(57)【要約】【課題】内部液の乾燥化や、内部液の濃度上昇に伴う内部液および電極表面の変質を防止して、高いセンサー性能が得られるようにした気体検出装置を提供する。【解決手段】液体を収容可能で、容積可変のポンプ部１１と、ポンプ部１１に接続され、断面積がポンプ部に向かって拡大する拡径流路１２と、ポンプ部１１に接続され、断面積がポンプ部に向かって縮小する縮径流路１３と、拡径流路１２と縮径流路１３とを連通させる連絡流路１４と、連絡流路１４に連通しており、圧縮可能な流体を収容するバッファ部３０と、ポンプ部１１の容積を変化させる圧電素子２１を有する循環送液装置を備えるとともに、連絡流路１４上に設けられ、液体を透過せず気体を透過する気液分離部（開口部５）、および気液分離部から連絡流路１４内に導入された気体と、連絡流路１４内の液体との反応を検出可能な検出部（作用電極７、対極９）を備えた気体検出装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容可能で、容積可変のポンプ部と、
前記ポンプ部に接続され、断面積がポンプ部に向かって拡大する拡径流路と、
前記ポンプ部に接続され、断面積がポンプ部に向かって縮小する縮径流路と、
前記拡径流路と縮径流路とを連通させる連絡流路と、
前記連絡流路に連通しており、圧縮可能な流体を収容するバッファ部と、
前記ポンプ部の容積を変化させ得る駆動装置とを備えることを特徴とする循環送液装置。
【請求項２】
前記ポンプ部に連通する貯液部が設けられている請求項１記載の循環送液装置。
【請求項３】
前記ポンプ部、拡径流路、縮径流路、および連絡流路が同一基体内に形成されている請求項１または２に記載の循環送液装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載された循環送液装置、
前記連絡流路上に設けられ、液体を透過せず気体を透過する気液分離部、および
該気液分離部から前記連絡流路内に導入された気体と、該連絡流路内の液体との反応を検出可能な検出部を備えたことを特徴とする気体検出装置。
【請求項５】
前記検出部が、前記連絡流路内であって前記気液分離部近傍に設けられた作用電極と、前記連絡流路内に前記作用電極と離間して設けられた対極を有する請求項４記載の気体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は循環送液装置、および該循環送液装置を備えた気体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より知られている気体検出装置として、例えば、内部液が収容された検出槽内に、該内部液に接するように電極が設けられるとともに、検出槽の底面に、液体を透過せず気体を透過する隔膜が設けられた隔膜型ガスセンサーがある（下記、特許文献１）。
【特許文献１】実開昭５３−７０２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる構成のガスセンサーにあっては、迅速で安定な応答を確保するとともに、装置を小型化する等の目的から、隔膜と電極との距離を小さくし、隔膜を透過した気体と内部液との反応が生じる反応領域（検出槽）の容積を小さくしたいという要請がある。
しかし、そのようにすると、隔膜周辺の内部液が乾燥化し易く、その結果センサー性能の劣化が生じ易いという問題があった。また、内部液が少ないほど内部液中の測定対象成分や干渉成分の濃度が上昇し易く、その結果、内部液や電極表面が変質して、センサー性能の劣化が生じるおそれもあった。
【０００４】
そこで本発明者等は、閉路内の一部に反応領域を設け、該閉路内で内部液を循環させることができれば、反応領域の容積を小さくし、隔膜と電極との距離を小さくしても前記した問題を解決できるのではないか、との着想に至ったが、かかる狭小な流路を含む閉路内で内部液をスムーズに循環させることができる送液装置は未だ開発されていなかった。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、狭小な流路を含む閉路内でも液体をスムーズに循環させることができるようにした循環送液装置を提供することを目的とする。
また本発明は、内部液の乾燥化や、内部液の濃度上昇に伴う内部液および電極表面の変質を防止して、高いセンサー性能が得られるようにした気体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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の循環送液装置は、液体を収容可能で、容積可変のポンプ部と、前記ポンプ部に接続され、断面積がポンプ部に向かって拡大する拡径流路と、前記ポンプ部に接続され、断面積がポンプ部に向かって縮小する縮径流路と、前記拡径流路と縮径流路とを連通させる連絡流路と、前記連絡流路に連通しており、圧縮可能な流体を収容するバッファ部と、前記ポンプ部の容積を変化させ得る駆動装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記ポンプ部に連通する貯液部を設けることができる。
前記ポンプ部、拡径流路、縮径流路、および連絡流路は同一基体内に形成されていることが好ましい。
【０００８】
また本発明は、本発明の循環送液装置、前記連絡流路上に設けられ、液体を透過せず気体を透過する気液分離部、および該気液分離部から前記連絡流路内に導入された気体と該連絡流路内の液体との反応を検出可能な検出部を備えたことを特徴とする気体検出装置を提供する。
前記検出部が、前記連絡流路内であって前記気液分離部近傍に設けられた作用電極と、前記連絡流路内に前記作用電極と離間して設けられた対極を有する構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の循環送液装置にあっては、ポンプ部、拡径流路、縮径流路、および連絡流路が連なった循環閉路が形成されており、該循環閉路に液体を満たした状態で、ポンプ部の容積を変化させると、拡径流路からポンプ部内へ液体が流入し、ポンプ部内の液体が縮径流路から流出される流れを生じさせることができる。ポンプ部の容積変化に伴ってバッファ部内の流体が圧縮されてポンピングされるので、液体が非圧縮性であっても循環閉路内の液体を流動させることができる。したがって、本発明の循環送液装置によれば、循環閉路の一部に狭小な流路が含まれていても、内部液をスムーズに循環させることができる。
【００１０】
また、本発明の気体検出装置によれば、反応領域となる流路の容積を小さくし、気液分離部と作用電極との距離を小さくしても、内部液を容易に循環させることができるので、反応領域において、内部液の補充、リフレッシュ機能を得ることができる。したがって、気液分離部近傍における内部液の乾燥化を防止することができるとともに、反応領域における内部液の濃度上昇を抑えることができるので、内部液や電極表面の変質を防止することができる。よって、小型で高性能の気体検出装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１、２は、本発明の気体検出装置の一実施形態を模式的に示したもので、図１は平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図中符号１は板状の基体であり、その内部にポンプ部１１、拡径流路１２、縮径流路１３、および連絡流路１４からなる循環閉路が形成されている。連絡流路１４には、拡径流路１２に隣接する第１の幅広部１４ａと、縮径流路１３に隣接する第２の幅広部１４ｃと、これらの間に設けられた反応部１４ｂとが、これらよりも幅が狭い中間流路１４ｄ、１４ｅを介して接続されている。反応部１４ｂにはバッファ部３０が設けられている。また、ポンプ部１１上には駆動装置としての圧電素子２１が設けられており、該圧電素子２１は図示しない電圧印加手段に電気的に接続されている。
【００１２】
基体１は、流路を形成可能な板状部材の一面上に、微細な開口部を形成可能な膜状部材を液密に積層一体化して形成されている。板状部材としては、例えばガラス板２が好適に用いられ、膜状部材としては、例えばシリコン（Ｓｉ）膜３が好適に用いられる。
本実施形態において、ガラス板２の厚さは１ｍｍ、シリコン膜３の厚さは０．１ｍｍ（１００μｍ）で、基体１の寸法は、図中Ｘ方向の長さ（縦）２０ｍｍ、Ｙ方向の長さ（横）１５ｍｍ、厚さ１．１ｍｍに形成されている。
【００１３】
ポンプ部１１は、ガラス板２の一面側に形成された略円形の凹部１１ａと、該凹部１１ａの開口部を塞ぐシリコン膜３とによって囲まれた空間からなっている。該空間は液体を収容可能であり、シリコン膜３を押圧して撓ませると容積を変化するようになっている。凹部１１ａの底面には、ガラス板２の他面側に貫通する貫通孔１１ｂが設けられている。該貫通孔１１ｂには、図示していないが、開閉バルブを介して貯液槽（貯液部）が液密に接続されている。
本実施形態において、ポンプ部１１の凹部１１ａの深さは０．９ｍｍ、平面視したときの直径は７．０ｍｍ程度に形成されている。
【００１４】
拡径流路１２および縮径流路１３はいずれも、ガラス板２の一面側に形成された凹溝と、該凹溝の開口部を塞ぐシリコン膜３とによって囲まれた空間からなっている。
拡径流路１２は平面視したときに略直線状で、一端部がポンプ部１１に接続され、他端部が連絡流路１４の第１の幅広部１４ａに接続されている。拡径流路１２の深さは一定で、幅がポンプ部１１に向かって漸次拡大しており、したがって断面積がポンプ部１１に向かって漸次拡大するように形成されている。拡径流路１２の深さは、ポンプ部１１の深さよりも小さく（浅く）形成されている。
縮径流路１３は、平面視したときに略直線状で、一端部がポンプ部１１に接続され、他端部が第２の幅広部１４ｃに接続されている。縮径流路１３の深さは一定で、幅がポンプ部１１に向かって漸次縮小しており、したがって断面積がポンプ部１１に向かって漸次縮小するように形成されている。縮径流路１３の深さは、ポンプ部１１の深さよりも小さく（浅く）形成されている。
これら拡径流路１２、縮径流路１３、およびポンプ部１１は、いわゆるディフューザーポンプを構成している。すなわち、ポンプ部１１内に液体を満たした状態で、ポンプ部１１の容積を変化させてポンピングが行われると、２つのディフューザー（拡径流路１２および縮径流路１３）により圧力差が生じ、これによって、拡径流路１２からポンプ部１１へ液体が流入し、ポンプ部１１内の液体が縮径流路１３から流出するように構成されている。拡径流路１２および縮径流路１３における各寸法は両流路間で好ましい圧力差が得られるようにそれぞれ設計される。
例えば本実施形態においては、拡径流路１２および縮径流路１３の深さは０．８ｍｍ、長さは３．０ｍｍとし、拡径流路１２の両端における幅はそれぞれ０．８８ｍｍと０．５ｍｍ、縮径流路の両端における幅はそれぞれ０．１３ｍｍと０．５ｍｍとした。
【００１５】
連絡流路１４は、ガラス板２の一面側に形成された凹溝と、該凹溝の開口部を塞ぐシリコン膜３とによって囲まれた空間からなっている。
連絡流路１４の流路長に沿う方向における中央部分には反応部１４ｂが設けられている。反応部１４ｂよりも下流側の第１の幅広部１４ａおよび中間流路１４ｄと、反応部１４ｂよりも上流側の第２の幅広部１４ｃおよび中間流路１４eとは、形状が略対称となるように構成されている。
これら第１の幅広部１４ａ、中間流路１４ｄ、反応部１４ｂ、中間流路１４ｅ、および第２の幅広部１４ｃの深さは、いずれも拡径流路１２および縮径流路１３と同じに形成されており、０．８ｍｍである。
本実施形態において、第１の幅広部１４ａおよび第２の幅広部１４ｃの、流路長に沿う方向における長さは３．０ｍｍ、これに垂直な方向における幅は最も大きい部位で１．０ｍｍに形成されている。また中間流路１４ｄ、１４ｅの流路長に沿う方向における長さは４．０ｍｍ、これに垂直な方向における幅は０．５ｍｍで略一定に形成されている。、
【００１６】
反応部１４ｂには、圧縮可能な流体をトラップできるバッファ部３０が設けられている。すなわち、反応部１４ｂをなす凹溝の底面の一部に、ガラス板２の他面側に貫通する貫通孔３１が設けられるとともに、ガラス板２の他面上に該貫通孔３１を気密かつ開閉自在に塞ぐバルブ３２が接着固定されており、これら貫通孔３１およびバルブ３２の内部に圧縮可能な流体が収容されるようになっている。バルブ３２は、筒状で内面にネジ山が形成されたバルブ本体３２ａと、該バルブ本体３２ａに螺合する栓体３２ｂとからなっている。バルブ本体３２ａが雌ネジで、栓体３２ｂが雄ネジである方が気密性を確保するうえで好ましい。
反応部１４ｂを含む循環閉路に液体が満たされているとき、バッファ部３０における、バルブ３２の内部および貫通孔３１の内部からなる空間に、圧縮可能な流体を気密に収容しておけば、ポンプ部１１の容積変化に伴って、バッファ部３０内の気体がポンピングされるので、これによって循環閉路内での液体の循環が可能となる。
バッファ部３０内にトラップされる圧縮可能な流体としては、循環閉路内の液体との反応性が低い気体が好ましく、例えば空気、窒素、アルゴン等が用いられる。
バッファ部３０は、その内部の流体が循環閉路に流出しないように構成することが好ましく、該流体が循環閉路内の液体よりも低比重である場合は、反応部１４ｂよりも上方にバッファ部３０を設け、循環閉路内の液体の水位がバッファ部３０の貫通孔３１の中途に位置するように構成することが好ましい。
本実施形態において、バッファ部３０の貫通孔３１の内径は１．０ｍｍに形成されており、バッファ部３０内にトラップされる流体の容積は０．５〜１．０ｍｌ程度が好ましい。
【００１７】
反応部１４ｂにおいて、シリコン膜３の一部には、液体を透過せず気体を透過する気液分離部が設けられている。本実施形態においては、気液分離部としてシリコン膜３に平面視略長方形の開口部５が形成されている。
図３〜５は、本実施形態における気液分離部を拡大して示したもので、図３は開口部５の平面図、図４は図３中のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。便宜上、符号３ａをシリコン膜３の表面、３ｂをシリコン膜３の裏面とする。
開口部５の内壁面５ａ、５ｃは、シリコン膜３の厚さ方向（図中Ｚ方向）に対して、開口面積がシリコン膜３の表面側に向かって拡大するように傾斜しており、シリコン膜３の裏面側である最下部（底）に、平面視ライン状のスリット孔５ｂが形成されている。
ここで、開口部５の開口面積とは、開口部５をシリコン膜３の厚さ方向（Ｚ方向）に対して垂直な断面で切ったときに孔となっている部分の面積をいう。
すなわち、図４に示すように、開口部５の長さ方向（図中、Ｙ方向）に対して垂直な断面形状は略Ｖ字状に形成されている。また、開口部５の長さ方向の両端部の内壁面５ｃも、Ｚ方向に対して傾斜しており、Ｙ方向における開口部５の長さは最下部（底）のスリット孔５ｂで最も小さく、そこから表面３ａ側に向かって漸次拡大している。
【００１８】
開口部５の内壁面５ａ、５ｃには撥水処理が施されている。具体的には、内壁面５ａ、５ｃ上に撥水剤からなる薄膜が設けられており、所定の液体に対する内壁面５ａ、５ｃの静的接触角が所定の範囲内となっている。内壁面５ａ、５ｃの静的接触角は、開口部５において好適な耐水圧が得られる範囲に設計される。
すなわち、開口部５における耐水圧がある程度高ければ、シリコン膜３の裏面３ｂ側に液体が満たされている状態で、この開口部５から液体が流出せず、気液分離機能が得られる。開口部５における耐水圧は液体の表面張力に応じて変化し、開口部５のスリット孔５ｂの大きさ（Ｙ方向の長さおよびＸ方向の幅）、および該液体と内壁面５ａ、５ｃとの接触角によって制御可能である。該液体と内壁面５ａ、５ｃとの接触角は内壁面５ａ、５ｃ上に成膜される撥水剤の種類によって制御することができる。
内壁面５ａ、５ｃの撥水処理は、少なくとも開口部５のスリット孔５ｂの周囲が撥水性となっていればよいが、開口部５の内壁面５ａ、５ｃの全面に撥水処理が施されていることが好ましい。また、該内壁面５ａ、５ｃに続くシリコン膜３の表面３ａにも撥水処理が施されていても構わない。一方、液体と接触する側である、シリコン膜３の裏面３ｂは親水性であることが好ましい。
【００１９】
内部液を循環させながら気液分離機能を得るために、開口部５における耐水圧は２０ｋＰａ以上であることが好ましい。
開口部５の大きさは、好ましい耐水圧が得られる範囲内であればよいが、例えば本実施形態においては、シリコン膜３の裏面３ｂにおけるスリット孔５ｂのＹ方向の長さが２ｍｍ、Ｘ方向の幅が１〜５μｍに形成されている。
開口部５の内壁面５ａ、５ｃのＺ方向に対する傾斜角は、エッチング条件（エッチングレート）によって決まる。したがって、シリコン膜３の表面３ａにおける開口部５のＹ方向の長さおよびＸ方向の幅は、エッチング条件によって決まる傾斜角とシリコン膜３の厚さとから、開口部５の最下部に所望のサイズのスリット孔５ｂが形成されるように設計される。
液体と内壁面５ａ、５ｃとの静的接触角は、好ましい耐水圧が得られる範囲内であればよいが、例えば本実施形態においては、開口部５の内壁面５ａ上に、蒸留水に対する静的接触角１５６°の撥水剤からなる膜厚１μｍ程度の層が形成されており、この開口部５における、蒸留水に対する耐水圧は２０ｋＰａ程度となっている。
【００２０】
反応部１４ｂを構成する凹溝の底面であって、気液分離部（開口部５）の近傍には作用電極７が設けられている。
作用電極７は、流路内の液体と接触し、かつ基体１の外部に設けられた機器と電気的に接続できるように構成されていればよく、形状や材料等は限定されない。
本実施形態では、作用電極７として、凹溝の底面上に膜状の白金電極が蒸着により設けられており、該作用電極７に接続された導線８がガラス板２を貫通して基体１外へ導出されている。
【００２１】
また、第１の幅広部１４ａを構成する凹溝の底面上に、対極９としての電極が設けられている。対極９の材質や形状は特に限定されないが、例えば前記作用電極８と同様の構成としてもよい。
なお、必須ではないが、循環閉路内に参照電極や流量計を設けてもよく、例えば第２の幅広部１４ｂにこれらを設けてもよい。
【００２２】
圧電素子２１は、ポンプ部１１を構成するシリコン膜３上に固定されている。圧電素子２１は膜状で、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）など、圧電性を有する材料で形成される。そして、電圧印加手段（図示せず）から圧電素子２１に印加される電圧を周期的に変化させることによって、圧電素子２１を振動させ、該振動によってシリコン膜３を周期的に押圧して撓ませることによってポンプ部１１の容積を周期的に変化させることができるように構成されている。
【００２３】
本実施形態の気体検出装置は、概略、次のようにして製造することができる。
すなわち、まず、ガラス板２に、ポンプ部１１、拡径流路１２、縮径流路１３、および連絡流路１４等に対応する凹部および凹溝等を形成し、さらに作用電極７、対極９等を設ける。ガラス板２に流路を形成する加工は、サンドブラスト、超音波加工等の周知の手法によって行うことができる。これらの方法では、凹部や凹溝の形状や深さを自在に制御することができる。
これとは別に、シリコン膜３の表面に開口部５を形成し、撥水処理を施して気液分離部を形成するとともに、該表面上に圧電素子２１を設ける。
そして、これらガラス板２の凹溝等が形成された面と、シリコン膜３の裏面とを陽極接合により積層一体化することによって気体検出装置が得られる。バッファ部３０のバルブ３２や、図示しない貯液槽は、ガラス板２とシリコン膜３との陽極接合の前に設けてもよく、後に設けてもよい。
前記陽極接合は周知の手法で行うことができる。すなわち、シリコン膜３とガラス板２とを積層して３００〜４００℃程度に加熱し、５００Ｖ〜１ｋＶ程度の電圧を印加すると、シリコン膜３とガラス板２との間に大きな静電引力が発生し、これらの界面で両者が化学的に結合する。
【００２４】
シリコン膜３に開口部５を形成する方法は、まず、シリコン膜３にウェットエッチングによる結晶異方性エッチングを施して孔５ｂを有する溝を形成する。
シリコン膜３の表面３ａ側から結晶異方性エッチングを行うと、内壁面５ａ、５ｃがシリコン膜３の厚さ方向（Ｚ方向）に対して傾斜して形成され、エッチング時間を好適に設定すれば、該内壁面がシリコン膜３の最下部に到達して裏面３ｂ側に貫通するスリット孔５ｂが形成される。
スリット孔５ｂにおける、Ｙ方向の長さおよびＸ方向の幅は、シリコン膜３の厚さおよびエッチング条件（エッチングレート）が決まっているとき、結晶異方性エッチング時に使用するエッチングマスク寸法を調整することによって制御することができる。
エッチングマスクとしては、シリコン膜３の表面３ａ上にＳｉＯ２膜を形成し、これをフォトリソグラフ法によりパターニングしたものを用いることができる。、
【００２５】
内壁面５ａ、５ｃの撥水処理は、予め、シリコン膜３の裏面３ｂ上に剥離可能な粘着シートを密着させた状態で行うのが好ましい。こうすることにより、撥水処理がシリコン膜３の裏面３ｂにまで及ぶのを防止できるので、該裏面３ｂを親水性とするうえで好ましい。
そして、シリコン膜３の表面３a上に液状の撥水剤を、スプレー法、塗布法、浸漬法などの適宜のコーティング法を用いてコーティングする。このとき、少なくとも開口部５の内壁面５ａ、５ｃの全面上に撥水剤をコーティングすることが好ましい。より好ましくは、シリコン膜３の表面３ａ全面にコーティングを施す。
また、超音波によって、コーティングされた撥水剤に振動を加えて、該撥水剤中の気泡を除去することが好ましい。
この後、コーティングされた撥水剤を乾燥させる。乾燥条件は、コーティングされた撥水剤中の溶剤が除去されて、撥水剤からなる薄膜が形成される程度に設定される。
【００２６】
ここで、乾燥時に、コーティングされた撥水剤中に気泡が存在していると、該気泡の近傍で撥水処理が不十分となり易い。特に、開口部５の最下部に気泡が滞留し易く、そのためにスリット孔５ｂの周囲における撥水処理が不十分になると、耐水圧が設計通りに得られなくなるが、上記のように乾燥前に超音波を用いて撥水剤中の気泡を除去することにより、これを防止することができる。
撥水処理に用いる撥水剤は、処理後に所望の接触角が得られ、コーティングされる面への濡れ性が良好であり、微小な開口部５の内壁面にコーティング可能な膜厚が得られるものが好ましい。具体的には主成分としてフッ素を含有するものが好適であり、具体例としてはＨＩＲＥＣＸ１（商品名；ＮＴＴ−アドバンステクノロジー社製）等が挙げられる。撥水剤の乾燥条件は、例えば５０〜６０℃、６０〜１２０分程度の範囲内が好ましい。
【００２７】
本実施形態の気体検出装置を用いて、例えば塩素ガスの検出を行う場合、まず基体１内の流路を、内部液としてのアルカリ臭化物溶液で満たす。具体的には、バッファ部３０の栓体３２ｂを外してバルブ本体３２ａを空気抜き孔として用いて、貯液槽から貫通孔１１ｂを介してポンプ部１１へ内部液を供給する。内部液の供給量は、ポンプ部１１内が完全に内部液で満たされ、ポンプ部１１の貫通孔１１ｂから貯液槽へ通じる流路も内部液で満たされており、かつバッファ部３０の貫通孔３１の中途に水面が位置する状態となるように設定するのが好ましい。そして、ポンプ部１１の貫通孔１１ｂと貯液槽との間のバルブを閉じ、バッファ部３０の内部に気体が収容された状態で栓体３２ｂを閉じる。
【００２８】
内部液を供給した後、作用電極７と対極９との間に、作用電極７がカソード（陰極）となるように一定電圧を印加すると、作用電極７では水素が発生し分極する。
気液分離機能を有する開口部５から塩素ガスが流路内に透過されると、反応部１４ｂにおいて塩素ガスと内部液との反応が生じる。これによって分極が解除され作用電極７と対極９との間に電流が流れるので、これによって塩素ガスの検出を行うことができる。
【００２９】
一方、圧電素子２１を振動させてポンプ部１１の容積を変化させることによって内部液を循環させることができる。内部液の循環は連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。循環する液体の流量および流速は一定でもよく、経時的に変化させてもよい。
圧電素子２１に印加する電圧を変化させる際の駆動波形は、矩形波またはｓｉｎ波とすることができるが、流量及び流速を大きくするうえでは矩形波の方が好ましい。周波数は、大きすぎても、小さすぎても流量及び流速が低下する傾向がある。駆動波形が矩形波の場合、周波数３００〜４００Ｈｚ程度が好ましく、例えば、流量の最大値として、周波数３２０Ｈｚで３９．７μｌ／ｍｉｎを達成することができる。駆動波形がｓｉｎ波の場合は、周波数２００〜３００Ｈｚ程度が好ましく、例えば、流量の最大値として、周波数２５０Ｈｚで１４．９μｌ／ｍｉｎを達成することができる。
【００３０】
本実施形態にあっては、拡径流路１２、縮径流路１３、およびポンプ部１１でディフューザーポンプを構成するとともに、拡径流路１２と縮径流路１３を連絡流路１４で繋げ、さらに、気体を気密に収容できるバッファ部３０を設けたので、バッファ部３０にトラップされた気体がポンピングされ、循環閉路内が非圧縮性の液体で満たされていても該液体を流動、循環させることができる。
本実施形態によれば、反応部１４ｂにおいて、気液分離部（開口部５）の近傍に作用電極７が設けられ、第１の幅広部１４ａに対極９が設けられているので、気体の検知を行うことができるとともに、迅速で安定な応答を得ることができる。
また、反応部１４ｂが循環流路内に設けられているので、反応部１４ｂ内の液体を連続的または断続的に循環させることができる。したがって、気液分離部（開口部５）と作用電極７との距離が小さくても、これらと接する内部液を循環させることにより、気液分離部（開口部５）に接する内部液の乾燥化を防止することができる。また、内部液における測定対象成分や干渉成分の濃度上昇によって、内部液や作用電極７が変質しそうな場合にも、内部液を循環させることによって、かかる変質が生じるのを防止することができる。したがって、反応部１４ｂの容積を小さくし、気液分離部（開口部５）と作用電極７との距離を小さくしても、高いセンサー性能を得ることができので、より迅速で安定な応答を確保できるとともに、装置の小型化達成にも寄与する。
本実施形態において、反応部１４ｂの深さを変更することにより、気液分離部（開口部５）と作用電極７との距離を、０．０５ｍｍ程度にまで小さくすることができる。該気液分離部（開口部５）と作用電極７との距離の上限は特に制限されないが、迅速で安定な応答を確保するうえでは０．２ｍｍ以下程度とするのが好適であり、より好ましくは０．１μｍ以下である。
【００３１】
また、本実施形態では、ポンプ部１１に貯液槽（図示せず）が連設されているので、特に、内部液が乾燥化され易い場合や、内部液における測定対象成分や干渉成分の濃度が上昇し易い場合には、貯積槽からポンプ部１１を介して循環流路１４へ内部液を補充することができるので、センサー機能の劣化を防止することができる。
また、本実施形態では、１つの基体１の内部に、ポンプ部１、気液分離部（開口部５）、検知装置（作用電極７および対極９）を含む循環閉路が形成されているので、非常にコンパクトである。
【００３２】
さらに、本実施形態の装置は、循環流路１４に第１の幅広部１４ａおよび第２の幅広部１４ｃが設けられているので、流路内の液体が滞り難くなっている。また第１の幅広部１４ａおよび第２の幅広部１４ｃは、スペース的に電極や流量計などの部品を設けるのに好適であるので、流路中にこれらの部品を容易に設けることができる。特に本実施形態では、反応部１４ｂに作用電極７が設けられ、第１の幅広部１４ａに対極９が設けられているので、これらの電極間の距離が短く、電極間に気泡が入り難くなっている。
【００３３】
また、本実施形態では、ガラス板２内に流路が形成されているので、流路内部を目視で観察することが可能である。
なお、本実施形態では流路中に作用電極と対極を離間して設けて、電量式の検出方式を採用したが、気体の検出方式はこれに限らず、例えば流路中に光出射部と受光部とを離間して設けて光学的な検出方式で気体を検出するように構成することもできる。
また、本実施形態では、気液分離部として、シリコン膜３にスリット孔５ｂを有する開口部５を形成し、その内壁面５ａ、５ｃに撥水処理を施した構成を用いたが、これに代えて、例えばポリテトラフルオロエチレンなどを延伸した多孔質メンブレン等、液体を透過せず気体を透過する適宜の気液分離膜を用いることができる。特に、シリコン膜３は、ガラス板２と化学的に接合が可能であり高い密閉性が得られるので好ましい。ガラス板２は耐薬品性に優れているので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る気体検出装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態における気液分離部の例を示す平面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  基体
２  ガラス板
３  シリコン膜
５  開口部（気液分離部）
７  作用電極（検出部）
９  対極（検出部）
１１  ポンプ部
１２  拡径流路
１３  縮径流路
１４  連絡流路
２１  圧電素子（駆動装置）
３０  バッファ部
【図１】
2005091326.tif 000003
【図２】
2005091326.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005091326.tif 000006
【図５】
2005091326.tif 000007