ガス警報器 ガスセンサの検知原理や反応理論とメカニズム
2018年11月19日
世の中には様々なガスがあります。
それを早急に検知して知らせる警報気が重要な役割を果たします。
ガスは爆発性と毒性があり危険
大気中には主に78％が窒素N2、21％が酸素O2、
あとは微量に水蒸気H2O、二酸化炭素CO2、
しかしながら、他には排気ガスや発生ガスから、
これらのガスは爆発したり、吸うと毒性があり、
代表的には、一般的に火をつける時に着火元である「ガス」
また、モノを燃やした時に、不完全燃焼で発生するに「
身体に吸引されると血液中のヘモグロビンと結合することで、
これらの危険なガスが存在することを素早く検知して、
一般的に住宅用ガス警報器として「メタン」や「プロパン」
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◎検知原理によるガスセンサの違い
ガスを検知するには、様々な検知原理があります。
基本的には存在するガスと反応させる物質があり、
ガスを反応させて検知する化学物質をガスセンサといいます。
そして、そのガスセンサから出た変化を信号に変換して、
・半導体式ガスセンサ
酸化スズSnO2等の金属酸化物をガスが感じる膜として、
ガスの濃度が高いほど、抵抗値の変化が大きいので、
難しい詳細を説明すると、
その酸素がO2–のマイナスイオンとなって吸着するため、
そこに、燃焼系のガスが来ると、半導体表面で酸化反応します。
吸着していた酸素が反応して、
この抵抗値の変化を電圧に換算して出力にします。
・接触燃焼式ガスセンサ
触媒に接触したガスが、
その熱による温度上昇を、白金コイルの抵抗値変化から、
・電気化学式ガスセンサ
ガスが反応する触媒を使った電極とイオンが溶ける電解液を用いて、
ガスが反応する電極は反応極と対極の2種類と、
参照極から反応極に一定の電位をかけ、
・ガルバニ電池式
主に酸素センサとして、一般的な電池の起電力を利用したガスセンサです。
二つの電位の異なる金属を電解液に接触させて、
・気体熱伝導式
白金抵抗体にガスが接触すると、
気体の熱伝導度はガスによって異なるため、その区別が出来ます。
・その他のガス検知方式
その他にも、オルガスタ式、固体電解質式、赤外線吸収式、
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◎ガスセンサの難しいところ
特定のガスだけに高く反応する「選択性」
そうでなければ、他のガスが干渉してしまい、
特定のガスに反応し他のガスで反応しない選択制
例えば、メタンガス警報器でアルコールや殺虫剤などによる誤報。
また、火災警報器でたばこの煙による誤報。
工場の半導体製造ガス警報器で空気中のNO2やO3、
それらのガスに反応しにくく、
ガス警報器を設置している環境の温度や湿度の変化で出力が変わら
そして、同じ濃度が来たら、長期間の間においても、
ただし、ガスセンサーと言うのは化学物質であり、
そのためには日々の試作や試験による試行錯誤や、
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