(57)【要約】感知素子が流体混合体に曝されたときに、感知素子の電気的または機械的変化を測定して、流体混合物の成分の濃度または量の変化を検出するための装置。感知素子の測定される好ましい特性は、電気抵抗であって、感知素子が流体混合物の少なくとも１つの成分を吸着したときに、変化する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置であって、前記装置はハウジング内の２つの感知素子および電気抵抗を検出する手段からなっており、前記感知素子を通して前記流体混合物が導かれ、前記感知素子は活性カーボン布からなっており、そして、前記感知素子が前記流体混合物に曝されまたは接触すると、如何なる前記濃度変化に対しても反応して、測定可能な前記電気抵抗を示す、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項２】
更に前記感知素子間に配置された吸着剤を備えている、請求項１に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項３】
前記活性カーボン布は、前記流体混合物の少なくとも１つの成分を吸着することができる、請求項１に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項４】
前記感知素子は、前記流体混合物に曝されまたは接触する前と、実質的に等しい電気抵抗を有している、請求項１に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項５】
下記ステップからなる、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための方法：
（ａ）請求項１または２に記載の装置の前記感知素子を通って連続的に流体混合物の流れを導き；
（ｂ）前記感知素子の各々の電気抵抗を測定し；
（ｃ）第２感知素子の電気抵抗に関して第１感知素子の電気抵抗における変化を記録し；そして、
（ｄ）第１感知素子の電気抵抗の変化を、前記流体混合物の成分の濃度変化と関連づける。
【請求項６】
下記ステップからなる、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための方法：
（ａ）請求項３に記載の装置の前記感知素子を通って連続的に流体混合物の流れを導き；
（ｂ）前記感知素子の各々の電気抵抗を測定し；
（ｃ）第２感知素子の電気抵抗に関して第１感知素子の電気抵抗における変化を記録し；そして、
（ｄ）第１感知素子の電気抵抗の変化を、前記流体混合物の成分の濃度変化と関連づける。
【請求項７】
下記ステップからなる、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための方法：
（ａ）請求項４に記載の装置の前記感知素子を通って連続的に流体混合物の流れを導き；
（ｂ）前記感知素子の各々の電気抵抗を測定し；
（ｃ）第２感知素子の電気抵抗に関して第１感知素子の電気抵抗における変化を記録し；そして、
（ｄ）第１感知素子の電気抵抗の変化を、前記流体混合物の成分の濃度変化と関連づける。
【請求項８】
前記ハウジングが第１チャンバおよび第２チャンバからなっており、前記感知素子の１つが前記第１チャンバに配置され、前記感知素子の他の１つが前記第２チャンバに配置されている、請求項１に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項９】
更に前記感知素子間に配置された吸着剤を備えている、請求項８に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項１０】
前記布は、天然繊維、人工繊維、合成繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選んだ織物または非織物ファイバからなっている、請求項１または８に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【請求項１１】
前記布は、活性カーボン粒子をその中に有する電気伝導性のシートからなっている、請求項１または８に記載の流体混合物の微少成分の濃度変化を検出するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
この発明は、感知手段の電気的または機械的特性における変化を濃度変化に関係付けることによって、流体混合物の成分の濃度における変化を検知する装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
流体混合物から広範にわたる化合物を除去する活性カーボンの能力によって、そのような混合物を浄化するために活性カーボンが広く使用されてきた。上述した除去は、製造プロセス間に発現した活性カーボンの微視孔における汚染物の吸着によって行なわれている。活性カーボンは、微視孔が汚染物によって充たされて、それ以上の吸着能力が無くなった時点で消耗したと言われている。活性カーボンが消耗すると、処理する液体流の汚染物の濃度が急速に増大する。この現象を汚染物の漏出という。正しく処理された流れを確保するために、活性カーボン床（ベッド）を、汚染物の最初の漏出に先だって交換しなければならない。活性カーボン床が流れに使用されている間に、汚染物の濃度および形式が変化するので、漏出点を正確に予告することができず、従って、処理された液体流の品質は、頻繁に行なわれる点検によってモニターしなければならず、コストが高くなる。
【０００３】
従って、カーボン床がほぼ消耗されたときに、処理流体の定期的な試験を必要とせず、使用者に警告をすることができる装置が必要とされている。そのような装置は、連続的に流れの中に位置し、カーボン床の出口近傍での汚染レベルの増加を検出し、それの効率的な使用を提供することが好ましい。そのような装置は、活性カーボン以外の媒体を適用する清浄化システムにおいて使用できる。
【０００４】
多くのセンサーが提案されてきたが、それらは炭化水素汚染のみを検出するのに向けられており、適用が制限されていた。アメリカ特許Ｎｏ．５，０７９，９４４およびＮｏ．５，１５０，６０３は、地下貯蔵槽からの漏れを検出する炭化水素蒸気センサーを開示している。これら特許のセンサーの要点は、感知素子が伝導性ポリマーによって作製され、炭化水素がポリマーマトリックスに吸着され、膨張すると、その抵抗が変化する。１つの実施態様においては、伝導性ポリマーは、伝導性カーボン粒子を備える高分子テープからなっている。他の実施態様においては、伝導性ポリマーは、エラストマーまたはシルバー被覆ガラス球または金属シルバーフレークが充填されたシリコーンラバーからなっている。炭化水素蒸気の存在は、感知素子の抵抗が急速に増大したときに、確認される。しかしながら、このセンサーは、ポリマーマトリックス中に急速に吸着されそれを膨張させない汚染物は、検出することができない。
【０００５】
Ｍｏｙｅｒ外は、有機蒸気カートリッジ式吸着マスクに使用期限を示す指示具を使用することを開示している（Ｅ．Ｓ．Ｍｏｙｅｒ外、”Ａ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｅｎｄ−ｏｆ−Ｓｅｒｖｉｃｅ−Ｌｉｆｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｆｏｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｓ，” Ａｍ， Ｉｎｄ． Ｈｙｇ． Ａｓｓｏｃ． Ｊ．， Ｖｏｌ． ５４， Ｎｏ． ８， ｐｐ．４１７−４２５（１９９３））。このセンサーは、シリコーンラバーと基材上に溶着されたカーボン粒子の混合物からなっている。有機蒸気の検出は、シリコーンマトリックスの膨張を根拠としており、シリコーン／カーボン伝導膜の抵抗の増加をもたらす。このように、シリコーンを膨張させない汚染物は、上述した膜の抵抗を変化させないので、検出することができない。
【０００６】
Ｍａｒｃｈａｎｄは、活性カーボン布の小さな床からなる有機蒸気センサーの構造を報告している（Ｅ．Ｇ． Ｍａｒｃｈａｎｄ， Ｐｈ．Ｄ． Ｔｈｅｓｉｓ， Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， １９９６）。流動条件下での実験は、乾燥した空気の中でのトリクロロエチレンについてのみ行なわれている。カーボン布の電気抵抗は、漏出が生じるかなり前の段階において、カーボン布センサーに問題のガスの存在が認められると、急激に増加しはじめる。電気特性の変化と漏出ポイントとを関連付けて、センサーが如何に漏出を信頼できる精度で示すかについて、何らの示唆も無い。
【０００７】
従って、この発明の１つの目的は、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出する装置を提供することにある。この発明の他の１つの目的は、カーボン系の感知素子の電気抵抗または機械的特性の変化を微少成分の濃度と関連付ける検出装置を提供することにある。この発明の他の１つの目的は、浄化に使用される活性カーボン床から、流体混合物の微少成分の漏出を検出するための装置を提供することにある。
【０００８】
（発明の開示）
この発明は、流体混合物の微少成分の濃度または量の変化を検出するための装置であって、前記感知素子が前記流体混合物に曝されまたは接触すると、感知素子の電気抵抗または機械的特性を測定する。ここで述べる流体混合物の微少成分は、重量または分子濃度で約５０％未満である成分である。そのような装置は、以下、検出器とも呼ばれる。この発明は、流体混合物の微少成分の濃度または量の変化に関して生じる、感知素子の他の電気または機械的特性、例えば、電気容量、機械的強度、寸法の変化等における変化を測定する。
【０００９】
感知素子の測定された電気または機械的特性が変化すると、検出器は濃度の変化を示す。測定可能な特性を検出するための手段は、特性によって異なり、例えば、電気検出器、ホイートストンブリッジ、または、応力またはひずみゲージを含む。
この発明は、更に、１つの実施態様において、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出する為に使用される感知素子を備えており、感知素子は、変化を測定するための接続手段を備えた活性カーボン布からなっている。
【００１０】
一般に、この発明の検出器は、少なくとも第１および第２感知素子からなっており、感知素子は、カーボン系、または、金属等の他の適切な材料であり、実質的に同一の成分組成、電気抵抗および寸法からなっている。２つの感知素子の電気抵抗は、１０％以下の差が好ましく、より好ましくは、５％以下の差である。感知素子の製造のための特に適切なカーボンは、活性カーボンファイバまたは活性カーボンクロス（布）（以下、「ＡＣＣ」ともいう）であって、天然繊維、人工繊維、または、合成繊維の織物または非織物から作製された原料を熱処理して作製され、そして、各種化合物の吸着のための高い表面領域を有している。上述したＡＣＣは、典型的に、低電気抵抗を有しており、その電気抵抗は、ＡＣＣが少量の汚染物を吸着しても、実体的に変化する。この特性は、液体流における汚染物を検出するこの発明の検出器において有利に使用される。
【００１１】
更に、感知素子は、伝導効果を発揮する活性カーボン粒子が重合ファイバ混合物中に固定された電気伝導性シートから作製してもよい。この発明は、浄化システム等のシステムとして使用することができる。浄化システムとして使用する際には、第１感知素子は流体混合物に曝されて、１以上の微少成分の濃度変化が検出される。好ましくは、第１感知素子は最初に流体混合物が第１の実質的に安定な成分を備える位置に配置される。第２感知素子は基準として機能し、第１の実質的に安定な成分を備える同一流体混合物に曝されるようにする。微少成分が除去されることによって流体混合物の浄化が行なわれる多くの場合、第１の実質的に安定な成分を備える流体混合物とは、微少成分が実質的に存在しない状態の流体混合物をいう。
【００１２】
流体混合物中の微少成分の濃度が増大すると、そのような濃度の変化が検出される。当初、第１および第２感知素子の電気抵抗または機械的特性は、第１の実質的に安定な成分を備える流体混合物に曝されたときのそれと実質的に等しい。流体混合物の微少成分の濃度が変わり始めると、浄化システムの出口近傍の流体混合物に曝されたときの第２感知素子の電気抵抗または機械的特性に対して、第１感知素子の電気抵抗または機械的特性も変わり始める。この発明は、流体混合物の微少成分の漏出が今まさに起きようとしているのを検出して、警告信号を付与することができる。
【００１３】
この発明の好ましい態様において、検出器は、入口および出口を備える縦長の密閉体に間隔をおいて配置されるＡＣＣで作製された２つの感知素子からなっている。流体混合物の微少成分を除去することができる吸着剤は、縦長の密閉体の中の２つの感知素子の間に配置される。このような吸着剤の例として、例えば、粒状、ペレット、または球状の形状をした活性カーボン、天然または合成ゼオライト、シリカゲル、活性アルミニウム、および、吸着能力を強化した改良吸着剤がある。電気伝導性のリードが備えられて、カーボンクロスの感知素子のおのおのの電気抵抗が測定される。
【００１４】
第１の実質的に安定な成分を備える流体混合物は、検出器に進入し、順番に、第１感知素子、吸着剤部分、および第２感知素子に接触する。この液体流は、好ましくは、筒状体を通って流れ、浄化システムの出口近くで取り出される流体混合物の分岐流である。当初、第１および第２感知素子と接触する流体の成分は、実質的に同一であり、両方の感知素子は、実質的に同一電気または機械的特性を示す。これらの特性は、ベースラインを設定するために使用される。
【００１５】
浄化システムとして使用され、浄化システムの能力が消耗すると、流体混合物の微少成分の濃度が増え始める。第１感知素子のＡＣＣ材料における微少成分の吸着は、電気抵抗の変化をもたらす。変化は、微少成分および流体混合物の種類によって、正または負になる。第１および第２感知素子間の吸着ポイントにおける微少成分の吸着によって、第２感知素子の抵抗は、ベースライン値で暫くの間とどまる。このように、抵抗の差によって、浄化システムからの微少成分の漏出が今にも起こるのを指摘する。上述した差を検出する手段が備えられ、システムの操作員に知らされるように設計することができ、処理流体の流れの質を連続的に維持するための適切な行動をとることができる。浄化システムとともにこの発明の幾つかの類似の検出器を使用することができ、浄化システムの能力の消耗度合いを示すことができる。このように使用すると、システムに沿って、検出器が所定の間隔で配置される。
【００１６】
この発明の他の態様において、各カーボン系感知素子は、別の密閉体に収容される。第１感知素子は、流体混合物中に曝され、検出しようとする成分の変化を検出する。この第１感知素子は、浄化システムの出口の前に配置されて、漏出する前に微細成分を検出する。第２感知素子は基準として機能して、処理流体の分岐流に常に曝されてる。浄化操作のはじめに、２つの感知素子を通る流体の流れの成分は、実質的に同一である。従って、２つの感知素子の抵抗差はゼロに近い。流体混合物の第１の微少成分が第１感知素子の位置に接近すると、その抵抗が急激に変わり始め、一方、基準の感知素子の抵抗は実質的に一定のままである。この変化は、第１の微少成分が流体処理システムから今まさに漏出していることを示している。
【００１７】
（発明を実施するための最良の形態）
この発明の好ましい実施態様は実質的に図１に示される態様である。検出器１０は、２つの開放端を有するハウジング部２０を備え、長さ約３フィート、直径約３インチである。ハウジング部２０は、好ましくはプラスチックパイプ、または、流体混合物が大気圧を超える状態下にあるときは、金属製である。ハウジング部２０の長さおよび直径は適用の状況によって変えることができる。例えば、ほとんどの場合、１フィート以下の長さで十分である。ハウジング部２０の直径は、以下に示すように、感知素子の抵抗測定の精度を決定する。大きな直径が好ましい。ハウジング部２０は、端部キャップ２２、２４によって密封される。端部キャップ２２および２４は、ハウジング部２０中へ、または、ハウジング部からの流体の流れを導くためのパイプ接合部３２および３４を備えている。
【００１８】
感知素子４０および５０は、端部キャップ２２および２４内に位置している。端部キャップ２２および２４ならびにハウジング部２０が金属で作製されているときには、各感知素子は、（図示しない）２つの非伝導性ガスケットの間に配置され、検出器ハウジングから電気的に隔離される。各感知素子は、ＡＣＣの１以上の層から作製され、好ましくは、パイプ部の断面積を完全に追おう大きさを備えている。両方の感知素子は、好ましくは同一ＡＣＣ材で作製され、それらの電気抵抗は実質的に等しい。各感知素子には、電気リード６０および６２との接続のためにそれぞれＡＣＣ材に取り付けられている、亜鉛電極４２および５２が設けられている。プラスチックスクリーン７０および７２は、感知素子４０および５０を機械的に支持している。
【００１９】
好ましい実施態様において、流体混合物の第１の微少成分の吸着のための大きな孔容積を有する、所定の量の吸着剤７５は、パイプ部２０に収納され、第１感知素子および第２感知素子が第１の微少成分とそれぞれ接触する間に、実質的に経過時間がある。この吸着剤は、活性カーボン、ゼオライト、活性アルミニウム、シリカゲル、または、それらの混合であればよい。
【００２０】
電気リード６０および６２は、好ましくは、感知素子が電気抵抗における変化を検知するために、ホイートストンブリッジに接続される。当初は、微少成分が存在しない流体混合物の流れが本発明の装置に導かれて、ホイートストンブリッジが平衡状態におかれる。検知器を通る流体混合物の第１微少成分の濃度が増加すると、第１感知素子のカーボンクロス（布）がこの成分を吸着する。その結果、その電気抵抗およびオフセット電圧が変化する。この電圧が、流体浄化システムの使用者に対して、流体混合物の第１微少成分が検出点において漏出したことを警告するために使用される。
【００２１】
実施例１：カーボンテトラクロライド（四塩化炭素）の検出
図１に示すこの発明の検出器が、空気中の四塩化炭素を検出するのを示すために使用された。各感知素子は、ＦＭ５／２５０ＡＣＣ（Ｃａｌｇｏｎ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，　Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）の１層から作製されている。流速約１６リットル／分（ｌ／ｍｉｎ）相対湿度約２０％の空気の流れを検出器を通って夜通し導いた。ホイートストンブリッジを平衡状態にし、四塩化炭素を空気の流れの中に導入し、約１０００ｐｐｍ（容積）の濃度のＣＣｌ４を得た。
【００２２】
ホイートストンブリッジは、図２に示すように、直ちに大きなオフセット電圧が表れ、第１感知素子の電気抵抗が測定可能な大きな変化を示している。第１感知素子の抵抗は、直ちに３１．１オームから２７．８オームに低下し、他方、第２感知素子の抵抗は、３１．７オームから２９．７オームに低下した。この空気の流れが、ＣＣｌ４を除去するように設計された空気浄化システムからの分岐流であれば、オフセット電圧のそのような検出は、ガスサンプリングの時点でのＣＣｌ４漏出を示すために使用することができる。流れは、パイプ部の吸着剤がＣＣｌ４で飽和するまで続けられ、検出器の出口でＣＣｌ４が検出された。その時には、２つの感知素子の抵抗が低下し始めるにつれて、オフセット電圧が低下し始めた。
【００２３】
実施例２：二酸化硫黄の検出
実施例１に示したと同一構成および寸法の検出器を空気中の二酸化硫黄（ＳＯ２）の検出に使用した。流速約３２リットル／分（ｌ／ｍｉｎ）相対湿度約５０％の空気の流れを検出器を通って夜通し導いた。次いで、ホイートストンブリッジを平衡状態にし、二酸化硫黄を空気の流れの中に導入し、約５５０ｐｐｍ（容積）の濃度の二酸化硫黄を得た。ホイートストンブリッジは、図３に示すように、直ちに大きな正のオフセット電圧が表れ、第１感知素子の電気抵抗が大きな変化を示している。第１感知素子の抵抗は、直ちに２５．７オームから６．９オームに低下し、他方、第２感知素子の抵抗は、１３．３オームから１０．７オームに低下した。
【００２４】
この空気の流れが、二酸化硫黄を除去するように設計された空気浄化システムからの分岐流であれば、オフセット電圧のそのような検出は、ガスサンプリングの時点での二酸化硫黄の漏出を示すために使用することができる。流れは、パイプ部の吸着剤が二酸化硫黄で飽和するまで続けられ、検出器の出口で二酸化硫黄が検出された。その時には、基準感知素子の抵抗がより急激に低下し始めるにつれて、ホイートストンブリッジのオフセット電圧が低下し始めた。
【００２５】
実施例３：アンモニアの検出
実施例１に示したと同一構成および寸法の検出器を空気中のアンモニアの検出に使用した。この実施例では感知素子は、約１５％（重量）のクエン酸に含浸させたＦＭ５／２５０ＡＣＣによって作製されている。パイプ部は、１５％（重量）のクエン酸に含浸させた約１００ｇの粒状カーボンを含有している。流速約３２リットル／分（ｌ／ｍｉｎ）相対湿度約５０％の空気の流れを検出器を通って夜通し導いた。次いで、ホイートストンブリッジを平衡状態にし、アンモニアを空気の流れの中に導入し、約５５０ｐｐｍ（容積）の濃度のアンモニアを得た。ホイートストンブリッジは、図４に示すように、直ちに大きな負のオフセット電圧が表れ、第１感知素子の電気抵抗が大きな変化を示している。第１感知素子の抵抗は、直ちに１８．４オームから２４．８オームに増加し、他方、第２（基準）感知素子の抵抗は、２０．０オームから２５．９オームに増加した。
【００２６】
この空気の流れが、アンモニアを除去するように設計された空気浄化システムからの分岐流であれば、オフセット電圧のそのような検出は、ガスサンプリングの時点でのアンモニアの漏出を示すために使用することができる。流れは、パイプ部の吸着剤がアンモニアで飽和するまで続けられ、検出器の出口でアンモニアが検出された。その時には、基準感知素子の抵抗がより急激に増加し始めるにつれて、ホイートストンブリッジのオフセット電圧が増加し始めた。
【００２７】
実施例４：水溶液中のサッカロースの検出
実施例１に示したと同一構成および寸法の検出器を水の流れの中のサッカロースの検出に使用した。この実施例では感知素子は、ＦＭ５／２５０ＡＣＣである。パイプ部は、約１５０ｇの粒状カーボンを含有している。流速約９０ｃｍ３／ｍｉｎの脱イオン水を検出器を通って夜通し導いた。次いで、ホイートストンブリッジを平衡状態にし、５％（重量）のサッカロース水溶液を検出器に導入した。ホイートストンブリッジは、図５に示すように、直ちに正のオフセット電圧が表れ、第１感知素子の電気抵抗の変化を示している。感知素子の抵抗のデータは記録されなかった。しかし、オフセット電圧の増加は、第１感知素子の抵抗の変化が第２または基準感知素子のそれよりも大きいことを示している。
【００２８】
この水溶液の流れが、サッカロースを除去するように設計された空気浄化システムからの分岐流であれば、オフセット電圧のそのような検出は、サンプリングの時点でのサッカロースの漏出を示すために使用することができる。流れは、パイプ部における粒状カーボン吸着剤の部分がサッカロースで飽和するまで続けられ、検出器の出口でサッカロースが検出された。その時には、基準感知素子の抵抗が第１感知素子のそれに接近するにつれて、ホイートストンブリッジのオフセット電圧が増加し始めた。
【００２９】
実施例５：水溶液中のイソプロピルアルコールの検出
実施例１に示したと同一構成および寸法の検出器を水の流れの中のイソプロピルアルコールの検出に使用した。この実施例では感知素子は、ＦＭ５／２５０ＡＣＣである。パイプ部は、約１５０ｇの粒状カーボンを含有している。流速約９０ｃｍ３／ｍｉｎの脱イオン水を検出器を通って夜通し導いた。次いで、ホイートストンブリッジを平衡状態にし、９．１％（重量）のイソプロピルアルコール水溶液を検出器に導入した。ホイートストンブリッジは、図６に示すように、直ちに正のオフセット電圧が表れ、第１感知素子の電気抵抗の変化を示している。感知素子の抵抗のデータは記録されなかった。しかし、オフセット電圧の増加は、第１感知素子の抵抗の変化が第２または基準感知素子のそれよりも大きいことを示している。
【００３０】
この水溶液の流れが、イソプロピルアルコールを除去するように設計された空気浄化システムからの分岐流であれば、オフセット電圧のそのような検出は、サンプリングの時点でのイソプロピルアルコールの漏出を示すために使用することができる。流れは、パイプ部における粒状カーボン吸着剤の部分がイソプロピルアルコールで飽和するまで続けられ、検出器の出口でイソプロピルアルコールが検出された。その時には、基準感知素子の抵抗が第１感知素子のそれに接近するにつれて、ホイートストンブリッジのオフセット電圧が低下し始めた。
【００３１】
実施例６：粒状活性カーボンを使用する浄化システムからのブタンの漏出の検出
直径約２フィートおよび深さ約１５．５インチの粒状活性カーボン床を使用してｎ−ブタンによって汚染された空気流を浄化した。上述したカーボン床は、出口から３、９、および１５インチの部分に供試用タップを備えた。この発明の検出器の第２実施態様を使用して、カーボン床の入口から出口に進むのに対応して、ｎ−ブタンの吸着前線（フロント）を検出した。図７は、この発明の第２実施態様の検出セルの断面を示している。各感知素子は、例えば重合材で作製された、適合する半部１００、１０２からなるセルハウジングにそれぞれ配置されている。即ち、ＡＣＣ感知素子１４０は、２つのセルハウジング半部の間に配置されて、ボルト１５０によって固定されている。
【００３２】
ＡＣＣ感知素子には、黄銅の電極１４２が備えられ、感知素子１４０とボルト１５０との間の電気的接触を強化し、更に、電気リードと抵抗測定デバイスとを接続する。成分の変化を検出したい流体混合物の流れをセルハウジング内に導入して感知素子のＡＣＣ材を通過させる。感知素子のＡＣＣ材において流体混合物の微少成分が吸着され、その抵抗の変化および検出が示される。ホイートストンブリッジが使用されて、基準感知素子に関して、９インチの位置のタップにおける感知素子の抵抗の変化が検出される。
【００３３】
１つの検出セルが９インチの位置のタップに備えられ、基準として機能する他の検出セルが粒状カーボン床の出口に備えられている。約９５０ｐｐｍ（容積）のｎ−ブタンを含む相対湿度約２７％、温度約２７℃の空気を、約１００ｆｔ３／ｍｉｎでカーボン床に導いた。１０リットル／分（ｌ／ｍｉｎ）の分岐流を各検出セルに導入した。９インチの位置のタップにおける他の分岐流が、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を備えた
炭化水素分析器に指向され、ｎ−ブタンの濃度を測定した。図８は、ｎ−ブタン濃度に関するホイートストンブリッジのオフセット電圧を示す。ｎ−ブタン濃度が９インチのタップで急激に増加すると、ホイートストンブリッジのオフセット電圧が急激に増大し、濃度変化と電圧変化が実質的に同時に対応していることを示している。
【００３４】
以上の実施例は、この発明の検出器がガスおよび液体混合物の両方における広範な各種の化合物の濃度変化を示すことができることを明らかにしている。従って、この発明の検出器は、流体混合物の漏出を示すために有効に適用することができる。
以上、この発明の好ましい実施態様および操作モードに関して記述したが、これらの実施態様および操作モードに対して、クレームに特定された本発明の範囲から逸脱することなく、幾多の修正、変形、および、均等な物を作製することができることに留意する必要がある。
（産業上の利用性）
この発明によると、流体混合物の微少成分の濃度変化を検出する装置、カーボン系の感知素子の電気抵抗または機械的特性の変化を微少成分の濃度と関連付ける検出装置、および、浄化に使用される活性カーボン床から、流体混合物の微少成分の漏出を検出するための装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、この発明の検出器の好ましい態様を示す概略図である。
【図２】
図２は、空気中のカーボンテトラクロライドの濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【図３】
図３は、空気中のＳＯ２の濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【図４】
図４は、空気中のアンモニアの濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【図５】
図５は、水中のサッカロースの濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【図６】
図６は、水中のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【図７】
図７は、この発明の第２実施態様を概略示す図である。
【図８】
図８は、空気中のｎ−ブタンの濃度変化に関するこの発明のＡＣＣ感知素子の応答を示す。
【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８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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