(57)【要約】【課題】優れた除湿性能を得ることができる除湿器及び検出装置を提供する。【解決手段】除湿器１００は、気体の除湿を行う第１の除湿部１と、第１の除湿部１により除湿された気体の除湿を行う第２の除湿部２と、第２の除湿部２により除湿された気体を放出する放出部３０と、を有する。第２の除湿部２は、第１の除湿部１により除湿された気体からイオンを生成するイオン発生器２１を有する。【選択図】図１
2020082030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の除湿を行う第１の除湿部と、
前記第１の除湿部により除湿された気体の除湿を行う第２の除湿部と、
前記第２の除湿部により除湿された気体を放出する放出部と、
を有し、
前記第２の除湿部は、前記第１の除湿部により除湿された気体からイオンを生成するイオン発生器を有することを特徴とする除湿器。
【請求項２】
前記第１の除湿部は、高分子電解質膜を備えた除湿素子を有することを特徴とする請求項１に記載の除湿器。
【請求項３】
前記第１の除湿部は、複数の前記除湿素子を重ねて有することを特徴とする請求項２に記載の除湿器。
【請求項４】
前記第１の除湿部は、
前記除湿素子を通過した気体の湿度を検出する第１の湿度検出器と、
前記第１の湿度検出器により検出された湿度に基づいて前記除湿素子を制御する第１の制御器と、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の除湿器。
【請求項５】
前記第２の除湿部は、対向する第１の電極及び第２の電極を有し、前記イオン発生器により生成されたイオンの移動度を制御するイオンフィルタを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の除湿器。
【請求項６】
前記イオンフィルタは、前記イオン発生器により生成されたイオンのうち水分子から生成したイオンのみを通過させることを特徴とする請求項５に記載の除湿器。
【請求項７】
前記第２の除湿部は、前記イオンフィルタを通過したイオンを引き付ける集イオン電極を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の除湿器。
【請求項８】
前記第２の除湿部は、
前記集イオン電極を冷却する冷却部と、
前記集イオン電極により液化した水を廃棄する廃棄部と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の除湿器。
【請求項９】
前記第２の除湿部は、
前記放出部を流れる気体の湿度を検出する第２の湿度検出器と、
前記第２の湿度検出器により検出された湿度に基づいて前記イオンフィルタを制御する第２の制御器と、
を有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の除湿器。
【請求項１０】
前記第１の除湿部は、
高分子電解質膜を備えた除湿素子と、
前記除湿素子を通過した気体の湿度を検出する第１の湿度検出器と、
前記第１の湿度検出器により検出された湿度に基づいて前記除湿素子を制御する第１の制御器と、
を有し、
前記第２の除湿部は、
対向する第１の電極及び第２の電極を有し、前記イオン発生器により生成されたイオンの移動度を制御するイオンフィルタと、
前記イオンフィルタを通過したイオンを引き付ける集イオン電極と、
前記集イオン電極を流れる電流を測定する電流計と、
前記電流計により測定された電流から算出される湿度に基づいて前記イオンフィルタを制御する第３の制御器と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の除湿器。
【請求項１１】
前記放出部の入り口に設けられ、負の電位が印加された部材を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の除湿器。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の除湿器と、
前記除湿器を通過したイオンが接触し、該接触した強さに応じて電気特性値を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿器及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界非対称波形イオン移動度分光分析（Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry：ＦＡＩＭＳ）システムによる化学物質の検出及び分析について種々の検討が行われている。ＦＡＩＭＳシステムは、非対称の交流信号が印加される１対の電極を備えたイオンフィルタを有しており、イオン化した化学物質をイオンフィルタに流すと、その移動度の差によって選別される。イオンフィルタを通過した化学物質をイオン検出電極に衝突させ、イオン検出電極で発生した電流を検出することで、化学物質を特定できる。
【０００３】
ＦＡＩＭＳシステムによれば、例えば気体に含まれるｐｐｂ〜ｐｐｔレベルの微量な分子の種類と量を検出することができる。その一方で、気体に％オーダーの水分子が含まれていると、このような微量な分子は埋もれてしまう。また、気体の湿度が変動すると、検出対象の分子の測定値が変動することもある。
【０００４】
その一方で、分析精度の向上を目的として除湿器を設けたガス分析装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガス分析装置に設けられた除湿器では、十分な除湿性能が得られず、ｐｐｂ〜ｐｐｔレベルの微量な分子の検出に望まれる程度まで除湿することができない。
【０００６】
開示の技術は、優れた除湿性能を得ることができる除湿器及び検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術の一態様によれば、除湿器は、気体の除湿を行う第１の除湿部と、前記第１の除湿部により除湿された気体の除湿を行う第２の除湿部と、前記第２の除湿部により除湿された気体を放出する放出部と、を有する。前記第２の除湿部は、前記第１の除湿部により除湿された気体からイオンを生成するイオン発生器を有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、優れた除湿性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に設けられる除湿素子の構成を示す断面図である。
【図３】イオンフィルタの一例におけるイオンの移動の軌跡を示す図である。
【図４】イオンの移動度の電界強度依存性を示す図である。
【図５】イオンフィルタで発生する電界波形の一例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図７】第３の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図８】第４の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図９】第４の実施形態に設けられる積層除湿素子の構成を示す断面図である。
【図１０】第５の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図１１】第６の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図１２】第７の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【図１３】第８の実施形態に係るイオン検出装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態はＦＡＩＭＳシステムに供給するサンプルガスの除湿に好適な除湿器に関する。図１は、第１の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００１２】
第１の実施形態に係る除湿器１００は、気体の除湿を行う第１の除湿部１と、第１の除湿部１により除湿された気体の除湿を行う第２の除湿部２と、第２の除湿部２により除湿された気体を放出する放出部３０と、を有する。第１の除湿部１は、高分子電解質膜を備えた除湿素子１１を有する。第２の除湿部２は、イオン発生器２１と、イオンフィルタ２２と、排出部２３と、集イオン電極２４と、を有する。
【００１３】
ここで、除湿素子１１について説明する。図２は、除湿素子１１の構成を示す断面図である。
【００１４】
図２に示すように、除湿素子１１は、高分子電解質膜１１１と、その一方の面に設けられた多孔質電極１１２と、他方の面に設けられた多孔質電極１１３とを有する。多孔質電極１１２は、気体の流路を構成する筐体６０の内側に配置され、多孔質電極１１３は、筐体６０の外側に配置される。そして、多孔質電極１１２には多孔質電極１１３より高い電位が付与される。例えば、多孔質電極１１３は接地され、多孔質電極１１２には、直流電源１２により正の電圧が印加される。
【００１５】
このように構成された除湿素子１１では、流路内の気体に含まれる水分子が多孔質電極１１２に吸収され、高分子電解質膜１１１の多孔質電極１１２側の面で分解され、分解で生成した水素イオンが高分子電解質膜１１１を透過する。高分子電解質膜１１１を透過した水素イオンは、高分子電解質膜１１１の多孔質電極１１３側の面で酸素と結合し、水分子となって筐体６０の外に排出される。
【００１６】
但し、除湿素子１１は湿度が高い気体からの除湿性能に優れているものの、湿度が低くなると、例えば０．１％Ｒｈ程度まで低くなると、除湿性能が低下し、ＦＡＩＭＳシステムにとって好適な程度まで湿度を下げることができない。
【００１７】
そこで、本実施形態では、第２の除湿部２により、第１の除湿部１を通過した気体の除湿を行い、気体の湿度を更に低下させる。上述のように、第２の除湿部２は、イオン発生器２１と、イオンフィルタ２２と、排出部２３と、集イオン電極２４と、を有する。
【００１８】
イオン発生器２１は、例えば、面状の電極２１１と先端が尖った電極２１２とを有する。電極２１２には電極２１１より低い電位が付与される。例えば、電極２１１は接地され、電極２１２には直流電源２５により負の電圧が印加される。電極２１２の先端近傍に高電界が発生し、電極２１２の先端の周囲の気体がイオン化する。例えば、イオン発生器２１により、気体中の水分子をイオン化することができる。
【００１９】
ここで、イオンフィルタ２２について説明する。図３は、イオンフィルタ２２の一例におけるイオンの移動の軌跡を示す図である。図４は、イオンの移動度の電界強度依存性を示す図である。図５は、イオンフィルタで発生する電界波形の一例を示す図である。
【００２０】
図３に示すように、イオンフィルタ２２は、互いに対向する第１の電極２２１及び第２の電極２２２を有し、通過するイオンの移動度を制御する。なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系を用い、被分析分子の進行方向を＋Ｚ方向とし、第２の電極２２２から第１の電極２２１が見える方向を＋Ｙ方向とする。第１の電極２２１と第２の電極２２２との間には、パルス電源２９により非対称の電界が印加される。
【００２１】
イオンは、電界Ｅの環境下では次の（１）式で示される移動速度Ｖで移動する。ここで、Ｋは、該イオンの移動度である。
Ｖ＝Ｋ×Ｅ  ・・・  （１）
【００２２】
ところで、イオンの移動度には電界強度依存性がある。そして、この電界強度依存性は、イオンの種類によって異なっている。図４には、一例として、種類が異なる３つのイオン（イオン９１、イオン９２、イオン９３）における移動度の電界強度依存性が示されている。なお、図４では、分かりやすくするため、各イオンの移動度が電界強度０で等しくなるように正規化されている。
【００２３】
３つのイオン（イオン９１、イオン９２、イオン９３）の移動度は、電界強度が９ｋＶ／ｃｍ以下の低電界強度ではほぼ変化なしである。電界強度が約１０ｋＶ／ｃｍから増すにつれてイオンの種類固有の特性が移動度に現れる。イオン９１の移動度は、電界強度が増加するに従って大きく増加し、正の高電界（Ｅｍａｘ）で最大となる。イオン９２の移動度は電界強度によらずほとんど変化しない。イオン９３の移動度は、緩やかに減少する。このように三者三様の特性を示している。イオンフィルタ２２は、低電界強度での移動度と高電界強度での移動度との違いを利用してイオンの選別を行う。
【００２４】
図３には、イオンフィルタ２２の第１の電極２２１と第２の電極２２２との間における３つのイオン（イオン９１、イオン９２、イオン９３）の移動の軌跡が示されている。なお、ここでは、分かりやすくするため、便宜的に、第１の電極２２１及び第２の電極２２２を導電体でできた平行平板としている。
【００２５】
第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に発生する電界の波形を非対称電界波形とすることによって、任意のイオン（図３では、イオン９２）のみをイオンフィルタ２２を通過させることができる。なお、図３では第１の電極２２１が接地されているが、第１の電極２２１に非対称の電圧が印加されてもよい。
【００２６】
図５には、第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に発生させる電界波形の一例が示されている。この電界波形は、正の高電界（Ｅｍａｘ）と負の低電界（Ｅｍｉｎ）を交互に繰り返している。そして、高電界の期間（ｔ１）は低電界の期間（ｔ２）よりも短く、ｔ１とｔ２との比は１：３〜１：５である。このように電界波形は、上下に関して非対称である。この非対称電界波形は、時間平均電界が零であり、次の（２）式が成り立つように設定されている。
｜Ｅｍａｘ｜×ｔ１＝｜Ｅｍｉｎ｜×ｔ２  ・・・  （２）
【００２７】
すなわち、図５における領域８１の面積と領域８２の面積が一致するように設定されている。
【００２８】
なお、以下では、次の（３）式に示されるように、｜Ｅｍａｘ｜×ｔ１の値、及び｜Ｅｍｉｎ｜×ｔ２の値をβとする。
｜Ｅｍａｘ｜×ｔ１＝｜Ｅｍｉｎ｜×ｔ２＝β  ・・・  （３）
【００２９】
ところで、高電界の期間（ｔ１）に、イオンがＹ軸方向に関して移動する速度（Ｖｕｐ）は、次の（４）式で示される。ここで、Ｋ（Ｅｍａｘ）は、高電界（Ｅｍａｘ）のときのイオンの移動度である。
Ｖｕｐ＝Ｋ（Ｅｍａｘ）×｜Ｅｍａｘ｜  ・・・  （４）
【００３０】
例えば、｜Ｅｍａｘ｜が約１０ｋＶ／ｃｍ以上の場合、３つのイオン（イオン９１、イオン９２、イオン９３）では、イオン毎に移動度が異なるので、３つのイオンの移動速度（Ｖｕｐ）は三者三様に異なる。すなわち、図３に示されるように、高電界の期間（ｔ１）では、３つのイオンの移動軌跡の傾斜は互いに異なっている。
【００３１】
そして、高電界の期間（ｔ１）に、イオンがＹ軸方向に関して移動した距離である変位（ｙｕｐ）は、次の（５）式で示される。
ｙｕｐ＝Ｖｕｐ×ｔ１  ・・・  （５）
【００３２】
一方、低電界の期間（ｔ２）に、イオンがＹ軸方向に関して移動する速度（Ｖｄｏｗｎ）は、次の（６）式で示される。ここで、Ｋ（Ｅｍｉｎ）は、低電界（Ｅｍｉｎ）のときのイオンの移動度である。
Ｖｄｏｗｎ＝−Ｋ（Ｅｍｉｎ）×｜Ｅｍｉｎ｜  ・・・  （６）
【００３３】
例えば、｜Ｅｍｉｎ｜が約５ｋＶ／ｃｍ以下の場合、３つのイオン（イオン９１、イオン９２、イオン９３）では、移動度がほぼ同一であるので、３つのイオンの移動速度（Ｖｄｏｗｎ）はほぼ同一である。すなわち、図３に示されるように、低電界の期間（ｔ２）では、３つのイオンの移動軌跡の傾斜はほぼ同じである。
【００３４】
そして、低電界の期間（ｔ２）に、イオンがＹ軸方向に関して移動した距離である変位（ｙｄｏｗｎ）は、次の（７）式で示される。
ｙｄｏｗｎ＝Ｖｄｏｗｎ×ｔ２  ・・・  （７）
【００３５】
非対称電界波形の１周期（Ｔ）内では、イオンは、＋Ｚ方向に移動しつつ、期間（ｔ１）の間に＋Ｙ方向に移動し、期間（ｔ２）の間に−Ｙ方向に移動する。
【００３６】
そこで、図３に示されるように、ジグザグ運動を繰り返しながら第１の電極２２１に向かうもの（イオン９１）と、ジグザグ運動を繰り返しながら第２の電極２２２に向かうもの（イオン９３）と、＋Ｙ方向の変位と−Ｙ方向の変位とが釣り合い、イオンフィルタ２２を通過していくもの（イオン９２）とに分類される。
【００３７】
ところで、非対称電界波形における１周期（Ｔ）での、イオンのＹ軸方向に関する平均変位（ΔｙＲＦ）は、次の（８）式で表される。
ΔｙＲＦ＝ｙｕｐ＋ｙｄｏｗｎ
＝Ｋ（Ｅｍａｘ）×｜Ｅｍａｘ｜×ｔ１−Ｋ（Ｅｍｉｎ）×｜Ｅｍｉｎ｜×ｔ２
・・・  （８）
【００３８】
そして、上記（８）式は、上記（３）式を用いて次の（９）式のように表すことができる。
ΔｙＲＦ＝β｛Ｋ（Ｅｍａｘ）−Ｋ（ｍｉｎ）｝  ・・・  （９）
【００３９】
ここで、Ｋ（Ｅｍａｘ）−Ｋ（ｍｉｎ）をΔＫとおくと、上記（９）式は次の（１０）式のように表される。
ΔｙＲＦ＝βΔＫ  ・・・  （１０）
【００４０】
βは第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に印加される非対称電界で決まる定数である。そこで、非対称電界波形の１周期（Ｔ）あたりのイオンのＹ軸方向に関する変位は、低電界（Ｅｍｉｎ）での移動度と高電界（Ｅｍａｘ）での移動度の差分であるΔＫに依存する。
【００４１】
キャリアガスだけがイオンをＺ軸方向に移送させると仮定すると、イオンが第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に滞在しているときの、該イオンのＹ軸方向に関する変位（Ｙ）は、次の（１１）式で示される。ここで、ｔｒｅｓは、イオンが第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に滞在している平均時間（平均イオン滞在時間）である。
【００４２】
【数１】
2020082030.tif 000003
【００４３】
平均イオン滞在時間ｔｒｅｓは、次の（１２）式で表される。ここで、Ａはイオンフィルタ２２におけるイオンパスの断面積、ＬはＺ軸方向に関する電極の長さ（電極深さ）、Ｑはキャリアガスの容積流量である。Ｖはイオンフィルタ２２の容積（＝Ａ×Ｌ）である。
【００４４】
【数２】
2020082030.tif 000004
【００４５】
上記（１１）式は、上記（１２）式及び上記（３）式を用いて、次の（１３）式のように表すことができる。ここで、Ｄは非対称電界波形のデューティであり、Ｄ＝ｔ１／Ｔである。
【００４６】
【数３】
2020082030.tif 000005
【００４７】
非対称電界波形における高電界（Ｅｍａｘ）、イオンフィルタ２２におけるイオンパスの容積（Ｖ）、非対称電界波形のデューティ（Ｄ）、及びキャリアガスの容積流量（Ｑ）について、すべてのイオン種に対して同一の値を用いると、上記（１３）式から、変位（Ｙ）は、イオン種固有の低電界（Ｅｍｉｎ）での移動度と高電界（Ｅｍａｘ）での移動度との差分ΔＫに比例することがわかる。
【００４８】
なお、図３ではイオン９２の変位（Ｙ）が最小であり、イオン９２のみがイオンフィルタ２２を通過している。従って、水分子から発生したイオンがイオン９２となるように、デューティ（Ｄ）を変化させることによって、水分子から発生したイオンにイオンフィルタ２２を通過させることができる。
【００４９】
また、イオンフィルタ２２を通過する前に第１の電極２２１又は第２の電極２２２に接触したイオン９１及び９３は、中和されて分子になる。この分子は、イオン化されなかった分子と共に、放出部３０から放出され、例えば、ＦＡＩＭＳシステム等のガス分析装置にサンプルガスとして供給される。
【００５０】
このようにして、イオンフィルタ２２により、水分子から発生したイオンを他のイオンから分離することができる。
【００５１】
排出部２３は、集イオン電極２４と、ポンプ２６とを有する。集イオン電極２４には、直流電源２７から正の電圧が印加される。つまり、水分子から発生したイオン（陰イオン）とは逆極性の電圧が印加される。また、イオンフィルタ２２と集イオン電極２４との間で筐体６０に直流電源２８により負の電圧が印加される。電気力線が集イオン電極２４に集まるため、イオンフィルタ２２を通過したイオン、例えば水分子から発生したイオンが集イオン電極２４に引き付けられる。そして、これらイオンはポンプ２６により系外に排出される。
【００５２】
このように構成された第２の除湿部２によれば、第１の除湿部１によって０．１％Ｒｈ程度まで除湿された気体の湿度を更に低減することができる。例えば、０．０１％Ｒｈ以下まで湿度を下げることができる。そして、このように除湿された気体が放出部３０を通じて、サンプルガスとしてＦＡＩＭＳシステム等のガス分析装置に供給される。
【００５３】
このように、第１の実施形態に係る除湿器１００によれば、ＦＡＩＭＳシステム等のガス分析装置にサンプルガスとして供給する気体の湿度を大幅に低下させることができる。また、水分子のみを除去することができるため、分析対象の分子はガス分析装置に供給することができる。従って、ガス分析装置においては、湿度の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【００５４】
なお、筐体６０の材質は特に限定されないが、水分子の吸着が少なく、化学的に安定し、イオンのロスを少なくする絶縁体が望ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）を用いることができる。また、ステンレス等の金属を用いてもよい。但し、導電性の材料を用いる場合は、水分子から発生したイオンと同極性の電圧を印加することで、イオンのロスを極力低減することが望ましい。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、排出部２３の構成の点で第１の実施形態と相違する。図６は、第２の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００５６】
第２の実施形態に係る除湿器２００では、集イオン電極２４及びポンプ２６に代えて、冷却可能な集イオン電極２２４が設けられ、集イオン電極２２４の下方にドレン管２２５が配置されている。また、集イオン電極２２４を冷却する冷却部２２６も設けられている。ドレン管２２５は廃棄部の一例である。
【００５７】
他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５８】
除湿器２００では、冷却装置により集イオン電極２２４を冷却することにより、集イオン電極２２４に向かってきたイオンを分子化して結露させることができる。そして、液化した水分子はドレン管２２５を通じて系外に排出される。
【００５９】
第２の実施形態によっても、ＦＡＩＭＳシステム等のガス分析装置にサンプルガスとして供給する気体の湿度を大幅に低下させることができる。また、水分子のみを除去することができるため、分析対象の分子はガス分析装置に供給することができる。従って、ガス分析装置においては、湿度の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、排出部２３の構成の点で第１の実施形態と相違する。図７は、第３の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００６１】
第３の実施形態に係る除湿器４００では、放出部３０の入り口に金属メッシュ３１が設けられている。金属メッシュ３１には筐体６０と同極性の電圧が印加される。すなわち、金属メッシュ３１には直流電源２８から負の電位が印加される。
【００６２】
他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００６３】
除湿器４００によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、除湿器４００によれば、水分子から生成され、イオンフィルタ２２を通過したイオンの放出部３０への流出をより確実に抑制することができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１の除湿部１の構成の点で第１の実施形態と相違する。図８は、第４の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００６５】
第４の実施形態に係る除湿器５００では、除湿素子１１に代えて、積層除湿素子５１１が設けられている。図９は、積層除湿素子５１１の構成を示す断面図である。
【００６６】
図９に示すように、積層除湿素子５１１は、高分子電解質膜５２１と、その一方の面に設けられた多孔質電極５２２と、他方の面に設けられた多孔質電極５２３とを有する。積層除湿素子５１１は、更に、高分子電解質膜５３１と、その一方の面に設けられた多孔質電極５３２と、他方の面に設けられた多孔質電極５３３とを有する。積層除湿素子５１１は、更に、多孔質電極５３２と多孔質電極５２３との間に設けられた中間層５１２を有する。中間層５１２は酸素を含む層、例えば空気層である。多孔質電極５２２は、気体の流路を構成する筐体６０の内側に配置され、多孔質電極５３３は、筐体６０の外側に配置される。そして、多孔質電極５２２及び５３２には多孔質電極５２３及び５３３より高い電位が付与される。例えば、多孔質電極５２３及び５３３は接地され、多孔質電極５２２及び５３２には、直流電源１２により正の電圧が印加される。このように、第１の除湿部１は、複数の除湿素子が重ねて設けられた積層除湿素子５１１を有する。
【００６７】
除湿素子１１においては、筐体６０外の湿度が筐体６０内の湿度よりも著しく高い場合、除湿性能が低下するおそれがある。例えば、筐体６０外の湿度が８０％Ｒｈ程度であると、高分子電解質膜１１１を間に挟んだ多孔質電極１１２と多孔質電極１１３との間で水素イオンが移動しにくくなるおそれがある。これに対し、積層除湿素子５１１は、中間層５１２が酸素を含み、２段階で除湿を行うことができるため、各段階での湿度の差を緩和することができる。例えば、例えば中間層５１２の湿度が１０％Ｒｈ〜１５％Ｒｈ程度であれば、多孔質電極５２２と多孔質電極５２３との間の水素イオンの移動も、多孔質電極５３２と多孔質電極５３３との間の水素イオンの移動も良好な状態に維持することができる。
【００６８】
他の構成は第１の実施形態と同様である。なお、積層除湿素子５１１に含まれる除湿素子の数は限定されず、３以上であってもよい。
【００６９】
除湿器５００によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、除湿器５００によれば、筐体６０外の湿度が筐体６０内の湿度よりも著しく高い場合であっても優れた除湿性能を維持しやすくなる。
【００７０】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１の除湿部１の構成の点で第１の実施形態と相違する。図１０は、第５の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００７１】
第６の実施形態に係る除湿器６００では、直流電源１２に代えて可変直流電源６１２が設けられている。また、第１の除湿部１は、湿度制御回路６１１と、湿度検出部６１３とを有する。湿度検出部６１３は、除湿素子１１とイオン発生器２１との間に設けられており、除湿素子１１を通過した気体の湿度を検出する。湿度制御回路６１１は、湿度検出部６１３が検出した湿度に基づいて可変直流電源６１２の電圧をフィードバック制御する。例えば、湿度制御回路６１１は、イオン発生器２１に供給される気体の湿度が概ね一定になるように、可変直流電源６１２の電圧を通じて除湿素子１１を制御する。
【００７２】
除湿器６００によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、除湿器６００によれば、除湿器６００に供給される気体の湿度が大きく変動した場合であっても、サンプルガスとしてガス分析装置に供給される気体の湿度を安定させることができる。従って、ガス分析装置においては、湿度の変動の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【００７３】
湿度検出部６１３には、例えば、露点計、抵抗式湿度センサ、静電容量式湿度センサ等を用いることができる。このうち、特に低湿度の検出に優れた静電容量式湿度センサが望ましい。
【００７４】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、第２の除湿部２の構成の点で第５の実施形態と相違する。図１１は、第６の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００７５】
第６の実施形態に係る除湿器７００では、直流電源２５に代えて可変直流電源７２５が設けられている。また、第２の除湿部２は、湿度制御回路７２１と、湿度検出部７２３とを有する。湿度検出部７２３は、放出部３０内に設けられており、放出部３０を流れる気体の湿度を検出する。湿度制御回路７２１は、湿度検出部７２３が検出した湿度に基づいて可変直流電源７２５の電圧をフィードバック制御する。例えば、湿度制御回路７２１は、ガス分析装置にサンプルガスとして供給される気体の湿度が概ね一定になるように、可変直流電源７２５の電圧を通じてイオンフィルタ２２を制御する。
【００７６】
除湿器７００によっても第５の実施形態と同様の効果が得られる。更に、イオン発生器２１が劣化すると、水分子のイオン化率が低下し得るが、このような場合であっても、放出部３０を流れる気体の湿度を安定させることができる。従って、ガス分析装置においては、湿度の変動の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【００７７】
湿度検出部７２３の構成は限定されないが、例えば、湿度検出部７２３に高分子電解質膜を設け、高分子電解質膜が水を電気分解する時に湿度に応じて消費する電流量が変わる特性を利用して湿度を検出する構成が望ましい。湿度検出部７２３に、例えば、静電容量式湿度センサ等を用いてもよい。
【００７８】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、第２の除湿部２の構成の点で第５の実施形態と相違する。図１２は、第７の実施形態に係る除湿器の構成を示す模式図である。
【００７９】
第７の実施形態に係る除湿器８００では、直流電源２５に代えて可変直流電源７２５が設けられている。また、第２の除湿部２は、湿度制御回路８２１と、電流計８２２とを有する。電流計８２２は集イオン電極２４を流れる電流を測定する。湿度制御回路８２１は、電流計８２２により測定された電流に基づいて可変直流電源７２５の電圧をフィードバック制御する。例えば、湿度制御回路８２１は、イオン発生器２１に供給される気体の湿度と集イオン電極２４を流れる電流から算出される湿度との差が概ね一定になるように、可変直流電源７２５の電圧を通じてイオンフィルタ２２を制御する。
【００８０】
除湿器８００によっても第５の実施形態と同様の効果が得られる。更に、電流計８２２による測定結果は、第２の除湿部２により除湿された水分の量を反映する。従って、湿度検出部６１３により測定された湿度と、集イオン電極２４を流れる電流から算出される湿度との差から、放出部３０を流れる気体の湿度を算出することができる。従って、放出部３０を流れる気体の湿度が、除湿器７００の湿度検出部７２３では検出が困難なほど低い場合であっても、放出部３０を流れる気体の湿度を安定させることができる。従って、ガス分析装置においては、湿度の変動の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【００８１】
なお、湿度の制御に当たっては、絶対湿度に基づくことが望ましい。このため、湿度の検出と共に温度も測定し、絶対湿度を算定し、絶対湿度に基づいて除湿素子１１やイオンフィルタ２２の制御を行うことが望ましい。
【００８２】
（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態について説明する。図１３は、第８の実施形態に係るイオン検出装置の構成を示す模式図である。
【００８３】
第８の実施形態に係るイオン検出装置９００は、イオンフィルタ９１０、イオン検出電極（イオン検出部）９２０及び除湿器９３０を含む。イオンフィルタ９１０は、対向する第１の電極９１１及び第２の電極９１２を有し、通過するイオンの移動度を制御する。イオンフィルタ９１０は、例えばイオンフィルタ２２と同様の構成を備え、イオンフィルタ２２と同様に機能する。イオン検出電極９２０には、イオンフィルタ９１０を通過した通過イオンが衝突する。すなわち、通過イオンはイオン検出電極９２０に接触する。そして、イオン検出電極９２０は通過イオンを検出し、該接触した強さに応じた電気特性値を出力する。電気特性値としては、例えば、電流値、電圧値及び抵抗値等が挙げられる。イオン検出電極９２０は出力部の一例である。除湿器９３０は第１〜第７の実施形態のいずれかの除湿器であり、放出部３０から放出されたイオンを含むサンプルガス９３５がイオンフィルタ９１０に供給される。
【００８４】
第８の実施形態によれば、サンプルガス９３５の湿度が極めて低いため、湿度の影響を受けずに高精度の分析を行うことができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  第１の除湿部
２  第２の除湿部
１１  除湿素子
２１  イオン発生器
２２  イオンフィルタ
２３  排出部
２４、２２４  集イオン電極
３０  放出部
３１  金属メッシュ
１００、２００、４００、５００、６００、７００、８００  除湿器
２２５  ドレン管
２２６  冷却部
５１１  積層除湿素子
６１１、７２１、８２１  湿度制御回路
６１３、７２３  湿度検出部
８２２  電流計
９００  イオン検出装置
９１０  イオンフィルタ
９２０  イオン検出電極
９３０  除湿器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２０１５−１５８３６８号公報
【図１】
2020082030.tif 000006
【図２】
2020082030.tif 000007
【図３】
2020082030.tif 000008
【図４】
2020082030.tif 000009
【図５】
2020082030.tif 000010
【図６】
2020082030.tif 000011
【図７】
2020082030.tif 000012
【図８】
2020082030.tif 000013
【図９】
2020082030.tif 000014
【図１０】
2020082030.tif 000015
【図１１】
2020082030.tif 000016
【図１２】
2020082030.tif 000017
【図１３】
2020082030.tif 000018