氣體傳感器模塊、包括氣體傳感器模塊的冰箱及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于檢測氣體的量的氣體傳感器模塊、包括氣體模塊的電子產(chǎn)品、以 及電子產(chǎn)品的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體傳感器是用于感測特定氣體的濃度的設(shè)備，并且按照傳感原理包括半導(dǎo)體型 氣體傳感器、催化燃燒型傳感器、電化學(xué)傳感器等。在這些當(dāng)中，半導(dǎo)體型氣體傳感器使用 感測關(guān)于電阻分量隨著要被感測的目標(biāo)物質(zhì)被氧化或還原的變化的影響的方法，并且電化 學(xué)氣體傳感器使用感測由于氧化/還原溶解在電解液中的氣體所產(chǎn)生的離子的量的方法。
[0003] 因為除了惰性氣體外的大多數(shù)氣體具有氧化/還原趨勢，因此在半導(dǎo)體型氣體傳 感器或電化學(xué)氣體傳感器中還會發(fā)生在其中感測到與目標(biāo)氣體共存的其他氣體的串?dāng)_現(xiàn) 象。因此，在能夠選擇性地檢測特定氣體的感測選擇性方面存在限制。
[0004] 此外，盡管人體嗅覺器官可以檢測引起接近ppb級的氣味的氣體，但是當(dāng)前的氣體 傳感器具有比人體嗅覺器官更低的感測靈敏度，并且因此難以感測處于或低于ppm級的氣 體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明的目的是提供能夠通過將目標(biāo)氣體溶解于水溶液中以感測水溶液的pH變 化來改善相對于目標(biāo)氣體的選擇性和靈敏度的氣體傳感器模塊、具有氣體傳感器模塊的電 子產(chǎn)品和電子產(chǎn)品的控制方法。
[0007] 技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明的一個方面提供能夠通過將目標(biāo)氣體溶解于水溶液中以感測水溶液的pH 變化來改善相對于目標(biāo)氣體的選擇性和靈敏度的氣體傳感器模塊、具有氣體傳感器模塊的 冰箱和冰箱的控制方法。
[0009] 此外，本發(fā)明的一個方面提供了在其中離子對被預(yù)先溶解在水溶液中同時其量和 初始水溶液的pH可以被調(diào)整以調(diào)整相對于要被感測的目標(biāo)氣體的感測范圍和靈敏度的氣 體傳感器模塊、具有氣體傳感器模塊的冰箱和冰箱的控制方法。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于感測目標(biāo)氣體的量的氣體傳感器模塊包括如下水溶 液，在該水溶液中溶解了具有與目標(biāo)氣體相同的解離常數(shù)(PKa)的物質(zhì)的離子對，而且該氣 體傳感器模塊感測由于目標(biāo)氣體溶解在水溶液中而發(fā)生的水溶液的pH變化。
[0011] 目標(biāo)氣體可以是揮發(fā)性有機酸或氨。
[0012 ]氣體傳感器模塊的分辨率可以根據(jù)溶解在水溶液中的離子對的濃度而變化。
[0013] 相對于所述目標(biāo)氣體的濃度的感測范圍可以根據(jù)水溶液的初始pH而變化。
[0014] 當(dāng)所述目標(biāo)氣體是揮發(fā)性有機酸時，水溶液可以具有比目標(biāo)氣體的解離常數(shù)更高 的初始pH。
[0015]水溶液可以具有6或更高的初始pH。
[0016]當(dāng)所述目標(biāo)氣體是乙酸時，0.1 mM到IOOmM的乙酸根離子可以被溶解于水溶液中。
[0017] 當(dāng)所述目標(biāo)氣體是氨時，水溶液可以具有比目標(biāo)氣體的解離常數(shù)更低的初始pH。
[0018] 水溶液可以具有7或更低的初始pH。
[0019] 當(dāng)所述目標(biāo)氣體是氨時，1處到IOmM的銨離子被溶解于水溶液中。
[0020] 從包括乙二醇、甘油和聚乙二醇的組中選擇的至少一種可以被添加到水溶液中。 [0021 ]氣體傳感器模塊還可以包括用于感測pH變化的電化學(xué)傳感器。
[0022] 電化學(xué)傳感器可以包括:工作電極，其電位根據(jù)水溶液內(nèi)的pH變化而變化；以及基 準(zhǔn)電極，其變?yōu)楣ぷ麟姌O的基準(zhǔn)。
[0023] 氣體傳感器模塊還可以包括:殼體，其被配置為容納水溶液并且具有氣體被引入 其中的入口；以及多孔膜，通過入口引入的氣體通過該多孔膜滲透。
[0024]多孔膜可以包括多孔聚四氟乙烯膜。
[0025] 工作電極和基準(zhǔn)電極具有金屬薄膜的形式并且浸在水溶液中。
[0026] 氣體傳感器模塊還可以包括電壓計，其被配置為感測工作電極和基準(zhǔn)電極之間的 電位差。
[0027] 工作電極可以是鉑電極，而且基準(zhǔn)電極可以是氯化銀(Ag/AgCl)電極。
[0028] IOOmM到4M的氯離子被溶解在水溶液中。
[0029] 水溶液與pH指示劑混合，該pH指示劑的顏色根據(jù)水溶液的pH變化而變化。
[0030] 當(dāng)所述目標(biāo)氣體是羧酸時，pH指示劑可以是從包括0 .OOlwt%到0.1 wt %的溴百里 酸藍(lán)和0.OOlwt%到0.1 wt%的甲基紅的組中選擇的至少一種。
[0031] 當(dāng)所述目標(biāo)氣體是氨時，pH指示劑可以是從包括0.0 Olwt %到0.1 wt %的百里酚藍(lán) 試劑、〇. 〇〇Iwt %到0.1 wt%的甲酸紅和0.00Iwt%到0.1 wt%的酸酞試劑的組中選擇的至少 一種。
[0032] 氣體傳感器模塊還可以包括:殼體，其被配置為容納水溶液并且具有氣體被引入 其中的入口；以及多孔膜，通過入口引入的氣體通過該多孔膜滲透。
[0033]多孔膜可以包括多孔聚四氟乙烯膜。
[0034]水溶液可以以液體狀態(tài)或凝膠狀態(tài)存在。
[0035]殼體可以包括纖維，而且水溶液可以被吸收到纖維中并被固定。
[0036]殼體可以由不具有透氣性且透明的材料形成。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，電子產(chǎn)品包括氣體傳感器。
[0038] 電子產(chǎn)品還可以包括從氣體傳感器模塊接收輸出信號的信號接收單元和基于接 收到的信號來確定目標(biāo)食物的狀態(tài)的控制單元。
[0039] 控制單元可以預(yù)先存儲關(guān)于從氣體傳感器模塊輸出的信號和目標(biāo)食物的狀態(tài)之 間的關(guān)系的信息，并且可以根據(jù)所存儲的信息來確定目標(biāo)食物的狀態(tài)。
[0040] 電子產(chǎn)品還可以包括將目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)通信給冰箱的通信單元540。 [0041]電子產(chǎn)品還可以包括顯示所述目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)的顯示單元。
[0042]電子產(chǎn)品可以是冰箱，而且控制單元可以根據(jù)目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)來控制冰 箱的溫度。
[0043]冰箱還可以包括接收目標(biāo)食物的期望狀態(tài)的輸入的輸入單元，而且控制單元可以 基于目標(biāo)食物的輸入期望狀態(tài)和目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)來控制冰箱的溫度。
[0044] 電子產(chǎn)品還可以包括檢測氣體傳感器模塊的顏色的光學(xué)傳感器，以及基于由光學(xué) 傳感器檢測的顏色來確定食物的狀態(tài)的控制單元。
[0045] 電子產(chǎn)品還可以包括將期望食物的所確定的狀態(tài)通信給冰箱的通信單元540。 [0046]電子產(chǎn)品還可以包括顯示所述目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)的顯示單元。
[0047] 電子產(chǎn)品可以是冰箱，而且控制單元可以根據(jù)目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)來控制冰 箱的溫度。
[0048] 冰箱還可以包括接收目標(biāo)食物的期望狀態(tài)的輸入的輸入單元，而且控制單元可以 基于目標(biāo)食物的輸入的期望狀態(tài)和目標(biāo)食物的所確定的期望狀態(tài)來控制冰箱的溫度。
[0049] -種電子產(chǎn)品的控制方法，該電子產(chǎn)品包括水溶液和氣體傳感器模塊，在水溶液 中溶解了具有與目標(biāo)氣體相同的解離常數(shù)(PKa)的物質(zhì)的離子對，氣體傳感器模塊被配置 為感測由于目標(biāo)氣體溶解在水溶液中而發(fā)生的水溶液的pH變化，該控制方法包括:接收從 氣體傳感器模塊的信號輸出；基于接收到的信號來確定目標(biāo)氣體的濃度；以及基于目標(biāo)氣 體的濃度來確定目標(biāo)食物的狀態(tài)。
[0050] 電子產(chǎn)品的控制方法還可以包括顯示目標(biāo)食物的所確定的狀態(tài)。
[0051] 電子產(chǎn)品可以是冰箱，而且電子產(chǎn)品的控制方法還可以包括基于目標(biāo)食物的所確 定的狀態(tài)來控制冰箱的溫度。
[0052] 一種電子產(chǎn)品的控制方法，該電子產(chǎn)品包括水溶液和氣體傳感器模塊，在水溶液 中溶解了具有與目標(biāo)氣體相同的解離常數(shù)(PKa)的物質(zhì)的離子對，氣體傳感器模塊被配置 為感測由于目標(biāo)氣體溶解在水溶液中而發(fā)生的水溶液的pH變化，該控制方法包括:檢測氣 體傳感器模塊的顏色;基于檢測到的顏色來確定目標(biāo)氣體的濃度；以及基于目標(biāo)氣體的濃 度來確定目標(biāo)食物的狀態(tài)。
[0053] 根據(jù)按照本發(fā)明的一個方面的氣體傳感器模塊和具有氣體傳感器模塊的家電，目 標(biāo)氣體被溶解于水溶液中以感測水溶液的PH值的變化，從而提高相對于要被感測的目標(biāo)氣 體的選擇性和靈敏度。
[0054] 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，離子對被預(yù)先溶解于水溶液中同時其量和初始電 解質(zhì)的PH值被調(diào)整，從而調(diào)整相對于要被感測的目標(biāo)氣體的感測范圍和靈敏度。
[0055] 技術(shù)效果
[0056] 根據(jù)上述氣體傳感器模塊、具有氣體傳感器模塊的電子產(chǎn)品以及電子產(chǎn)品的控制 方法，目標(biāo)氣體被溶解于水溶液中以感測水溶液的pH值的變化，從而提高了相對于目標(biāo)氣 體的選擇性和靈敏度。
【附圖說明】
[0057]圖1是示出根據(jù)泡菜(Kimchi)的成熟度所產(chǎn)生的氣體的類型和濃度的圖。
[0058]圖2是示出根據(jù)肉的成熟度所產(chǎn)生的氣體的類型和濃度的圖。
[0059] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣體傳感器模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0060] 圖4是表示根據(jù)水溶液的pH變化的乙酸的離解程度的曲線的圖。
[0061] 圖5A是示出對于預(yù)先溶解在水溶液中乙酸根離子的相應(yīng)量的、根據(jù)外部環(huán)境中的 乙酸濃度的水溶液的pH變化的曲線圖。
[0062] 圖5B是示出對于水溶液的相應(yīng)初始pH的、根據(jù)外部環(huán)境中的乙酸濃度的水溶液的 pH變化的曲線圖。
[0063] 圖6A是示出在泡菜的成熟期間生成的每種類型氣體的特性和亨利常數(shù)值的表。
[0064] 圖6B是示出在肉的冷藏期間生成的每種類型氣體的特性和亨利常數(shù)值的表。
[0065] 圖7是示出根據(jù)乙酸濃度的分離的ppm等級的氣體傳感器模塊的輸出的曲線圖。
[0066] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的氣體傳感器模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0067] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子產(chǎn)品的控制框圖。
[0068]圖IOA和圖IOB是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子產(chǎn)品的外觀圖。
[0069] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的冰箱中的能夠控制溫度的冰箱的控制框圖。
[0070] 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子產(chǎn)品的外觀圖。
[0071] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子產(chǎn)品中的、自動檢測顏色變化的電子產(chǎn)品 的控制框圖。
[0072]圖14A和圖14B是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子產(chǎn)品中的、自動檢測顏色變化的 電子產(chǎn)品的外觀圖。
[0073] 圖15A是根據(jù)實施例的氣體傳感器組件的框圖。
[0074] 圖15B是根據(jù)另一實施例的氣體傳感器組件的框圖。
[0075] 圖16A和圖16B是根據(jù)實施例的氣體傳感器組件的透視圖。
[0076] 圖17A和圖17B是根據(jù)另一實施例的氣體傳感器組件的透視圖。
[0077] 圖18A是根據(jù)實施例的附接到儲存容器的氣體傳感器組件的透視圖。
[0078] 圖18B是根據(jù)另一實施例的附接到存儲容器的氣體傳感器組件的透視圖。
[0079] 圖19是用于根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子產(chǎn)品的控制方法相關(guān)的流程圖。
[0080] 圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子產(chǎn)品的控制方法中的、與控制冰箱的溫度的方 法有關(guān)的流程圖。
[0081] 圖21是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的與電子產(chǎn)品的控制方法有關(guān)的流程圖。
[0082]圖2 2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電子產(chǎn)品的控制方法中的、與控制冰箱的溫度 的方法有關(guān)的流程圖。
[0083] 圖23是與使用電化學(xué)傳感器、基于輸入的目標(biāo)食物的期望狀態(tài)來控制冰箱的溫度 的方法的實施例有關(guān)的流程圖。
[0084] 圖24是與使用電化學(xué)傳感器、基于輸入的目標(biāo)食物的期望狀態(tài)來控制冰箱的溫度 的方法的另一實施例有關(guān)的流程圖。
[0085] 圖25是與使用光學(xué)傳感器、基于輸入的目標(biāo)食物的期望狀態(tài)來控制冰箱的溫度的 方法的實施例有關(guān)的流程圖。
[0086] 圖26是與使用光學(xué)傳感器、基于輸入的目標(biāo)食物的期望狀態(tài)來控制冰箱的溫度的 方法的另一實施例有關(guān)的流程圖。
【具體實施方式】
[0087] 在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一方面的氣體傳感器模塊、包括氣 體傳感器模塊的冰箱和冰箱的控制方法的實施例。
[0088] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣體傳感器模塊可以在感測特定氣體的各種領(lǐng)域中使用。 例如，氣體傳感器模塊可以在環(huán)境管理領(lǐng)域、安全管理領(lǐng)域、醫(yī)療診斷領(lǐng)域、食物管理領(lǐng)域 等中使用。為了詳細(xì)描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作，將描述氣體傳感器模塊被用于監(jiān)測食物狀 態(tài)的食物管理領(lǐng)域中的情況作為下面將要描述的實施例中的例子。
[0089] 圖1是示出根據(jù)泡菜的成熟度所產(chǎn)生的氣體的類型和濃度的圖，而且圖2是示出根 據(jù)肉的成熟度所產(chǎn)生的氣體的類型和濃度的圖。
[0090] 由于在食物的成熟或變質(zhì)過程中產(chǎn)生各種類型的氣體，因此所產(chǎn)生的氣體的類型 和量不僅受食物本身的成熟度的影響，而且也極大地受添加的調(diào)味品或其它成分的影響。
[0091] 在所產(chǎn)生的氣體當(dāng)中，與食物的成熟度緊密相關(guān)的氣體成分包括揮