JPH06317551A

JPH06317551A - 炭酸ガス検知素子及びそれを用いる炭酸ガスの検知方法

Info

Publication number: JPH06317551A
Application number: JP28682493A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Isobe; 隆昌磯部; Masaki Kato; 正樹加藤; Noriyoshi Yamauchi; 則義山内
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【構成】アルカリ土類酸化物、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、
Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ
₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃またはＷＯ₃よりなるセラミック、ア
ルカリ土類または亜鉛または銅を構成要素とする複合酸
化物セラミック、アルカリ土類を構成要素の一つとする
多成分セラミック、タンサン塩、モリブデン酸塩、タン
グステン酸塩またはフェライトよりなる複合酸化物から
なるセラミック、またはアルカリ土類炭酸塩からなるセ
ラミックを検知素子本体とし、該検知素子本体のインピ
ーダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭酸
ガスを検知できるようにする。【効果】小型軽量化が可能であり、かつ製造が容易で
あり、インピーダンスまたは抵抗値の変化に基づいてい
るので、検出駆動回路が簡単になるため、検出装置全体
の低価格化が容易であり、経済性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガス検知素子及び
それを用いる炭酸ガスの検知方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】野菜、果実、および生花のハウス栽培に
おいて、炭酸ガス濃度を適当に高めることによって、こ
れらの植物の育成の促進が計られており、炭酸ガス濃度
を制御するために、炭酸ガス濃度測定装置が使用されて
いる。また、ビルの室内空調や地下駐車場の空調におい
て、空気の質の管理を行う為に、空気の汚染指標として
炭酸ガスの濃度を採用するという考えがあり、炭酸ガス
濃度測定装置が使用されている。これらの目的の為の炭
酸ガス濃度測定には、赤外線方式の炭酸ガス濃度測定装
置が利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外線
方式の炭酸ガス濃度測定装置はこれらの用途に用いるに
は比較的高価であるため、これらの分野での利用が進ま
ないでいる。そこで、安価な炭酸ガス濃度測定装置が開
発されることが望まれている。

【０００４】本発明者等は、２種類以上のセラミック粒
子からなる混合物を検知素子本体とし、この検知素子本
体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定すること
により、炭酸ガスを検知できるようにしたことを特徴と
する炭酸ガス検知素子を発明し、先に特許出願した（特
願平０４−１８４１２０号および特願平０４−２５９９
１４号）。この検知素子は、小型軽量性に優れ、炭酸ガ
スの検知を簡便に行なうことはできるが、２種類以上の
セラミック粉末粒子の混合状態や混合比によって特性が
異なるため、工業的に再現性良く製造することに関して
は若干不利な点があった。

【０００５】また、本発明者等は希土類酸化物にて検知
素子本体を構成し、この検知素子本体のインピーダンス
または抵抗値の変化を測定することにより、炭酸ガスを
検知できるようにしたことを特徴とする炭酸ガス検知素
子を発明し、先に特許出願した（特願平０４−２３９５
７７号）。この検知素子は、小型軽量性に優れ、炭酸ガ
スの検知を簡便に行なうことはできるが、希土類酸化物
は一般的に幾分高価であるため経済性に関しては若干不
利な点があり、また、希土類酸化物の一部は、空気中の
水分や炭酸ガスと反応しやすく、耐久性に関しては若干
不利な点があった。

【０００６】本発明の目的は、この様な従来技術の問題
点を解消し得るような炭酸ガス検知素子およびそれを用
いる炭酸ガスの検知方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の特徴によ
る炭酸ガス検知素子は、アルカリ土類酸化物、Ｔｉ
Ｏ ₂、ＳｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、Ｚ
ｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｏＯ ₃またはＷＯ₃よりなるセラ
ミックを検知素子本体とし、該検知素子本体のインピー
ダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガ
スを検知できるようにしている。

【０００８】本発明の第二の特徴による炭酸ガス検知素
子は、アルカリ土類を構成元素の１つとする複合酸化物
からなるセラミックを検知素子本体とし、該検知素子本
体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定すること
により炭酸ガスを検知できるようにしている。

【０００９】本発明の第三の特徴による炭酸ガス検知素
子は、アルカリ土類を構成要素の一つとする多成分セラ
ミックを検知素子本体とし、該検知素子本体のインピー
ダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガ
スを検知できるようにしている。

【００１０】本発明の第四の特徴による炭酸ガス検知素
子は、亜鉛を構成元素の１つとする複合酸化物からなる
セラミックを検知素子本体とし該検知素子本体のインピ
ーダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭酸
ガスを検知できるようにしている。

【００１１】本発明の第五の特徴による炭酸ガス検知素
子は、銅を構成元素の１つとする複合酸化物からなるセ
ラミックを検知素子本体とし該検知素子本体のインピー
ダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガ
スを検知できるようにしている。

【００１２】本発明の第六の特徴による炭酸ガス検知素
子は、チタン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩
またはフェライトなどの複合酸化物からなるセラミック
を検知素子本体とし、該検知素子本体のインピーダンス
または抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガスを検
知できるようにしている。

【００１３】本発明の第七の特徴による炭酸ガス検知素
子は、ＳｒＣＯ₃、ＢａＣＯ₃等のアルカリ土類炭酸塩
からなるセラミックを検知素子本体とし、該検知素子本
体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定すること
により炭酸ガスを検知できるようにしている。

【００１４】本発明による炭酸ガスの検知方法は、前述
したような本発明の各特徴による炭酸ガス検知素子を、
炭酸ガスと接触させ、その検知素子本体のインピーダン
ス変化または抵抗変化を測定し、その変化によって炭酸
ガス濃度を決定する。

【００１５】

【発明の概要】本発明者は、できるだけ安価な炭酸ガス
検知素子を提供するためには、炭酸ガス検知素子は、で
きるだけ単純な構造である方が良いと考え、その構造と
してセラミックに電極を付けただけの構造を考えた。ま
た、検知素子の駆動方法もできるだけ安価にするため
に、炭酸ガスの検知方法も、できるだけ単純な方法が良
いと考え、素子本体のインピーダンスまたは抵抗値を測
定し、その変化から炭酸ガス濃度を求めるという方法を
考えた。インピーダンスまたは抵抗値の変化を捕らえる
方法を選んだのは、次のように考えたからである。すな
わち、検知素子が炭酸ガスを含む雰囲気ガス中にさらさ
れた時、検知素子本体を構成するセラミックの表面の炭
酸化または炭酸ガスの吸着がおこり、その結果、検知素
子本体のインピーダンスまたは抵抗値が変化し、しか
も、セラミックの表面の炭酸化または炭酸ガスの吸着の
程度が、雰囲気ガス中に含まれる炭酸ガスの濃度に依存
すると考えられるので、インピーダンスまたは抵抗値の
変化とガス中に含まれる炭酸ガスの濃度の関係をあらか
じめ調べておくことにより、インピーダンスまたは抵抗
値を測定するだけで、ガス中に含まれる炭酸ガスの濃度
を知ることができると考えたからである。検知素子本体
を形成するセラミックとしては、表面の炭酸化または炭
酸ガスの吸着を起こしやすいセラミックが望ましいと考
えられる。そこで、種々セラミックについて、炭酸ガス
に対して感度を示すか否か調べた。その結果次のような
発明を実現するに至った。

【００１６】まず、本発明者は、本発明の第一の特徴と
して、アルカリ土類酸化物、ＴｉＯ ₂、ＳｎＯ₂、Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｍ
ｏＯ ₃またはＷＯ₃よりなるセラミックを利用すること
によって、炭酸ガスの検出を行い得ることを見出だし
た。

【００１７】また、本発明者は、本発明の第二の特徴と
して、アルカリ土類を構成元素の１つとする複合酸化物
からなるセラミックを利用することによって、炭酸ガス
の検出を行い得ることを見出だした。

【００１８】また、本発明者は、本発明の第三の特徴と
して、アルカリ土類を構成要素の一つとする多成分セラ
ミックを利用することによって、炭酸ガスの検出を行い
得ることを見出だした。

【００１９】また、本発明者は、本発明の第四の特徴と
して、亜鉛を構成元素の１つとする複合酸化物からなる
セラミックを利用することによって、炭酸ガスの検出を
行い得ることを見出だした。

【００２０】また、本発明者は、本発明の第五の特徴と
して、銅を構成元素の１つとする複合酸化物からなるセ
ラミックを利用することによって、炭酸ガスの検出を行
い得ることを見出だした。

【００２１】また、本発明者は、本発明の第六の特徴と
して、チタン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩
またはフェライトよりなる複合酸化物からなるセラミッ
クを利用することによって、炭酸ガスの検出を行い得る
ことを見出だした。

【００２２】さらにまた、本発明者は、本発明の第七の
特徴として、アルカリ土類炭酸塩からなるセラミックを
利用することによって、炭酸ガスの検出を行い得ること
を見出だした。

【００２３】検知素子本体の形状は、平行面を持つ小さ
なペレットに電極を形成したものでよいので、小形化が
容易である。また、ペレットの片側平面に櫛型電極を形
成したものでもよい。また、これらの様な形状の検知素
子本体をセラミックヒーター上に形成すると、更に小形
化を計ることができる。測定は、直流、交流のいずれで
も可能であるが、抵抗値の測定を直流で行う場合は、電
極材料がマイグレーションをおこし抵抗値を変化させて
しまう可能性があるので、それを避けるために、マイグ
レーションを起こしにくい電極材料を選択する必要があ
る。

【００２４】本発明による検知素子は、検知素子本体を
形成するセラミックの表面を利用するので、検知素子本
体は、多孔質体であることが望ましいが、緻密質体で
も、その表面に櫛型電極を形成するなどの工夫により、
電極間の実質的表面積を大きくすることで対応すること
も可能である。

【００２５】このように、本発明は、検知素子本体その
ものの小形化が容易であり、かつ、検出駆動回路も単純
化できるので、極めて低コストで炭酸ガス濃度測定器を
製作できると言う特徴を持っており、従来の炭酸ガス濃
度測定器の利用分野のみならず、他の分野でも利用可能
であり、その経済効果は極めて大である。

【００２６】

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明の実施例
について、本発明をより詳細に説明する。

【００２７】本発明の第一の特徴による炭酸ガス検知素
子の検知素子本体を形成するセラミックとしては、添付
図面の図２の表に示す実施例１から１０までに例示した
ようなものが考えられる。これらの実施例では、平均粒
径数μｍ程度のセラミック原料粉末を、円盤状にプレス
成形して、６００°Ｃから８００°Ｃの温度で約２時間
電気炉中にて加熱処理することにより、検知素子本体を
得た。この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペース
トを焼き付け電極とした。このようにして形成した検知
素子を断面で示すと、図１の如くであり、円盤状の検知
素子本体１の両端面に、電極２が付与された構成とされ
ている。

【００２８】このような検知素子を、一定温度条件下
で、標準空気中に配置した場合と、炭酸ガスを２％含む
空気中に配置した場合とで、その検知素子に対して２端
子法で交流を印加した時のインピーダンスおよび位相角
を測定し、更に、それらの値から抵抗値成分も計算し
た。それぞれの場合のインピーダンスの比または抵抗値
の比を、感度とした。すなわち、検知素子の感度は、炭
酸ガスを２％含む空気中に配置した時の検知素子のイン
ピーダンスまたは抵抗値を、標準空気中に配置した時の
検知素子のインピーダンスまたは抵抗値で割った値で示
される。ここで言う抵抗値とは、素子の等価回路を抵抗
と静電容量の並列回路と仮定し、インピーダンス値、測
定電圧と電流の位相角、および測定周波数から計算した
抵抗値成分の値である。このようにして求めたインピー
ダンスの比および抵抗値の比は、図２の感度の欄に示さ
れたとうりであり、インピーダンスの変化でも抵抗値の
変化でも感度を表わせることがわかる。

【００２９】一方、比較例１として、酸化銅を選び、実
施例１と同じように、この粉末を円盤状にプレス成形し
て、７００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、
その後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペー
ストを焼き付け電極とした。この成型体のインピーダン
スを空気中と２％炭酸ガスを含む空気中で比較した結果
を図２の表に示したが、変化は見られなかった。このこ
とにより、遷移金属酸化物でも感度を示すものと感度を
示さないものがあることが分かった。

【００３０】本発明の第二の特徴による、炭酸ガス検知
素子の検知素子本体を形成する複合酸化物セラミックと
しては、添付図面の図３および図６の表に示す実施例１
１から３５までに例示したようなものなどが考えられ
る。まず、これらの実施例のうち実施例１１のものにつ
いて説明する。固相反応で得たＢａＷＯ₄を平均粒径１
０μｍに粉砕し、この粉末を円盤状にプレス成形して、
７００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、その
後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペースト
を焼き付け電極とした。このようにして形成した検知素
子を断面で示すと、図１の如くであり、円盤状の検知素
子本体１の両端面に、電極２が付与された構成とされて
いる。

【００３１】このような検知素子を、一定温度（例え
ば、５８７°Ｃ）条件下で、標準空気中に配置した場合
と、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した場合とで、そ
の検知素子に対して２端子法で交流を印加した時のイン
ピーダンスおよび位相角を測定し、更に、それらの値か
ら抵抗値成分も計算した。それぞれの場合のインピーダ
ンスの比または抵抗値の比を、感度とした。すなわち、
検知素子の感度は、炭酸ガスを２％含む空気中に配置し
た時の検知素子のインピーダンスまたは抵抗値を、標準
空気中に配置した時の検知素子のインピーダンスまたは
抵抗値で割った値で示される。この実施例１１の場合に
は、図３の感度の欄に示すように、インピーダンス比
は、４．４０であった。

【００３２】また、素子の等価回路を抵抗と静電容量の
並列回路と仮定し、インピーダンス値、測定電圧と電流
の位相角、および測定周波数から計算した抵抗値成分の
値にもとずく感度を図３の表に示した。この様にして計
算した抵抗値の変化でも感度を表せることが分かる。

【００３３】次に、直流を印加した場合の実施例につい
て説明する。実施例１１の検知素子を一定温度（例え
ば、６８７°Ｃ）条件下で、標準空気中に配置した時の
検知素子の直流抵抗値と、炭酸ガスを２％含む空気中に
配置した時の検知素子の直流抵抗値の比率を感度とし、
図３の表に示した。この様に、直流抵抗値の変化でも感
度を表すことができる。

【００３４】また、実施例１１の検知素子の、炭酸ガス
を２％含む空気に対する応答速度を測定してみた結果を
図４に示した。この図４の曲線から分かるように、この
実施例１１の検知素子は、９０％応答時間で３０秒以内
と極めて速く、実用的にも十分であることが分かった。

【００３５】次に、感度の濃度依存性について説明す
る。実施例１１の検知素子を、一定温度（例えば、６８
７°Ｃ）条件下で、種々の濃度の炭酸ガスを含む空気中
に配置した場合の、検知素子の交流インピーダンスを測
定し、炭酸ガス濃度とインピーダンスの関係を図５に示
した。炭酸ガス濃度とインピーダンスの間には、明瞭な
対応関係が見られる。このことより、本発明による検知
素子のインピーダンスを測定することにより、空気中の
炭酸ガス濃度を知ることができるといえる。

【００３６】次に、これら実施例の検知素子本体の耐久
性について説明する。実施例１１の検知素子を室温にて
空気中に放置し、外観の観察を行ったが、１か月たった
後でも変化は見られなかった。これに対して、酸化バリ
ウム粉末を円盤状にプレスして、６００°Ｃから８００
°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理することにより得た
成型体は、室温にて空気中に放置しておいたところ、１
週間で自然に崩壊した。酸化バリウム単独より、実施例
１１の複合酸化物の方が、耐久性が良いといえる。

【００３７】本発明の第二の特徴による炭酸ガス検知素
子の検知素子本体を形成する複合酸化物セラミックのそ
の他の例の実施例を図６の表に示した。本発明の第二の
特徴によれば、図６の表にも示されるように、検知素子
本体を構成するセラミックは種々考えられる。このセラ
ミックは、広い意味で表現すればアルカリ土類を構成要
素の１つとする複合酸化物からなるセラミックと考えら
れる。

【００３８】本発明の第三の特徴による、アルカリ土類
を構成要素の一つとする多成分セラミックとしては、添
付図面の図７の表に示す実施例３６および実施例３７に
例示したようなものが考えられる。まず、これら実施例
のうち実施例３６のものについて説明する。ＳｎＯ₂と
ＭｇＯの比率がｍｏｌで９８対２になるように、酸化錫
粉末と酢酸マグネシウムを混合し、１１００°Ｃで２時
間仮焼して合成した粉末を得た。この粉末のＸ線回折を
行い構造を調べたところＳｎＯ₂に帰属されるＸ線回折
ピークしか見られなかったので、ＭｇＯはＳｎＯ₂構造
中に固溶したと考えた。しかしながら、この粉末は、２
種類の酸化物の混合物またはＭｇＯとＳｎＯ₂の化合物
である可能性もある。この粉末を円盤状にプレス成形し
て、６００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、
その後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペー
ストを焼き付け電極とした。このような検知素子を一定
温度（例えば、４９９°Ｃ）条件下で、標準空気中に配
置した場合と、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した場
合とで、その検知素子に対して２端子法で交流を印加し
た時のインピーダンスを測定し、それぞれの場合のイン
ピーダンスの比を、感度として、図７の感度１の欄に示
した。この実施例３６の場合には、インピーダンスの比
は、０．８４であった。

【００３９】一方、比較例２として、ＳｎＯ₂を選び、
実施例３６と同じように、この粉末を円盤状にプレス成
形して、６００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行
い、その後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇ
ペーストを焼き付け電極とした。この成型体のインピー
ダンスを空気中と２％炭酸ガスを含む空気中で比較した
結果を図７の表に示した。この成型体は、感度を示した
が、空気中でのインピーダンス値は高く、実用的な見地
からすると外部からのノイズの影響を受けやすいので、
実用上不利であると考えられる。これに対して、本発明
による実施例３６では、感度を示すと共にインピーダン
スの値が低く、実用的に有利であると言える。

【００４０】次に、実施例３７について説明する。Ｚｎ
ＯとＭｇＯの比率がｍｏｌで９８対２になるように、酸
化亜鉛粉末と酢酸マグネシウムを混合し、１１００°Ｃ
で２時間仮焼して合成した粉末を得た。この粉末のＸ線
回折を行い構造を調べたところＺｎＯに帰属されるＸ線
回折ピークしか見られなかったので、ＭｇＯはＺｎＯ構
造中に固溶したと考えた。しかしながら、この粉末は、
２種類の酸化物の混合物である可能性もある。この粉末
を円盤状にプレス成形して、６００°Ｃで２時間電気炉
中にて加熱処理を行い、その後、この円盤状の検知素子
本体の両面に、Ａｇペーストを焼き付け電極とした。こ
のような検知素子を一定温度（例えば、４９６°Ｃ）条
件下で標準空気中に配置した場合と、炭酸ガスを２％含
む空気中に配置した場合とで、その検知素子に対して２
端子法で交流を印加した時のインピーダンスを測定し、
それぞれの場合のインピーダンスの比を、感度として、
図７の感度１の欄に示した。この実施例３７の場合に
は、インピーダンスの比は、０．８８であった。

【００４１】一方、比較例３として、ＺｎＯを選び、実
施例３７と同じように、この粉末を円盤状にプレス成形
して、６００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行
い、その後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇ
ペーストを焼き付け電極としたこの成型体のインピーダ
ンスを空気中と２％炭酸ガスを含む空気中で比較した結
果を図７の表に示した。この成型体は、実施例３７の測
定と同じ温度では、ほとんど感度を示さなかった。実施
例３７は、比較例３のＺｎＯと比較すると、空気中のイ
ンピーダンスがやや高いため外部からのノイズの影響を
受けやすくはなるが、測定が困難になるようなオーダー
ではなく、一方、比較例３のＺｎＯでは、感度がほとん
どないのに対して、実施例３７では、明瞭な感度が出て
いるので、比較例３のＺｎＯより優れていると言える。

【００４２】本発明の第四の特徴による炭酸ガス検知素
子の検知素子本体を形成する複合酸化物セラミックとし
ては、添付図面の図８の表に示す実施例３８から実施例
４３までに示したようなものが考えられる。まず、これ
ら実施例のうち実施例３８のものについて説明する。亜
鉛フェライト粉末を円盤状にプレスして、６００°Ｃか
ら８００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、そ
の後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペース
トを焼き付け電極とした。

【００４３】このような検知素子を、一定温度（例え
ば、５８３°Ｃ）条件下で、標準空気中に配置した場合
と、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した場合とで、そ
の検知素子に対して２端子法で交流を印加した時のイン
ピーダンスおよび位相角を測定し更に、それらの値から
抵抗値成分も計算した。それぞれの場合のインピーダン
スの比または抵抗値の比を、感度とした。すなわち、検
知素子の感度は、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した
時の検知素子のインピーダンスまたは抵抗値を、標準空
気中に配置した時の検知素子のインピーダンスまたは抵
抗値で割った値で示される。この実施例３８の場合に
は、図８の感度の欄に示すように、インピーダンス比
は、０．８７であった。

【００４４】また、素子の等価回路を抵抗と静電容量の
並列回路と仮定し、インピーダンス値、測定電圧と電流
の位相角、および測定周波数から計算した抵抗成分の値
にもとずく感度を図８の表に示した。このようにして計
算した抵抗値の変化でも感度を表せることが分かる。

【００４５】一方、比較例４として、酸化亜鉛を選び、
実施例３８と同じように、この粉末を円盤状にプレス成
形して、６００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行
い、その後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇ
ペーストを焼き付け電極としたこの成型体のインピーダ
ンスを空気中と２％炭酸ガスを含む空気中で比較した結
果を図８の表に示した。この成型体は、感度を示した
が、空気中でのインピーダンス値は高く、実用的な見地
からすると外部からのノイズの影響を受けやすいので、
測定上不利であると考えられる。これに対して、本発明
による実施例３８では、感度を示すと共にインピーダン
スの値が低く、実用的に有利であると言える。

【００４６】その他の実施例を図８の表に示した。本発
明の第四の特徴によれば、図８の表にも示されるよう
に、検知素子本体を構成するセラミックは、種々考えら
れる。このセラミックは、広い意味で表現すれば亜鉛を
構成要素の一つとする複合酸化物からなるセラミックと
考えられる。

【００４７】本発明の第五の特徴による炭酸ガス検知素
子の検知素子本体を形成する複合酸化物セラミックとし
ては、添付図面の図９の表に示す実施例４４から実施例
４８までに示したようなものが考えられる。まず、これ
ら実施例のうち実施例４４のものについて説明する。銅
フェライト粉末を円盤状にプレスして、６００°Ｃから
８００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、その
後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペースト
を焼き付け電極とした。

【００４８】このような検知素子を、一定温度（例え
ば、５７８°Ｃ）条件下で、標準空気中に配置した場合
と、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した場合とで、そ
の検知素子に対して２端子法で交流を印加した時のイン
ピーダンスおよび位相角を測定し更に、それらの値から
抵抗値成分も計算した。それぞれの場合のインピーダン
スの比または抵抗値の比を、感度とした。すなわち、検
知素子の感度は、炭酸ガスを２％含む空気中に配置した
時の検知素子のインピーダンスまたは抵抗値を、標準空
気中に配置した時の検知素子のインピーダンスまたは抵
抗値で割った値で示される。この実施例４４の場合に
は、図９の感度の欄に示すように、インピーダンス比
は、０．９１であった。

【００４９】また、素子の等価回路を抵抗と静電容量の
並列回路と仮定し、インピーダンス値、測定電圧と電流
の位相角、および測定周波数から計算した抵抗成分の値
にもとずく感度を図９の表に示した。このようにして計
算した抵抗値の変化でも感度を表せることが分かる。

【００５０】一方、比較例５として、酸化銅を選び実施
例４４と同じように、この粉末を円盤状にプレスして、
７００°Ｃで２時間電気炉中にて加熱処理を行い、その
後、この円盤状の検知素子本体の両面に、Ａｇペースト
を焼き付け電極とした。この成型体のインピーダンスを
空気中と２％炭酸ガスを含む空気中で比較した結果を図
９の表に示したが、変化は見られなかった。このことに
より、酸化銅単独では感度を示さないが、本実施例のよ
うに銅を構成元素の１つとする複合酸化物を検知素子本
体にすることにより感度が表せることが分かった。

【００５１】その他の実施例を図９の表に示した。本発
明の第五の特徴によれば、図９の表にも示されるよう
に、検知素子本体を構成するセラミックは、種々考えら
れる。このセラミックは、広い意味で表現すれば銅を構
成要素の一つとする複合酸化物からなるセラミックと考
えられる。

【００５２】本発明の第六の特徴による、チタン酸塩、
モリブデン酸塩、タングステン酸塩、またはフェライト
よりなる複合酸化物セラミックとしては、添付図面の図
１０の表に示す実施例４９から５９までに例示したよう
なものが考えられる。これらのセラミックを利用して作
られた検知素子の、インピーダンス比で表した感度およ
び抵抗値の比で表した感度は、図１０の感度の欄に示さ
れたとうりであり、インピーダンスの変化でも抵抗値の
変化でも感度を表せることが分かる。

【００５３】本発明の第七の特徴による、アルカリ土類
炭酸塩からなるセラミックとしては、添付図面の図１１
の表に示す実施例６０と実施例６１に例示したようなも
のが考えられる。これらのセラミックを利用して作られ
た検知素子の、インピーダンス比で表した感度および抵
抗値の比で表した感度は、図１１の感度の欄に示された
とうりであり、インピーダンスの変化でも抵抗値の変化
でも感度を表せることが分かる。

【００５４】また、本発明によって形成された検知素子
は、前述したような特性を有するものであるから、この
検知素子を、炭酸ガスを含むガスと接触させ、その検知
素子本体のインピーダンス変化または抵抗値の変化を測
定し、その変化によって炭酸ガス濃度を決定することに
より、炭酸ガスを検知することができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明の炭酸ガス検知素子は、セラミッ
ク小片よりなる検知素子本体に一対の電極を形成しただ
けの構造であるため、構造が単純であり、小型軽量化が
可能であり、かつ製造が容易である。さらに、インピー
ダンスまたは抵抗値の変化に基づいているので、検出駆
動回路が簡単になるため、検出装置全体の低価格化が容
易であり、経済性に優れる。従って、本発明は、空調お
よび植物栽培の炭酸ガス制御用および排気ガス濃度測定
等に広く適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による炭酸ガス検知素子の構造例を示す
概略断面図である。

【図２】本発明の検知素子本体を構成する酸化物セラミ
ックスの種々な実施例を列挙する表を示す図である。

【図３】本発明の検知素子本体を構成する複合酸化物セ
ラミックの一実施例を列挙する表を示す図である。

【図４】本発明の一実施例としての炭酸ガス検知素子の
炭酸ガス応答曲線を示す図である。

【図５】本発明の一実施例としての炭酸ガス検知素子の
感度と検知素子が接触する空気中に含まれる炭酸ガス濃
度の関係を示す図である。

【図６】本発明の検知素子本体を構成する複合酸化物セ
ラミックの別の種々な実施例を列挙する表を示す図であ
る。

【図７】本発明の検知素子本体を構成する酸化物セラミ
ックの別の実施例を列挙する表を示す図である。

【図８】本発明の検知素子本体を構成する複合酸化物セ
ラミックの別の種々な実施例を列挙する表を示す図であ
る。

【図９】本発明の検知素子本体を構成する複合酸化物セ
ラミックの更に別の種々な実施例を列挙する表を示す図
である。

【図１０】本発明の検知素子本体を構成する複合酸化物
セラミックの更に別の種々な実施例を列挙する表を示す
図である。

【図１１】本発明の検知素子本体を構成するアルカリ土
類炭酸塩の実施例を列挙する表を示す図である。

【符号の説明】

１検知素子本体２電極

フロントページの続き (72)発明者山内則義愛知県名古屋市西区則武新町３丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ土類酸化物、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ
₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ₂
Ｏ₃、ＭｏＯ₃またはＷＯ₃よりなるセラミックを検知
素子本体とし、該検知素子本体のインピーダンスまたは
抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガスを検知でき
るようにしたことを特徴とする炭酸ガス検知素子。
【請求項２】アルカリ土類を構成元素の１つとする複
合酸化物からなるセラミックを検知素子本体とし、該検
知素子本体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定
することにより炭酸ガスを検知できるようにしたことを
特徴とする炭酸ガス検知素子。
【請求項３】アルカリ土類を構成要素の一つとする多
成分セラミックを検知素子本体とし、該検知素子本体の
インピーダンスまたは抵抗値の変化を測定することによ
り炭酸ガスを検知できるようにしたことを特徴とする炭
酸ガス検知素子。
【請求項４】亜鉛を構成元素の１つとする複合酸化物
からなるセラミックを検知素子本体とし、該検知素子本
体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定すること
により炭酸ガスを検知できるようにしたことを特徴とす
る炭酸ガス検知素子。
【請求項５】銅を構成元素の１つとする複合酸化物か
らなるセラミックを検知素子本体とし該検知素子本体の
インピーダンスまたは抵抗値の変化を測定することによ
り炭酸ガスを検知できるようにしたことを特徴とする炭
酸ガス検知素子。
【請求項６】チタン酸塩、モリブデン酸塩、タングス
テン酸塩またはフェライトよりなる複合酸化物からなる
セラミックを検知素子本体とし、該検知素子本体のイン
ピーダンスまたは抵抗値の変化を測定することにより炭
酸ガスを検知できるようにしたことを特徴とする炭酸ガ
ス検知素子。
【請求項７】アルカリ土類炭酸塩からなるセラミック
を検知素子本体とし、該検知素子本体のインピーダンス
または抵抗値の変化を測定することにより炭酸ガスを検
知できるようにしたことを特徴とする炭酸ガス検知素
子。
【請求項８】前記セラミックは、粉体を焼成すること
により得られる多孔質体である請求項１または２または
３または４または５または６または７記載の炭酸ガス検
知素子。
【請求項９】前記セラミックは、粉体を焼成すること
により得られる緻密質多結晶体である請求項１または２
または３または４または５または６または７記載の炭酸
ガス検知素子。
【請求項１０】請求項１または２または３または４ま
たは５または６または７または８または９記載の検知素
子本体を、炭酸ガスを含むガスと接触させ、その検知素
子本体のインピーダンスまたは抵抗値の変化を測定し、
その変化によって炭酸ガス濃度を決定することを特徴と
する炭酸ガスの検知方法。