JP7328655B2 - ガス測定器及びガス測定方法 - Google Patents
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Description
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、調整機構20、基材40、第1ガスセンサ31、及び第2ガスセンサ32を備える。
図2の(A)は、ストライプフィルタ10Aをフィルタ10の一例として示す平面図である。図2の(A)に示されるように、ストライプフィルタ10Aは複数の開口11を有する板状の部材であり、厚さは数マイクロメートル程度である。ストライプフィルタ10Aは一例としてシリコンで形成される。ストライプフィルタ10Aは弾性部材である。一例として、ストライプフィルタ10Aは、蛇腹状に形成される。蛇腹状のストライプフィルタ10Aは、複数の帯部材を、帯部材の軸線に直交する方向に並べ、隣り合う帯部材の端部をそれぞれ接続することにより形成される。ストライプフィルタ10Aは、複数の開口11の並設方向に弾性変形する。ストライプフィルタ10Aには、複数の開口11の並設方向に力が加わるようにMEMSアクチュエータ21(調整機構20の一例)が接続される。MEMSアクチュエータ21は、静電力で駆動する。
図2の(B)は、多孔質材料フィルタ10Bをフィルタ10の一例として示す断面図である。多孔質材料フィルタ10Bは、温度に依存して膨張又は収縮する多孔質材料で形成される。多孔質材料は、焼結された樹脂などで形成され、複数の開口11を有する。多孔質材料フィルタ10Bには、多孔質材料フィルタ10Bの温度を変更して、複数の開口11の大きさを変更するヒーター22(調整機構の一例)が設けられる。
第2ガスセンサ32は、第1ガスセンサ31で検出したガス分子とは異なる種類のガス分子を主眼に検出可能に構成される。第1ガスセンサ31及び第2ガスセンサ32のガスの検出方式は、一例として、半導体方式が用いられる。ガスセンサが検出できるガス分子は、ガス分子の種類に応じた感度によって定められる。半導体方式のセンサは、使用される半導体の特性及び半導体の温度によって、感度が異なる。よって、第2ガスセンサ32は、第1ガスセンサ31と異なる特性の半導体、又は異なる温度の半導体が用いられる。なお、第1ガスセンサ31及び第2ガスセンサ32のガスの検出方式は、電気化学方式、水晶振動子方式、又は表面弾性波方式であってもよい。第1ガスセンサ31と第2ガスセンサ32とは、ガス分子の種類に応じた感度が異なれば、異なる検出方式が用いられてもよい。
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。なお、一例として、検出対象のガスは、メタン(CH4)と、一酸化炭素(CO)及びトルエン(C7H8)を含む混合ガスとする。第1ガスセンサ31及び第2ガスセンサ32は、一酸化炭素(CO)に対する感度が大きいセンサ(第1ガスセンサ31の一例)と炭化水素に対する感度が大きいセンサ(第2ガスセンサ32の一例)とを有する。
ガス測定器1において、測定されるガスは、ガス分子の大きさに基づいて開口11にふるい分けされる。開口11を通過したガス分子は、第1ガスセンサ31と第1ガスセンサ31とは異なるガス分子を検出可能な第2ガスセンサ32に検出される。第1ガスセンサ31によって、検出されたガス分子に応じた第1測定値が出力される。第2ガスセンサ32によって、検出されたガス分子に応じて、第1測定値とは異なる第2測定値が出力される。このように、ガス測定器1は、フィルタ10の下流にガス検出性能が異なる複数のセンサを備えることで、フィルタ10の下流にガス検出性能が単一種類のガスセンサを備えるガス測定器と比べて、ガスの測定精度を向上できる。
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 (6)
- それぞれの大きさを変更可能な複数の開口を有するフィルタと、
前記複数の開口の大きさを変更させる調整機構と、
前記フィルタの開口を通過したガス分子を検出し、検出された前記ガス分子に応じた第1測定値を出力する第1ガスセンサと、
前記フィルタの開口を通過した前記ガス分子を検出し、検出された前記ガス分子に応じた第2測定値を出力し、前記第1ガスセンサで検出したガス分子とは異なるガス種のガス分子を検出可能な第2ガスセンサと、
を備え、
前記フィルタは、第1部材と、前記第1部材と重ね合わせて配置される第2部材と、を有し、
前記第1部材は、第1部材孔を含み、
前記第2部材は、第2部材孔を含み、
前記複数の開口は、前記第1部材の前記第1部材孔及び前記第2部材の前記第2部材孔が重なることで構成され、
前記第1部材と前記第2部材とは相対的に移動可能であり、
前記調整機構は、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方を移動させて、前記複数の開口の大きさを変更する、
ガス測定器。 - それぞれの大きさを変更可能な複数の開口を有するフィルタと、
前記複数の開口の大きさを変更させる調整機構と、
前記フィルタの開口を通過したガス分子を検出し、検出された前記ガス分子に応じた第1測定値を出力する第1ガスセンサと、
前記フィルタの開口を通過した前記ガス分子を検出し、検出された前記ガス分子に応じた第2測定値を出力し、前記第1ガスセンサで検出したガス分子とは異なるガス種のガス分子を検出可能な第2ガスセンサと、
を備え、
前記フィルタは、温度に依存して膨張又は収縮する多孔質材料で形成され、
前記調整機構は、前記フィルタの温度を変更して、前記複数の開口の大きさを変更する、
ガス測定器。 - 同期信号を出力する信号発生部と、
前記複数の開口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、前記調整機構を制御する制御部と、
前記第1測定値及び前記第2測定値を、前記同期信号に基づいて取得する取得部と、
前記第1測定値及び前記第2測定値と前記制御信号とを関連付けて出力する出力部と、
を備える、請求項1又は2に記載のガス測定器。 - ガス種と、前記第1測定値、前記第2測定値及び前記制御信号との予め取得された関係と、前記出力部により出力された前記第1測定値、前記第2測定値及び前記制御信号とに基づいて、前記ガス種を判定する判定部を備える、請求項3に記載のガス測定器。
- 複数の開口の大きさを決定する制御信号と同期信号とに基づいてフィルタが有する複数の開口の大きさを変更する工程と、
前記開口を通過したガス分子を、第1ガスセンサと前記第1ガスセンサとは異なる前記ガス分子を検出可能な第2ガスセンサとが検出する工程と、
前記同期信号に同期して前記第1ガスセンサが出力した第1測定値と前記第2ガスセンサが出力した第2測定値とを取得する工程と、
ガス種と、前記第1測定値、前記第2測定値及び前記制御信号との予め取得された関係と、取得された前記第1測定値、前記第2測定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、
前記フィルタは、第1部材と、前記第1部材と重ね合わせて配置される第2部材と、を有し、
前記第1部材は、第1部材孔を含み、
前記第2部材は、第2部材孔を含み、
前記複数の開口は、前記第1部材の前記第1部材孔及び前記第2部材の前記第2部材孔が重なることで構成され、
前記第1部材と前記第2部材とは相対的に移動可能であり、
前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方を移動させて、前記複数の開口の大きさを変更する、
ガス測定方法。 - 複数の開口の大きさを決定する制御信号と同期信号とに基づいてフィルタが有する複数の開口の大きさを変更する工程と、
前記開口を通過したガス分子を、第1ガスセンサと前記第1ガスセンサとは異なる前記ガス分子を検出可能な第2ガスセンサとが検出する工程と、
前記同期信号に同期して前記第1ガスセンサが出力した第1測定値と前記第2ガスセンサが出力した第2測定値とを取得する工程と、
ガス種と、前記第1測定値、前記第2測定値及び前記制御信号との予め取得された関係と、取得された前記第1測定値、前記第2測定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、
前記フィルタは、温度に依存して膨張又は収縮する多孔質材料で形成され、
前記フィルタの温度を変更して、前記複数の開口の大きさを変更する、
ガス測定方法。
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