KR20150060833A - 주문형 증기 발생기 - Google Patents

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알렉산더 파커
마르셀 고워스
조나단 앳킨슨
존 휫저럴드
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스미스 디텍션-워트포드 리미티드
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Abstract

주문형 증기 발생기는 증기를 만들도록 구성된 증기 챔버와, 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 증기 흡수 조립체를 포함한다. 증기 흡수 조립체는 통로 출구를 가지는 제1 증기 침투 통로와, 폐쇄된 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로를 포함한다. 증기 흡수 조립체가 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용할 때, 증기의 유동은 증기의 유동으로부터 증기의 적어도 실질적으로 흡수없이 제1 증기 침투 통로를 통해 통로 출구로 보내진다. 그러나, 증기의 유동이 증기 챔버로부터 수용되지 않을 때, 증기 챔버로부터 증기 흡수 조립체로 들어가는 증기는 제1 증기 침투 통로와 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 내로 보내지고, 적어도 실질적으로 흡수되지 않는다.

Description

주문형 증기 발생기{ON-DEMAND VAPOUR GENERATOR}
주문형 증기 발생기(OVG)가 개시된다.
이온 이동도 분광기(IMS)는 분자 및 원자와 같은 이온화된 물질을 분리하고 확인하도록 사용될 수 있는 분석 기술을 지칭한다. 이온화된 물질은 캐리어 버퍼 가스에서의 이동도에 기초하여 가스상에서 확인될 수 있다. 그러므로, 이온 이동도 분광기(IMS)는 물질을 이온화하고 결과적인 이온이 검출기에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하는 것에 의해 관심 샘플로부터 물질을 확인할 수 있다. 이온의 비행시간은 그 이온 이동도와 관련되고, 이는 이온화된 물질의 질량 및 기하학적 형태에 관련한다. IMS 검출기의 출력은 피크 높이의 스펙트럼 대 드리프트 시간(drift time)으로서 시각적으로 표현될 수 있다.
IMS 검출기와 다른 검출기는 검출기에 도판트 화학제를 공급하도륵 때때로 증기 발생기를 포함한다. 증기 발생기들은 검출기, 필터 또는 다른 장비를 테스트 또는 검량하는데 사용하기 위한 테스트 화학제를 공급하도록 사용될 수 있다. 일부 적용에서, 증기 발생기가 급격히 스위칭 온, 오프되고, 검출기가 스위치 오프될 때 누설이 방지될 수 있는 것이 중요하다. 예를 들어, IMS 검출 시스템에서, 증기 발생기를 급격히 스위칭 온, 오프하는 것은 상이한 레벨의 도판트 또는 상이한 도판트 물질과 같은 상이한 도핑 조건 사이의 급격한 스위칭을 가능하게 한다. 이러한 급격한 스위칭은 장치가 스위칭 오프될 때 장치의 미도핑 영역들에 대한 누설이 없는 것을 보장하는 것에 의해 IMS 검출기의 상이한 영역들이 상이하게 도핑되는 것을 또한 가능하게 한다.
증기 발생기는 검출 장치와 함께 사용하기 위하여 구성될 수 있으며, 이러한 증기 발생기들은 임피더(impeder)를 통하여 검출 장치로 증기를 분배하기 위한 출구로 증기를 제공하도록 유동 경로에 결합된 증기 소스를 포함할 수 있다. 임피더는, 소스로부터 출구로 증기의 확산을 지연시키도록 배열된 제1 증기 침투 통로를 포함할 수 있다. 증기 침투 통로는 압력차(예를 들어, 간단히 농도에서의 차이와는 대조적으로 펌핑 또는 강제된)에 의해 소스로부터 출구로 확산 장벽을 통해 증기가 구동되는 것을 가능하게 하도록 구성된다. 증기 발생기는 제1 증기 침투 통로에 의해 출구에 결합되는, 싱크로서 작용하는 적어도 하나의 추가적인 증기 침투 통로를 또한 포함할 수 있다. 싱크는 출구로부터 멀리 증기의 확산을 우회시키도록 증기를 취하는데(take up) 적합한 물질을 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 증기 침투 통로와 싱크는, 출구와 증기 소스 사이의 압력차에 응답하여, 제1 증기 침투 통로를 통해 출구로 증기 유동을 구동하는 저항이 싱크 내로 증기 유동을 구동하는 저항보다 작도록 배열된다.
하나 이상의 실행에서, 증기 발생기는 증기를 만들도록 구성된 증기 챔버와, 예를 들어, 확산 장벽을 통해 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 증기 흡수 조립체를 포함한다. 증기 흡수 조립체는 통로 출구를 가지는 제1 제1 증기 침투 통로를 포함한다. 증기 흡수 조립체는 폐쇄된 하나 이상의 제2 증기 침투 통로들을 추가로 포함할 수 있다. 증기 흡수 조립체가 증기 챔버로부터 증기의 유동(예를 들어, 압력 구동된 유동)을 수용할 때, 증기의 유동은 적어도 실질적으로 증기의 유동으로부터 증기의 흡수없이 통로 출구로 제1 증기 침투 통로를 통과한다. 그러나, 증기의 유동이 증기 챔버로부터 수용되지 않을 때, 증기 챔버로부터 증기 흡수 조립체로 들어가는 증기는 제1 증기 침투 통로 및 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 내로 보내지고, 적어도 실질적으로 흡수된다.
이러한 요약은 상세한 설명에서 다음에 추가로 설명되는 단순화된 형태로 개념의 선택을 도입하도록 제공된다. 이러한 요약은 청구된 요지의 주요 특징 또는 본질적인 특징을 확인하도록 의도되지 않거나, 또는 청구된 요지의 범위를 결정하는 지원으로서 의도되지 않는다.
본 발명의 상황에서 알 수 있는 바와 같이, 증기 발생기는 새로운 증기를 발생시킬 필요가 없으며, 이는 증기 소스, 예를 들어, 증기의 저장소로부터 얻어진 기존의 증기를 발생시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 상황에서 예측되는 바와 같이, 용어 "흡수"는 화학 또는 분자 작용을 암시할 필요는 없으며, 표면 상으로 증기를 흡수하는 것, 화학 흡수, 화학 또는 분자 작용에 의한 증기의 취함, 다공성 물질에서의 증기의 적어도 일시적인 포획 중 적어도 하나를 포함하도록 취해질 수 있다. 예측되는 바와 같이, 유동 통로를 따르는 체적 유량율은 유동 통로의 길이 및 단면, 및 통로를 따라서 유동을 구동하도록 적용된 압력차에 의존한다. 따라서, 통로를 따르는 체적 유량율이 통로의 한정 단면 및 한정 폭에 의해 지연되는 것에서, 증기 침투 통로는 유동 임피더(flow impeder)의 예를 제공한다. 유동은 예를 들어 흡수의 수단, 흡수에 의해 유동을 느리게 하거나 또는 유동에서의 장벽을 개재하는 것에 의해 유동을 방지하는 임의의 수단과 같은 유동 임피더의 다른 예에 의해 또한 지연될 수 있다.
상세한 설명이 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 도면에서, 최좌측 숫자(들)는 도면부호가 처음 나타나는 도면을 확인한다. 설명 및 도면에서의 상이한 예에서 동일한 도면 부호의 사용은 유사 또는 동일 물품을 지시할 수 있다.
도 1은 주문형 증기 발생기가 단일 증기 침투 통로를 이용하는, 본 발명의 실행에 따른 예의 주문형 증기 발생기를 도시하는 개략 블록도.
도 2는 주문형 증기 발생기가 단일 증기 침투 통로를 이용하는, 본 발명의 실행에 따른 또 다른 예의 주문형 증기 발생기를 도시하는 개략 블록도.
도 3은 주문형 증기 발생기가 통로 출구를 가지는 증기 침투 통로와 폐쇄된 하나 이상의 증기 침투 통로를 이용하는, 본 발명의 실행에 따른 예의 주문형 증기 발생기를 도시하는 개략 블록도.
도 4는 주문형 증기 발생기가 통로 출구를 가지는 증기 침투 통로와 폐쇄된 하나 이상의 증기 침투 통로를 이용하는, 본 발명의 실행에 따른 또 다른 예의 주문형 증기 발생기를 도시하는 개략 블록도.
증기 발생기가 꺼질 때 증기 발생기로부터 증기의 누설을 감소시키기 위한 하나의 기술은 T-접속을 통해 증기 발생기의 출구에 연결된 흡수 물질의 컨테이너를 이용한다. 발생기가 켜질 때, 증기 발생기를 통한 가스 유동은 증기의 대부분이 T-접속의 다른 아암을 통해 출구로 운반되는 것을 보장하는데 충분한 레벨까지 상승한다. 증기 발생기가 꺼지고 공칭 유동(예를 들어, 제로(0))이 있을 때, 만들어진 잔류 증기의 일부는 T-접속의 한쪽 아암을 통해 흡수 물질로 보내진다. 그러나, 일부 증기는 흡수 물질을 우회할 수 있으며, 비교적 낮은 흡수 효율 및 비교적 높은 레벨의 배출 증기로 이어진다.
주문형 증기 발생기는 시스템의 검출기 장치(예를 들어, IMS 검출기, 가스 크로마토그래피, 질량 분광기 등)에 증기의 유동을 공급하도록 IMS 검출 시스템, 가스 크로마토그래피, 질량 분광기 시스템 등과 같은 검출 시스템에서 사용하는데 적합하다. 하나 이상의 실행에서, 증기 발생기는 증기를 만들도록 구성된 증기 챔버를 포함한다. 증기 챔버는 증기의 유동을 발생시키도록 증기 챔버 내로 가스의 유동을 수용하도록 구성된 증기 챔버 입구, 및 증기의 유동이 증기 챔버를 빠져나가는 것을 허용하도록 구성된 증기 챔버 출구를 포함한다. 증기 흡수 조립체는 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하고, 검출 장치(예를 들어, IMS 검출기)로 포팅한다(port). 증기 흡수 조립체는 증기 챔버에 의해 만들어진 증기를 흡수하도록 구성된 증기 흡수 물질을 포함한다. 통로 출구를 가지는 증기 침투 통로는 증기 흡수 물질을 통해 연장하고, 검출기 조립체에 결합된다. 증기 흡수 조립체는 폐쇄된(예를 들어, "막다른(dead end)" 증기 침투 통로를 형성하도록 차단된) 적어도 하나의 추가적인 증기 침투 통로를 추가로 포함할 수 있다. 증기의 유동이 증기 챔버로부터 구동되지(예를 들어, 펌핑되거나 또는 흡인되지) 않을 때(예를 들어, 주문형 증기 발생기가 꺼져서 무시할 수 있거나 유동이 없을 때), 증기 챔버로부터 증기 흡수 조립체로 들어가는 임의의 증기는 통로 출구를 가지는 증기 침투 통로 및/또는 하나 이상의 추가의 막다른 증기 침투 통로 내로 보내지고, 증기 흡수 물질에 의해 적어도 실질적으로 흡수된다. 증기 흡수 조립체가 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용할 때(예를 들어, 증기의 유동이 펌핑되거나 또는 흡인될 때), 증기의 유동은 제1 증기 침투 통로를 통해 통로 출구로 보내진다. 유동이 통로를 통해 구동됨으로써, 유동은 구동되지 않을 때보다 흡수됨이 없이 더욱 많은 증기가 출구로 보내진다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 예의 실행에 따른 주문형 증기 발생기(100)들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 증기 발생기(100)는 입구(102)와, 검출기 장치(104)에 연결된 증기 출구(103)를 포함한다. 증기 발생기(100)는 검출기 장치(104)에 도판트 증기의 용이하게 제어 가능한 공급을 제공하도록 구성된다. 실행에서, 증기 발생기(100)는 다양한 검출기 장치에 증기의 유동을 공급할 수 있다. 예를 들어, 한 실행에서, 검출기 장치(104)는 IMS 검출기를 포함할 수 있다. 그러나, 증기 발생기(100)는 가스 크로마토그래피 장비 등과 같은 다른 검출기와 함께 사용될 수 있다. 증기 발생기(100)는 장비 내에서 검량 목적을 위하여 사용될 수 있다. 실행에서, 증기 발생기(100)와 검출기 장치(104)는 검출 시스템(예를 들어, IMS 검출 시스템)(10)의 부분일 수 있다. 이러한 검출 시스템(10)에서, 증기 발생기(100)와 검출기 조립체는 공통의 하우징 내에 수용될 수 있다.
증기 발생기(100)는 팬, 송풍기, 압축 가스 소스 등과 같은 가스(예를 들어, 공기) 유동 발생기(106)를 포함한다. 유동 발생기(106)는 필요에 따라서 그 출구(107)에 가스(공기)의 유동을 제공하기 위해 스위칭 온 또는 오프되도록 구성된다. 유동 발생기(106)는 가스가 출구(107)로 공급되기 전에 가스로부터(예를 들어, 대기 공기로부터) 오염물과 수증기를 제거하도록 다양한 필터 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
유동 발생기(106)의 출구(107)는 증기 챔버(109)의 한쪽 단부에 있는 입구(108)와 유체 소통한다(예를 들어, 이와 결합된다). 증기 챔버(109)는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 임의의 종류의 증기 소스, 예를 들어, 침투 소스, 예를 들어, 확산 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실행에서, 증기 챔버(109)는 심지, 흡수 물질(111) 위의 하우징(110) 내의 내부(12)의 공간이 주위 온도에서 액체의 포화 증기압으로 액체의 증기가 적어도 실질적으로 충전되도록 그 액체상으로 화합물이 포화된 흡수 물질(111)을 수용하는 하우징(110)을 포함한다. 증기 챔버(109)는 입구(108)의 반대편 단부에 있는 출구(113)를 포함하며, 증기와 가스로 구성된 증기의 유동은 출구를 통해 증기 챔버(109)의 외부로 유동할 수 있다. 실행에서, 증기 제조 액체는 아세톤을 포함한다. 그러나, 아세톤과 다른 증기 제조 물질이 사용될 수 있다.
증기 챔버 출구(113)는 예를 들어 확산 장벽을 통해 증기 흡수 조립체(115)의 입구(114)와 유체 소통한다(예를 들어, 이에 결합된다). 증기 흡수 조립체(115)는 증기 챔버(109)에 의해 만들어진 증기를 흡수하도록 구성된 증기 흡수제(116)를 포함한다. 출구(증기 출구(103))를 가지는 증기 침투 경로(주 유동 경로)(117)는 증기 흡수제(116)를 통해 연장하고, 검출기 장치(104)에 결합된다. 예시된 실행에서, 증기 흡수 조립체(115)는 단일의 증기 침투 통로(117)를 포함한다. 그러나, 추가의 증기 침투 통로(117)들이 도시된 통로(117)과 동시에 제공될 수 있다는 것이 예측된다. 더욱이, 가스의 유동이 움직이지 않을 때(예를 들어, 유동 발생기(106)가 꺼질 때) 가스의 유동이 챔버(109)로부터 유동 발생기(106)로 상당한 양으로 보내지는 것을 방지하도록 증기 챔버 출구(113)의 입구(108)와 유동 발생기(106) 사이에 제2 증기 흡수 조립체가 제공될 수 있다. 공압 밸브는 이러한 제2 증기 흡수 조립체와 증기 챔버 사이에 연결될 수 있다. 이러한 밸브는 가스(공기) 유동이 요구될 때까지 폐쇄되어 유지될 수 있다.
주문형 증기 발생기(100)는 하나 이상의 확산 장벽(105)들을 추가로 포함할 수 있다. 실행에서, 확산 장벽들은 발생기(100)가 오프 상태일 때(예를 들어, 증기의 유동이 증기 발생기(100)에 의해 공급되지 않을 때) 증기 발생기(100)로부터 증기의 확산 속도(및 그러므로 손실)를 제한하는 작은 단면적을 가진 유동 경로들을 포함할 수 있다.
증기 발생기(100)가 꺼질 때(예를 들어, "오프 상태"로 있을 때, 즉, 증기의 유동이 제공되지 않을 때), 유동 발생기(106)는 증기 챔버(109)와 증기 침투 통로(117)를 통해 가스(공기)의 유동이 없도록 계속 꺼져있다. 증기 침투 통로(117)는 일부 증기가 통로(117) 내로 드리프트할 수 있도록 증기 챔버(109)의 내부(112)로 개방된다. 이러한 드리프트가 일어남으로써, 증기는 증기 흡수 물질 내로 확산하고, 물질에 흡수된다. 증기 흡수제(116)의 보어, 길이, 공극율 및 특성은 제로 유동 상태(예를 들어, 유동이 없거나 사실상 유동이 없는) 하에서, 통로(117)의 출구(103) 단부를 빠져나가는 증기의 양이 증기 발생기(100)가 사용되는 적용물의 상황에서 불충분하도록 선택된다. 예를 들어, 증기 발생기(100)가 IMS 검출기에서 도판트 소스로서 사용되는 경우에, 오프 상태에서 증기 도판트 유동은 IMS 검출기에 의해 임의의 현저한 도판트 이온 피크를 만드는데 충분하지 않도록 배열된다.
증기 발생기(100)는 증기 챔버(109)의 입구(108) 내로 가스(공기)의 유동을 만들도록 유동 발생기(106)를 켜는 것에 의해 그 출구(103)에서 증기의 유동을 만들도록 켜진다. 이러한 가스(공기)의 유동은 증기 챔버(109)에서 만들어진 증기를 수집하고, 이를 출구(113)를 통해 증기 흡수 조립체(115)의 통로(117) 내로 밀어낸다. 통로(117)에서의 유속은, 증기가 증기 흡수제(116)에서 거의 흡수되지 않도록, 수집된 증기의 통로에서의 잔류 시간이 충분히 작도록 선택된다. 그러므로, 유동 발생기가 정지되어 있을 때보다 많은 비율의 증기가 검출기 장치(104)로 전달되도록 증기 침투 통로(117)를 통해 통로(117)의 출구(103) 단부로 보내진다. 증기의 유동은 연속 또는 펄싱될 수 있다.
증기 발생기(100)는, 증기가 상당한 비율로 누설되지 못하도록, 필요하지 않을 때, 증기 유동을 매우 신속하게 끌 수 있도록 구성된다. IMS 검출 시스템에서, 이러한 것은 시스템이 꺼지고 구동되지 않을 때 도판트 증기가 IMS 검출기에 들어가는 것을 효과적으로 방지한다. 이러한 것은, 장치가 꺼질 때 미도핑 영역으로 도판트가 누설하는 감소된 위험성으로, IMS 검출기의 선택된 영역들이 도핑되는 것을 가능하게 한다. 종래의 시스템에서, IMS 검출기를 통한 가스 유동은 장치가 구동될 때 미도핑 영역을 도판트가 없이 유지할 수 있지만, 구동되지 않을 때, 가스 유동은 중지하고, 도판트의 임의의 약간의 누설이 장치의 모든 영역을 오염시키게 된다. 이러한 것은 이전에 장치가 연속으로 구동되는 경우를 제외하고 IMS 검출기의 상이한 영역들을 상이하게 도핑하는 것을 매우 어렵게 만들었다.
도 1 내지 도 4에서, 유동 발생기(106)는 챔버(109) 내로 공기를 밀어내도록 증기 챔버(109)의 입구(102)와 유체 소통하는(예를 들어, 이와 연결되는) 것으로서 도시된다. 그러나, 다른 실행에서, 유동 발생기(106)는 증기 챔버(109)의 하류에 연결될 수 있으며, 공기를 챔버(109) 내로 흡인하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 유동 발생기(106)는 증기 챔버(109)의 출구(113)와 증기 흡수 조립체(115)의 입구(114)(증기 침투 통로(117)의 입구(114)) 사이에 연결될 수 있거나, 또는 증기 흡수 조립체(115)의 하류에(통로(117)의 출구에(103) 단부에) 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 실행에서, 증기 흡수 조립체(115)는 "막다른" 증기 침투 통로들(4개의 막다른 증기 침투 통로(317A-D), 일괄하여 317)들이 도시된다)을 형성하도록 폐쇄된(예를 들어, 차단된) 하나 이상의 추가의 증기 침투 통로(영역)들을 추가로 포함하는 것으로서 도시된다. 도시된 바와 같이, 그러므로, 막다른 증기 침투 통로(317)들은 단지 증기 흡수제(116)를 통해 부분적으로 연장할 수 있지만, 출구들을 포함하지 않는다.
증기 흡수 조립체(115)가 증기 챔버(109)로부터 증기의 유동을 수용할 때(예를 들어, 유동 발생기(106)가 켜져 있는), 증기의 유동은, 증기 흡수제(116)에 의한 증기의 유동으로부터 적어도 실질적으로 증기의 흡수없이, 주 유동 경로로서 기능하는 주 증기 침투 통로(117)를 통하여 통로 출구(103)로 보내진다. 그러나, 증기의 유동이 증기 챔버로부터 수용되지 않을 때(예를 들어, 무시할만 하거나 또는 증기의 유동이 없도록 유동 발생기(106)가 꺼져 있는), 증기 챔버(109)로부터 증기 흡수 조립체(115)로 들어가는 증기는 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들로 보내지고, 증기 흡수제(116)에 의해 적어도 실질적으로 흡수된다.
증기 발생기(100)가 오프 상태로 있을 때(예를 들어, 증기의 유동이 공급되지 않을 때), 증기 챔버(109)로부터 확산하는 증기는 앞서와 같이 증기 흡수 조립체(115)로 들어가지만, 지금은 증기 침투 통로(117)(주 유동 경로) 및 막다른 증기 침투 통로(317)들 모두로 전해진다. 그 결과, 증기를 위해 제공된 흡수 면적(그러므로 흡수 범위)은 크게 증가된다. 그러나, 증기 발생기(100)가 온 상태로 있을 때(예를 들어, 증기의 유동이 공급될 때), 막다른 증기 침투 통로(317)들은 본질적으로 가스 교환이 없고 증기의 유동으로부터 증기의 흡수에 기여하지 못하는 사용적(dead volume)으로서 작용한다. 그러므로, 막다른 증기 침투 통로(317)들 없이 단지 증기 침투 통로(117)만을 포함하는 실행으로부터 막다른 증기 침투 통로(317)들을 갖는 증기 발생기(100)를 빠져나가는 증기의 농도에서 실질적인 변화가 없다.
실행에서, 막다른 증기 침투 통로(317)들의 추가는 주문형 증기 발생기(100)가 작동될 수 있는 온도 범위의 폭이 증가되도록 허용한다. 온도가 증가함으로써, 침투 및 확산 소스의 활성도가 상승하고, 확산 속도가 상승하며, 화학제를 포획하는 흡수 물질(예를 들어, 활성화된 차콜)의 능력은 때때로 감소한다. 결과적으로, 보다 높은 농도의 증기가 보다 높은 속도로 증기 발생기(100)의 증기 흡수 조립체(115)로 전달된다. 이러한 증가는 흡수 용량/속도에서의 감소로 악화되게 되며, 증기를 적게 처리할 수 있는 증기 흡수 조립체(115)로 이어진다. 그러므로, 오프 상태에서의 누설이 증가할 수 있다. 그러므로, 적절한 농도의 증기가 극히 낮은 온도에서 온 상태로 있는 증기 발생기(100)를 빠져나가는 것을 가능하게 하도록, 도 1 및 도 2에 도시된 증기 흡수 조립체(115)(막다른 증기 침투 통로(317)들이 없는)들의 증기 침투 통로(117)들이 적절한 길이의 것으로 설계될 때, 통로(117)들은 극히 높은 온도의 오프 상태에서 모든 증기를 흡수하도록 적절히 길지 않을 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증기 흡수 조립체(115)에 대한 막다른 증기 침투 통로(317)들의 추가는 오프 상태 흡수를 증가시키는 한편, 증기 발생기(100)를 빠져나가는 온 상태 증기 농도를 감소시키지 않는다. 따라서, 증기 흡수 조립체(115)에 대한 막다른 증기 침투 통로(317)들의 추가는 극히 낮은 온도에서 적절한 증기를 공급하도록 증기 발생기(100)의 능력을 제한함이 없이 보다 큰 온도 범위에 걸쳐서 증기의 누설을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 막다른 증기 침투 통로(317)들의 추가는 오프 상태에서 증기의 누설을 제한하도록 증기 발생기(100)의 능력을 손상시킴이 없이 증기 발생기(100)를 떠나는 증기의 농도를 더욱 증가시키는 것을 가능하게 한다.
실행에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증기 흡수 조립체(115)에 대한 막다른 증기 침투 통로(317)들의 추가는 오프 상태에서 누설을 제한하도록 발생기(100)의 능력을 제한함이 없이 온 상태에서 보다 높은 증기 농도가 증기 발생기(100)에 의해 만들어지는 것을 가능하게 하도록 주 유동 경로의 단축화(예를 들어, 증기 침투 통로(117)의 단축화)를 용이하게 할 수 있다. 또한, 검출 시스템(10)이 일정 온도 범위에 걸쳐서 작동되어야 하는 상황에서, 증기 흡수 조립체(115)에 대한 막다른 증기 침투 통로(317)의 추가는 짧은 주 유동 경로를 가지는 것에 의해 낮은 온도에서(소스의 활성도가 높은 온도보다 낮을 때) 온 상태로 증기 발생기(100)를 빠져나가는 증기의 적절한 농도를 제공하는 한편, 동시에 보다 높은 온도에서(소스의 활성도 및 확산율이 낮은 온도보다 높을 때) 적절한 레벨로 오프 상태에서 증기 발생기(100)의 누설을 제한하는 증기 발생기(100)의 능력을 향상시킨다.
증기 침투 통로(117)(주 유동 경로) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들을 포함하는, 도 1 내지 도 4에 도시된 주문형 증기 발생기(100)들의 증기 흡수 조립체(115)들의 치수, 레이아웃 및 구성은 증기 소스(증기 챔버(109))의 활성도, 제공될 필요한 농도, 증기 발생기(100)의 온 상태에서 사용된 유량, 오프 상태에 있을 때 수용 가능한 해제 레벨, 및 증기 발생기(100)가 작동되는 조건(예를 들어, 온도)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 요인들에 의존하여 변할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 제공된 치수, 레이아웃, 또는 구성은 예시의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 반드시 제한이도록 의미되지 않는다.
도 1 및 도 3에 도시된 실행에서, 증기 흡수 조립체(115)의 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들은 제올라이트일 수 있는 분자체(molecular sieve) 물질과 같은 탄소(예를 들어, 활성화된 차콜) 또는 소결된 물질과 같은 흡수 물질의 블록(118)에 형성된 기계 가공 보어를 포함할 수 있다. 다른 실행에서, 증기 침투 통로(117)와 막다른 증기 침투 통로(317)들은 나중에 제거되는 코어 구조 주위에 블록(118)을 몰딩하는 것에 의해 형성될 수 있다. 흡수 물질은 증기(예를 들어, 아세톤 증기 등)의 흡수제이도록 구성된다. 예를 들어, 물질은 자체가 탄소(예를 들어, 활성화된 차콜)와 같은 흡수 물질로 형성될 수 있거나, 또는 물질 자체는 적절한 물질과의 함침을 통하여 비흡수 물질 부여 흡수제(non-absorbent material rendered absorbent)일 수 있다. 이러한 방식으로, 증기(예를 들어, 아세톤 증기 등)는 대체로 증기 침투 통로(117)의 길이를 따라서 막다른 증기 침투 통로들 내에서 증기 흡수제(116)에 의해 흡수될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 실행에서, 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들은 증기 침투성 물질로 형성된 외부 하우징(221) 내에 적어도 실질적으로 봉입된 증기 침투성 외부 벽 또는 멤브레인(220)을 가지는 길이의 튜브(219)를 포함한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 증기 침투 통로(117)를 형성하는 튜브(219)는 하우징(221)의 중심을 따라서 축선 방향으로 연장할 수 있는 한편, 막다른 증기 침투 통로(317)를 형성하는 튜브(219)들은 중앙 튜브 주위에 배열된다. 도시된 바와 같이, 증기 침투 통로(117)를 형성하는 튜브(219)는 입구(114)에 결합된 제1 단부와, 증기 출구(103)에 결합된 제2 단부를 포함한다. 유사하게, 막다른 증기 침투 통로(317)들을 형성하는 튜브들은 입구(114)에 결합된 제1 단부를 포함한다. 그러나, 이러한 튜브들의 제2 단부는 차단되고, 하우징(221)으로부터 연장하지 못한다. 튜브(219)들의 보어, 길이, 벽 두께 및 물질은 제로 유동 조건 하에서, 튜브(219)의 출구(103) 단부로부터 빠져 나가는 증기의 양이 증기 발생기(100)가 이용되는 적용물의 상황에서 미미하도록 선택될 수 있다. 하나의 예에서, 도 2에 도시된 증기 침투 통로(117)를 형성하는 튜브(219)는 대략 1 밀리미터((1㎜)의 외경 및 대략 0.5 밀리미터(0.5 ㎜)의 내경과 함께 대략 100 밀리미터(100 ㎜) 길이이다. 그러나, 다른 크기를 가지는 튜브(219)가 예상된다. 튜브(219)들의 외부면과 하우징(221)의 내부면 사이의 용적부는 증기 챔버(109)에 의해 만들어진 증기를 용이하게 흡수하는 흡수 물질(221)이 적어도 실질적으로 충전된다. 실행에서, 물질(221)은 아세톤 증기 등과 같은 증기를 흡수하는데 효과적인 활성화된 차콜 과립을 포함할 수 있다. 그러므로, 튜브(219)들은 모든 측부에서 흡수제 차콜 과립에 의해 둘러싸일 수 있다. 실행에서, 튜브(219)들은 실리콘 러버 등과 같은 탄성 중합 플라스틱으로 형성될 수 있다.
실행에서, 주문형 증기 발생기(100)는 증기 유동이 이용될 때까지 증기 챔버(109)로부터 흡수제 통로로의 증기의 유동을 차단하도록 연결된 공압 밸브를 추가로 포함할 수 있다. 공압 밸브는 증기 흡수제(116) 내로 증기의 연속적인 흡수를 방지하고, 증기 챔버(109)와 증기 흡수제(116)의 흡수 물질 모두의 수명을 늘리는 이점을 가진다. 그러므로, 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들은 밸브 밀봉부를 통해 침투하는 증기를 트랩핑할 수 있으며, 낮은 속도의 확산을 제공한다. 결과적으로, 증기 흡수 조립체(115)의 크기(예를 들어, 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들의 길이, 표면적 등)는 감소될 수 있다.
도 1 내지 도 4에서, 증기 흡수제(116)는 증기 침투 통로(117) 및/또는 막다른 증기 침투 통로(317)들 주위에서 연장하는 것으로서 도시된다. 그러나, 실행에서, 전체 증기 발생기(100)는 증기가 오프 상태에서 증기 발생기(100)로부터 실질적으로 빠져나가지 못하도록 증기 흡수제에서 적어도 실질적으로 봉입될 수 있다.
본 발명의 주문형 증기 발생기(100)는 증기의 효과적인 트랩핑을 제공한다. 증기 발생기(100)는 도핑 검출기에서 사용하는 것에 한정되지 않고, 다른 적용물에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 증기 발생기(100)는 검출 시스템(10)에서 주기적인 내부 검량 물질을 제공하도록 사용될 수 있다. 검출 시스템(10)은 IMS 검출 시스템, 가스 크로마토그래피 시스템, 질량 분광기 또는 다른 시스템일 수 있다. 증기 발생기(100)는 다른 검출기, 필터 등의 검량 또는 테스트를 위해 사용될 수 있다.
비록 본 발명의 요지가 구조적 특징부 및/또는 방법론적인 작용에 대해 특정하여 설명되었을지라도, 첨부된 청구항들에서 한정된 요지가 반드시 설명된 특정 특징부 또는 작용으로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 비록 다양한 구성이 설명되었을지라도, 장치, 시스템, 서브시스템, 구성요소들 등은 본 발명으로부터 벗어남이 없이 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 오히려, 특정 특징부 및 작용은 청구항을 실행하는 예의 형태로서 개시된다.

Claims (27)

  1. 검출 장치용 증기 발생기로서,
    임피더를 통해 증기를 제공하도록 유동 경로에 의해 상기 검출 장치에 증기를 분배하기 위하여 출구에 결합되는 증기 소스를 포함하며; 상기 임피더는,
    상기 소스로부터 상기 출구로 증기의 확산을 지연시키고 상기 소스로부터 상기 출구로 증기가 구동되는 것을 가능하게 하도록 배열된 제1 증기 침투 통로, 및
    상기 제1 증기 침투 통로에 의해 상기 출구로부터 분리되고, 증기를 취하는데 적합한 물질을 포함하고 상기 출구로부터 멀리 증기의 확산을 우회시키도록 배열된 싱크를 포함하는 증기 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 증기 침투 통로 및 싱크는 상기 출구와 상기 증기 소스 사이의 압력차에 응답하여, 상기 제1 증기 침투 통로를 통해 상기 출구로의 증기 유동을 구동하는 저항이 상기 싱크 내로의 증기 유동을 구동하는 저항보다 작도록 배열되는 증기 발생기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유동 경로는 상기 제1 증기 침투 통로에 상기 증기 소스를 결합하는 분기부(branch), 및 상기 싱크를 포함하는 봉입된 분기부를 포함하는 증기 발생기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 임의의 항에 있어서, 상기 제1 침투 통로는 증기를 취하는데 적합한 물질을 포함하는 증기 발생기.
  5. 제4항에 있어서, 증기의 취함은 흡수를 포함하는 증기 발생기.
  6. 제4항에 있어서, 흡수는 표면 상으로 증기를 흡수하는 것, 화학 흡수, 화학 또는 분자 작용에 의한 증기의 차지, 다공성 물질에서의 증기의 적어도 일시적인 포획 중 적어도 하나를 포함하는 증기 발생기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 임의의 항에 있어서, 상기 싱크는 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로를 포함하고, 상기 증기 소스는 증기 챔버를 포함하며, 상기 임피더는 흡수 조립체를 포함하는 증기 발생기.
  8. 증기 발생기로서,
    증기를 만들도록 구성된 증기 챔버; 및
    통로 출구를 가지는 제1 증기 침투 통로와 폐쇄된 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로를 포함하고, 상기 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성되는 증기 흡수 조립체를 포함하며; 증기의 유동이 수용될 때, 증기의 유동은 적어도 실질적으로 증기 유동으로부터 증기의 흡수없이 상기 제1 증기 침투 통로를 통해 상기 통로 출구로 보내지고, 증기의 유동이 상기 증기 챔버로부터 수용되지 않을 때, 상기 증기 챔버로부터 상기 증기 흡수 조립체로 들어가는 증기는 상기 제1 증기 침투 통로와 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 내로 보내지며, 적어도 실질적으로 흡수되는 증기 발생기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 제1 증기 침투 통로 또는 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 중 적어도 하나는 증기 침투성 튜브를 포함하는 증기 발생기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 튜브는 탄성중합체를 포함하는 증기 발생기.
  11. 제8항, 제9항 또는 제10항에 있어서, 증기 흡수 물질, 증기가 상기 증기 흡수 물질에 흡수되도록 상기 증기 흡수 물질을 통해 적어도 부분적으로 연장하는 제1 증기 침투 통로 또는 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 증기 발생기.
  12. 제8항 내지 제11항 중 임의의 항에 있어서, 증기 흡수 물질은 탄소를 포함하는 증기 발생기.
  13. 제7항 내지 제12항 중 임의의 항에 있어서, 상기 흡수 조립체는 상기 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 통로 입구를 포함하며, 상기 제1 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 상기 통로 출구와 유체 소통하는 제2 단부를 가지는 증기 발생기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 밀봉된 제2 단부를 포함하는 증기 발생기.
  15. 제7항 내지 제14항 중 임의의 항에 있어서, 상기 증기 챔버는 증기의 유동을 발생시키도록 상기 증기 챔버 내로 가스의 유동을 수용하도록 구성된 증기 챔버 입구를 추가로 포함하는 증기 발생기.
  16. 증기 발생기용 증기 흡수 조립체로서,
    증기를 흡수하도록 구성된 증기 흡수 물질;
    증기 흡수 물질을 통해 연장하고, 통로 출구를 가지는 제1 증기 침투 통로; 및
    적어도 하나의 제2 증기 침투 통로가 폐쇄되도록 증기 흡수 물질을 통해 적어도 부분적으로 연장하는 상기 제2 증기 침투 통로를 포함하며, 증기의 유동이 수용될 때, 증기의 유동은 증기 흡수 물질에 의해 증기의 유동으로부터 적어도 실질적으로 흡수없이 상기 제1 증기 침투 통로를 통해 상기 통로 출구로 보내지며, 증기의 유동이 수용되지 않을 때, 상기 증기 흡수 조립체로 들어가는 증기는 제1 증기 침투 통로 및 제2 증기 침투 통로 내로 보내지고 적어도 실질적으로 흡수되는 증기 흡수 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 증기 침투 통로 또는 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 중 적어도 하나는 증기 침투성 튜브를 포함하는 증기 흡수 조립체.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 튜브는 탄성중합체를 포함하는 증기 흡수 조립체.
  19. 제16항, 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 증기 흡수 물질은 탄소를 포함하는 증기 흡수 조립체.
  20. 제16항 내지 제19항 중 임의의 항에 있어서, 상기 증기 챔버로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 통로 입구를 추가로 포함하며, 상기 제1 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 상기 통로 출구와 유체 소통하는 제2 단부를 가지는 증기 흡수 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 밀봉된 제2 단부를 가지는 증기 흡수 조립체.
  22. 검출 시스템으로서,
    검출 장치; 및
    증기 발생기를 포함하며; 상기 증기 발생기는,
    증기를 만들도록 구성되는 증기 챔버로서, 증기의 유동을 발생시키도록 상기 증기 챔버 내로 가스의 유동을 수용하도록 구성된 증기 챔버 입구 및 증기의 유동이 상기 증기 챔버를 빠져나가는 것을 허용하도록 구성된 증기 챔버 출구를 포함하는 상기 증기 챔버; 및
    상기 증기 챔버 출구로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 증기 흡수 조립체를 포함하고, 상기 증기 흡수 조립체는,
    상기 증기 챔버에 의해 만들어진 증기를 흡수하도록 구성된 증기 흡수 물질;
    상기 증기 흡수 물질을 통해 연장하고, 상기 검출 장치로 증기의 유동을 보내도록 구성된 통로 출구를 가지는 제1 증기 침투 통로; 및
    적어도 하나의 제2 증기 침투 통로가 폐쇄되도록 상기 증기 흡수 물질을 통해 적어도 부분적으로 연장하는 상기 제2 증기 침투 통로를 포함하며, 증기의 유동이 상기 증기 챔버 출구로부터 수용될 때, 증기의 유동은 상기 증기 흡수 물질에 의해 증기의 유동으로부터 적어도 실질적으로 증기의 흡수없이 상기 제1 증기 침투 통로를 통해 상기 통로 출구로 보내지며, 증기의 유동이 상기 증기 챔버로부터 수용되지 않을 때, 증기 흡수 통로 조립체로 들어가는 증기는 상기 증기 챔버로부터 상기 제1 증기 침투 통로 및 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 내로 보내지고 상기 증기 흡수 물질에 의해 적어도 실질적으로 흡수되는 검출 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 증기 침투 통로 또는 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로 중 적어도 하나는 증기 침투성 튜브를 포함하는 검출 시스템.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 튜브는 탄성중합체를 포함하는 검출 시스템.
  25. 제22항, 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 증기 흡수 물질은 탄소를 포함하는 검출 시스템.
  26. 제22항 내지 제25항 중 임의의 항에 있어서, 상기 증기 챔버 출구로부터 증기의 유동을 수용하도록 구성된 통로 입구를 추가로 포함하며, 상기 제1 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 상기 통로 출구와 유체 소통하는 제2 단부를 가지며, 상기 적어도 하나의 제2 증기 침투 통로는 상기 통로 입구와 유체 소통하는 제1 단부 및 밀봉된 제2 단부를 가지는 검출 시스템.
  27. 제22항 내지 제26항 중 임의의 항에 있어서, 상기 검출 장치는 이온 이동도 분광기(IMS) 검출기를 포함하는 검출 시스템.
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