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JP2020082030A - Dehumidifier and detection device - Google Patents

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JP2020082030A
JP2020082030A JP2018224439A JP2018224439A JP2020082030A JP 2020082030 A JP2020082030 A JP 2020082030A JP 2018224439 A JP2018224439 A JP 2018224439A JP 2018224439 A JP2018224439 A JP 2018224439A JP 2020082030 A JP2020082030 A JP 2020082030A
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国広 丹
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進一 窪田
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勝也 氏本
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Abstract

To provide a dehumidifier that can obtain excellent dehumidification performance, and to provide a detection device.SOLUTION: A dehumidifier 100 includes: a first dehumidification unit 1 for dehumidifying a gas; a second dehumidification unit 2 for dehumidifying a gas that has been dehumidified by the first dehumidification unit 1; and a discharge part 30 for discharging a gas that has been dehumidified by the second dehumidification unit 2. The second dehumidification unit 2 includes an ion generator 21 for generating an ion from the gas that has been dehumidified by the first dehumidification unit 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、除湿器及び検出装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifier and a detection device.

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。 Various studies have been conducted on the detection and analysis of chemical substances by a field asymmetric ion mobility spectroscopy (FAIMS) system. The FAIMS system has an ion filter with a pair of electrodes to which an asymmetric AC signal is applied, and when an ionized chemical substance is passed through the ion filter, it is sorted by the difference in its mobility. The chemical substance can be specified by colliding the chemical substance that has passed through the ion filter with the ion detection electrode and detecting the current generated in the ion detection electrode.

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。 According to the FAIMS system, for example, it is possible to detect the kind and amount of a trace amount of molecules contained in a gas at a ppb to ppt level. On the other hand, if the gas contains% order of water molecules, such a minute amount of molecules will be buried. Moreover, when the humidity of the gas changes, the measured value of the molecule to be detected may change.

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。 On the other hand, a gas analyzer provided with a dehumidifier has been proposed for the purpose of improving analysis accuracy.

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。 However, the dehumidifier provided in the conventional gas analyzer cannot obtain sufficient dehumidification performance, and cannot dehumidify to the extent desired for detection of minute molecules at ppb to ppt levels.

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。 An object of the disclosed technology is to provide a dehumidifier and a detection device that can obtain excellent dehumidification performance.

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。 According to one aspect of the disclosed technique, a dehumidifier includes a first dehumidifying unit that dehumidifies a gas, a second dehumidifying unit that dehumidifies the gas dehumidified by the first dehumidifying unit, and the first dehumidifying unit. And a discharge unit that discharges the gas dehumidified by the dehumidifying unit 2. The second dehumidifying unit has an ion generator that generates ions from the gas dehumidified by the first dehumidifying unit.

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。 According to the disclosed technology, excellent dehumidification performance can be obtained.

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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the dehumidification element provided in 1st Embodiment. 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。It is a figure which shows the locus|trajectory of the movement of the ion in an example of an ion filter. イオンの移動度の電界強度依存性を示す図である。It is a figure which shows the electric field strength dependence of the mobility of an ion. 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。It is a figure which shows an example of the electric field waveform generated by an ion filter. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 2nd Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 3rd Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 4th Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the laminated dehumidification element provided in 4th Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 5th Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 6th Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 7th Embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows the structure of the ion detection apparatus which concerns on 8th Embodiment.

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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.

(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。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. The first embodiment relates to a dehumidifier suitable for dehumidifying a sample gas supplied to a FAIMS system. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the dehumidifier according to the first embodiment.

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。 The dehumidifier 100 according to the first embodiment includes a first dehumidifying unit 1 that dehumidifies a gas, a second dehumidifying unit 2 that dehumidifies a gas dehumidified by the first dehumidifying unit 1, and a second dehumidifying unit 2. The discharging unit 30 that discharges the gas dehumidified by the dehumidifying unit 2. The 1st dehumidification part 1 has the dehumidification element 11 provided with the polymer electrolyte membrane. The 2nd dehumidification part 2 has the ion generator 21, the ion filter 22, the discharge part 23, and the collecting ion electrode 24.

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。 Here, the dehumidifying element 11 will be described. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the dehumidifying element 11.

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。 As shown in FIG. 2, the dehumidifying element 11 has a polymer electrolyte membrane 111, a porous electrode 112 provided on one surface thereof, and a porous electrode 113 provided on the other surface thereof. The porous electrode 112 is arranged inside the housing 60 that constitutes a gas flow path, and the porous electrode 113 is arranged outside the housing 60. Then, a higher electric potential is applied to the porous electrode 112 than the porous electrode 113. For example, the porous electrode 113 is grounded, and a positive voltage is applied to the porous electrode 112 by the DC power supply 12.

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。 In the dehumidifying element 11 thus configured, water molecules contained in the gas in the flow path are absorbed by the porous electrode 112, decomposed on the surface of the polymer electrolyte membrane 111 on the porous electrode 112 side, and generated by decomposition. The generated hydrogen ions permeate the polymer electrolyte membrane 111. The hydrogen ions that have permeated the polymer electrolyte membrane 111 combine with oxygen on the surface of the polymer electrolyte membrane 111 on the side of the porous electrode 113, and become water molecules and are discharged to the outside of the housing 60.

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。 However, although the dehumidifying element 11 is excellent in dehumidifying performance from a gas having high humidity, when the humidity is low, for example, when it is lowered to about 0.1% Rh, the dehumidifying performance is lowered, and the humidity is reduced to a suitable level for the FAIMS system. Cannot be lowered.

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。 Therefore, in the present embodiment, the second dehumidifying unit 2 dehumidifies the gas that has passed through the first dehumidifying unit 1 to further reduce the humidity of the gas. As described above, the second dehumidifying unit 2 has the ion generator 21, the ion filter 22, the discharging unit 23, and the collecting ion electrode 24.

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。 The ion generator 21 has, for example, a planar electrode 211 and a pointed electrode 212. A lower potential than the electrode 211 is applied to the electrode 212. For example, the electrode 211 is grounded, and a negative voltage is applied to the electrode 212 by the DC power supply 25. A high electric field is generated near the tip of the electrode 212, and the gas around the tip of the electrode 212 is ionized. For example, the ion generator 21 can ionize water molecules in the gas.

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。 Here, the ion filter 22 will be described. FIG. 3 is a diagram showing a locus of movement of ions in the example of the ion filter 22. FIG. 4 is a diagram showing the electric field strength dependence of the mobility of ions. FIG. 5 is a diagram showing an example of an electric field waveform generated by the ion filter.

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。 As shown in FIG. 3, the ion filter 22 has a first electrode 221 and a second electrode 222 facing each other, and controls the mobility of passing ions. Note that, here, an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is used, the traveling direction of the molecule to be analyzed is the +Z direction, and the direction in which the first electrode 221 can be seen from the second electrode 222 is the +Y direction. An asymmetric electric field is applied by the pulse power supply 29 between the first electrode 221 and the second electrode 222.

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)
Under the environment of the electric field E, the ions move at the moving speed V represented by the following equation (1). Here, K is the mobility of the ion.
V=K×E (1)

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。 By the way, the mobility of ions depends on the electric field strength. And this electric field strength dependence differs according to the kind of ion. As an example, FIG. 4 shows the electric field strength dependence of the mobility of three different types of ions (ion 91, ion 92, ion 93). Note that, in FIG. 4, for easy understanding, the mobilities of the respective ions are normalized so that the electric field strength is zero.

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。 The mobilities of the three ions (ion 91, ion 92, and ion 93) are almost unchanged at a low electric field strength of 9 kV/cm or less. As the electric field strength increases from about 10 kV/cm, the characteristics peculiar to the ion type appear in the mobility. The mobility of the ions 91 greatly increases as the electric field strength increases, and becomes maximum at a positive high electric field (Emax). The mobility of the ions 92 hardly changes regardless of the electric field strength. The mobility of the ions 93 gradually decreases. In this way, the characteristics of the three parties are shown. The ion filter 22 selects ions by utilizing the difference between the mobility at low electric field strength and the mobility at high electric field strength.

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。 FIG. 3 shows a locus of movement of three ions (ions 91, 92, and 93) between the first electrode 221 and the second electrode 222 of the ion filter 22. Note that here, for the sake of simplicity, the first electrode 221 and the second electrode 222 are parallel plates made of a conductor for convenience.

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。 By making the waveform of the electric field generated between the first electrode 221 and the second electrode 222 an asymmetric electric field waveform, only arbitrary ions (in FIG. 3, the ions 92) can pass through the ion filter 22. it can. Although the first electrode 221 is grounded in FIG. 3, an asymmetric voltage may be applied to the first electrode 221.

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)
FIG. 5 shows an example of an electric field waveform generated between the first electrode 221 and the second electrode 222. In this electric field waveform, a positive high electric field (Emax) and a negative low electric field (Emin) are alternately repeated. The high electric field period (t1) is shorter than the low electric field period (t2), and the ratio of t1 to t2 is 1:3 to 1:5. In this way, the electric field waveform is asymmetric in the vertical direction. This asymmetric electric field waveform is set so that the time average electric field is zero and the following expression (2) is established.
|Emax|×t1=|Emin|×t2 (2)

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。 That is, the area of the area 81 and the area of the area 82 in FIG. 5 are set to be the same.

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)
In the following, the value of |Emax|×t1 and the value of |Emin|×t2 are set to β as shown in the following expression (3).
|Emax|×t1=|Emin|×t2=β (3)

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)
By the way, the velocity (Vup) of ions moving in the Y-axis direction during the high electric field period (t1) is expressed by the following equation (4). Here, K(Emax) is the mobility of ions at a high electric field (Emax).
Vup=K(Emax)×|Emax| (4)

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。 For example, when |Emax| is about 10 kV/cm or more, three ions (ion 91, ion 92, ion 93) have different mobilities for each ion, so that the three ions have different transfer velocities (Vup). Different in three ways. That is, as shown in FIG. 3, the inclinations of the trajectories of the three ions are different from each other in the high electric field period (t1).

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)
The displacement (yup), which is the distance that the ions move in the Y-axis direction during the high electric field period (t1), is expressed by the following equation (5).
yup=Vup×t1 (5)

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)
On the other hand, the velocity (Vdown) of ions moving in the Y-axis direction during the low electric field period (t2) is represented by the following equation (6). Here, K(Emin) is the mobility of ions at a low electric field (Emin).
Vdown=−K(Emin)×|Emin| (6)

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。 For example, when |Emin| is about 5 kV/cm or less, the mobility of three ions (ion 91, ion 92, ion 93) is almost the same, and therefore the moving speeds (Vdown) of the three ions are almost the same. Is. That is, as shown in FIG. 3, in the low electric field period (t2), the inclinations of the trajectories of the three ions are almost the same.

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)
The displacement (ydown), which is the distance that the ions move in the Y-axis direction during the low electric field period (t2), is expressed by the following equation (7).
ydown=Vdown×t2 (7)

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。 Within one cycle (T) of the asymmetric electric field waveform, the ions move in the +Z direction, move in the +Y direction during the period (t1), and move in the −Y direction during the period (t2).

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。 Therefore, as shown in FIG. 3, one that goes to the first electrode 221 while repeating the zigzag motion (ion 91), one that goes toward the second electrode 222 while repeating the zigzag motion (ion 93), and the +Y direction. Is balanced with the displacement in the −Y direction, and is classified as those that pass through the ion filter 22 (ions 92).

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)
By the way, the average displacement (ΔyRF) of the ion in the Y-axis direction in one cycle (T) in the asymmetric electric field waveform is expressed by the following equation (8).
ΔyRF=yup+ydown
=K(Emax)×|Emax|×t1−K(Emin)×|Emin|×t2
(8)

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)
Then, the expression (8) can be expressed as the following expression (9) using the expression (3).
ΔyRF=β{K(Emax)−K(min)} (9)

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)
Here, when K(Emax)−K(min) is set to ΔK, the above equation (9) is expressed as the following equation (10).
ΔyRF=βΔK (10)

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。 β is a constant determined by the asymmetric electric field applied between the first electrode 221 and the second electrode 222. Therefore, the displacement of the ion in the Y-axis direction per period (T) of the asymmetric electric field waveform depends on ΔK which is the difference between the mobility in the low electric field (Emin) and the mobility in the high electric field (Emax).

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。 Assuming that only the carrier gas transports the ions in the Z-axis direction, when the ions stay between the first electrode 221 and the second electrode 222, the displacement of the ions in the Y-axis direction (Y ) Is represented by the following equation (11). Here, tres is an average time during which the ions stay between the first electrode 221 and the second electrode 222 (average ion stay time).

Figure 2020082030
Figure 2020082030

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。 The average ion residence time tres is expressed by the following equation (12). Here, A is the cross-sectional area of the ion path in the ion filter 22, L is the electrode length (electrode depth) in the Z-axis direction, and Q is the volumetric flow rate of the carrier gas. V is the volume (=A×L) of the ion filter 22.

Figure 2020082030
Figure 2020082030

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。 The above equation (11) can be expressed as the following equation (13) using the above equation (12) and the above equation (3). Here, D is the duty of the asymmetric electric field waveform, and D=t1/T.

Figure 2020082030
Figure 2020082030

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。 The high electric field (Emax) in the asymmetric electric field waveform, the volume (V) of the ion path in the ion filter 22, the duty (D) of the asymmetric electric field waveform, and the volume flow rate (Q) of the carrier gas are the same for all ion species. If the value is used, the displacement (Y) can be proportional to the difference ΔK between the mobility in the low electric field (Emin) and the mobility in the high electric field (Emax) peculiar to the ion species from the equation (13). Recognize.

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。 In FIG. 3, the displacement (Y) of the ion 92 is the smallest, and only the ion 92 passes through the ion filter 22. Therefore, by changing the duty (D) so that the ions generated from the water molecules become the ions 92, the ions generated from the water molecules can be passed through the ion filter 22.

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。 Further, the ions 91 and 93 that have contacted the first electrode 221 or the second electrode 222 before passing through the ion filter 22 are neutralized to become molecules. The molecules are released from the emission unit 30 together with the non-ionized molecules, and are supplied as a sample gas to a gas analyzer such as a FAIMS system.

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。 In this way, the ion filter 22 can separate ions generated from water molecules from other ions.

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。 The discharging unit 23 has a collecting ion electrode 24 and a pump 26. A positive voltage is applied to the collecting ion electrode 24 from the DC power supply 27. That is, a voltage having a polarity opposite to that of ions (anions) generated from water molecules is applied. Further, a negative voltage is applied to the housing 60 between the ion filter 22 and the collecting ion electrode 24 by the DC power supply 28. Since the lines of electric force gather on the collecting ion electrode 24, the ions that have passed through the ion filter 22, for example, the ions generated from water molecules are attracted to the collecting ion electrode 24. Then, these ions are discharged out of the system by the pump 26.

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。 According to the second dehumidifying unit 2 configured in this way, the humidity of the gas dehumidified by the first dehumidifying unit 1 to about 0.1% Rh can be further reduced. For example, the humidity can be reduced to 0.01% Rh or less. Then, the gas dehumidified in this way is supplied as a sample gas to a gas analyzer such as a FAIMS system through the emission unit 30.

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。 As described above, according to the dehumidifier 100 according to the first embodiment, the humidity of the gas supplied as the sample gas to the gas analyzer such as the FAIMS system can be significantly reduced. Moreover, since only water molecules can be removed, molecules to be analyzed can be supplied to the gas analyzer. Therefore, the gas analyzer can perform highly accurate analysis without being affected by humidity.

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。 The material of the casing 60 is not particularly limited, but an insulator that absorbs less water molecules, is chemically stable, and reduces ion loss is desirable. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE) can be used. Alternatively, a metal such as stainless steel may be used. However, when a conductive material is used, it is desirable to reduce the loss of ions as much as possible by applying a voltage having the same polarity as the ions generated from water molecules.

(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。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the discharge unit 23. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the dehumidifier according to the second embodiment.

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。 In the dehumidifier 200 according to the second embodiment, a coolable ion collecting electrode 224 is provided instead of the ion collecting electrode 24 and the pump 26, and a drain pipe 225 is arranged below the ion collecting electrode 224. A cooling unit 226 that cools the collecting ion electrode 224 is also provided. The drain pipe 225 is an example of a discarding unit.

他の構成は第1の実施形態と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.

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。 In the dehumidifier 200, by cooling the collecting ion electrode 224 with a cooling device, it is possible to cause the ions coming toward the collecting ion electrode 224 to be moleculed to cause dew condensation. Then, the liquefied water molecules are discharged out of the system through the drain pipe 225.

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。 Also according to the second embodiment, the humidity of the gas supplied as the sample gas to the gas analyzer such as the FAIMS system can be significantly reduced. Moreover, since only water molecules can be removed, molecules to be analyzed can be supplied to the gas analyzer. Therefore, the gas analyzer can perform highly accurate analysis without being affected by humidity.

(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。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the discharge unit 23. FIG. 7: is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 3rd Embodiment.

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。 In the dehumidifier 400 according to the third embodiment, the metal mesh 31 is provided at the entrance of the discharge part 30. A voltage having the same polarity as the case 60 is applied to the metal mesh 31. That is, a negative potential is applied to the metal mesh 31 from the DC power supply 28.

他の構成は第1の実施形態と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.

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。 With the dehumidifier 400, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, according to the dehumidifier 400, it is possible to more reliably suppress the outflow of the ions generated from the water molecules and passing through the ion filter 22 to the emission unit 30.

(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。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the first dehumidifying section 1. FIG. 8: is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 4th Embodiment.

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。 In the dehumidifier 500 according to the fourth embodiment, a laminated dehumidifying element 511 is provided instead of the dehumidifying element 11. FIG. 9 is a sectional view showing the structure of the laminated dehumidifying element 511.

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。 As shown in FIG. 9, the laminated dehumidifying element 511 includes a polymer electrolyte membrane 521, a porous electrode 522 provided on one surface thereof, and a porous electrode 523 provided on the other surface thereof. The laminated dehumidifying element 511 further has a polymer electrolyte membrane 531, a porous electrode 532 provided on one surface thereof, and a porous electrode 533 provided on the other surface thereof. The laminated dehumidifying element 511 further includes an intermediate layer 512 provided between the porous electrode 532 and the porous electrode 523. The intermediate layer 512 is a layer containing oxygen, for example, an air layer. The porous electrode 522 is arranged inside the housing 60 that constitutes the gas flow path, and the porous electrode 533 is arranged outside the housing 60. Then, a higher potential than that of the porous electrodes 523 and 533 is applied to the porous electrodes 522 and 532. For example, the porous electrodes 523 and 533 are grounded, and a positive voltage is applied to the porous electrodes 522 and 532 by the DC power supply 12. As described above, the first dehumidifying unit 1 has the laminated dehumidifying element 511 in which a plurality of dehumidifying elements are stacked.

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。 In the dehumidifying element 11, when the humidity outside the housing 60 is significantly higher than the humidity inside the housing 60, the dehumidifying performance may deteriorate. For example, if the humidity outside the housing 60 is about 80% Rh, hydrogen ions may not easily move between the porous electrode 112 and the porous electrode 113 with the polymer electrolyte membrane 111 sandwiched therebetween. .. On the other hand, in the laminated dehumidifying element 511, since the intermediate layer 512 contains oxygen and dehumidification can be performed in two stages, it is possible to reduce the difference in humidity between each stage. For example, when the humidity of the intermediate layer 512 is, for example, about 10% Rh to 15% Rh, the movement of hydrogen ions between the porous electrode 522 and the porous electrode 523 is also caused by the porous electrode 532 and the porous electrode 533. The movement of hydrogen ions during the period can also be maintained in a good state.

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。 Other configurations are similar to those of the first embodiment. The number of dehumidifying elements included in the laminated dehumidifying element 511 is not limited and may be 3 or more.

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。 Even with the dehumidifier 500, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the dehumidifier 500, even when the humidity outside the housing 60 is significantly higher than the humidity inside the housing 60, it becomes easy to maintain excellent dehumidification performance.

(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。
(Fifth Embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the first dehumidifying section 1. FIG. 10: is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 5th Embodiment.

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。 In the dehumidifier 600 according to the sixth embodiment, a variable DC power supply 612 is provided instead of the DC power supply 12. Further, the first dehumidifying unit 1 has a humidity control circuit 611 and a humidity detecting unit 613. The humidity detector 613 is provided between the dehumidifying element 11 and the ion generator 21, and detects the humidity of the gas that has passed through the dehumidifying element 11. The humidity control circuit 611 feedback-controls the voltage of the variable DC power supply 612 based on the humidity detected by the humidity detector 613. For example, the humidity control circuit 611 controls the dehumidifying element 11 through the voltage of the variable DC power supply 612 so that the humidity of the gas supplied to the ion generator 21 is substantially constant.

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。 With the dehumidifier 600, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, according to the dehumidifier 600, even if the humidity of the gas supplied to the dehumidifier 600 greatly changes, the humidity of the gas supplied to the gas analyzer as the sample gas can be stabilized. Therefore, in the gas analyzer, highly accurate analysis can be performed without being affected by the fluctuation of humidity.

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。 For the humidity detection unit 613, for example, a dew point meter, a resistance type humidity sensor, a capacitance type humidity sensor, or the like can be used. Of these, a capacitance type humidity sensor that is particularly excellent in detecting low humidity is desirable.

(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。
(Sixth Embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment differs from the fifth embodiment in the configuration of the second dehumidifying section 2. FIG. 11: is a schematic diagram which shows the structure of the dehumidifier which concerns on 6th Embodiment.

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。 In the dehumidifier 700 according to the sixth embodiment, a variable DC power supply 725 is provided instead of the DC power supply 25. Further, the second dehumidifying unit 2 has a humidity control circuit 721 and a humidity detecting unit 723. The humidity detector 723 is provided in the discharger 30 and detects the humidity of the gas flowing through the discharger 30. The humidity control circuit 721 feedback-controls the voltage of the variable DC power supply 725 based on the humidity detected by the humidity detector 723. For example, the humidity control circuit 721 controls the ion filter 22 through the voltage of the variable DC power supply 725 so that the humidity of the gas supplied as the sample gas to the gas analyzer is substantially constant.

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。 With the dehumidifier 700, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained. Further, if the ion generator 21 deteriorates, the ionization rate of water molecules may decrease, but even in such a case, the humidity of the gas flowing through the discharge part 30 can be stabilized. Therefore, in the gas analyzer, highly accurate analysis can be performed without being affected by the fluctuation of humidity.

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。 Although the configuration of the humidity detecting unit 723 is not limited, for example, by providing a polymer electrolyte membrane in the humidity detecting unit 723 and utilizing the characteristic that the amount of current consumed changes depending on the humidity when the polymer electrolyte membrane electrolyzes water. It is desirable to have a configuration in which humidity is detected. For the humidity detector 723, for example, a capacitance type humidity sensor or the like may be used.

(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。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is different from the fifth embodiment in the configuration of the second dehumidifying section 2. FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the dehumidifier according to the seventh embodiment.

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。 In the dehumidifier 800 according to the seventh embodiment, a variable DC power supply 725 is provided instead of the DC power supply 25. Further, the second dehumidifying unit 2 has a humidity control circuit 821 and an ammeter 822. The ammeter 822 measures the current flowing through the collector electrode 24. The humidity control circuit 821 feedback-controls the voltage of the variable DC power supply 725 based on the current measured by the ammeter 822. For example, the humidity control circuit 821 controls the voltage of the variable DC power supply 725 so that the difference between the humidity of the gas supplied to the ion generator 21 and the humidity calculated from the current flowing through the collecting ion electrode 24 becomes substantially constant. The ion filter 22 is controlled.

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。 With the dehumidifier 800, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained. Furthermore, the measurement result by the ammeter 822 reflects the amount of water dehumidified by the second dehumidifying unit 2. Therefore, the humidity of the gas flowing through the emission unit 30 can be calculated from the difference between the humidity measured by the humidity detection unit 613 and the humidity calculated from the current flowing through the collecting electrode 24. Therefore, even if the humidity of the gas flowing through the discharging unit 30 is so low that the humidity detecting unit 723 of the dehumidifier 700 cannot detect it, the humidity of the gas flowing through the discharging unit 30 can be stabilized. Therefore, in the gas analyzer, highly accurate analysis can be performed without being affected by the fluctuation of humidity.

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。 In controlling the humidity, it is desirable to use the absolute humidity. Therefore, it is desirable to measure the absolute humidity as well as the temperature by detecting the humidity and control the dehumidifying element 11 and the ion filter 22 based on the absolute humidity.

(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。
(Eighth Embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described. FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the ion detection device according to the eighth embodiment.

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。 The ion detection device 900 according to the eighth embodiment includes an ion filter 910, an ion detection electrode (ion detection unit) 920, and a dehumidifier 930. The ion filter 910 has a first electrode 911 and a second electrode 912 which face each other, and controls the mobility of passing ions. The ion filter 910 has, for example, a configuration similar to that of the ion filter 22 and functions similarly to the ion filter 22. The ion passing through the ion filter 910 collides with the ion detecting electrode 920. That is, the passing ions come into contact with the ion detection electrode 920. Then, the ion detection electrode 920 detects passing ions and outputs an electric characteristic value according to the strength of contact. Examples of the electrical characteristic value include a current value, a voltage value and a resistance value. The ion detection electrode 920 is an example of an output unit. The dehumidifier 930 is the dehumidifier of any of the first to seventh embodiments, and the sample gas 935 containing the ions emitted from the emission unit 30 is supplied to the ion filter 910.

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。 According to the eighth embodiment, since the humidity of the sample gas 935 is extremely low, it is possible to perform highly accurate analysis without being affected by humidity.

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
1 1st dehumidification part 2 2nd dehumidification part 11 Dehumidification element 21 Ion generator 22 Ion filter 23 Exhaust part 24, 224 Collection ion electrode 30 Discharge part 31 Metal mesh 100, 200, 400, 500, 600, 700, 800 Dehumidifier 225 Drain pipe 226 Cooling unit 511 Multilayer dehumidifying element 611, 721, 821 Humidity control circuit 613, 723 Humidity detection unit 822 Ammeter 900 Ion detection device 910 Ion filter 920 Ion detection electrode 930 Dehumidifier

特開2015−158368号公報JP, 2005-158368, A

Claims (12)

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。
A first dehumidifying unit for dehumidifying gas,
A second dehumidifying section for dehumidifying the gas dehumidified by the first dehumidifying section;
A discharge part for discharging the gas dehumidified by the second dehumidifying part;
Have
The said 2nd dehumidification part has an ion generator which produces|generates an ion from the gas dehumidified by the said 1st dehumidification part, The dehumidifier characterized by the above-mentioned.
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。 The dehumidifier according to claim 1, wherein the first dehumidifying section has a dehumidifying element having a polymer electrolyte membrane. 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。 The dehumidifier according to claim 2, wherein the first dehumidifying unit has a plurality of the dehumidifying elements stacked on each other. 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。
The first dehumidifying section,
A first humidity detector that detects the humidity of the gas that has passed through the dehumidifying element;
A first controller for controlling the dehumidifying element based on the humidity detected by the first humidity detector;
The dehumidifier according to claim 2 or 3, further comprising:
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。 The said 2nd dehumidification part has the 1st electrode and 2nd electrode which oppose, and is equipped with the ion filter which controls the mobility of the ion produced|generated by the said ion generator. The dehumidifier according to any one of items 1 to 4. 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。 The dehumidifier according to claim 5, wherein the ion filter passes only ions generated from water molecules among ions generated by the ion generator. 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。 The dehumidifier according to claim 5 or 6, wherein the second dehumidifying unit has a collecting ion electrode that attracts ions that have passed through the ion filter. 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。
The second dehumidifying section,
A cooling unit for cooling the collecting ion electrode,
A discarding unit for discarding water liquefied by the collecting ion electrode,
The dehumidifier according to claim 7, further comprising:
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。
The second dehumidifying section,
A second humidity detector for detecting the humidity of the gas flowing through the discharge part;
A second controller that controls the ion filter based on the humidity detected by the second humidity detector;
The dehumidifier according to any one of claims 5 to 8, further comprising:
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。
The first dehumidifying section,
A dehumidifying element having a polymer electrolyte membrane,
A first humidity detector that detects the humidity of the gas that has passed through the dehumidifying element;
A first controller for controlling the dehumidifying element based on the humidity detected by the first humidity detector;
Have
The second dehumidifying section,
An ion filter having a first electrode and a second electrode facing each other, and controlling the mobility of ions generated by the ion generator;
A collecting ion electrode that attracts ions that have passed through the ion filter;
An ammeter for measuring a current flowing through the collecting ion electrode,
A third controller for controlling the ion filter based on the humidity calculated from the current measured by the ammeter,
The dehumidifier according to claim 1, further comprising:
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。 The dehumidifier according to any one of claims 1 to 10, further comprising a member that is provided at the entrance of the discharge unit and to which a negative potential is applied. 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。
A dehumidifier according to any one of claims 1 to 11,
An output unit that contacts the ions that have passed through the dehumidifier and outputs an electrical characteristic value according to the strength of the contact,
A detection device comprising:
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