JP2013544631A - 耐用期間終点表示用の可搬型モニター - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
式1
式1中、tSLはフィルターカートリッジの耐用期間であり、tbはモニターの耐用期間であり、Wカートリッジはカートリッジ中のデマンド物質の重量であり、Qモニターはモニター中の流量であり、Wモニターはモニター中のデマンド物質の重量であり、及びQカートリッジはカートリッジ中の流量である。用語tbは、モニターに対する「破過時間」、又はデマンド物質が飽和する点として記述可能である。典型的には、tbはこのようにモニターの検出点である。言い換えれば、デマンド物質が飽和し、それゆえ有機蒸気がデマンド物質を通り抜けることができ、及び検出要素の引き金が引かれるときである。Wカートリッジ及びQカートリッジが対象とする所定のカートリッジに対して既知であることを仮定すると、Qモニター及びWモニターを制御して、tbのtSLへの所望の相関を得ることができる。
試験モニター管を作製して、3M Company(St.Paul,MN)から市販されている6001シリーズOVフィルターカートリッジに対する耐用期間を予測した。
デマンド物質を含む一連の試験モニター管をガラス管中で作製した。使用したデマンド物質は、Kuraray GG 12×20活性炭(6001シリーズOVカートリッジで使用したのと同一の活性炭)であった。管のデマンド物質を装填した部分の寸法は、長さ110ミリメートル及び直径9.4ミリメートルであった。
有機蒸気試験のために、最初に有機蒸気を含まない窒素を試料管に通して、流れを確立した。次いで、表1に示す有機蒸気流れを試料管に通し、及びMIRAN Sapphire XL赤外分光計を用いて、50%破過までモニターした。破過時間を表1に示す。窒素ガスを対象の溶媒を含む冷却したインピンジャーに流すことにより、有機蒸気流れを生じさせ、引き続いて流れを追加の窒素により希釈(マスフローコントローラーにより制御)し、及びMIRAN Sapphire XL赤外分光計を用いてモニターした。最初に、分光計を使用して、入力流れの正確なppm送達を求め、次いで管出口に接続して、出口濃度を追跡した。
活性炭フィルター床に対する予期されたカートリッジ耐用期間を蒸気の内容及び濃度の関数として計算することを可能とせしめる、数学モデルがGerry Wood(Am.Ind.Hyg.Assn.J.55(1):11〜15,1994を参照のこと)により確立されている。
tb=(WeW/CoQ)−(1000Weρβ/kvCo)ln[(C0−Cx)/Cx]と述べている。
式中、
Cx=出口濃度(g/L)であり、
Co=入口濃度(g/L)であり、
Q=容積流量(L/min)であり、
W=活性炭(g)の重量であり、
ρβ=活性炭床の充填密度(g/cc)であり、
We=平衡吸着容量(g/g活性炭)であり、
Kv=吸着速度係数(1/min)である。
計算を行って、試験モニター管及び3M 6001シリーズOVフィルターカートリッジに対する滞留時間を求めた。試験モニター管の寸法及び3.2L/minの実験的な流量を用いて、滞留時間を0.14秒と計算した。32L/minのカートリッジ呼吸速度を仮定し、及び3M 6001カートリッジ寸法を用いて、滞留時間を0.19秒と求めた。この滞留時間によって、試験モニター管上の50%破過時間に滞留時間管に対する滞留時間カートリッジの比を掛けることにより、試験モニター管の50%破過時間(実測)から6001カートリッジに対する50%破過時間を表3に示すように予測することが可能となる。
試験モニター管を作製して、3M Company(St.Paul,MN)から市販されている6001シリーズOVフィルターカートリッジに対する耐用期間を予測した。
最初にベンチトップスパッタコーターを用いて厚さ127マイクロメートル(5mil)のMelinex ST 504 PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムの試料をAu/Pd(35mAmp、20秒)で被覆することにより、センサーフィルムを作製した。文献(Chem.Comm.,2004,pp.230〜231)で以前に述べられている方法を用いて、固有微小多孔質ポリマー(PIM)を作製した。このポリマーをテトラヒドロピラン(THP)中4重量%濃度に溶解し、Au/Pd層上に1000rpmでスピンコートした。銀ナノ粒子インキ(Cabot Labsから入手したストック溶液、バッチ457010、20.1重量%)を希釈(0.5グラムの入手したストック溶液プラス1ミリリットルのエタノール)し、PIM層上に1000rpmでスピンコートして、センサー堆積体を完成させた。次いで、多層フィルムを使用前に125℃で2時間加熱した。
検出フィルムを収めた試験モニター管を作製して、3M Company(St.Paul,MN)から市販されている6001シリーズOVフィルターカートリッジを模倣した。センサーフィルムを、充填前に実施例1で上述のように管の中に入れ、押し込んで、ガラス表面とできるだけきっちりと形を合わせるようにした。次いで、Kuraray GG 12×20活性炭(6001シリーズOVカートリッジで使用されている同一の活性炭)を管の中に装填した。センサーフィルム及びファイバプローブを管の入口の点から88ミリメートル(又は管の110ミリメートルの全長80%、残りの20%を活性炭容量に提供)に配置した。
MIRAN赤外分光計により管終点から出る出口ガスを分析し、Ocean Opticsファイバ光学分光計を使用して、センサーフィルムをモニターしたことを除いて、実施例1で上述したようにトルエンによる有機蒸気試験を行った(854ppm,3.2L/minの流れ)。IRで測定した50%破過時間(管の終点での)並びにセンサーフィルム応答からの50%破過時間(実測)(20%の活性炭が残る)を表4に示す。
計算を上述のように行って、フィルターカートリッジに対する20%の活性炭が残った破過時間(計算)及びセンサーフィルムの実験データからの20%の活性炭が残った破過時間(予測)を得た。実施例1で上述したように計算したこれらの値を%差異と共に表4に示す。
Claims (20)
- デマンド物質と、
検出点を有し、前記デマンド物質内に又は前記デマンド物質に近接して配置された検出要素と、
前記検出要素用の読み取り装置と、
流体送達パラメーターを含む流体送達装置であって、
前記検出要素の前記流体送達パラメーター及び前記検出点が
フィルターカートリッジの耐用期間と相関性がある、流体送達装置と、を含む装置。 - 前記デマンド物質が収着性材料を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記デマンド物質が、活性炭、処理された活性炭、アルミナ、シリカゲル、ホプカリット、モレキュラーシーブ、有機金属構造体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記検出点が、光学的変化を含む前記検出要素の応答である、請求項1に記載の装置。
- 前記光学的変化が色の変化を含む、請求項4に記載の装置。
- 前記検出要素用の前記読み取り装置が、人間の眼又は光学的検出器を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記デマンド物質が層状フィルムである、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも前記デマンド物質を収容する容器を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 前記容器が、前記デマンド物質及び少なくとも1つの検出要素を収容する、請求項8に記載の装置。
- 前記容器が、管、カートリッジ、又はディスクを収容する、請求項8に記載の装置。
- 追加の検出要素を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも前記デマンド物質、前記検出要素、前記検出要素用の前記読み取り装置、及び前記流体送達装置を収納するための箱を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 前記流体送達装置がポンプ又はファンを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記流体送達装置が手動ポンプを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記流体送達装置が、静的流動ポンプ又はパルス流動ポンプを含む、請求項13に記載の装置。
- モニター装置が滞留時間を含み、及び前記検出要素の前記検出点は、前記モニター装置の滞留時間対フィルターカートリッジの滞留時間の相関関係による前記フィルターカートリッジの耐用期間と相関性がある、請求項8に記載の装置。
- 前記モニター装置の滞留時間は、前記流体送達装置の前記流体送達パラメーターの制御による前記フィルターカートリッジの滞留時間と相関性があり、前記流体送達パラメーターは、前記モニター装置の流量、デマンド物質質量、容器断面積、容器容積、容器長さ、及びデマンド物質充填密度を含む、請求項16に記載の装置。
- 前記モニター装置及び前記フィルターカートリッジの前記デマンド物質及び前記デマンド物質充填密度が同一である、請求項17に記載の装置。
- 前記検出要素の前記検出点対フィルターカートリッジの耐用期間の前記相関関係が、式:
tSL=tb(WカートリッジQ装置/W装置Qカートリッジ)
により記述され、式中、
tSLが前記フィルターカートリッジの耐用期間であり、
tbが前記検出要素の前記検出点であり、
Wカートリッジが前記カートリッジ中のデマンド物質の重量であり、
Q装置が前記装置中の流量であり、
W装置が前記装置中のデマンド物質の重量であり、
Qカートリッジが前記カートリッジ中の流量である、請求項18に記載の装置。 - WカートリッジQ装置=W装置Qカートリッジである、請求項19に記載の装置。
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