシリコーンガス吸着除去能は、前記白金成分によって相乗的に向上させるものであることがわかる。また、先述の従来技術によると、アルミノケイ酸成分としてのシリカアルミナと同様の性質を示すものに、ケイ酸成分としてのシリカ等が知られている。そのため、先のシリカアルミナ微粒子および白金成分を用いた例に代えてシリカ微粒子および白金成分を含有していてもよい。従って、その形態としては、上述の実施の形態のように、シリカ、シリカアルミナの少なくとも一方を含む微粒子および白金成分の微粒子をともに含んでいる形態であっても、シリカ、シリカアルミナの少なくとも一方の微粒子に白金成分の微粒子が担持させられている構成、あるいは、白金成分の微粒子にシリカ、シリカアルミナの少なくとも一方の微粒子が担持させられている構成であってもよい。
【００２５】
また、本発明のガスフィルタを適用するガスセンサとしては、上述のように熱線型半導体式ガス検知素子や、接触燃焼式ガス検知素子を備えたものがあげられるが、シリコーンガスの影響を受けるガス検知素子を備えたものであれば機能する。そのため、たとえば、上述のガスフィルタとしての構成をとっていなくても、検出ガスを外部空間からガス検出素子へ導くガス誘導路に、前記ガスフィルタと同等に機能するフィルタ部を設けてある場合にも、そのフィルタ部でシリコーンガスが吸着除去され、前記ガス検知素子に対するシリコーンガスの影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスフィルタの全体斜視図
【図２】ガスセンサの分解図
【図３】ガス警報器の分解斜視図
【図４】試験例１の結果を示すグラフ
【図５】試験例２の結果を示すグラフ
【図６】試験例３の結果を示すグラフ
【符号の説明】
１　　ガラス繊維不織布（通気性多孔質シート）
２　　ケイ酸成分粒子およびアルミノケイ酸成分粒子の少なくともいずれか一方
Ａ　　ガス検出素子
Ｂ　　外部空間
Ｃ　　ガスフィルタ
【図１】
2004045324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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