[發(fā)明專利]使用氣體傳感器的測(cè)定方法和測(cè)定裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080050969.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN114127557A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉川元起;根本尚大;的場(chǎng)正晃;南皓輔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)立研究開發(fā)法人物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 陳曦;向勇

本發(fā)明抑制水蒸氣等其他氣體混入作為氣體測(cè)定的對(duì)象的試樣氣體等時(shí)引起的不良影響。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在對(duì)試樣氣體和基準(zhǔn)氣體進(jìn)行交替地切換并供給至傳感器元件而得到的傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行分析的氣體測(cè)定中，使試樣氣體和基準(zhǔn)氣體通過被水蒸氣透過膜隔開的濕度平衡裝置后供給至傳感器元件。由此，兩種氣體的濕度在提供給傳感器元件的時(shí)刻為大致相同的值，因此，通過兩種氣體的交替供給而從傳感器元件輸出的信號(hào)中水蒸氣的影響大致被抵消。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用氣體傳感器的測(cè)定方法，特別是，涉及盡可能除去試樣氣體、基準(zhǔn)氣體中的特定氣體(例如水蒸氣、氧等)的影響的測(cè)定方法。本發(fā)明還涉及實(shí)施這種測(cè)定方法的測(cè)定裝置。

背景技術(shù)

氣體傳感器廣泛用于包括人類在內(nèi)的動(dòng)植物、汽車、工業(yè)設(shè)備、工廠、房屋產(chǎn)生的各種氣體、大氣等環(huán)境氣體、其他極為多樣的氣體(也包括在其通常為固體、液體或者溶解在液體中的狀態(tài)下也從其中揮發(fā)等產(chǎn)生的氣體)中的成分以及其他成分的測(cè)定。作為在測(cè)定這種氣體時(shí)應(yīng)該解決的問題之一，有時(shí)要除去或者減輕氣體中包含的水蒸氣對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。自然界中存在大量的水，另外無(wú)論是人類制造的機(jī)器等還是內(nèi)燃機(jī)等的排氣中都含有大量的水蒸氣。另外，工廠和房屋也使用大量的水，而且燃燒等也會(huì)產(chǎn)生水蒸氣。如上所述，作為測(cè)定對(duì)象的氣體(以下，有時(shí)也稱為試樣氣體)中經(jīng)常含有大量水蒸氣。由于試樣氣體中的這種大量水蒸氣，有時(shí)難以檢測(cè)試樣氣體中的其他成分特別是來(lái)自微量成分的氣體傳感器輸出信號(hào)、或者水蒸氣的存在會(huì)影響其他成分的檢測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步，例如在檢測(cè)混入外部氣體中的有害氣體或測(cè)定它的量的情況下，外部氣體的濕度也經(jīng)常會(huì)因天氣等而發(fā)生較大變動(dòng)等試樣氣體中的水蒸氣的量有可能會(huì)根據(jù)情況等發(fā)生變化，從而使問題更加復(fù)雜。

為了排除試樣氣體中存在的水蒸氣帶來(lái)的上述不良影響，以往考慮了各種對(duì)策，并應(yīng)用于實(shí)際測(cè)定。非專利文獻(xiàn)1涉及大氣中的二氧化碳的測(cè)定的具體方法、裝置，非專利文獻(xiàn)2雖然省略了一部分，但是是非專利文獻(xiàn)1的大致全文的日語(yǔ)翻譯。在非專利文獻(xiàn)2的2.2.3“氣體的除濕”部分中，說明了試樣氣體中的水蒸氣會(huì)影響二氧化碳的測(cè)定值以及從試樣氣體中除濕的必要性。位于該部分的正下方的2.2.3.1“冷卻法”部分記載了通過對(duì)試樣氣體進(jìn)行冷卻使試樣氣體中的水蒸氣凝結(jié)來(lái)除去水蒸氣的方法，2.2.3.2“干燥劑”部分記載了通過使試樣氣體通過氯化鎂等適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)干燥劑來(lái)除去水蒸氣的方法。進(jìn)一步，在2.2.3.3“離子交換膜(納菲昂膜：Nafion膜)”部分中，記載了使含有試樣氣體的空氣通過由作為全氟磺酸聚合物的一種的吸濕性的離子交換材料的納菲昂(Nafion，注冊(cè)商標(biāo))膜制成的納菲昂管(Nafion管)，此時(shí)使管壁吸收水蒸氣從而進(jìn)行除濕的方法。此處，被納菲昂管吸收的水分通過透過納菲昂管而蒸發(fā)，被釋放到外部。還記載了為了高效地釋放該被吸收的水分，從外部供給用于帶走水蒸氣的充分干燥的氣體。進(jìn)一步，在非專利文獻(xiàn)2的2.2.3.4“水蒸氣壓恒壓法”中記載了這樣的方法：進(jìn)行加濕以使試樣氣體和測(cè)定的校正用校正氣體兩者的水蒸氣壓達(dá)到2～4℃范圍內(nèi)的某個(gè)恒定溫度的飽和蒸氣壓，然后，使這些氣體分別通過維持在相同溫度的除濕管的方法。

參照非專利文獻(xiàn)2(非專利文獻(xiàn)1)進(jìn)行說明的這些方法均通過使試樣氣體的濕度盡可能降低到接近0％的規(guī)定值，從而盡可能排除試樣氣體中的水蒸氣對(duì)二氧化碳測(cè)定結(jié)果的影響。能夠認(rèn)為這些方法只要不會(huì)對(duì)試樣氣體中除水蒸氣以外的成分產(chǎn)生影響，就在準(zhǔn)確且穩(wěn)定地測(cè)定試樣氣體中的各種成分的方面帶來(lái)良好的結(jié)果。然而，在上述方法中，由于進(jìn)行使試樣氣體中的濕度接近0％而且接近規(guī)定值的操作和處理，因此，設(shè)備結(jié)構(gòu)、控制等容易變得大型且復(fù)雜。因此，在考慮應(yīng)用于要求小型化的可移動(dòng)測(cè)定裝置、需要組裝這種測(cè)定裝置的各種小型設(shè)備以及要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且控制步驟簡(jiǎn)單的低價(jià)設(shè)備的情況下，并不一定能夠滿足要求。