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JPH09264866A - Carbon dioxide sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Carbon dioxide sensor and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH09264866A
JPH09264866A JP7272396A JP7272396A JPH09264866A JP H09264866 A JPH09264866 A JP H09264866A JP 7272396 A JP7272396 A JP 7272396A JP 7272396 A JP7272396 A JP 7272396A JP H09264866 A JPH09264866 A JP H09264866A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
dioxide gas
gas sensor
substrate
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7272396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Shimizu
章一 志水
Shinichiro Kaneko
信一郎 金子
Shogo Matsubara
正吾 松原
Shinji Morimoto
信司 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7272396A priority Critical patent/JPH09264866A/en
Publication of JPH09264866A publication Critical patent/JPH09264866A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭酸塩、非複合酸化物、ペロブスカイト型化
合物よりなる炭酸ガスセンサの感度劣化を抑えて強度を
上げ、センサ全体を小型化することを目的とする。 【解決手段】 ヒーター1で加熱される基板2の表面に
炭酸ガス検知本体4として炭酸塩、複合金属酸化物、非
複合系金属酸化物の一種以上を含むセラミックスが形成
され、このセラミックスにシリカのゾルによりシリカゲ
ルが添加されるように構成したことにより、このシリカ
ゲル添加時に、シリカのゾル溶液と炭酸ガス検知本体4
の成分の金属塩の溶液とを混合した溶液を使用すれば、
シリカゲルによる特性劣化を抑制することができる。
(57) Abstract: An object of the present invention is to reduce the sensitivity deterioration of a carbon dioxide gas sensor composed of a carbonate, a non-composite oxide, and a perovskite type compound, increase the strength, and downsize the entire sensor. SOLUTION: Ceramics containing one or more of carbonate, complex metal oxide, and non-complex metal oxide are formed as a carbon dioxide detecting body 4 on the surface of a substrate 2 heated by a heater 1. Since the silica gel is added by the sol, when the silica gel is added, the silica sol solution and the carbon dioxide gas detecting body 4 are added.
If you use a solution mixed with the solution of the metal salt of the component of
Characteristic deterioration due to silica gel can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸塩、複合金属
酸化物、非複合系金属酸化物のセラミックス化合物より
なる炭酸ガス濃度を検知する厚膜型炭酸ガスセンサ、及
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thick film type carbon dioxide gas sensor for detecting the concentration of carbon dioxide gas comprising a ceramic compound of carbonate, composite metal oxide, and non-composite metal oxide, and a method for producing the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境測定、施設園芸、生産設備等
に炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガスセンサが用いられて
いる。炭酸ガスセンサとしては赤外線を用いた検知方
法、電解液を使用した方法、熱伝導を利用した方法によ
る測定器が市販されているが、大型であり、製造コスト
が嵩んでいる。このため、他の方法が検討されており、
NaCO3を電極としNASICON等のアルカリイオ
ン導電性固体電解質を用いた方法、Liイオン導電体を
用いた方法、K2CO3等のCO3 2-イオン導電体を用い
た方法、水酸化アパタイトの抵抗値を用いる方法等が研
究されている。他に、非複合系酸化物と炭酸ガスとの可
逆的炭酸塩形成反応により電気的特性を変化させ炭酸ガ
ス濃度を検知する炭酸ガスセンサが装置を小型化するこ
とができるので注目を集めている。特開平4−2454
8には「ペロブスカイト型金属酸化物と、1種類の金属
よりなる酸化物である非複合系金属酸化物との混合物の
静電容量の変化を用いた炭酸ガスセンサ。」が開示さ
れ、特願平6−182261には「非複合系金属酸化物
の混合物を用いた炭酸ガスセンサ。」が、特開平6−8
8800には「非複合系酸化物の一種である希土類酸化
物を用いた炭酸ガスセンサ。」が開示されている。これ
らの炭酸ガスセンサの検知能力向上のため特開平5−1
42180ではAg等の貴金属元素、遷移金属元素の添
加を、特願平6−313410ではBaOの添加を、ま
た特願平7−165053では炭酸塩の添加を提示して
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, carbon dioxide gas sensors for detecting carbon dioxide concentration have been used in environmental measurement, horticulture, production equipment and the like. As a carbon dioxide gas sensor, a measuring method using a detection method using infrared rays, a method using an electrolytic solution, and a method using heat conduction is commercially available, but it is large and the manufacturing cost is high. For this reason, other methods are being considered,
A method of using an alkali ion conductive solid electrolyte such as NASICON with NaCO 3 as an electrode, a method of using a Li ion conductor, a method of using a CO 3 2− ion conductor such as K 2 CO 3 and a method of using hydroxyapatite Methods such as using resistance have been studied. In addition, a carbon dioxide gas sensor that detects the carbon dioxide concentration by changing the electrical characteristics by a reversible carbonate formation reaction between a non-composite oxide and carbon dioxide has attracted attention because it can downsize the device. JP-A-4-2454
No. 8 discloses "a carbon dioxide gas sensor using a change in capacitance of a mixture of a perovskite type metal oxide and a non-composite type metal oxide which is an oxide composed of one kind of metal." No. 6-182261, "Carbon dioxide gas sensor using a mixture of non-composite metal oxides" is disclosed in JP-A-6-8.
8800 discloses "a carbon dioxide gas sensor using a rare earth oxide which is one of non-composite oxides." To improve the detection ability of these carbon dioxide gas sensors
No. 42180 proposes addition of a noble metal element such as Ag and a transition metal element, Japanese Patent Application No. 6-313410 proposes addition of BaO, and Japanese Patent Application No. 7-165053 proposes addition of carbonate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の炭酸塩、非複合酸化物、ペロブスカイト型化合物を
使用した炭酸ガスセンサは、強度が十分となる熱処理温
度条件では感度が劣化し、感度の発現する温度での熱処
理ではセラミックの強度が弱く実用に供しえない、また
小型化できないという課題を有していた。
However, the carbon dioxide gas sensor using the above-mentioned conventional carbonates, non-composite oxides, and perovskite-type compounds deteriorates in the heat treatment temperature condition where the strength is sufficient, and the sensitivity is expressed. The heat treatment at temperature has a problem that the strength of the ceramic is weak and cannot be put to practical use, and the size cannot be reduced.

【0004】本発明は以上の課題を解決し、炭酸塩、非
複合酸化物、ペロブスカイト型化合物よりなる炭酸ガス
センサの感度劣化を抑えて強度を上げ、センサ全体を小
型化することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to suppress the deterioration of the sensitivity of a carbon dioxide gas sensor composed of a carbonate, a non-composite oxide and a perovskite type compound to increase the strength and to downsize the entire sensor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、表面もしくは裏面にヒーター部を持つ基板
に炭酸塩、非複合系金属酸化物、ペロブスカイト型金属
酸化物のペーストを作成し、このペーストと電極部を所
定の構造になるようにスクリーン印刷し、熱処理するこ
とにより小型な炭酸ガスセンサを形成している。ペース
トに使用される原料は粒径の小さい方が良い。またこの
ペーストにシリカのゾル溶液を混合することにより強度
の大きいシリカゲルを析出させ原料を結合させること
で、低温の熱処理条件下においても強度を上げることが
できる。シリカのゾル溶液添加により感度が発現しない
場合は構成成分の金属塩の一種以上を含む溶液が混合さ
れたシリカを含むゾル溶液を使用することで感度を発現
させる。感度の劣化が大きい場合はシリカを含むゾル溶
液を混合せずに炭酸ガスセンサを作成し、その後シリカ
を含むゾル溶液溶液に浸漬してシリカを含むゾル溶液を
添加し強度を向上させる。
In order to solve this problem, the present invention prepares a paste of a carbonate, a non-composite metal oxide or a perovskite metal oxide on a substrate having a heater portion on the front surface or the back surface. The paste and the electrode portion are screen-printed so as to have a predetermined structure and heat-treated to form a small carbon dioxide gas sensor. The raw material used for the paste should have a small particle size. Further, by mixing a silica sol solution with this paste to deposit silica gel having high strength and binding the raw materials, the strength can be increased even under a low temperature heat treatment condition. When the sensitivity does not appear due to the addition of the silica sol solution, the sensitivity is exhibited by using a sol solution containing silica mixed with a solution containing one or more metal salts of the constituents. When the sensitivity is greatly deteriorated, the carbon dioxide sensor is prepared without mixing the sol solution containing silica, and then the carbon dioxide sensor is immersed in the sol solution solution containing silica to add the sol solution containing silica to improve the strength.

【0006】またシリカを含むゾル溶液と検知本体のセ
ラミック構成成分の金属塩の溶液を混合し、ペースト化
してスクリーン印刷し検知部本体を作成し強度を向上さ
せる。
Further, a sol solution containing silica and a solution of a metal salt of a ceramic component of the detection body are mixed and made into a paste to be screen-printed to form a detection section body to improve the strength.

【0007】この発明によれば、炭酸塩、非複合酸化
物、ペロブスカイト型化合物よりなる炭酸ガスセンサの
感度劣化を抑えて強度を上げ、センサ全体を小型化する
ことができる。
According to the present invention, it is possible to suppress deterioration of sensitivity of a carbon dioxide gas sensor made of a carbonate, a non-composite oxide, and a perovskite type compound, increase the strength, and downsize the entire sensor.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、炭酸ガス検知本体として炭酸塩、複合金属酸化物、
非複合系金属酸化物の1種以上を含むセラミックス層が
形成され、このセラミックス層に一対以上の電極が形成
され、セラミックス層と電極部がヒーターで加熱される
基板上に作成された構造になっていることを特徴とする
炭酸ガスセンサであり、形状を薄型で小型なものにでき
ると同時に、スクリーン印刷により作成できるため生産
性を高め、製造コストを低減できるという作用を有す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention comprises a carbonate, a complex metal oxide,
A ceramic layer containing at least one non-composite metal oxide is formed, a pair of electrodes is formed on the ceramic layer, and the ceramic layer and the electrode part are formed on a substrate heated by a heater. The carbon dioxide gas sensor is characterized in that it has a thin shape and a small size, and at the same time, it has an effect that productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced because it can be produced by screen printing.

【0009】本発明の請求項2に記載の発明は、ヒータ
ーで加熱される基板の表面に炭酸ガス検知本体としてセ
ラミックスが形成され、この炭酸ガス検知本体がシリカ
ゲルを含むことを特徴とする請求項1記載の炭酸ガスセ
ンサであり、セラミックスに添加されるシリカのゾル溶
液がシリカゲルとなることで炭酸ガス検知本体の強度を
上げることができるという作用を有する。
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that a ceramic is formed as a carbon dioxide detection body on the surface of a substrate heated by a heater, and the carbon dioxide detection body contains silica gel. The carbon dioxide sensor according to 1, wherein the silica sol solution added to the ceramic is silica gel, which has the effect of increasing the strength of the carbon dioxide detecting body.

【0010】本発明の請求項3に記載の発明は、炭酸塩
としてアルカリ金属の炭酸塩が含まれることを特徴とす
る請求項1、2いずれか1記載の炭酸ガスセンサであ
り、感度の大きい小型のセンサを効率的に作成すること
ができるという作用を有する。
The invention according to claim 3 of the present invention is the carbon dioxide gas sensor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that an alkali metal carbonate is contained as the carbonate. This has the effect that the sensor can be efficiently manufactured.

【0011】本発明の請求項4に記載の発明は、炭酸塩
としてアルカリ土類金属の炭酸塩がを含まれることを特
徴とする請求項1、2いずれか1記載の炭酸ガスセンサ
であり、感度の大きい小型のセンサを効率的に作成する
ことができるという作用を有する。
The invention according to claim 4 of the present invention is the carbon dioxide gas sensor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the carbonate contains an alkaline earth metal carbonate. It has an effect that a small sensor having a large size can be efficiently manufactured.

【0012】本発明の請求項5に記載の発明は、炭酸塩
として炭酸リチウムを含むことを特徴とする請求項1、
2、3いずれか1記載の炭酸ガスセンサであり、感度の
大きい小型のセンサを効率的に作成することができると
いう作用を有する。
The invention according to claim 5 of the present invention comprises lithium carbonate as a carbonate.
The carbon dioxide sensor according to any one of 2 and 3 has an effect that a small sensor having high sensitivity can be efficiently produced.

【0013】本発明の請求項6に記載の発明は、炭酸塩
として炭酸バリウムを含むことを特徴とする請求項1、
2、4いずれか1記載の炭酸ガスセンサであり、感度の
大きい小型のセンサを効率的に作成することができると
いう作用を有する。
The invention according to claim 6 of the present invention comprises barium carbonate as a carbonate.
The carbon dioxide sensor according to any one of 2, 4 and 4 has an effect that a small sensor having high sensitivity can be efficiently produced.

【0014】本発明の請求項7に記載の発明は、複合金
属酸化物としてペロブスカイト型酸化物を含むことを特
徴とする請求項1、2いずれか1記載の炭酸ガスセンサ
であり、感度の大きい小型のセンサを効率的に作成する
ことができるという作用を有する。
The invention according to claim 7 of the present invention is the carbon dioxide gas sensor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it contains a perovskite type oxide as the composite metal oxide, and is small in size with high sensitivity. This has the effect that the sensor can be efficiently manufactured.

【0015】本発明の請求項8に記載の発明は、複合金
属酸化物としてチタン酸バリウムを含むことを特徴とす
る請求項1、2、7いずれか1記載の炭酸ガスセンサで
あり、感度の大きい小型のセンサを効率的に作成するこ
とができるという作用を有する。
The invention according to claim 8 of the present invention is the carbon dioxide sensor according to any one of claims 1, 2, and 7, characterized in that barium titanate is contained as a composite metal oxide, and it has high sensitivity. It has an effect that a small sensor can be efficiently manufactured.

【0016】本発明の請求項9に記載の発明は、非複合
系金属酸化物としてセリウム酸化物、銅酸化物のうち1
種以上を含むことを特徴とする請求項1、2いずれか1
記載の炭酸ガスセンサであり、感度の大きい小型のセン
サを効率的に作成することができるという作用を有す
る。
The invention according to claim 9 of the present invention is one of cerium oxide and copper oxide as the non-composite metal oxide.
3. The method according to claim 1, further comprising one or more species.
The carbon dioxide gas sensor described above has an effect that a small sensor having high sensitivity can be efficiently produced.

【0017】本発明の請求項10に記載の発明は、前記
銅酸化物の平均粒径が1μm以下であることを特徴とす
る請求項9記載の炭酸ガスセンサであり、スクリーン印
刷により劣化する感度を改善することができるという作
用を有する。
The invention according to claim 10 of the present invention is the carbon dioxide sensor according to claim 9, characterized in that the average particle diameter of the copper oxide is 1 μm or less. It has the effect that it can be improved.

【0018】本発明の請求項11に記載の発明は、ヒー
ターで加熱される基板の表面に電極が形成され、この電
極の上に炭酸ガス検知本体のセラミック層が形成され、
そのセラミック層の上に対となる電極が形成されている
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10いずれか1記載の炭酸ガスセンサであり、
電極が対向することにより電極面積が大きくなり、大き
い容量を得ることができるという作用を有する。
According to an eleventh aspect of the present invention, an electrode is formed on the surface of a substrate heated by a heater, and a ceramic layer of a carbon dioxide detecting body is formed on the electrode.
A pair of electrodes is formed on the ceramic layer, and the pair of electrodes is formed on the ceramic layer.
The carbon dioxide sensor according to any one of 8, 9, 10
Since the electrodes face each other, the area of the electrodes is increased, and a large capacitance can be obtained.

【0019】本発明の請求項12に記載の発明は、ヒー
ターで加熱される基板の表面に炭酸ガス検知本体のセラ
ミック層が形成され、このセラミック層の上に対となる
電極が形成されていることを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9、10いずれか1記載の炭
酸ガスセンサであり、表面にのみ電極を作成することで
効率よくセンサを作成することができるという作用を有
する。
According to a twelfth aspect of the present invention, the ceramic layer of the carbon dioxide detecting body is formed on the surface of the substrate heated by the heater, and the pair of electrodes is formed on the ceramic layer. Claims 1 and 2, characterized in that
The carbon dioxide gas sensor according to any one of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10 has an effect that the sensor can be efficiently prepared by forming the electrode only on the surface.

【0020】本発明の請求項13に記載の発明は、ヒー
ターで加熱される基板の表面に炭酸ガス検知本体のセラ
ミック層が形成され、この基板とセラミック層の間に、
対となる電極が形成されていることを特徴とする請求項
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10いずれか1
記載の炭酸ガスセンサであり、電極部が覆われることに
より電極の劣化が抑えられ、また効率よくセンサを作成
することができるという作用を有する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the ceramic layer of the carbon dioxide detecting body is formed on the surface of the substrate heated by the heater, and between the substrate and the ceramic layer,
A pair of electrodes are formed, and any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 is formed.
The carbon dioxide sensor described above has an effect that the deterioration of the electrode is suppressed by covering the electrode portion and that the sensor can be efficiently manufactured.

【0021】本発明の請求項14に記載の発明は、ヒー
ターで加熱される基板の表面に炭酸ガス検知本体のセラ
ミック層が形成され、このセラミック層の片面に2つ以
上の電極が、反対の面に1つ以上の電極が形成されてい
ることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、
7、8、9、10いずれか1記載の炭酸ガスセンサであ
り、信号を2つ以上取り出すことができ、この信号の比
較によりセンサの異常を早期に検知できるという作用を
有する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the ceramic layer of the carbon dioxide sensing body is formed on the surface of the substrate heated by the heater, and one or more electrodes are provided on one side of the ceramic layer, and 7. One or more electrodes are formed on the surface,
The carbon dioxide gas sensor according to any one of 7, 8, 9, 10 has an effect that two or more signals can be taken out and an abnormality of the sensor can be detected early by comparing these signals.

【0022】本発明の請求項15に記載の発明は、前記
基板の、セラミック層と反対の面にヒーター層が形成さ
れていることを特徴とする炭酸ガスセンサであり、検知
部の裏面全体を暖めることで検知部の温度ムラを改善
し、感度のばらつきを改善できるという作用を有する。
A fifteenth aspect of the present invention is a carbon dioxide gas sensor characterized in that a heater layer is formed on the surface of the substrate opposite to the ceramic layer, and warms the entire back surface of the detection portion. This has the effect of improving the temperature unevenness of the detection unit and improving the sensitivity variation.

【0023】本発明の請求項16に記載の発明は、前記
基板の表面にヒーター層と炭酸ガス検知本体のセラミッ
ク層が形成されていることを特徴とする炭酸ガスセンサ
であり、片面にスクリーン印刷する部分が集まること
で、センサを効率的に作成することができるという作用
を有する。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a carbon dioxide gas sensor characterized in that a heater layer and a ceramic layer of a carbon dioxide gas detection body are formed on the surface of the substrate, and one side is screen-printed. The gathering of the parts has an effect that the sensor can be efficiently manufactured.

【0024】本発明の請求項17に記載の発明は、前記
基板に形成されるヒーター層、炭酸ガス検知本体、電極
層が各材料のペーストを用いてスクリーン印刷により形
成されることを特徴とする炭酸ガスセンサの製造方法で
あり、スクリーン印刷することで小型のセンサを効率的
に作成することができるという作用を有する。
The invention according to claim 17 of the present invention is characterized in that the heater layer, the carbon dioxide gas detecting main body, and the electrode layer formed on the substrate are formed by screen printing using a paste of each material. It is a method of manufacturing a carbon dioxide sensor, and has an effect that a small sensor can be efficiently produced by screen printing.

【0025】本発明の請求項18に記載の発明は、前記
基板に形成されたヒーター層、炭酸ガス検知本体、電極
層よりなる炭酸ガスセンサの製造時の熱処理温度を90
0℃以下とすることを特徴とする炭酸ガスセンサの製造
方法であり、低温で作成することにより、センサの感度
が劣化するのを防ぐことができる。
In the eighteenth aspect of the present invention, the heat treatment temperature at the time of manufacturing the carbon dioxide sensor comprising the heater layer formed on the substrate, the carbon dioxide sensing body, and the electrode layer is set to 90.
This is a method of manufacturing a carbon dioxide gas sensor, which is characterized in that the temperature is 0 ° C. or lower, and the sensitivity of the sensor can be prevented from deteriorating by making it at a low temperature.

【0026】本発明の請求項19に記載の発明は、前記
基板に形成される炭酸ガス検知本体に用いられるセラミ
ックにシリカのゾル溶液を混合してペーストを作成し、
その後スクリーン印刷することを特徴とする炭酸ガスセ
ンサの製造方法であり、センサ検知部の強度を上げると
共に、スクリーン印刷できることで小型のセンサを効率
的に作成することができるとう作用を有する。
According to a nineteenth aspect of the present invention, a sol solution of silica is mixed with a ceramic used for a carbon dioxide sensing body formed on the substrate to prepare a paste,
This is a method of manufacturing a carbon dioxide gas sensor characterized by screen-printing thereafter, and has the effect of increasing the strength of the sensor detection unit and being able to screen-print to efficiently produce a small sensor.

【0027】本発明の請求項20に記載の発明は、前記
基板に形成されたヒーター層、炭酸ガス検知本体、電極
層よりなる炭酸ガスセンサを作成後、シリカのゾル溶液
中に浸漬し、乾燥後熱処理することを特徴とする炭酸ガ
スセンサの製造方法であり、センサ感度を劣化させるこ
となくセンサ検知部の強度を向上させることができると
いう作用を有する。
According to a twentieth aspect of the present invention, a carbon dioxide gas sensor comprising a heater layer formed on the substrate, a carbon dioxide gas sensing body, and an electrode layer is prepared, dipped in a silica sol solution, and dried. It is a method of manufacturing a carbon dioxide gas sensor characterized by heat treatment, and has an effect that the strength of the sensor detection portion can be improved without degrading the sensor sensitivity.

【0028】本発明の請求項21に記載の発明は、請求
項19、20記載のシリカのゾル溶液として、炭酸ガス
検知本体に使用する材料の一種以上の金属塩を溶解させ
た、シリカのゾルを含む溶液を使用することを特徴とす
る炭酸ガスセンサの製造方法であり、溶液中にセンサ検
知部構成成分がシリカのゾルと混在することにより、シ
リカのゾル溶液混合によるセンサ感度の劣化を防ぐこと
ができる。
According to a twenty-first aspect of the present invention, the silica sol solution according to the nineteenth and twentieth aspects is a sol of silica in which one or more metal salts of the material used for the carbon dioxide sensing body are dissolved. A method of manufacturing a carbon dioxide gas sensor, characterized by using a solution containing, to prevent deterioration of sensor sensitivity due to mixing of sol solution of silica by mixing sensor sol component of sensor with silica sol in the solution. You can

【0029】本発明の請求項22に記載の発明は、炭酸
ガス検知本体に使用する材料の金属塩を溶解させたシリ
カを含むゾル溶液をペースト化し、基板上にスクリーン
印刷して作成することを特徴とする炭酸ガスセンサの製
造方法であり、センサ検知部構成成分の全てがシリカの
ゾル溶液と混在した溶液の粘度を調製してペースト化
し、スクリーン印刷後熱処理することにより炭酸ガス検
知本体の強度が向上する。また成分の微粒子化による特
性向上もできるという作用を有する。
According to a twenty-second aspect of the present invention, a sol solution containing silica in which a metal salt of a material used for a carbon dioxide detecting body is dissolved is made into a paste and screen-printed on a substrate. It is a characteristic carbon dioxide sensor manufacturing method, in which the viscosity of a solution in which all of the sensor detection component components are mixed with a silica sol solution is adjusted to a paste, and the strength of the carbon dioxide detection body is improved by heat treatment after screen printing. improves. Further, it has the effect that the characteristics can be improved by making the components fine.

【0030】以下、図1〜図4を用いて本発明の実施の
形態について説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の第1の実施の形態によ
る炭酸ガスセンサの断面図であり、請求項11記載の電
極を示している。電極3と電極5とは対向しているため
に最も面積が大きくなり検知信号を大きく取ることがで
きる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a first embodiment of the present invention, showing an electrode according to claim 11. Since the electrode 3 and the electrode 5 face each other, the area is the largest and the detection signal can be large.

【0031】強度の大きいセラミックの基板2の裏面に
ヒーター1があり電流を流すことで基板2全体を加熱す
ることができる。炭酸ガス検知本体4と同じ面にヒータ
ー1を作成する場合は炭酸ガス検知本体4より少し離れ
た横に作成することになり炭酸ガス検知本体4のヒータ
ー1に近い部分と遠い部分に温度差が生じるが、片面の
みの作業となり炭酸ガスセンサ作成の効率は向上する。
There is a heater 1 on the back surface of the ceramic substrate 2 having high strength, and the entire substrate 2 can be heated by passing an electric current. When the heater 1 is formed on the same surface as the carbon dioxide detection body 4, the heater 1 is formed on a side slightly apart from the carbon dioxide detection body 4, and there is a temperature difference between a portion near the heater 1 and a portion far from the carbon dioxide detection body 4. Although it occurs, the work on only one side is performed, and the efficiency of producing the carbon dioxide sensor is improved.

【0032】電極3及び電極5により炭酸ガス検知本体
4が挟まれた構造になっており、電極3、電極5に端子
をつなぎ信号を引き出し、炭酸ガス濃度を測定する。
The carbon dioxide detecting body 4 is sandwiched between the electrodes 3 and 5, and terminals are connected to the electrodes 3 and 5 to draw out a signal and measure the carbon dioxide concentration.

【0033】ヒーター1、電極3及び電極5、炭酸ガス
検知本体4をスクリーン印刷により作成することで小型
の炭酸ガスセンサを効率よく作成することができる。
By forming the heater 1, the electrodes 3 and 5, and the carbon dioxide detecting body 4 by screen printing, a small carbon dioxide sensor can be efficiently produced.

【0034】炭酸ガス検知本体4は炭酸塩、複合金属酸
化物、非複合系金属酸化物の一種以上を含むセラミック
スにより形成されており、特にLi2CO3、BaC
3、CeO2、CuOを混合した炭酸ガスセンサの感度
が優れている。この構成成分をペースト化しスクリーン
印刷したのみでは感度が劣化し、また強度も向上しな
い。感度の劣化はスクリーン印刷では圧力がかからない
ため粒子間の接触がゆるく電気抵抗が大きいのが原因と
思われ、炭酸ガスセンサ測定温度で抵抗が小さいCuO
成分の粒径を小さくし他成分との接触を多くすることで
電気抵抗を小さくし、感度劣化を抑制することができ
る。炭酸ガス検知本体4の成分の粒径は小さい方が各成
分の接触部分が増え感度が良くなる。またシリカのゾル
溶液を用いて強度を向上させることができる。シリカの
ゾル溶液は乾燥すると室温においてもシリカゲルとな
り、接着力がある。本実施の形態の炭酸ガスセンサは高
温で熱処理すると感度が無くなるが、シリカのゾルがシ
リカゲルとなって各成分を接着させることで、低温で熱
処理しても強度を向上させることができる。しかし、シ
リカゲルは絶縁性が強く、量が増えるにつれ強度は向上
するが感度は劣化する。そこでシリカのゾル溶液に炭酸
ガス検知本体4の構成成分の一部を混合してシリカのゾ
ル溶液を改質し、シリカゲル表面あるいは内部にこの構
成成分を析出させることにより絶縁性を抑え、感度の劣
化を抑制することができる。また、シリカのゾル溶液、
または炭酸ガス検知本体4の構成成分の一部を混合した
シリカのゾル溶液中にセンサを浸漬し、乾燥後熱処理す
ることで粒子間の接触を壊すことなく強度を向上させる
ことができる。また、シリカを含むゾル溶液と炭酸ガス
検知本体4の構成成分のペーストを作成しスクリーン印
刷により炭酸ガス検知本体4を作成することで強度を向
上させることができる。
The carbon dioxide detecting body 4 is made of ceramics containing at least one of carbonate, complex metal oxide, and non-compound metal oxide, and particularly Li 2 CO 3 , BaC.
The sensitivity of the carbon dioxide sensor in which O 3 , CeO 2 , and CuO are mixed is excellent. Sensitivity is deteriorated and strength is not improved simply by pasting and screen-printing these constituent components. Sensitivity deterioration is thought to be due to the fact that the particles do not come into contact with pressure in screen printing and the electrical contact is large due to the loose contact between particles.
By reducing the particle size of the component and increasing the contact with other components, it is possible to reduce the electric resistance and suppress the sensitivity deterioration. The smaller the particle size of the component of the carbon dioxide detecting body 4, the more the contact portion of each component increases and the better the sensitivity. Further, strength can be improved by using a sol solution of silica. When the sol solution of silica is dried, it becomes silica gel even at room temperature and has an adhesive force. The carbon dioxide sensor of the present embodiment loses sensitivity when heat-treated at high temperature, but the strength can be improved even if heat-treated at low temperature by making silica sol into silica gel and adhering each component. However, silica gel has a strong insulating property, and as the amount increases, the strength increases but the sensitivity deteriorates. Therefore, a part of the constituent components of the carbon dioxide detection body 4 is mixed with the silica sol solution to modify the silica sol solution, and the constituent components are deposited on or inside the silica gel to suppress the insulating property and to improve the sensitivity. Deterioration can be suppressed. Also, a sol solution of silica,
Alternatively, the strength can be improved without breaking the contact between the particles by immersing the sensor in a sol solution of silica in which a part of the constituent components of the carbon dioxide detecting main body 4 is mixed, and drying and then heat-treating. Further, the strength can be improved by preparing a paste containing the sol solution containing silica and the constituents of the carbon dioxide gas detecting main body 4 and by screen printing to form the carbon dioxide gas detecting main body 4.

【0035】(実施の形態2)図2は本発明の第2の実
施の形態による炭酸ガスセンサの断面図であり、請求項
12記載の電極を示している。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention, showing an electrode according to claim 12.

【0036】図2は電極3,5を炭酸ガス検知本体4の
上に作成したものであり、スクリーン印刷時の作業効率
が向上する。検知信号は炭酸ガス検知本体4表面の炭酸
ガスへのセンシングが主体となるのでレスポンス性が向
上する。信号が大きくとれるので、この電極3,5の形
状は櫛形とした方が良い。
In FIG. 2, the electrodes 3 and 5 are formed on the carbon dioxide detecting body 4, and the work efficiency at the time of screen printing is improved. Since the detection signal is mainly based on the sensing of carbon dioxide on the surface of the carbon dioxide sensing body 4, the response is improved. Since a large signal can be obtained, it is preferable that the electrodes 3 and 5 have a comb shape.

【0037】(実施の形態3)図3は本発明の第3の実
施の形態による炭酸ガスセンサの断面図であり、請求項
13記載の電極を示している。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention, showing an electrode according to claim 13.

【0038】図3は基板2と炭酸ガス検知本体4の間に
電極3,5が作成されているものであり、電極3,5の
周りを基板2と炭酸ガス検知本体4とが保護しているこ
とから電極3,5の劣化が抑えられる。
In FIG. 3, electrodes 3 and 5 are formed between the substrate 2 and the carbon dioxide detection body 4, and the electrodes 2 and 5 are protected by the substrate 2 and the carbon dioxide detection body 4. Therefore, the deterioration of the electrodes 3 and 5 can be suppressed.

【0039】(実施の形態4)図4は本発明の第4の実
施の形態による炭酸ガスセンサの断面図であり、請求項
14記載の電極を示している。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention, showing an electrode according to claim 14.

【0040】図4は炭酸ガス検知本体4の片面に作成さ
れた電極3の対向面に2つ以上の電極5,6が作成され
たものであり、電極3,5及び電極3,6の組み合わせ
の2つの信号が取り出せ、この信号の比較により電極
3,5,6の異常、炭酸ガス検知本体4の異常が判別で
き信頼性が増す。電極の位置が入れ代わっても同じであ
る。
FIG. 4 shows that two or more electrodes 5 and 6 are formed on the opposite surface of the electrode 3 formed on one side of the carbon dioxide detecting body 4, and the combination of the electrodes 3 and 5 and the electrodes 3 and 6. The two signals can be extracted, and by comparing these signals, the abnormality of the electrodes 3, 5 and 6 and the abnormality of the carbon dioxide detecting body 4 can be discriminated, and the reliability is increased. It is the same even if the positions of the electrodes are changed.

【0041】本発明によれば、強度の大きい基板2上に
炭酸ガス検知本体4がスクリーン印刷されるため、炭酸
ガス検知本体4の強度が不足する場合でも実用に供する
ことができる。スクリーン印刷により作成された炭酸ガ
スセンサの感度は、ディスク形状で作成された炭酸ガス
センサに比べ特性が劣化する。この炭酸ガス検知本体4
の成分の原料粒径は小さい方が、混合が良く各成分の接
触部分が増加するため、感度の劣化を抑制できる。ま
た、炭酸ガス検知本体4の成分のペーストにシリカを含
むゾル溶液を混合することで低温熱処理条件下において
も、シリカのゾルのゲル化による接着力の向上により強
度が向上する。シリカゲルは絶縁性のため炭酸ガスセン
サ感度が劣化する場合があるが、このシリカのゾル溶液
中に炭酸ガス検知本体4の成分の一種以上を含む溶液を
混合することで、シリカゲルの表面あるいは内部に炭酸
ガス検知本体4の成分を析出させ、絶縁性を弱めて感度
劣化を抑制する。また、ペーストに混合するのではな
く、作成した炭酸ガスセンサをシリカのゾル溶液もしく
はシリカのゾルと検知成分の混合溶液に浸漬してシリカ
を添加しても同じ効果が得られる。この場合炭酸ガス検
知本体4の熱処理は終わっており、各成分の焼結部分に
シリカが入り込まずその周りに析出するため、より感度
の劣化が少ない。
According to the present invention, since the carbon dioxide detecting body 4 is screen-printed on the substrate 2 having high strength, it can be put to practical use even when the strength of the carbon dioxide detecting body 4 is insufficient. The sensitivity of the carbon dioxide sensor produced by screen printing is deteriorated as compared with that of the carbon dioxide sensor produced in a disk shape. This carbon dioxide detection body 4
When the raw material particle size of the component is smaller, the mixing is better and the contact portion of each component increases, so that the deterioration of the sensitivity can be suppressed. Also, by mixing a sol solution containing silica with the paste of the component of the carbon dioxide sensing body 4, the adhesive strength is improved by gelation of silica sol even under low temperature heat treatment conditions. The sensitivity of the carbon dioxide sensor may deteriorate due to the insulating property of silica gel. However, by mixing a solution containing one or more of the components of the carbon dioxide sensing main body 4 in this sol solution of silica, the carbon dioxide on the surface or inside of the silica gel is reduced. The components of the gas detection body 4 are deposited to weaken the insulation and suppress sensitivity deterioration. The same effect can be obtained by immersing the prepared carbon dioxide gas sensor in a sol solution of silica or a mixed solution of silica sol and a detection component and adding silica instead of mixing with the paste. In this case, the heat treatment of the carbon dioxide detection body 4 has been completed, and silica does not enter the sintered portion of each component and is deposited around it, so that the sensitivity is less deteriorated.

【0042】またシリカのゾル溶液と炭酸ガス検知本体
4のセラミック構成成分の金属塩の溶液とを混合し炭酸
ガス検知本体4を作成することで構成成分の微粒子化が
でき、特性の向上と共に、シリカゲルによる強度の向上
も図れる。
Further, by mixing the silica sol solution and the solution of the metal salt of the ceramic constituent component of the carbon dioxide detecting body 4 to prepare the carbon dioxide detecting body 4, the constituent components can be made into fine particles and the characteristics can be improved. The strength can be improved by silica gel.

【0043】[0043]

【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。Next, specific examples of the present invention will be described.

【0044】(実施例1)市販のBaCO3、CeO2
CuOをモル比で6:63:31の割合で秤量し、乳鉢
中で混合粉砕した後、この混合原料7gと、市販の30
%シリカを含むゾル溶液0.7g、テルピネオール1.
2g、テルピネオールとエチルセルロースを1:1に混
合して作成したビヒクル1.2g、分散剤0.2gとを
混合し炭酸ガス検知本体用のペーストを作成する。粒子
の接触部が特性に影響するため、炭酸ガス検知本体の材
料粒径は小さい方が望ましい。
Example 1 Commercially available BaCO 3 , CeO 2 and CuO were weighed in a molar ratio of 6:63:31, mixed and pulverized in a mortar, and then 7 g of this mixed raw material and 30
% Sol solution containing 0.5% silica, terpineol 1.
2 g, 1.2 g of a vehicle prepared by mixing terpineol and ethyl cellulose in a ratio of 1: 1 and 0.2 g of a dispersant are mixed to prepare a paste for a carbon dioxide detecting body. Since the contact portion of the particles affects the characteristics, it is desirable that the material particle size of the carbon dioxide sensing body is small.

【0045】2mm×3mm×0.3mmの大きさのア
ルミナ製セラミックの基板にヒーターを作成する。ヒー
ターはPtまたはRuO2ペーストをスクリーン印刷し
て作成する。セラミックの基板の表面、裏面のいずれに
作成しても良いが、表面に作成した場合同一面にのみス
クリーン印刷することになり作業性は良くなるが、炭酸
ガス検知本体の横に作成するため炭酸ガス検知本体の温
度ばらつきが生じる。これに対し、裏面に作成する場合
は作業性は悪くなるが、裏面に均一にヒーターを作成で
きるため温度分布は良くなる。炭酸ガス検知本体にヒー
ターがあることで炭酸ガスセンサが小さくでき、加熱に
必要な電気量も減る。基板は強度が大きく、炭酸ガスセ
ンサ作成時の熱処理温度、炭酸ガスセンサの動作温度に
耐えるものであればよい。導電性のものであれば絶縁処
理が必要となる。
A heater is prepared on a substrate of alumina ceramic having a size of 2 mm × 3 mm × 0.3 mm. The heater is made by screen printing Pt or RuO 2 paste. Although it may be created on either the front or back surface of the ceramic substrate, if it is created on the front surface, screen printing will be done only on the same surface, which improves workability. Temperature variations in the gas detection body occur. On the other hand, when the heater is formed on the back surface, workability is deteriorated, but since the heater can be uniformly formed on the back surface, the temperature distribution is improved. Since the carbon dioxide sensor body has a heater, the carbon dioxide sensor can be made smaller and the amount of electricity required for heating can be reduced. It is sufficient that the substrate has high strength and can withstand the heat treatment temperature at the time of producing the carbon dioxide sensor and the operating temperature of the carbon dioxide sensor. If it is electrically conductive, insulation treatment is required.

【0046】このアルミナ製セラミックの基板にPtペ
ーストをスクリーン印刷し熱処理して電極とする。この
Ptの電極の上に炭酸ガス検知本体用のペーストをスク
リーン印刷し、乾燥後800℃で5時間熱処理を行う。
その後、この炭酸ガス検知本体の上にPtへーストをス
クリーン印刷し熱処理して電極を作成し、炭酸ガスセン
サを作成する。2つのPtの電極は炭酸ガス検知本体の
セラミック層を挟んで対向することになる。電極はA
u、Ag、RuO2、銅酸化物等ペースト化してスクリ
ーン印刷でき炭酸ガスセンサの動作温度で抵抗の小さい
ものであればよい。以上に述べた電極は図1に示す形状
のものであるが、電極は図2から図4に示す形状でも良
い。
A Pt paste is screen-printed on this alumina ceramic substrate and heat-treated to form an electrode. A paste for a carbon dioxide detection body is screen-printed on the Pt electrode, dried, and then heat-treated at 800 ° C. for 5 hours.
Then, Pt east is screen-printed on the carbon dioxide detection body and heat-treated to form an electrode, and a carbon dioxide sensor is prepared. The two electrodes of Pt are opposed to each other with the ceramic layer of the carbon dioxide sensing body interposed therebetween. The electrode is A
It is sufficient that u, Ag, RuO 2 , copper oxide or the like is made into a paste and can be screen-printed, and has a low resistance at the operating temperature of the carbon dioxide sensor. Although the electrode described above has the shape shown in FIG. 1, the electrode may have the shape shown in FIGS. 2 to 4.

【0047】この炭酸ガスセンサのヒーターに電流を流
し、炭酸ガス検知本体の温度を550℃に調製して、炭
酸ガスへの感度を測定した。感度はYHP社製インピー
ダンスアナライザ4192Aを使用して2端子法で測定
し、試料ガスには乾燥空気及び乾燥空気で希釈した炭酸
ガスを用いた。
An electric current was passed through the heater of this carbon dioxide sensor to adjust the temperature of the carbon dioxide detecting body to 550 ° C., and the sensitivity to carbon dioxide was measured. The sensitivity was measured by a two-terminal method using an impedance analyzer 4192A manufactured by YHP, and dry air and carbon dioxide gas diluted with dry air were used as sample gas.

【0048】炭酸ガスの検知状況は、測定温度まで加熱
された試料の、空気を流入した状態で測定した容量値
(C0)を基準とし、炭酸ガス濃度2%に調整された空
気を流入させて測定したときの容量値(C2%)の変化で
とらえられる。感度は次式で定義する。
The state of detection of carbon dioxide gas is based on the capacity value (C 0 ) of the sample heated to the measurement temperature, which was measured in the state where air was introduced, and the air adjusted to a carbon dioxide concentration of 2% was introduced. It can be grasped by the change of the capacitance value (C 2% ) when measured by. The sensitivity is defined by the following formula.

【0049】 感度=| 10×Log(C2%/C0 )| [dB] 感度が0の時は容量値が炭酸ガス濃度の増加に対し変化
を示していないことをあらわし、炭酸ガスを検知してい
ないことになる。
Sensitivity = | 10 × Log (C 2% / C 0 ) | [dB] When the sensitivity is 0, it means that the capacitance value does not change with the increase of the carbon dioxide concentration, and the carbon dioxide is detected. You're not doing it.

【0050】感度比較用として、同一組成の混合原料を
直径10mm、厚み0.4mmのディスク状に成形し、
電気炉中にて800℃で5時間焼成した。得られた試料
にPtの電極を付け炭酸ガスセンサとした。
For sensitivity comparison, a mixed raw material having the same composition was molded into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.4 mm,
It baked at 800 degreeC in the electric furnace for 5 hours. A Pt electrode was attached to the obtained sample to make a carbon dioxide sensor.

【0051】このディスク状の炭酸ガスセンサは強度が
弱く割れやすい。1000℃以上で焼成すると強度は十
分になるが感度が発現しなくなり、900℃以下での熱
処理が望ましい。これに対し強度の大きい基板にスクリ
ーン印刷して厚膜状にすることにより、強度の大部分を
基板に依存するため感度の発現する温度900℃以下で
の熱処理でも強度があり、実用に供することができるよ
うになる。またペーストにシリカのゾル溶液を添加する
ことにより炭酸ガス検知本体の強度も向上し、より信頼
性が増す。
This disk-shaped carbon dioxide sensor has weak strength and is easily cracked. When baked at 1000 ° C. or higher, the strength is sufficient but sensitivity is not expressed, and heat treatment at 900 ° C. or lower is desirable. On the other hand, by subjecting a substrate with high strength to screen printing to form a thick film, most of the strength depends on the substrate, so that it has strength even when heat-treated at a temperature of 900 ° C. or less at which sensitivity is expressed, and should be put to practical use. Will be able to. Further, by adding a silica sol solution to the paste, the strength of the carbon dioxide detecting body is improved, and the reliability is further increased.

【0052】同様にしてシリカのゾル溶液の添加量を変
えて作成した試料、及び成分を変更して作成した試料の
感度を(表1)に示す。
Similarly, the sensitivity of the samples prepared by changing the addition amount of the silica sol solution and the samples prepared by changing the components is shown in (Table 1).

【0053】また、後述する実施例2に示すシリカのゾ
ル溶液と炭酸ガス検知本体の成分との混合溶液を使用し
てシリカ量1%を添加したセンサの感度は4.1であ
り、シリカのゾルによる単独添加時の感度0.7と比べ
改善効果が見られる。
Further, the sensitivity of the sensor shown in Example 2 to be described later in which the silica sol solution and the component of the carbon dioxide gas detecting main body were mixed with 1% of silica was 4.1, and the sensitivity of the sensor was 4.1. An improvement effect can be seen as compared with the sensitivity of 0.7 when sol alone is added.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】炭酸ガス検知本体に傷をつけてみると、シ
リカの添加量が増えるにつれ傷がつきにくくなってお
り、強度は増しているが感度は劣化する。また、スクリ
ーン印刷した試料は感度は発現しているが、ディスク状
に作成した試料(標準品)より感度が落ちている。
When the carbon dioxide detecting body is scratched, it becomes more difficult to scratch as the amount of silica added increases, and the strength increases but the sensitivity deteriorates. Further, although the screen-printed sample exhibits the sensitivity, the sensitivity is lower than that of the disc-shaped sample (standard product).

【0056】シリカのゾルを添加せずに、CuOの平均
粒径を変更して同様に作成した試料の感度を(表2)に
示す。
The sensitivity of a sample prepared in the same manner by changing the average particle diameter of CuO without adding silica sol is shown in (Table 2).

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】CuO平均粒径1μm以下より感度が向上
し、効果が見られる。CuOは炭酸ガス検知本体のイン
ピーダンスに関係していると思われ、電気抵抗を小さく
してインピーダンスを改善し、感度を発現しやすくして
いると考えられる。
When the average particle diameter of CuO is 1 μm or less, the sensitivity is improved and the effect can be seen. CuO seems to be related to the impedance of the carbon dioxide sensing body, and is considered to reduce the electric resistance to improve the impedance and facilitate the expression of sensitivity.

【0059】(実施例2)市販のBaCO3、CeO2
CuOをモル比で6:63:31の割合で秤量し、乳鉢
中で混合粉砕した後、この混合原料7.0gと、テルピ
ネオール1.1g、テルピネオールとエチルセルロース
を1:1に混合して作成したビヒクル1.1g、分散剤
0.8gとを混合し炭酸ガス検知本体用のペーストを作
成する。
Example 2 Commercially available BaCO 3 , CeO 2 and CuO were weighed in a molar ratio of 6:63:31, mixed and ground in a mortar, and then 7.0 g of this mixed raw material and terpineol 1 0.1 g, 1.1 g of a vehicle prepared by mixing terpineol and ethyl cellulose in a ratio of 1: 1 and 0.8 g of a dispersant are mixed to prepare a paste for a carbon dioxide detecting body.

【0060】セラミックの基板を用い、実施例1と同様
にして炭酸ガスセンサを作成する。ヒーターと電極とに
カバー用のシリカを含むゾル溶液を塗布し700℃で5
分間熱処理する。
A carbon dioxide sensor is prepared in the same manner as in Example 1 using a ceramic substrate. Apply the sol solution containing silica for the cover to the heater and the electrode, and apply at 700 ° C for 5
Heat-treat for minutes.

【0061】エタノール10gに市販のCu(NO32
・3H2O7.6gを溶かした溶液10gと、市販の有
機溶媒系シリカを含むゾル溶液(SiO2含有量30
%)5gを混合し、その溶液中に炭酸ガスセンサを浸漬
する。溶液を時々振りながら泡が出なくなっているのを
確認した後炭酸ガスセンサを取り出し、700℃で5分
間熱処理を行う。ディスク品を使用して測定した浸漬後
の重量増加量は4%であった。同程度の重量増があると
考えられる。
Commercially available Cu (NO 3 ) 2 was added to 10 g of ethanol.
A sol solution containing a solution of 7.6 g of 3H 2 O (10 g) and a commercially available organic solvent-based silica (SiO 2 content of 30
%) 5 g, and the carbon dioxide sensor is immersed in the solution. After confirming that bubbles are not generated while shaking the solution occasionally, the carbon dioxide sensor is taken out and heat treatment is performed at 700 ° C. for 5 minutes. The weight increase after immersion measured using the disk product was 4%. It is thought that there is a similar weight increase.

【0062】シリカのゾル溶液と混合する溶液はCe
(NO33・6H2Oのアルコール溶液でも、水溶性の
シリカのゾル溶液とBaイオンを含む水溶液の組み合わ
せでも良い。
The solution mixed with the sol solution of silica is Ce
(NO 3) in an alcohol solution of 3 · 6H 2 O, may be a combination of an aqueous solution containing sol solution and Ba ions of soluble silica.

【0063】作業性は悪くなるが、熱処理した試料をシ
リカのゾル溶液に浸漬することにより、原料の焼結部分
を壊すことなくシリカを添加することができ、感度劣化
を抑えることができる。
Although the workability is deteriorated, by immersing the heat-treated sample in a sol solution of silica, silica can be added without breaking the sintered portion of the raw material, and deterioration of sensitivity can be suppressed.

【0064】実施例1と同様にして測定した試料の感度
は5.7dBであり、(表1)に示す同程度の添加量に
比べ良好な感度を示す。
The sensitivity of the sample measured in the same manner as in Example 1 is 5.7 dB, which is a good sensitivity as compared with the similar addition amount shown in (Table 1).

【0065】また、炭酸ガス検知本体の成分、組成に応
じてシリカのゾル溶液への混合成分及び濃度を変えるこ
とにより各種組成、成分に対応することができる。
Further, various compositions and components can be dealt with by changing the mixing component and concentration of silica in the sol solution according to the components and composition of the carbon dioxide detecting body.

【0066】(実施例3)Ba、Ce、Cu成分が、モ
ル比でBa:Ce:Cu=6:63:31の割合になる
よう調製した水溶液と酸性のシリカのゾル溶液を、B
a、Ce、Cu成分をBaO、CeO2、CuOとして
計算した換算重量とシリカの重量が1:1となるように
混合し、撹拌しながら加熱して乾燥させる。この混合原
料7.0gと、テルピネオール1.1g、テルピネオー
ルとエチルセルロースを1:1に混合して作成したビヒ
クル1.1g、界面活性剤0.8gとを混合し炭酸ガス
検知本体用のペーストを作成する。
Example 3 An aqueous solution prepared so that the Ba, Ce and Cu components have a molar ratio of Ba: Ce: Cu = 6: 63: 31 and a sol solution of acidic silica were mixed with B
The a, Ce, and Cu components are mixed so that the weight calculated as BaO, CeO 2 , and CuO and the weight of silica are 1: 1 and heated and dried with stirring. 7.0 g of this mixed raw material, 1.1 g of terpineol, 1.1 g of a vehicle prepared by mixing terpineol and ethyl cellulose in a ratio of 1: 1 and 0.8 g of a surfactant were mixed to prepare a paste for a carbon dioxide sensing body. To do.

【0067】このペーストを用い、セラミックの基板に
スクリーン印刷し、実施例1と同様にして炭酸ガスセン
サを作成する。構成成分の炭酸化のため、炭酸ガスを含
むガス中で熱処理を行っても良い。炭酸ガス検知本体部
分の強度は強く、実用に十分適している。
Using this paste, a ceramic substrate is screen-printed to prepare a carbon dioxide gas sensor in the same manner as in Example 1. For carbonation of the constituents, heat treatment may be performed in a gas containing carbon dioxide. The strength of the carbon dioxide detection body is strong and suitable for practical use.

【0068】実施例1と同様にして測定した試料の感度
は6.1dBであり良好な感度を示す。この方法により
感度を劣化させることなくセラミックの基板上に炭酸ガ
ス検知本体を作成することができる。
The sensitivity of the sample measured in the same manner as in Example 1 is 6.1 dB, which is a good sensitivity. By this method, the carbon dioxide sensing body can be formed on the ceramic substrate without degrading the sensitivity.

【0069】また、シリカのゾル溶液への混合成分を変
えることにより、任意の組成、成分でセンサを作成する
ことが容易にできる。
Further, by changing the mixed components of silica in the sol solution, it is possible to easily prepare a sensor with an arbitrary composition and components.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明は、強度を向上し、炭酸ガスセン
サを従来に比べ薄型で小型なものにできると同時に、ス
クリーン印刷により作成できるため生産性を高め、製造
コストを低減できる、有用で効果的なものである。また
スクリーン印刷に伴う感度の劣化を改善することができ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can improve strength and make the carbon dioxide sensor thinner and smaller than conventional ones, and at the same time, it can be produced by screen printing to improve productivity and reduce manufacturing cost. It is a target. In addition, it is possible to improve the deterioration of sensitivity associated with screen printing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による炭酸ガスセン
サの断面図
FIG. 1 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による炭酸ガスセン
サの断面図
FIG. 2 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による炭酸ガスセン
サの断面図
FIG. 3 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態による炭酸ガスセン
サの断面図
FIG. 4 is a sectional view of a carbon dioxide sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒーター 2 基板 3 電極 4 炭酸ガス検知本体 5 電極 6 電極 1 heater 2 substrate 3 electrode 4 carbon dioxide detection body 5 electrode 6 electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 信司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Morimoto 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭酸ガス検知本体として炭酸塩、複合金属
酸化物、非複合系金属酸化物の1種以上を含むセラミッ
クス層が形成され、このセラミックス層に一対以上の電
極が形成され、セラミックス層と電極部がヒーターで加
熱される基板上に作成された構造になっていることを特
徴とする炭酸ガスセンサ。
1. A ceramic layer containing at least one kind of carbonate, complex metal oxide, and non-complex metal oxide is formed as a carbon dioxide sensing body, and a pair of electrodes is formed on the ceramic layer. A carbon dioxide sensor having a structure in which the electrode part and the electrode part are formed on a substrate heated by a heater.
【請求項2】ヒーターで加熱される基板の表面に炭酸ガ
ス検知本体としてセラミックスが形成され、この炭酸ガ
ス検知本体がシリカゲルを含むことを特徴とする請求項
1記載の炭酸ガスセンサ。
2. A carbon dioxide sensor according to claim 1, wherein ceramics are formed as a carbon dioxide detecting body on the surface of the substrate heated by the heater, and the carbon dioxide detecting body contains silica gel.
【請求項3】炭酸塩としてアルカリ金属の炭酸塩が含ま
れることを特徴とする請求項1、2いずれか1記載の炭
酸ガスセンサ。
3. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein the carbonate contains an alkali metal carbonate.
【請求項4】炭酸塩としてアルカリ土類金属の炭酸塩が
を含まれることを特徴とする請求項1、2いずれか1記
載の炭酸ガスセンサ。
4. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein the carbonate contains an alkaline earth metal carbonate.
【請求項5】炭酸塩として炭酸リチウムを含むことを特
徴とする請求項1、2、3いずれか1記載の炭酸ガスセ
ンサ。
5. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, which contains lithium carbonate as a carbonate.
【請求項6】炭酸塩として炭酸バリウムを含むことを特
徴とする請求項1、2、4いずれか1記載の炭酸ガスセ
ンサ。
6. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein barium carbonate is contained as the carbonate.
【請求項7】複合金属酸化物としてペロブスカイト型酸
化物を含むことを特徴とする請求項1、2いずれか1記
載の炭酸ガスセンサ。
7. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, which contains a perovskite type oxide as the composite metal oxide.
【請求項8】複合金属酸化物としてチタン酸バリウムを
含むことを特徴とする請求項1、2、7いずれか1記載
の炭酸ガスセンサ。
8. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein barium titanate is included as the composite metal oxide.
【請求項9】非複合系金属酸化物としてセリウム酸化
物、銅酸化物のうち1種以上を含むことを特徴とする請
求項1、2いずれか1記載の炭酸ガスセンサ。
9. The carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein the non-composite metal oxide contains at least one of cerium oxide and copper oxide.
【請求項10】前記銅酸化物の平均粒径が1μm以下で
あることを特徴とする請求項9記載の炭酸ガスセンサ。
10. The carbon dioxide sensor according to claim 9, wherein the average particle diameter of the copper oxide is 1 μm or less.
【請求項11】ヒーターで加熱される基板の表面に電極
が形成され、この電極の上に炭酸ガス検知本体のセラミ
ック層が形成され、そのセラミック層の上に対となる電
極が形成されていることを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9、10いずれか1記載の炭
酸ガスセンサ。
11. An electrode is formed on the surface of a substrate heated by a heater, a ceramic layer of a carbon dioxide sensing body is formed on the electrode, and a pair of electrodes is formed on the ceramic layer. Claims 1 and 2, characterized in that
The carbon dioxide gas sensor according to any one of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10.
【請求項12】ヒーターで加熱される基板の表面に炭酸
ガス検知本体のセラミック層が形成され、このセラミッ
ク層の上に対となる電極が形成されていることを特徴と
する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
いずれか1記載の炭酸ガスセンサ。
12. A ceramic layer of a carbon dioxide detecting body is formed on a surface of a substrate heated by a heater, and a pair of electrodes is formed on the ceramic layer. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
The carbon dioxide sensor according to any one of 1.
【請求項13】ヒーターで加熱される基板の表面に炭酸
ガス検知本体のセラミック層が形成され、この基板とセ
ラミック層の間に、対となる電極が形成されていること
を特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、
9、10いずれか1記載の炭酸ガスセンサ。
13. A ceramic layer of a carbon dioxide detecting body is formed on the surface of a substrate heated by a heater, and a pair of electrodes is formed between the substrate and the ceramic layer. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
The carbon dioxide sensor according to any one of 9, 10 and 10.
【請求項14】ヒーターで加熱される基板の表面に炭酸
ガス検知本体のセラミック層が形成され、このセラミッ
ク層の片面に2つ以上の電極が、反対の面に1つ以上の
電極が形成されていることを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9、10いずれか1記載の炭
酸ガスセンサ。
14. A ceramic layer of a carbon dioxide detecting body is formed on the surface of a substrate heated by a heater, and one or more electrodes are formed on one side of the ceramic layer and one or more electrodes are formed on the opposite side. Claims 1 and 2, characterized in that
The carbon dioxide gas sensor according to any one of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10.
【請求項15】前記基板の、セラミック層と反対の面に
ヒーター層が形成されていることを特徴とする炭酸ガス
センサ。
15. A carbon dioxide sensor, wherein a heater layer is formed on a surface of the substrate opposite to the ceramic layer.
【請求項16】前記基板の表面にヒーター層と炭酸ガス
検知本体のセラミック層が形成されていることを特徴と
する炭酸ガスセンサ。
16. A carbon dioxide gas sensor, characterized in that a heater layer and a ceramic layer of a carbon dioxide gas detection body are formed on the surface of the substrate.
【請求項17】前記基板に形成されるヒーター層、炭酸
ガス検知本体、電極層が各材料のペーストを用いてスク
リーン印刷により形成されることを特徴とする炭酸ガス
センサの製造方法。
17. A method for manufacturing a carbon dioxide gas sensor, characterized in that the heater layer, the carbon dioxide gas sensing body, and the electrode layer formed on the substrate are formed by screen printing using a paste of each material.
【請求項18】前記基板に形成されたヒーター層、炭酸
ガス検知本体、電極層よりなる炭酸ガスセンサの製造時
の熱処理温度を900℃以下とすることを特徴とする炭
酸ガスセンサの製造方法。
18. A method of manufacturing a carbon dioxide gas sensor, wherein a heat treatment temperature at the time of manufacturing a carbon dioxide gas sensor including a heater layer, a carbon dioxide gas detection body, and an electrode layer formed on the substrate is set to 900 ° C. or lower.
【請求項19】前記基板に形成される炭酸ガス検知本体
に用いられるセラミックにシリカのゾル溶液を混合して
ペーストを作成し、その後スクリーン印刷することを特
徴とする炭酸ガスセンサの製造方法。
19. A method for producing a carbon dioxide gas sensor, characterized in that a ceramic sol formed on the substrate is mixed with a silica sol solution to form a paste, and then screen printing is performed.
【請求項20】前記基板に形成されたヒーター層、炭酸
ガス検知本体、電極層よりなる炭酸ガスセンサを作成
後、シリカのゾル溶液中に浸漬し、乾燥後熱処理するこ
とを特徴とする炭酸ガスセンサの製造方法。
20. A carbon dioxide gas sensor comprising a heater layer formed on the substrate, a carbon dioxide gas sensing body, and an electrode layer, prepared, immersed in a sol solution of silica, dried and heat treated. Production method.
【請求項21】請求項19、20記載のシリカのゾル溶
液として、炭酸ガス検知本体に使用する材料の一種以上
の金属塩を溶解させた、シリカのゾルを含む溶液を使用
することを特徴とする炭酸ガスセンサの製造方法。
21. The silica sol solution according to claim 19, wherein a solution containing a silica sol in which one or more metal salts of the material used for the carbon dioxide sensing body is dissolved is used. Method for manufacturing carbon dioxide sensor.
【請求項22】炭酸ガス検知本体に使用する材料の金属
塩を溶解させたシリカを含むゾル溶液をペースト化し、
基板上にスクリーン印刷して作成することを特徴とする
炭酸ガスセンサの製造方法。
22. A sol solution containing silica in which a metal salt of a material used for a carbon dioxide detecting body is dissolved is formed into a paste,
A method for manufacturing a carbon dioxide sensor, which comprises screen-printing on a substrate.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434985B1 (en) * 2001-06-22 2004-06-07 한라산업개발 주식회사 Solid Electrolyte Carbon Dioxide Gas Sensor Having Oxides as Reference Electrode and Fabricating Method thereof
KR20180049766A (en) * 2016-11-01 2018-05-11 한국전자통신연구원 Manufacturing method of gas sensor
JP2020204490A (en) * 2019-06-14 2020-12-24 富士電機株式会社 Carbon dioxide gas sensor
WO2021157364A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-12 アズビル株式会社 Co2 sensor

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