(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体較正物質を貯蔵するためのリザーバーと、
該リザーバーに流体連通し、前記較正物質の計量分を貯蔵するための計量チャンバーが一部に区画されている管路と、
前記計量チャンバーに流体連通する出口ノズルと、
前記計量チャンバーの近くに配置され、計量チャンバーにおける前記較正物質の計量分を気化させるとともに該計量分をその出口ノズルから射出するための熱活性体とを備えてなる漏れセンサー較正装置。
【請求項２】
遠隔操作されるバルブを出口ノズルの箇所に含んでおり、該バルブは、前記計量チャンバーが環境雰囲気から隔離される閉鎖位置と、前記計量チャンバーが環境雰囲気に流体連通する開放位置との間を移動することができるものである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
遠隔操作されるバルブを前記リザーバーと前記計量チャンバーとの間に含んでおり、該バルブは、前記リザーバーが計量チャンバーから隔離される閉鎖位置と、計量チャンバーを前記較正物質で満たすためにリザーバーが計量チャンバーに流体連通する開放位置との間を移動することができるものである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
遠隔操作される第１バルブおよび第２バルブを含んでおり、該第１バルブは、出口ノズルの箇所に配置されており、前記計量チャンバーが環境雰囲気から隔離される閉鎖位置と、前記計量チャンバーが前記雰囲気に流体連通する開放位置との間を移動することができるものであり、前記第２バルブは、リザーバーと計量チャンバーとの間に配置されており、リザーバーが計量チャンバーから隔離される閉鎖位置と、リザーバーが計量チャンバーに流体連通する開放位置との間を、移動することができるものである請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記バルブが電気により操作され、かつ、前記バルブを遠隔操作するとともに前記熱活性体にエネルギーを与えるための制御システムをさらに含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記制御システムは、前記活性体にエネルギーが与えられたときに、前記第２バルブを前記閉鎖位置に維持し、かつ前記第１バルブを前記開放位置に維持する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記熱活性体が抵抗コイルである請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記熱活性体が高周波ユニットである請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記熱活性体が、前記計量チャンバー中における較正物質を約１０ミリセカンドで気化させるのに充分な熱勾配を与える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
液体物質を貯蔵するためのリザーバーと、
該リザーバーに流体連通し、前記液体物質の計量分を貯蔵するための計量チャンバーが一部に区画されており、該計量チャンバーから前記リザーバーへ戻る前記液体物質の流れを制止するための障害部分をさらに含んでいる管路と、
前記計量チャンバーに流体連通する出口ノズルと、
前記計量チャンバーの近くに配置され、計量チャンバーにおける液体物質を気化させ、それによって、該気化した物質を前記出口ノズルから環境雰囲気へ射出するための熱活性体とを備えてなり、
液体物質が気化されて計量された一定量を環境雰囲気へ排出するための装置。
【請求項１１】
前記障害部分がリザーバーと計量チャンバーとの間に配置された遠隔操作されるバルブであり、該バルブは、前記リザーバーが前記計量チャンバーから隔離される閉鎖位置と、前記リザーバーが前記計量チャンバーに流体連通する開放位置との間を移動することができるものである請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記バルブが遠隔操作可能なものである請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
遠隔操作される出口バルブを前記出口ノズルの箇所に含んでおり、該バルブは、前記計量チャンバーが環境雰囲気から隔離される閉鎖位置と、前記計量チャンバーが環境雰囲気に流体連通する開放位置との間を移動することができるものである請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記出口ノズルの箇所に第１バルブを含んでおり、かつ、前記障害部分が第２バルブを含んでおり、当該それぞれのバルブは遠隔操作可能なものであり、前記第１バルブは、前記計量チャンバーが環境雰囲気から隔離される閉鎖位置と、前記計量チャンバーが前記雰囲気に流体連通する開放位置との間を移動することができるものであり、前記第２バルブは、前記リザーバーと前記計量チャンバーとの間に配置されており、前記リザーバーが前記計量チャンバーから隔離される閉鎖位置と、前記リザーバーが前記計量チャンバーに流体連通する開放位置との間を移動することができるものである請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記バルブが電気で操作され、かつ、該バルブを制御するとともに前記熱活性体にエネルギーを与えるための制御システムをさらに含んでいる請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御システムは、前記活性体にエネルギーが与えられたときに、前記第２バルブを前記閉鎖位置に維持し、かつ前記第１バルブを前記開放位置に維持する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記出口ノズルの高さが、前記障害部分の高さよりも高くされている請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記障害部分の空気障害物が、前記出口ノズルの空気障害物よりも約５０倍大きい請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
前記計量チャンバーの容積が、約２×１０-6リットルである請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
液体較正物質を貯蔵するためのリザーバーと、
この貯蔵リザーバーに流体連通し、出口ノズルで終わっており、また、液体較正物質の計量分を貯蔵するための計量チャンバーが区画された中央部分を有している管路と、
この計量チャンバーにおける液体較正物質の計量分を加熱するための熱活性体と、
この熱活性体が作用しないときには出口ノズルを環境雰囲気から隔離するとともに、その熱活性体が作用するときには計量チャンバーをリザーバーからさらに隔離するためのバルブシステムと、
このバルブシステムおよびその熱活性体に作動的に結合された制御システムとを備えてなる漏れセンサー較正装置。
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
本発明は、化学センサーのための較正システムに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、計量された一回分の較正物質を計量チャンバーから排出するための熱活性化された較正装置に関するものである。
【０００１】
（発明の背景）
化学プラント、精油所および積み出しターミナルなどの、工業的な製造、処理および貯蔵のための施設には、原料や最終製品をその施設にわたって輸送するための配管システムからなる広大なネットワークがあるのが普通である。このような配管システムには、その施設にわたる物質の流れを制御するための多数のバルブが必然的に含まれている。
【０００２】
前記のプラントにおいて処理された製品の多くは、危険性の高い揮発性有機化合物（ＶＯＣ）である。残念ながら、そのプラントにわたる物質の流れを制御するために用いられるバルブには、「逃げ」流出とよばれる、望ましくない、いくぶんかの量の漏れが起きるのが普通である。逃げ流出は、米国環境保護庁（ＥＰＡ）によって規制されるものの、バルブステムとバルブ本体との間にあるパッキンの周辺で起きることが多い。これらの逃げ流出は、ＥＰＡの流出規制に適合させるために、監視する必要がある。したがって、漏れ速度を監視するために、バルブの近くに、普段は漏れやすいバルブステムあるいは他の非点流体源に隣接して、漏れ検出器が配置される。
【０００３】
正確な読取値を得るために、その漏れ検出器は定期的に較正する必要があるが、普通はその較正を遠隔位置から行う必要がある。このような漏れ検出器を較正する方法の１つは、その漏れ検出器に隣接させて少量の較正物質を射出することである。次に、検出器の読取値が実験データに基づいた標準値あるいは検索表と比較され、それに応じてその検出器が調節される。
【０００４】
（発明の概要）
本発明の１つの側面によれば、漏れセンサー較正装置には、液体の分析較正物質を貯蔵するためのリザーバーが含まれている。このリザーバーには管路が流体連通しており、その管路の一部に、その較正物質の正確な計量分を貯蔵するための計量チャンバーが区画されている。この計量チャンバーには出口ノズルが流体連通しており、この出口ノズルは、較正されるべきその漏れセンサーのすぐ近くに配置されているのが普通である。急峻な熱勾配をもたらすことのできる抵抗コイルあるいは高周波加熱ユニットであるのが好ましい熱活性体が、計量チャンバーを取り囲んでいる。この熱活性体にエネルギーが与えられると、計量チャンバー内に貯蔵された較正物質の計量分が出口ノズルから射出される。次いで、実際の読取値を実験データに基づく標準式と比較することによって、漏れセンサーが較正される。
【０００５】
好ましくは、本発明にかかる装置には、さらに、遠隔操作される第１バルブが出口ノズルの箇所に配置されており、また、遠隔操作される第２バルブがリザーバーと計量チャンバーとの間に配置されている。これらのバルブによって、震動性条件下での較正物質の慣性分散が防止されるとともに、自由表面気化もまた防止される。出口バルブおよび出口ノズルは、第２バルブよりも高い位置に配置されているのが理想的であり、その第２バルブによって、較正物質が、やわらかいゴム製の、バイトンでコーティングされた弁座に当たらなくなり、それによって、「オフガス化」を防止することができる。制御システムによって熱活性体にエネルギーが与えられると、その制御システムによって、出口バルブが開き、計量チャンバーとリザーバーとの間にあるバルブが閉じて、較正物質がリザーバーへ逆流するのが防止される。この熱活性体は、計量チャンバー内における較正物質をその沸点まで約１０ミリセカンドで上昇させることのできるものであるのが好ましい。
【０００６】
本発明の別の側面によれば、気化した液体物質の液体計量分を環境雰囲気へ排出するための装置には、貯蔵リザーバーと、このリザーバーに流体連通する管路とが含まれている。この管路の一部には、その液体物質の液体計量分を貯蔵するための計量チャンバーが区画されている。リザーバーと計量チャンバーとの間における管路の一部には、この計量チャンバーからリザーバーへ戻るその液体物質の流れを制止するための障害部分が含まれている。この管路の端には、その計量チャンバーに流体連通する出口ノズルと、その計量チャンバーの近くに配置され、計量チャンバーにおける液体物質を気化させ、それによって、その気化した物質をその出口ノズルからその雰囲気へ射出するための急峻な熱勾配をもたらす熱活性体とが区画されている。
【０００７】
本発明のさらに別の側面によれば、遠隔操作可能な較正用装置には、液体較正物質の供給物を貯蔵するためのリザーバーが含まれており、また、この貯蔵リザーバーと流体連通する管路が備わっている。この管路は、出口ノズルで終わっており、また、液体較正物質の計量分を貯蔵するための計量チャンバーが区画された中央部分を有している。この計量チャンバーにおける液体較正物質を加熱するために、熱活性体が用いられている。この熱活性体が作用しないときには、バルブによって、出口ノズルが環境雰囲気から隔離されており、また、その熱活性体にエネルギーが与えられたときには、そのバルブシステムによって、計量チャンバーがリザーバーから隔離されており、それによって、計量チャンバー内の液体がリザーバーの中へ逆に送られるのが防止される。このバルブシステムとこの熱活性体とには、遠隔操作可能な制御システムが接続されており、この装置の操作が制御される。
【０００８】
本発明のさらなる利点および特徴は、以下の説明を読んで当業者に明らかになるであろう。
【０００９】
（好ましい具体例の詳細な説明）
ここに記載される具体例は、発明を開示されたとおりの形態に限定することを意図したものではない。どちらかと言えば、この具体例は、当業者が本発明の教示に従うことができるように選択され、かつ記載されている。
【００１０】
さて、図面によれば、本発明の特徴を組み入れた較正装置は、参照符号１０によって全体として参照される。装置１０は漏れ検出器すなわち漏れセンサー（図示略）のすぐ近くに配置されるのが普通であり、その漏れセンサーもまた、バルブ、パイプシステムあるいはパイプシール、あるいは他の非点流出源（図示略）などの、漏れを監視すべきシステムのすぐ近くに配置されるのが普通である。装置１０は液体の分析較正物質１４を一定量含むリザーバー１２を備え、較正物質１４は監視されるバルブを流れるものと同質であるのが好ましい。
【００１１】
装置１０には管路１６が含まれており、この管路１６はリザーバー１２と出口ノズル１８との間に延びている。管路１６はその内部に伸びる孔２０を備える。管路１６には、中間部分すなわち中央部分２２がさらに含まれており、この部分によって計量チャンバー２４が区画されている。計量チャンバー２４は、好ましい具体例の目的のためには２マイクロリットル（２×１０-6立方センチメートル）の範囲内にある所定容積のものであるのが好ましい。管路１６は、内径が０．００８インチで外径が０．０５０インチのステンレス鋼の管材、あるいは他の適切な厚肉の小径管材から構成されているのが好ましい。熱活性体２６は、計量チャンバー２４の近くの管路１６を取り囲む抵抗コイルあるいは高周波加熱ユニットであるのが好ましいが、この熱活性体２６によって、計量チャンバー２４の中に含まれた較正物質１４の計量分２８を加熱することができる。この計量分２８は、計量チャンバー２４が較正物質１４でいっぱいになったときに適当な計量分２８が存在しているように、計量チャンバー２４の内部容積によって決めるのが好ましい。この代わりに、計量分２８は、計量チャンバー２４の中への較正物質１４の流量を公知の方法を用いて計量することで決めるようにしてもよい。熱活性体２６は、計量チャンバー２４の中に収容された計量分２８をその沸点まで、約１０ミリセカンド内のように、きわめて速く上昇させることができるものであるのが好ましい。
【００１２】
出口ノズル１８の箇所には出口バルブ３０が配置されているが、この出口バルブ３０には磁力で連結されたアクチュエーター３１が備わっている。そして、出口バルブ３０は、孔２０（および計量チャンバー２４）が環境雰囲気に流体連通する開放位置と、孔２０（および計量チャンバー２４）が環境雰囲気から隔離される閉鎖位置との間を、移動することができるものである。計量チャンバー２４とリザーバー１２との間には、管路１６に沿って第２バルブ３２が配置されており、この第２バルブ３２には、磁力で連結されたアクチュエーター３３が備わっている。バルブ３２は、計量チャンバー２４がリザーバー１２に流体連通する開放位置と、計量チャンバー２４がリザーバー１２から隔離される閉鎖位置との間を、移動することができるものである。それぞれのバルブ３０、３２は共通の制御システム３４から遠隔操作することのできるものであるのが好ましい。制御システム３４は、以下でいっそう詳しく考察するように、熱活性体２６にエネルギーを与えるためにも用いられる。さらに、バルブ３０にわたる空気障害物は、バルブ３２にわたる空気障害物よりも約５０倍大きいのが好ましく、その重要性については以下でいっそう詳しく考察される。
【００１３】
出口ノズル１８およびその関連バルブ３０の高さはバルブ３２の高さよりも高い。したがって、もしもバルブ３２が完全に閉じられていないと、液体の分析物質１４はバルブ３０の弁座に当たらなくなる。バルブ３０には、バイトンの商品名で市販されている材料などの、化学的耐性のあるやわらかいゴム製の弁座が含まれており、かつ、その弁座がテフロンでコーティングされているのが好ましい。このテフロンコーティングによって、そのバイトン弁座の内部に較正物質が吸収されるのを防止することができ、それによって、「オフガス化」を防止することができる。バルブ３０の閉鎖力は、ノズル１８の閉鎖力である２５ｐｓｉ（ポンド／１平方インチ）の範囲内にあるように、比較的低いものでもよい。
【００１４】
作動については、装置１０が作動しないときは、バルブ３０は閉じられており、バルブ３２は開いており、リザーバー１２の中の較正物質１４は計量チャンバー２４の中へ自由に流れる。装置１０を活性化させたいときには、制御システム３４によってバルブ３２が閉じられ、それによって、計量チャンバー２４とリザーバー１２との間の流れが完全に妨げられあるいは阻止されるとともに、熱活性体２６にエネルギーが与えられる。同時に、あるいはそのわずか後に、バルブ３０が開かれる。計量チャンバー２４内に収容され、今、気化した較正物質１４は、その沸点にあり、開かれたノズル１８を通して射出される。この沸点において、放出された較正物質は、その漏れ流出を計量しあるいは予測するためのバルブの周りから、公知の量の雰囲気と混じり合うことができる。漏れセンサー（図示略）は、得られたセンサー読取値を実験データと比較することによって、あるいは他の公知の方法によって、較正することができる。
【００１５】
この代わりに、計量チャンバー２４とリザーバー１２との間の障害物は、閉鎖可能なバルブよりもむしろ機構的な拘束体を使って実現してもよい。また、それほどきびしくない環境、あるいは較正物質の慣性分散が予想されない環境においては、表面張力および空気障害物の大きさが充分大きいので、較正物質の逆流だけでなく気化も防止され、それによって、それらのバルブの一方あるいは双方での計量分配が可能になる、ということは想像できる。
【００１６】
これまでの記載によって、本発明が先に与えられた細部に制限されることはない、ということを理解すべきである。本発明は、特許請求の範囲の精神あるいは範囲からそれることなく、さまざまな変形および置換を行うことができる、ということを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる漏れセンサー較正用装置の一部断面の概略図である。
【符号の説明】
１０    較正装置
１２    リザーバー
１４    分析較正物質
１６    管路
１８    出口ノズル
２４    計量チャンバ
２６    熱活性体
２８    計量分
３０    出口バルブ
３２    第２バルブ
【図１】
0004168312.tif 000002