JPH02232557A - Ｃｏ↓２センサ - Google Patents
Ｃｏ↓２センサInfo
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- JPH02232557A JPH02232557A JP1054724A JP5472489A JPH02232557A JP H02232557 A JPH02232557 A JP H02232557A JP 1054724 A JP1054724 A JP 1054724A JP 5472489 A JP5472489 A JP 5472489A JP H02232557 A JPH02232557 A JP H02232557A
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- sensor
- mixture
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- carbonate
- carbonates
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は，固体電解質を用いた空気中のＣｏ２濃度を測
定するＣＯ２センサの改良に関する．本発明のＣＯ■セ
ンサは、環境制御，農畜産，醗酵工業プロセス、燃料制
御、医療を始めとする多数の分野のＣＯ■濃度測定，あ
るいはＣＯ２濃度制御に使用することができる． ［従来技術］ Ｃｏ８の検出原理は既知であり、そのデバイスは（１）
式で示される電池構成と同様な構成からなる． ＣＯ，，○，．Ａｕ／アルカリ金属炭酸塩／／アルカリ
イオン導電体／Ａｕ，Ｏ，・・・ （１）具体例を示す
と、 Ｃｏ，，Ｏ，，Ａｕ／ＮａＣＯ，／／β−ＡＩ，Ｏ，／
Ａｕ，Ｏ■ ・・・・・・・・・・・・・ （２）（２
）式で示される電池の起電力Ｅは，（３）式で示される
． ？＝Ｅｏ （ＲＴ／２Ｆ）ｉ ｎ（αＮａ，Ｏ・Ｐｅ
ａｓ／αＮａ，Ｃｏ，） ・・・・・・・・・・・
（３）ここで、Ｅｏは定数、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温
度，Ｆはファラデ一定数，αＮａ■Ｏ，，αＮａ■ＣＯ
，はそれぞれＮａ，Ｏ及びＮ ａ ， Ｇ Ｏ ，の活
量、ＰＣ。２は空気中のＣＯ２分圧を示す，ａＮａ，Ｃ
Ｏｓは，通常の安定な状態では１と置くことができ、α
Ｎａ．Ｏは，β一Ａ１■Ｏ，の組成によって決定される
もので，定数とみなされる．従って、Ｔが一定という条
件のもとで，起電力はＰＣＯ２のみの関数となり、この
電池の起電力よりＰ．：。２（ＣＯ■分圧）を求めるこ
とができる． 発明者は上記の原理に基づく小型軽量なＣＯ２センサの
開発を行なっており、Ｃｏｚ検出部（ｆｆｉ池部）を小
片状とし，自己加熱用小型ヒーターを取り付けることを
提唱した．このことにより、簡便にＣＯ２が測定可能と
なった。このＣＯ２センサを使用することによって、局
所ごとのｃｏ，濃度のモニタリングや、ＣＯ■センサか
らのフィードバックにより空調機器等の制御も可能とな
った．小型軽量のｃｏ２センサがモニタリング用、ある
いは制御用として使用される場合、長期の安定性が要求
される．特に起電力（以後ＥＭＦという）と分解能（以
後ΔＥＭＦという）に経時変化が全く生じないこと、あ
るいは生じても変化量が小さいことが必要である．上記
の原理に基づくＣＯ２センサを、実際に使用する雰囲気
中（水分、タバコの煙，油煙などを含む空気）において
使用した場合．ＥＭＦ、ΔＥＭＦに経時変化が生じるこ
とが判明した． ［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様に固体電解質を用いた実用的なＣ０２センサの
ＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時変化を改善し、ＣＯ２センサ
をより実用的にすることが、本発明が解決しようとする
間悪点である． ［問題を解決するための手段］ 本発明は，上記のＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時変化を改善
しなければならないという事情に鑑みてなされたもので
ある． その手段とするところは，検知極物貿として金属炭酸塩
の２種以上の混合物を用いることである．特にＣ０２セ
ンサに使用する固体電解質の可動イオンと同一の金属の
炭酸塩を含む方が良い．また、これらの炭酸塩の混合物
は、通常は電気伝導性がなく，更に固体電解質との密着
強度を保つため，金ペースト（金の微粉末と有機バイン
ダーの混合物，以下Ａｕペーストと記す）と混合して、
固体電解質表面に焼き付ける． ［作用コ 第１図にＣＯ２センサの素子の概念図を示す．固体電解
質チップ（６）の片面に金ペーストと金ワイヤ（２）を
焼き付け基準電極（７）とし、固体電解質チップ（６）
の他面に金ペーストと２種以上の炭酸塩混合物（３）を
混合した材料を焼き付けて検知極（５）を形成する．以
上の様に作製したＣ０２センサ感ガス素子（１）を板状
のヒーター（１１）の上に接着させてＣＯ２センサを形
成させる． 上記のように形成したＣＯ，センサの検知極材料の炭酸
塩混合物の組み合わせを変えて、長期の？ｆＪｊＥＭＦ
とΔＥＭＦ’の値を測定した結果を図３と図４に示す．
比較のために、炭酸塩としてＮａ２ＣＯ■のみを用いた
場合の結果を（ｄ）で示す．この場合，ΔＥＭＦはＣＯ
２濃度が５００ｐｐｒｎ及び５０００ｐｐｒｎのときの
ＥＭＦの差を示す．図３及び図４の結果より，検知極物
貿として２種の炭酸塩の混合物を使用した場合，Ｎａ，
Ｃｏ，のみを使用した場合よりＥＭＦ及び△ＥＭＦ共に
経時変化が少ないことがわかった。特にΔｘｚ Ｍ Ｆ
に関して炭酸塩混合物を使用する効果が大きい。
定するＣＯ２センサの改良に関する．本発明のＣＯ■セ
ンサは、環境制御，農畜産，醗酵工業プロセス、燃料制
御、医療を始めとする多数の分野のＣＯ■濃度測定，あ
るいはＣＯ２濃度制御に使用することができる． ［従来技術］ Ｃｏ８の検出原理は既知であり、そのデバイスは（１）
式で示される電池構成と同様な構成からなる． ＣＯ，，○，．Ａｕ／アルカリ金属炭酸塩／／アルカリ
イオン導電体／Ａｕ，Ｏ，・・・ （１）具体例を示す
と、 Ｃｏ，，Ｏ，，Ａｕ／ＮａＣＯ，／／β−ＡＩ，Ｏ，／
Ａｕ，Ｏ■ ・・・・・・・・・・・・・ （２）（２
）式で示される電池の起電力Ｅは，（３）式で示される
． ？＝Ｅｏ （ＲＴ／２Ｆ）ｉ ｎ（αＮａ，Ｏ・Ｐｅ
ａｓ／αＮａ，Ｃｏ，） ・・・・・・・・・・・
（３）ここで、Ｅｏは定数、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温
度，Ｆはファラデ一定数，αＮａ■Ｏ，，αＮａ■ＣＯ
，はそれぞれＮａ，Ｏ及びＮ ａ ， Ｇ Ｏ ，の活
量、ＰＣ。２は空気中のＣＯ２分圧を示す，ａＮａ，Ｃ
Ｏｓは，通常の安定な状態では１と置くことができ、α
Ｎａ．Ｏは，β一Ａ１■Ｏ，の組成によって決定される
もので，定数とみなされる．従って、Ｔが一定という条
件のもとで，起電力はＰＣＯ２のみの関数となり、この
電池の起電力よりＰ．：。２（ＣＯ■分圧）を求めるこ
とができる． 発明者は上記の原理に基づく小型軽量なＣＯ２センサの
開発を行なっており、Ｃｏｚ検出部（ｆｆｉ池部）を小
片状とし，自己加熱用小型ヒーターを取り付けることを
提唱した．このことにより、簡便にＣＯ２が測定可能と
なった。このＣＯ２センサを使用することによって、局
所ごとのｃｏ，濃度のモニタリングや、ＣＯ■センサか
らのフィードバックにより空調機器等の制御も可能とな
った．小型軽量のｃｏ２センサがモニタリング用、ある
いは制御用として使用される場合、長期の安定性が要求
される．特に起電力（以後ＥＭＦという）と分解能（以
後ΔＥＭＦという）に経時変化が全く生じないこと、あ
るいは生じても変化量が小さいことが必要である．上記
の原理に基づくＣＯ２センサを、実際に使用する雰囲気
中（水分、タバコの煙，油煙などを含む空気）において
使用した場合．ＥＭＦ、ΔＥＭＦに経時変化が生じるこ
とが判明した． ［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様に固体電解質を用いた実用的なＣ０２センサの
ＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時変化を改善し、ＣＯ２センサ
をより実用的にすることが、本発明が解決しようとする
間悪点である． ［問題を解決するための手段］ 本発明は，上記のＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時変化を改善
しなければならないという事情に鑑みてなされたもので
ある． その手段とするところは，検知極物貿として金属炭酸塩
の２種以上の混合物を用いることである．特にＣ０２セ
ンサに使用する固体電解質の可動イオンと同一の金属の
炭酸塩を含む方が良い．また、これらの炭酸塩の混合物
は、通常は電気伝導性がなく，更に固体電解質との密着
強度を保つため，金ペースト（金の微粉末と有機バイン
ダーの混合物，以下Ａｕペーストと記す）と混合して、
固体電解質表面に焼き付ける． ［作用コ 第１図にＣＯ２センサの素子の概念図を示す．固体電解
質チップ（６）の片面に金ペーストと金ワイヤ（２）を
焼き付け基準電極（７）とし、固体電解質チップ（６）
の他面に金ペーストと２種以上の炭酸塩混合物（３）を
混合した材料を焼き付けて検知極（５）を形成する．以
上の様に作製したＣ０２センサ感ガス素子（１）を板状
のヒーター（１１）の上に接着させてＣＯ２センサを形
成させる． 上記のように形成したＣＯ，センサの検知極材料の炭酸
塩混合物の組み合わせを変えて、長期の？ｆＪｊＥＭＦ
とΔＥＭＦ’の値を測定した結果を図３と図４に示す．
比較のために、炭酸塩としてＮａ２ＣＯ■のみを用いた
場合の結果を（ｄ）で示す．この場合，ΔＥＭＦはＣＯ
２濃度が５００ｐｐｒｎ及び５０００ｐｐｒｎのときの
ＥＭＦの差を示す．図３及び図４の結果より，検知極物
貿として２種の炭酸塩の混合物を使用した場合，Ｎａ，
Ｃｏ，のみを使用した場合よりＥＭＦ及び△ＥＭＦ共に
経時変化が少ないことがわかった。特にΔｘｚ Ｍ Ｆ
に関して炭酸塩混合物を使用する効果が大きい。
Ｃ実施例コ
１．Ｎａ，Ｇｏ，３．０ｇとＬ ｉ２ｃｏ， １．０
ｇをメノウ乳鉢にて混合粉砕する。この混合物１．０ｇ
とＡｕペースト２．２５ｇ及びテレビネオール５０μｌ
をメノウ乳鉢にて混合し、検知横形成用ペーストを調合
する．このペーストを固体電解質チップ上に塗布した後
、乾燥焼成することによって検知極を形成する．以上の
ように形成した検知極を有するＣＯ■センサを構成し、
そのＥＭＦ及びΔＥＭｔの経時変化を謂定した．その結
果は図３及び図４の（ａ）に示した。
ｇをメノウ乳鉢にて混合粉砕する。この混合物１．０ｇ
とＡｕペースト２．２５ｇ及びテレビネオール５０μｌ
をメノウ乳鉢にて混合し、検知横形成用ペーストを調合
する．このペーストを固体電解質チップ上に塗布した後
、乾燥焼成することによって検知極を形成する．以上の
ように形成した検知極を有するＣＯ■センサを構成し、
そのＥＭＦ及びΔＥＭｔの経時変化を謂定した．その結
果は図３及び図４の（ａ）に示した。
２．Ｎａ，Ｃｏ，３．０ｇとＳｒＣＯ．１．０ｇをメノ
ウ乳鉢にて混合粉砕する．この混合物１．０ｇとＡｕペ
ースト２．２５ｇ，及びテレビネオール５０μｌをメノ
ウ乳鉢にて混合し，検知極形成用ペーストを調合する．
このペーストを使用したＣ０２センサを、実施例１と同
様に作製し，ＥＭＦとΔＥＭＦの経時変化を測定した．
その結果は図３及び図４の（ｂ）に示す． ３，Ｎａ，Ｃｏ，３．０ｇとＢａＣ０，１．０ｇをメノ
ウ乳鉢にて混合粉砕する．この混合物１．０ｇとＡｕペ
ースト２．２ ５ ｇ、及びテレビネオール５ｏμｌを
メノウ乳鉢にて混合し，検知極形成用ペーストを調合す
る．このペーストを使用したＣｏ２センサを，実施例１
と同様に作製し，ＥＭＦとΔＥＭＦの経時変化を測定し
た．その結果は図３及び図４の（ｃ）に示す． ［発明の効果］ 本発明の効果は，次のとおりである． １種類の炭酸塩を検知極材料として使用する場？、例え
ば図３，４に示されているＮａ，ＣＯ，のみの場合（ｄ
）よりも、Ｎａ，Ｃｏ．にＬｉ，Ｃｏ，、またはＳｒＣ
Ｏ，．またはＢａＣＯ■を混合した２種類の炭酸塩の混
合物を検知極材料として用いる方がＣＯ２センサのＥＭ
Ｆ及びΔＥＭＦの経時変化が非常に小さくなり、特性が
大幅に改善されていることが明らかである。ここに示し
たＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時特性の大幅な改善は，本Ｃ
Ｏ２センサを使用した機器を設計する際に非常に有利で
ある。また、ＣＯ２濃度測定器のみではなく，ＣＯ■濃
度制御を行なう場合にも信頼性が非常に向上したことに
なる． 以上のように，本発明は、Ｃｏ２センサの工業的価値を
向上させる上で非常に有意義である。
ウ乳鉢にて混合粉砕する．この混合物１．０ｇとＡｕペ
ースト２．２５ｇ，及びテレビネオール５０μｌをメノ
ウ乳鉢にて混合し，検知極形成用ペーストを調合する．
このペーストを使用したＣ０２センサを、実施例１と同
様に作製し，ＥＭＦとΔＥＭＦの経時変化を測定した．
その結果は図３及び図４の（ｂ）に示す． ３，Ｎａ，Ｃｏ，３．０ｇとＢａＣ０，１．０ｇをメノ
ウ乳鉢にて混合粉砕する．この混合物１．０ｇとＡｕペ
ースト２．２ ５ ｇ、及びテレビネオール５ｏμｌを
メノウ乳鉢にて混合し，検知極形成用ペーストを調合す
る．このペーストを使用したＣｏ２センサを，実施例１
と同様に作製し，ＥＭＦとΔＥＭＦの経時変化を測定し
た．その結果は図３及び図４の（ｃ）に示す． ［発明の効果］ 本発明の効果は，次のとおりである． １種類の炭酸塩を検知極材料として使用する場？、例え
ば図３，４に示されているＮａ，ＣＯ，のみの場合（ｄ
）よりも、Ｎａ，Ｃｏ．にＬｉ，Ｃｏ，、またはＳｒＣ
Ｏ，．またはＢａＣＯ■を混合した２種類の炭酸塩の混
合物を検知極材料として用いる方がＣＯ２センサのＥＭ
Ｆ及びΔＥＭＦの経時変化が非常に小さくなり、特性が
大幅に改善されていることが明らかである。ここに示し
たＥＭＦ及びΔＥＭＦの経時特性の大幅な改善は，本Ｃ
Ｏ２センサを使用した機器を設計する際に非常に有利で
ある。また、ＣＯ２濃度測定器のみではなく，ＣＯ■濃
度制御を行なう場合にも信頼性が非常に向上したことに
なる． 以上のように，本発明は、Ｃｏ２センサの工業的価値を
向上させる上で非常に有意義である。
第１図はＣＯ２センサの感ガス素子部の概念図，第２図
は素子及びヒーターを接着させた構成の概念図、第３図
及び第４図はそれぞれＥＭＦの経時変化特性及びΔＥＭ
Ｆの経時変化特性を示す．１・・・Ｃｏ２センサの感ガ
ス素子 ２・・・Ａｕワイヤー ３・・・炭酸塩混合物 ４・・・金粒子 ５・・・検知極 ６・・・固体電解質 ７・・・基準極 ８・・・Ａｕ粒子 ９・・・リード線 １０・・・絶縁セラミック １１・・・ヒーター ６固体電解貢 第１図
は素子及びヒーターを接着させた構成の概念図、第３図
及び第４図はそれぞれＥＭＦの経時変化特性及びΔＥＭ
Ｆの経時変化特性を示す．１・・・Ｃｏ２センサの感ガ
ス素子 ２・・・Ａｕワイヤー ３・・・炭酸塩混合物 ４・・・金粒子 ５・・・検知極 ６・・・固体電解質 ７・・・基準極 ８・・・Ａｕ粒子 ９・・・リード線 １０・・・絶縁セラミック １１・・・ヒーター ６固体電解貢 第１図
Claims (4)
- （１）固体電解質を用いたＣＯ＿２センサにおいて、そ
の検知極物質が、少なくとも２種類以上の金属炭酸塩の
混合物よりなることを特徴とするＣＯ＿２センサ。 - （２）請求の範囲１において１種類の金属炭酸塩が炭酸
ナトリウムであることを特徴とするＣＯ＿２センサ。 - （３）請求の範囲２における炭酸ナトリウムと混合すべ
き金属炭酸塩がナトリウム以外のアルカリ金属炭酸塩で
あり、炭酸ナトリウムに対し、モル比にして最大１：１
まで混合することを特徴とするＣＯ＿２センサ。 - （４）請求の範囲２における炭酸ナトリウムと混合すべ
き金属炭酸塩がアルカリ土類金属炭酸塩であり、炭酸ナ
トリウムに対し、モル比にして最大１：１まで混合する
ことを特徴とするＣＯ＿２センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054724A JPH02232557A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Ｃｏ↓２センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054724A JPH02232557A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Ｃｏ↓２センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02232557A true JPH02232557A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12978749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1054724A Pending JPH02232557A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | Ｃｏ↓２センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02232557A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039292A3 (en) * | 1999-03-19 | 2004-12-29 | Alphasense Limited | Gas sensor |
| CN103808780A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-05-21 | 浙江大学 | 基于碳酸钡、碳酸锶的固体碳酸根电极及其制备方法 |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP1054724A patent/JPH02232557A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039292A3 (en) * | 1999-03-19 | 2004-12-29 | Alphasense Limited | Gas sensor |
| CN103808780A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-05-21 | 浙江大学 | 基于碳酸钡、碳酸锶的固体碳酸根电极及其制备方法 |
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