(57)【要約】  対象とするガスを検出するための、２つの電極を接続する、金属等の導電材料の薄帯又はシートを備えるガス検出ヒューズを提供する。対象とするガスが金属と接触すると、（例えば、ガスと反応した結果、金属が物理的一体性を失うことにより、又は非導電性になることにより、）電極間の電気的接続が切断されるように、金属は、対象とするガスとの反応性を有するように選択され、比較的大きな表面積を有する。対象とするガスは塩素であってもよく、導電材料は錫であってもよい。錫が塩素に曝露されると、錫は酸化され、液体の四塩化錫を生じるので、電気的接続が切断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス検出ヒューズ（１１０）であって、
電極対（１１６）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）と
を備えるガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項２】
対象とするガスと導電材料との化学反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、請求項１に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項３】
接続部材（１１８）が、厚さ約１〜３０μｍの導電材料のシートを備える、請求項１又は請求項２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項４】
接続部材（１１８）が、導電材料のフィラメントワイヤを備える、請求項１又は請求項２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項５】
接続部材（１１８）が、非導電性基材に付着した導電材料の層を備える、請求項１又は請求項２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項６】
導電材料が金属であり、対象とするガスがハロゲンである、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項７】
化学反応が酸化反応である、請求項２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項８】
電極対（１１６）及び接続部材（１１８）が、回路基板に実装されている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項９】
接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）の排気出口に配置されている、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項１０】
電極（１１６）のうちの少なくとも１つが、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、アラーム信号を生成するように構成されている制御装置（１０４）に接続されている、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
【請求項１１】
流入ガス流を受け入れるためのインレット、及び流出ガス流を排出するためのアウトレットを有する筐体（１１２）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）と、
電極（１１６）のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、ガス警告出力を生成するように構成されている制御装置（１０４）と
を備える装置。
【請求項１２】
対象とするガスと導電材料との反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ガス状分析副生成物を排出する排気口を有する全有機炭素（ＴＯＣ）分析器（１０２）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含み、ガス状分析副生成物と接触するように配置されている接続部材（１１８）と、
電極（１１６）のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、ＴＯＣ分析器（１０２）を停止させるように構成されている制御装置（１０４）と
を備える装置。
【請求項１４】
ＴＯＣ分析器（１０２）の排気口に接続されているインレット、及びガスを排出するためのアウトレットを有するガストラップ（１０６）を備え、接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）のアウトレットに配置されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ガス状排気を受け入れるために接続されているインレット、及びガスを排出するためのアウトレットを有するガストラップ（１０６）と、
電極対（１１６）、及び電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）を備えるガス検出ヒューズ（１１０）であって、接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）のアウトレットに配置されている、ガス検出ヒューズ（１１０）と
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、有害ガスの検出に関する。より詳細には、本開示は、ハロゲントラップから漏れた塩素ガスの存在を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全有機炭素（ＴＯＣ）分析器等のサンプル分析器は、分析されるサンプルに応じて、有害ガスを生じることがある。特に、塩化物を含有するサンプルが分析される場合に生じる塩素ガスは、腐食性が強く、人が負傷し、当技術分野の機器が故障する可能性がある。ＧＥ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＩｎｎｏｖＯｘ（商標）ＴＯＣ分析器を含む、いくつかのＴＯＣ分析器は、ハロゲントラップを備える。例えば、ハロゲントラップ内の活性炭は、ハロゲントラップの質量の２０％〜５０％の塩素を吸着できる（Ｐ．Ｌｏｄｅｗｙｃｋｘ  ａｎｄ  Ｌ．Ｖｅｒｈｏｅｖｅｎ，Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｗｈｅｅｌｅｒ−Ｊｏｎａｓ  ｅｑｕａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｄｅｓｃｒｉｂｅ  ｔｈｅ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ：ｃｈｌｏｒｉｎｅ，Ｊａｎｕａｒｙ  ２５ｔｈ，２００３．Ｐｇ：１２１７−１２１９）。しかし、活性炭の反応部位が一度使用される（すなわち、トラップが飽和する）と、又はトラップが何らかの方法で故障している場合、塩素又は他のハロゲンが、トラップから漏れることがある。塩素を測定するための典型的な市販のガスセンサは、比較的複雑かつ高価である傾向がある。本発明者は、塩素等の有害ガスを検出する代替手段に対する需要を特定した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】英国特許出願公開第２４５３９７０号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、対象とするガスを検出するための、金属等の導電材料を含む、２つの電極を接続する接続部材（例えば、薄帯又はシート、１以上のワイヤ等）を備えるガス検出ヒューズを提供する。対象とするガスが導電材料と接触すると、（例えば、ガスと反応した結果、導電材料が物理的一体性を失うことにより、又は非導電性になることにより、）電極間の電気的接続が切断されるように、導電材料は、対象とするガスとの反応性を有するように選択され、比較的大きな表面積を有する。
【０００５】
本明細書は、対象とするガスが塩素であり、金属が錫である例を説明している。錫が塩素に曝露されると、錫は酸化され、液体の四塩化錫を生じるので（Ｓｎ（ｓ）＋２Ｃｌ2（ｇ）→ＳｎＣｌ4（ｌ））、電気的接続が切断される。
【０００６】
ヒューズは、ＴＯＣ分析器のハロゲントラップのアウトレットに配置されていてもよく、ＴＯＣ分析器の制御装置に動作可能に接続されていてもよい。したがって、ヒューズの電気的接続が切断されると、ＴＯＣ分析器を停止させて、更なる塩素の生成を停止させることにより、フェールセーフとして作用するようにヒューズが構成されていてもよい。
【０００７】
ヒューズは、塩素ガスの存在を検出するために、設備又は機器の重要な位置に配置されてもよい。ヒューズのうちの１つが電気的接続を切断すると、アラーム又は他の警告信号が自動的に生成され、設備又は機器の使用者に、対処すべき、可能性のある安全又は制御の懸念に対する注意を促してもよい。したがって、これらのヒューズの早期警告網により、可能性のある生産ラインの停止の状況が回避され得る。
【０００８】
本明細書は、電極対と、電極対間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材とを備えるガス検出ヒューズを説明する。対象とするガスと導電材料との化学反応が、電極対間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されてもよい。接続部材は、導電材料の細線、導電材料の薄いシートもしくは薄帯、非導電性基材に（例えば蒸着等により）付着した導電材料の層、又はガスと反応するための比較的大きな表面積を提供する他の適切な構造を備えていてもよい。
【０００９】
また、本明細書は、流入ガス流を受け入れるためのインレット、及び流出ガス流を排出するためのアウトレットを有する筐体と、電極対間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材と、電極のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対間の電気的接続が切断されると、ガス警告出力を生成するように構成されている制御装置とを備える装置も説明する。
【００１０】
また、本明細書は、ガス状分析副生成物を排出する排気口を有する全有機炭素（ＴＯＣ）分析器と、電極対間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材と、電極のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対間の電気的接続が切断されると、ＴＯＣ分析器を停止させるように構成されている制御装置とを備える装置も説明する。
【００１１】
また、本明細書は、ガス状排気を受け入れるために接続されているインレット、及びガスを排出するためのアウトレットを有するガストラップと、電極対、及び電極対間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材を備えるガス検出ヒューズであって、接続部材が、ガストラップのアウトレットに配置されている、ガス検出ヒューズとを備える装置も説明する。
【００１２】
本開示の他の態様及び特徴は、具体的な実施形態の下記の説明、及び添付の図面を再検討することにより、当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
本開示の実施形態は、単なる例として、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による、ガスヒューズ及び全有機炭素（ＴＯＣ）分析器の使用を概略的に示すブロック図である。
【図２】一実施形態によるヒューズの例を概略的に示す図である。
【図３】一実施形態による、ＴＯＣ分析器の塩素の発生を制御する方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、一実施形態によるガス検出ヒューズ１１０を備えるシステム１００の例を示す。システム１００は、ＴＯＣ分析器１０２を備え、ＴＯＣ分析器１０２は、当技術分野で知られている任意の適切なサンプル分析器であってもよい。ＴＯＣ分析器１０２は、サンプルを分析するときに、排気ガス１０５を生じ、排気ガスは、ハロゲントラップ１０６に向かう。ハロゲントラップ１０６は、例えば、活性炭の層を備えていてもよい。ハロゲントラップ１０６から排出されるガス１０７が、実質的にハロゲンを含まないように、ハロゲントラップ１０６は通常、ハロゲンガスを吸着する。しかし、一度トラップ１０６が飽和すると、又はトラップ１０６が故障している場合、ガス１０７は、塩素又は他のハロゲンガスを含有し得る。トラップ１０６を通過した後、ガス１０７はガス検出ヒューズ１１０と接触し、その後、アウトレット１０９から周囲の環境に排気される。
【００１６】
以下で更に説明される通り、ヒューズ１１０は、２つの電極間に接続されている、導電材料の接続部材を備える。対象とするガスが、トラップ１０６から排出されるガス１０７に存在するときに、電極間の電気的接続が切断されるように、導電材料は、対象とするガスと反応するように選択される。
【００１７】
例えば、いくつかの実施形態では、錫が塩素に曝露されると、錫が酸化され、次の反応：Ｓｎ（ｓ）＋２Ｃｌ2（ｇ）→ＳｎＣｌ4（ｌ）により、液体の四塩化錫を生じるように、対象とするガスは塩素であり、導電材料は錫である。液体の四塩化錫は、空気と接触して発煙し、減少し、したがって電気的接続が切断される。
【００１８】
他の実施形態では、他の材料を使用してもよい。例えば、凝縮水の多い環境では、塩素を検出するために、錫の代わりに銅を使用できる。含水量の低い環境における銅の接続部材の初期の試作試験は、金属を不動態化するだけであった。銅の接続部材を、塩素及び高含有量の凝縮水に曝露した場合、金属が破壊され、接続が切断された。
【００１９】
接続部材は、断面積に対する表面積の比率が比較的高い。接続部材は、例えば、導電材料の細線、導電材料の薄いシートもしくは薄帯、非導電性基材に（例えば蒸着等により）付着した導電材料の層、又はガスと反応するための比較的大きな表面積を提供する他の適切な構造を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、接続部材は、厚さ約１〜３０μｍの範囲の導電材料の膜を備える。接続部材の具体的なサイズ及び形状は、用途に基づいて選択されてもよい。例えば、導電材料のシートは、ヒューズの輸送又は他の取り扱い中の耐久性を高くするために、使用することができる。一方、フィラメントワイヤ等は、輸送中に破損しやすいかもしれないが、ヒューズがあまり動かされない場合には適切であり得る。一般に、より薄い接続部材は、導電材料と反応性のガスの存在下で、より速く電気的接続を切断する傾向があるであろう。したがって、より厚い接続部材よりも、高い感度及び早い警告表示を提供し得る。
【００２０】
図示される実施形態では、ヒューズ１１０は、ＴＯＣ分析器１０２の制御装置１０４に動作可能に接続されている。制御装置１０４は、ヒューズ１１０の電気的接続の切断を検出し、電気的接続の切断に応じて、ＴＯＣ分析器１０２を停止させるように構成されている。当業者が認識するであろうように、ヒューズ１１０とＴＯＣ分析器１０２との間の動作接続は、色々な方法で実施することができる。例えば、ヒューズ１１０の電気的接続が切断されると、制御装置１０４によって監視される電圧又は電流は変化し得、又は制御装置１０４及び／もしくはＴＯＣ分析器１０２への電力の供給は停止され得る。
【００２１】
図２は、一実施形態によるガス検出ヒューズ１１０の例を示す。筐体１１２は、筐体１１２を通過するガス流１１３を有する。筐体１１２は、例えば、導管、機器の排気の一部、又は対象とするガスが通過し得る任意の他のボリュームであってもよい。リード対１１４が、電極対１１６に接続され、導電材料の接続部材１１８が、電極対間の電気的接続を与える。リード１１４は、電極１１６同士の間の電気的接続の切断を検出するように構成されているローカルコントローラ又はリモートコントローラに接続されていてもよい。接続部材１１８は、筐体１１２のガス流１１３と接触するように配置されている。接続部材１１８が対象とするガスに曝露されるときに、電極１１６同士の間の電気的接続が切断されるように、導電材料は、対象とする１以上のガスとの反応性に基づいて選択される。いくつかの実施形態では、リード１１４が電極１１６として作用してもよい。例えば、リード１１４を、接続部材１１８にはんだ付けし、又は他の方法で直接取り付けることができる。
【００２２】
ＩｎｎｏｖＯｘ実験機器で、１％のＨＣｌを有する３０％のＮａＣｌ（ｗｔ／ｖｏｌ）、及び３０％の過硫酸ナトリウムを混合した脱イオン水を用いて、試験を行った。試験で使用した錫ヒューズの例は、厚さが２５μｍであった。下記の表は、ヒューズを、様々な塩素の量に、様々な濃度で曝露した場合に、ヒューズが切断するための時間を列挙している。
【００２３】
【表１】
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上記の結果から、平均ｐｐｍ／ｍ3は、５．５３ｐｐｍであった。塩素ガスのＯＳＨＡ限界は、長期曝露では０．５ｐｐｍであり、短期曝露では１．０ｐｐｍである。したがって、ハロゲントラップが飽和し、又は他の理由で塩素の通過を許容する場合であっても、本明細書で開示されるガス検出ヒューズは、約６ｍ3以上の室内で塩化物イオンと接触すると、ＯＳＨＡ限界を超えて十分な塩素ガスが蓄積される前に、ＩｎｎｏｖＯｘ機器等のＴＯＣ分析器を停止できるであろう。
【００２４】
図３は、一実施形態による、分析器からの排気ガスと接触するように配置されているガス検出ヒューズを備える分析器を制御するための方法２００のフローチャートである。ヒューズの電気的接続は、２０４で電気的接続の切断が検出されるまで、２０２で連続的に監視される。一度電気的接続が切断されると、２０６でＴＯＣ分析器を停止させる。任意で、２０８において、ＴＯＣ分析器の使用者に知らせるためのアラートも送信されてもよい。
【００２５】
前述の説明では、説明のために、多数の詳細が、実施形態を完全に理解するために明記されている。しかし、これらの具体的な詳細が必須のものではないことが、当業者には明白であろう。他の例では、理解を曖昧にしないために、よく知られた電気的構造及び回路が、ブロック図の形態で示されている。例えば、本明細書で説明される実施形態が、ソフトウェアルーチン、ハードウェア回路、ファームウェア、又はこれらの組合せとして実施されるか否かに関して、具体的な詳細は提供されていない。
【００２６】
本開示の実施形態は、機械可読媒体（コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体、又はコンピュータ使用可能媒体に具現化されているコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体とも称される）に記憶されるコンピュータプログラム製品として表されてもよい。機械可読媒体は、磁気記憶媒体、光記憶媒体、又は電気的記憶媒体を含む、任意の適切な有体の非一時的媒体であってもよく、この記憶媒体としては、ディスケット、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリデバイス（揮発性又は不揮発性）、又は同様の記憶機構が挙げられる。機械可読媒体は、命令の様々なセット、コードシーケンス、構成情報、又は他のデータを含んでもよく、これらは、実行時に、本開示の実施形態による方法のステップをプロセッサに行わせる。当業者は、説明される実施を行うために必要な他の命令及び操作も、機械可読媒体に記憶できることを認識するであろう。機械可読媒体に記憶される命令は、プロセッサ又は他の適切な処理デバイスによって実行でき、回路機構とインターフェイスして説明されるタスクを行うことができる。
【００２７】
上記の実施形態は、単なる例であることが意図される。当業者により、具体的な実施形態に対して、改変、修正及び変更が行われ得る。特許請求の範囲は、本明細書で明記される具体的な実施形態によって限定されるべきでなく、全体として、明細書と合致するように解釈されるべきである。
［実施態様１］
電極対（１１６）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）とを備えるガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様２］
対象とするガスと導電材料との化学反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、実施態様１に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様３］
接続部材（１１８）が、厚さ約１〜３０μｍの導電材料のシートを備える、実施態様１又は２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様４］
接続部材（１１８）が、導電材料のフィラメントワイヤを備える、実施態様１又は２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様５］
接続部材（１１８）が、非導電性基材に付着した導電材料の層を備える、実施態様１又は２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様６］
導電材料が金属であり、対象とするガスがハロゲンである、実施態様１乃至実施態様５のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様７］
化学反応が酸化反応である、実施態様２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様８］
導電材料が錫である、実施態様１乃至実施態様７のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様９］
導電材料が錫であり、対象とするガスが塩素である、実施態様２に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様１０］
電極対（１１６）及び接続部材（１１８）が、回路基板に実装されている、実施態様１乃至実施態様９のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様１１］
接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）の排気出口に配置されている、実施態様１乃至実施態様１０のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様１２］
接続部材（１１８）が、ガス導管に配置されている、実施態様１乃至実施態様１１のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様１３］
電極（１１６）のうちの少なくとも１つが、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、アラーム信号を生成するように構成されている制御装置（１０４）に接続されている、実施態様１乃至実施態様１２のいずれか１項に記載のガス検出ヒューズ（１１０）。
［実施態様１４］
流入ガス流を受け入れるためのインレット、及び流出ガス流を排出するためのアウトレットを有する筐体（１１２）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）と、
電極（１１６）のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、ガス警告出力を生成するように構成されている制御装置（１０４）と、
を備える装置。
［実施態様１５］
対象とするガスと導電材料との反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、実施態様１４に記載の装置。
［実施態様１６］
ガス状分析副生成物を排出する排気口を有する全有機炭素（ＴＯＣ）分析器（１０２）と、
電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含み、ガス状分析副生成物と接触するように配置されている接続部材（１１８）と、
電極（１１６）のうちの少なくとも１つに接続されており、電極対（１１６）間の電気的接続が切断されると、ＴＯＣ分析器（１０２）を停止させるように構成されている制御装置（１０４）と、
を備える装置。
［実施態様１７］
対象とするガスと導電材料との反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、実施態様１６に記載の装置。
［実施態様１８］
ＴＯＣ分析器（１０２）の排気口に接続されているインレット、及びガスを排出するためのアウトレットを有するガストラップ（１０６）を備え、接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）のアウトレットに配置されている、実施態様１６又は１７に記載の装置。
［実施態様１９］
ガス状排気を受け入れるために接続されているインレット、及びガスを排出するためのアウトレットを有するガストラップ（１０６）と、
電極対（１１６）、及び電極対（１１６）間の電気的接続を与える導電材料を含む接続部材（１１８）を備えるガス検出ヒューズ（１１０）であって、接続部材（１１８）が、ガストラップ（１０６）のアウトレットに配置されている、ガス検出ヒューズ（１１０）と、
を備える装置。
［実施態様２０］
対象とするガスと導電材料との反応が、電極対（１１６）間の電気的接続を切断するように、導電材料が、対象とするガスに基づいて選択されている、実施態様１９に記載の装置。
【符号の説明】
【００２８】
１００  システム
１０２  ＴＯＣ分析器
１０４  制御装置
１０５  排気ガス
１０６  ハロゲントラップ
１０７  ガス
１０９  アウトレット
１１０  ガス検出ヒューズ
１１２  筐体
１１３  ガス流
１１４  リード対
１１６  電極対
１１８  接続部材
【図１】
2017516993.tif 000004
【図２】
2017516993.tif 000005
【図３】
2017516993.tif 000006
【国際調査報告】
2017516993.tif 000007
2017516993.tif 000008
2017516993.tif 000009
2017516993.tif 000010
2017516993.tif 000011