DE19823959A1

DE19823959A1 - Thermometrische Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Konzentration eines Dampfes in einem Gasstrom

Info

Publication number: DE19823959A1
Application number: DE19823959A
Authority: DE
Inventors: Ganapati R Mauze; Vladimir Serikov
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-01-28
Also published as: US6038922A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Techniken zum Be stimmen der Konzentration eines Dampfes in einem Gasstrom und insbesondere auf Vorrichtungen und Verfahren zum Bestim men der Feuchtigkeit in einem Luftstrom als Ergebnis einer Differenz zwischen einer Feuchtkugeltemperatur und einer Trockenkugeltemperatur.

Die Messung der Konzentration eines Dampfs in einem Gas ist oft wichtig. Es ist beispielsweise nützlich, die Konzentra tion von entflammbaren Gasen in einem Gasstrom auf dem Ge biet der Verbrennungstechnik zu kennen. Die Feuchtigkeit von Luft in einem Gebiet ist für Leute interessant, die sich mit dem Wetter beschäftigen. Ferner besteht im Gesundheitswesen bei einem Anästhesisten der Wunsch, die Konzentration eines Anästhetikums in einem Gasstrom zu kennen, der einem Patient während einer Operation verabreicht wird. Die Konzentration des Wasserdampfs in der ausgeatmeten Luft einer Person kann die Funktionssituation des Atemsystems der Person anzeigen. Die Erfassung von Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt von Luft, die eingeatmet und ausgeatmet wird, wird für Leute im Gesundheitswesen besonders auf dem Gebiet der Aerosolthera pie und der Toxikologie für die Einatmung toxischer Gase wertvolle Informationen liefern.

Dampfkonzentrationssensoren basierend auf der Messung der Masse eines Dampfs, der auf Polymerfilmen absorbiert wird, die auf Oberflächenwellenbauelementen beschichtet sind, wur den entwickelt. So beschreiben beispielsweise Jay W. Grate und Mark Kluxty, Anal. Chem., Bd. 63, Seiten 1719-1727 (1991), einen Feuchtigkeitssensor, bei dem eine Dampfabsorp tion die Schwingfrequenz von Massen-sensitiven Resonatoren ändert. Ferner sind Polymer-basierte Impedanzeffektfeuch tigkeitssensoren von S. Tsuchitani u. a. in "A humidity sensor using ionic copolymer and its application to a humidity - temperature sensor module, "Sensors an Actuators, Bd. 15, Nr. 4, S. 375-386, 1988, offenbart worden. Bei den Feuchtigkeits-Sensoren von Tsuchitani bewirkt die Feuchtig keitsabsorption durch ionische Polymere eine Impedanzände rung in einer elektrischen Schaltung, wodurch eine Änderung der Schwingfrequenz bewirkt wird. Dampfkonzentrationssenso ren durch Dampfabsorption sind jedoch nicht sehr spezifisch und sind störungsanfällig durch jeden absorbierbaren Dampf, der nicht in einer Kalibrierungsprobe vorhanden war. Ferner arbeiten solche Dampfsensoren nicht besonders gut in der Nä he des Kondensationspunkts, da sie auf einen Abfall der Feuchtigkeit nicht schnell ansprechen können. Daher besteht ein Bedarf nach einem sehr spezifischen Dampfkonzentrations sensor, der über einen breiten Bereich von Konzentrationen arbeiten wird.

Feuchtigkeitssensoren wurden viele Jahre lang verwendet, um die Luftfeuchtigkeit für den Wetterbericht zu bestimmen. Für solche Anwendungen umfaßt eine einfache Art eines Feuchtig keitssensors ein Trockenkugelthermometer und ein Feuchtku gelthermometer. Das Feuchtkugelthermometer hat ein Thermome ter mit einer Kugel, die durch einen Docht befeuchtet wird. Allgemein läuft Wasser durch Kapillarwirkung gegen die Schwerkraft den Docht hoch, und zwar aus einem Behälter her aus. Wasser verdampft aus dem Docht, wenn der Docht mit Was serdampf nicht gesättigt ist. Aufgrund des Kühlungseffekts der Verdampfung des Wassers aus dem Docht wird die Tempera tur des Feuchtthermometers niedriger als die wahre Temperatur der Luft, wenn keine Verdampfung vorhanden ist. Die Tempera tur des Feuchtthermometers ist als die "Feuchtkugeltempera tur" bekannt. Die Temperatur, die durch ein Trockenthermo meter gemessen wird, die als die "Trockenkugeltemperatur" bekannt ist, und die Feuchtkugeltemperatur werden verwendet, um die Feuchtigkeit in Luft zu bestimmen. Siehe beispiels weise in McCabe und Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill, Kap. 24, 3. Ausgabe, (1956).

Solche Feuchtigkeitssensoren besitzen die Tendenz, groß zu sein, und sie benötigen eine im allgemeinen aufrechte Posi tion, um das flüssige Wasser an Ort und Stelle zu halten. Ihre Ansprechzeit ist typischerweise nicht besonders schnell.

In jüngster Zeit wurden Feuchtigkeitssensoren, die Mikro thermoelementsensoren verwenden, zum Bestimmen der Tempe ratur und der relativen Feuchtigkeit in einem Luftstrom be richtet, siehe beispielsweise in "Design and development of a micro-thermocouple sensor for determining temperature and relative humidity patterns within an airstream," J. Biomechan. Eng., Bd. 111, S. 283-287, Nov. 1989. Bei einem solchen Element ist ein Feuchtkugel-Thermoelementübergang mit einer aufgesprühten Bor-Nitrid-Beschichtung beschichtet, von der gesagt wird, daß sie hart und porös sei. Eine Buchse wird verwendet, um Wasser zu der Bor-Nitrid-Beschichtung zu liefern. Es erscheint, daß das Beschichten eines Thermoele mentübergangs durch Sprühen keine einfache Aufgabe ist, und daß besonders darauf geachtet werden muß, die Buchse genau zu positionieren, um die Bor-Nitrid-Beschichtung ohne Leckage zu befeuchten. Es ist ebenfalls schwierig, eine Bor-Nitrid-Beschichtung zu bilden, die auf Metall- oder Glasoberflächen stabil ist. Um ferner eine poröse Struktur zu erhalten, die geeignet ist, um Wasser adäquat zu leiten, muß man eine Bor-Nitrid-Schicht bilden, die ziemlich dick ist, was sie spröde macht und gleichzeitig langsam bei der Wärmeübertragung.

Es besteht daher ein Bedarf nach einem Trockenkugel-Feucht kugel-Dampfkonzentrationssensor, der im Aufbau relativ ein fach ist, und besonders nach einem Trockenkugel-Feuchtku gel-Dampfkonzentrationssensor, der robust ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und robustes Sensorkonzept zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Sensor gemäß Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zum Bestimmen der Feuchtigkeit in einem Gasstrom gemäß Anspruch 16, durch ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors gemäß Anspruch 18, durch ein Ver fahren zum Erfassen der Feuchtigkeit einer flüchtigen Flüs sigkeit in einem Gasstrom gemäß Anspruch 22 und durch einen Sensor zum Erfassen der Konzentration eines Dampfs einer Flüssigkeit in einem Gas gemäß Anspruch 23 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt der selben einen Sensor zum Erfassen der Konzentration eines Dampfs einer verdampfbaren Flüssigkeit in einem Gasstrom. Ein Ausführungsbeispiel des Sensors umfaßt einen befeucht baren Temperatursensor mit einem wärmeempfindlichen Teil und einem Flüssigkeits-permeablen Bauglied (LPM; LPM = Liquid-Permeable Member), das den wärmeempfindlichen Teil umgibt. Das LPM liefert eine Oberfläche zu Verdampfung der Flüssigkeit in den Meßgasstrom, derart, daß der temperatur empfindliche Teil ein schnelles Temperaturgleichgewicht mit dem angrenzenden Bereich der Verdampfungsoberfläche er reicht. Um die Konzentration eines Dampfs einer Flüssigkeit in dem Gasstrom zu bestimmen, wird das LPM, das mit der Flüssigkeit gefüllt ist, in dem Gasstrom plaziert. Eine Wärmeverlust aufgrund der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Gasstrom aus dem LMP wird darin resultieren, daß die Tem peratur, die von dem befeuchtbaren Temperatursensor erfaßt wird, niedriger als die Temperatur des Gasstroms ist, wie sie durch einen Trockentemperatursensor erfaßt wird. Diese Differenz zwischen den zwei Temperaturen kann bestimmt werden, um daraus die Konzentration des Dampfs in dem Gasstrom zu erhalten. Vorzugsweise besteht das LPM aus einem Flüssigkeits-permeablen, nicht-gewebten, nicht-schuppenden Material.

Bei der vorliegenden Erfindung kann ein schneller Dampfkon zentrationssensor hergestellt werden, der sogar für Anwen dungen geeignet ist, die kleine Dimensionen erfordern und zusätzlich eine Unabhängigkeit der Position bezüglich des Gravitationsfelds. Der Sensor der vorliegenden Erfindung ist gegenüber herkömmlichen Sensoren mit gewobenen Dochten vor teilhaft. Zuerst ist es bei gewobenen Dochten schwierig, ein gewobenes Material zu bilden, das gleichmäßig um eine tem peraturempfindliche Einheit, wie z. B. einen Thermistorkopf oder ein Thermoelementübergang, gewickelt werden kann, um ausreichend Flüssigkeit jedoch ohne Tropfen zu liefern. Ebenfalls kann die Tendenz bestehen, daß ein fasriges Mate rial aus dem gewebten Zustand läuft und abgeht, was in be stimmten Anwendungen nicht wünschenswert ist, beispielsweise im Luftweg eines Patienten. Auf ähnliche Art und Weise kön nen Materialien, die spröde und brüchig sind, wie z. B. Bor-Nitrid, abschuppen, was zu unerwünschten Mustern an Wär me und Massenübertragung führt. Bei herkömmlichen Feuchtig keitssensoren vom Dochttyp wird Wasser aufgrund der Kapillarwirkung durch einen fasrigen Docht aus Wasser in einem Behälter gegen die Schwerkraft zu einem Thermometer gezogen. Dies ist nicht sinnvoll, wenn der Feuchtigkeitssen sor in Plätzen verwendet werden soll, die schwer zu errei chen sind, da der Wasserbehälter und der Docht die Positio nierung des Feuchtkugelthermometers schwierig machen. Ein dochtloses Ausführungsbeispiel eines Dampfkonzentrationssen sors gemäß der vorliegenden Erfindung kann in schwer zu er reichenden Plätzen, wie z. B. im Luftweg eines Patienten, verwendet werden. Bezüglich seiner Verwendung in dieser Anmeldung bezeichnet der Ausdruck "dochtlos", daß kein Material vorhanden ist, das eine Flüssigkeit durch Kapillar wirkung gegen die Schwerkraft aus einem Flüssigkeitsbehälter leitet.

Sensoren können gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, damit sie für den Dampf, bezüglich dessen Konzentra tion Informationen erwünscht werden, stark spezifisch sind. Ein Alkoholdampfkonzentrationssensor kann beispielsweise hergestellt werden, indem das LPM mit Alkohol befeuchtet wird. Ein solcher Dampfkonzentrationssensor wird gut arbei ten, um die Konzentration von Alkohol in einem Gasstrom zu messen, trotz der Anwesenheit anderer Dämpfe in dem Gas strom. Die treibende Kraft für die Verdampfung von Alkohol an dem Feuchtübergang ist unabhängig von dem Dampfdruck an derer flüchtiger Stoffe in dem Gasstrom. Solche spezifischen Sensoren sind vorteilhaft gegenüber Absorptionsdampfkonzen trationssensoren, da die Rate der Dampfabsorption solcher Absorptionsdampfkonzentrationssensoren durch die Anwesenheit anderer Dämpfe in dem Gas beeinträchtigt wird. Ein weiterer Vorteil des Sensors der vorliegenden Erfindung besteht dar in, daß nur durch Austauschen der Flüssigkeit die gleiche Vorrichtungshardware verwendet werden kann, um die Konzen tration anderer Dämpfe zu messen, die mit der Vorrichtungs hardware chemisch kompatibel sind. Bei einem Ausführungs beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gel als das LPM verwendet, um den befeuchtbaren Temperatursensor zu umgeben, und um eine Flüssigkeit aus einem Vorrat der Flüs sigkeit zu dem befeuchtbaren Temperatursensor zu liefern. Ein solches Gel kann an den befeuchtbaren Temperatursensor kovalent gebunden sein, um eine weitere mechanische Integri tät zu schaffen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein poröses Material als das LPM verwendet, um eine Flüssig keit darauf zu begrenzen, den befeuchtbaren Temperatursensor zu umgeben, und um die Flüssigkeit von einem Vorrat der Flüssigkeit zu dem befeuchtbaren Temperatursensor zu leiten. Bei beiden Ausführungsbeispielen können die Strukturen ro bust gemacht werden, damit auch eine rauhe Handhabung to lerierbar ist. Dieselben können ebenfalls aus biokompatiblen Materialen gemacht werden, die mit Dampf, Ethylen-Oxid, Gam mastrahlung und dergleichen sterilisierbar sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Dampfkonzentrations sensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Zweifach-Wandler-Tem peratursensors, der für den Dampfkonzentrations sensor von Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Ab schnitts eines Zweifach-Wandler-Temperatursensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Teildraufsicht des Zweifach-Wandler-Tempera tursensors von Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht noch eines anderen Zweifach-Wand ler-Temperatursensors gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 6 eine Teilschnittansicht eines Feucht-Wandler-Tempe ratursensors noch eines weiteren Zweifach-Wandler-Temperatur sensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 einen Graph, der die Relation zwischen der Tempe raturdifferenz zwischen einem Trockenthermoelement und einem Feucht-Wandler-Thermoelement und der re lativen Feuchtigkeit zeigt, die bei einem beispiel haften Ausführen der vorliegenden Erfindung anleg bar ist; und

Fig. 8 in graphischer Form die Temperatur des Trockenther moelements und des Feucht-Wandler-Thermoelements eines Feuchtigkeitssensors von Fig. 7 in einem Gas strom mit unterschiedlicher relativer Feuchtigkeit.

Gemäß einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine Technik zum Verdampfen einer Flüssigkeit aus einer nicht gewebten Oberfläche, derart, daß die Temperaturabnahme auf grund der latenten Wärme der Verdampfung gemessen werden kann, um die Konzentration eines Dampfes der Flüssigkeit in einem Gas zu bestimmen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Dampfkonzentra tionssensors gemäß der vorliegenden Erfindung zum Messen der Konzentration des Dampfs einer flüchtigen Flüssigkeit in einem Gas. Der Dampfkonzentrationssensor (oder die Dampfkon zentrationsvorrichtung) 100 umfaßt einen "Zweifach-Wandler-Tempe ratursensor" 114, der mittels eines elektrischen Kabels 116 mit einem Prozessor 118 zum Verarbeiten der Temperatur daten aus dem Zweifach-Wandler-Temperatursensor 114 verbun den ist, um die Dampfkonzentration in dem Gas anzuzeigen. Die Feuchtigkeit (oder die Konzentration des Dampfes) kann auf einem Anzeigegerät 120, wie z. B. einem Computermonitor, einer Flüssigkristallanzeige, einer Anzeige mit Licht-emit tierenden Dioden, einem Papierdrucker, einem Plotter, einem Galvanometer mit einer Indikatornadel, und dergleichen, an gezeigt werden. Der Zweifach-Wandler-Temperatursensor 114 umfaßt einen Referenztemperatursensor 122 zum Messen der Temperatur des Gases und einen Feucht-Wandler-Temperatursen sor 124 zum Messen der Temperatur eines feuchten Materials, das die Feuchtigkeit an das Gas durch Verdampfung mit einer Rate verlieren wird, die von dem Grad an nicht vorhandener Sättigung des Dampfes der Flüssigkeit in dem Gas abhängt. Bezüglich seiner Verwendung in dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck "Feucht-Wandler-Temperatursensor" auf ein Tem peraturerfassungselement, sei es elektronisch oder mecha nisch, das verwendet wird, um die Temperatur des Materials zu messen, das den Temperatursensor umgibt, wobei das Mate rial Flüssigkeit durch Verdampfung zu dem Gas, das das Ma terial umgibt, verliert. Als Ergebnis kühlt sich das Mate rial auf eine stabile Temperatur ab, die niedriger als die des Gases ist, und zwar aufgrund der latenten Verdampfungs wärme. Der Feucht-Wandler-Temperatursensor ist "befeuchtbar" in dem Sinn, daß die Flüssigkeit diesen Sensor befeuchten kann, damit die Vorrichtung die Dampfkonzentration umfassen kann.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zweifach-Wand ler-Temperatursensors, der für den Dampfkonzentrationssensor von Fig. 1 verwendet werden kann. Bei diesem Ausführungsbei spiel umfaßt der Zweifach-Wandler-Temperatursensor 128 ein Thermoelement 130 zum Messen der Referenztemperatur des Ga ses. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Thermoelement 130 nicht durch eine Flüssigkeit befeuchtet, weshalb seine Temperatur als die "Trocken-Wandler-Temperatur" bezeichnet wird. Drähte (in Fig. 2 nicht gezeigt), die mit dem Thermo element 130 verbunden sind, sind in einem Kabel 134 zum Übertragen eines elektrischen Signals umschlossen, das die Temperatur darstellt, die fern bezüglich des Prozessors 118 ist. Bezüglich seiner Verwendung in dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck "nahe" auf eine Richtung, die von der Spitze, die das temperaturempfindliche Teil enthält, des Temperatursensors (z. B. des Thermoelements 130, das eine Spitze 135 hat) entfernt ist. "Fern" bezieht sich auf eine Richtung, die entfernt von der nahen Richtung ist, d. h. zu der Spitze des Temperatursensors hin.

In der Nachbarschaft oder Nähe des Referenzthermoelements 130 befindet sich ein "Feucht-Wandler"-Temperatursensor, in diesem Fall ein Thermoelement 138, das eine Gelbeschichtung 140 auf sich aufweist. Die Gel-Beschichtung, die den tempe raturempfindlichen Kopf 144 des Feucht-Wandler-Thermoele ments 138 umgibt, wird derart betrachtet, daß sie das Ther moelement "im wesentlichen umgibt". Das Gel in der Gel-Be schichtung 140, bei diesem Ausführungsbeispiel zum Erfassen der Wasserfeuchtigkeit in Luft, ist ein Hydrogel, bei dem Wasser von einem Körper des Gels 142 nahe bei dem tem peraturempfindlichen Kopf 144 permeieren kann. Das Volumen des Körpers des Gels 142 ist wesentlich größer als das der Gelbeschichtung 140, derart, daß, sowie Wasser aus der Gel beschichtung 140 um den Thermoelement-Temperaturempfindlich keitskopf 144 verdampft, Wasser von dem Körper des Gels 142 zu der Gelbeschichtung 140 wandern kann. Die Wasserwanderung ist vorzugsweise ausreichend, um die Wassertemperatur in der Gelbeschichtung 140 im wesentlichen konstant zu halten, und zwar für eine Zeitdauer, die ausreichend lang ist, damit die Temperatur des Feucht-Wandler-Thermoelements 138 eine sta bile Temperatur erreicht, nachdem der Zweifach-Wandler-Tem peratursensor 128 in einen Luftstrom gebracht worden ist, um seine Feuchtigkeit zu messen. Die Drähte, die mit dem Feucht-Wandler-Thermoelement 138 verbunden sind, laufen über ein Kabel 143 durch den Körper des Gels 142. Es wird bevor zugt, daß Wasser nicht aus dem Feucht-Wandler-Temperatur sensor 138 tropft, da solche Wassertropfen thermische Ener gie wegtragen werden, die Wärme- und die Massenübertragungs oberfläche verändern werden, und das thermische Energie gleichgewicht zwischen der latenten Verdampfungswärme und der Temperaturabnahme der Gelbeschichtung 140 und des Feucht-Wandler-Temperatursensors 138 beeinträchtigen werden.

Eine für Wasser nicht permeable Hülle 146 umgibt den Körper des Gels 142, um eine Wasserverdampfung aus dem Körper des Gels 142 zu verhindern. Der ferne Abschnitt des Körpers des Gels 142 ist nicht durch die Hülle umgeben, derart, daß eine Übergangszone 148 die Dicke des Gels allmählich auf eine dünne Gelbeschichtung 140 reduziert, die den Temperatur-emp findlichen Kopf (d. h. den Thermoelementübergang oder ein Äquivalent dazu, z. B. den Thermistorkopf eines Thermistors) 144 des Feucht-Wandler-Thermoelements 138 umgibt. Die Über gangszone 148 und die Gelbeschichtung 140 liefern ein aus reichendes Gelvolumen, um eine Schicht aus feuchtem Gel um den Feucht-Wandler-Thermoelementkopf 144 zu halten, derart, daß die Gelschicht vorzugsweise nicht in der Wasser-Massen-Über tragung begrenzt ist. Sowie Wasser aus der Gelbeschich tung 140 verdampft, kann vorzugsweise eine ausreichende Men ge an Wasser aus dem Körper des Gels 142 permeieren, um es zu ermöglichen, daß der Feucht-Wandler-Thermoelementkopf 144 auf eine stabile Temperatur kommt, sobald er an einem er wünschten Ort plaziert ist. Unter normalen Betriebsbedingun gen des Dampfkonzentrationssensors 100, beispielsweise zwi schen etwa 1°C und 45°C für eine relative Wasserfeuchtigkeit von etwa 1% bis 100% Sättigung, wobei der Sensor nicht in der Wasser-Massen-Übertragung begrenzt ist, wird die Gel beschichtung eine höhere Verdampfungsrate bei einer niedri geren relativen Feuchtigkeit als bei einer höheren relativen Feuchtigkeit bei der gleichen Temperatur haben. Das Refe renzthermoelement 130 und das Feucht-Wandler-Thermoelement 138 werden in enger Nähe zueinander mittels eines Träger körpers 150 gehalten, derart, daß sie die Temperatur von Luftabschnitten erfassen, die nahe genug beieinander sind, um im wesentlichen die gleiche Temperatur und Feuchtigkeit zu haben. Es wird bevorzugt, daß die Gelbeschichtung um den Thermoelementübergang gleichmäßig hydriert ist, und daß keine trockene Stelle vorhanden ist, derart, daß der Wärme übertragungskoeffizient relativ konstant bleibt, damit sich ein stabiler Zustand einstellen kann. Um den Zweifach-Wand ler-Temperatursensor herzustellen, kann ein gut befeuchtetes Gel in die Hülle gebracht werden. Vor der Verwendung des Zweifach-Wandler-Temperatursensors kann das ferne Ende des Feucht-Wandler-Temperatursensors in eine geeignete Flüssig keit gelegt werden, um das Gel zu befeuchten. Nachdem das Gel gut befeuchtet ist, kann der freiliegende Teil des Gels in ein geeignetes Material gewickelt werden, um zu verhin dern, daß die Flüssigkeit verdampft, bis der Sensor in dem Gasstrom plaziert wird, dessen Feuchtigkeit gemessen werden soll.

Beispiele bevorzugter Gele zur Verwendung beim Herstellen des Feucht-Wandler-Temperatursensors werden aus Polymerma terialien, einschließlich Poly(Hydroxyehtyl-Methacrylat), Polyacrylamid, Poly(Vinyl-Alkohol) und Poly(Ethylen-Glycol), und dergleichen hergestellt. Die Dicke der Gelbeschichtung in der Anwesenheit einer Flüssigkeit kann in einem Bereich von 20 µm bis 1000 µm und bevorzugterweise in einem Bereich von 30 µm bis 200 µm und in einem günstigen Fall in einem Bereich zwischen 40 µm und 100 µm und am bevorzugtesten bei etwa 50 µm liegen. Abhängig von der Anwendung (z. B. ob die Flüssigkeit Alkohol oder Chloroform ist, oder ob der Sensor im Luftwegs eines Manns oder in einem Schlauch mit einem In nendurchmesser von 4 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) verwendet wer den soll), kann die Dicke der Gelbeschichtung auf dem Ther moelementkopf hergestellt werden, um der spezifischen An wendung zu entsprechen. Wenn die Anwendung beispielsweise ein Feuchtesensor zum Messen des Wasserdampfs in dem Luft weg, z. B. der Trachea eines Säugetiers oder eines Menschen ist, sollte der Zweifach-Wandler-Temperatursensor klein ge nug sein, um in den Luftweg zu passen, und schnell auf den Luftfluß während einer relativ stabilen Ausatemphase des Säugetiers oder des Menschen ansprechen. In diesem Fall be trägt die bevorzugte Dicke der Gelbeschichtung etwa 40 µm bis 80 µm und bevorzugterweise etwa 50 µm für einen Zwei fach-Wandler-Temperatursensor, der bei einem Säugetier oder einem Menschen verwendet werden soll. Für einen großen Schlauch mit einem stabilen Gasfluß können langsamere Wärme- und -Massen-Übertragungsraten toleriert werden, und es kann eine dickere Gelschicht verwendet werden. Für eine Flüssig keit, die das Gelmaterial gut befeuchtet, kann die Flüssig keit durch das Gel schnell permeieren, weshalb auch eine dickere Gelschicht toleriert werden kann, als wenn dies nicht der Fall wäre.

Das Gel, das ein Medium ist, durch das die Flüssigkeit per meiert, erstreckt sich von der Gelbeschichtung um den wärme empfindlichen Thermoelementkopf in der Nähe des Flüssig keitsvorrats herum, welcher der Körper des Gels ist. Vor zugsweise ist das Gel im wesentlichen homogen, um die Flüs sigkeit gleichmäßig zu leiten. Solche durchgehenden Gelbe schichtungen auf dem Feucht-Wandler-Temperatursensor können eine gute Flüssigkeitsübertragung ohne Flüssigkeitsleckage liefern, wie es jedoch auftreten kann, wenn Wasser aus einer Buchse eingeführt wird, die in der Nähe einer harten aufge sprühten Bor-Nitrid-Beschichtung auf einem Thermoelement positioniert ist, wenn die Buchse zu weit weg von dem Ther moelementübergang ist.

Für Wasserfeuchtigkeitssensoren beträgt der Wassergehalt des vollständig hydrierten Hydrogels vorzugsweise etwa 5 Ge wichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent und am bevorzugtesten 10 Gewichtsprozent des hydrierten Gels. Der Temperatursensor und der Wassergehalt und die Permeabilität des Gels können während der Herstellung des Gels gesteuert werden, um eine adäquate Flüssigkeitsflußrate und Ansprechzeit des Dampf konzentrationssensors zu schaffen. Um zu verhindern, daß das Gel abbricht, kann das Gel mit dem Temperatursensor kovalent gebunden werden, der eine metallische, eine Glas- oder eine Polymer-Oberfläche haben kann. Techniken zum Herstellen und Verwenden von Gelen, sowie für kovalent bindende Polymer gele, sind in der Technik bekannt. Siehe beispielsweise bei Tsutsumi u. a., J. Polym. Sci., Teil A, Polymer Chemistry, Bd. 31, Nr. 12, S. 2883 (1993), wobei die Offenbarung dieser Schrift bezüglich der Herstellung und Verwendung von Gelen hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Es sei angemerkt, daß trotz der Beschreibung eines Gels zum Bestimmen der Was serfeuchtigkeit ein Fachmann auf dem Gebiet einen Gel-ent haltenden Dampfkonzentrationssensor basierend auf der vor liegenden Offenbarung für andere Dämpfe, einschließlich ei nes polaren oder Wasser-mischbaren Materials, z. B. von Alkoholen und dergleichen, ohne besonderen Experimentier aufwand bilden kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sensors zum Bestimmen der Dampfkonzentration in einem Gas ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilschnittan sicht des Sensors, der beispielsweise als Wasserfeuchtig keitssensor ausgeführt ist. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht desselben. Der Wasserfeuchtigkeitssensor hat einen Zwei fach-Wandler-Temperatursensor 156, der einen Referenztem peratursensor 160 aufweist. Der Referenztemperatursensor 160 kann wiederum ein Thermoelement sein, das zu dem Referenz-Thermo element von Fig. 2 ähnlich ist. In der Nähe des Refe renztemperatursensors 160 befindet sich der Feucht-Wandler-Tempe ratursensor 164, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein Thermoelement mit einem temperaturempfindlichen Thermoele mentkopf (oder Übergang) 166 ist. Das Thermoelement ist in einem Hohlraum 167 enthalten, der flüssiges Wasser enthält. Bei diesem Ausführungsbeispiel definiert eine U-förmige Röh renanordnung 170 einer Wasser-porösen Membran im wesentli chen den Hohlraum 167 und dieselbe enthält flüssiges Wasser 165 und den Feucht-Wandler-Temperatursensor 164. Die U-för mige Röhrenanordnung ist an ihren beiden Enden mit einem Wasser-enthaltenden Behälter 172A und einem Wasser-enthal tenden Behälter 172B verbunden, die Wasser 175 liefern, das fließt, um den Thermoelementkopf 166 des Feucht-Wandler-Tem peratursensors zu umgeben, während Wasser durch die Membran der Röhrenanordnung 170 permeiert, um verdampft zu werden. Die Röhrenanordnung 170 wird derart betrachtet, daß sie das Thermoelement "im wesentlichen umgibt". Es sei darauf hin gewiesen, daß die Behälter 172A und 172B als eine einzige Kammer verbunden sein können, oder daß dieselben getrennt sind. Die Behälter 172A und 172B können ebenfalls getrennt sein, derart, daß Wasser von einem Behälter über die U-för mige Röhrenanordnung 170 zu dem anderen Behälter fließt. Auf diese Art und Weise kann der Sensor in jeder Richtung aus gerichtet werden, und der Thermoelementkopf 166 wird immer noch eingetaucht sein, ohne daß ein Leerraum zwischen dem Thermoelementkopf 166 und der Membran der U-förmigen Röhren anordnung 170 auftritt, wodurch eine ausreichende Wärme- und -Massen-Übertragung geliefert wird. Das Wasser in der Röh renanordnung 170 kann als das Medium betrachtet werden, durch das Wasser um den wärmeempfindlichen Thermoelement übergang (d. h. den Thermoelementkopf 166) übertragen wird. Wenn es erwünscht ist, kann eine Pumpe (wie z. B. eine Positivverschiebungspumpe) verwendet werden, um die Flüssig keit langsam um den Thermoelementkopf 166 herum zu drücken, während die Flüssigkeit verdampft. Ferner kann einer oder beide Behälter geschlossen sein (mit Ausnahme davon, daß sie mit der Röhrenanordnung 170 verbunden sind), wobei der eine oder beide Behälter als Behälter mit einstellbarem Volumen, z. B. mit einer flexiblen Wand, ausgeführt sind, derart, daß das Volumen des Behälters bzw. der Behälter abnehmen kann, während die Flüssigkeit verdampft, um die Flüssigkeit um den Thermoelementkopf 166 herum zu liefern.

Vorzugsweise fließt Wasser nicht mit einer Flußrate oder ei ner Rate, die das Energiegleichgewicht des Wärmeverlusts durch Verdampfung und der Wärme, die aufgrund der Tempera turdifferenz zwischen dem Gas und dem Wasser übertragen wird, deutlich beeinträchtigt, an dem Thermoelementkopf 166 vorbei. Die Membran ist gegenüber einer aufgesprühten Bor-Nitrid-Beschichtung darin vorteilhaft, daß die aufgesprühte Beschichtung brüchiger als die Röhrenanordnung ist und ab schuppen oder springen kann. Wenn der Feucht-Wandler-Tem peratursensor in einem Gasflußkanal verwendet wird, wird jede Schuppe oder jedes abgebrochene Stück in den Kanal fallen. Solche Schuppen und Stücke sind unerwünscht, be sonders wenn der Kanal der Luftweg einer Person ist. Die Bor-Nitrid-Beschichtung, die die Tendenz besitzt, dick zu sein, isoliert ferner den Feucht-Wandler-Temperatursensor, was zu einem langsamen Ansprechen führt. Die Bor-Nitrid-Be schichtung kann nicht ohne weiteres für viele Dämpfe ver wendet werden, da die Viskosität und die chemische Reakti vität vieler flüchtiger Flüssigkeiten mit Bor-Nitrid Be schichtungen nicht kompatibel sind, oder bewirken, daß die Flüssigkeit tropft. Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das Medium, z. B. Wasser, durchgehend in dem Bereich von dem Thermoelementkopf zu dem nahen Flüssigkeits- (z. B. Wasser-) Vorrat, d. h. dem Behälter 172A und 172B.

Der Thermoelementkopf 166 ist mit Drähten 168A und 168B verbunden, um elektrische Signale, die die Temperaturdaten von dem Thermoelementkopf 166 darstellen, zu dem Prozessor 118 zu übertragen. Der Referenztemperatursensor 160 und der Feucht-Wandler-Temperatursensor 164 werden durch einen ther misch isolierenden Trägerkörper in Nähe zueinander gehalten, der beispielsweise auf einem Polymermaterial, wie z. B. Si likon, Epoxidharz, Gummi, Polytetrafluorethylen und derglei chen hergestellt sein kann. Es wird bevorzugt, daß die Mem bran der U-förmigen Röhrenanordnung 170 nicht in der Was ser-Massen-Übertragung begrenzt ist, derart, daß Wasser durch die Membran bei einer Rate ansprechend auf eine Änderung des Grads der Wasserdampfuntersättigung und der Temperatur des Gases, das den Zweifach-Wandler-Temperatur sensor 180 umgibt, wandern kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Dampfkonzentra tionssensors der vorliegenden Erfindung, der in Fig. 5 ge zeigt ist, hat der Zweifach-Wandler-Temperatursensor 180 einen Referenztemperatursensor 160 und einen Feucht-Wand ler-Temperatursensor 182. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Feucht-Wandler-Temperatursensor 162 einen Thermoele mentkopf 166, der durch eine für Wasser poröse Röhrenanord nung 186 umgeben ist, die mit Wasser gefüllt ist. Der Feucht-Wandler-Temperatursensor 182 wird arbeiten, wenn kein Leerraumbereich zwischen dem Thermoelementkopf 166 und der für Wasser porösen Röhrenanordnung 186 vorhanden ist.

Die poröse Membran für den Hohlraum, der den Feucht-Wand ler-Temperatursensor umgibt, kann aus einer Vielzahl von Polymermaterialien hergestellt sein. Für Wasserfeuchtig keitsmessungen können beispielsweise Röhrenanordnungen aus porösen Polymermembranen, wie z. B. porösen Membranen aus Polyolefin, Polysulfon, Zellulose und Derivaten derselben, verwendet werden. Bevorzugte poröse membranartite Polyole finröhrenanordnungen umfassen eine poröse Polypropylenröh renanordnung, eine expandierte Polyethylen-Röhrenanordnung und eine Zelluloseröhrenanordnung. Die bevorzugten Membranen sind hydrophile membranartige Röhrenanordnungen, wie z. B. Zellulose, Poly(Vinyl-Alkohol), Poly(Venyl-Ether), ihre De rivate und dergleichen. Bei solchen Membranen kann eine Po rengröße verwendet werden, die größer als das Molekularge wicht (MW) der flüchtigen Flüssigkeit für eine Permeation einer flüchtigen Flüssigkeit (z. B. einen Wassertransport durch die Poren) ist. Die Porengröße ist jedoch bevorzug terweise nicht so groß, daß ein Tropfen auftritt. Die Membran kann beispielsweise einen Nenn-Molekulargewicht cutoff haben, der zwischen etwa 20 und 20.000 Dalton liegt. Vorzugsweise liegt der obere Bereich des Nennmolekularge wichtabfalls zwischen etwa 100 und 1000 Dalton, um ein Tropfen zu verhindern. Vorzugsweise ist die Membran, die den Feucht-Wandler-Temperatursensor umgibt, kein homogenes Po lymermaterial, wie z. B. eine membranartige Silikonröhren anordnung. Es wird statt dessen bevorzugt, daß die poröse Membran Poren hat, damit die Flüssigkeit durch dieselben laufen kann, um eine schnellere Massenübertragung durch die Membran zu erlauben. Ein Beispiel einer hydrophilen porösen Membran, die zur Verwendung für einen Wasserfeuchtigkeits sensor geeignet ist, ist eine Zelluloseröhrenanordnung CUPROPHAN V0.021 (von Enka Glanzstoff AG, Charlotte, NC, nun eine Abteilung von AKZO Nobel Frazer AG, 28 Oehder Strasse, 42201 Wuppertal, Deutschland) mit einer Länge von etwa 2,5 mm und einem Innendurchmesser (i. d.) von etwa 175 µm (0,007 Zoll) und einem Außendurchmesser (o. d.) von 250 µm (0,01 Zoll). Als Alternative kann eine poröse Röhrenanordnung mit ähnlichen Abmessungen aus hydrophilem Polypropylen von Biogeneral Fiber Technoloy, 9925 Mesa Rim Road, San Diego, CA 92121, USA, erhalten werden. Eine solche membranartige Röhrenanordnung kann auch für einen Alkoholdampfkonzentra tionssensor verwendet werden.

Die Auswahl der porösen Polymermembran wird unter Berücksi chtigung der physischen und chemischen Eigenschaften der flüchtigen Flüssigkeit durchgeführt, derart, daß die Membran in der Flüssigkeit chemisch stabil ist und die Viskosität und Flüchtigkeit für die Temperaturmessung in dem interes sierenden Bereich geeignet ist. So kann Polytetrafluorethy len für Chloroform besser geeignet sein als Silikongummi, da Silikongummi in Chloroform degradieren kann. Polysulfon-Membranen sind gegenüber einer chemischen Attake durch viele flüchtige Flüssigkeiten resistent. Die chemische Kompatibi lität von Membranen, die Viskosität und Flüchtigkeits-Daten für viele üblichen Flüssigkeiten, wie z. B. Methanol, Ätha nol, Azeton, Chloroform, Dimethyl-Ether und Benzen, sind in der Technik bekannt oder können durch Routineexperimente be stimmt werden. Da eine Polymermembran für mehr als eine flüchtige Flüssigkeit geeignet sein kann, kann manchmal die gesamte Vorrichtung zum Bestimmen der Dampfkonzentration von unterschiedlichen flüchtigen Flüssigkeiten verwendet werden, indem die Flüssigkeit in der Vorrichtung verändert wird. So können beispielsweise die gleichen porösen Zellulosemembran röhrenanordnungen verwendet werden, um die Dampfkonzentra tion von Wasser und von Methanol zu bestimmen. Polysulfon- Membran-Röhrenanordnungen können verwendet werden, um die Dampfkonzentrationen bestimmter Alkohole, von Chloroform und von Azeton zu bestimmen. Wie bei dem Zweifach-Wandler-Tem peratursensor mit einer Gelbeschichtung, der in Fig. 2 ge zeigt ist und oben beschrieben wurde, hängen die Auswahl der Größe, die Abmessungen und die Membrancharakteristik des Zweifach-Wandler-Temperatursensors mit einer porösen Membran von der Anwendung ab. Für ein schnelleres Ansprechen wird der Durchmesser der porösen membranartigen Röhrenanordnung vorzugsweise gerade groß genug gemacht, um den Feucht-Wand ler-Temperatursensor, z. B. den Thermoelementkopf (d. h. den Thermoelementübergang), zu umgeben. Eine solche Röhrenanord nungsgröße reduziert die Menge an Material, deren Temperatur durch Wärmeverlust aufgrund einer Verdampfung erniedrigt werden muß. Als Ergebnis wird eine Wärmeübertragung von der Außenoberfläche der Röhrenanordnung zu dem Thermoelement ef fizienter sein. Die Röhrenanordnung ist groß genug, um es zu ermöglichen, daß Wasser den Thermoelementkopf erreicht. Bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Thermoelementkopf von etwa einem Durchmesser von 150 µm kann eine poröse Röhrenan ordnung mit einem Nenninnendurchmesser von 200 µm verwendet werden. Ein zweifach-Wandler-Temperatursensor mit einem Feucht-Wandler-Temperatursensor dieser Größe wird beim Mes sen der Wasserfeuchtigkeit von Luft in dem Luftweg eines Patienten anwendbar sein.

Es sei darauf hingewiesen, daß die poröse Membran keine Röh renanordnung sein muß, um gemäß der vorliegenden Erfindung zu arbeiten. Ein Kanal kann beispielsweise aus einem nicht membranartigen Material hergestellt sein und auf einer Seite mit der porösen Membran bedeckt sein. Dies würde praktikabel sein, wenn der Feucht-Wandler-Temperatursensor in den Kanal nahe an der Membran plaziert wird, um eine schnelle Wärme- und Massenübertragung zu erlauben.

Ein Dampfkonzentrationssensor gemäß der vorliegenden Erfin dung kann in einem Gasstrom verwendet werden, um die Dampf konzentration einer Flüssigkeit in dem Gasstrom relativ un abhängig von der Schnelligkeit des Gasstroms zu messen. Ob wohl Wasserfeuchtigkeitsbeispiele in dieser Beschreibung de taillierter dargestellt sind, sei darauf hingewiesen, daß ein Dampfkonzentrationssensor gemäß der vorliegenden Erfin dung hergestellt werden kann, um die Konzentration des Damp fes anderer Flüssigkeiten, wie z. B. organischer Flüssig keiten, die Alkohole umfassen, z. B. Äthanol, Methanol, Pro panol, Isopropanol, Butanol, Ketone, z. B. Azeton, Aldehyde, z. B. Formaldehyd, aromatische Flüssigkeiten, z. B. Benzen und Toluen, chlorinierte organische Stoffe, wie z. B. Koh lenstoff-Tetrachlorid und dergleichen, zu erfassen. Bezüg lich seiner Verwendung in dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck "Feuchtigkeit" auf einen Grad der Sättigung eines Dampfes einer Flüssigkeit in einem Gas, wobei der Dampf Was serdampf oder ein Dampfanderer Flüssigkeiten sein kann, während das Gas Luft oder ein anderes Gas sein kann. Spezi fischer gesagt bezieht sich, wie in den hierin dargelegten Gleichungen, die Feuchtigkeit auf die Konzentration des Dampfes in dem Gas, ausgedrückt als Masse des Dampfes in einer Einheitsmasse eines dampffreien Gases.

Um einen Feuchtigkeitssensor gemäß der vorliegenden Erfin dung zu verwenden, kann eine Nachschlagtabelle, ein Graph oder eine Computerdatenbank verwendet werden, indem ein Feuchtigkeitssensor mit einer spezifischen Art eines Zwei fach-Wandler-Temperatursensors bei Bedingungen kalibriert wird, die verschiedenen Konzentrationen und Temperaturen in einem spezifischen Gas entsprechen. Eine psychrometrische Tabelle oder ein Graph für den Wasserdampf in Luft können beispielsweise erhalten werden, indem ein Feuchtigkeitssen sor mit unterschiedlichen Proben, die eine Vielzahl von Wasserdampfkonzentrationen in Luft haben, an Luft bei unter schiedlichen Temperaturen kalibriert werden. Ferner können solche Daten in einem Digitalcomputer elektronisch gespei chert werden, derart, daß die elektrischen Signale, die durch die Referenztemperatursensoren und die Feucht-Wand ler-Temperatursensoren erzeugt werden, mit der Dampfkonzen tration in der Gasprobe und der Temperatur korreliert wer den. Der Computer kann programmiert sein, um die entspre chende Dampfkonzentration abhängig von den elektrischen Si gnalen des Referenz- und des Feucht-Wandler-Temperatursen sors anzuzeigen. Bezüglich der Verwendung in dieser Anmel dung beziehen sich die Ausdrücke "Psychrometrie" und "psy chrometrisch" auf die Bestimmung der Konzentration eines Dampfs einer verdampfbaren (d. h. flüchtigen) Flüssigkeit in einem Gas. Beispiele für verdampfbare (flüchtige) Flüssig keiten sind die, die einen Dampfdruck bei Zimmertemperatur von 0,1 mmHg oder darüber haben.

Statt eines Thermoelements ist es offensichtlich, daß andere Temperaturmeßgeräte (d. h. Temperatursensoren), wie z. B. Thermistoren und mechanische Thermometer, z. B. Flüssig keitsthermometer, z. B. Alkoholthermometer, Quecksilber thermometer, Thermometer mit ungleichen Ausdehnungskoeffi zienten und dergleichen, verwendet werden können. In dem Fall, bei dem die Temperatursensoren keine elektrischen Si gnale erzeugen, können die Temperaturdaten (z. B. von einer Person) gelesen werden, wobei die Feuchtigkeit durch Ver gleichen mit Daten in einem Graphen, einer Tabelle oder ei nem Diagramm bestimmt werden.

Die Theorie der Psychrometrie ist in der Technik bekannt. So beschreiben beispielsweise Veröffentlichungen wie McCabe and Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill, Kap. 24, 3. Ausgabe, (1956) und Robert Perry (Hrsg.), Chemical Engineers' Handbook, Kapitel über "Psychrometry" und "Solids drying fundamentals," Mc-Graw-Hill (1963), Be feuchtungsoperationen, psychrometrische Diagramme und die Theorie der Feuchtkugeltemperatur gegenüber der Trockenku geltemperatur. Kurz gesagt stellt die Trocken-Wandler-Tem peratur entsprechend der Trockenkugeltemperatur von McCabe oder Perry gemessen durch den Referenztemperatursensor gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Gases dar, in dem der Dampfgehalt bestimmt werden soll. Die Feucht-Wand ler-Temperatur entsprechend der Feuchtkugeltemperatur von McCabe oder Perry ist die stabile Ungleichgewichtstempe ratur, die durch eine kleine Masse an Flüssigkeit unter adiabatischen Bedingungen in einem durchgehenden Gasstrom erreicht wird. Bei der vorliegenden Erfindung nähern die Bedingungen eine adiabatische Bedingung für die Funktion des Feuchtigkeitssensors an, solange die Flüssigkeit nicht an dem Feucht-Wandler-Temperatursensor in einer übermäßigen Rate vorbeibewegt wird.

Wenn der Zweifach-Wandler-Temperatursensor in einem Gasstrom plaziert ist, ist zu Anfang die Temperatur des Feucht-Wand ler-Temperatursensors etwa gleich oder tendenziell die Tem peratur des Gases, entsprechend dem, was der Referenztempe ratursensor tun würde. Wenn das Gas nicht mit dem Dampf der fraglichen Flüssigkeit gesättigt ist, wird Flüssigkeit aus der Flüssigkeit verdampfen, die den Feucht-Wandler-Tem peratursensor umgibt. Da die Bedingung adiabatisch ist, wird die latente Verdampfungswärme von dem Feucht-Wandler-Tempe ratur und der Flüssigkeit sowie dem Gel oder der porösen Röhrenanordnung, die denselben umgibt, geliefert. Sobald die Temperatur des Feucht-Wandler-Temperatursensors unter die des Gases fällt, wird eine erfaßbare Wärme von dem Gas zu dem Feucht-Wandler-Temperatursensor über die Flüssigkeit, die denselben umgibt, übertragen. Schließlich wird ein sta biler Zustand erreicht, bei dem die Wärme, die von dem Gas, das den Feucht-Wandler-Temperatursensor umgibt, zu der Flüs sigkeit geliefert wird, gleich dem Wärmeverlust durch Ver dampfung der Flüssigkeit in der Nähe des Feucht-Wandler-Tem peratursensors ist, weshalb der Feucht-Wandler-Temperatur sensor schließlich eine Temperatur erreicht, und zwar die Feucht-Wandler-Temperatur. Damit der stabile Zustand in ei ner Situation auftritt, die zum Messen der Feuchtigkeit bes ser geeignet ist, wird es bevorzugt, daß die Flüssigkeit zu dem Feucht-Wandler-Temperatursensor bei der Feucht-Wandler-Tempe ratur geliefert wird, und daß die Geschwindigkeit des Gases, das für den Feucht-Wandler-Temperatursensor läuft, ausreichend groß ist, daß eine Strahlungswärmeübertragung im Vergleich zur Leitungs- und Konvektionswärmeübertragung zwi schen dem Gas und der Flüssigkeit klein ist, und daß der Oberflächenbereich, aus dem Wasser verdampfen kann, konstant bleibt. Es wird ebenfalls bevorzugt, daß die Flüssigkeit nicht aus der porösen membranartigen Röhrenanordnung tropft, derart, daß die Oberfläche, aus der die Flüssigkeit ver dampft, relativ konstant bleibt, und daß die Wärme- und die Masse- Übertragungskoeffizienten zwischen der porösen Membran und dem Gas relativ konstant bleiben.

Die Wärmeübertragung kann durch die folgende Gleichung aus gedrückt werden:

q = M N {L_W + C(t-t_W)} Gleichung (1).

Dabei ist q die Rate der erfaßbaren Wärme, die zu der Flüs sigkeit übertragen wird, während M das Molekulargewicht des Dampfes ist, der aus der Flüssigkeit verdampft, N die molare Rate der Dampfübertragung ist, L_W die latente Verdampfungs wärme der Flüssigkeit ist, C die Wärmekapazität des Dampfes ist, t die Temperatur des Gases ist, und t_W die Feucht-Wand ler-Temperatur ist. Da der Wert des Terms "C(-t_W)" übli cherweise sehr klein im Vergleich zu L_W in Gleichung (1) ist, kann die Beziehung zwischen der Feuchtigkeit und der Feucht- und der Trocken-Wandler-Temperatur durch folgende Gleichung dargestellt werden:

(H-H_W) L_W = -K(t-t_W) Gleichung (2).

Dabei ist H die fragliche Feuchtigkeit, während H_W die Sät tigungsfeuchtigkeit bei der Feucht-Wandler-Temperatur t_W ist, L_W die latente Verdampfungswärme der Verdampfung der Flüssigkeit bei der Temperatur t_W ist, und K eine Konstante ist, die von dem Molekulargewicht des trockenen Gases, dem Wärmeübertragungskoeffizienten und dem Masse- übertragungs koeffizienten zwischen der Flüssigkeit und dem Gas abhängt. Daten für unterschiedliche Situationen bezüglich der Para meter in der Gleichung (2) können durch Routineexperimente von einem Fachmann erhalten werden. Solche Daten für übliche Flüssigkeits- und Dampfmischungen sind in der Literatur ver fügbar. So sind beispielsweise psychrometrische Daten in graphischer Form für wasser-Luft-Mischungen, Luft-Benzen, Luft-Toluen und Luft-Kohlenstoff-Tetrachlorid in Perry (s. o. ) vorhanden. Basierend auf solchen Daten kann man nach dem Erhalten der Referenztemperatur und der Feucht-Wandler-Tem peratur die Feuchtigkeit bestimmen, indem die Daten nachge schlagen werden. Wenn die Temperatur des Gasstromes bekannt ist, können die relative Feuchtigkeit (in Prozent) und die absolute Feuchtigkeit (in Dampfmasse pro Einheitsmasse des Gases) ineinander umgerechnet werden.

Ferner kann die Gleichung (2) in einem Computer, z. B. einem elektronischen Digitalcomputer, einem Mikroprozessor und dergleichen, programmiert werden, um die Feuchtigkeit basie rend auf der Referenztemperatur (d. h. der Trocken-Wandler-Temperatur) und der Feucht-Wandler-Temperatur anzuzeigen. Zum Bestimmen der Konzentration eines Dampfs außer Wasser in Gas sollte das Material, z. B. das Gel oder die poröse Poly mermembran, das den Feucht-Wandler-Temperatursensor umgibt, ausgewählt werden, um mit der Flüssigkeit und dem Dampf so wie dem Gas, in dem der Zweifach-Wandler-Temperatursensor verwendet werden soll, kompatibel zu sein. Das Material sollte ausgewählt sein, um eine adäquate Massenübertragung der Flüssigkeit von der Flüssigkeit an dem für die Flüssig keit permeablen Material zu dem Gas zu erlauben.

Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Zwei fach-Wandler-Temperatursensor hergestellt werden, um eine Gelbeschichtung 190 auf der Außenseite einer porösen Röhren anordnung 196, die die Flüssigkeit 198 und den Feucht-Wand ler-Temperatursensor 200 umgibt, zu umfassen, welcher wie derum einen Thermoelementübergang 202 hat, wie es in Fig. 6 teilweise gezeigt ist. Auf diese Art und Weise kann eine po rösere Röhrenanordnung mit ausreichender Befeuchtung der Gelbeschichtung 190, jedoch ohne Tropfen, verwendet werden.

Die Dampfkonzentrationssensoren gemäß der vorliegenden Er findung können bei einem zu verwendenden Ausführungsbeispiel als herkömmlicher Feuchtigkeitssensor zum Messen der Was serfeuchtigkeit in der atmosphärischen Luft, ähnlich zu dem herkömmlichen Trocken- und Feucht-Kugel-Feuchtigkeitssensor angepaßt werden, wobei jedoch die Ausnahme darin besteht, daß statt eines Dochts eine Gelbeschichtung oder eine poröse membranartige Röhrenanordnung (beispielsweise) verwendet werden kann, um Wasser zu liefern, um den Feucht-Wandler-Tempe ratursensor zu befeuchten. Weitere Ausführungsbeispiele können angepaßt werden, um die Konzentration beispielsweise organischer Dämpfe in Gasströmen zu messen. In diesen Fällen wird das für die Flüssigkeit permeable Material, z. B. Poly merkomponenten, ausgewählt, um mit dem Gas und dem Dampf kompatibel zu sein, und derart, daß die Wärme- und Massen übertragung ausreichend sind, damit der Feuchtigkeitssensor (der in diesen Fällen die Temperatur bezüglich der nicht wässrigen Dampfkonzentration messen kann) korrekt arbeitet. Für Flüssigkeiten, die schneller verdampfen als Wasser bei einer speziellen Temperatur, z. B. der Raumtemperatur von etwa 25°C, sollte eine Gelbeschichtung oder eine poröse Membran, die Wasser schneller übertragen werden, ausgewählt werden, um nicht die Massenübertragung der Gelbeschichtung oder der Membran zu begrenzen.

Um die Funktionsweise eines Feuchtigkeitssensors gemäß der vorliegenden Erfindung darzustellen, werden folgende Bei spiele geliefert.

Beispiel 1

Ein Feuchtigkeitssensor, wie er in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, wurde verwendet. Bei diesem Feuchtigkeitssensor hat der Zweifach-Wandler-Temperatursensor einen Trägerkörper 174, der eine Multi-Lumen-Röhrenanordnung mit einem Außendurch messer von 3 mm hat. Derselbe hat drei Lumina zum Halten des "Trocken-Wandler"-Referenzthermoelements (oder einfach des "Trocken-Thermoelements") 160 und der zwei Beine der U-för migen porösen Röhrenanordnung 170 bei dem "Feucht-Wand ler"-Thermoelement 164. Ein Beispiel für Thermoelemente, die verwendet werden können, ist das Thermoelement mit der Pro duktnummer EI1110109/TT-K-40, Omega Engineering Inc. Stamford, CT, USA. Das Thermoelement 160 hat Drähte 168A, 168B, die isoliert sind und in einer Polymerhülle verkapselt sind. Der Thermoelementübergang 166 besteht aus nackten Drähten, vorzugsweise aus einer Chrom-Nickel-Legierung CHROMEL und aus einer Aluminium-Nickel-Legierung ALUMEL (Omega Engineering Inc.), obwohl andere Typen von Thermoele mentübergängen ebenfalls verwendet werden können. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Thermoelementdrähte einen Durchmesser von 50 µm (0,002 Zoll). Das Feucht-Wandler-Ther moelement wird in eine hydrophile poröse Kapillarröhrenan ordnung (z. B. CUPROPHAN V0.021-Zelluloseröhrenanordnung von Enka Glanzstoff AG, Charlotte, NC, nun eine Abteilung von AKZO Nobel Frazer AG, 28 Oehder Strasse, 42201, Wuppertal, Germany) mit einer Länge von etwa 3,5 mm und einem Innen durchmesser von 175 µm (0,007 Zoll) und einem Außendurch messer von 250 µm (0,001 Zoll) eingesetzt. Vorzugsweise ist ein Zwischenraum von zumindest 25 µm (0,001 Zoll) zwischen dem Thermoelementübergang 166 und der Röhrenanordnung zu lassig, um es zu ermöglichen, daß Wasser um den Thermoele mentübergang herum fließt und denselben befeuchtet.

Das Trocken-Wandler-Thermoelement 160 und das Feucht-Wand ler-Thermoelement 164 sind etwa 1,2 cm (0,5 Zoll) voneinan der beabstandet plaziert. Die zwei Enden der U-förmigen Röh renanordnung 170 sind mit dem Lumen von zwei Kanälen der Träger-Multilumenröhrenanordnung 174 verbunden, derart, daß Wasser in ein Lumen eintreten kann, durch die U-förmige Röh renanordnung 170 laufen kann und ferner aus dem anderen Lu men der Träger-Multilumenröhrenanordnung 174 laufen kann. Eine Spritze ist mit dem unteren Lumen verbunden, um eine Injektion von Wasser zu ermöglichen, um ein Auffüllen der U-förmigen Röhrenanordnung 170 mit Wasser zu bewirken. Die äußere Wand der U-förmigen Röhrenanordnung 170 ist mit Epo xidharz gegen die Lumen der Träger-Multilumen-Röhrenanord nung 174 abgedichtet, um ein Wasserleck zu verhindern. Ein geeignetes Epoxidharz ist LOCTITE 3321 (Loctite Corp., Rocky Hill, CT, USA). Die zwei Anschlüsse jedes Thermoelements sind mit einem Thermoelementtemperaturmeter, z. B. Omega Engineering Inc. Microprocessor Thermometer Modell HH22, verbunden, um die Temperatur der zwei Thermoelementübergänge gleichzeitig zu messen.

Die Differenz zwischen der Feucht-Wandler-Temperatur und der Trocken-Wandler-Temperatur bezüglich der relativen Feuchtig keit für den Zweifach-Wandler-Temperatursensor bei diesem Beispiel ist in Fig. 7 gezeigt. Die Punkte stellen Daten dar, die von einem Feuchtigkeitssensor S1 gesammelt wurden, während die Quadrate Daten darstellen, die von einem alter nativen Feuchtigkeitssensor S2, der auf dieselbe Art und Weise hergestellt ist, gesammelt worden sind.

Fig. 8 zeigt das Ansprechen des Trocken- und des Feucht- Wandler-Thermoelementübergangs, der dem Feuchtigkeitssensor S1 von Fig. 7 zugeordnet ist, wenn sie in Gasströme (d. h. Feuchtigkeit in Luft) mit verschiedenen relativen Feuch tigkeiten eingeführt sind, wobei die Zeitdauer der Verab reichung der verschiedenen Gasströme in dem Graph durch A (relative Feuchtigkeit RH (RH = Relative Humidity) 75%), B (RH 33%), C (RH 75%), D (RH 33%) und E (RH 0%) dargestellt sind. Der Trocken-Wandler-Thermoelementübergang bleibt mit Ausnahme von Artefakten, die durch ein Gasstromumschalten während der kurzen Übergangszeitdauern bewirkt werden, bezüglich der Temperatur stabil, wie es durch die Kurve DJ gezeigt ist. Die Kurve WJ zeigt, daß die Feucht-Wandler-Tem peratur invers zu der relativen Feuchtigkeit variiert. Das Ansprechen, das gezeigt ist, ist langsamer als das für den Sensor aufgrund der begrenzten Zeit, die erforderlich ist, um die Dampfprobe umzuschalten, um Differenzen in Flußbe dingungen zu liefern. Dieser Feuchtigkeitssensor spricht in weniger als einer Sekunde auf eine Änderung der Feuchtigkeit an, was ausreichend sein dürfte, um die Feuchtigkeit eines menschlichen Atems zu erfassen. Basierend auf Fig. 7 und Fig. 8 können die relative Feuchtigkeit und daher ebenfalls die absolute Feuchtigkeit eines Luftstroms durch Verwenden des Feuchtigkeitssensors bestimmt werden.

Beispiel 2

Der Feuchtigkeitssensor S1 des obigen Beispiels 1 wurde an gepaßt, um die Konzentration von Äthanol in einem Gasstrom aus Luft, die Äthanol enthält, zu erfassen. Um den Feuch tigkeitssensor für diesen Zweck anzupassen, wurde das Wasser in dem Feucht-Wandler-Temperatursensor von Beispiel 1 durch Äthanol ersetzt. Nach einer Kalibration und Bewertung zeigte sich, daß der Sensor für Äthanol in einem Bereich von 0 bis 5300 Pascal (0 mm Hg bis 40 mm Hg) Dampfdruck, was einer Sättigung von 0 bis 90% bei Zimmertemperatur (etwa 25°C) entspricht, genausogut arbeitet. Durch Ersetzen des Äthanols durch Methanol oder Isopropanol in dem Sensor und durch geeignetes Kalibrieren arbeitet der Sensor, um die Konzen tration dieser Dämpfe in Gasströmen zu erfassen.

Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben und detailliert dargestellt worden ist, sei darauf hingewiesen, daß ein Fachmann basierend auf der gegenwärtigen Offenbarung Modifikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung durchführen kann. So kann beispiels weise die poröse Membran aus nicht-polymerischen Materialien hergestellt werden, oder das Gel kann durch nicht-polymeri sche Materialien, z. B. anorganische Materialien wie Kera miken, ersetzt werden. Viele nicht-fasrige poröse Materia lien sind in der Technik bekannt.

Claims

1. Sensor (100) zum Erfassen der Konzentration eines Dampfs einer Flüssigkeit in einem Gasstrom mit folgen den Merkmalen:
einem befeuchtbaren Temperatursensor (124) mit einem wärmeempfindlichen Teil;
einem nicht-gewebten, nicht schuppenden Flüssigkeits permeablen Bauglied (LPM) (140, 170), das den wärme empfindlichen Teil (144) des befeuchtbaren Tempera tursensors (124) im wesentlichen umgibt, wobei ein Wärmeverlust aufgrund der Verdampfung der Flüssigkeit, wenn das Flüssigkeits-permeable Bauglied (140, 170), das mit der Flüssigkeit befeuchtet ist, in dem Gasstrom plaziert wird, zur Folge haben wird, daß die Tempe ratur, die durch den befeuchtbaren Temperatursensor (124) erfaßt wird, niedriger als die Temperatur des Gasstroms ist, wobei die Verringerung der Temperatur bestimmbar ist, um die Konzentration des Dampfs in dem Gasstrom zu bestimmen.

2. Sensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Flüssigkeits-per meable Bauglied aus einem nicht-fasrigen Polymermate rial besteht.

3. Sensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Flüssigkeits-per meable Bauglied (140, 170) eines aus der Gruppe ist, die aus einer porösen Membran (170) und einem Gel (140) besteht.

4. Sensor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Flüssig keits-permeable Bauglied eine Polymermembran umfaßt, durch die Wasser permeieren kann, um verdampft zu wer den, um die Feuchtigkeit, die einem Wasserdampf in dem Gasstrom entspricht, zu bestimmen.

5. Sensor gemäß Anspruch 4, bei dem die Polymermembran ei ne membranartige Röhrenanordnung (170) ist, die einen Körper eines flußfähigen flüssigen Wassers (175) um gibt, das geleitet werden kann, um von der Polymermem bran verdampft zu werden.

6. Sensor gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die Polymermem bran ein Polymer umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyolefin, Polysulfon und Zellulose be steht.

7. Sensor gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Polymermembran permeabel für eine Flüssigkeit mit einem Nennmolekulargewicht (MW) ist, das zwischen etwa 20.000 Dalton und 20 Dalton liegt.

8. Sensor gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Polymermembran eine obere Nennmolekulargewichtsgrenze aufweist, die zwischen etwa 1000 Dalton und 100 Dalton liegt, bei der eine Flüssigkeit durchtreten kann.

9. Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Flüssigkeits-permeable Bauglied einen elektrischen Temperatursensor umgibt.

10. Sensor gemäß Anspruch 9, bei dem der elektrische Tem peratursensor aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Thermistor und einem Thermoelement besteht.

11. Sensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Flüssigkeits-per meable Bauglied (140) ein Gel umfaßt, durch das Wasser permeieren kann, um verdampft zu werden, um die Feuch tigkeit zu bestimmen, die dem Wasserdampf in dem Gas strom entspricht.

12. Sensor gemäß Anspruch 11, bei dem das Gel aus der Grup pe ausgewählt ist, die aus Poly(Hydroxyethyl-Methacry lat), Polyacrylamid, Poly(Vinyl-Alkohol) und (Poly ethylen-Glykol) besteht.

13. Sensor gemäß Anspruch 1, bei dem das Flüssigkeits-per meable Bauglied (140, 170) durch Wasser aus einem Was serbehälter befeuchtet wird, der einen Wasserpegel über dem Flüssigkeits-permeablen Bauglied hat, um die Feuch tigkeit zu bestimmen, die einem Wasserdampf in dem Gasstrom entspricht.

14. Sensor gemäß Anspruch 1, bei dem der wärmeempfindliche Teil (140, 166) des befeuchtbaren Temperatursensors von einem Medium umgeben ist, das von dem wärmeempfindli chen Teil zu einem Körper eines Flüssigkeitsvorrats (142) durchgehend ausgeführt ist.

15. Sensor gemäß Anspruch 14, bei dem das Medium Wasser ist, und bei dem das Flüssigkeits-permeable Bauglied einen Kanal hat, der das Wasser enthält, wobei der be feuchtbare Temperatursensor elektrische Leitungen hat, die sich durch den Kanal erstrecken, um ein elektri sches Signal von dem befeuchtbaren Temperatursensor entsprechend der durch denselben erfaßten Temperatur zu übertragen.

16. Vorrichtung zum Bestimmen der Feuchtigkeit in einem Gasstrom, mit folgenden Merkmalen:

a) einem elektrischen Trocken-Referenztemperatursen sor (122) zum Erfassen der Temperatur des Gas stroms;
b) einer elektrischen Feucht-Wandler-Temperaturerfas sungseinheit (124) in der Nähe des Trocken-Refe renztemperatursensors, wobei die elektrische Feucht-Wandler-Temperaturerfassungseinheit eine für Wasser permeable Polymermembran (140, 170) aufweist, die Wasser umgibt, und wobei ein zweiter Temperatursensor, der elektrisch angeschlossen ist, um die Temperatur des Wassers in der Nähe der Polymermembran zu messen, wenn er in dem Gasstrom plaziert ist, elektrisch verbunden ist, wobei die Polymermembran (140, 170) eine Porösität aufweist, derart, daß die Polymermembran nicht in der Was ser-Übertragung begrenzt ist, um zu ermöglichen, daß Wasser durch die Polymermembran permeiert, um verdampft zu werden, um darin zu resultieren, daß der zweite Temperatursensor (124) eine Temperatur hat, die niedriger als die ist, die durch den Trocken-Referenztemperatursensor (122) gemessen wird; und
c) einen Computer, der zum Bestimmen der Feuchtigkeit des Luftstroms basierend auf der Temperatur, die durch den elektrischen Trocken-Temperatursensor (122) gemessen wird, und der Temperatur, die durch die elektrische Feucht-Wandler-Temperaturerfas sungseinheit (124) gemessen wird, elektrisch ange schlossen ist,
wobei der elektrische Trocken-Temperatursensor (122) und die elektrische Feucht-Wandler-Tempera turerfassungseinheit wärmeempfindliche Teile auf weisen, die eine Größe haben, die ausreichend klein ist, damit sie in einem Luftweg eines Men schen plaziert werden können.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der der zweite Tem peratursensor in der Feucht-Wandler-Temperaturerfas sungseinheit (122) ein Thermoelement ist.

18. Verfahren zum Herstellen eines Sensors zum Bestimmen der Konzentration eines Dampfes einer Flüssigkeit in einem Gasstrom, mit folgendem Schritt:
im wesentlichen, Umgeben eines Temperatursensors (124) mit einem nicht-gewebten, nicht-schuppenden, Flüssig keits-permeablen Bauglied (140, 170), wobei ein Wärme verlust aufgrund einer Verdampfung der Flüssigkeit von dem Flüssigkeits-permeablen Bauglied, wenn es mit der Flüssigkeit befeuchtet ist und in einem Gasstrom ist, zur Folge haben wird, daß eine Temperatur, die von dem Temperatursensor (124) erfaßt wird, niedriger als die Temperatur des Gasstroms ist, wobei die Temperatur des Temperatursensors (124), wenn derselbe feucht ist, und die Temperatur des Gasstroms bestimmbar sind, um die Konzentration des Dampfes in dem Gasstrom zu bestimmen.

19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem eine Polymermem bran (140, 170), durch die Wasser permeiert, um ver dampft zu werden, in dem Flüssigkeits-permeablen Bau glied verwendet wird, um den Temperatursensor (124) im wesentlichen zu umgeben.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem die Polymermembran verwendet wird, um einen Körper eines flußfähigen flüs sigen Wassers zu umgeben, das geleitet werden kann, um aus der Membran verdampft zu werden.

21. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem ein Polymergel, durch das Wasser permeieren kann, in dem Flüssigkeits permeablen Bauglied (140) verwendet wird, um den Tem peratursensor (124) im wesentlichen zu umgeben.

22. Verfahren zum Erfassen der Feuchtigkeit einer flüchti gen Flüssigkeit in einem Gasstrom, mit folgenden Schritten:

a) Erfassen der Temperatur des Gasstroms; und
b) Verwenden eines thermischen Sensors (124), um die Temperatur eines Mediums (140, 165), das den ther mischen Sensor (124) umgibt, in dem Gasstrom zu messen, wobei das Medium (140, 165) von dem ther mischen Sensor (124) zu einem Körper (142, 175) eines Vorrats der Flüssigkeit entfernt von dem thermischen Sensor (124) durchgehend ausgeführt ist, wobei die Flüssigkeit in der Nähe des thermi schen Sensors (124) durch ein im wesentlichen nicht-gewebtes, nicht-schuppendes, für Wasser per meables Bauglied (140, 170) in dem Gasstrom umge ben ist, wobei ein Wärmeverlust aufgrund einer Verdampfung der Flüssigkeit von dem Flüssigkeits permeablen Bauglied, wenn es mit der Flüssigkeit befeuchtet ist, zur Folge haben wird, daß die Tem peratur niedriger als die Temperatur des Gasstroms ist, wobei die Erniedrigung der Temperatur be stimmbar ist, um die Feuchtigkeit in dem Gasstrom zu bestimmen.

23. Sensor (100) zum Erfassen der Konzentration eines Dampfs einer Flüssigkeit in einem Gas, mit folgenden Merkmalen:

a) einer Einrichtung (124) zum Erfassen einer Refe renztemperatur in dem Gas; und
b) einer nicht-gewebten, nicht-fasrigen Polymerein richtung (140, 170) in der Nähe der Einrichtung (124) zum Erfassen einer Feucht-Wandler-Tempera tur, um zu ermöglichen, daß die Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsvorrat durchtritt, um von der selben zu verdampfen, wenn das Gas nicht mit dem Dampf gesättigt ist; und
c) einer Einrichtung zum Erfassen der Feucht-Wand ler-Temperatur der nicht-gewebten, nicht-fasrigen Polymereinrichtung, wobei die Differenz zwischen der Temperatur der Einrichtung zum Erfassen einer Referenztemperatur und der Feucht-Wandler-Tempera tur der nicht-gewebten, nicht-fasrigen Polymer einrichtung bestimmbar ist, um die Konzentration des Dampfs in dem Gas zu bestimmen.