CO2計とは
CO2計とは、二酸化炭素を測定する機械です。
二酸化炭素センサー、二酸化炭素測定器などとも呼ばれています。実験・観測用としての用途はもちろんですが、一般家庭やオフィス・工場での安全管理を目的として、幅広い用途で利用されています。
二酸化炭素の検出方法は大きく分けてNDIR式、固体CO2電解センサー、光音響式センサーの3つに分けられますが、感度が高く安定性が高いことからNDIR式が主流です。
基本的には二酸化炭素が存在する空間からサンプルを取り込み、それを分析してCO2の濃度を測定します。一般的には、センサーとディスプレイが装備されており、センサーがCO2濃度を感知し、ディスプレイに数値やグラフとして表示されます。
CO2計の使用用途
CO2は無色・無臭の気体ですが、一定の空間内での濃度が高いと人体に影響を及ぼします。室内環境を良好に維持するための目安や、CO2を用いた消化設備、一般家庭での燃焼器具 (ストーブ、ボイラー等) の排気ガスのガス漏れのチェック、農業分野ではビニールハウス内で作物に最適な環境かどうか判断する指標として多岐に渡って使われています。
また、近年では小型のセンサモジュールとして安価に手に入れることが可能になったため、電子工作のパーツとしても利用されており、使用の幅が広がっています。
CO2計の原理
二酸化炭素の検出方法はNDIR式、固体CO2電解センサー、光音響式センサーが主要な方法です。
1. NDIR (Nondispersive Infrared) 式
CO2は一定の長さの波長を吸収するのが特徴です。そのため、CO2を含む気体 (=試料) に赤外線を透過させると、赤外線はCO2に吸収され一部は試料を通過します。
この特性を利用して、吸収された赤外線の量を元にCO2濃度を定量しています。この測定方法により、CO2計は安価で小型化を実現することが可能となりました。日本語では、非分散赤外線吸収法と呼ばれています。
2. 固体CO2電解センサー
電気化学式と呼ばれる方法です。炭酸イオンと反応する物質を利用して、ナトリウムイオンの濃度の変化を電圧計で定量することで、目的とするCO2濃度を測定します。
3. 光音響式センサー
試料に光を当てることによって生じる、熱の変化を圧力の変化として検出し、定量する方法です。物質に光を照射すると、同じ周波数の音波が物質から発生する現象 (=光音響効果) を利用しています。
CO2計の選び方
CO2計は用途が幅広いため、選ぶ際には下記について考慮して選ぶ必要があります。
1. 測定目的
CO2計には様々なタイプがあります。ポータブルデバイスとして移動しながら測定を行うことができるタイプや、固定設置型で特定の場所で常に測定を行うタイプがあります。使用目的や環境に応じて、適切なタイプを選ぶことが大切です。
2. 測定範囲と精度
CO2計は異なる範囲のCO2濃度を測定することができます。使用する場所やアプリケーションに合わせて、必要な測定範囲を確認することが重要です。また、精度も重要な要素です。精度の高い測定器を選ぶことで、正確な結果を得られます。
3. 操作性と使いやすさ
測定器の操作性や使いやすさも重要な要素です。使いやすいインターフェースや直感的な操作が備わっているかどうかを確認します。データの読み取りや記録機能があるなど、汎用性の観点も確認する必要があります。
4. 予算
広範囲で高性能であればあるほど高額になります。自身のCO2計を導入する目的を明確にし、要件を満足するものを選び予算内での検討を行うことが重要です。
参考文献
https://www.murata.com/ja-jp/products/sensor/co2/technicalinfo
https://www.klv.co.jp/iot/ndir-sensor-and-biogas.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/kogyobutsurikagaku/63/9/63_794/_pdf