JP2911962B2 - Ｃｏ▲下２▼センサとｃｏ▲下２▼検出方法 - Google Patents
Ｃｏ▲下２▼センサとｃｏ▲下２▼検出方法Info
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- JP2911962B2 JP2911962B2 JP12942990A JP12942990A JP2911962B2 JP 2911962 B2 JP2911962 B2 JP 2911962B2 JP 12942990 A JP12942990 A JP 12942990A JP 12942990 A JP12942990 A JP 12942990A JP 2911962 B2 JP2911962 B2 JP 2911962B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、金属酸化物の静電容量の変化を用いたCO
2の検出に関する。
2の検出に関する。
［従来技術］ CO2は化学的に極めて安定なガスであり、検出が最も
難しいガスである。現在検討されているCO2センサに
は、β−アルミナやK2CO3等のCO3 2-イオン導電体を用い
るものがある。このセンサでは、参照雰囲気とCO2含有
雰囲気とのCO2濃度の相違により、導電体に起電力を発
生させ、CO2を検出する。
難しいガスである。現在検討されているCO2センサに
は、β−アルミナやK2CO3等のCO3 2-イオン導電体を用い
るものがある。このセンサでは、参照雰囲気とCO2含有
雰囲気とのCO2濃度の相違により、導電体に起電力を発
生させ、CO2を検出する。
これ以外に特公昭52−43,591号は、BaTiO3等のペロブ
スカイト化合物を、ガスセンサに用いることを提案して
いる。センサの出力には、ペロブスカイト化合物の抵抗
値を用いる。しかしBaTiO3の抵抗値は、CO2によっては
ほとんど変化しない。これとは別に、特開昭61−262,64
7号は、水酸化アパタイトの抵抗値からCO2を検出するこ
とを提案している。
スカイト化合物を、ガスセンサに用いることを提案して
いる。センサの出力には、ペロブスカイト化合物の抵抗
値を用いる。しかしBaTiO3の抵抗値は、CO2によっては
ほとんど変化しない。これとは別に、特開昭61−262,64
7号は、水酸化アパタイトの抵抗値からCO2を検出するこ
とを提案している。
［発明の課題］ この発明の課題は、高感度でかつ応答速度が速く、CO
2に選択的な、CO2センサとCO2検出方法とを得ることに
ある。
2に選択的な、CO2センサとCO2検出方法とを得ることに
ある。
［発明の構成］ この発明では、BaTiO3とBaTiO3以外の金属酸化物とを
混合し、その静電容量の変化から、CO2を検出する。静
電容量の変化は、BaTiO3以外の金属酸化物とCO2との可
逆的炭酸塩形成反応に基づくものと考えられる。単味の
BaTiO3では、CO2と接触しても、静電容量はほとんど変
化しない。
混合し、その静電容量の変化から、CO2を検出する。静
電容量の変化は、BaTiO3以外の金属酸化物とCO2との可
逆的炭酸塩形成反応に基づくものと考えられる。単味の
BaTiO3では、CO2と接触しても、静電容量はほとんど変
化しない。
用いるBaTiO3以外の金属酸化物（以下「金属酸化
物」）は、可逆的な炭酸塩形成反応が容易なものが好ま
しい。このようなものには、Ca及びMgの酸化物、Fe及び
Co,Ni,Cu,の酸化物、Ｙ及びZrの酸化物、Pb及びBiの酸
化物、La及びCe,Ndの酸化物等がある。
物」）は、可逆的な炭酸塩形成反応が容易なものが好ま
しい。このようなものには、Ca及びMgの酸化物、Fe及び
Co,Ni,Cu,の酸化物、Ｙ及びZrの酸化物、Pb及びBiの酸
化物、La及びCe,Ndの酸化物等がある。
［実施例］ （ガスセンサの調製） BaCO3とTiO2との等モル混合物を1200℃で12時間焼成
し、BaTiO3を得た。BaTiO3に各種の金属酸化物を等モル
量混合し、ディスク状に圧縮成型して、500℃で１時間
焼成した。混合比は等モル量でなくても良い。焼成後の
ディスクの両面に銀ペーストを塗布し、第５図のCO2セ
ンサとした。図において、２はBaTiO3と金属酸化物との
混合焼結ディスク（直径13mm,厚さ1mm）、４は銀電極で
ある。
し、BaTiO3を得た。BaTiO3に各種の金属酸化物を等モル
量混合し、ディスク状に圧縮成型して、500℃で１時間
焼成した。混合比は等モル量でなくても良い。焼成後の
ディスクの両面に銀ペーストを塗布し、第５図のCO2セ
ンサとした。図において、２はBaTiO3と金属酸化物との
混合焼結ディスク（直径13mm,厚さ1mm）、４は銀電極で
ある。
CO2センサを流通系に設置し、ヒータで加熱して、２
端子法で抵抗値や静電容量の変化を測定した。試料ガス
には、乾燥空気でCO2を希釈したものを用いた。抵抗値
の変化は一般に僅かであった。
端子法で抵抗値や静電容量の変化を測定した。試料ガス
には、乾燥空気でCO2を希釈したものを用いた。抵抗値
の変化は一般に僅かであった。
第１図に、単味のBaTiO3，単味のPbOと、BaTiO3とPbO
との等モル混合物との、CO2による容量の変化を示す。
測定温度は500℃、縦軸は乾燥空気中を基準とするCO2中
での静電容量を、横軸はCO2濃度を表す。単味のBaTiO3
や単味のPbOの容量はCO2ではほとんど変化せず、BaTiO3
−PbO系の容量はCO2で減少する。
との等モル混合物との、CO2による容量の変化を示す。
測定温度は500℃、縦軸は乾燥空気中を基準とするCO2中
での静電容量を、横軸はCO2濃度を表す。単味のBaTiO3
や単味のPbOの容量はCO2ではほとんど変化せず、BaTiO3
−PbO系の容量はCO2で減少する。
第２図に、CuOとBaTiO3との等モル混合物の、CO2によ
る容量の変化を示す。測定温度は456℃である。低濃度
のCO2へはこの系で最も高い感度が得られ、他の系とは
異なりCO2との接触で静電容量が増加した。最適動作温
度は456℃と低い。
る容量の変化を示す。測定温度は456℃である。低濃度
のCO2へはこの系で最も高い感度が得られ、他の系とは
異なりCO2との接触で静電容量が増加した。最適動作温
度は456℃と低い。
第３図に、CuO−BaTiO3系でのCO2,CO,H2，CH4への応
答波形を示す（測定温度456℃）。ガス濃度は各２％
で、CO2への感度が最も高く、COへの感度がこれに次
ぎ、H2やCH4にはほとんど感じない。COの一部はセンサ
との接触でCO2に酸化されており、COへの感度がセンサ
表面でのCO→CO2酸化反応で発現することが分かる。セ
ンサはH2やCH4には感じず、CO2の検出目標濃度はCOの検
出目標濃度に比べ充分高いので、このセンサは実質的に
CO2に選択的である。
答波形を示す（測定温度456℃）。ガス濃度は各２％
で、CO2への感度が最も高く、COへの感度がこれに次
ぎ、H2やCH4にはほとんど感じない。COの一部はセンサ
との接触でCO2に酸化されており、COへの感度がセンサ
表面でのCO→CO2酸化反応で発現することが分かる。セ
ンサはH2やCH4には感じず、CO2の検出目標濃度はCOの検
出目標濃度に比べ充分高いので、このセンサは実質的に
CO2に選択的である。
２％のCO2に対する80％応答時間は25秒、CO2含有雰囲
気から空気中へ雰囲気を変更した際の回復応答時間は18
0秒程度である。応答速度は、充分に実用的な速さであ
る。
気から空気中へ雰囲気を変更した際の回復応答時間は18
0秒程度である。応答速度は、充分に実用的な速さであ
る。
第４図に、NiO−BaTiO3の等モル混合物での、静電容
量のCO2濃度依存性を示す。図の上部には、静電容量Ｃ
を縦軸にCO2への応答波形を示す。測定温度は555℃であ
る。
量のCO2濃度依存性を示す。図の上部には、静電容量Ｃ
を縦軸にCO2への応答波形を示す。測定温度は555℃であ
る。
表１に、各種非複合系金属酸化物とBaTiO3との等モル
混合物について、検出特性を示す。
混合物について、検出特性を示す。
表から明らかなように、CuO−BaTiO3系で最も高感度
になり、CuOではCO2により容量が増加し、他の酸化物で
はCO2で容量が減少する。高い感度が得られる非複合系
金属酸化物はCuO,MgO,La2O3，CeO2,NiO,Co3O4であり、
これらはいずれも可逆的な炭酸塩形成反応が容易な酸化
物である。炭酸塩が安定なCaOでは感度は低く、最適動
作温度も高い。また最適動作温度は、炭酸塩の安定性が
高い程高い。更に炭酸塩を形成しない、V2O5やSiO2では
感度が得られない。これらのことから、CO2による容量
の変化は、非複合系金属酸化物とCO2との可逆的反応に
よる炭酸塩の形成に基づくものと考えられる。
になり、CuOではCO2により容量が増加し、他の酸化物で
はCO2で容量が減少する。高い感度が得られる非複合系
金属酸化物はCuO,MgO,La2O3，CeO2,NiO,Co3O4であり、
これらはいずれも可逆的な炭酸塩形成反応が容易な酸化
物である。炭酸塩が安定なCaOでは感度は低く、最適動
作温度も高い。また最適動作温度は、炭酸塩の安定性が
高い程高い。更に炭酸塩を形成しない、V2O5やSiO2では
感度が得られない。これらのことから、CO2による容量
の変化は、非複合系金属酸化物とCO2との可逆的反応に
よる炭酸塩の形成に基づくものと考えられる。
［発明の効果］ この発明では、CO2に選択的で応答速度が速く、かつ
高感度な、CO2センサとCO2検出方法とが得られる。この
発明では金属酸化物の容量の変化を利用し、β−アルミ
ナやK2CO3等の固定電解質センサとは異なり、標準雰囲
気を必要としない。
高感度な、CO2センサとCO2検出方法とが得られる。この
発明では金属酸化物の容量の変化を利用し、β−アルミ
ナやK2CO3等の固定電解質センサとは異なり、標準雰囲
気を必要としない。
【図面の簡単な説明】 第１図はBaTiO3−PbO系CO2センサの濃度特性を示す特性
図、 第２図はCuO−BaTiO3系CO2センサの濃度特性を示す特性
図、 第３図はCuO−BaTiO3系CO2センサの応答波形を示す特性
図、 第４図はNiO−BaTiO3系CO2センサの濃度特性を示す特性
図、 第５図は、実施例のCO2センサの斜視図である。
図、 第２図はCuO−BaTiO3系CO2センサの濃度特性を示す特性
図、 第３図はCuO−BaTiO3系CO2センサの応答波形を示す特性
図、 第４図はNiO−BaTiO3系CO2センサの濃度特性を示す特性
図、 第５図は、実施例のCO2センサの斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24
Claims (3)
- 【請求項１】BaTiO3と、BaTiO3以外の金属酸化物との混
合物の、静電容量の変化を用いたCO2センサ。 - 【請求項２】前記のBaTiO3以外の金属酸化物を、Ca及び
Mg酸化物、Fe及びCo,Ni,Cu,の酸化物、Ｙ及びZrの酸化
物、Pb及びBiの酸化物、La及びCe,Ndの酸化物、からな
る群の少なくとも一員の酸化物としたことを特徴とす
る、請求項１のCO2センサ。 - 【請求項３】BaTiO3と、BaTiO3以外の金属酸化物とを混
合して、CO2センサとし、 センサ中のBaTiO3以外の金属酸化物と、CO2との可逆的
な炭酸塩形成反応により、センサの静電容量を変化さ
せ、 この静電容量の変化から、CO2を検出する、CO2検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12942990A JP2911962B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Ｃｏ▲下２▼センサとｃｏ▲下２▼検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12942990A JP2911962B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Ｃｏ▲下２▼センサとｃｏ▲下２▼検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424548A JPH0424548A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2911962B2 true JP2911962B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=15009273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12942990A Expired - Lifetime JP2911962B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Ｃｏ▲下２▼センサとｃｏ▲下２▼検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911962B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993624A (en) * | 1995-12-07 | 1999-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Carbon dioxide gas sensor |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP12942990A patent/JP2911962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0424548A (ja) | 1992-01-28 |
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