(57)【要約】【課題】検出結果の再現性が得られるガス検出装置を提供することである。【解決手段】半導電性又は電気絶縁性固体からなる少なくとも１以上のセンサ触媒１０と、外光から遮断した状態で前記センサ触媒１０が収容されたセンサ収容部１２と、該センサ収容部１２内を第１室１４と第２室１６に分離するとともに、第１室１４と第２室１６を連通する少なくとも１以上の連通口３２を有する分離壁１８と、前記センサ触媒１０を所定の温度に加熱する加熱手段２０と、前記センサ触媒１０から放射されるルミネッセンスを検出する検出手段２２と、前記第２室１６内に被検出ガスを流入可能なガス流入手段２４と、前記第１室１４内の被検出ガスを流出可能なガス流出手段２６と、を備えたガス検出装置であって、前記センサ触媒１０は、前記連通口３２から前記第１室１４内に流動する被検出ガスが吹き付けられる前記第１室１４内の位置に設置されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電性又は電気絶縁性固体からなる少なくとも１以上のセンサ触媒と、外光から遮断した状態で前記センサ触媒が収容されたセンサ収容部と、前記センサ触媒を所定の温度に加熱する加熱手段と、自然対流による流れの流速よりも速い流速で前記センサ触媒の表面に被検出ガスを吹き付ける吹付け手段と、前記センサ触媒から放射されるルミネッセンスを検出する検出手段と、を備えたことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
半導電性又は電気絶縁性固体からなる少なくとも１以上のセンサ触媒と、外光から遮断した状態で前記センサ触媒が収容されたセンサ収容部と、該センサ収容部内を第１室と第２室に分離するとともに、第１室と第２室を連通する少なくとも１以上の連通口を有する分離壁と、前記センサ触媒を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記センサ触媒から放射されるルミネッセンスを検出する検出手段と、前記第２室内に被検出ガスを流入可能なガス流入手段と、前記第１室内の被検出ガスを流出可能なガス流出手段と、を備えたガス検出装置であって、
前記センサ触媒は、前記連通口から前記第１室内に流動する被検出ガスが吹き付けられる前記第１室内の位置に設置されていることを特徴とするガス検出装置。
【請求項３】
前記分離壁は、不透明な素材で構成されていることを特徴とする請求項２記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記検出手段によって検出されたルミネッセンスに基づいて、被検出ガスの濃度を測定する濃度測定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のガス検出装置。
【請求項５】
前記検出手段によって検出されたルミネッセンスに基づいて、被検出ガスの種類を特定するガス特定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導電性又は電気絶縁性固体からなるセンサ触媒と光検出装置を用いて、ガスの特定やガスの濃度を検出するガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導電性又は電気絶縁性固体からなるセンサ触媒と光検出装置を用いて、ガスの特定やガスの濃度を検出するガス検出装置がある（特許文献１参照）。この種のガス検出装置は、図３に示すように例えばγ−Ａｌ２Ｏ３の焼結体などからなるセンサ触媒５０と、外光から遮断した状態でセンサ触媒５０が収容されたセンサ収容部５２と、センサ触媒５０を所定の温度に加熱可能な加熱装置５４と、センサ触媒５０から放射されるルミネッセンスを検出する検出装置５６と、検出装置５６によって検出されたルミネッセンスに基づいて被検出ガスの特定を行うガス特定装置５８と、検出装置５６によって検出されたルミネッセンスに基づいて被検出ガスの濃度を測定する濃度測定装置６０と、センサ収容部５２内に被検出ガスを流入可能なガス流入路６２と、センサ収容部５２内の被検出ガスを流出可能なガス流出路６４と、を備えている。
【０００３】
この種のガス検出装置は、次のようにガスの検出を行う。先ず、加熱装置５４によってセンサ触媒５０を触媒酸化反応が生じる温度に加熱しておく。次に、ガス流入路６２からセンサ収容部５２内に被検出ガスを一定の流速で流入させる。被検出ガスがセンサ触媒５０の表面で触媒酸化反応をすると、センサ触媒５０からルミネッセンスが放射するので、検出装置５６によって、そのルミネッセンスを検出し、ガス特定装置５８は、そのルミネッセンスの発光スペクトル又は発現温度から被検出ガスの特定を行うことができる。また、濃度測定装置６０は、検出されたルミネッセンスの強度から被検出ガスの濃度を測定することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１７２２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガス検出装置は、図３に示すように被検出ガスをセンサ収容部５２の一側面から流入して、その流入口に対向する側から流出するように構成されているので、一定の流量の被検出ガスを流した場合、センサ収容部５２の形状に基づいて乱流が生じやすく、その乱流の影響によりセンサ触媒からの発光が安定せず、検出結果の再現性が得られないという問題がある。また、センサ収容部を傾けた場合には、ルミネッセンス強度が変化するという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、検出結果の再現性が得られるガス検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、自然対流による流れの流速よりも速い流速で触媒面に対して垂直に被検出ガスの噴流を吹き付ける時、ルミネッセンス強度が著しく増加するとともに、時間的に安定することを見出した。これは、ルミネッセンス強度が触媒表面での触媒反応速度に比例し、触媒反応速度が触媒表面への被検出ガスの輸送速度に依存するためである。
【０００８】
この発見に基づき、上記目的を達成するため、本発明は、半導電性又は電気絶縁性固体からなる少なくとも１以上のセンサ触媒と、外光から遮断した状態で前記センサ触媒が収容されたセンサ収容部と、該センサ収容部内を第１室と第２室に分離するとともに、第１室と第２室を連通する少なくとも１以上の連通口を有する分離壁と、前記センサ触媒を所定の温度に加熱する加熱手段と、前記センサ触媒から放射されるルミネッセンスを検出する検出手段と、前記第２室内に被検出ガスを流入可能なガス流入手段と、前記第１室内の被検出ガスを流出可能なガス流出手段と、を備えたガス検出装置であって、前記センサ触媒は、前記連通口から前記第１室内に流動する被検出ガスが吹き付けられる前記第１室内の位置に設置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
以上のように、本発明に係るガス検出装置によれば、一旦、第２室内に流入された被検出ガスをセンサ触媒に吹き付けることにより、センサ触媒からの発光を安定させることができ、検出結果の再現性を確保することができる。
【００１０】
本発明に係るガス検出装置において、前記検出手段によって検出されたルミネッセンスに基づいて、被検出ガスの濃度を測定する濃度測定手段をさらに備えていることが好ましく、また前記検出手段によって検出されたルミネッセンスに基づいて、被検出ガスの種類を特定するガス特定手段をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係るガス検出装置によれば、一旦、第２室内に流入された被検出ガスをセンサ触媒に吹き付けるように構成しているので、検出結果の再現性が得られるガス検出装置を提供することができる。また、センサ収容部を傾けた場合にも、ルミネッセンス強度が変化しにくい。さらに、複数のガスセンサを設け、各ガスセンサからのルミネッセンスに基づいてガスの種類を特定する場合には、各ガスセンサに近接して設けられた複数の連通口から各ガスセンサに対して並列的に同じ組成で同じ流速の被検出ガスを吹き付けることが可能であるため、センサ収容部の構造を簡単にできる。さらに、連通口を有する分離壁を不透明な素材とすれば、連通口を挿入して入射するルミネッセンスのみを計測できるため、センサの辺縁部からに熱輻射を遮蔽でき、センサの信号雑音比を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係るガス検出装置の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係るガス検出装置の概念図である。本実施例に係るガス検出装置は、センサ触媒１０と、外光から遮断した状態でセンサ触媒１０が収容されるセンサ収容部１２と、センサ収容部１２内を第１室１４と第２室１６に分離する分離壁１８と、センサ触媒１０を所定の温度に加熱する加熱装置２０と、センサ触媒１０から放射されるルミネッセンスを検出する検出装置２２と、第２室１６内に被検出ガスを流入可能なガス流入管２４と、第１室１４内の被検出ガスを流出可能なガス流出管２６と、を備えている。
【００１３】
センサ触媒１０は、３２μｍ以下に粒径が揃えられたγ−Ａｌ２Ｏ３粉末に対して２ｍｏｌ％の割合でＤｙを加えた後に９００℃で１時間の熱処理を施し、γ−Ａｌ２Ｏ３：Ｄｙの粉末を調整し、これにバインダーとしてコロイダルシリカを加え、裏面に加熱装置を設けたセラミック基盤（３×３×０．３ｍｍ）にスクリーン印刷法により厚膜を形成・焼成することによって作製された。
【００１４】
センサ収容部１２は、内径３０ｍｍの円筒状に形成されており、上面近傍及び底面近傍にセンサ収容部１２の内周面に密着するように円盤状に形成されたガラス板２８、３０が設置されている。このガラス板２８、３０によってセンサ収容部１２は、密閉状態を保つように構成されている。
【００１５】
分離壁１８は、センサ収容部１２の内周面に密着するように円盤状に形成されており、その中心部に第１室１４と第２室１６を連通する直径２ｍｍの連通口３２が形成されている。センサ触媒１０は、第２室１６から第１室１４内に流動する被検出ガスが吹き付けられるように、この分離壁１８の連通口３２の上方２ｍｍの位置に設置されている。
【００１６】
検出装置２２は、検出したルミネッセンスを電子信号に変える変換装置３４に接続されており、この変換装置３４は、積分された電子信号からルミネッセンスの強度を測定し、その強度から被検出ガスの濃度を算出するマイクロプロセッサ３６に接続されている。また、分離壁１８の連通口３２に対向するセンサ収容部１２の底面部１２Ａの位置には、センサ触媒１０から放射されるルミネッセンスが透過可能な透過口３８が形成されている。
【００１７】
流入管２４は、センサ収容部１２の第２室１６に連通しており、被検出ガスが溜められたガスタンク（図示省略）にポンプ４０を介して接続されている。このポンプ４０は、センサ収容部１２に流入する被検出ガスの流量を調整できるように構成されている。また、流出管２６は、センサ１２の第１室１４に連通しており、また流出される被検出ガスを処理する処理装置（図示省略）に接続されている。
【００１８】
次に、本実施例に係るガス検出装置の動作について説明する。先ず、加熱装置２０によってセンサ触媒１０を触媒酸化反応が生じる温度に加熱しておく。次に、ポンプ４０を稼動することによって、流入管２４からセンサ収容部１２の第２室１６内に被検出ガスである５０ｐｐｍのエタノール蒸気を含む合成空気を流入する。合成空気は、先ず、第２室１６内を流動し、その後、連通口３２から第１室１４内に流動する。この際、センサ触媒１０は、連通口３２の上方２ｍｍの位置に設置されているので、混合空気がセンサ触媒１０に吹き付けられる。すると、被検出ガスであるエタノール蒸気は、センサ触媒１０の表面で触媒酸化反応を生じ、センサ触媒１０は、ルミネッセンスを放射する。放射されたルミネッセンスは、検出装置２２によって検出され、その後、変換装置３４によって電子信号に変換され、マイクロプロセッサ３６によってエタノール蒸気の濃度が算出される。
【００１９】
次に、ポンプ４０を制御することによって、センサ収容部１２に流入する被検出ガスの流量を増やしながら、エタノール蒸気の濃度を測定した。その結果を図２に示す。図２に示すように測定されたエタノール蒸気の濃度の値が安定しており、本実施例に係るガス検出装置が検出結果の再現性に優れていることが分かる。
【００２０】
以上のように、本実施例に係るガス検出装置においては、ガスの特定を行うガス特定装置を設けなかったが、特許文献１に記載されたような既知のガス特定装置を設けても良い。また、異なる半導電性又は電気絶縁性固体からなる複数のセンサ触媒１０を設けても良く、この場合、これらセンサ触媒１０と同数の連通口３２をそれぞれのセンサ触媒１０の位置に対応させて設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るガス検出装置の実施例の概念図である。
【図２】本実施例に係るガス検出装置によって測定された被検出ガスの濃度を表すグラフである。
【図３】従来のガス検出装置の概念図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０   センサ触媒
１２   センサ収容部
１４   第１室
１６   第２室
１８   分離壁
２０   加熱装置
２２   検出装置
２４   流入管
２６   流出管
３２   連通口
【図１】
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【図２】
2005069943.tif 000004
【図３】
2005069943.tif 000005