(57)【要約】      （修正有）【課題】検出対象ガスと一緒に検出される水分量を補正して、検出対象ガスの濃度を高精度で測定できるガス検出装置を提供する。【解決手段】大気を通気する第１の通気部１１ａおよび第２の通気部１１ｂと、第１の通気部１１ａおよび第２の通気部１１ｂに大気を通気させる通気手段と、第１の通気部１１ａに配置された疎水性を有する第１の吸着剤３０ａと、第１の吸着剤３０ａを加熱する第１の加熱手段４０ａと、第１の吸着剤３０ａから脱離した第１の脱離ガスを検出する第１のガスセンサ５０ａと、第２の通気部に配置された親水性を有する第２の吸着剤３０ｂと、第２の吸着剤３０ｂを加熱する第２の加熱手段４０ｂと、第２の吸着剤３０ｂから脱離した第２の脱離ガスを検出する第２のガスセンサ５０ｂとを備え、第１の脱離ガスの検出値と第２の脱離ガスの検出値を用いて大気中の検出対象ガスの濃度を求めることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気を通気する第１の通気部および第２の通気部と、
前記第１の通気部および前記第２の通気部に大気を通気させる通気手段と、
前記第１の通気部に配置された疎水性を有する第１の吸着剤と、
前記第１の吸着剤を加熱する第１の加熱手段と、
前記第１の吸着剤から脱離した第１の脱離ガスを検出する第１のガスセンサと、
前記第２の通気部に配置された親水性を有する第２の吸着剤と、
前記第２の吸着剤を加熱する第２の加熱手段と、
前記第２の吸着剤から脱離した第２の脱離ガスを検出する第２のガスセンサとを備え、
前記第１の脱離ガスの検出値と前記第２の脱離ガスの検出値を用いて大気中の検出対象ガスの濃度を求めることを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
前記第２の脱離ガスの検出値から大気中の水分量を算出し、前記第１の脱離ガスの検出値から前記水分量を補正することを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記第１の通気部および前記第２の通気部において、
大気を通気して吸着剤に検出対象ガスを吸着させる濃縮工程と、
吸着剤を加熱して検出対象ガスを脱離させる脱離工程と、
吸着剤から脱離した脱離ガスを検出する検出工程が、それぞれ同じタイミングで行われることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記第１の吸着剤および前記第２の吸着剤を段階的に加熱し、複数の検出対象ガスの濃度を求めることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項５】
前記第１の吸着剤および前記第２の吸着剤はゼオライトであり、前記第１の吸着剤は、シリカ／アルミナ比が３０以上であり、前記第２の吸着剤は前記第１の吸着剤よりもシリカ／アルミナ比が小さいことを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項６】
前記ガスセンサは、表面プラズモン共鳴法を用いたセンサであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサにより検出可能なガスとしては、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound）；メタンなどの可燃性ガス；一酸化炭素や窒素酸化物などの有毒ガス；硫黄化合物などの悪臭ガスが挙げられる。上記ガスの中でも、ＶＯＣは毒性の高い化学物質を含み、頭痛やめまい、吐き気などの健康被害の原因となる、代表的な大気汚染物質として知られている。
【０００３】
ガスセンサは、酸化物半導体や導電性高分子膜などをセンサの感応面に用い、空気や試料ガス中に含まれる検出対象ガスが、センサの感応面に付着することにより生ずる該センサの物理的変化を、電気的又は光学的に検出するものである。比較的低濃度の検出対象ガスを検出する場合、検出対象ガスの濃度を高めるために、加熱脱着法によるガス濃縮処理が行われることがある。このようなガス濃縮処理を行うガス検出装置として、例えば、特許文献１のにおい識別装置を挙げることができる。
【０００４】
図８に示すように、特許文献１のにおい識別装置２００では、サンプルガス導入部２０１からサンプルガスを捕集剤２０２に導入し、におい成分を捕集剤２０２に吸着させて濃縮する。その後、捕集剤２０２を加熱部２０３で加熱して、濃縮したにおい成分を脱離させ、キャリアガス供給部２０４から供給するキャリアガスにより、ガスセンサ２０５に導いて検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにガス濃縮処理を行うガス検出装置では、ガス濃縮処理において、捕集剤２０２に吸着した水分が検出対象ガスと一緒に脱離し、ガスセンサ２０５で検出されることで、検出対象ガスの濃度を正確に検出できないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出対象ガスと一緒に検出される水分量を補正して、検出対象ガスの濃度を高精度で測定できるガス検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガス検出装置は、大気を通気する第１の通気部および第２の通気部と、第１の通気部および第２の通気部に大気を通気させる通気手段と、第１の通気部に配置された疎水性を有する第１の吸着剤と、第１の吸着剤を加熱する第１の加熱手段と、第１の吸着剤から脱離した第１の脱離ガスを検出する第１のガスセンサと、第２の通気部に配置された親水性を有する第２の吸着剤と、第２の吸着剤を加熱する第２の加熱手段と、第２の吸着剤から脱離した第２の脱離ガスを検出する第２のガスセンサとを備え、第１の脱離ガスの検出値と第２の脱離ガスの検出値を用いて大気中の検出対象ガスの濃度を求めることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の脱離ガスの検出値から大気中の水分量を算出し、第１の脱離ガスの検出値から水分量を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、第１の通気部および第２の通気部において、大気を通気して吸着剤に検出対象ガスを吸着させる濃縮工程と、吸着剤を加熱して検出対象ガスを脱離させる脱離工程と、吸着剤から脱離した脱離ガスを検出する検出工程が、それぞれ同じタイミングで行われることを特徴とする。
【００１１】
また、第１の吸着剤および第２の吸着剤を段階的に加熱し、複数の検出対象ガスの濃度を求めることを特徴とする。
【００１２】
また、第１の吸着剤および第２の吸着剤はゼオライトであり、第１の吸着剤は、シリカ／アルミナ比が３０以上であり、第２の吸着剤は第１の吸着剤よりもシリカ／アルミナ比が小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、ガスセンサは、表面プラズモン共鳴法を用いたセンサであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出対象ガスと一緒に検出される水分量を補正して、検出対象ガスの濃度を高精度で測定できるガス検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のガス検出装置の断面図である。
【図２】実施形態１のガス検出装置の検出方法を説明するグラフである。
【図３】実施形態２のガス検出装置の検出方法を説明するグラフである。
【図４】実施形態３のガス検出装置の断面図である。
【図５】実施形態４のガス検出装置の断面図である。
【図６】実施形態５のガス検出装置に用いる表面プラズモン検出装置の概略構成図である。
【図７】表面プラズモン検出装置の遮蔽部の平面図である。
【図８】従来のにおい識別装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のガス検出装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、実施形態の説明において、説明の便宜上、上、下、左、右の表現を用いるが、これらの表現は示した図に基づくものであって発明の構成を限定するものではない。
【００１７】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るガス検出装置１１０の概略構成を示した断面図である。実施形態１のガス検出装置１１０は、筐体１０と、筐体１０内部の通気部１１に大気を通気するための通気手段２０と、大気中の検出対象ガスを吸着する吸着剤３０と、吸着剤３０を加熱する加熱手段４０と、吸着剤３０から脱離した脱離ガスを検出するガスセンサ５０を備えている。
【００１８】
筐体１０は、耐熱性、非腐食性を備える樹脂材料もしくは金属材料で形成された筒状体であり、内部には仕切りで分離された第１の通気部１１ａと第２の通気部１１ｂを備えている。
【００１９】
第１の通気部１１ａには、疎水性を有する第１の吸着剤３０ａと、第１の吸着剤３０ａを加熱する第１の加熱手段４０ａと、第１の吸着剤３０ａから脱離した第１の脱離ガスを検出する第１のガスセンサ５０ａが設置されている。
【００２０】
また、第２の通気部１１ｂには、親水性を有する第２の吸着剤３０ｂと、第２の吸着剤３０ｂを加熱する第２の加熱手段４０ｂと、第２の吸着剤３０ｂから脱離した第２の脱離ガスを検出する第２のガスセンサ５０ｂが設置されている。
【００２１】
通気手段２０は、外部の大気１を第１の通気部１１ａおよび第２の通気部１１ｂに導入し、ガスセンサ５０から吸着剤３０の方向に大気１を通気させる。通気手段２０は、例えば、一般的なファンユニット２１が用いられ、送風方向を切り替えて、吸着剤３０からガスセンサ５０の方向に大気１を通気させることも可能となっている。通気手段２０としては、ファンユニット２１以外にも真空ポンプ等を用いることもできる。
【００２２】
吸着剤３０は、例えば、直方体や円柱体の形状であり、内部には大気１を通過させる通気孔３１が設けられている。吸着剤３０の材料としては、シリカとアルミナを主成分とし多孔質構造を有するゼオライトが適している。
【００２３】
第１の吸着剤３０ａは、第１の通気部１１ａにおいて大気中の検出対象ガスを主に吸着し、濃縮・脱離するために用いる。このため、第１の吸着剤３０ａは、例えば、Ｓ／Ａ比（シリカ／アルミナ比）が３０以上で構成される疎水性のゼオライトが適している。
【００２４】
第２の吸着剤３０ｂは、第２の通気部１１ｂにおいて大気中の水分を主に吸着し、濃縮・脱離するために用いられている。このため、第２の吸着剤３０ｂは、例えば、Ｓ／Ａ比が３０以下で構成される親水性のゼオライトが適している。
【００２５】
なお、ゼオライトは、結晶構造の違いによって細孔の大きさや吸着能力が変わるため、第１の吸着剤３０ａに用いる疎水性ゼオライト、第２の吸着剤３０ｂに用いる親水性ゼオライトは、結晶構造が異なるゼオライトから選択してもよい。
【００２６】
また、第１の吸着剤３０ａは、検出対象ガスの種類に応じて、吸着能力が異なる複数のゼオライトを組合せて構成してもよい。
【００２７】
ここで、吸着能力の差異とは、検出対象ガスと吸着剤３０の性状に起因するもので、具体的には、検出対象ガスの分子サイズと吸着剤３０が備える細孔の大きさの大小関係や、検出対象ガスと吸着剤３０との間の相互作用（極性、静電引力、水素結合、分子間力等に由来する）の大きさの違い等により、吸着し易い物質や吸着量が異なることを意味する。
【００２８】
加熱手段４０は、吸着剤３０の全体を、例えば、６０〜２００℃程度まで加熱する能力を有する加熱手段が用いられる。なお、図１に示すガス検出装置１１０では、第１の加熱手段４０ａと第２の加熱手段４０ｂを別々に設けているが、１つの加熱手段４０で共用してもよい。
【００２９】
加熱手段４０は、例えば、ニクロム線、フィルムヒーター等を吸着剤３０の周囲に巻き付けて構成することができる。また、吸着剤３０の外周を覆う中空形状のセラミックヒーターを配置した構成や、吸着剤の外周を覆う中空形状の金属材料にフィルムヒーターやセラミックヒーター等を取り付け、金属材料を通して間接的に吸着剤３０を加熱する構成でもよい。
【００３０】
ガスセンサ５０は、例えば、SnO2等の酸化物半導体からなる一般的な半導体式ガスセンサを用いることができる。第１のガスセンサ５０ａと第２のガスセンサ５０ｂは、検出条件を等しくするため同一構成のセンサを用いている。
【００３１】
ガスセンサ５０の検知方式は、半導体式のセンサに限定されるものではなく、ガスによる赤外・紫外光吸収や表面プラズモン共鳴等を利用した光学センサ、干渉増幅反射（ＩＥＲ）方式センサ、ガス吸着膜を形成した水晶振動子の周波数変化を検出する方式のセンサ、ガス吸着膜を形成したＳＡＷ（表面弾性波）デバイスの周波数変化を検出するセンサなども用いることができる。
【００３２】
ガスセンサ５０は、少なくとも感応面が通気部１１の内部で露出するよう配置されており、通気部１１においてはガスセンサ５０が吸着剤３０の前段（大気の流れの上流側）に配置されている。
【００３３】
実施形態１のガス検出装置１１０のガス検出方法は、下記の３つの工程を含む。
１．大気中の検出対象ガスを吸着剤に吸着して濃縮させる濃縮工程
２．吸着剤を加熱して濃縮した検出対象ガスを脱離させる脱離工程
３．吸着剤から脱離した検出対象ガスの濃度をガスセンサで検出する検出工程
【００３４】
最初に、濃縮工程では、通気手段２０のファンユニット２１を動作させて、外部の大気１を通気部１１に吸引し、ガスセンサ５０から吸着剤３０の方向に大気１を通気させている。第１の通気部１１ａを通気する大気１からは、主に検出対象ガスが第１の吸着剤３０ａに吸着され、第２の通気部１１ｂを通気する大気１からは、主に水分が第２の吸着剤３０ｂに吸着される。また、通気手段２０により通気が所定時間行われる間に、第１の吸着剤３０ａに吸着された検出対象ガスが濃縮され、第２の吸着剤３０ｂに吸着された水分が濃縮される。
【００３５】
脱離工程では、第１の吸着剤３０ａと第２の吸着剤３０ｂを同時に加熱することにより、第１の吸着剤３０ａに濃縮された検出対象ガスと、第２の吸着剤３０ｂに濃縮された水分を脱離させている。加熱温度は、検出目的とする検出対象ガスの物性値に応じて、例えば６０〜２００℃の所定温度に設定されている。
【００３６】
検出工程では、通気手段２０であるファンユニット２１を逆回転させて、第１の吸着剤３０ａから脱離した脱離ガスを第１のガスセンサ５０ａに導き、第２の吸着剤３０ｂから脱離した脱離ガスを第２のガスセンサ５０ｂに導き、それぞれの脱離ガスを検出する。
【００３７】
上記の濃縮工程、脱離工程、検出工程を経ることで、検出対象ガスが大気中に低濃度のＶＯＣガスであっても検出することができる。図２は、脱離工程における加熱温度と、検出工程における第１のガスセンサ５０ａの第１の検出値と、第２のガスセンサ５０ｂの第２の検出値を示している。
【００３８】
加熱温度が所定温度T1に達すると、第１の吸着剤３０ａから脱離した脱離ガスが第１のガスセンサ５０ａで第１の検出値として検出される。また、第２の吸着剤３０ｂから脱離した脱離ガスが第２のガスセンサ５０ｂで第２の検出値として検出される。
【００３９】
大気中には湿度に相当する水分が存在しているため、第１のガスセンサ５０ａの第１の検出値および第２のガスセンサ５０ｂの第２の検出値には、脱離ガスの他にこのような湿度相当の水分の量がベース部分として含まれている。
【００４０】
第１の検出値で、ピーク値S1には、第１の吸着剤３０ａが疎水性であるため検出対象ガスが多く含まれているが、第１の吸着剤３０ａに吸着された水分もある程度含まれている。
【００４１】
第２の検出値で、ピーク値S2には、第２の吸着剤３０ｂが親水性であるため大気中の水分が多く含まれているが、第２の吸着剤３０ｂ吸着された検出対象ガスもある程度含まれている。
【００４２】
なお、大気中の水分は検出対象ガスよりも桁違いに多いため、第１の検出値のピーク値S1よりも第２の検出値のピーク値S2の方が大きくなっている。
【００４３】
本発明のガス検出装置は、上記のように第１の吸着剤３０ａと第２の吸着剤３０ｂの吸着特性の違いを利用して、大気中の検出対象ガスの量と水分の量を分別して求めることを特徴としている。
【００４４】
具体的には、第１の吸着剤３０ａと第２の吸着剤３０ｂに、それぞれ検出対象ガスと水分が吸着・脱離される度合いを吸着係数とし、第１の検出値（S1）と第２の検出値（S2）を解とする連立方程式から、検出対象ガス量Aと水分量Bを算出する。
Ｓ１＝Ａ・ａ１＋Ｂ・ｂ１
Ｓ２＝Ａ・ａ２＋Ｂ・ｂ２
ここで、ａ１は第１の吸着剤３０ａに対する検出対象ガスの吸着係数であり、ｂ１は第１の吸着剤３０ａに対する水分の吸着係数である。また、ａ２は第２の吸着剤３０ｂに対する検出対象ガスの吸着係数であり、ｂ２は第２の吸着剤３０ｂに対する水分の吸着係数である。各吸着係数は、第１の吸着剤３０ａと第２の吸着剤３０ｂを用いて実験値として予め求めておくことができる。
【００４５】
連立方程式より水分量Bを算出できれば、以降、大気中の湿度の大きな変動がない限り、検出値Ｓ１から水分量を補正することにより、正確な検出対象ガスの濃度を求めることができる。
【００４６】
なお、第１の吸着剤３０ａと第２の吸着剤３０ｂに対して、濃縮工程、脱離工程、検出工程を同じタイミングで行うことで、大気中の湿度が時間により変動する場合でも、大気中の湿度に相当する水分量を式Ｓ１と式Ｓ２から相殺することができる。
【００４７】
〔実施形態２〕
図３は、ガス検出装置１１０を用いて複数の検出対象ガスを検出する方法を示した図である。実施形態２では、実施形態１と同じガス検出装置１１０を用い、検出対象ガスの脱離工程で吸着剤３０を段階的に昇温することを特徴としている。
【００４８】
検出対象ガスは、沸点が低いホルムアルデヒドや、沸点の高いトルエンやキシレンなど、沸点が異なる様々なＶＯＣガスがあるが、吸着剤３０の加熱温度を段階的に設定することで複数の検出対象ガスを検出することができる。
【００４９】
例えば、図３において加熱温度T1を７０℃とし、このとき第１の検出値S11と第２の検出値S21とからV1としてホルムアルデヒドの量を検出したあと、加熱温度T2を１２０℃にして、このとき第１の検出値S12と第２の検出値S22とからV2としてトルエンの量を検出することができる。
【００５０】
〔実施形態３〕
図４は、実施形態３のガス検出装置１２０の概略構成を示した断面図である。実施形態３のガス検出装置１２０は、実施形態１のガス検出装置１１０の通気手段２０のファンユニット２１に代えて、真空ポンプ２２、キャリアガス導入手段２５、三方バルブ２６を設けたことを特徴しており、ガス検出装置１２０の他の構成要素については実施形態１と同じであるため、同じ符号を付記して重複する説明を省略する。
【００５１】
実施形態３のガス検出装置１２０のガス検出方法は、実施形態１と同様に下記の３つの工程を含む。
１．大気中の検出対象ガスを吸着剤に吸着して濃縮させる濃縮工程
２．吸着剤を加熱して検出対象ガスを脱離させる脱離工程
３．吸着剤から脱離した検出対象ガスの濃度をガスセンサで検出する検出工程
【００５２】
濃縮工程では、通気部１１と真空ポンプ２２とを連結するように三方バルブ２６を切換え、通気手段２０である真空ポンプ２２を動作させて外部の大気１を通気部１１に吸引し、大気１をガスセンサ５０から吸着剤３０の方向に通気させている。大気中の検出対象ガスは、通気部１１に配置された吸着剤３０に吸着され、通気を所定時間続けることにより、検出対象ガスが吸着剤３０に濃縮される。
【００５３】
脱離工程では、検出対象ガスを吸着した吸着剤３０を加熱することにより、吸着剤３０に濃縮した検出対象ガスを脱離させている。加熱温度は、検出目的とする検出対象ガスの物性値に応じて、例えば６０〜２００℃の温度範囲に設定される。
【００５４】
検出工程では、通気部１１を真空ポンプ２２に代えてキャリアガス導入手段２５と連結するように三方バルブ２６を切換え、通気部１１に乾燥した不活性のキャリアガス３を導入することで、吸着剤３０から脱離した検出対象ガスをガスセンサ５０に導いて検出している。
【００５５】
実施形態３のガス検出装置１２０では、第１の吸着剤３０ａおよび第２の吸着剤３０ｂから検出対象ガスや水分を脱離させた後、大気１の送風ではなくキャリアガス３により第１のガスセンサ５０ａ、第２のガスセンサ５０ｂに導いており、第１の検出値や第２の検出値に含まれていた大気１の湿度に相当する水分量を低減できるため、検出対象ガスや水分量をより正確に算出することができる。
【００５６】
〔実施形態４〕
図５は、実施形態４に係るガス検出装置１３０の断面図である。実施形態４のガス検出装置１３０では、実施形態１のガス検出装置１１０を縦置きにして用いることを特徴しており、ガス検出装置１３０の他の構成要素については実施形態１と同じであるため、同じ符号を付記して重複する説明を省略する。
【００５７】
実施形態４に係るガス検出装置１３０のガス検出方法は、実施形態１と同様に下記の３つの工程を含む。
１．大気中の検出対象ガスを吸着剤に吸着して濃縮させる濃縮工程
２．吸着剤を加熱して検出対象ガスを脱離させる脱離工程
３．吸着剤から脱離した検出対象ガスの濃度をガスセンサで検出する検出工程
濃縮工程では、通気手段２０のファンユニット２１を動作させて外部から大気１を吸引し、ガスセンサ５０から吸着剤３０の方向に大気１を通気させている。大気中の検出対象ガスは、通気部１１に配置された吸着剤３０に吸着され、通気を所定時間続けることにより、大気中の検出対象ガスが吸着剤３０に濃縮する。
【００５８】
脱離工程では、検出対象ガスを吸着した吸着剤３０を加熱することにより、吸着剤３０に濃縮した検出対象ガスを脱離させている。加熱温度は、検出目的とする検出対象ガスの物性値に応じて、例えば６０〜２００℃の温度範囲に設定される。
【００５９】
検出工程では、通気手段２０であるファンユニット２１を動作させずに、吸着剤３０から脱離した脱離ガス２を「煙突効果」を利用してガスセンサ５０に導いている。
【００６０】
実施形態４のガス検出装置１３０では、ガス検出装置１３０を縦置きにすることで、吸着剤３０から検出対象ガスを脱離させるときに、筐体１０の通気部１１と、吸着剤３０の通気孔３１が煙突のように機能する。脱離ガス２に含まれる検出対象ガスと水分は、加熱手段４０によって暖められているため、通気部１１や通気孔３１の内部を煙突のように上昇する。また、通気部１１や通気孔３１の内部が負圧となることで、さらに下方にある検出対象ガスと水分が上方に誘引される（煙突効果）。
【００６１】
したがって、通気手段２０で送風することやキャリアガス３を導入することなく、吸着剤３０から脱離した検出対象ガスを吸着剤３０の鉛直上方にあるガスセンサ５０に導いて検出することができる。
【００６２】
なお、「煙突効果」による大気の流れが弱く、吸着剤３０から脱離した検出対象ガスをガスセンサ５０に十分導けない場合は、通気手段２０を吸着工程とは逆方向に動作させて上向きの気流を発生させることで、検出対象ガスをガスセンサ５０へ導く補助を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、通気手段２０は吸着剤３０の上方に配置してもよいが、下方に配置する方がより望ましい。上方に配置した場合には、加熱工程おいて吸着剤より脱離し上昇する高温の検出対象ガスに通気手段２０がさらされるため、通気手段２０に耐熱性が求められるが、下方に設置すると高温の検出対象ガスに晒されずに済み、通気手段２０の耐熱性が不要となる。
【００６４】
以上、実施形態４に係るガス検出装置１３０によれば、吸着剤３０から脱離した検出対象ガスを「煙突効果」により誘引してガスセンサ５０に導いているため、吸着剤３０に濃縮された検出対象ガスがキャリアガス３等によって希釈されることを低減できる。そのため高濃度の検出対象ガスをガスセンサ５０で検出することができ、検出対象ガスの検出精度を向上することができる。
【００６５】
〔実施形態５〕
実施形態５のガス検出装置では、ガスセンサ５０として表面プラズモン検出装置（SPR）を用いていることを特徴しており、実施形態５のガス検出装置の他の構成要素については実施形態１と同じであるため、重複する説明を省略する。
【００６６】
実施形態５のガス検出装置は、ガスセンサ５０に表面プラズモン検出装置６０を用いることにより、検出対象ガスをさらに高精度で検出することができる。図６は、実施形態５のガス検出装置に用いる表面プラズモン検出装置６０の構成を示す概略図である。
【００６７】
表面プラズモン検出装置６０は、投光部６１、受光部６２、表面プラズモン素子６５および演算処理部６６を備える。投光部６１は、表面プラズモン素子６５に向けて入射光L1を投光する。受光部６２は、表面プラズモン素子６５から反射された反射光L2を受光し光量を検出する。受光部６２は、演算処理部６６に接続されている。
【００６８】
受光部６２は、遮蔽部材６３および受光素子６４を含む。表面プラズモン素子６５によって反射された反射光L2は、図示しないコリメートレンズによって平行光束に変換される。平行光束に変換された反射光L2は、遮蔽部材６３に設けられた開口部６３ａ（図７参照）を通過して受光素子６４にて受光される。開口部６３ａは、受光部６２の受光領域を規定する。受光素子６４としては、たとえばフォトダイオードを採用することができる。
【００６９】
演算処理部６６は、受光素子６４が検出した反射光L2の光量に基づいて、揮発性有機物等の検出対象ガスの濃度等を算出する。演算処理部６６は、後述する処理部６７、記憶部６８、テーブル記憶部６９を含む。
【００７０】
図７は、図６に示す遮蔽部材６３を用いて検出した場合における暗線の位置の変化の一例を示す平面図である。図７を参照して、表面プラズモン検出装置６０を用いたガス検出装置の検出方法について説明する。
【００７１】
図７に示すように、遮蔽部材６３としては、円形形状の開口部６３ａが形成された遮蔽部材６３を用いる。表面プラズモン現象によって形成される暗線BLの位置は、検出対象ガス（VOC）の量および大気中の水分の量により変化する。
【００７２】
このため、装置内に検出対象ガスが無い状態で、反射光L2の光量を予め受光部６２にて検出する。予め検出された光量は、基準量として記憶部６８に記憶されている。また、基準量からの変動量に基づいてガス濃度を算出するための換算テーブルもテーブル記憶部６９に記憶されている。
【００７３】
脱離工程において、吸着剤３０によって濃縮された検出対象ガスを含む大気を、表面プラズモン素子６５の主表面に接触させた状態で、上記界面にて反射された反射光L2の光量を受光部６２で検出する。暗線BLの位置は、表面プラズモン素子６５の金属薄膜の表面状態によって変動し、上記１軸方向に対向する方向に平行な方向に移動する。本実施の形態においては、暗線BLは、開口部６３ａの中心線C1から図中AR1方向に離れた位置に移動する。
【００７４】
処理部６７は、検出時に検出された反射光L2の光量と上記基準量との差分（変動量）を算出するとともに、上記換算テーブルを用いて、検出対象ガスの濃度を算出する。
【００７５】
本実施の形態においては、暗線BLの移動方向に対して、開口部６３ａの面積の変化率が一定でない。すなわち上記１軸方向に対応する方向に垂直方向の開口部６３ａの長さd1の変化率が一定でない。
【００７６】
これにより、暗線BLの初期位置にずれが生じると、暗線BLの移動量が同じであっても、暗線BLの面積の変化量が異なる。このため、上述のような換算テーブルを用いることにより確実に検出対象ガスの濃度を算出することができる。
【００７７】
また、たとえば検出対象ガスの濃度が低く、暗線BLがわずかにしか動かない場合には、暗線ＢＬの初期位置が中心線C1から離れた部分に位置するように設定することが好ましい。開口部６３ａの長さd1の変化率は、中心線C1から離れるほど大きくなる。
【００７８】
このため、初期位置が中心線C1から離れた位置に設定されている場合には、初期位置が中心線近傍に設定されている場合と比較して、暗線BLがわずかに移動した場合であっても、暗線BLの面積の変化量が大きくなる。このため、検出される光量と基準量との差分が大きくなり検出感度を高くすることができる。
【００７９】
このように、実施形態５のガス検出装置においては、表面プラズモン検出装置６０をガスセンサ５０として用いることにより、極低濃度の検出対象ガスを高感度で検出する必要がある場合にも対応することできる。また、実施形態５に係るガス検出装置は、表面プラズモン検出装置６０の受光部６２の構成により、使用環境に合わせて検出感度を最適化することもできる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
１  大気
２  脱離ガス
３  キャリアガス
１０  筐体
１１  通気部
１１ａ  第１の通気部
１１ｂ  第２の通気部
２０  通気手段
２１  ファンユニット
２２  真空ポンプ
２５  キャリアガス導入手段
２６  三方バルブ
３０  吸着剤
３０ａ  第１の吸着剤
３０ｂ  第２の吸着剤
３１  通気孔
４０  加熱手段
４０ａ  第１の加熱手段
４０ｂ  第２の加熱手段
５０  ガスセンサ
５０ａ  第１のガスセンサ
５０ｂ  第２のガスセンサ
６０  表面プラズモン検出装置
６１  投光部
６２  受光部
６３  遮蔽部材
６３ａ  開口部
６４  受光素子
６５  表面プラズモン素子
６６  演算処理部
６７  処理部
６８  記憶部
６９  テーブル記憶部
１１０  ガス検出装置
１２０  ガス検出装置
１３０  ガス検出装置
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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