JPH04307351A - 冷蔵庫 - Google Patents

冷蔵庫

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JPH04307351A
JPH04307351A JP3071452A JP7145291A JPH04307351A JP H04307351 A JPH04307351 A JP H04307351A JP 3071452 A JP3071452 A JP 3071452A JP 7145291 A JP7145291 A JP 7145291A JP H04307351 A JPH04307351 A JP H04307351A
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thin film
detecting
gas
sensor
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JP3071452A
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Yuko Arai
祐子 新井
Taku Honda
卓 本田
Noriyuki Onaka
大中 紀之
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なガスセンサを用
いた雰囲気中の微量ガス成分の検出方法及びその応用機
器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、弾性表面波の入出力用のくし状電
極を設けた圧電基体を利用したセンサの応用については
、特開昭63−250561号,日本音響学会講演論文
編(1989年3月)第679頁〜第680頁の例がみ
られる。これらの内容は、圧電基板のくし状電極として
及びくし状電極間の表面波伝搬面上にAu薄膜を設け、
基板表面に平行で、伝搬方向に直角な方向に粒子変位を
持つすべり表面波を用いて、発振周波数の変位から溶液
中の特定物質の検出及び液の粘性を測定するものである
。ここで、このセンサの圧電基板の発振周波数の変化は
、基板に形成した材料薄膜に対する特性物質の吸着又は
溶液の粘度変化によるくし状電極間の表面波伝搬面が感
知しているものであり、溶液における情報を得ているも
のであり、ガス成分を検出するものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、溶液
側の物理的情報のみを圧電基板上の表面波伝搬面が感知
しているものであり、伝搬面上に形成されたAu薄膜自
身は環境因子との反応を引き起こさない。
【0004】本発明の目的は、圧電基板表面に形成した
被対象環境中における金属,セラミックスあるいは有機
化合物よりなる薄膜,フィルムあるいは箔の環境中の微
少な反応をリアルタイムで高感度に検出することにより
、雰囲気中の微量ガス成分の高感度の検出,環境中での
材料の腐食等の高感度の変化を測定する微量ガス成分の
検出方法,環境モニタリング法及びそのガス検出器を備
えた機器とその応用機器を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電基体に設
けられた薄膜に超音波振動を与え、該薄膜と雰囲気又は
雰囲気中の微量ガス成分との反応による前記薄膜を伝搬
する周波数変化を検出することによって雰囲気中での薄
膜を構成する材料に及ぼす腐食挙動,材料の材質変化又
は前記微量ガス成分を検出することを特徴とする環境モ
ニタリング法又は雰囲気中の微量ガス成分の検出方法に
ある。
【0006】上述の雰囲気中の微量ガス成分の検出又は
前記雰囲気中での前記薄膜を構成する材料の重量変化の
検出を行う方法であって、前記薄膜は金属,有機化合物
又はセラミックスの少なくとも1つからなる。
【0007】本発明は、雰囲気中の微量ガス成分を検出
するガス検出装置を備えた機器において、前記ガス検出
装置は前記微量ガス成分を感知するガスセンサと、該ガ
スセンサに超音波振動を与える発振手段と、前記ガスセ
ンサから出た弾性表面振動の波周波数を検出する検出手
段とを備え、かつ前記ガスセンサは圧電基体と、該基体
表面に設けられた前記微量ガス成分と反応する物質から
なる薄膜と、前記圧電基体に設けられた前記超音波振動
を与える電極及び与えられた前記超音波振動を検出する
電極とを有することを特徴とするガス検出装置を備えた
機器にある。
【0008】本発明は上述の微量のガス成分又は雰囲気
中の臭いを検出するもので、検出された微量のガス成分
又は臭い成分はその検出された値に応じて表示する表示
装置を備えることを特徴とする。又、本発明は検出され
た臭い成分を除去する脱臭装置を備えたことを特徴とす
る。
【0009】本発明は、ガス検出装置として雰囲気と反
応する薄膜を用い、その薄膜と雰囲気との反応による経
過を監視することによって機器の腐食環境に対するモニ
タリングを行うものである。腐食だけでなく材質の変化
を調べるのにも使用できる。本発明の具体的応用例とし
て、外箱と内箱との間に断熱材を充填し、前記内箱に区
画された冷蔵室と冷凍室を有する冷蔵庫において、少な
くとも前記冷蔵室内に食品腐敗臭を検出するガスセンサ
を設け、該ガスセンサの出力に応じて腐敗度を表示する
表示装置、特に、それを前記冷蔵室の外に設けたことを
特徴とする。本発明は、室内の空気中の微量の異臭を臭
いセンサで検出し、この検出した値に応じて前記室内空
気を外気によって入れ換えるか又は脱臭する空調システ
ムにおいて、前記臭いセンサは圧電基体と、該基体表面
に設けられた前記臭い成分と反応する物質からなる薄膜
とを有し、前記臭いセンサに発振器により超音波振動を
与えて前記薄膜と臭い成分との反応による弾性表面波の
周波数変化を検出器により検出することにより前記異臭
を検出することを特徴とする空調システムにある。
【0010】他の応用例として、空気清浄機,エアーコ
ンディショナー,電子レンジ,冷蔵庫,食器洗い機,食
器乾燥機,掃除機,洗濯機および衣類乾燥機がある。こ
れらの機器に消臭又は脱臭装置を設ける。本発明のセン
サは微生物の検出もでき、これを上述の各種機器に設け
ることができる。
【0011】本発明はチリ検出ができ、クリーンルーム
におけるチリセンサとして使用できる。その他、大気中
の有害ガス(SO2,H2S,SOX,NOX等)の検
出が可能で、公害監視が可能である。
【0012】
【作用】本発明では圧電基板上に形成されたくし状電極
によって弾性表面波を発生・検出し、発振周波数変化Δ
fがくし状電極間の表面波伝搬面上に形成された薄膜の
重量変化Δmに−1を乗じた−Δmに比例するという原
理により、Δfの減少が薄膜の重量増加に、Δfの増加
が重量減少に対応している。
【0013】また、弾性表面波のなかで、SH(She
ar Horizontal)モードの波を用いること
により、溶液中においても発振を可能とし、気・液両相
において使用可能なセンサを実現した。
【0014】SHモードの弾性表面波を発生できる圧電
基板及びくし状電極を選び、くし状電極間の表面波伝搬
面上に金属,セラミックスあるいは有機化合物よりなる
反応性薄膜,フィルムあるいは箔を設けることによって
、被対象環境中の成分との反応による金属,セラミック
スあるいは有機化合物よりなる反応性薄膜,フィルムあ
るいは箔のわずかな重量変化を弾性表面波の発振周波数
変化にて、その場でリアルタイムで特にPPbオーダー
の高感度に連続的に測定することができる。反応は、薄
膜等との直接化学反応,吸着等によるものをさし、それ
による重量変化としてとらえられるものである。
【0015】SHモードの弾性表面波を発生できる圧電
基板としては、LiTaO3,LiNaO3あるいは水
晶があり、基板表面へのパワー集中度はLiNaO3が
高く、温度変化に対する安定性は水晶が高く、LiTa
O3はこれらの特性がいずれも中程度である。
【0016】選択的にSHモードの弾性表面波を発生で
きる圧電基板としては、36°回転Y板X伝搬LiTa
O3あるいはXカットLiTaO3,41°回転Y板L
iNaO3あるいは64°回転Y板LiNaO3,ST
カット水晶あるいは41°回転Y板水晶等があげられる
。弾性表面波を発生させる入出力用のくし状電極として
はAl薄膜があげられる。使用環境が過酷な場合には、
耐久性の点からみるとAu薄膜が優れている。
【0017】Au薄膜をくし状電極として形成する際に
は、下地にCr薄膜を用いると圧電基板との密着性が向
上する。圧電基板上にくし状電極を形成する方法として
は加熱あるいはスパッタ等による蒸着法が適している。 くし状電極が使用環境において劣化等の悪影響を受けな
い場合には、圧電基板上のくし状電極およびくし状電極
間の表面波伝搬面を含む面を露出した構造とすることが
できる。くし状電極が使用環境において劣化等の悪影響
を受ける可能性が高い場合には、くし状電極間の表面波
伝搬面のみを露出し、これ以外を密閉した構造とする。
【0018】くし状電極間の表面波伝搬面上に設ける反
応性物質を選択することによって、目的とする成分を選
択的に検出することのできるセンサとなる。反応性物質
として酵素膜を固定化し、この酵素膜として、グルコー
スオキシターゼ,アルコールオキシターゼ,グリセロー
ルデヒドロゲナーゼ,乳酸酸化酵素,ウリカーゼ,グル
タミン酸デヒドロゲナーゼ,アスパラゲナーゼ、メチオ
ニンアンモニアリアーゼ,ウルアーゼ,コレステロール
酸化酵素,リパーゼ,ホスホリパーゼ,ペニシリナーゼ
,クリアチナーゼ,ホスファターゼを用いることにより
それぞれグルコース,エタノール,グリセロール,乳酸
,尿酸,グルタミン酸,アスパラギニン,メチオニン,
尿素,コレステロール,中性脂質,リン脂質,ペニシリ
ン,クリアチニン,リン酸イオン等の生体成分を選択的
に検出することのできるバイオセンサとして臨床検査分
析装置に設けることができる。反応性物質として環境中
において成分に反応する薄膜、例えば、脂質の合成薄膜
を設け、環境中の微量成分と反応させることにより、特
定の有機物,各種におい成分,微生物の量を検出するセ
ンサとすることができる。
【0019】薄膜として、テフロン,ポリエチレン,シ
リコン樹脂のいずれかを用い微量成分を吸着することに
よる変化を利用して微量ガス成分の検出ができる。
【0020】従来、生体成分やにおい成分を定量測定す
る方法としては、半導体を利用したセンサや液あるいは
ガスクロマトグラフ等があるが、半導体センサは応答が
遅く、液あるいはガスクロマトグラフは測定時間が長く
かかるという欠点があった。ところが、圧電基板の弾性
表面波の発振周波数変化を利用すると、その場で連続的
に測定できるとともに、ng単位の高感度で非常に急速
な測定が可能となる。本発明のセンサをプローブとして
組み込むことにより高感度の臨床検査分析装置が実現で
きる。また、においが問題となるような製品の製作過程
におけるにおい検査作業の自動化が可能となる。また、
くし状電極間の表面波伝搬面上に設ける反応性物質とし
て特定の有機物,におい成分あるいは微生物と反応する
膜を設けたセンサにより、においの発生,濃度をモニタ
リングするように空気清浄機,エアーコンディショナー
,冷蔵庫,電子レンジ,食器洗い機,食器乾燥機,掃除
機,洗濯機および衣類乾燥機のリビング機器等に設置す
る。これにより、これら家電品自身あるいは自動車,飛
行機,船舶等これらの使用居住環境における異臭あるい
は微生物の発生,存在量をリアルタイムにて高感度に検
出し、それをモニタリングするセンサとして使用するこ
とにより、これらを除去する装置の稼働あるいは洗浄時
間等を制御することが可能となり、これら家電品の高機
能化が図れる。環境中の空気,水質汚染度の測定として
戸外,河川にも使用できる。
【0021】反応性物質として金属あるいはセラミック
スよりなる薄膜あるいは箔を設けた場合、特定の環境中
におけるこれら薄膜あるいは箔自身の材料劣化挙動をモ
ニタすることができる。反応性物質として、Siあるい
はSiO2を薄膜あるいは箔として設けた場合、Siの
酸化挙動あるいは被対象環境中の成分とSiO2との反
応等をモニタすることができ、電子部品の製造に利用で
きる。電子、情報機器用材として用いられているAl,
Cu,Ni,Fe,Cr,Co等の反応物質として用い
ることによりこれらの金属の環境中での腐食速度を検出
することができる。Ti,ZrあるいはTi,Zrを含
む合金を薄膜あるいは箔として設けた場合、Ti,Zr
あるいはTi,Zrを含む合金を薄膜あるいは箔自身に
吸蔵される水素量を測定することができる。
【0022】反応性物質として金属,有機化合物あるい
はセラミックスよりなる薄膜,フィルムあるいは箔をた
だ一種類設けた場合には単機能のセンサとなるが、平面
形状で同一形状で複数種設けた場合には傾斜機能又は成
分の定性が可能となる。これらの複数種は平面形状を複
数等分にくし状電極間に縦に並べて配置、平行に配置、
これらを組合わせた配置等で配置する。
【0023】反応性物質と被対象環境中の目的とする成
分との反応を可逆的に用いる場合には、圧電基板を加熱
,通電あるいは反応性物質表面に風圧をかける等による
クリーニングにより再使用が可能である。反応性物質と
被対象環境中の目的とする成分との反応が不可逆的であ
る場合には、反応性物質部分,圧電基板あるいはセンサ
本体を着脱式とする。このとき、反応性物質の寿命はセ
ンサ自体が認知し交換時期を知らせるようにする。
【0024】本発明のセンサを用いることにより環境中
の水分,ガス成分,溶液中の微量イオン濃度,微量溶存
分子濃度,微量溶存ガス濃度の検出,金属中へのガス吸
収量の定量,金属あるいはセラミックス等の材料劣化挙
動を検出することができる。本発明のセンサを用いるこ
とにより、食品から出るガスを検出し、そのガスの種類
又は発生量から食品の食べごろを測定でき、その保存庫
として利用でき、更に食品特にくだものの出荷時期を適
正に科学的に判断することができる。例えば、野菜の腐
敗の初期はアセチレンが出るので、それを指針とするこ
とができる。弾性表面波を入出力させるくし状電極を対
向して配置した圧電基板上の、表面波が伝搬するくし状
電極間に金属,セラミックスあるいは有機化合物よりな
る反応性薄膜,フィルムあるいは箔を設けることによっ
て、かつ、測定対象環境に対して前記薄膜,フィルムあ
るいは箔を露出させることにより、環境中の成分との反
応は薄膜,フィルムあるいは箔上において起こすことが
できる。また、前記の構造を有するセンサと発振回路と
周波数カウンタを接続することにより、被対象環境中の
成分と前記薄膜,フィルムあるいは箔の反応による重量
変化を発振周波数変化としてとらえることができる。さ
らに、発振周波数の変化量の時間変化を、微積分ユニッ
トにより、薄膜,フィルムあるいは箔自体の反応量及び
反応速度のみならず環境中の反応した成分の濃度を計算
可能となり、環境中の特定成分の濃度を検出することが
できる。前記の構造を有するセンサにおいて、薄膜,フ
ィルムあるいは箔が露出した部分と露出していない部分
のそれぞれの発振周波数の差を検出する回路を設けるこ
とにより圧電基板の温度変化による周波数変動を相殺す
ることができ、温度補償されたセンサとなる。
【0025】
【実施例】実施例1 図2は本発明に係る圧電基板上の弾性表面波の変化を測
定するガスセンサの平面形状を示す。センサは圧電基板
2上の入力用のくし状電極3及び出力用のくし状電極3
′間の表面波伝搬面上の感知用薄膜4からなる。図1は
測定セルの断面図である。中央部の凹部が感知部分であ
り、図1に示すセンサ1の感知用薄膜4が露出するよう
に残し、それ以外はフッ素ゴム又はシリコンゴム6で覆
い、さらにアクリル板7を被せ、ネジ8で底板9に固定
し密閉した。このように感知用薄膜4以外を密閉した構
造となっているので、気相において測定可能である。
【0026】入力用及び出力用の各くし状電極は幅4μ
m,長さ4mmの金属薄膜が基板2に各2本ずつアース
11に同様に形成された金属薄膜に交互に配置されてい
る。各電極には各々4mm四方の金属薄膜にリード線1
0,10′及びアースリード11が超音波ボンディング
されている。基板2は長さ20mm,幅14mmで、反
射波の影響を除くように斜めにカットされた平行四辺形
になっている。14及び15は各々入力用及び出力用端
子である。13は配線基板、16は感知用薄膜4に対す
る露出部である。アース線11は金属製のケース17に
接続される。感知用薄膜の大きさは長さ8mm,幅4m
m、厚さは伝搬する表面波の波長以下である。
【0027】圧電基板上の弾性表面波を利用し、くし状
電極間を伝搬する表面波の周波数が伝搬面状の弾性的変
化により変動することを利用するもので、検出感度が周
波数とともに高くなるので、100MHzオーダーで1
0MHz以下のQCM以上の高感度な測定ができ、ガス
成分としてはPPbオーダーの成分の検出ができる。図
3は測定系の構成の一例を示す。図1のセンサがアンプ
,バッファアンプにより構成される発振回路により発振
し、感知用薄膜4上の反応により変化する発振周波数を
周波数カウンタによって計測し、得られた周波数変化Δ
fはパーソナルコンピュータにデータとしてとりこまれ
、対応する質量変化に換算し、時間変化に対するグラフ
として表示するように処理されるようにした。
【0028】図4は、図1に示すセンサ1の圧電基板2
として、36°回転Y板X伝搬LiTaO3を用い、く
し状電極3,3′として交差長2mm,周期40μm,
対数15のAu蒸着膜(下地Cr蒸着膜)とし、くし状
電極3,3′の間の表面波伝搬面上の感知用薄膜4にA
u薄膜1000Åの真空蒸着したものを用い、図2に示
す測定セル5を作成し、図3の構成の測定系にて感知用
薄膜4を、気温30℃,相対湿度95%の雰囲気中に設
置し、Au薄膜表面への水分吸着反応過程を連続測定し
た結果を示す。Au薄膜上に水分が吸着するに従い、薄
膜の重畳増加に対応してΔfが負側にシフトしており、
Au薄膜への水分吸着挙動をモニタできることがわかる
【0029】このセンサの感度は予備実験により2mg
/cm2/Hz が求められているので、約1500秒
後の吸着水量は約1.3μg/cm2であり、これは水
分子として約7分子量に相当する。
【0030】図5は、温度補償を備えたガス測定用セル
の平面形状の一例を示す。同一セル内に、ガス測定用セ
ンサ1と温度補償用センサの薄膜5を設け、測定用セン
サ1の感知用薄膜4のみが露出しており、それ以外はシ
リコンゴム6で覆われている。温度補償用センサはガス
測定用センサ1の構造と同一の構成となっている。この
ガス測定用セルの断面は図1の断面図とほぼ同一の構成
となっている。18,18′は温度補償用センサのリー
ド接続端子である。
【0031】図6は、図5に示した2つのセンサを用い
た場合のセンサ回路のブロック図を示す。測定用センサ
と温度補償用センサのそれぞれの発振周波数fS,fR
を測定するとともに、ダブルバランスミキサを介してf
SとfRの差分を検出する構成となっている。
【0032】図5に示すセンサを用い、図6に示す回路
を用いることにより、測定中の温度の影響を除くことが
でき、よりPbbオーダーの精度の高い検出が可能とな
る。図6のfS,fRは各々単独の周波数測定用のライ
ンで、図5の端子につながる。fS−fRは測定用セン
サの周波数fSと温度補償用センサの周波数fRとの差
を示し、外部回路で処理される。
【0033】実施例2 図7は前述の図1に示すガス測定セルを臭いセンサとし
て備えた冷蔵庫の斜視図である。図に示すように、冷蔵
庫は本体101,冷凍室扉102,冷蔵室扉103,野
菜収納部扉104からなっている。
【0034】図8,図9においては冷蔵庫本体101に
対して冷凍室109,冷蔵室110,野菜室111に区
画されている。冷却器112により冷却された冷気は庫
内冷却用ファンモータ113により駆動されたファン1
14により各室に冷気を送風する。
【0035】その冷気の一部は冷凍室109背面の冷気
ダクト115を通りその冷気ダクト115の出口部に設
置されたダンパーサーモスタット116で冷気の吹出量
をコントロールして冷蔵室内を一定温度に保っている。 117は冷蔵室110背面にあるダクトでコントロール
パネル118と断熱部材119で及び背面の内箱120
で形成されている。コントロールパネル118,断熱部
材119には吹出口118aが複数個設けられている。 冷蔵室110内には複数段の棚121が設けられている
。戻りダクト122で冷却器112に冷気は戻る。オゾ
ン分解装置123,オゾン反応室124,オゾン発生装
置125,オゾン反応室126,オゾン分解装置127
は前記ダクト117内に順次配設されて脱臭装置を構成
しており、上下の方向において前記吹出口118a,1
18bの間に位置している。オゾン発応室126の手前
のダクト117内に、前述の臭いセンサ132を設け、
その出力に応じてオゾン発生装置125を稼働させるコ
ントローラが設けられている。さらにオゾン発生装置1
25の電極平板は冷気の流れ方向に並行に取付けられて
いる。 センサの感知部分には、例えばリポソームを有する分子
膜,レシチンなどのリン脂質膜,コレステロール,人工
合成膜,セルロース膜,アラキン酸などのLB膜を設け
、たんぱく質およびたんぱく質腐敗臭の硫化水素,イン
ドール,メチルメルカプタン等のイオウ系成分,魚臭お
よび魚腐敗臭のアンモニア,エチルアミン,トリメチル
アミン等のアミン系成分等よりなる異臭を人体が感じる
と同じ程度のPPbオーダーの微量検出を行う。また、
オゾン発生電極からオゾンを発生させるのとは別に臭い
センサ132の検知出力に応じて腐敗度を知らせる表示
装置138を冷蔵庫扉103,104に複数段階表示で
棒グラフ状にしたものを設ける。
【0036】オゾン発生装置125に高電圧を印加させ
るために高電圧発生装置128は最下端の冷気吹出口1
8bより下方の前記断熱部材19と一体の仕切壁119
aで前記ダクト117と区画した収納部129に設置さ
れており仕切壁119aと内箱120の間で収納部12
9は冷気シールされており高電圧発生装置128に水が
かからない構造となっている。
【0037】高電圧発生装置128とオゾン発生装置1
25は高圧コード130により接続されている。
【0038】冷却器112で冷却された冷気はファン1
14により冷気ダクト115を通りダンパーサーモスタ
ット116部を介してダクト107内に送風される。ダ
クト117内に送風された冷気は、オゾン分解装置12
3,オゾン反応室124,オゾン発生装置125,オゾ
ン反応室126,オゾン分解装置127を経由してダク
ト117を覆っているコントロールパネル118,ダク
ト部材119の冷気吹出口118a,118bより冷蔵
室210に送風される。
【0039】高電圧発生装置128により発生させた高
電圧をオゾン発生装置125に印加し放電をおこし発生
したオゾンをオゾン反応室124,126に充満させる
【0040】庫内の食品の悪臭成分を含んだ冷気がダク
ト117を通るとき、臭いセンサ132による悪臭成分
濃度が検出され、その検出濃度に応じて庫内食品取扱い
注意を促す表示が冷蔵庫前面のパネルに表示される一方
、検出濃度に応じた分だけのオゾンが発生するようにコ
ントローラ133がオゾン発生装置に信号を送り、発生
したオゾンをこのオゾン反応室124,126に送風さ
せるとオゾンと反応し悪臭成分は分解される。次いで発
生した余分なオゾンは、オゾン分解装置123,127
により分解されるため、冷蔵室210内にオゾンが流出
してオゾン奥やプラスチック部品の変色等の問題もない
。前記ダンパーサーモスタット116が開放されてダク
ト117内を冷気が流れている時は冷気の流れが上方か
ら下方に流れているがダンパーサーモスタットが閉塞さ
れている時は冷気対流により下方から上方へ流れること
も有するためにオゾン分解装置123,127とオゾン
反応室124,126はオゾン発生装置125を介して
上下に設けられている。
【0041】このようにして悪臭成分を分解された冷気
は庫内を冷却した後戻りダクト122を経由して冷却器
112に戻り循環するため庫内全体の冷気の脱臭及び浄
化ができる。
【0042】なお本実施例では3ドアの冷蔵室内の冷気
の循環及び脱臭について説明したがドア数も関係なく野
菜室等の他室の冷気の循環及び脱臭にも通して行うこと
ができる。また脱臭装置としてオゾン発生装置と高電圧
発生装置で説明したが紫外線ランプと安定器等同様の効
果を発揮するものであれば良い。また前記実施例では冷
気吹出口が複数個有りオゾン分解装置オゾン反応室も複
数個の例の他ダクト内にオゾン発生装置,オゾン反応室
,オゾン分解装置を順次並べ高電圧発生装置をダクトに
設けることもできる。
【0043】この実施例によれば冷気をファンで強制的
に循環させて冷却する冷蔵庫において、冷蔵室に冷気を
導くダクト内に、オゾン分解装置,オゾン反応室,オゾ
ン発生装置,オゾン反応室及びオゾン分解装置が順次配
設された脱臭装置により省スペースとなる。更に、異臭
発生による表示は冷蔵庫扉103にその濃度に応じて数
段階に表示させる表示装置(EL装置)を設けることが
できる。それによって庫内の腐敗度を検出することがで
きる。
【0044】図9はオゾン発生装置125の回路図で、
発振回路133,F−V変換回路134,出力回路13
5,出力により電圧の大きさによってON・OFFする
出力電圧を発生する出力発生回路136、その出力ON
時に高電圧を発生しオゾン発生電極137に印加する高
電圧発生回路である。即ち、前述の脱臭装置の腐敗臭ガ
ス濃度が臭いセンサ132によって検出され、腐敗臭ガ
スが一定濃度以上に対応するガスセンサ検知出力に対応
して、オゾン発生電極がON・OFFし、常にオゾン量
が一定に保たれる。
【0045】以上のように本実施例によれば、きわめて
感度の高い臭いセンサを用いて冷気を通過させるボック
スで構成され、その通路に冷気中に含まれる腐敗臭ガス
を分解するオゾンを発生させるオゾン発生装置を、一方
出口側に腐敗臭ガスを吸着しオゾンを酸素に還元する触
媒フィルタを、上記オゾン発生電極の近傍に腐敗臭ガス
濃度を検知するガスセンサを、上記ボックス内に上記ガ
スセンサの検知出力に応じ上記オゾン電極への通電時間
を制御する電気回路装置をそれぞれ配設した脱臭装置を
、冷蔵庫内の冷気通路中の適当個所に設けたので、常に
オゾン量が一定に維持され長時間高い脱臭機能が持続さ
れ、脱臭剤交換などのメンテナンスを必要としない冷蔵
庫が得られる。
【0046】実施例3 図10は本発明に係る臭いセンサとその表示装置を備え
た冷蔵庫の断面図である。201は冷蔵庫本体で、外箱
202,内箱203及びこれら両箱202,203間に
充填された発泡断熱材204により構成されている。2
05は内箱203と一体に形成した仕切壁で、内部に吸
気通路206を有する発泡スチロール断熱材207を収
めており、上部に冷凍室208を下部に冷蔵室209を
区画形成している。210は冷凍室208の後部に形成
した冷却室で、冷却器211,強制通風用の送風機21
2を内蔵している。213は冷蔵室天面の仕切壁207
と側壁との間のコーナー部に設置した脱臭装置で、内部
に高圧発生装置,オゾン発生装置,オゾン分解触媒(い
ずれも図示せず)、送風機が設けられている。
【0047】本発明に係る臭いセンサ216,216′
,216″は実施例に示す温度補償センサを備えたもの
で、冷凍室208を除き、冷蔵室209,214,21
5の各室に設けられ、検出濃度に応じて数段階に表示さ
れる表示装置が各扉の上部に設けられている。
【0048】本実施例では表示装置に示された濃度を見
て脱臭装置を手動で動作させるようにしたものである。 また、その表示によって生食品の状況を知ることが出来
る。特に、各臭いセンサ216,216′,216″は
各冷蔵室の食品に応じて発生するガスに応じて感知する
有機化合物よりなる薄膜を設ける。特に、肉類と野菜類
とに分けたセンサとするのがよい。野菜の腐敗の初期は
アセチレンガスが出るので、これを検出するセンサを使
用すればより新鮮なものを食ベられる。冷蔵庫において
、例えば肉類・魚類保存室,野菜保存室等に本発明のセ
ンサを設置し、肉類・魚類および野菜等の食品の鮮度を
イオウ系成分,アミン系成分等によりなるガスの発生量
から鮮度を判定(鮮度センサ)し、ある許容値を超えた
場合に食べ頃時期あるいは腐敗予測を段階的に知らせる
表示を冷蔵庫扉の前面に設ける。例えば野菜,果物等の
食べ頃を青色で、肉類・魚類の腐敗度を要注意時期を黄
色で、廃棄勧告期を赤色で表示し、注意を換起する。 又は、同じ色の場合は強度にてそれぞれの時期を分けて
知らせる。
【0049】高齢者等の臭覚が衰えた人も安心して食品
を管理できる。このときセンサの感知部分には、例えば
リポソームを有する分子膜レシチンなどのリン脂質,コ
レステロール,人工合成膜,セルロース膜,アラキン酸
などのLB膜を設ける。
【0050】又、冷蔵庫においてはたんぱく質およびた
んぱく質腐敗臭の硫化水素,インドール,メチルメルカ
プタン等のイオウ系成分、魚臭および魚腐敗臭のアンモ
ニア,エチルアミン,トリメチルアミン等のアミン系成
分等よりなる異臭の発生が問題となるので、例えば肉類
・魚類保存室,野菜保存室に前述のセンサを設置し、異
臭を検出し、異臭検出量に基づいて異臭発生又は腐敗発
生を知らせる表示を設ける。表示方法として腐敗の程度
を段階的に示す液晶又はEL素子にて棒グラフ、色別等
で冷蔵庫扉に鮮度表示として設けるのがよい。許容値を
超えた場合に消臭あるいは脱臭装置が稼働するシステム
とする。
【0051】実施例4 図11は本発明に係る臭いセンサを室内に設けた自動車
用空調装置に適用した実施例を示しており、自動車用空
調装置の空気流路全体を示している。この空気流路の一
端側に位置する内外気切替箱311で、内外気切替ダン
パ312によって、内気流入口313と外気吸入口31
4を切替開閉するようになっている。送風機315はモ
ータ316によって駆動される。冷房用熱交換器318
は自動車エンジンによって駆動される圧縮機を有する冷
凍サイクルの冷媒蒸発器からなる。ヒータユニットケー
ス319には自動車エンジンの冷却水を熱源とするヒー
タコア(温水放熱器)からなる暖房用熱交換器320が
内蔵されている。この熱交換器320の側方にはバイパ
ス路321を通る冷風と熱交換器320を通る温風の風
量割合を調整するエアミックスダンパ322が設けられ
ており、その開度を調整することによって、車室内への
吹出空気温度を任意に調整でき、熱交換器320の空気
下流側で、冷風と温風とが混合される。324は上方吹
出と足元吹出切替用のダンパであり、325は乗員の足
元に空気を吹出す足元吹出口である。326は上方吹出
用ダクト、327はこの吹出ダクト326の下流側に設
けられた上方吹出口で、自動車の計器盤328の前面上
部に脱着可能に取付けられている。329は上方吹出口
327内に回動可能に設けられた風向変更板、330は
上記ダクト326内上方吹出口327のすぐ上流に設け
られた脱臭装置で、通常時はダクト326に一体形成さ
れた凹部331内に空気流と平行に収納される。この脱
臭装置330は樹脂等で形成されたダクト326に脱着
可能に保持された脱着フィルタ材を有しており、シャフ
トによってダクト326に回動可能に取付けられている
【0052】臭いセンサ360は実施例1に示す温度補
償センサのない図1に示すものを用いた。センサ360
の入出力用電極の間にレシチンなどのりん脂質,コレス
テロール,人工合成膜,セルロース膜,アラキン酸など
のLB膜を設け、車内外でのSO2,H2S,HSO3
等のイオウ化合物,NOX,アンモニア,排気ガス等を
検出することができる。
【0053】図12は電気回路を示すもので、車載バッ
テリ340,車載エンジンのイグニッションスイッチ3
41,リレー342,送風機変速用抵抗343,送風機
スイッチ344,スイッチ可動片345,蒸発器318
を含む冷凍サイクルの圧縮機346,その電磁クラッチ
347,リレー348,圧縮機制御回路349,本発明
による制御回路350を各々有している。室内に設置さ
れる臭いセンサ360が発生する信号を入力とし、該臭
気センサ360が所定濃度以上の臭いを検出している間
、脱臭装置330がダクト326内で上方吹出口327
上流を覆うように図11の一点鎖線の位置に保持される
。臭いセンサ360は、素子表面に臭い物質をガス化学
吸着し、素子表面上のガス成分の重量変化による振動数
の変化により検出する。
【0054】図12において室内の室内燈の位置に設け
た臭いセンサ360が臭気を所定濃度以上に検出してい
ない場合は、送風機モータ316,制御回路350等へ
の電源供給がすべて遮断されるので、空調装置は停止状
態である。この状態では電磁弁351も非通電の状態で
あり、電磁弁351は負圧ダイヤフラム337に連通す
る。この状態では、脱臭装置330は実線位置まで回動
し、ダクト326内の空気流路に平行な位置に保持され
る。
【0055】次に、イグニッションスイッチ341が投
入され、リレー342がオンしている状態において、送
風機スイッチ345を低速(Lo),中速(Me),高
速(Hi)のいずれかの位置に投入すると、送風機モー
タ316に通電され、送風機315が作動を開始し、空
調装置が始動する。これと同時に、制御回路350にも
通電されるが、制御装置350は臭いセンサ360から
の信号を検出していない場合は、電磁弁351に通電せ
ず、脱臭装置330は空気流路に平行な位置を継続し脱
臭装置の動作はない。
【0056】また、車外より侵入してきた臭い成分を臭
いセンサ360が感知した場合、制御回路350によっ
て脱臭装置330は図11の一点鎖線で示す空気流を横
断する位置に移動させ、これ以後は脱臭装置330によ
り悪臭を除去し、乗員に不快感を与えない。
【0057】また、送風機スイッチ344がオフされる
と、電磁弁351が非通電となり、負圧ダイヤフラム3
37に大気が供給されるので、脱臭装置330は図11
の実線位置に復帰し、異臭検出に備える。脱臭フィルタ
は活性炭に限らず悪臭除去成分に応じて種々の金属触媒
や金属イオン等を担持処理した活性炭等の化学吸着剤、
あるいは芳香消臭剤を付着させたものが用いられる。
【0058】本実施例によれば、室内に吹出空気ととも
に放出される悪臭成分を脱臭装置によって良好に除去で
きるとともに、臭気が発生していない時には脱臭装置を
通さないので、通風抵抗の増加が発生せず、従って送風
機モータの大容量化を計ることなく、所望の空調能力を
発揮できる。
【0059】更に、車室内でタバコの煙,アミン系成分
等よりなる体臭,強い化粧品からのにおい,イオウ系成
分あるいはアミン系成分等よりなる食品の腐敗臭又はカ
ビ臭による異臭を検出し、許容値を超えた場合に自己ク
リーニングする装置が稼働するシステム又は消臭あるい
は脱臭装置が稼働するシステムとすることにより快適な
居住空間あるいは車を実現する。エアコンディショナー
,カーエアコンあるいは空気清浄機本体を自己クリーニ
ングする装置が稼働するシステムではクリーニング必要
時期を知らせるシステムを設ける。
【0060】実施例5 食器洗い機において食器はカゴに入れられ、操作部のス
タートボタンを押すとシャワーノズルから給水され食器
が洗浄された後、ポンプが稼働し空気吹き出し口から空
気が吹き付けられ食器が乾燥される。所定の時間洗浄し
た後にフタの内側、槽本体に設けられた酵素膜人工合成
膜を感知部分に設けた実施例1の図1に示すセンサによ
り、たんぱく質,脂質の汚れ成分を検出し、その検出値
に基づいて給水量,洗剤量,洗浄時間,すすぎ時間,乾
燥時間を自動的に決定し、最終的な洗浄を行うようにし
た。
【0061】食器洗い機においては未使用時の洗いクズ
の残留によるたんぱく質およびたんぱく質腐敗臭の硫化
水素,インドール,メチルメカプタンのイオウ系成分、
魚臭および魚腐敗臭のアンモニア,エチルアミン,トリ
メチルアミン等のアミン系成分よりなる異臭の発生が問
題となるので、洗いが行われている以外でフタの内側に
設けた前述の構造のセンサにより異臭を検出し、許容値
を超えた場合にその信号により、操作パネルに表示する
か、設けられた消臭装置あるいは脱臭装置から自動的に
稼働するシステムとする。このときセンサの感知部分に
は、リポソームを有する分子膜が用いられる。
【0062】実施例6 全自動洗濯機衣類および洗剤は洗濯槽に入れられ、制御
盤のスタートボタンを押すと給水され、モータが稼働し
洗濯槽自体と回転翼が回転することにより洗濯され、排
水ホースから排水される。全自動洗濯機においてはせっ
けん水,布クズの残留によるカビの発生が問題となるの
で、フタ,制御盤,洗濯槽の外側あるいは洗濯槽を被う
洗濯機本体の内側の上方に実施例1の図1に示す臭いセ
ンサを設置し、全自動洗濯機本体あるいは洗濯槽のカビ
臭を検出し、許容値を超えた場合、これらのクリーニン
グの要否を知らせる表示装置を操作パネルに設ける。
【0063】フタ,制御盤の内側あるいは洗濯槽内側に
同様に臭いセンサを設置し、衣類の汚れから発生するに
おいを検出し、給水量,洗剤量,洗濯時間,すすぎ時間
,脱水時間を自動的に決定し、全自動で洗濯を行うよう
にした。このときセンサの感知部分には、リポソームを
有する分子膜を設ける。
【0064】更に、洗剤として酵素系洗剤が用いられる
場合、洗濯槽内側に臭いセンサを設置し、衣類の汚れに
対応して消費される酵素の減少率を測定し、酵素系洗剤
を自動的に添加し、さらに洗濯時間,すすぎ時間,脱水
時間を自動的に決定し、全自動で洗濯が出来るようにし
た。センサの感知部分には、前記酵素系洗剤に反応する
酵素膜が設けられる。
【0065】実施例7 衣類乾燥機において濡れた衣類はドラムに入れられ、ヒ
ータ,熱交換器,モータが稼働し温風が送られるととも
に衣類が回転し、衣類の水分はダクトに集められ、排水
ホースより排水される。衣類乾燥機においては洗濯にて
落ちきらない衣類の汗,化粧品等の残留による異臭の発
生が問題となるので、ドア,糸くずポケットの内側に臭
いセンサを設置し、異臭を検出する。検出値が許容値を
超えた場合に設置された消臭あるいは脱臭装置によって
脱臭するようにする。又は、検出値については数段階に
表示する表示装置を設け再洗いが分るようにする。この
ときセンサの感知部分には、リポソームを有する分子膜
を設ける。
【0066】実施例8 本発明に係るセンサは感知部分に設ける反応性物質を選
択することによって、目的とする物質を選択的に、且つ
、迅速,高感度に検出することができるので、特に、N
Ox,SOxを分析する分析装置に本発明に係るセンサ
を設置し、特定の成分の迅速,高感度な分析を可能とす
る。
【0067】実施例9 臨床用化学分析装置に本発明に係るセンサを設置し、特
定の生体生成の迅速,高感度な分析を行う。このときセ
ンサの感知部分には、酵素膜を固定化し、グルコースオ
キシターゼ,アルコールオキシターゼ,グリセロールデ
ヒドロゲナーゼ,乳酸酸化酵素,ウリカーゼ,グルタミ
ン酸デヒドロゲナーゼ,アスパラゲナーゼ,メチオニン
アンモニアリアーゼ,ウルアーゼ,コレステロール酸化
酵素,リパーゼ,ホスホリパーゼ,ペニシリナーゼ,ク
リアチナーゼ,ホスファターゼとすると、それぞれグリ
コース,エタノール,グリセロール,乳酸,尿酸,グル
タミン酸,アスパラギニン,メチオニン,尿素,コレス
テロール,中性脂質,リン脂質,ペラシリン,クリアチ
ニン,リン酸イオンの生体成分を選択的に検出できるの
で、臨床用化学分析装置として人体の健康管理が可能と
なる。
【0068】
【発明の効果】本発明によれば、気相における金属,セ
ラミックスあるいは有機化合物の微少な反応量あるいは
環境中の微量成分をngオーダの高感度で検出できるの
で、極微量の反応を問題とする分野として臨床用化学分
析装置の生体成分センサ、電子・情報機器等の信頼性評
価のプローブとしての腐食検出センサあるいは環境中の
湿度センサ,ガスセンサ,においセンサ,微生物検出セ
ンサ,微量イオン濃度センサに適用できるので、これら
の機器の信頼性をより一層高めることができる。また、
各種家電品あるいは空調機用のセンサとして利用するこ
とにより、各種家電品および空調機に備わる各種装置の
制御が可能となり快適な生活がいとなめる。さらに、本
発明にて使用する圧電基板使用センサは量産性に富んで
る上、非常に小型なので、低価格で且つ、小型のセンサ
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のガスセンサの断面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】図1のガスセンサを用いたガス検出装置のブロ
ック図。
【図4】本発明に係るセンサを用いてAu薄膜への水の
吸着過程を測定した線図。
【図5】温度補償用センサを備えたガスセンサの平面図
【図6】図5のガスセンサを用いたガス検出装置のブロ
ック図。
【図7】本発明のガスセンサを用いた冷蔵庫の斜視図。
【図8】図7の断面図。
【図9】図8の冷蔵庫に用いたガス検出装置のブロック
図。
【図10】温度補償セルを有するガスセンサを備えた冷
蔵庫の断面図。
【図11】本発明のガスセンサを備えた自動車用空調装
置の断面図。
【図12】図11の回路図。
【符号の説明】
1…ガスセンサ、2…圧電基体、3…くし状電極、4…
感知用薄膜、5…測定セル、6…シリコンゴム、7…ア
クリル板、8…ネジ、9…底板、10,10′…リード
線、11,11′…アース線、13…配線基板、14…
入力用端子、15…出力用端子、16…露出部、101
…冷蔵庫本体、102…冷凍室扉、103…冷蔵室扉、
104…野菜収納容器、109,208…冷凍室、11
0,209,214…冷蔵室、111,215…野菜収
納室、123…オゾン分解装置、124…オゾン反応室
、125…オゾン発生装置、132,216,360…
臭いセンサ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電基体に設けられた薄膜に超音波振動を
    与え、該薄膜と雰囲気中の微量ガス成分との反応による
    前記薄膜を伝搬する周波数変化を検出することによって
    前記微量ガス成分を検出することを特徴とする雰囲気中
    の微量ガス成分の検出方法。
  2. 【請求項2】圧電基体に設けられた薄膜に超音波振動を
    与え、該薄膜と雰囲気との反応による前記薄膜を伝搬す
    る周波数変化を検出することによって前記雰囲気中での
    前記薄膜を構成する材料に及ぼす腐食挙動を測定するこ
    とを特徴とする環境モニタリング法。
  3. 【請求項3】圧電基体に設けられた薄膜に超音波振動を
    与え、該薄膜と雰囲気との反応による前記薄膜を伝搬す
    る周波数変化を検出することによって前記雰囲気中での
    前記薄膜を構成する材料の材質変化を検出することを特
    徴とする環境モニタリング法。
  4. 【請求項4】圧電基体に設けられた薄膜に超音波振動を
    与え、該薄膜と雰囲気との反応による前記薄膜を伝搬す
    る周波数変化を検出することによって前記雰囲気中での
    微量ガス成分の検出又は前記雰囲気中での前記薄膜を構
    成する材料の重量変化の検出を行う方法であって、前記
    薄膜は金属,有機化合物又はセラミックスの少なくとも
    1つからなることを特徴とする環境モニタリング法。
  5. 【請求項5】雰囲気中の微量ガス成分を検出するガス検
    出装置を備えた機器において、前記ガス検出装置は前記
    微量ガス成分と感知するガスセンサと、該ガスセンサに
    超音波振動を与える発振手段と、前記ガスセンサから出
    た弾性表面波振動の周波数を検出する検出手段とを備え
    、かつ前記ガスセンサは圧電基体と、該基体表面に設け
    られた前記微量ガス成分と反応する物質からなる薄鋳と
    、前記圧電基体に設けられた前記超音波振動を与える電
    極及び与えられた前記超音波振動を検出する電極とを有
    することを特徴とするガス検出装置を備えた機器。
  6. 【請求項6】請求項5において、前記検出手段から得ら
    れた信号を前記微量ガス成分の量に応じてその含有量を
    表示する表示手段を有するガス検出装置を備えた機器。
  7. 【請求項7】雰囲気中の臭い成分を検出する臭い検出装
    置を備えた機器において、前記臭い検出装置は前記臭い
    を感知するガスセンサと、該ガスセンサに超音波振動を
    与える発振手段と、該ガスセンサから出た弾性表面波振
    動の周波数を検出する検出手段とを備え、かつ前記ガス
    センサは圧電基体と、該基体表面に設けられた前記臭い
    成分と反応する物質からなる薄膜と、前記圧電基体に設
    けられた前記超音波振動を与える電極及び与えられた前
    記超音波振動を検出する電極とを有することを特徴とす
    る臭い検出装置を備えた機器。
  8. 【請求項8】請求項7において、前記検出手段からの臭
    い成分に応じた信号の出力に応じてその含有量を表示す
    る表示手段又は前記出力に応じて前記臭い成分を除去す
    る脱臭装置を有する臭い検出装置を備えた機器。
  9. 【請求項9】雰囲気の腐食環境を検出するガス検出装置
    を備えた機器において、前記ガス検出装置は前記雰囲気
    と反応するガスセンサと、該ガスセンサに超音波振動を
    与える発振手段と、該ガスセンサから出た弾性表面波振
    動の周波数を検出する検出手段とを備え、かつ前記ガス
    センサは圧電基体と、該基体表面に設けられた前記雰囲
    気と反応する金属からなる薄膜と、前記圧電基体に設け
    られた前記超音波振動を与える電極及び与えられた前記
    超音波振動を検出する電極とを有することを特徴とする
    ガス検出装置を備えた機器。
  10. 【請求項10】外箱と内箱との間に断熱材を充填し、前
    記内箱に区画された冷蔵室と冷凍室を有する冷蔵庫にお
    いて、少なくとも前記冷蔵室内に食品腐敗臭を検出する
    ガスセンサを設け、該ガスセンサの出力に応じて腐敗度
    を表示する表示装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
  11. 【請求項11】外箱と内箱との間に断熱材を充填し、前
    記内箱内に区画された冷蔵室と冷凍室を有し、食品腐敗
    臭を検出する臭い検出装置を備えた冷蔵庫であって、前
    記臭い検出装置は少なくとも前記冷蔵室内に設けられた
    前記臭い成分を感知するガスセンサと、該ガスセンサに
    超音波振動を与える発振手段と、該ガスセンサから出た
    弾性表面波振動の周波数を検出する検出手段とを備え、
    かつ前記ガスセンサは圧電基体と、該基体表面に設けら
    れた前記臭い成分と反応する物質からなる薄膜と、前記
    圧電基体に設けられた前記超音波振動を与える電極及び
    与えられた前記超音波振動を検出する電極とを有し、前
    記検出手段からの出力に応じて表示する表示装置を備え
    ていることを特徴とする冷蔵庫。
  12. 【請求項12】室内の空気中の微量の異臭を臭いセンサ
    で検出し、この検出した値に応じて前記室内空気を外気
    によって入れ換えるか又は脱臭する空調システムであっ
    て、前記臭いセンサは圧電基体と、該基体表面に設けら
    れた前記臭い成分と反応する物質からなる薄膜とを有し
    、前記臭いセンサに発振器により超音波振動を与えて前
    記薄膜と臭い成分との反応による弾性表面波の周波数変
    化を検出器により検出することにより前記異臭を検出す
    ることを特徴とする空調システム。
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