(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散セルが重合体膜を有し、この膜の中へ、そしてそれを通して有機化合物が拡散し、重合体膜が環境的媒体とキャリアー流体のゾーンとの中間膜をなす、拡散セルを使用する環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を環境的に監視する方法において、
拡散セルが、ヘンリーの法則による平衡を適用するキャリアー流体の流量で操作され、それによりこのキャリアー流体が環境的媒体中の有機化合物の濃度とヘンリーの平衡法則の平衡で重合体膜を通して拡散された有機化合物の濃度を獲得し、使用に当たって、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物が、比較的に高感度で検出され、前記流量を維持しながら、前記有機化合物がキャリアー流体中で監視され、時間とともに変化する有機化合物の濃度を決定し、有機化合物に対するヘンリーの法則の比例定数を使用することによって、環境的媒体中の有機化合物を示す出力信号が提供されることを特徴とする当該方法。
【請求項２】
拡散セルを通しての、所定の低流量のキャリアー流体を使用することを含む請求の範囲１に記載の方法。
【請求項３】
監視が、キャリアー流体中の既知の有機化合物の既知のレベルのデータを使用して較正された検出器によって行われる請求の範囲１に記載の方法。
【請求項４】
ヘンリーの法則による平衡を適用する前記キャリアー流体の流量が、拡散セルの寸法、拡散セルの構造材料及び有機化合物の組成に基づく数学的モデルによって決定される請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
重合体膜を通る有機化合物の各吸収を決定するため、及び全ての前記有機化合物の環境的媒体とキャリアー流体とのヘンリーの法則平衡を維持するキャリアー流体の所定の流量を決定するために多数の既知の有機化合物を試験すること、及び決定されたようなキャリアー流体の流量で拡散セルを操作することを含む請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
地下水中の多数の有機化合物を監視すること、及び時間での濃度の変化に関するデータを得ることに適用する請求の範囲１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
選択された時間でキャリアー流体中の有機化合物を集めること、及び有機化合物の濃度を計算する前に集められたサンプルを測定することをさらに含む請求の範囲５に記載の方法。
【請求項８】
有機化合物を濃縮するために熱脱着チューブを使用すること、及び有機化合物を検出するためにコンパクトなソリッドステート検出器を使用することを含む、請求の範囲７に記載の方法。
【請求項９】
長期にわたって熱脱着チューブによる吸着を調整するために、熱脱着チューブ、加熱手段及び調整手段をさらに含み、比較的端短時間で加熱手段を活性化して有機化合物を脱着し、監視のために検出器に供給する請求の範囲８に記載の方法。
【請求項１０】
キャリアー流体として空気又は窒素を使用する、請求の範囲１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
キャリアー流体が10ml/分より少ない流量で供給される、請求の範囲１ないし10のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
拡散セルを通しての流れがないようにキャリアー流体に対して閉鎖系にしておくことを含む、請求の範囲１に記載の方法。
【請求項１３】
監視される有機化合物が、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、ブロモホルム、トリクロロエタン及びメタンからなる群からの１以上である、請求の範囲１ないし12のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
有機化合物の半定量的リアルタイム監視をするための操作がなされる、請求の範囲１ないし13のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
以下のことを包含する環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物のその場でのリアルタイム監視に使用する装置：
（ａ）環境的媒体中の有機化合物をサンプリングするための拡散セル（12、112、201）であり、拡散セルは重合体膜（12、125、201）を包含し、この膜の中に、そしてそれを通して有機化合物が拡散し、重合体膜は、環境的媒体とキャリアー流体のゾーンとの間の中間膜を提供する；
（ｂ）拡散セルのゾーンを通るキャリアー流体の流量を調整する装置であり、それによりキャリアー流体の流量がヘンリーの法則による平衡を供給しない値より小さく、キャリアー流体が環境的媒体中の有機化合物の濃度と実質的にヘンリーの平衡法則の平衡で重合体膜を通して拡散された有機化合物の濃度を獲得する；
（ｃ）キャリアー流体の流量に関する前記値を決定するために較正される拡散セル（12、112、201）；
（ｄ）キャリアー流体を監視するための監視装置（18、138、203）であり、それにより使用において、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を比較的高度な感度で検出され得る；
（ｅ）そのヘンリーの法則の比例定数を使用する環境的媒体中の有機化合物の濃度を決定するようにされている装置；および
（ｆ）時間で変化する信号および環境的媒体中の有機化合物の対応する濃度を提供するための出力装置（42、142、205）。
【請求項１６】
請求の範囲15に記載の装置であり、該装置はさらに、調整装置の調整の下、拡散セルへのキャリアー流体の流れを発生するための拡散セルと組み合わさった流体の流れを発生する装置、及び該キャリアー流体を監視装置に送給するための装置（32、132）を含有する。
【請求項１７】
請求の範囲15又は16に記載の装置であり、ここに拡散セルはシリコーンゴム材料のチューブ（12、125、201）からなり、これは螺旋のコイル状に巻かれ、これはコイルの外側を流れる環境媒体中に浸され、管状コイルはその中をキャリアー流体が通過するようにされている。
【請求項１８】
請求の範囲17に記載の装置であり、ここにコイルは約1mの長さ、1mmの内径及び1.5mmの外径のチューブを含み、大気又は窒素であるキャリアー流体で、流量を約5ml/分までにすることを調整する装置である。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、低濃度の有機化合物の環境的な監視（モニター）の方法及び装置に関し、とくに、それのみではないが、帯水層からの地下水の低濃度の揮発性有機化合物（VOCs）を、拡散セルを使用して、その場でリアルタイムに環境的に監視する方法及び装置に関するものである。
背景技術
飲料水が地下の帯水層から得られる場合、汚染物を注意深く監視することが必要である。とくに問題となる汚染物は、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン（BTEX化合物）、トリクロロエタン（TCE）、ハロメタンその他これらのの誘導体である。地下水におけるVOCsの可能性のある汚染源は、例えば漏洩のおそれのある地下タンクからの有機溶剤や石油の漏洩である。そのような地区での地下水のVOCsによる汚染は起こり得るし、これを検出するのは困難である。
飲料水におけるVOCsの規制濃度は通常非常に低い。したがって、このVOCsはpptからppbの範囲の低濃度レベルで、正確に測定される必要がある。多くの地域で許容される濃度はだんだん低くなってきている。そのような低濃度でのVOCsの測定は、大気での監視においてもまた必要である。VOCsの監視は、環境的汚染のレベルのデータをリアルタイムで得るために、連続的な又は半連続的な方法であることが必要である。
ある拡散セルは、ガス検知装置に直接連結したガス相を包含する封止中空膜からなる。この膜は、酸素や揮発性有機化合物のようなガスは透過させるが、水は比較的に透過させないで、セル内のガス相と外部の媒体との中間膜（インターフェース）を構成する。ある拡散セルは、解放空間内の雰囲気とセルの外部媒体との間の平衡関係に依存している。
種々の重合体物質で構成された拡散セルは、有機又は他の化合物を吸収するものとして知られており、例えば地下水中の溶解メタンや溶解酸素の測定に使用されている。例えばシリコーン物質は、有機化合物をよく透過させ、水や他の極性の高い物質は阻止する。拡散セルの重合体物質を通しての定常状態の拡散は、重合体物質のそれぞれの液相、気相サイドの分圧により起こる。この定常状態の拡散は、フィックの拡散第１法則により定義される。
知られた監視装置は重合体拡散セルを有し、その両端は上流側チューブ及び下流側チューブにそれぞれ連結している。これらのチューブはアクセスラインと呼ばれている。このアクセスラインは、通常ステンレス鋼又は他のVOCsを比較的透過させない材料、例えばナイロン等でできている。この拡散セルは、通常長いチューブ、例えばシリコーンでできている。このアクセスライン及び拡散セルはキャリアー液体又はガス、例えば空気によりパージされる。ガスの試料は下流のアクセスラインから取り出され、ガスクロマトグラフを使用してメタン等を測定される。この技術の問題は、検出器が比較的高価であり、ポータブルでないことである。さらに、塩素のないVOCsはppbの範囲では測定できないことである。
他の知られた検出装置として、コンパクトなソリッドステート検出器を使用して、塩素化炭化水素等の特定の化合物を測定するものが、それらの化合物のリアルタイム連続分析を行うのに使用されている。この監視装置に使用される検出器は、中をキャリアーガスが通ってアクセスラインと流体的に連結する透過性のシリコンチューブを有している。ソリッドステート検出器は下流のアクセスラインに連結している。キャリアーガスはアクセスラインと透過性のシリコーンチューブを、比較的大きい流量で、例えば170ml/分で流れる。この監視装置の感度もまた、ppmの範囲に制限されている。
発明の開示
少なくとも本発明の好ましい態様は、低濃度レベル、例えばppb範囲の有機化合物を、比較的に正確に、環境的に監視する方法及び装置を提供することにある。さらに、そのような低濃度の有機化合物を、その場で、リアルタイムで監視することができ、かつ、装置が比較的に簡単で、効率よく、低コストで正確であるような装置を提供することである。
本発明によれば、環境的媒体中の低濃度の有機化合物を環境的に監視する、次のことからなる方法が提供される：
有機化合物をサンプリングするために、拡散セルを環境的媒体中に置き、この拡散セルは重合体膜を有し、この膜の中へ、そしてそれを通して有機化合物が拡散し、この重合体膜は環境的媒体とキャリアー流体のゾーンとの隔壁をなしている；
拡散セルにキャリアー流体を供給し、このキャリアー流体が環境的媒体中の有機化合物の濃度と実質的に平衡する有機化合物の濃度を獲得し、使用に当たって、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物が、比較的に高感度で検出される；
キャリアー流体中の有機化合物を監視し、環境的媒体中の有機化合物を示す出力信号を提供する。
重要な態様は、リアルタイムの監視を行うことである。
好ましくは、それぞれの有機化合物についての平衡定数が、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を比較的に正確に計算するのに使用できるように、キャリアー流体の所定の流量を選定することである。
好ましくは、平衡定数は有機化合物のそれぞれについて、ヘンリーの法則の定数として定義される。
好ましくは、キャリアー流体の所定の流量は、数学的モデルの実験データによる較正により決定されることができる。
好ましくは、この実験データは、拡散セルの寸法、拡散セルの構造材料及び有機化合物の組成といった、１又は１以上の試験変数に基づいている。
好ましくは、キャリアー流体の所定の流量は、拡散セルの中に吸着される有機化合物の分配に起因する有害な応答性質を実質的に最小にするように変更することができる。
重要な態様においては、キャリアー流体は、10ml/分より少なく、好ましくは２〜5ml/分であるが、さらに低い流量も可能である。
典型的には、有害な効果の一つは、濃度が時間とともに変化する場合の記憶効果（memory effect）である。ここでは、環境的媒体の中に比較して高い濃度で拡散セル中に吸着された第１の有機化合物が、環境的媒体の中に比較して低い濃度で拡散セル中に吸着された第２の有機化合物と比べて、不正確に検出される。例えば、トリメチルベンゼンはベンゼンよりも分配率が高い。したがって、環境的媒体中の有機化合物の濃度が変化すると、分配率の高い化合物は、拡散セルを通して平衡になる時間を遅延させることになる。この遅延した応答時間は記憶効果として知られており、このことは結果の評価において考慮されるべきである。知られた有機化合物においては、この効果についての較正と修正はリアルタイム監視を改善するのに有効である。
典型的には、この方法はさらに、キャリアー流体中の有機化合物の存在を検出する段階を包含する。
好ましくは、この方法はさらに、検出の段階の前に有機化合物を濃縮する段階を包含する。
好ましくは、キャリアー流体中の有機化合物を検出する段階では、コンパクトで高感度なソリッドステート検出器を使用して行われる。
監視が行われる有機化合物の例としては、BTEX（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）、ブロモホルム、トリクロロエタン（TCE）及びメタンが挙げられる。
本発明の他の面においては、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物をその場でリアルタイムに環境的に監視する、次のことを包含する装置が提供される：
環境的媒体の中の有機化合物を拡散的にサンプリングする拡散セル；
サンプリングされた有機化合物を拡散セルと流体的に連結して濃縮する手段；
該濃縮手段と流体的に連結して有機化合物の存在を検出する手段であり、これは使用に当たって、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を比較的に正確に検出する；
好ましくは、この装置はさらに、拡散セルに連結した流体の流れを起こす手段を包含し、これは拡散セルに対するキャリアー所定の流量を発生させ、キャリアー流体を濃縮手段に供給する。そしてその際、キャリアー流体の所定の流量は十分低く制御され、拡散セル中の有機化合物の濃度は環境的媒体中の有機化合物の濃度と実質的に平衡となるようにする。
好ましくは、拡散セルはチューブ状であり、シリコーン材料で構成されている。
好ましくは、濃縮手段はサンプリングされた有機化合物を吸着する吸着剤と、それに吸着された有機化合物を脱着するためのオーブンのような装置を有する熱脱着チューブからなる。
好ましくは、検出器は、前以て選択された有機化合物をリアルタイムで分析するのに使用できるコンパクトなソリッドステート検出器からなる。
【図面の簡単な説明】
本発明のより良き理解のために、可能な態様を以下に記載する。また、説明のみを目的として、添付の図を参照する。図において：
第１図は、本発明の態様の１つの概要であり、実験室の試験装置を示す；
第２図は、トリクロロエタン（TCE）の知られた低濃度の範囲のグラフであり、図１の装置で使用された電子捕捉検出器（ECD）から得られる対応ピークである；
第３図は、TCEに対して較正した図１の装置から得られたハロメタンの相対的濃度を示すグラフである；
第４図は、ブロモホルムに対して較正した図１の装置から得られたハロメタンの相対的濃度を示すグラフである；
第５図は、ガスクロマトグラフ／質量分析により分析された、第２拡散セルにおける特定のハロメタン及び全ハロゲン化VOCsの濃度を示すグラフである；
第６図は、第２の態様であり、その場でのリアルタイム監視に使用する原型の概要を示す；そして、
第７図は、キャリアー流体の流れの無い、閉鎖型拡散セルのある第３の態様を示す。
発明を実施するための最良の形態
以下の説明の目的において、濃度単位のナノグラム／リットル（ng L-1）又はその同等物は、pptと同じレベルの濃度と考えるべきである。
図１の態様は、実験室試験装置の概要図である（これをベースにして、例えば地下水中のVOCsを監視するためのような、その場でのリアルタイム環境的監視に使用される図６に示す原型が開発された）。図１を参照して説明される態様は、本発明の応用分野の説明のためだけのものである。この装置は、検出器18に連結した、拡散セル12を有し、水中の有機化合物を監視するようにされている。水は入口22を通ってステンレス鋼製槽20に供給され、出口24から排出される。拡散セル12は螺旋コイル状に形成されたシリコーン材料のチューブを有している。このチューブは内径が1mm、外径1.5mm、全体の長さ1mである。螺旋コイルは上流アクセスライン30に接続され、その入口34からキャリアー流体（この場合は高純度窒素）が装入される。このコイルはまた下流アクセスライン32に接続され、キャリアー流体はこれでオーブン38に運ばれる。オーブンの中には活性炭捕捉熱脱着チューブ14が置かれている。この熱脱着チューブ14の下流には、排出アクセスライン40があり、キャリアー流体を電子捕捉検出器（ECD）16に排出する。この装置はさらにECD16に電気的に接続された積分器42を有しており、ECD16から出て来、有機化合物の濃度に相応する信号を記録する。
この装置はさらに、ライン32の中に注入口36を有し、これは既知の標準物質の既知の量を注入口36から注入し、装置の較正をするのに使用される。
例えば、既知の量のTCE及びブロモホルムを注入し、ECDのピークの読みをそれぞれの標準物質の既知量に対してプロットする。図２は注入されたTCEの量及び相応するECD16のピークの読みを示すグラフである。集積時間として１時間キャリアー流体のためにとった。この場合、純粋な窒素ガス23で流量は5ml/分であった。TCEは、ECD16ではTCE注入量4ngまで検出可能である。4ng以下のTCEでは、信号対ノイズの比が３対１であり、ECD16出力の背景ノイズとTCEのピークの読みとを区別するのが比較的に困難になる。そこで、これがECD16の感度ということになる。TCEの4ngは、13ng/Lのガス濃度に相当し、ヘンリーの法則定数の0.36に基づけば、約37ng/Lの水性濃度検出限界に相当する。ECD16をブロモホルムで較正した場合は、検出限界は36ng又は約TCEより９倍少ない。36ngのブロモホルムは120ng/Lのガス濃度に相当し、ヘンリーの法則定数の0.024に基づけば、約5000ng/Lの水性濃度検出限界に相当する。
装置10は、低レベル濃度のVOCs、この場合主として水道水中のハロメタン、を監視するのに使用される。
図３、図４にそれぞれ示されるように、VOC濃度はTCE又はブロモホルムに対する較正に相関するので、これは半定量的測定方法である。水道水は連続的にステンレス鋼製流れ槽20を通って100ml/分の通常流量で通過する。上流アクセスライン30には、純粋空気34が5ml/分の流量で連続的に供給される。
この流量5ml/分は十分低く設定されており、これにより拡散セル12中のVOCsの濃度は、流れ槽20を通る水道水の中のVOCsの濃度と実質的に平衡である。この平衡は比較的に低い流量を採用することにより、好ましくは比較的に長い拡散セル、例えば1.0m、等と相俟って達成される。
この所定の流量は多くの要因により変わる。例えば、拡散セル12が構成される重合体物質、拡散セルの内部及び外部形状や寸法、環境的媒体中の有機化合物の組成等である。上記のことや他の関係する変数に関する実験データに基づいて、何ら知られた用途におけるキャリアー流体の所定の流量は、数学的モデルにより計算することができる。
この所定の流量は、これを変更して、トリメチルベンゼンのように拡散セル12中にベンゼン等の化合物よりも比較的高度に吸着される化合物に関して、劣った応答をする特性を最小にすることができる。トリメチルベンゼンはベンゼンに比較すると著しく多く拡散セル12壁に分配される。このトリメチルベンゼンのように分配の大きいものは、記憶効果（memory effect）をもたらす。この記憶効果とは、もしVOCsの濃度が時間とともに変化すると拡散セル12中のVOCsが外部媒体中のVOCs濃度と平衡に達するのにかなりの時間を要するということである。これは従って、平衡になるまではVOCの検出が不正確になるということである。
オーブン38は70℃／分の早さで40℃から200℃まで立ち上がるようにプログラムされている。活性炭捕捉熱脱着チューブ14に例えば20分間又はそれ以上集められたVOCsは、それから脱着され、有機化合物の濃縮物を含有する空気の流れは分析のために通過する。計算器42はECD16からのデータを記録する。約５日間の連続的監視で計算器42から得られたTCE及びブロモホルムに対するハロメタンガスの濃度の記録を、図３及び図４のグラフにそれぞれ示す。流れ槽20を通る水道水は、それぞれのグラフの約125時間の時点で蒸留水に変更された。図３及び図４から判るように、装置10からのVOC濃度記録のレベルは段々低下し、実質的にゼロとなった。
活性炭捕捉熱脱着チューブ14からのVOCsの濃度がECD16の検出範囲を越える場合には、分析の前に濃度を低下させる必要がある。これは、拡散セル12からのサンプルガスをメーキャップガス（図示せず）により希釈することにより達成させる。このメーキャップガスは、脱着チューブ14の下流に、例えば20ml/分の流量で注入することができる。
流れ槽20には、第２の拡散セル（図示せず）を設けることができる。有機サンプルはこの第２の拡散セルから手作業でTENAXトラップに集めることができる。このTENAXトラップで得られた有機サンプルは、それから熱脱着され、ガスクロマトグラフ及び質量分析によりそれぞれのハロメタン（クロロホルム、四塩化炭素、ブロモジクロロメタン、ジブロモクロロメタン、及びブロモホルム）を検出する。このような手作業で集められたサンプルから得られた分析結果を図５のグラフに示す。全ハロゲン化VOCsのプロットは、装置10から得られる全ハロゲン化VOCsのプロットとともに図４に示される。相対的に見て、この結果は実質的に相応している。ヘンリーの法則の定数0.045が、全ハロゲン化VOCsに使用されて相対的なVOC濃度を決定した。
コンパクトなソリッドステート検出器、この例ではFIGAROモデル番号TGS822ガスセンサー、の感度は、例えばベンゼン及びTCEの既知量の範囲を使用して評価される。5ml/分のキャリアー流体の流量において１時間集められた。ベンゼン及びTCEにおけるヘンリーの法則の定数のそれぞれ0.24及び0.36に基づき、20ng及び90ngの検出限界は、水性濃度のそれぞれ300ng/L及び900ng/Lに相当する。
炭化水素に関してはFIGARO検出器が作動するには、２％以上の酸素を必要とすることが判った。これはキャリアーガスとして空気を使用することにより達成される。
本発明の態様では、少なくとも次の幾つかの効用が達成される：
1.記述された方法は、ppt〜ppb範囲のVOCsの低濃度レベルの感度がある；
2.記述された装置は、ppb範囲のVOCsの正確なリアルタイムの測定ができる；
3.この装置は操作が容易であり、従来の穴明けや表面水のサンプリングに要求されるサンプリングや監視が不要になる；
4.この装置は比較的安価であり、例えばコンパクトなソリッドステートや同様の検出器が使用できる；そして
5.この装置は、VOCsの、例えばその場での、連続的な環境的な監視を可能にする。
当業者にとっては、前記に記述したことに加えて、本発明の基本的発明概念を離れることなく、種々の変更がなされ得ることは自明である。例えば、環境的媒体中の有機化合物の濃度が拡散セル中の有機化合物の濃度と実質的に平衡している限り、キャリアー流体の流量は拡散セルの寸法にしたがって変更することができる。所定の流量は、実験データに基づいて数学的モデルによる較正により決定することができる。すなわち、流量及び拡散セルの形状、構造体の重合材料、チューブの寸法は、拡散及び分配プロセスの数学的モデルを使用して、実験データから決定することができる。代わりに、所定の流量は、第２の拡散セルとガスクロマトグラフ／質量分析を環境的媒体に含まれる有機化合物の標準指標として、試行錯誤法により計算することができる。
さらに、上記の装置は変更することができる：例えば、濃縮手段は、活性炭捕捉脱着チューブから有機化合物を脱着するのに、ガスクロマトグラフの温度プログラムが可能なオーブンよりも、電池からの電力使用の加熱要素を使用するようにすることもできる。この検出器はある範囲の化合物から特定の有機化合物を分析するように選択することもできる。有利な点では、この検出器は比較的に低コストのコンパクトなソリッドステート装置である。拡散セルの重合体材料は、代わりにゴム、PTFE又はVITONであってもよい。円筒状のセルもまた、0.25〜0.5mmの壁厚さ及び外径1.5〜3mmで試験された。
図６の態様で示されるように、水を監視する装置は拡散セルユニット112、及び活性炭捕捉熱脱着チューブ114とソリッドステートガスセンサー116の形の検出器を有するサンプル検出器ユニット138からなっている。この拡散セル112は、水の入口122及び出口124を有するステンレス鋼のハウジング120を有している。
この拡散セルユニット112はさらに、シリコーンゴム又は他のシリコーン材料（例えばジメチルシロキサン）の螺旋コイル状のチューブ125を有している。このチューブ125は、この例示においては、内径1.0mm、外径1.5mm、及び全長1.0mである。この拡散チューブ125は上流端、及び下流端を有し、それぞれ上流アクセスライン130及び下流アクセスライン132に連結している。上流アクセスライン130は高純度空気（図示せず）の装入口134に連結され、これは拡散セル125に供給されるキャリアー流体である。下流アクセスライン132は検出器ユニット138に連結され、注入口136を有する。この態様の注入口136は、Ｔ形状のSWAGELOKである。この態様においては、サンプリングされたVOCsを吸着する物質は活性炭捕捉熱脱着チューブ114の中に包含されている。アクセスライン130及び132は、有機化合物に不活性なステンレス鋼製である。このことにより、もしプロセスラインが重合体物質であったなら起こるかもしれない相互汚染のリスクを回避することができる。
この装置は、電力源140及び計算器142に連結され、標準VOCを使用して前以てした較正を参照してサンプルの有機化合物に相応するセンサー116からの電気信号を記録する。
図７を参照すると、閉鎖系が提供され、螺旋コイル201を有するシリコーン物質の重合体物質の拡散セルチューブ200が有る。螺旋コイルは環境的媒体202中に浸漬され、ここでチューブの壁を通ってその中へ、環境的媒体202中の有機化合物の拡散が生ずる。このチューブ200はセンサーユニット203に連結され、これにはこの例では低コストの市販の炭化水素センサー204があり、このユニット203は計算器205に連結されている。
以上に説明した態様は、メタンのような有機流体の検出、特にppmレベルで検出すべきときに有効であることが判った。
通常は、FIGAROブランドセンサーが用いられ、モデルTGS800、822、815又は842が好適である。このセンサーはポリカーボネトのハウジング206中に封止され、チューブ200に接続されている。この場合、チューブは外径3.0mm、内径2.0mm、壁の厚みは0.5mmであった。このFIGAROブランドセンサーは加熱コイルを有し、これはセンサー素子を約400℃に加熱する。
このセンサーはセンサーヒーターを連続的に作動させて使用することができる。しかし、電力の節約のため、及びメタン消費と拡散セル内部の水蒸気発生の軽減のため、間欠的に作動するのが有利である。これにより、12ボルトの蓄電池又は太陽電池で作動させることができる。間欠的な作動では、典型的にはセンサーヒーターを測定の200秒前に働かせる。データ計算器205は、間欠的な計算操作及びセンサーの予備加熱の制御にも使用される。このセンサー要素は1180オーム、0.1％許容差の抵抗と直列に接続される。
産業上の利用可能性
本発明は、低濃度の有機化合物を、その場で、リアルタイムで監視することができ、かつ比較的に簡単で、効率よく、低コストで正確であるような装置を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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