Chemical Sensors

Vol. 22, No. 2(2006)

Abstracts

空調とセンサ

藤本　悟

�潟_イキン環境・空調技術研究所 取締役
（化学センサ研究会副会長）

Chemical Sensors for Air Conditioning

Satoru　FUJIMOTO

　１９９７年春だろうか、当社に激震が走った。１９９９年４月に施工される省エネルギー「トップランナー制度」としてエアコンにも最大６０％近くの省エネルギー対策が課せられることになったのだった。前年に京都会議が開催され地球温暖化防止の定量目標達成が各国に義務付けられた。その対策の目玉が日本独自の「トップランナー制度」と「工場・事業場におけるエネルギー合理化」であった。まずはコストが上がるというのが最大の問題だったというのは言うまでもないが、他にも社内で議論が飛び交った。「それだけ省エネすると空調の快適性が犠牲になるのではないか。快適性を感知しながらぎりぎりの省エネ運転ができないか」、「ビルでは建築基準法により換気が必要。換気すると空調エネルギーが無駄になる。何とかＣＯ_２濃度やＶＯＣ濃度を測定しながら換気回数を少なく出来ないか」「工場ではエネルギー管理をやるべきだが、きめ細かい電力測定をやるほどの計測器は配備できない」など。
　この時から価格的にも利便性でもエアコンに搭載するような手頃なセンサの必要性を感じることになった。２０００年、茨城県つくば市に株式会社ダイキン環境研究所（現在は研究所を統合し�潟_イキン環境・空調技術研究所）を設立し、責任者になってからもその夢を追いかけてきた。当研究所で鶏卵抗体を使ったインフルエンザフィルターを開発し商品化したが、フィルタの効果を分かり易くするためにインフルエンザウィルスの検知という研究を米国の研究者と進めた。また睡眠研究の中で睡眠時の体内温度リズムに合わせて空調温度を制御することにより深睡眠時間が増加することを発見し「快適エアコン」として商品に搭載したが、本物の技術にするためには睡眠深度を検知する手頃なセンサが切望された。空気清浄機にストリーマプラズマという臭いやＶＯＣなどを分解する技術を搭載したが、これもＶＯＣ濃度検出が可能であればビルや工場への需要が広がることは確実である。いまだにこれらの夢を追いかけ当社でもセンサ開発にチャレンジはしているが満足のいく結果は得られていない。
　本年５月、当社は大型の買収を行い従業員約３万人、年商８６００億円となり世界で第２位の空調総合メーカーとなった。空調総合メーカーとして空調を進化させ温湿度制御だけではなく空間を快適に健康に安全にする空調を目指して生きたい。その為には利用しやすいセンサが必要である。検知し制御する、制御技術が高度化すれば検知技術への要望が高まる、検知技術が開発できれば制御技術開発により機能が実現できる。そのような世界を目指したいと考えている。

新規材料設計と電極構造のナノ設計による
半導体ガスセンサの高感度化

玉置　純

立命館大学理工学部応用化学科・教授
〒525-8577　滋賀県草津市野路東1-1-1

High Sensitivity Semiconductor Gas Sensors Using Novel Sensing Materials
and Nano-design of Electrode Structure

Jun　TAMAKI

Department of Applied Chemistry, Faculty of Science and Engineering Ritsumeikan University
1-1-1 Noji-higashi, Shiga 525-8577, Japan

　　　High sensitivity semiconductor gas sensors have been developed by using novel sensing materials (mixed oxides) and nano design of electrode structure. It was found that the mixed oxides having trirutile (ZnSb₂O₆), spinel (CdFe₂O₄, CdGa₂O₄), and perovskite (BaSnO₃) structure showed significantly high sensor responses to dilute volatile sulfides such as H₂S and CH3SH. On the other hand, the WO3 thick film sensor exhibited extremely high response to dilute NO₂ and had potential for environmental NO₂ monitoring.
The high performance was contributed to the usage of the disk-shaped WO₃ particles and the Au comb-type microelectrode. In order to elucidate the effect of microelectrode, the micro-gap electrodes with gap size of 0.1-1.5�o were fabricated by means of MEMS techniques(photolithography and FIB) and the WO₃ film was deposited on it to be micro gas sensor. The sensor response was increased with decreasing gap size less than 0.8�o. The micro-gap effect was contribution of interface with decreasing gap size. The similar micro-gap effects were observed for the Cl₂ sensing using In₂O₃ sensor and the H₂S sensing using SnO₂ sensor.
It was found that the oxide-electrode interface played an important role in the semiconductor gas sensor and that the nano design of electrode structure was one of clues to get high sensitivity semiconductor gas sensor.