JP2021139766A - ガス測定器及びガス測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ガスが通過可能な間隙を有するように互いに離間して配置される複数の電極に対して、電圧又は電流を印加する工程。電圧又は電流の印加は、電圧又は電流の大きさを決定する制御信号とタイミングを決定する同期信号とに基づく。電圧又は電流の大きさは、制御信号によって決定される。電圧又は電流を印加するタイミングは、同期信号によって決定される。
(2)電極間を通過したガス分子をガスセンサが検出する工程。
(3)同期信号によって決定されるタイミングでガスセンサが検出した検出値を取得する工程。
(4)ガス種と制御信号と検出値との予め取得された関係と、取得された検出値及び制御信号と、に基づいて、ガス種を判定する工程。
図1は、実施形態に係るガス測定器1の一例を示す断面図である。図1に示されるガス測定器1は、ガスの成分を測定する機器である。ガス測定器1は、電気回路部品として提供され得る。一例として、ガス測定器1は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスである。ガス測定器1は、フィルタ10、複数の電極11、基材40、ガスセンサ30を備える。
図2は、図1のフィルタ10に設けられた電極11の間を拡大した、ガス分子の進行方向を示す模式図である。図2では、一例として、第1電極11aが電源12の正極に接続されて陽極を構成する。第2電極11bが電源12の負極に接続されて陰極を構成する。
図3の(A)は、複数の電極11の配列方向に沿って配置される複数のガスセンサを例示する断面図である。一例として、複数のガスセンサは、第1ガスセンサ31(ガスセンサ30の一例)、第2ガスセンサ32及び第3ガスセンサ33を含む。複数のガスセンサは、複数の電極11の下流にそれぞれ配置される。第2ガスセンサ32は、ガス室41内の第1領域42に設けられる。第1領域42は、第1電極11a及び第2電極11bの下流に設定される。第1領域42は、第1電極11aと第2電極11bとの間を直進して通過したガスが到達する領域である。第1領域42は、第1電極11aと第2電極11bとの間の中心線と交わる領域である。第1領域42は、ガス測定器1の上方からガス流通方向にみて、第1電極11aと第2電極11bとの間に形成された隙間と重なる領域である。第1ガスセンサ31及び第3ガスセンサ33は、第1領域42に隣接する第2領域43に配置される。第2領域43は、第1電極11a及び第2電極11bの下流に設定される、ガス室41内の第1領域42以外の領域となる。第1ガスセンサ31は、第2電極11bよりも第1電極11aの近くに配置される。第3ガスセンサ33は、第1電極11aよりも第2電極11bの近くに配置される。
図4の(A)は、実施形態に係るガス測定器1Aの一例を示すブロック図である。ガス測定器1Aは、測定部2(ガス測定器の一例)と回路部3とを備える。回路部3は、信号発生部50、制御部60、取得部70、出力部80及び判定部90を備える。回路部3は、例えば、電気回路で構成され得る。回路部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置、ROM(ReadOnly Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置、及び通信装置などを有する汎用コンピュータで構成されてもよい。
図5は、実施形態に係るガス測定方法の一例を示すフローチャートである。図5に示されるフローチャートの工程は、ガス測定器1Aの動作を示す。図6は、電極11の静電力の強さによるガス分子の進行方向の変化を例示する模式図である。一例として、検出対象のガスは、一酸化炭素(CO)と、亜塩素酸イオン(ClO−)及び硫酸イオン(SO4 2−)を含む混合ガスとする。複数の電極の下流には、第1ガスセンサ31と第2ガスセンサ32とがそれぞれ配置される。第1ガスセンサ31は、第1電極11aに近い第2領域43に配置される。第2ガスセンサ32は、第1電極11aと第2電極11bとの間に対応する第1領域42に配置される。
ガス測定器1,1Aによれば、複数の電極11が設けられ、複数の電極11に電圧又は電流が印加されることにより電極間に静電力が発生する。ガスは電極間を通過する。このとき、ガスに含まれるイオン化されたガス分子の進行方向は静電力によって変化する。イオン化されていないガス分子の進行方向は変化しない。このため、ガス測定器1,1Aは、静電力の大きさを変更することにより、ガスセンサ30に到達可能なガス分子の種類を変化させることができる。よって、ガス測定器1,1Aは、複数の種類の反応膜を備えるガス測定器と比べて、簡易な構成で複数の種類のガスを検出できる。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。
Claims (7)
- ガスが通過可能な間隙を有するように互いに離間して配置され、且つ電圧もしくは電流を印加する電源がそれぞれに接続された複数の電極と、
前記電極間を通過したガス分子を検出するガスセンサと、
を備える、ガス測定器。 - 前記ガスセンサを含む複数のガスセンサをさらに備え、
前記複数のガスセンサは、前記複数の電極の配列方向に沿ってそれぞれ配置される、請求項1に記載のガス測定器。 - 前記複数のガスセンサは、前記ガスセンサにより検出されるガス分子のガス種とは異なるガス種のガス分子を検出可能な別なガスセンサを含む、請求項2に記載のガス測定器。
- 前記電極間を直進して通過した前記ガスが到達する第1領域と、前記第1領域に隣接する第2領域とが設定され、
前記ガスセンサは前記第2領域に配置される、請求項1〜3の何れか一項に記載のガス測定器。 - タイミングを決定する同期信号を出力する信号発生部と、
電圧又は電流の大きさを決定する制御信号と前記同期信号とに基づいて、前記同期信号によって決定されるタイミングで前記制御信号によって決定される大きさの電圧又は電流が出力されるように前記電源を制御する制御部と、
前記ガスセンサの検出値を前記同期信号によって決定されるタイミングで取得する取得部と、
前記検出値と前記制御信号とを関連付けて出力する出力部と、
をさらに備える、請求項1〜4の何れか一項に記載のガス測定器。 - 予め取得された関係と前記検出値と前記制御信号とに基づいて、ガス種を判定する判定部をさらに備え、
前記予め取得された関係は、前記ガス種と前記検出値と前記制御信号との関係である、請求項5に記載のガス測定器。 - 電圧又は電流の大きさを決定する制御信号とタイミングを決定する同期信号とに基づいて、ガスが通過可能な間隙を有するように互いに離間して配置される複数の電極に対して、前記制御信号によって決定される大きさの電圧又は電流を前記同期信号によって決定されるタイミングで印加する工程と、
前記電極間を通過したガス分子をガスセンサが検出する工程と、
前記同期信号によって決定されるタイミングで前記ガスセンサが検出した検出値を取得する工程と、
ガス種と前記制御信号と前記検出値との予め取得された関係と、取得された前記検出値及び前記制御信号とに基づいて、ガス種を判定する工程と、
を備える、ガス測定方法。
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