(57)【要約】IMS(4,104)または他の装置用の蒸気発生装置(1,101)は、蒸気が生成されるチャンバ(9,109)を有する。ファンまたは他の流発生装置(6,106)は、前記蒸気チャンバ(9,109)の蒸気チャンバ流入口(8,108)に接続され、蒸気チャンバ流出口(13,113)は、カーボンからなるブロック(15)を貫通するボアによって形成されるような吸着通路(14,114)に接続される。前記ファン(6,106)がオンの場合、ガスは、前記蒸気チャンバ(9,109)および前記吸着通路(14,114)を通って、少量の蒸気が前記通路に吸着されて、前記IMS(4,104)または他の出口に流れる。前記ファンがオフの場合、前記通路(14,114)から逃げるいかなる気体分子も、実質的に全てが吸着され、逃げないような低い速度で、前記蒸気チャンバ(9,109)および前記吸着通路(14,114)を通る。
2009513950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を生成する蒸気チャンバ(9,109)、該蒸気チャンバにガスを流入させることができる蒸気チャンバ流入口(8,108)、および前記蒸気チャンバから蒸気を流出させることができる蒸気チャンバ流出口(13,113)を含む蒸気発生装置(1,101)において、
該蒸気発生装置は、前記蒸気チャンバ流出口(13,113)から延在する蒸気吸着通路(14,114)を含み、
該蒸気吸着通路(14,114)は、
前記蒸気チャンバ流出口(13,113)から流出する全てのガスおよび蒸気が、前記蒸気吸着通路(14,114)を通って流れるように構成され、かつ、
ガスが前記蒸気発生装置(1,101)を通って流れることによって生じない場合には、前記蒸気チャンバ(9,109)内で生成された蒸気は、前記通路(14,114)へ流れて蒸気流出口(3,103)までは実質的に通過しないことを確実にする速度で吸着されるが、ガスが前記蒸気発生装置(1,101)を通って流れることによって生じる場合には、前記蒸気は、十分に高い速度で蒸気吸着通路(14,114)を通って運ばれて、確実に前記蒸気流出口(3,103)から蒸気を流出するように構成されることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
前記通路(14)は、吸着材料(15)を貫通して設けられることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記通路(14)は、焼結材料(15)を貫通して設けられることを特徴とする請求項２に記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
前記通路は、吸着手段(115)を貫通して延在する蒸気透過性通路(114)によって設けられることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
【請求項５】
前記吸着手段は、吸着材料(115)を含有する吸着チャンバ(116)を含むことを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生装置。
【請求項６】
前記吸着材料(115)は、チャコールを含むことを特徴とする請求項５に記載の蒸気発生装置。
【請求項７】
前記蒸気透過性通路(114)は、蒸気透過性チューブによって設けられることを特徴とする請求項４、５または６に記載の蒸気発生装置。
【請求項８】
前記チューブは、エラストマーからなることを特徴とする請求項７に記載の蒸気発生装置。
【請求項９】
前記蒸気発生装置(1,101)は、前記蒸気チャンバ(9,109)の前記蒸気チャンバ流入口(8,108)と接続される空気流発生装置(6,106)を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
【請求項１０】
前記空気流発生装置(6,106)は、ファンまたはブロワであることを特徴とする請求項９に記載の蒸気発生装置。
【請求項１１】
検出装置(4,104)と、該検出装置に蒸気を供給するために配置される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蒸気発生装置(1,101)とを含む検出システム。
【請求項１２】
前記検出装置(4,104)がＩＭＳまたはガスクロマトグラフィ機器を含むことを特徴とする請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１３】
蒸気吸着通路(14,114)からの蒸気流出を確実にするのに十分な速度で、蒸気源(9,109)を通って前記蒸気吸着通路(14,114)までガス流を生じさせる工程と、
前記ガス流を終了させる工程であって、前記通路から実質的に蒸気が流出しないことを確実にするのに十分な速度で、前記蒸気源(9,109)から前記通路(14,114)に流入するいかなる蒸気も吸着される工程と
を含む蒸気生成の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気(vapor)が生成される蒸気チャンバ、このチャンバにガスを流入することができる蒸気チャンバ流入口、および前記チャンバから蒸気を流出することができる蒸気チャンバ流出口を含むような蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途において、蒸気を発生する必要がある。例えば、イオン移動度分光分析装置(ion mobility spectrometers : IMS)および他の検出器は、多くの場合、機器にドーパント化学物質(dopant chemical)を供給するための蒸気発生装置を含む。また、蒸気発生装置は、検出器、フィルタまたは他の機器を試験または校正するのに用いるための試験化学物質(test chemical)を供給するために用いられることができる。使用目的によっては、前記蒸気発生装置のオンとオフを迅速に切り替え、前記検出器がオフの場合の漏洩を防ぐことができるということは重要である。ＩＭＳシステムにおいて、これは、異なるドーパントレベル間または異なるドーパント物質間などの、異なるドーピング条件間の迅速な切り替えを可能にするであろう。また、前記ＩＭＳ装置がオフの場合に、前記装置のアンドープ領域への漏洩がないことを確実にすることにより、前記装置の異なる領域が、異なってドープされることを可能にすることもできる。
【０００３】
蒸気の漏洩を減少させる１つの技術は、英国のGraseby Dynamics Limited of WatfordによってPD5の製品名で製造される爆発物検出器において使用されてきた。この爆発物検出器において、吸着材料のコンテナは、Ｔ字型接合部分を介して蒸気発生装置の出口に接続されている。前記蒸気発生装置がオフで、流量が公称ゼロである場合、生成された前記残留蒸気のいくらかは、前記吸着材料へ向かう前記Ｔ字型接合部分の一方のアームを通って通過する。前記蒸気発生装置がオンにされる場合、前記ガス流は、前記蒸気の大部分が、前記出口へ向かう前記Ｔ字型接合部分の他方のアームを通って運ばれることを確実にするのに十分なほど多くなる。この装置に関する問題は、前記蒸気が、前記吸着材料を容易に回避することができるということであり、これにより、比較的低い吸着効率および逃げた蒸気の比較的高いレベルという結果に至る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、代案の蒸気発生装置、検出システムおよび蒸気発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、上述した種類の蒸気発生装置が提供される。この蒸気発生装置は、前記蒸気チャンバ流出口から延在する蒸気吸着通路を含むことを特徴とし、これにより、前記蒸気チャンバ流出口から流出する全てのガスおよび蒸気が前記蒸気吸着通路を通って流れ、これにより、ガスが前記蒸気発生装置を通って流れない場合には、前記蒸気チャンバ内で生成された蒸気は、前記蒸気吸着通路に流れて、蒸気が蒸気出口の範囲までは実質的に通過しないことを確実にする速度で吸着され、また、ガスが前記蒸気発生装置を通って流れる場合には、前記蒸気は、前記蒸気出口からの蒸気流出を確実にするのに十分に高い速度で前記通路を通り抜ける。
【０００６】
前記蒸気吸着通路は、焼結材料のような吸着材料を貫通して設けられることができる。代案として、前記蒸気吸着通路は、吸着手段を通って延在する蒸気透過性通路によって設けられることができ、前記吸着手段は、例えば炭(charcoal)を含む吸着材料を含有する吸着チャンバを含むことができる。前記蒸気透過性通路は、例えば高分子弾性体(elastmer)からなる蒸気透過性チューブによって設けられることができる。また、前記蒸気発生装置は、前記蒸気チャンバ流入口に接続される空気流発生装置を含むことが好ましい。この空気流発生装置は、ファンまたはブロワとすることができる。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、検出装置とこの検出装置に蒸気を供給するために配置される上述した本発明の一の態様に従う蒸気発生装置を含む検出システムが提供される。
【０００８】
前記検出装置は、ＩＭＳまたはガスクロマトグラフィ機器を含むことができる。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、蒸気吸着通路からの蒸気流出を確実にするのに十分な速度で、蒸気源を通って蒸気吸着通路までガスの流れを生じさせる工程と、前記ガスの流れを終了させる工程であって、この終了工程により、前記蒸気吸着通路から実質的に蒸気が流出しないことを確実にするのに十分な速度で前記蒸気源から前記通路に流入する、いかなる蒸気も吸収される工程とを含む蒸気生成の制御方法が提供される。
【００１０】
ＩＭＳ検出器に蒸気を供給するのに用いられる蒸気発生装置のシステムは、一例として、添付図面を参照してここで説明されるであろう。
【００１１】
最初に図１を参照すると、前記蒸気発生装置１は、空気入口２およびＩＭＳ検出器４の入口に接続される蒸気出口３を有する。前記蒸気発生装置１は、前記ＩＭＳ検出器４への、ドーパント蒸気の即座に制御可能な供給を提供するために用いられ、前記蒸気発生装置１は、当然ながら、前記ＩＭＳ検出器４と同じハウジングの中に通常収容されるであろう。前記蒸気発生装置１は、ガスクロマトグラフィ機器のような他の検出器とともに用いられることができる。前記蒸気発生装置１は、また、前記機器の内部で校正のために用いられることもできる。
【００１２】
前記蒸気発生装置１は、前記空気入口２に接続されるファン、ブロワ等の形で空気流発生装置６を有する。この空気流発生装置６は、オンまたはオフに切替えられることができ、空気の流れを空気流出口７に要望どおりに提供する。前記空気流発生装置６は、様々なフィルタまたは他の装置を含むことができ、前記空気の流れが前記空気流出口７に供給される前に、大気からの不純物および水蒸気を除去する。また、圧縮ガスのコンテナによって提供されるような、空気を必要としない代案のガス流発生装置も用いることができる。
【００１３】
前記空気流発生装置６の空気流出口７は、蒸気チャンバ９の一方の端にある蒸気チャンバ流入口８に接続する。前記蒸気チャンバ９は、多くの異なる形態をとることができるが、この例では、ウィッキング、すなわち吸着剤１１を含むハウジング１０を具える。この吸着剤１１は、アセトンのような液相状態の化合物に浸漬され、その結果、前記吸着剤１１の上方の内部空間１２は、室温条件におけるその飽和蒸気圧下で、前記液体の蒸気で充填される。前記蒸気チャンバ９は、他方の端に蒸気チャンバ流出口１３を有し、この蒸気チャンバ流出口１３を通って、蒸気および空気が前記蒸気チャンバ９から流出することができる。また、アセトン以外の蒸気−生成物質も用いることができる。
【００１４】
前記蒸気チャンバ流出口１３は、蒸気吸着通路１４の一方の端に接続する。本実施例では、この蒸気吸着通路１４は、分子ふるい材料のようなカーボンまたは焼結材料からなるブロック１５を貫通する、機械加工されたボアまたはスロットによって設けられ、前記ブロック１５は、PCT/GB06/001440に記載されたようなゼオライトからなることができる。代案として、前記ブロック１５を貫通する前記蒸気吸着通路１４は、コアピンの周囲に前記ブロック１５を成形し、その後、前記コアピンを、前記ブロック１５を貫通するボアまたは通路を残して除去することによって形成されることができる。前記ブロック１５の材料は、前記アセトン蒸気の吸着体とする。前記材料自体は、カーボンからなるような吸着体とすることができ、または、前記材料自体は非吸着体とするが、適した物質を含浸させることによって吸着体として機能するようにしたものとすることができる。このような方法で、アセトン蒸気は、前記蒸気吸着通路１４に沿って全ての場所で前記ブロック１５によって吸着される。前記蒸気吸着通路１４の出口端は、前記蒸気発出口３と接続する。
【００１５】
前記蒸気発生装置１がオフの場合、すなわち、蒸気の流れが必要とされない場合、前記空気流発生装置６は電圧が印加されない状態のままであり、その結果、前記蒸気チャンバ９および前記蒸気吸着通路１４を通る空気の流れは存在しない。しかしながら、前記蒸気吸着通路１４は、前記蒸気チャンバ９の前記内部空間１２に開口しているため、いくらかの蒸気は前記蒸気吸着通路(tube)１４に流れ込むであろう。そのため、前記流れ込んだ蒸気は、前記ブロック１５の中に拡散し、そこで吸着される。前記ブロック１５の内径、長さ、空孔率、および、材料の性質は、前記蒸気発生装置が用いられる本出願に関連して、ゼロ流条件下で、前記蒸気吸着通路１４の前記出口端から逃げる蒸気の量が、わずかとなるように選択される。本実施例において、前記蒸気発生装置１が、ＩＭＳシステム４におけるドーパント源として用いられる場合、オフ状態における前記蒸気ドーパント流は、前記ＩＭＳ装置においていかなる顕著なドーパントイオンピークを生じさせるのに十分とならないように構成される。
【００１６】
前記空気流発生装置６をオンにして前記蒸気チャンバ９の蒸気チャンバ流入口８に空気の流れを生じさせることによって、前記蒸気発生装置１はオンにされて蒸気出口３に蒸気の流れを生じさせる。この空気の流れは、前記蒸気チャンバ９の中に生じた前記蒸気を集め、それを前記蒸気チャンバ流出口１３を通って前記蒸気吸着通路１４に押し出す。前記蒸気吸着通路１４における流速は、前記蒸気吸着通路１４の中の集められた蒸気の滞留時間が、前記蒸気が少しだけ前記ブロック材料に吸収されるよう、十分に小さくなるように選択される。したがって、蒸気の大部分は、前記開口部、すなわち前記蒸気吸着通路１４の出口端および前記蒸気発生装置１の蒸気出口３に到達し、前記ＩＭＳ検出器４に届けられる。この流れは、連続的または断続的(pulsed)とすることができる。
【００１７】
前記蒸気発生装置１は、必要とされない場合、蒸気流を非常に迅速にオフにすることができるため、その蒸気が重大な率(rate)で漏出することはない。ＩＭＳシステムにおいて、このことは、前記ＩＭＳシステムがオフにされる場合および電源が入れられていない場合に、ドーパント蒸気が前記ＩＭＳ装置に流入することを効果的に回避する。これは、前記ＩＭＳ装置がオフの場合に、ドーパントがアンドープ領域に漏れるリスクを減少させ、ＩＭＳ装置の選択された領域がドープされることを可能にすることができる。従来のシステムにおいて、前記ＩＭＳ装置の電源が入っている場合、前記ＩＭＳ装置を通るガス流は、アンドープ領域をドーパントのない状態に維持することができるが、電源が入っていない場合、前記ガス流は止み、ドーパントのいかなるわずかな漏れも前記ＩＭＳ装置の全ての領域を汚染するであろう。これは、以前から、前記ＩＭＳ装置が連続的に電源が入れられている場合を除き、ＩＭＳ装置の異なる領域を異るようにドープすることを非常に難しくしてきた。
【００１８】
前記蒸気発生装置１は、前記蒸気を吸着するための代案の手段を含むことができる。図２は、構成部材が、図１に示された装置における構成部材と同等の代案の装置を示し、図１における参照符号に１００を足したものと同じ参照符号が付されている。
【００１９】
前記蒸気発生装置１０１は、図１の装置におけるものと同じ空気流発生装置１０６および蒸気チャンバ１０９を有する。吸着材料からなるブロックの代わりに、蒸気吸着通路１１４がシリコーンゴムのような弾性プラスチックからなる小さなボアチューブの全長(length)によって設けられる。前記チューブ１１４は、外径約１ｍｍおよび内径約０．５ｍｍを有する長さが約１００ｍｍの寸法とする。前記チューブ１１４の全長は、蒸気不透過性材料からなる外筒ハウジング１１５で囲まれ、前記チューブ１１４は前記ハウジング１１５の中心に沿って軸の方向に延在する。前記チューブ１１４の外側と前記ハウジング１１５の内側との間の空間は、前記生成された蒸気を即座に吸着する材料１１６で充填される。本実施例において、前記材料は、アセトン蒸気を吸着するのに効果的な炭粒(charcoal granules)１１６の形とする。前記チューブ１１４は、前記吸着性炭粒１１６によって側面の全てを囲まれ、その出口端は、前記蒸気出口１０３に接続する。
【００２０】
前記チューブ１１４の内径、長さ、壁部厚さおよび材料は、前記蒸気発生装置が用いられる本出願に関連して、ゼロ流条件下で、前記チューブ１１４の前記出口端から逃げる蒸気の量が、わずかとなるように選択される。
【００２１】
空気を前記蒸気チャンバに押し出すために、蒸気チャンバ流入口に配置される前記空気流発生装置の代わりに、前記空気流発生装置は、前記蒸気チャンバの下流に接続され、空気を前記蒸気チャンバに吸い込むことができる。前記空気流発生装置は、前記蒸気チャンバ流出口と前記蒸気吸着通路の入口端との間に接続されることができるか、または、前記蒸気吸着通路の下流、すなわち前記蒸気吸着通路の出口端に接続されることができる。この代案の装置の欠点は、前記空気流発生装置が、前記蒸気にさらされることであるが、これはいくつかの用途において問題とされないであろう。
【００２２】
前記蒸気発生装置は、空気バルブを含むことができ、これにより、蒸気流が必要とされるまで、前記蒸気チャンバから前記蒸気吸着通路への上記流をブロックすることができる。これは、前記吸着材料への前記蒸気の連続的な吸着を防ぎ、前記蒸気チャンバおよび前記吸着材料の双方の寿命を長くするという利点を有するであろう。前記蒸気吸着通路は、ただ、前記バルブシールを通って透過する蒸気を捕捉さえすればよく、そのため、この装置において、拡散率を低くし、前記蒸気吸着通路の長さを減少させることができるであろう。
【００２３】
第２の蒸気吸着装置は、前記蒸気チャンバ流入口と前記空気流発生装置との間に接続されることができ、前記空気流発生装置がオフの場合に、蒸気が前記蒸気チャンバから前記空気流発生装置に多量に通過することを防ぐ。空気バルブは、この第２蒸気吸着装置と前記蒸気チャンバとの間に接続されることができ、前記空気バルブは、空気流が必要とされるまで閉じられたままとする。
【００２４】
前記蒸気チャンバ、１以上の蒸気吸着通路、および１以上のバルブからなるすべての装置は、炭または他の吸着材料からなるベッドの中に埋め込まれることができ、これにより、前記空気流発生装置のオフ状態において、前記蒸気が前記蒸気チャンバから逃げることができないということを確実にすることができる。
【００２５】
本発明の装置は、非常に効果的な蒸気のトラッピングを設ける。前記蒸気発生装置は、ドーピング検出器において用いられることに限られるものではなく、他の用途においても用いられることができる。例えば、前記蒸気発生装置は、検出システムにおいて定期内部校正物質材料を提供するために用いられることができる。前記検出システムは、ＩＭＳ検出器、ガスクロマトグラフシステム、質量分析計または他のシステムとすることができる。前記蒸気発生装置は、フィルタのような他の検出器の校正または試験のために用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従うシステムの概略図である。
【図２】本発明に従う修正されたシステムの概略図である。
【図１】
2009513950.tif 000003
【図２】
2009513950.tif 000004