(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン濃度を分析するための方法であって、
その入口部分と出口部分との間にオゾン分解経路を有する少なくとも１つの触媒チャンバを提供するステップと、
前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記入口部分によって、および、前記オゾン分解経路に沿って、オゾンを含有するガスのサンプルフローを受け取るステップと、
前記触媒チャンバの前記オゾン分解経路に沿って、ガスの前記サンプルフローの前記オゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するステップと、
第１の位置における第１の温度値を測定するステップ、および、第２の位置における第２の温度値を測定するステップであって、前記第１および第２の位置は、前記入口部分および出口部分に関連付けられている、ステップと、
前記第２の温度値と前記第１の温度値との間の前記温度差およびキャリブレーションデータに基づいて、ガスの前記サンプルフローの前記オゾン濃度を評価するステップと、
前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記出口部分から出ていく前記加熱された酸素を外部熱伝導導管の中へ提供するステップと、
前記外部熱伝導導管の中を流れる前記加熱された酸素を冷却するステップと、
第１の任意部分から第２の任意部分へ前記少なくとも１つの触媒チャンバを横切って設けられている内部熱伝導導管を使用して、前記冷却された酸素を前記少なくとも１つの触媒チャンバの中に提供して戻すステップと、
前記第１の任意部分における第３の温度値を測定するステップ、および、前記第２の任意部分における第４の温度値を測定するステップと
を含み、
ガスの前記サンプルフローの前記オゾン濃度を評価する前記ステップは、前記第４の温度値と前記第３の温度値との間の前記温度差にさらに基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記加熱された酸素を提供する前記ステップおよび前記冷却された酸素を提供する前記ステップの間に、前記少なくとも１つの触媒チャンバから前記外部熱伝導導管を熱的に隔離するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記測定するステップは、湿度値を測定するステップをさらに含み、前記評価するステップは、前記湿度値を補償するキャリブレーションデータに対する前記測定値に基づいて、ガスの前記フローの前記オゾンの前記濃度を評価するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、複数の触媒チャンバを互いに直列に接続するステップをさらに含み、前記評価するステップは、前記複数の触媒チャンバのそれぞれの前記第１および第２の温度値に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記評価するステップは、互いに直列に接続されている前記複数の触媒チャンバのそれぞれの前記第１および第２の温度値を比較することによって、前記複数の触媒チャンバのそれぞれの分解効率を評価するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
その入口部分と出口部分との間にオゾン分解経路を有し、前記入口部分によって、オゾンを含有するガスのフローを受け取る少なくとも１つの触媒チャンバであって、それぞれがガスの前記フローの前記オゾンと触媒反応し、前記触媒チャンバの前記オゾン分解経路に沿って前記オゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するその中の複数の触媒ペレットと、前記オゾン分解経路に沿って第１の位置において第１の温度値を測定するための入口部センサと、前記オゾン分解経路に沿って第２の位置において第２の温度値を測定するための出口部センサとを有する、少なくとも１つの触媒チャンバと、
前記第１の温度値および前記第２の温度値を前記センサから受け取るために、前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記センサと通信する分析器であって、前記第２の温度値と前記第１の温度値との間の前記温度差およびキャリブレーションデータに基づいて、ガスの前記フローの前記オゾンの前記濃度を評価する、分析器と、
前記発熱反応によって加熱された前記酸素を熱キャリアとして使用して、前記少なくとも１つの触媒チャンバから熱を除去するための少なくとも１つの熱除去システムと
を含み、前記少なくとも１つの熱除去システムのそれぞれは、
前記加熱された酸素をそこから受け取るための、前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記出口部分に接続されている一方の端部、および、前記少なくとも１つの触媒チャンバの第１の任意位置において接続されている別の端部を有する外部熱伝導導管と、
前記第１の任意部分から第２の任意部分へ前記少なくとも１つの触媒チャンバを横切って設けられている内部熱伝導導管であって、前記熱除去システムは、前記外部熱伝導導管を通って流れる前記加熱された酸素から熱を除去し、したがって、前記酸素を冷却するように適合されており、また、前記内部熱伝導導管を通って流れる前記冷却された酸素から、前記少なくとも１つの触媒チャンバから熱を吸収するように適合されている、内部熱伝導導管と、
前記第１の任意部分における第３の温度値を測定するための第３の温度センサ、および、前記第２の任意部分における第４の温度値を測定するための第４の温度センサであって、前記分析器は、前記第４の温度値と前記第３の温度値との間の前記温度差に基づいて、ガスの前記フローの前記オゾンの前記濃度をさらに評価する、第３の温度センサおよび第４の温度センサと
を有することを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項７】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの熱除去システムのそれぞれは、前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記出口部分と前記外部熱伝導導管の前記一方の端部との間に接続されている第１の絶縁された導管、および、前記外部熱伝導導管の他方の端部と前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記第１の任意位置との間に接続されている第２の絶縁された導管を有しており、したがって、前記外部熱伝導導管を前記少なくとも１つの触媒チャンバから熱的に絶縁していることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項８】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの触媒チャンバは、前記外部環境から熱的に絶縁され、熱損失を防止していることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項９】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記第１の位置は、前記入口部分に関連付けられており、前記第２の位置は、前記少なくとも１つの触媒チャンバの前記出口部分に関連付けられていることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１０】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記キャリブレーションデータは、特定の寸法を有する前記少なくとも１つの触媒チャンバに関する前記第２の温度値と前記第１の温度値との間の差の関数として、少なくとも基準濃度値のリストを含むことを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１１】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記複数の触媒ペレットは、多孔性のペレットの形態で提供されることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１２】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの触媒チャンバは、前記第２の位置における第１の湿度値を測定するための湿度センサをさらに含み、前記分析器は、前記湿度値を受け取り、また、前記湿度値を補償するキャリブレーションデータに対する前記測定値に基づいて、ガスの前記フローの前記オゾンの前記濃度をさらに評価することを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１３】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記外部熱伝導導管は、冷却デバイスに熱的に接続されていることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１４】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの触媒チャンバは、キャリブレーションメモリを有しており、前記キャリブレーションメモリは、前記分析器に接続可能であり、その前記キャリブレーションデータに対するデータをその上に有することを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１５】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの触媒チャンバは、前記分析器に除去可能に接続可能なプリント回路基板に一体化されていることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【請求項１６】
請求項６に記載のオゾン濃度分析器であって、前記少なくとも１つの触媒チャンバは、少なくとも１つの他の触媒チャンバに直列に接続可能になっていることを特徴とするオゾン濃度分析器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本改善は、概して、熱触媒効果を必要とするガスストリームのオゾン濃度を測定する分野に関し、より具体的には、産業用グレードのオゾン濃度を測定する分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気グレードのオゾンの濃度を測定するための１つの公知の技法は、チャンバに沿ってガスのストリームを流すこと、および、サーミスタを使用するチャンバの上流位置における基準温度値と触媒でカバーされたサーミスタを使用するチャンバの下流位置における瞬間的な温度値との間の温度の差を測定することを必要としていた。ガスのストリームがチャンバに沿って流れるとき、触媒でカバーされたサーミスタに接触するガスのストリームのオゾンは、発熱反応で分解することが可能であり、それは、触媒でカバーされたサーミスタの加熱および温度の差の増大を引き起こす。大気グレードのオゾンの濃度の評価は、チャンバの中のガス圧力、流量、サーミスタの瞬間的な位置などのような、さまざまなパラメータに依存し得る。
【０００３】
そのうえ、産業用グレードのオゾンの濃度を測定するための１つの公知の技法は、ガスのストリームを基準ストリームおよび測定ストリームに分割することを必要とし、基準ストリームは、変更されないままになっており、測定ストリームは、活性炭のベッドの通過によって、オゾンの酸素への発熱分解を伴う。基準ストリームおよび測定ストリームを適切に比較するために、それらは、比較的に同様の温度値および圧力値を示していなければならない。しかし、オゾンの化学的な分解は、測定ストリームの中に過剰な熱を発生させる傾向があるので、測定ストリームは、一般的に、それらの熱伝導性の比較およびガスストリームの中のオゾンの濃度の推定の前に、氷水浴を使用して、基準ストリームの温度まで冷却されなければならない。産業用オゾングレードには適切であるが、バイアスが、一般的に、基準ストリームおよび測定ストリームの異なる特性に起因して導入された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３１５３５７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当技術分野で知られている技法は、ある程度満足のいくものであったが、改善の余地があった。たとえば、先行技術の技法は、圧力および温度の変化を補償することを必要とすることが多かった。一般的に、オゾン濃度測定を簡単化する観点から改善の余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複数の触媒ペレットを含む熱的に絶縁された触媒チャンバのオゾン分解経路に沿ってガスのストリームを提供する、産業用オゾンの濃度を分析するための方法が提供される。複数の触媒ペレットを横切るガスのストリームの通過は、オゾン分解経路に沿ってガスのフローのオゾンの総量を酸素に分解する発熱反応を引き起こす。触媒チャンバの入口部分における第１の温度値を測定することによって、および、触媒チャンバの出口部分における第２の温度値を測定することによって、オゾンの濃度は、触媒チャンバの出口部分と入口部分との間の温度の増大に基づいて評価され得る。触媒チャンバの内側のオゾンの完全な分解は、温度および圧力補償を回避し、したがって、温度および圧力補償の評価に関連する複雑さを低減することが可能である。
【０００７】
１つの態様によれば、オゾン濃度を分析するための方法であって、その入口部分と出口部分との間にオゾン分解経路を有する少なくとも１つの触媒チャンバを提供するステップと、少なくとも１つの触媒チャンバの入口部分によって、および、オゾン分解経路に沿って、オゾンを含有するガスのサンプルフローを受け取るステップと、触媒チャンバのオゾン分解経路に沿って、ガスのサンプルフローのオゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するステップと、第１の位置における第１の温度値を測定するステップ、および、第２の位置における第２の温度値を測定するステップであって、第１および第２の位置は、入口部分および出口部分に関連付けられている、ステップと、第２の温度値と第１の温度値との間の温度差およびキャリブレーションデータに基づいて、ガスのサンプルフローのオゾン濃度を評価するステップと、評価されたオゾン濃度を示す信号を発生させるステップとを含むことを特徴とする、方法が提供される。
【０００８】
別の態様によれば、その入口部分と出口部分との間にオゾン分解経路を有し、入口部分によって、オゾンを含有するガスのフローを受け取る少なくとも１つの触媒チャンバであって、それぞれがガスのフローのオゾンと触媒反応し、触媒チャンバのオゾン分解経路に沿ってオゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するその中の複数の触媒ペレットと、オゾン分解経路に沿って第１の位置において第１の温度値を測定するための入口部センサと、オゾン分解経路に沿って第２の位置において第２の温度値を測定するための出口部センサとを有する、少なくとも１つの触媒チャンバと、第１の温度値および第２の温度値をセンサから受け取るために、少なくとも１つの触媒チャンバのセンサと通信する分析器であって、第２の温度値と第１の温度値との間の温度差およびキャリブレーションデータに基づいて、ガスのフローのオゾンの濃度を評価する、分析器とを含むことを特徴とする、オゾン濃度分析器が提供される。
【０００９】
別の態様によれば、オゾン濃度を分析するための方法であって、第１の位置と第２の位置との間のオゾン分解経路に沿って、ガスのフローを提供するステップであって、オゾン分解経路は、オゾン分解経路に沿ってガスのフローのオゾンの総量を酸素に分解する発熱反応を引き起こす、ステップと、第１の位置における第１の温度値を測定するステップと、第２の位置における第２の温度値を測定するステップと、第１の温度値および第２の温度値に基づいてオゾン濃度を評価するステップとを含むことを特徴とする、方法が提供される。
【００１０】
別の態様によれば、その入口部分と出口部分との間にオゾン分解経路を有し、入口部分によって、オゾンを含有するガスのフローを受け取る触媒チャンバであって、それぞれがガスのフローのオゾンと触媒反応し、触媒チャンバのオゾン分解経路に沿ってオゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するその中の複数の触媒ペレットと、オゾン分解経路に沿って第１の位置において第１の温度値を測定するための入口部センサと、オゾン分解経路に沿って第２の位置において第２の温度値を測定するための出口部センサとを有し、触媒チャンバの入口部センサおよび出口部センサは、第２の温度値と第１の温度値との間の温度差およびキャリブレーションデータに基づいて、ガスのフローのオゾンの濃度を評価するために、分析器と通信するように適合されていることを特徴とする、触媒チャンバが提供される。
【００１１】
本改善に関するその多くのさらなる特徴および組み合わせが、開示を読んだ後の当業者に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による、オゾン濃度分析器の第１の例の概略図の図である。
【図２】本発明による、オゾン濃度分析器の第２の例の概略図の図である。
【図３】本発明による、オゾン濃度分析器の第３の例の概略図の図である。
【図４】本発明による、オゾン濃度を分析するための方法のステップを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明によるオゾン濃度分析器１０の第１の例を示している。オゾン濃度分析器１０は、一般的に、ガス供給源１２とガス出口部１４との間に接続可能であり、ガス出口部１４は、ガス供給源１２によって供給されるガスのサンプルストリームのオゾンの濃度を測定するために、空気へ開放されている。測定方法は破壊的であり、したがって、ガスのサンプルストリームのみが必要とされる。オゾン濃度分析器の内側に比較的に一定の圧力を維持するために、ガスのサンプルストリームは、典型的にはオゾン濃度分析器から下流の位置にあるバルブ１６を介して制御される。
【００１４】
図１の実施形態では、オゾン濃度分析器１０は、複数の触媒ペレット２０をその中に有する触媒チャンバ１８を有する。これらの触媒ペレット２０のそれぞれは、オゾンと接触すると発熱反応で反応するように適合されている。多くのオゾン破壊触媒は、この機能に対して適切であることがわかる。たとえば、酸化マンガンおよび酸化銅は、反応を増大させないので、適切であり得、一方、炭は、分解し、したがってＣＯおよびＣＯ２に変換されるとき別の熱の供給源になるので、不適切であると考えられ得る。したがって、オゾン化ガスが触媒ペレット２０に接触すると、ガスのオゾン（Ｏ３）の総量が、酸素（Ｏ２）に分解され得、それによって、熱を発生させる。したがって、より高いオゾンの濃度を有するガスのサンプルストリームは、より低いオゾンの濃度を有するガスのサンプルストリームよりも多くの熱を触媒チャンバ１８の中で発生させることになる。発熱反応によって発生される熱の量は、（下記に説明されるように）熱キャリアの温度の増大に比例することが見出され、熱キャリアは、その場合には、触媒チャンバ１８を通って流れる酸素である。したがって、オゾン濃度分析器１０は、触媒チャンバ１８の中のオゾンによって発生される熱を測定し、それにしたがってオゾンの濃度をさらに評価することが可能である。一般産業用途では、オゾン濃度は、最大で、オゾンの２０質量パーセント（％ｍ）、および、窒素のわずかなパーセンテージである可能性があり、オゾンの分解は、ガスのサンプルストリームのオゾンの重量の１％当たり３２．４℃の温度増大を生み出すことが可能である。温度の増大は、オゾン分解エネルギーおよび酸素の熱容量の関数である。ガスのサンプルストリームのオゾンの総量が分解される限り、また触媒チャンバ１８の熱損失が最小化される限り、評価されるオゾンの濃度は、触媒ペレット２０の性能から独立している。
【００１５】
触媒チャンバ１８は、その２つの異なる端部および／または反対側の端部に位置する入口部分２２および出口部分２４を有しており、触媒チャンバ１８の中にオゾン分解経路２６を画定し、オゾン濃度分析器１０の使用中に、ガスのサンプルストリームが、オゾン分解経路２６に沿って流れることになる。触媒チャンバ１８は、図１において、水平方向に配向されるように示されているが、それは、同様に、垂直方向に配向され得ることが企図されている。垂直方向の配向になっているときには、触媒チャンバ１８、触媒ペレット２０は、その底部において押し固められ得、これは、ガスフローをその分解のために触媒ペレット２０を強制的に通過させることができる。分析器３２によって、入口部分２２の中を流れるガスのサンプルストリームの第１の温度値、および、出口部分２４の中を流れるガスのサンプルストリームの第２の温度値を監視するために、入口部分２２および出口部分２４の両方が、入口部センサ２８および出口部センサ３０を用いてそれぞれ調べられ得る。図１の第１の例では、入口部センサ２８は、入口部分２２の入口部導管３４の中に設けられており、出口部センサ３０は、出口部分２４の出口部導管３６の中に設けられている。したがって、入口部センサ２８の加熱を最小化するために、入口部センサ２８は、入口部導管３４に沿って、触媒チャンバ１８から間隔を置いて配置され得る。センサ２８、３０は、導管３４、３６の外部にあるように示されているが、センサ２８、３０は、導管３４、３６の中を流れるガスのサンプルストリームの温度を測定するために、導管３４、３６の中に延在していることが容易に理解される。しかし、入口部分２２および出口部分２４は、触媒チャンバ１８の比較的に大きいエリアをそれぞれカバーしており、したがって、センサ２８、３０の位置は、入口部導管３４および出口部導管３６にそれぞれ限定されないことに留意されたい。
【００１６】
ガスのサンプルストリームのオゾンの濃度は、第１の温度値および第２の温度値に基づいて評価され得る。そのうえ、触媒チャンバ１８の熱損失によって誘発されるバイアスが最小化されるときに、第２の温度値と第１の温度値との間の温度の差は、オゾンの濃度に直接的に比例して（直線的に）変化することが考えられ得る。触媒チャンバ１８に関連付けられる熱損失を考慮すると、その既知のパラメータ、たとえば、その形態、その構築材料、そのサイズなどの関数として、触媒チャンバ１８をキャリブレートすることが可能である。実際に、オゾンの濃度は、第１の温度値と第２の温度値との間の温度の差の関数として変化することが可能である。したがって、触媒チャンバ１８は、一般的に、キャリブレーションデータを提供され、キャリブレーションデータは、オゾンの濃度と温度の差との間のキャリブレーションを示しており、それは、触媒チャンバ１８の既知の熱損失を補償する。
【００１７】
熱損失は、触媒ペレット２０のそれぞれが、触媒チャンバ１８の中に発生される熱を出口部分２４から入口部分２２へ伝導するときに、複数の触媒ペレット２０に沿って起こる熱伝導損失（伝導損失矢印Ａを参照）を含むことが可能である。これが起こるときには、第１の温度値は、触媒チャンバ１８の中のオゾンの存在によって発生される熱によって、誤って増大され、したがって、第２の温度値と第１の温度値との間の温度の差を低下させる傾向がある。伝導損失が複数の触媒ペレット２０に沿って起こることを防止するために、オゾンが発生される経路（たとえば、線形経路または曲線経路）に沿って細長い形状を有する触媒チャンバ１８を提供することが有利であることが見出された。実際に、直径Ｄおよび長さＬを有し、小さい比率Ｄ／Ｌを示す、細長い円筒形状を有する触媒チャンバ１８を有することによって、触媒チャンバ１８の出口部分２４から入口部分２２へ、熱が伝導されることが防止され得る。触媒チャンバ１８は、それが長方形角柱または円柱などのような細長い形状を有するときに好適であるとしても、それは、任意の適切な形状を有することが可能である。したがって、オゾン分解経路２６は、図１に示されている線形経路に限定されない。
【００１８】
また、熱損失は、断熱損失、または、触媒チャンバ１８からその外部環境へ起こる壁部損失Ｑｗａｌｌ（絶縁損失矢印Ｂを参照）を含む可能性がある。したがって、絶縁損失は、触媒チャンバ１８を熱的に絶縁することによって、または、熱的に絶縁する材料でそれを製造することによって、最小化され得る。１０質量パーセントのオゾンの濃度を測定することは、触媒チャンバ１８の中に３２４℃の温度の増大を生み出し得ることに留意されたい。したがって、不十分な絶縁を有する触媒チャンバ１８は、不正確な測定につながる可能性があるだけでなく、それは、メンテナンス作業員にとっても危険である可能性がある。
【００１９】
図１に示されている実施形態では、分析器３２は、電気コネクタ（黒いドットを参照）を介して触媒チャンバ１８に除去可能に接続されている。分析器３２は、第１の温度値および第２の温度値をそれぞれ受け取るための入口部センサ２８および出口部センサ３０と無線通信または有線通信することが可能である。分析器３２は、それぞれ互いに接続されているプロセッサ３８、メモリ４０、およびディスプレイ４２を有することが可能である。触媒チャンバ１８に基づいて、分析器３２のメモリ４０の上にキャリブレーションデータを記憶し、したがって、分析器３２が第１および第２の温度値に基づいてオゾンの濃度を評価することを可能にすること、または、代替的に、触媒チャンバ１８に直接的に接続されている（図３に示されているような）キャリブレーションメモリ４４を設け、製造およびキャリブレーションのときに、キャリブレーションデータがキャリブレーションメモリ４４の上に記憶されることが、好適である可能性がある。測定されたオゾン濃度は、ディスプレイ４２の上に表示され、および／または、適切なシリアルリンクまたは４−２０ｍＡカレントループを介して、外部デバイスの上に伝送され得る。
【００２０】
入口部センサ２８および出口部センサ３０は、触媒チャンバ１８に除去可能に接続可能であるが、センサ２８、３０は、触媒チャンバ１８に一体化され得ることに留意されたい。したがって、単に、入口部分２２をガス供給源１２から切り離すことによって、（導管コネクタを使用して、白い円形を参照）出口部分２４をガス出口部１４から切り離すことによって、（電気コネクタを使用して、黒いドットを参照）入口部センサ２８および出口部センサ３０を分析器３２から切り離すことによって、ならびに、新しい触媒チャンバの入口部分２２、出口部分２４、入口部センサ２８および出口部センサ３０を、それぞれの適切な場所へ接続することによって、オゾン濃度分析器の元の触媒チャンバを新しい触媒チャンバと交換することが可能である。使用のしやすさおよび製造のしやすさのために、触媒チャンバ１８は、入口部センサ２８および出口部センサ３０を触媒チャンバ１８の入口部分２２および出口部分２４の中にそれぞれ組み込むプリント回路基板（ＰＣＢ）４６の上に装着され得る。
【００２１】
そのようなオゾン濃度分析器の中の温度の増大のオゾン濃度を支配する等式が、以降に説明されている。実際に、オゾンの分解および／または破壊の発熱反応が以下によって与えられることが知られている。
【００２２】
３Ｏ２←→２Ｏ３＋ΔＱ  １  ａｔｍにて  （１）
【００２３】
オゾンのモルエネルギーは、１４３ｋＪ／ｍｏｌであることが知られており、オゾンのモル質量は、４８ｇ／ｍｏｌであることが知られているので、オゾン分解比エネルギーは、２．９８ｋＪ／ｇである。換言すれば、触媒チャンバ１８の中でのオゾン分解の１グラム当たり、２．９８ｋＪのエネルギーが、触媒チャンバ１８の中の熱の形態で発生される。この発生されるエネルギーのうち、そのうちのいくらかは、熱キャリア、すなわち、酸素によって吸収され、触媒チャンバ１８から運搬されることになり、また、そのうちのいくらかは、熱損失に起因して失われることになる。熱は、加熱された酸素を介して触媒チャンバ１８から除去されるとき、より多くのオゾンが触媒チャンバに進入し、したがって、より多くの熱を発生させる。触媒チャンバ１８の中のエネルギーの正味の変化ΔＱｎｅｔは、オゾンの分解によって作り出されるエネルギーＱｏｚｏｎｅから、加熱された酸素によって運搬されるエネルギーＱｒｅｍｏｖｅｄ、および、熱損失Ｑｌｏｓｓｅｓを引いたものである。
【００２４】
ΔＱｎｅｔ＝Ｑｏｚｏｎｅ−Ｑｒｅｍｏｖｅｄ−Ｑｌｏｓｓｅｓ  （２）
【００２５】
熱損失が最小化されるときには、Ｑｌｏｓｓｅｓは、ゼロになる傾向があり、したがって、無視され得る。定常状態、すなわちΔＱｎｅｔ＝０では、以下を得ることが可能である。
【００２６】
Ｑｏｚｏｎｅ＝Ｑｒｅｍｏｖｅｄ  （３）
【００２７】
無視される熱損失の中でも、触媒チャンバ１８の壁部を通して失われるエネルギーを見出すことが可能であり、それは、以下の関係式を使用して計算され得ることが注目される。
【００２８】
【数１】
0006535092.tif 000002
【００２９】
ここで、Ｑｗａｌｌは、壁部を通して失われる熱であり、Ｔｉｎｓｉｄｅは、触媒チャンバ１８の内側の平均温度であり、Ｔｏｕｔｓｉｄｅは、触媒チャンバ１８の外側の平均温度であり、Ｒｗａｌｌは、触媒チャンバ１８の壁部を形成する材料の熱抵抗である。別の熱損失は、触媒ペレット２０によって吸収される熱Ｑｐｅｌｌｅｔｓであることが可能であり、エネルギーの正味の変化に対するその影響は、下記で考察される。他の熱損失は、オゾン損失Ｑｏｚｏｎｅ（それは、ガスのサンプルストリームのオゾンの総量が酸素に分解されるときに、ゼロになる傾向がある）、圧力変化損失Ｑｐ、流量変化損失Ｑｖ、および放射熱損失Ｑｒを含む。熱損失が最小化されるときには、Ｑｌｏｓｓｅｓは、オゾン分解エネルギーと質量流量を掛けたものと比較して、無視することができることに留意されたい。
【００３０】
したがって、Ｑｌｏｓｓｅｓは、以下のように表現され得る。
【００３１】
Ｑｌｏｓｓｅｓ＝Ｑｗａｌｌ＋Ｑｐｅｌｌｅｔｓ＋Ｑｏｚｏｎｅ＋Ｑｐ＋Ｑｖ＋Ｑｒ  （５）
【００３２】
等式（３）に戻ると、以下の関係式を使用して、オゾンの分解によって作り出されるエネルギーＱｏｚｏｎｅを計算することが可能である。
【００３３】
【数２】
0006535092.tif 000003
【００３４】
ここで、ｃは、オゾンの濃度のパーセント［オゾンのｇ／ガス１００ｇ］、
【数３】
0006535092.tif 000004
は、触媒チャンバ１８の中を流れるガスのガス質量流量［ｇ／ｓ］であり、ｅは、質量当たりのオゾン分解エネルギー［ｋＪ／ｇ］である。そのうえ、熱キャリアによって運び去られるエネルギーは、以下によって与えられる。
【００３５】
【数４】
0006535092.tif 000005
【００３６】
ここで、ｈ０２は、熱キャリア、すなわち、酸素の比熱容量［Ｊ／ｇ／℃］であり、
【数５】
0006535092.tif 000006
は、触媒チャンバ１８の中を流れる酸素質量流量［ｇ／ｓ］であり、ΔＴは、熱キャリアの温度の差、すなわち、出口部センサの第２の温度値から入口部センサの第１の温度値を引いたものである。等式（６）および（７）を使用して、オゾンの濃度ｃについて解くと、以下を見出すことが可能である。
【００３７】
【数６】
0006535092.tif 000007
【００３８】
酸素質量流量とガス質量流量の比は、おおよそ１に等しいので、等式（８）を簡単化し、以下を得ることが可能である。
【００３９】
【数７】
0006535092.tif 000008
【００４０】
等式（９）に基づいて、オゾンの濃度は、温度の差ΔＴに直接的に比例し得ることを理解することができる。実際に、そのようなシステムの中の温度の差を測定することによって、および、熱損失Ｑｌｏｓｓｅｓを最小化することによって、信頼性の高いオゾンの濃度が測定され得る。そのうえ、上記に与えられている値を使用して比ｈ０２／ｅをコンピューター計算することによって、ｈ０２／ｅ＝０．０３オゾン質量パーセント／℃（ｍａｓｓ  ｐｅｒ  ｃｅｎｔ  ｏｆ  ｏｚｏｎｅ／°Ｃ）を得ることが可能である。たとえば、１００℃の温度の差を測定することによって、温度の差ΔＴを０．０３オゾン質量パーセント／℃に簡単に掛けることによって、３質量パーセントのオゾンの濃度を見出すことが可能である。また、熱キャリアの温度は、オゾン質量パーセント当たり３２．４℃で増大すると述べることが可能であり、したがって、温度の差（たとえば、１００℃とする）を、オゾン質量パーセント当たり３２．４℃で割り、３質量パーセントのオゾンの濃度を得ることが可能である。
【００４１】
ここで、等式（２）を参照すると、エネルギーの正味の変化ΔＱｎｅｔは、遷移状態においてヌルではなく、定常状態においてヌルである。一般的に、定常状態を実現するために必要とされる時間は、時定数と称される。典型的には、３つの時定数の後に、平衡温度を適切に評価することが可能である。システムの時定数は、触媒ペレット２０の材料に少なくとも依存することに留意されたい。触媒ペレットの熱質量は、触媒チャンバ１８の時定数に影響を及ぼし得る。たとえば、触媒ペレットの比熱容量は、０．８Ｊ／ｇ／℃であることが可能である。これらの考慮事項に起因して、定常状態は、触媒ペレット２０を形成する材料（および、その合計質量）、ならびに、その合計質量に応じて、より短いまたはより長い期間の中で実現され得る。時定数は、一般的に、触媒チャンバ１８の中で使用される触媒ペレット２０の質量に反比例することに留意されたい。したがって、触媒ペレット２０の質量を最小化し、より短い時定数を実現することが可能であり、したがって、測定されるオゾン濃度のより高い時間分解能を可能にすることができる。
【００４２】
これらの等式によって見られるように、オゾン濃度の評価が信頼性の高いものになるようにするために、等式（５）の中に提示されているＱｌｏｓｓｅｓの項のそれぞれは最小化されるべきである。たとえば、触媒チャンバ１８の下流にバルブ１６を設置することは、圧力変化損失Ｑｐおよび流量変化損失Ｑｖを最小化することに貢献する。実際に、ＱｐおよびＱｖを最小化すること、または、代替的に、入口部分２２における流量および出口部分２４における流量を均等化することに貢献し得る、任意の他の適切な様式が、上記で行われた近似をより信頼性の高いものにすることが可能である。
【００４３】
オゾンの濃度の評価の例
【００４４】
たとえば、ガスのサンプルストリームがオゾン濃度分析器の中に提供され、センサが、２０℃の第１の温度値および８５℃の第２の温度値を読み取る場合には、分析器は、６５℃の温度の差を決定することが可能である。触媒チャンバのキャリブレーションデータに基づいて、この６５℃の温度の差は、酸素へと分解されるオゾン分子の特定の量を示していることが可能であり、それは、６５℃に０．０３オゾン質量パーセント／℃を掛けたもののオゾンの濃度を示し、オゾンの２質量パーセントを得ることが可能である。別の例では、１３０℃の温度の差は、オゾンの４質量パーセントを示すことが可能である。測定されるオゾンの濃度は、ガスのサンプルストリームのフロー、および、触媒チャンバ１８の体積から独立しているが、しかし、これらの変数は、オゾン濃度分析器が応答する速度に影響を及ぼす可能性がある。
【００４５】
図２は、本発明によるオゾン濃度分析器１０の第２の例を示している。この例では、オゾン濃度分析器１０は、熱除去システム４８を有しており、熱除去システム４８は、触媒チャンバ１８に除去可能に接続されており、熱キャリアとして酸素を使用して、そこから熱を除去するようになっている。図２に示されている第２の例では、熱除去システム４８は、触媒チャンバ１８から出てくる熱キャリア（酸素）を冷却するように適合されており、また、触媒チャンバ１８から熱を抽出するために、冷却された熱キャリアを、内部熱伝導導管５０を介して、触媒チャンバ１８の中へ再挿入するように適合されている。触媒チャンバ１８を冷却するために、同じ熱キャリアが使用されるので、オゾンの濃度は、熱損失が最小化されるときに、単純な計算を使用して評価され得る。
【００４６】
具体的には、熱除去システム４８は、外部熱伝導導管５２を有しており、外部熱伝導導管５２は、触媒チャンバ１８の出口部分２４に接続されており、それは、内部熱伝導導管５０に接続される前に、絶縁された様式で、触媒チャンバ１８から延在している。外部熱伝導導管５２は、熱キャリアを受け取り、熱キャリアは、次いで、触媒チャンバ１８の外側の外部熱伝導導管５２の中のその通路に沿って冷却される。冷却された熱キャリアが、内部熱伝導導管５０を介して、触媒チャンバ１８の内側に流れて戻るときに、それは、熱を再吸収し、ジョイント導管６１を介して、触媒チャンバ１８の外側にそれを輸送することが可能である。
【００４７】
より具体的には、内部熱伝導導管５０は、第１の任意部分５４から第２の任意部分５６へ触媒チャンバ１８を横切って装着され得る。消散された熱がオゾンの濃度の評価を変更することを回避するために、第１の任意部分５４における第３の温度値を測定するための第３の温度センサ５８、および、第２の任意部分５６における第４の温度値を測定するための第４の温度センサ６０が、熱除去システム４８とともに設けられている。したがって、ガスのフローのオゾンの濃度は、キャリブレーションデータに対して第３の温度値および第４の温度値を使用して修正され、オゾンの濃度を評価することが可能である。加熱された酸素（熱キャリア）の冷却プロセスを最大化するために、ヒートシンク６２が、外部熱伝導導管５２に沿って装着され得る。そのうえ、触媒チャンバ１８は、ヒートシンク６２から隔離されており、熱除去システム４８から除去された熱が外側から触媒チャンバ１８を加熱することを回避することが可能である。図２の例では、外部熱伝導導管５２は、随意的な絶縁された導管６４および６６を介して、内部熱伝導導管５０に接続されている。上述のように熱損失がシステムに沿って最小化される限り、得られる温度の差は、オゾンの濃度に関連付けられ得る。したがって、導管６４、６６に沿ってリークを最小化すること、ならびに、導管５０、５２、６４、および６６のそれぞれの間にシールされた接合部を提供することが好ましい。
【００４８】
図２に示されている実施形態では、１つの熱伝導導管５０だけが設けられているが、熱除去システム４８の他の実施形態は、触媒チャンバ１８を横切って２つ以上の熱伝導導管５０を有し、より高い熱放散能力を実現することが可能である。熱除去システム４８を実装するために、独立構成またはループ構成を使用することが可能である。独立構成では、所与の体積の熱キャリアが、触媒チャンバ１８の中を１回だけ通ることが可能である。実際に、この構成では、触媒チャンバ１８の出口部分２４は、複数の（２つ以上の）熱除去システム４８に接続されており、複数の熱除去システム４８は、互いに独立して触媒チャンバ１８に接続されている。複数の熱除去システム４８のそれぞれは、互いに直列に接続されている導管６６、５２、６４、５０、および６１の対応するセットを有する。そのうえ、結果として生じるジョイント導管６１は、マニホールド（図示せず）に接続され得、マニホールドは、バルブ１６から上流において、ジョイント導管６１を組み合わせて単一の導管にしている。ループ構成では、ある体積の熱キャリアが、触媒チャンバ１８の中を複数回通ることが可能である。実際に、この構成では、触媒チャンバ１８の出口部分２４は、導管６６、５２、６４、５０、および６１を有する熱除去システム４８の第１のパスに接続されている。熱除去システム４８の第２のパス（図示せず）は、二次的な絶縁された導管、二次的な外部熱伝導導管、別の二次的な絶縁された導管、および、二次的な内部熱伝導導管を有しており、それらは、それぞれジョイント導管６１に直列に接続されており、したがって、熱キャリアを、１回目に、内部熱伝導導管５０を介して触媒チャンバの中を通し、２回目に、二次的な内部熱伝導導管を介して再び通し、２つよりも多い内部熱伝導導管が使用される場合には、同様に続く。独立構成およびループ構成の両方において、それぞれの内部熱伝導導管は、対応する温度センサが熱除去システム４８のパスのそれぞれによる冷却を評価することを必要とする可能性があるが、それぞれのパスの冷却のバランスを取り、一貫した結果を得ることが可能であり、したがって、複数のセンサに対する必要性を回避することができることに留意されたい。
【００４９】
同じガス熱キャリアが熱除去システム４８に沿って使用されるので、外部熱伝導導管５２、ヒートシンク６２に沿う汚れの蓄積の遅い変化、風の変化、または室温変化は、オゾン濃度測定には影響を与えない。過渡的なイベントは、それらの時間期間がオゾン測定の時定数の範囲の中にあるときに、測定値に対する影響を有さない。補正ゲインおよび時定数を伴うハイパスフィルタ（図示せず）を通してヒートシンクからのガス温度を追加することによって、これらの変化を補償し、オゾン測定の応答時間を補償することが可能である。そのうえ、熱除去システム４８は、たとえば、ファンなどのような、制御される冷却デバイス（図示せず）を含み、第２の温度値、または、任意の他の適切なパラメータに基づいて、分析器３２の感度を修正することが可能である。制御される冷却デバイスの冷却速度を修正する（たとえば、ファンのブレードの回転速度を増大／減少させる）ことによって、オゾン濃度分析器１０は、異なるシナリオに適することが可能である。実際に、低いオゾンの濃度を測定するために、制御される冷却デバイスの冷却速度が低いときには、より高い感度が実現され得る。代替的に、オゾンの濃度が高いときの用途、および、より低い感度が許容可能である場合の用途において、制御される冷却デバイスの冷却速度がより高いときに、より低い感度が実現され得る。
【００５０】
同じガス質量フローが、触媒チャンバ１８を通過するそれぞれの熱伝導導管５０、５２の中で使用されるので、第４の温度センサ６０および第３の温度センサ５８との間の温度の増大を、２８と３０との間の差に追加し、オゾンの濃度を得るために使用される温度の差を得ることが可能である。
【００５１】
そのうえ、触媒チャンバ１８の冷却が、熱キャリア、すなわち、酸素だけによって実施されるようにするために、熱除去システム４８は、触媒チャンバ１８から絶縁されるべきであることに留意されたい。実際に、熱除去システム４８が触媒チャンバ１８と物理的な接触をしている場合には、触媒チャンバ１８の壁部を通して失われるエネルギーＱｗａｌｌｓは増大される可能性があり、それは、近似を不正確なものにすることになる。触媒チャンバ１８と熱除去システム４８との間の絶縁を実現することを助けるために、絶縁された導管６４および６６は、たとえば、シリコーンまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのような、耐オゾン性の絶縁体材料から作製され得る。
【００５２】
熱除去システムの使用の例
【００５３】
たとえば、ガスのサンプルストリームがオゾン濃度分析器１０の中に提供され、入口部センサ２８および出口部センサ３０が、２０℃の第１の温度値および４５℃の第２の温度値を読み取り、第３の温度センサ５８および第４の温度センサ６０が、３０℃の第３の温度値および４２℃の第４の温度値を読み取る場合には、分析器３２は、２５℃＋１２℃＝３７℃の温度の差を決定することが可能である。触媒チャンバ１８のキャリブレーションデータに基づいて、この３７℃の温度の差は、３７℃のオゾンの濃度が、オゾン質量パーセント当たり３２．４℃によって割られ、オゾンの１．１４質量パーセントを得ることを示すことが可能である。
【００５４】
さらに、この例では、湿度センサ７０を使用して、出口部分２４における湿度値を監視することが有用であることが見出された。実際に、ガスのサンプルストリームが水蒸気を含有する場合には、オゾンの濃度は、湿度値に基づいて調節され得る。実際に、上記に提示されている支配等式は、熱キャリアが酸素であるときに、より正確である。水蒸気が触媒チャンバ１８に沿って熱キャリアとしての役割を果たすことになる場合では、上記で行われた近似は、有効でなくなる可能性がある。しかし、キャリブレーションデータは、水蒸気の存在を補償することが可能である。これは、水蒸気の熱容量（２．０８Ｊ／ｇ／Ｋ）が重量当たりの酸素の熱容量（０．９１８Ｊ／ｇ／Ｋ）の約２倍であり、水蒸気密度（標準的な温度および圧力における０．８０４ｇ／Ｌ）が、酸素（１．４２ｇ／Ｌ）の密度の約半分であり、それは、比較的に湿度の高いガスのサンプルストリームの中であっても、典型的には、熱輸送能力の小さい差を結果として生じさせることによって説明され得る。実際に、この状況では、水蒸気は、２．０８Ｊ／ｇ／Ｋｘ０．８０４ｇ／ｌ＝１．６７Ｊ／ｌ／Ｋの熱輸送能力によって特徴付けられるが、一方、酸素は、０．９１８Ｊ／ｇ／Ｋｘ１．４２ｇ／ｌ＝１．３０Ｊ／ｌ／Ｋの熱輸送能力を有する。ガスのサンプルストリームが主に水蒸気を含有する典型的でない場合には、調節は、ガスのサンプルストリームが水蒸気を除かれているときよりも２２％高くなり得る。室温におけるガスのストリームを含む最も実用的な場合には、飽和は、湿度レベルを重量当たり２〜３％（１００％ＲＨ＝大気条件において空気１ｋｇ当たり１５ｇの水）に限定し、フルスケールの０．６％の誤差を生み出す。高い湿度の用途では、予熱器（図示せず）が、触媒チャンバ１８から上流に据え付けられ得、湿度の高いガスのサンプルストリームを温め、触媒ペレット２０の上への湿度の高いガスのサンプルストリームの凝縮を回避するようになっており、その凝縮は、それらの分解効率を低減することになることに留意されたい。
【００５５】
窒素および酸素は同様の熱容量を有するので、窒素含有量は、結果に対してほとんど影響を与えない。窒素がガスのサンプルストリームの中に大量に存在しているときには、結果は、一般的に、窒素を含む合計質量フローの関数として変化することが可能である。窒素の分率が知られている場合には、それを分析器の中に手動で入力し、酸素のみに対するオゾン分率に関する結果を調節することが可能である。
【００５６】
オゾン濃度分析器１０の第２の例は、熱除去システム４８および湿度センサ７０の両方を組み込んでいるが、オゾン濃度分析器１０の他の例は、単に熱除去システム４８または湿度センサ７０だけを組み込むことの可能であることに留意されたい。実際に、低いオゾン濃度だけが関係しており、したがって、低い量の熱が測定の間に発生されるので、湿度センサ７０を必要とし得る低いオゾン濃度測定値（残留オゾン測定値）は、熱除去システム４８を必要としなくてもよい。不必要なコストを回避するために、熱除去システム４８および湿度センサ７０は、特定の用途にしたがって設けられ、および／または省略され得る。
【００５７】
図３は、本発明によるオゾン濃度分析器１０の第３の例を示している。この例では、プリント回路基板４６は、互いに直列に接続されている３つの触媒チャンバ１８、１８’、１８”を有しており、合計温度差ΔＴｔｏｔａｌを測定することが可能である。これらの触媒チャンバのそれぞれは、触媒チャンバのそれぞれの簡単で速い相互互換性のために、独立したＰＣＢ（たとえば、４７、４７’、４７”を参照）の上に装着され得る。換言すれば、図３に示されている３つの触媒チャンバのそれぞれは、導管コネクタ（白い円形で図示されている）および電気コネクタ（たとえば、黒いドットで図示されている）を使用して、プラグアンドプレイ様式でプリント回路基板４６に除去可能に接続されている。触媒チャンバのいずれかのプラグアンドプレイは、比較的に短い期間で、たとえば、１５分で実施され得る。ガスのサンプルストリームは、ガス供給源によって提供され得、それは、第１の触媒チャンバ１８、第２の触媒チャンバ１８’、および第３の触媒チャンバ１８”に沿って流れることが可能である。第１および第２の温度値は、入口部センサ２８、２８’２８”および出口部センサ３０、３０’３０”を使用して、触媒チャンバのそれぞれに関して監視され得、それは、ガスのサンプルストリームのオゾンの濃度を決定するために使用され得る。換言すれば、入口部センサ２８および出口部センサ３０は、第１の温度差ΔＴ１を評価するために使用され、入口部センサ２８’および出口部センサ３０’は、第２の温度差ΔＴ２を評価するために使用され、入口部センサ２８”および出口部センサ３０”は、第３の温度差ΔＴ３を評価するために使用される。そのうえ、図３の例では、第１の触媒チャンバ１８には、熱除去システム４８が設けられており、熱除去システム４８は、上記に説明されているように、加熱された酸素を熱キャリアとして使用して、触媒チャンバを冷却するように適合されている。この目的のために、熱除去システム４８は、内部伝導導管５０、外部伝導導管５２、絶縁された導管６６、６４、ならびに、第３の温度センサ５８および第４の温度センサ６０を使用する。したがって、第３の温度センサ５８および第４の温度センサ６０は、追加的な温度差ΔＴｈｒｓを評価するように適合されており、次いで、分析器３２は、たとえば、温度差のそれぞれを加えることによって、ΔＴｔｏｔａｌを評価することが可能である。この例では、触媒チャンバ１８、１８’、１８”のそれぞれには、４４、４４’、および４４”において示されているキャリブレーションメモリが設けられている。キャリブレーションメモリ４４、４４’、４４”は、場合によっては事前に、その上に記憶されているキャリブレーションデータをそれぞれ有しており、分析器３２が、それぞれの触媒チャンバ１８の特性に基づいて、適切な様式でオゾンの濃度を正しく評価することを可能にする。
【００５８】
直列に接続されている触媒チャンバ１８、１８’、１８”は、非効率的な触媒チャンバの検出および補償を可能にする。実際に、第１の触媒チャンバ１８の複数の触媒ペレット２０が飽和しており、もはやオゾンの総量を酸素に完全に分解することができない場合には、分析器３２は、第２の触媒チャンバ１８’の第１の温度値と第２の温度値との間の差がゼロよりも著しく大きいこと、および、恐らく、第３の触媒チャンバ１８”も同様であることを検出することが可能である。この状況では、分析器３２は、ディスプレイ４２の上にエラーメッセージを表示し、非効率的な触媒チャンバを変化させるようにユーザに勧めることが可能である。換言すれば、増大するΔＴ２を測定することは、触媒チャンバ１８が非効率的であり、交換される必要があることを示している。したがって、増大するΔＴ３を測定することは、触媒チャンバ１８’が非効率的であり、交換される必要があることを示している。１つの実施形態では、分析器３２によって始動されるエラーメッセージは、ΔＴ２が増大するときに黄色に変わることが可能であり、その後に、ΔＴ３が増大するときに赤色に変わることが可能である。
【００５９】
そのうえ、低い密度を有する触媒ペレット２０（たとえば、多孔性の材料）を提供することは、接触表面を増大させることが可能であり、したがって、ガスのサンプルストリームのオゾンのより多くがオゾン分解経路２６に沿って分解されることを可能にすることが見出された。複数のペレット２０に接触しているガスのサンプルストリームの大部分が、より良好な結果に貢献することが可能である。より高い圧力値は、ガスのサンプルストリームの熱除去能力に比例して分解されるオゾンの量を増大させる傾向があるので、ガスのサンプルストリームの圧力は、測定されるオゾンの濃度に対して低い影響を有する。同様に、接触時間がオゾンの完全な分解を確実にするのに十分に長くなっている限り、ガスのサンプルストリームのフローは、無視できる影響を有する。
【００６０】
オゾン、および、より具体的には、産業用グレードのオゾンは、強力な酸化剤であることが可能であるので、セラミック、ステンレス鋼、または陽極酸化アルミニウムなどのような、オゾンに耐性がある材料を利用することが重要である。そのうえ、ガス供給源、オゾン濃度分析器、およびガス出口部の間の接続、または、オゾン濃度分析器の中の接続は、好ましくは、耐オゾン性のガスケットおよび耐オゾン性の絶縁体を含み、その早過ぎる経年劣化を防止する。
【００６１】
基本的に、最適な動作は、ガスのサンプルストリームの中のすべてのオゾンを破壊するが、チャンバの熱質量を増大させすぎず、したがって、それを遅らせるのにちょうど十分な触媒ペレットを使用することに依存する。
【００６２】
一般産業用途は、１５％ｍを下回るオゾン濃度を必要とするが、研究用途は、最大１００％ｍのオゾン濃度に到達する可能性がある。オゾン濃度分析器１０は、必要である場合には、適当な熱除去システム４８を使用して、任意のオゾンの濃度を扱うことが可能である。実際に、触媒チャンバ１８の動作範囲の中に内部温度を維持するために、恐らく、より大きい熱除去システム４８を必要とするであろうが、オゾン濃度分析器１０は、より高いオゾン濃度を扱うことが可能である。実際に、単に１５％のオゾン濃度が、４８７．５℃の触媒チャンバ１８の温度を増大させることが可能である。したがって、熱除去システム４８のタイプは、用途に基づいて調節され得る。別の実施形態では、互いに直列に接続されている内部熱伝導導管５０および外部熱伝導導管５２のいくつかの対を使用し、可能な限り多くの熱を触媒チャンバ１８から除去することが可能である。さらなる別の実施形態では、熱除去システム４８は、図２に示されているもののような並行流タイプのものではなく、それは、熱除去速度を向上させ得る対向流タイプのものであることが可能である。他の適切な手段が、熱除去システム４８の熱除去速度を増大させるために使用され得ることに留意されたい。たとえば、熱伝導導管５０、５２は、蛇行経路形状、または、任意の他の適切な形状を有することが可能である。別の例では、熱除去システム４８は、ダブルパイプ熱交換器（並行流または対向流）、シェルアンドチューブ熱交換器、または、当技術分野で公知であり得る任意の適切な熱交換システムの形態で提供され得る。
【００６３】
図４は、本発明よる、オゾン濃度を分析するための方法１００のステップを示すブロック図である。方法は、一般的に、その入口部分２２と出口部分２４との間にオゾン分解経路２６を有する少なくとも１つの触媒チャンバ１８を提供するステップ１０２と、少なくとも１つの触媒チャンバ１８の入口部分２２によって、および、オゾン分解経路２６に沿って、オゾンを含有するガスのフローを受け取るステップ１０４と、触媒チャンバ１８のオゾン分解経路２６に沿って、ガスのフローのオゾンの総量を発熱反応で酸素に分解するステップ１０６と、第１の位置における第１の温度値を測定するステップ１０８、および、第２の位置における第２の温度値を測定するステップ１１０であって、第１および第２の位置は、入口部分２２および出口部分２４に関連付けられている、ステップと、キャリブレーションデータに対する第１の温度値および第２の温度値に基づいて、オゾン濃度を評価するステップ１１２とを有する。
【００６４】
方法１００は、出口部における湿度値を測定するステップをさらに含むことが可能である。その後に、ステップ１１２は、キャリブレーションデータに対する測定値に基づいて、湿度値を補償するステップであることが可能である。
【００６５】
また、方法１００は、（たとえば、上記に説明されているような熱除去システムを使用して）少なくとも１つの触媒チャンバ１８から熱を除去するステップをさらに含むことが可能であり、ステップ１１２は、キャリブレーションデータに対する第３の温度値および第４の温度値に基づいて、ガスのフローのオゾンの濃度を評価するステップをさらに含むことが可能である。そのうえ、方法１００は、複数の触媒チャンバ１８を互いに直列に接続するステップを含むことが可能であり、評価する前記ステップ１１２は、複数の触媒チャンバ１８のそれぞれの第１および第２の温度値に基づいている。また、方法１００は、複数の触媒チャンバのそれぞれの第１および第２の温度値を比較することによって、複数の触媒チャンバのそれぞれの分解効率を評価するステップを含むことが可能である。
【００６６】
したがって、見ることができるように、上記に説明および図示されている例は、単に例示的なものであることが意図されている。触媒チャンバの中に組み込まれているキャリブレーションデータは、その中の触媒ペレットの組成に関連するデータを組み込むことが可能であることに留意されたい。また、キャリブレーションデータは、ルックアップテーブルであることが可能であり、ルックアップテーブルにおいて、分析器は、測定される温度差の関数としてオゾン濃度を関連付けることが可能である。また、キャリブレーションデータは、測定される温度差の関数として分析器３２によって実施されることになる数学的演算に対応することが可能である。そのうえ、キャリブレーションデータは、オゾン濃度を得るために、測定される温度差に対して数学的演算を実施することができる、電気的なコンポーネントの組み合わせ（たとえば、オペアンプの特定のスキーム）であることが可能である。キャリブレーションデータは、さらに、任意の他の適切な形態で提供され得る。オゾンが上記で広く考察されてきたが、触媒によって分解され得る他のガス混合物の濃度が、濃度分析器１０によって測定され得る。範囲は、添付の特許請求の範囲によって示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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