JP3295325B2 - Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensor - Google Patents
Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensorInfo
- Publication number
- JP3295325B2 JP3295325B2 JP34858496A JP34858496A JP3295325B2 JP 3295325 B2 JP3295325 B2 JP 3295325B2 JP 34858496 A JP34858496 A JP 34858496A JP 34858496 A JP34858496 A JP 34858496A JP 3295325 B2 JP3295325 B2 JP 3295325B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- gas sensor
- dioxide gas
- solid electrolyte
- electrode layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼制御、植物の
育成管理、発酵管理、環境監視、あるいは医療診など様
々な分野において、雰囲気中の二酸化炭素ガスを検知す
るためのアルカリ金属イオン導電性固体電解質(以下、
固体電解質ともいう)を用いた二酸化炭素用感ガス体の
製造方法に関する。特に、高温高湿雰囲気下での長時間
の使用による出力や感度の低下を防止し、経時的な安定
性を向上させた二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体の製造
方法である。The present invention relates to an alkali metal ion conductive material for detecting carbon dioxide gas in an atmosphere in various fields such as combustion control, plant growth management, fermentation management, environmental monitoring, and medical diagnosis. Solid electrolyte (hereinafter referred to as
(Also referred to as a solid electrolyte). In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor in which a decrease in output and sensitivity due to long-time use in a high-temperature and high-humidity atmosphere is prevented, and stability over time is improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、二酸化炭素濃度の測定は、様
々な分野で行われている。これら二酸化炭素濃度の測定
には赤外線吸収式やガラス電極方式が主に行われてきた
が、これらの方法による装置は大型である上、通常の測
定においてもメンテナンスが必要であるといった問題が
指摘されていた。2. Description of the Related Art Conventionally, carbon dioxide concentration has been measured in various fields. Infrared absorption or glass electrode systems have been mainly used for measuring these carbon dioxide concentrations.However, it has been pointed out that the devices using these methods are large and require maintenance even in normal measurement. I was
【0003】これらの装置に対して、小型、簡便で安価
な、感ガス体である固体電解質の起電力変化を利用した
二酸化炭素ガスセンサが提案されている。[0003] For these devices, there has been proposed a carbon dioxide gas sensor which utilizes a change in electromotive force of a solid electrolyte which is a gas-sensitive substance, which is small, simple and inexpensive.
【0004】該二酸化炭素ガスセンサは、感ガス体であ
る固体電解質層、およびこれに付随する作用極層と基準
極層から構成されている。ところが、上記固体電解質を
感ガス体とする二酸化炭素ガスセンサは、雰囲気ガス中
の水蒸気や結露により発生する水の影響を受け、その感
度が低下して長期の信頼性に欠けるという問題を有して
いた。The carbon dioxide gas sensor is composed of a solid electrolyte layer which is a gas-sensitive substance, and a working electrode layer and a reference electrode layer accompanying the solid electrolyte layer. However, the carbon dioxide gas sensor using the above-mentioned solid electrolyte as a gas-sensitive substance has a problem that the sensitivity is reduced due to the influence of water vapor generated in the atmospheric gas or water generated by dew condensation and the long-term reliability is lacking. Was.
【0005】従来の二酸化炭素ガスセンサの製造方法と
しては、前記両極層と固体電解質であるナシコン(NA
SICONともいう。)の間にセラミックスであるジル
コニア・イットリア混合物(以下YSZとする。)を挿
入する方法が採用されてきた。例えば、特開平3ー13
4553や特開平4ー230842には、YSZ片に基
準極層を印刷し、これをナシコンペレットと圧接する方
法が提案されている。[0005] As a conventional method for manufacturing a carbon dioxide gas sensor, the bipolar layer and a solid electrolyte, such as NASICON (NA), are used.
Also called SICON. ), A method of inserting a zirconia-yttria mixture (hereinafter referred to as YSZ), which is a ceramic, has been adopted. For example, Japanese Patent Application Laid-Open
4553 and JP-A-4-230842 propose a method of printing a reference electrode layer on a YSZ piece and pressing the YSZ piece against a NASICON pellet.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、圧接という
工程は装置の設置が困難であるばかりではなく、作業も
容易ではない。その上、圧接されたナシコンペレットと
YSZ片の密着性は悪く、剥離しやすい。さらには、使
用雰囲気中の水蒸気やその結露により発生する水に対す
る効果はあるものの、このような方法で得られた二酸化
炭素ガスセンサは、高温高湿雰囲気中では長期防湿でき
ず、出力起電力が低下し、これを防ぐことは困難であっ
た。However, in the step of pressing, it is not only difficult to install the apparatus, but also the operation is not easy. In addition, the adhesiveness between the pressed NASICON pellets and the YSZ pieces is poor, and they are easily peeled off. Furthermore, although it has an effect on water vapor in the operating atmosphere and water generated by its condensation, the carbon dioxide gas sensor obtained by such a method cannot prevent moisture for a long time in a high-temperature and high-humidity atmosphere, and the output electromotive force decreases. However, it was difficult to prevent this.
【0007】従って、固体電解質から容易に作製でき、
高温高湿雰囲気中でも長期間出力起電力が変化せず、安
定した感度を有する二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体の
開発が望まれていた。Therefore, it can be easily produced from a solid electrolyte,
It has been desired to develop a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor having a stable sensitivity without a change in output electromotive force for a long time even in a high-temperature and high-humidity atmosphere.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる問題
を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、固体電
解質からなる成形体(以下固体電解質ペレットとい
う。)をセラミックス粉体で包埋し焼結すると、セラミ
ックス層がペレットの表面から内部にかけて強固に形成
されるため、高温高湿雰囲気中での長期間の水蒸気や水
に対する耐性(以下、耐水性とする。)も向上し、前記
課題を解決し得る事を見い出し、本発明を提案するに至
った。さらに、固体電解質ペレットをセラミックス粉体
で包埋し焼結させた後、研磨処理する事により、前記固
体電解質ペレット表面のアンカー効果で、作用極層及び
基準極層との付着力がより向上する事を見い出した。Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies to solve such problems. As a result, when a compact made of a solid electrolyte (hereinafter, referred to as a solid electrolyte pellet) is embedded and sintered with ceramic powder, a ceramic layer is firmly formed from the surface of the pellet to the inside thereof, so that the ceramic layer is formed in a high-temperature and high-humidity atmosphere. In addition, it has been found that the resistance to water vapor and water for a long time (hereinafter referred to as water resistance) has been improved, and it has been found that the above-mentioned problem can be solved, and the present invention has been proposed. Furthermore, after embedding and sintering the solid electrolyte pellets with ceramic powder, by performing a polishing treatment, the adhesion between the working electrode layer and the reference electrode layer is further improved due to the anchor effect of the solid electrolyte pellet surface. I found something.
【0009】即ち、本発明は、アルカリ金属イオン導電
性固体電解質からなる成形体をセラミックス粉体に包埋
して焼結することを特徴とする二酸化炭素ガスセンサ用
感ガス体の製造方法である。That is, the present invention is a method for producing a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor, which comprises sintering a compact formed of an alkali metal ion-conductive solid electrolyte in a ceramic powder.
【0010】他の発明は、上記製造方法において、更に
焼結後に研磨処理することを特徴とする二酸化炭素ガス
センサ用感ガス体の製造方法である。Another aspect of the present invention is a method for producing a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor, which further comprises polishing after sintering.
【0011】更に他の発明は、上記いづれかの製造方法
によって製造された二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体が
作用極層と基準極層の間に介在して構成される二酸化炭
素ガスセンサである。Still another aspect of the present invention is a carbon dioxide gas sensor in which a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor manufactured by any one of the above manufacturing methods is interposed between a working electrode layer and a reference electrode layer.
【0012】本発明で用いるアルカリ金属イオン導電性
固体電解質は、公知の材料から特に制限なく利用でき
る。例えば、ナトリウム、リチウム等の陽イオン導伝性
を有するNa1+xZr2SixP3-xO12(但し0≦x≦3
である)(以下、ナシコンという。)、β−Al2O3、
β−Ga2O3、Li16ー2yZny(CeO4)4(但し0≦
y≦8である、以下リシコンという。)等、或いは酸素
等の陰イオン導伝性を有するY2O3、MgO、CaO等
を添加したZrO2、CeO2等が制限なく使用できる
が、そのうちイオン伝導度が大きいナシコン、β−Al
2O3、リシコン、Y2O3安定化ZrO2が特に感ガス体
として好適である。固体電解質の厚みは特に制限されな
いが、一般には、0、2〜1、0mmの範囲から採用さ
れ、また一辺1〜5mm程度の大きさのチップ状が作業
上好ましい。The alkali metal ion conductive solid electrolyte used in the present invention can be used without any particular limitation from known materials. For example, Na1 + xZr2SixP3-xO12 having cation conductivity of sodium, lithium, etc. (where 0 ≦ x ≦ 3
(Hereinafter referred to as NASICON), β-Al2O3,
β-Ga2O3, Li16-2yZny (CeO4) 4 (provided that 0 ≦
y ≦ 8, hereinafter referred to as a lithicon. ), Or ZrO2, CeO2, etc., to which Y2O3, MgO, CaO, etc., which have an anionic conductivity such as oxygen, can be used without limitation. Among them, NASICON, .beta.-Al
2O3, lithicon, and Y2O3-stabilized ZrO2 are particularly suitable as gas-sensitive substances. Although the thickness of the solid electrolyte is not particularly limited, it is generally adopted in the range of 0, 2 to 1, and 0 mm, and a chip having a size of about 1 to 5 mm on a side is preferable for work.
【0013】本発明で、固体電解質粉体を成形体にする
事は、作業性の向上と、焼結しやすい形状にする目的が
ある。In the present invention, the formation of the solid electrolyte powder into a compact has the object of improving workability and providing a shape which is easily sintered.
【0014】本発明において用いる成形体は、公知の方
法によって得られたものを特に制限なく使用する事がで
きる。例えば、固体電解質粉体を一軸成形させる方法、
固体電解質粉体をバインダー及び溶媒と混練しペースト
化した後にドクターブレード法等によりグリーンシート
を作製し、乾燥、分割させる方法等が好適に用いられ
る。As the molded article used in the present invention, a molded article obtained by a known method can be used without any particular limitation. For example, a method of uniaxially molding a solid electrolyte powder,
A method in which the solid electrolyte powder is kneaded with a binder and a solvent to form a paste, and then a green sheet is prepared by a doctor blade method or the like, dried, divided, and the like is suitably used.
【0015】本発明で用いるセラミックス粉体は、固体
電解質の表面に該セラミックス成分の層を形成させるた
めに必要である。セラミックス層があると、耐水性防止
のみならず、焼き付け防止等の効果がある。The ceramic powder used in the present invention is necessary for forming a layer of the ceramic component on the surface of the solid electrolyte. The presence of the ceramic layer is effective not only in preventing water resistance but also in preventing burning.
【0016】該セラミックス粉体としては、公知の材料
が特に制限なく利用できる。例えば、YSZ粉体、アル
ミナ粉体、ジルコニア粉体等が挙げられる。特に耐水性
の効果があり、固体電解質と焼結温度でも焼き付かない
YSZ粉体が好ましい。Known materials can be used as the ceramic powder without any particular limitation. For example, YSZ powder, alumina powder, zirconia powder and the like can be mentioned. In particular, YSZ powder which has a water resistance effect and does not seize even at the sintering temperature with the solid electrolyte is preferable.
【0017】YSZ粉体は、ジルコニアとイットリアの
混合粉体である。ジルコニアは耐水性防止に寄与する。
イットリアは、固体電解質の表面に容易に膜を形成し、
内部に水分を浸透させない。YSZ粉体としては、ジル
コニアとイットリアの構成比はどの割合でも良いが、特
にジルコニア対イットリアが、70〜99対30〜1モ
ル%が好ましい。The YSZ powder is a mixed powder of zirconia and yttria. Zirconia contributes to preventing water resistance.
Yttria easily forms a film on the surface of the solid electrolyte,
Do not allow moisture to penetrate inside. As the YSZ powder, the composition ratio of zirconia and yttria may be any ratio, but in particular, zirconia to yttria is preferably 70 to 99 to 30 to 1 mol%.
【0018】本発明においては、固体電解質からなる成
形体をセラミックス粉体で包埋して焼結する事が必要で
ある。特に成形体の全面をセラミックス粉体で包埋する
事が好ましい。包埋する事で、固体電解質の表面にセラ
ミックス層が形成される。また、圧接やスパッタリング
等によってセラミックス層を形成する方法に比べて、容
易にしかも簡便に行う事ができ有利である。In the present invention, it is necessary to embed a sintered body made of a solid electrolyte in ceramic powder and sinter it. In particular, it is preferable to embed the entire surface of the molded body with ceramic powder. By embedding, a ceramic layer is formed on the surface of the solid electrolyte. Further, as compared with a method of forming a ceramic layer by pressure welding, sputtering, or the like, the method can be performed easily and simply, which is advantageous.
【0019】包埋の方法は、公知の包埋方法が特に制限
なく利用できる。例えば、セラミックス粉体とセラミッ
クス粉体の間に成形体を挟み込む包埋方法やセラミック
ス粉体の中に成形体を押し込む包埋方法が好適に用いら
れる。As the embedding method, a known embedding method can be used without any particular limitation. For example, an embedding method in which a compact is sandwiched between ceramic powders and an embedding method in which the compact is pushed into ceramic powder are preferably used.
【0020】本発明において、焼結により固体電解質表
面に包埋に用いたセラミックス粉体成分がセラミックス
層を形成する事ができる。また、固体強度も向上する。In the present invention, the ceramic powder component used for embedding on the surface of the solid electrolyte can form a ceramic layer by sintering. Also, the solid strength is improved.
【0021】本発明で採用される焼結方法は、特に制限
なく公知の方法が利用できる。例えば、電気炉で焼結温
度まで昇温させ、焼結温度で数時間かけて焼結させる方
法が好適に用いられる。焼結温度は固体電解質の種類に
より特に制限されるものではないが、通常600℃〜1
800℃の温度範囲が採用される。例えば、ナシコン等
では、1100℃以上が好ましい。The sintering method employed in the present invention may be any known method without any particular limitation. For example, a method of raising the temperature to a sintering temperature in an electric furnace and sintering at the sintering temperature for several hours is suitably used. The sintering temperature is not particularly limited by the type of the solid electrolyte, but is usually 600 ° C to 1 ° C.
A temperature range of 800 ° C. is employed. For example, for NASICON, the temperature is preferably 1100 ° C. or higher.
【0022】上記方法で、作業性や作用極層及び基準極
層との付着力や耐水性が向上された二酸化炭素ガスセン
サ用感ガス体を製造する事ができるが、前記感ガス体を
焼結した後研磨する事で、更に作業性や作用極層及び基
準極層との付着力を向上させる事ができる。更に、研磨
は、固体電解質表面に存在する不要なセラミックス塊状
物を取り除く他に、前記セラミックス層をより強固にし
て耐水性を向上させる効果がある。By the above method, a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor having improved workability, adhesion to the working electrode layer and the reference electrode layer, and improved water resistance can be manufactured. After polishing, the workability and the adhesion to the working electrode layer and the reference electrode layer can be further improved. Further, the polishing has an effect of removing unnecessary ceramic lumps present on the surface of the solid electrolyte, and further strengthening the ceramic layer to improve water resistance.
【0023】研磨方法は、特に制限される事なく公知の
研磨方法が採用できる。具体的には、研磨板を用いての
研磨や、光や水を用いての研磨方法が挙げられるが、そ
の中でもボールミルを用いた研磨方法が、作業性が良
く、容易であるため、更に、固体電解質表面に存在する
不要なセラミックス塊状物を取り除き、耐水性に効果を
もたらすセラミックス層には損傷を与えないため、更
に、ポット内のビーズの散激により、セラミックス層を
より緻密にし、より耐水性を向上させる効果があるた
め、特に好ましい。The polishing method is not particularly limited, and a known polishing method can be employed. Specifically, a polishing method using a polishing plate, a polishing method using light or water, and the like, among them, a polishing method using a ball mill, workability is good, because it is easy, further, Unnecessary ceramic lumps present on the surface of the solid electrolyte are removed, and the ceramic layer, which has an effect on water resistance, is not damaged.Because the beads in the pot are dispersed, the ceramic layer is made denser and more resistant to water. It is particularly preferable because it has the effect of improving the properties.
【0024】ボールミルによる研磨方法は、特に制限さ
れるものではない。例えば、遊星式ボールミルや攪伴式
ボールミルや振動式ボールミル等の方法があるが、ポッ
ト内のビーズの動きが大きく、効率の高い遊星式ボール
ミルが好ましい。更に、遊星式ボールミルは、上記のボ
ールミルの方法に比べて作業性が良く、簡便に利用でき
るという利点もある。The polishing method using a ball mill is not particularly limited. For example, there are methods such as a planetary ball mill, a stirring ball mill and a vibrating ball mill, but a planetary ball mill in which the movement of beads in a pot is large and high in efficiency is preferable. Further, the planetary ball mill has advantages in that it has better workability and can be easily used as compared with the above-mentioned ball mill method.
【0025】ボールミルで用いられるビーズの材質は、
セラミックス、金属、プラスチック等いづれのものでも
良いが、コンタミネーションの心配がなく、特に緻密な
セラミックス層を形成するためには、セラミックス、特
にYSZのボールを用いるのが好ましい。その粒径は、
特に制限される事はないが、YSZボールの場合、固体
電解質成形体の大きさ以下が好ましい。The material of the beads used in the ball mill is
Any material such as ceramics, metal, and plastic may be used, but it is preferable to use ceramics, particularly YSZ balls, in order to form a dense ceramics layer without concern about contamination. Its particle size is
Although not particularly limited, in the case of a YSZ ball, the size is preferably equal to or less than the size of the solid electrolyte molded body.
【0026】本発明の方法によって得られた二酸化炭素
ガスセンサ用感ガス体は、二酸化炭素を検知するセンサ
を構成する材料として好適に用いられる。このようなセ
ンサは、作用極層と基準極層とこれら両極層間に介在す
る感ガス体により基本的に構成される。当該作用極層及
び基準極層は、ガスセンサ作製用の公知の材質が特に制
限される事なく利用できる。両電極層を構成する材質と
しては、金、白金、銀等の貴金属類及びそれらの酸化物
等が挙げられるが、そのうち好ましくは貴金属が、特に
好ましいのは、安全性が高く、作業性の良い金及び白金
である。The gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor obtained by the method of the present invention is suitably used as a material constituting a sensor for detecting carbon dioxide. Such a sensor is basically constituted by a working electrode layer, a reference electrode layer, and a gas-sensitive material interposed between these working electrode layers. As the working electrode layer and the reference electrode layer, known materials for producing a gas sensor can be used without particular limitation. Examples of the material constituting both electrode layers include noble metals such as gold, platinum, and silver and oxides thereof, and among them, preferred are noble metals, and particularly preferred are high safety and good workability. Gold and platinum.
【0027】作用極層には上記の材質の他に、通常補助
電極材料として金属炭酸塩が用いられる。金属炭酸塩
は、二酸化炭素と解離平衡を有するものであれば、何等
制限なく利用できるが、特にNa、Li、K等のアルカ
リ金属の炭酸塩が好ましい。In the working electrode layer, in addition to the above materials, a metal carbonate is usually used as an auxiliary electrode material. The metal carbonate can be used without any limitation as long as it has a dissociation equilibrium with carbon dioxide. Particularly, carbonates of alkali metals such as Na, Li, and K are preferable.
【0028】上記作用極層及び基準極層を形成する方法
は、特に制限されるものではない。例えば、基準極層
は、前記電極材料をテレピネオール等でペースト化し、
固体電解質の一面に塗布して乾燥後、焼成する事によっ
て形成する事ができる。また、作用極層は、前記基準極
層と同様にして電極層を形成後、該電極層に補助電極物
質の水溶液を含浸させる方法、該電極層に補助電極物質
をテレピネオール等でペースト化して印刷した後、焼成
する方法が一般的である。The method for forming the working electrode layer and the reference electrode layer is not particularly limited. For example, the reference electrode layer pastes the electrode material with terpineol or the like,
It can be formed by applying to one surface of a solid electrolyte, drying, and firing. The working electrode layer is formed by forming an electrode layer in the same manner as the reference electrode layer, and then impregnating the electrode layer with an aqueous solution of an auxiliary electrode material. After that, the method of baking is general.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明の製造方法により、高温高湿雰囲
気中でも、長期間、出力起電力が変化せず、安定した感
度を有する二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体を簡便な方
法で供給できる。According to the production method of the present invention, even in a high-temperature and high-humidity atmosphere, the output electromotive force does not change for a long time, and a gas-sensitive substance for a carbon dioxide gas sensor having a stable sensitivity can be supplied by a simple method.
【0030】[0030]
【実施例】本発明を更に具体的に説明するため以下実施
例及び比較例を挙げて説明するが、本説明はこれらの実
施例に限定されるものではない。EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0031】実施例1 特級燐酸ナトリウム12水塩と特級珪酸ジルコニウムを
エタノールと共にボールミルで混合し、乾燥後1100
℃で6時間焼成、次いでらいかい機で粉砕した粉末に結
合剤としてポリビニールアルコールを添加し、スプレー
ドラヤーで造粒したナシコン粉末を一軸成形して成形体
とし、次いでアルミナ板上で市販の特級YSZ粉体中に
包埋し、1100〜1220℃で6時間焼結させた。焼
結したナシコンペレットとYSZビーズを250ml容
ジルコニアポットに入れ、遊星式ボールミルにて550
0rpm/分で30分間回転させた。Example 1 A special grade sodium phosphate decahydrate and a special grade zirconium silicate were mixed with ethanol in a ball mill, dried, and dried.
C. for 6 hours, then added polyvinyl alcohol as a binder to the powder pulverized by a grinder, and uniaxially formed a NASICON powder granulated by a spray drier to obtain a molded product. It was embedded in a special grade YSZ powder and sintered at 1100 to 1220 ° C. for 6 hours. Place the sintered NASICON pellets and YSZ beads in a 250 ml zirconia pot, and use a planetary ball mill for 550.
Spin at 0 rpm / min for 30 minutes.
【0032】該ナシコンペレットをエタノール溶液中で
10分間超音波洗浄を行った後、100℃で20分間乾
燥させて、ペレット状の二酸化炭素ガスセンサ用感ガス
体を得た。The NASICON pellet was subjected to ultrasonic cleaning in an ethanol solution for 10 minutes, and then dried at 100 ° C. for 20 minutes to obtain a pellet-shaped gas-sensitive material for a carbon dioxide gas sensor.
【0033】市販の高純度金ペーストに高純度炭酸リチ
ウムを25wt%混合してペースト化したものを上記二
酸化炭素ガスセンサ用感ガス体ペレットの片面にスクリ
ーン印刷し、120℃で20分間乾燥し、作用極層を形
成した。更にナシコンペレットのもう片面に前記市販の
金ペーストをスクリーン印刷し、120℃で20分間乾
燥させ、基準極層を形成した。A commercially available high-purity gold paste mixed with 25% by weight of high-purity lithium carbonate and formed into a paste was screen-printed on one side of the gas-sensitive material pellet for a carbon dioxide gas sensor, dried at 120 ° C. for 20 minutes, and worked. An extreme layer was formed. The commercially available gold paste was screen-printed on the other side of the NASICON pellets and dried at 120 ° C. for 20 minutes to form a reference electrode layer.
【0034】また、アルミナ基板上に市販の白金ペース
トを波型にスクリーン印刷し、100℃で1時間乾燥
後、1000℃で1時間焼成したヒーター基板のヒータ
ーが形成されていない面に基準極層を張り付け、120
℃で20分間乾燥させ、650℃で1時間焼成する事で
二酸化炭素ガスセンサを作製した。Further, a commercially available platinum paste was screen-printed on an alumina substrate in a corrugated form, dried at 100 ° C. for 1 hour, and then baked at 1000 ° C. for 1 hour. And 120
C. for 20 minutes, and calcined at 650.degree. C. for 1 hour to produce a carbon dioxide gas sensor.
【0035】評価方法として、二酸化炭素ガスセンサ用
感ガス体が、ペレットとして十分な強度があり、センサ
として作製可能であるかの判別評価と、二酸化炭素に対
する感度評価と、耐水性の効果を確認するための結露試
験評価の3方法を用いた。As an evaluation method, a discriminative evaluation as to whether the gas-sensitive material for a carbon dioxide gas sensor has sufficient strength as a pellet and can be manufactured as a sensor, a sensitivity evaluation to carbon dioxide, and an effect of water resistance are confirmed. For the evaluation, three methods of dew condensation test evaluation were used.
【0036】センサ作製評価は、○、△、×の三段階評
価とし、○はセンサを容易に作製できたもの、△はセン
サ作製時に支障をきたしたがセンサを作製できたもの、
×はセンサを作製する事が不可能であったものである。The sensor production evaluation was evaluated in three steps of ○, Δ, and ×, where ○ indicates that the sensor was easily manufactured, Δ indicates that the sensor was troublesome at the time of manufacturing the sensor, but the sensor was manufactured.
× indicates that it was impossible to produce a sensor.
【0037】感度評価は、二酸化炭素濃度300ppm
中でのセンサの起電力から1000ppm中のセンサの
起電力を差し引いた値を感度とし、該値が15mV以上
を示したものを○、15mV未満を示したものを×とし
て、○、×の二段階で評価した。結露試験は、―10
℃、0%R.H.と、20℃、100%R.H.を3時
間毎に繰り返す恒温恒湿槽中に作製した二酸化炭素ガス
センサを放置し、それぞれの雰囲気を1回づつ経験した
場合を1サイクルとし、15サイクル経過前後の前記二
酸化炭素ガスセンサの二酸化炭素に対する起電力を測定
し、評価した。なお、起電力は、大気中の二酸化炭素濃
度にほぼ等しい300ppm雰囲気での値で示した。感
度は二酸化炭素濃度300ppm中でのセンサの起電力
から1000ppm中のセンサの起電力を差し引いた値
で示した。起電力変化及び感度変化は15サイクル経過
前後の起電力及び感度の差で示し、小さい値の方が良好
である事を示している。製造条件は表1に示し、結果は
表2に示す。The sensitivity was evaluated using a carbon dioxide concentration of 300 ppm.
The value obtained by subtracting the electromotive force of the sensor in 1000 ppm from the electromotive force of the sensor was used as the sensitivity, and those with the value of 15 mV or more were marked with ○, those with less than 15 mV were marked with x, and It was evaluated on a scale. The condensation test is -10
° C, 0% R.C. H. And 20 ° C., 100% R. H. The carbon dioxide gas sensor produced is left in a constant temperature and humidity chamber in which the carbon dioxide gas sensor is repeated once every three hours, and each atmosphere is experienced once, and one cycle is defined as one cycle. The power was measured and evaluated. In addition, the electromotive force was shown as a value in a 300 ppm atmosphere which is almost equal to the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. The sensitivity was shown as a value obtained by subtracting the sensor electromotive force at 1000 ppm from the sensor electromotive force at carbon dioxide concentration of 300 ppm. The change in the electromotive force and the change in sensitivity are indicated by the difference between the electromotive force and the sensitivity before and after the elapse of 15 cycles, and the smaller the value, the better. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0038】実施例2 実施例1で得られたセラミックス粉体に包埋して焼結し
たナシコンペレットを1個づつアルミナ板に指で擦りつ
け研磨した後、実施例1と同様の操作にて二酸化炭素ガ
スセンサを作製した。得られた二酸化炭素ガスセンサに
ついて、実施例1と同様の評価を行った。製造条件は表
1に示し、結果は表2に示す。Example 2 Nasicon pellets embedded and sintered in the ceramic powder obtained in Example 1 were rubbed against an alumina plate one by one with a finger and polished. To produce a carbon dioxide gas sensor. The same evaluation as in Example 1 was performed for the obtained carbon dioxide gas sensor. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0039】実施例3、5、6 焼結条件及び包埋に用いるセラミックス粉体を表1に示
すようにした以外は、実施例1と同様にして二酸化炭素
ガスセンサ用感ガス体を得、更に二酸化炭素ガスセンサ
を作製し、評価した。製造条件は表1に示し、結果は表
2に示す。Examples 3, 5, 6 A gas-sensitive material for a carbon dioxide gas sensor was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sintering conditions and the ceramic powder used for embedding were as shown in Table 1. A carbon dioxide gas sensor was fabricated and evaluated. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0040】実施例4 包埋に用いるセラミックス粉体を表1に示すようにした
以外は、実施例2と同様にして二酸化炭素ガスセンサ用
感ガス体を得、更に二酸化炭素ガスセンサを作製した。
得られた二酸化炭素ガスセンサについて、実施例1と同
様の評価を行った。製造条件は表1に示し、結果は表2
に示す。 実施例7 実施例1のナシコン粉末の代わりにスプレードライした
ジルコニア粉末を一軸成形後、アルミナ基板でYSZ粉
末に包埋し、1300℃で6時間焼結させたペレットを
用い、以下、実施例1と同様の操作にて二酸化炭素ガス
センサを作製し、実施例1と同様の評価を行った。製造
条件は表1に示し、結果は表2に示す。Example 4 A gas-sensitive material for a carbon dioxide gas sensor was obtained in the same manner as in Example 2 except that the ceramic powder used for embedding was as shown in Table 1, and a carbon dioxide gas sensor was produced.
The same evaluation as in Example 1 was performed for the obtained carbon dioxide gas sensor. The manufacturing conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
Shown in Example 7 Instead of the NASICON powder of Example 1, spray-dried zirconia powder was uniaxially molded, embedded in YSZ powder on an alumina substrate, and pellets sintered at 1300 ° C. for 6 hours were used. A carbon dioxide gas sensor was produced by the same operation as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0041】実施例8 実施例1で得られたセラミックス粉体に包埋して焼結し
たナシコンペレットを研磨処理を行わずに、実施例1と
同様の操作で二酸化炭素ガスセンサを作製した。得られ
た二酸化炭素ガスセンサについて、実施例1と同様の評
価を行った。製造条件は表1に示し、結果は表2に示
す。 比較例1、2 一方、スプレードライしたナシコン粉末を一軸成形した
後、包埋せずに1100〜1220℃で6時間焼結後、
研磨処理を行わなかったペレットを用い、以下、実施例
1と同様の操作にて二酸化炭素ガスセンサを作製した。Example 8 A carbon dioxide gas sensor was produced in the same manner as in Example 1 without polishing the NASICON pellets embedded and sintered in the ceramic powder obtained in Example 1. The same evaluation as in Example 1 was performed for the obtained carbon dioxide gas sensor. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2. Comparative Examples 1 and 2 On the other hand, after spray-dried NASICON powder was uniaxially formed, it was sintered at 1100 to 1220 ° C. for 6 hours without embedding.
Using the pellets that had not been polished, a carbon dioxide gas sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 below.
【0042】得られた二酸化炭素ガスセンサについて、
実施例1と同様評価を行った。製造条件は表1に示し、
結果は表2に示す。About the obtained carbon dioxide gas sensor,
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The manufacturing conditions are shown in Table 1,
The results are shown in Table 2.
【0043】比較例3、4 比較例1、2と同様に包埋せずに1100〜1220℃
で6時間焼結させたペレットを実施例1と同様のボール
ミルによる研磨処理を行った。以下、前記ペレットを用
い、実施例1と同様の操作にて二酸化炭素ガスセンサを
作製した。Comparative Examples 3 and 4 1100 to 1220 ° C. without embedding as in Comparative Examples 1 and 2.
Then, the pellets sintered for 6 hours were polished by the same ball mill as in Example 1. Hereinafter, a carbon dioxide gas sensor was manufactured using the pellets in the same manner as in Example 1.
【0044】得られた二酸化炭素ガスセンサについて、
実施例1と同様の評価を行った。製造条件は表1に示
し、結果は表2に示す。With respect to the obtained carbon dioxide gas sensor,
The same evaluation as in Example 1 was performed. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0045】比較例5、6 比較例1のナシコン粉末の代わりに、スプレードライし
たジルコニア粉末を用い、包埋せずに1300℃で焼結
させ、研磨処理を行わなかったペレットを比較例5と
し、実施例1と同様のボールミル研磨処理を行ったペレ
ットを比較例6とした。比較例5と6のペレットを用
い、実施例1と同様の操作にて二酸化炭素ガスセンサを
作製し、実施例1と同様の評価を行った。製造条件は表
1に示し、結果は表2に示す。Comparative Examples 5 and 6 Instead of the NASICON powder of Comparative Example 1, a spray-dried zirconia powder was used. The pellet was sintered at 1300 ° C. without embedding, and a pellet which was not polished was used as Comparative Example 5. A pellet subjected to the same ball mill polishing treatment as in Example 1 was used as Comparative Example 6. Using the pellets of Comparative Examples 5 and 6, a carbon dioxide gas sensor was produced in the same operation as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The production conditions are shown in Table 1 and the results are shown in Table 2.
【0046】[0046]
【表1】 [Table 1]
【0047】[0047]
【表2】 [Table 2]
【0048】比較例2と4の様に包埋しないで1100
℃で焼結させたペレットは、センサを作製する事は可能
であるが、十分な感度は得られていない。包埋を行わな
かった他の比較例については、ペレットが反ってセンサ
を作製する事が不可能であった。これに対して、実施例
の包埋して焼結させたペレットは、センサを容易に作製
でき、十分な感度も得られている。耐水性についても、
感度低下が若干あるものの良好な結果が得られた。1100 without embedding as in Comparative Examples 2 and 4
Although pellets sintered at ℃ can be used to make sensors, sufficient sensitivity has not been obtained. With respect to the other comparative examples in which embedding was not performed, it was impossible to manufacture the sensor because the pellet was warped. On the other hand, in the pellets embedded and sintered in the examples, the sensor can be easily manufactured, and sufficient sensitivity is obtained. Regarding water resistance,
Good results were obtained with a slight decrease in sensitivity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−230842(JP,A) 特開 平3−134553(JP,A) 特開 平7−63726(JP,A) 特開 平8−327592(JP,A) 特開 平10−97811(JP,A) 特開 平8−5606(JP,A) 特開 平6−265520(JP,A) 特開 平9−229902(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/416 G01N 27/406 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-230842 (JP, A) JP-A-3-134553 (JP, A) JP-A-7-63726 (JP, A) JP-A 8- 327592 (JP, A) JP-A-10-97811 (JP, A) JP-A-8-5606 (JP, A) JP-A-6-265520 (JP, A) JP-A-9-229902 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/416 G01N 27/406
Claims (3)
らなる成形体をセラミックス粉体に包埋して焼結するこ
とを特徴とする二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体の製造
方法。1. A method of manufacturing a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor, comprising embedding a molded body made of an alkali metal ion-conductive solid electrolyte in ceramic powder and sintering the molded body.
請求項1記載の二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体の製造
方法。2. The method for producing a gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor according to claim 1, wherein a polishing treatment is performed after sintering.
て得られた二酸化炭素ガスセンサ用感ガス体が作用極層
と基準極層の間に介在して構成されることを特徴とする
二酸化炭素ガスセンサ。3. A carbon dioxide gas sensor characterized in that the gas-sensitive body for a carbon dioxide gas sensor obtained by the production method according to claim 1 or 2 is interposed between a working electrode layer and a reference electrode layer. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34858496A JP3295325B2 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34858496A JP3295325B2 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185867A JPH10185867A (en) | 1998-07-14 |
| JP3295325B2 true JP3295325B2 (en) | 2002-06-24 |
Family
ID=18398004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34858496A Expired - Fee Related JP3295325B2 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295325B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6510189B1 (en) | 1997-09-10 | 2003-01-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Channel switching device and channel switching method |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34858496A patent/JP3295325B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6510189B1 (en) | 1997-09-10 | 2003-01-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Channel switching device and channel switching method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10185867A (en) | 1998-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU728077B2 (en) | Ceramic sheet and method of producing ceramic sheet | |
| JP3295325B2 (en) | Method for producing gas-sensitive body for carbon dioxide gas sensor | |
| AU688069B2 (en) | Ion selective ceramic membrane | |
| CN108760848A (en) | With BiFeO3For the CeO of sensitive electrode2Base blendes together electric potential type acetone sensor, preparation method and applications | |
| EP0134137B1 (en) | Electrochemical cell and method of producing the same | |
| US6325905B1 (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide gas sensor element | |
| JP4179573B2 (en) | Solid electrolyte carbon dioxide sensor element | |
| CN111671427B (en) | YSZ-based hybrid potential H2S sensor with inverse spinel type Co2SnO4 as sensitive electrode and preparation method thereof | |
| JP4179488B2 (en) | Solid electrolyte carbon dioxide sensor element | |
| JP2001141693A (en) | Solid electrolyte type nitrogen oxide gas sensor element | |
| JPH0778481B2 (en) | Method of manufacturing oxygen sensor element | |
| CN115753938B (en) | A kind of hexanal sensor and preparation method thereof | |
| JP2002357586A (en) | Solid electrolyte molded body | |
| JP2004170230A (en) | CO2 sensor and method of manufacturing the same | |
| KR20150109069A (en) | The solid electrolytes plate for gas sensor using tape casting and method of it | |
| JP2001033426A (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide sensor element | |
| JP3236254B2 (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide sensor element | |
| KR0166390B1 (en) | Manufacturing Method of Lithium Ion Conductor Powder Carbon Dioxide Monitoring Material and Solid Electrolyte Carbon Dioxide Sensor Using the Sensing Material | |
| JP2000193638A (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide sensor element | |
| JP2911962B2 (en) | CO Bottom 2 sensor and CO Bottom 2 detection method | |
| JPH09264863A (en) | Carbon dioxide sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH09292366A (en) | Carbon dioxide sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH06242061A (en) | Concentration cell type carbon dioxide gas sensor | |
| JP2002365260A (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide sensor element | |
| JP2003121411A (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide sensor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110405 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |