气体传感器模块、包括气体传感器模块的冰箱及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于检测气体的量的气体传感器模块、包括气体模块的电子产品、以 及电子产品的控制方法。
【背景技术】
[0002] 气体传感器是用于感测特定气体的浓度的设备，并且按照传感原理包括半导体型 气体传感器、催化燃烧型传感器、电化学传感器等。在这些当中，半导体型气体传感器使用 感测关于电阻分量随着要被感测的目标物质被氧化或还原的变化的影响的方法，并且电化 学气体传感器使用感测由于氧化/还原溶解在电解液中的气体所产生的离子的量的方法。
[0003] 因为除了惰性气体外的大多数气体具有氧化/还原趋势，因此在半导体型气体传 感器或电化学气体传感器中还会发生在其中感测到与目标气体共存的其他气体的串扰现 象。因此，在能够选择性地检测特定气体的感测选择性方面存在限制。
[0004] 此外，尽管人体嗅觉器官可以检测引起接近ppb级的气味的气体，但是当前的气体 传感器具有比人体嗅觉器官更低的感测灵敏度，并且因此难以感测处于或低于ppm级的气 体。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明的目的是提供能够通过将目标气体溶解于水溶液中以感测水溶液的pH变 化来改善相对于目标气体的选择性和灵敏度的气体传感器模块、具有气体传感器模块的电 子产品和电子产品的控制方法。
[0007] 技术方案
[0008] 本发明的一个方面提供能够通过将目标气体溶解于水溶液中以感测水溶液的pH 变化来改善相对于目标气体的选择性和灵敏度的气体传感器模块、具有气体传感器模块的 冰箱和冰箱的控制方法。
[0009] 此外，本发明的一个方面提供了在其中离子对被预先溶解在水溶液中同时其量和 初始水溶液的pH可以被调整以调整相对于要被感测的目标气体的感测范围和灵敏度的气 体传感器模块、具有气体传感器模块的冰箱和冰箱的控制方法。
[0010] 根据本发明的一个方面，用于感测目标气体的量的气体传感器模块包括如下水溶 液，在该水溶液中溶解了具有与目标气体相同的解离常数(PKa)的物质的离子对，而且该气 体传感器模块感测由于目标气体溶解在水溶液中而发生的水溶液的pH变化。
[0011] 目标气体可以是挥发性有机酸或氨。
[0012 ]气体传感器模块的分辨率可以根据溶解在水溶液中的离子对的浓度而变化。
[0013] 相对于所述目标气体的浓度的感测范围可以根据水溶液的初始pH而变化。
[0014] 当所述目标气体是挥发性有机酸时，水溶液可以具有比目标气体的解离常数更高 的初始pH。
[0015]水溶液可以具有6或更高的初始pH。
[0016]当所述目标气体是乙酸时，0.1 mM到IOOmM的乙酸根离子可以被溶解于水溶液中。
[0017] 当所述目标气体是氨时，水溶液可以具有比目标气体的解离常数更低的初始pH。
[0018] 水溶液可以具有7或更低的初始pH。
[0019] 当所述目标气体是氨时，1處到IOmM的铵离子被溶解于水溶液中。
[0020] 从包括乙二醇、甘油和聚乙二醇的组中选择的至少一种可以被添加到水溶液中。 [0021 ]气体传感器模块还可以包括用于感测pH变化的电化学传感器。
[0022] 电化学传感器可以包括:工作电极，其电位根据水溶液内的pH变化而变化；以及基 准电极，其变为工作电极的基准。
[0023] 气体传感器模块还可以包括:壳体，其被配置为容纳水溶液并且具有气体被引入 其中的入口；以及多孔膜，通过入口引入的气体通过该多孔膜渗透。
[0024]多孔膜可以包括多孔聚四氟乙烯膜。
[0025] 工作电极和基准电极具有金属薄膜的形式并且浸在水溶液中。
[0026] 气体传感器模块还可以包括电压计，其被配置为感测工作电极和基准电极之间的 电位差。
[0027] 工作电极可以是铂电极，而且基准电极可以是氯化银(Ag/AgCl)电极。
[0028] IOOmM到4M的氯离子被溶解在水溶液中。
[0029] 水溶液与pH指示剂混合，该pH指示剂的颜色根据水溶液的pH变化而变化。
[0030] 当所述目标气体是羧酸时，pH指示剂可以是从包括0 .OOlwt%到0.1 wt %的溴百里 酸蓝和0.OOlwt%到0.1 wt%的甲基红的组中选择的至少一种。
[0031] 当所述目标气体是氨时，pH指示剂可以是从包括0.0 Olwt %到0.1 wt %的百里酚蓝 试剂、〇. 〇〇Iwt %到0.1 wt%的甲酸红和0.00Iwt%到0.1 wt%的酸酞试剂的组中选择的至少 一种。
[0032] 气体传感器模块还可以包括:壳体，其被配置为容纳水溶液并且具有气体被引入 其中的入口；以及多孔膜，通过入口引入的气体通过该多孔膜渗透。
[0033]多孔膜可以包括多孔聚四氟乙烯膜。
[0034]水溶液可以以液体状态或凝胶状态存在。
[0035]壳体可以包括纤维，而且水溶液可以被吸收到纤维中并被固定。
[0036]壳体可以由不具有透气性且透明的材料形成。
[0037]根据本发明的一个方面，电子产品包括气体传感器。
[0038] 电子产品还可以包括从气体传感器模块接收输出信号的信号接收单元和基于接 收到的信号来确定目标食物的状态的控制单元。
[0039] 控制单元可以预先存储关于从气体传感器模块输出的信号和目标食物的状态之 间的关系的信息，并且可以根据所存储的信息来确定目标食物的状态。
[0040] 电子产品还可以包括将目标食物的所确定的状态通信给冰箱的通信单元540。 [0041]电子产品还可以包括显示所述目标食物的所确定的状态的显示单元。
[0042]电子产品可以是冰箱，而且控制单元可以根据目标食物的所确定的状态来控制冰 箱的温度。
[0043]冰箱还可以包括接收目标食物的期望状态的输入的输入单元，而且控制单元可以 基于目标食物的输入期望状态和目标食物的所确定的状态来控制冰箱的温度。
[0044] 电子产品还可以包括检测气体传感器模块的颜色的光学传感器，以及基于由光学 传感器检测的颜色来确定食物的状态的控制单元。
[0045] 电子产品还可以包括将期望食物的所确定的状态通信给冰箱的通信单元540。 [0046]电子产品还可以包括显示所述目标食物的所确定的状态的显示单元。
[0047] 电子产品可以是冰箱，而且控制单元可以根据目标食物的所确定的状态来控制冰 箱的温度。
[0048] 冰箱还可以包括接收目标食物的期望状态的输入的输入单元，而且控制单元可以 基于目标食物的输入的期望状态和目标食物的所确定的期望状态来控制冰箱的温度。
[0049] -种电子产品的控制方法，该电子产品包括水溶液和气体传感器模块，在水溶液 中溶解了具有与目标气体相同的解离常数(PKa)的物质的离子对，气体传感器模块被配置 为感测由于目标气体溶解在水溶液中而发生的水溶液的pH变化，该控制方法包括:接收从 气体传感器模块的信号输出；基于接收到的信号来确定目标气体的浓度；以及基于目标气 体的浓度来确定目标食物的状态。
[0050] 电子产品的控制方法还可以包括显示目标食物的所确定的状态。
[0051] 电子产品可以是冰箱，而且电子产品的控制方法还可以包括基于目标食物的所确 定的状态来控制冰箱的温度。
[0052] 一种电子产品的控制方法，该电子产品包括水溶液和气体传感器模块，在水溶液 中溶解了具有与目标气体相同的解离常数(PKa)的物质的离子对，气体传感器模块被配置 为感测由于目标气体溶解在水溶液中而发生的水溶液的pH变化，该控制方法包括:检测气 体传感器模块的颜色;基于检测到的颜色来确定目标气体的浓度；以及基于目标气体的浓 度来确定目标食物的状态。
[0053] 根据按照本发明的一个方面的气体传感器模块和具有气体传感器模块的家电，目 标气体被溶解于水溶液中以感测水溶液的PH值的变化，从而提高相对于要被感测的目标气 体的选择性和灵敏度。
[0054] 此外，根据本发明的一个方面，离子对被预先溶解于水溶液中同时其量和初始电 解质的PH值被调整，从而调整相对于要被感测的目标气体的感测范围和灵敏度。
[0055] 技术效果
[0056] 根据上述气体传感器模块、具有气体传感器模块的电子产品以及电子产品的控制 方法，目标气体被溶解于水溶液中以感测水溶液的pH值的变化，从而提高了相对于目标气 体的选择性和灵敏度。
【附图说明】
[0057]图1是示出根据泡菜(Kimchi)的成熟度所产生的气体的类型和浓度的图。
[0058]图2是示出根据肉的成熟度所产生的气体的类型和浓度的图。
[0059] 图3是示出根据本发明的实施例的气体传感器模块的结构的剖面图。
[0060] 图4是表示根据水溶液的pH变化的乙酸的离解程度的曲线的图。
[0061] 图5A是示出对于预先溶解在水溶液中乙酸根离子的相应量的、根据外部环境中的 乙酸浓度的水溶液的pH变化的曲线图。
[0062] 图5B是示出对于水溶液的相应初始pH的、根据外部环境中的乙酸浓度的水溶液的 pH变化的曲线图。
[0063] 图6A是示出在泡菜的成熟期间生成的每种类型气体的特性和亨利常数值的表。
[0064] 图6B是示出在肉的冷藏期间生成的每种类型气体的特性和亨利常数值的表。
[0065] 图7是示出根据乙酸浓度的分离的ppm等级的气体传感器模块的输出的曲线图。
[0066] 图8是示出根据本发明的另一实施例的气体传感器模块的结构的剖面图。
[0067] 图9是根据本发明的实施例的电子产品的控制框图。
[0068]图IOA和图IOB是根据本发明的实施例的电子产品的外观图。
[0069] 图11是根据本发明的实施例的冰箱中的能够控制温度的冰箱的控制框图。
[0070] 图12示出了根据本发明的另一实施例的电子产品的外观图。
[0071] 图13是根据本发明的另一实施例的电子产品中的、自动检测颜色变化的电子产品 的控制框图。
[0072]图14A和图14B是根据本发明的另一实施例的电子产品中的、自动检测颜色变化的 电子产品的外观图。
[0073] 图15A是根据实施例的气体传感器组件的框图。
[0074] 图15B是根据另一实施例的气体传感器组件的框图。
[0075] 图16A和图16B是根据实施例的气体传感器组件的透视图。
[0076] 图17A和图17B是根据另一实施例的气体传感器组件的透视图。
[0077] 图18A是根据实施例的附接到储存容器的气体传感器组件的透视图。
[0078] 图18B是根据另一实施例的附接到存储容器的气体传感器组件的透视图。
[0079] 图19是用于根据本发明的实施例的电子产品的控制方法相关的流程图。
[0080] 图20是根据本发明的实施例的电子产品的控制方法中的、与控制冰箱的温度的方 法有关的流程图。
[0081] 图21是根据本发明的另一实施例的与电子产品的控制方法有关的流程图。
[0082]图2 2是根据本发明的另一实施例的电子产品的控制方法中的、与控制冰箱的温度 的方法有关的流程图。
[0083] 图23是与使用电化学传感器、基于输入的目标食物的期望状态来控制冰箱的温度 的方法的实施例有关的流程图。
[0084] 图24是与使用电化学传感器、基于输入的目标食物的期望状态来控制冰箱的温度 的方法的另一实施例有关的流程图。
[0085] 图25是与使用光学传感器、基于输入的目标食物的期望状态来控制冰箱的温度的 方法的实施例有关的流程图。
[0086] 图26是与使用光学传感器、基于输入的目标食物的期望状态来控制冰箱的温度的 方法的另一实施例有关的流程图。
【具体实施方式】
[0087] 在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的一方面的气体传感器模块、包括气 体传感器模块的冰箱和冰箱的控制方法的实施例。
[0088] 根据本发明的实施例的气体传感器模块可以在感测特定气体的各种领域中使用。 例如，气体传感器模块可以在环境管理领域、安全管理领域、医疗诊断领域、食物管理领域 等中使用。为了详细描述本发明的结构和操作，将描述气体传感器模块被用于监测食物状 态的食物管理领域中的情况作为下面将要描述的实施例中的例子。
[0089] 图1是示出根据泡菜的成熟度所产生的气体的类型和浓度的图，而且图2是示出根 据肉的成熟度所产生的气体的类型和浓度的图。
[0090] 由于在食物的成熟或变质过程中产生各种类型的气体，因此所产生的气体的类型 和量不仅受食物本身的成熟度的影响，而且也极大地受添加的调味品或其它成分的影响。
[0091] 在所产生的气体当中，与食物的成熟度紧密相关的气体成分包括挥