DE19841814A1 - Breakthrough control on a gaseous adsorber comprises sensor array of semiconductor probes with sensitivity specific to a controlled species - Google Patents
Breakthrough control on a gaseous adsorber comprises sensor array of semiconductor probes with sensitivity specific to a controlled speciesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Filtereinrichtung mit Adsorptionsfilter zum Entfernen von Schadstoff- und Geruchskomponenten aus einem Gasstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Filtereinrichtung nach Anspruch 24 sowie eine Verwendung einer Filtereinrichtung nach Anspruch 32 und eine Verwendung eines Sensorarray-Detektors nach Anspruch 33. The invention relates to a filter device Adsorption filter to remove pollutants and Odor components from a gas stream according to the generic term of claim 1, a method for operating such Filter device according to claim 24 and a use a filter device according to claim 32 and a use a sensor array detector according to claim 33.
Filtereinrichtungen mit Adsorptionsfiltern sind an sich bekannt und werden in der Praxis verwendet, um gasförmige Verunreinigungen aus Gasgemischströmen zu entfernen. Bei den Gasgemischen handelt es sich meist um Schadstoffluftgemische mit gasförmigen Schadstoff- und Geruchskomponenten.Filter devices with adsorption filters are in themselves known and are used in practice to gaseous Remove impurities from gas mixture flows. Both Gas mixtures are mostly pollutant-air mixtures with gaseous pollutant and odor components.
Eine Anpassung des Betriebs der Filtereinrichtung fand bisher nur über eine Abriegelung der Filterzuluft bei Auftreten erhöhter Geruchs- und Schadstoffkonzentrationen in der Filterzuluft statt, und zwar mit dem Ziel, den Filter zu schützen. Dazu ist bei diesen bekannten Einrichtungen ein Sensor vor dem zu schützenden Filter angeordnet. Mit Hilfe dieses Sensors wird ein Filterabriegelungssystem gesteuert. Die eingesetzten Sensoren sind meist unspezifisch, wie z. B. einfache Halbleitersensoren, um auf eine Vielzahl von Substanzen reagieren zu können.An adaptation of the operation of the filter device has so far been found only by blocking the filter supply air if it occurs increased odor and pollutant concentrations in the Filter supply air instead, with the aim of closing the filter protect. For this purpose, in these known devices Sensor placed in front of the filter to be protected. With help this sensor controls a filter lock system. The sensors used are mostly unspecific, such as B. simple semiconductor sensors to work on a variety of To be able to react to substances.
Der Einsatz von Filtereinrichtungen zur Luftreinigung für Innenräume, insbesondere zur Luftreinigung von toxischen Substanzen, war bisher nicht ohne Risiken möglich in Anbetracht des Durchbrechens dieser Substanzen bei längeren Betriebszeiten und in Verbindung mit schwankenden Zuluftzusammensetzungen.The use of filter devices for air purification for Interiors, especially for air purification of toxic Substances that were previously not possible without risks Considering the breakthrough of these substances with longer ones Operating times and in connection with fluctuating Supply air compositions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen besonders sicheren und effektiven Betrieb der Filtereinrichtung ermöglicht. Es sollen auch ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer Filtereinrichtung und entsprechende Verwendungen einer Filtereinrichtung und zugehöriger Sensorik geschaffen werden. The invention has for its object a To create filter device of the type mentioned, the a particularly safe and effective operation of the Filter device allows. There should also be one corresponding method for operating a filter device and corresponding uses of a filter device and associated sensors are created.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche 1, 24, 32 und 33.This object is achieved with the Articles of independent claims 1, 24, 32 and 33.
Die Lösungen sehen vor, daß vom momentanen Beladungszustand des Adsorptionsfilters abhängige Daten ermittelt werden und diese Daten zur Steuerung des Betriebs der Filtereinrichtung verwendet werden. Durch Messung der Komponenten im Gasstrom an einer oder mehreren bestimmter Stellen relativ zum Adsorptionsfilter werden Rückschlüsse auf den momentanen Beladungszustand des Filters und seine Restkapazität erhalten. Die Daten werden beim laufenden Betrieb der Filtereinrichtung sozusagen "online" für die Steuerung des Betriebs berücksichtigt, indem entsprechende Steuerschritte eingeleitet werden. Die Steuerung kann durch manuellen Eingriff oder über eine automatische Steuereinrichtung erfolgen.The solutions provide that of the current loading condition of the adsorption filter dependent data are determined and this data to control the operation of the filter device be used. By measuring the components in the gas flow at one or more specific locations relative to the Adsorption filters draw conclusions about the current one Loading status of the filter and its remaining capacity receive. The data is saved during the ongoing operation of the Filter device so to speak "online" for controlling the Operating accounted for by appropriate control steps be initiated. The control can be done by manual Intervention or via an automatic control device respectively.
Es werden spezielle Sensoreinrichtungen, vorzugsweise mit Sensorarray-Detektoren, eingesetzt. Mit der Sensoreinrichtung kann zumindest das Auftreten bestimmter Komponenten des Gasgemischs, sog. Suchkomponenten, erfaßt werden, oder es können auch sämtliche Komponenten identifiziert oder die genauen Konzentrationen der Komponenten erfaßt werden. Die Sensorsignale können über eine Elektronik mit Datenverarbeitung verarbeitet und ausgewertet werden.There are special sensor devices, preferably with Sensor array detectors. With the sensor device can at least the appearance of certain components of the Gas mixture, so-called search components, are detected, or it can also identify all components or the exact concentrations of the components can be detected. The Sensor signals can be sent via electronics Data processing can be processed and evaluated.
Es wird damit gewissermaßen ein "intelligentes" Filtersystem erhalten. Aufgrund der analytischen Erfassung der Komponenten ergeben sich Vorteile bei der Filtration von Gasgemischen mit toxischen Substanzen und schwankenden Zusammensetzungen, denn in diesen Fällen ist eine besonders zuverlässige Überwachung und Steuerung der Betriebsbedingungen erforderlich. In a way, it becomes an "intelligent" filter system receive. Based on the analytical recording of the components there are advantages in the filtration of gas mixtures toxic substances and fluctuating compositions, because in these cases, monitoring is particularly reliable and control of operating conditions required.
Ferner kann mit der Sensoreinrichtung auch die Verdrängung einzelner adsorbierter Komponenten - insbesondere die Verdrängung von niedrigsiedenden durch hochsiedende Komponenten - überwacht werden. Dies kann eingesetzt werden, um eine optimale Nutzung des Adsorptionsfilters zu erhalten. So kann ein Filter, z. B. ein Aktivkohlefilter, weiter mit krebserregendem Benzol oder Toluol beladen werden, obwohl er schon durch adsorbierte leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe beladen ist, die verdrängt werden.Furthermore, displacement can also be carried out with the sensor device individual adsorbed components - especially the Displacement from low-boiling to high-boiling Components - to be monitored. This can be used to get an optimal use of the adsorption filter. So a filter, e.g. B. an activated carbon filter, continue with carcinogenic benzene or toluene can be loaded, though already by adsorbed volatile hydrocarbons is loaded, which are ousted.
Die Sensorarray-Detektoren weisen jeweils mehrere Einzelsensoren gleichen oder unterschiedlichen Sensortyps auf einem gemeinsamen Träger angeordnet auf. Solche Sensoren sind für den Einsatz in elektronischen Olfaktometern bekannt (VDI-Bericht 1373, 1998, Sektion II, S. 51 ff., K. Heining). Diese Geräte werden als elektronische Nasen bezeichnet. Sie werden eingesetzt, um einfache und komplexe Gerüche zu identifizieren. Bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden die Sensorarray-Detektoren für die Meßstellen in der Filtereinrichtung eingesetzt.The sensor array detectors each have several Individual sensors of the same or different sensor types arranged on a common carrier. Such sensors are known for use in electronic olfactometers (VDI report 1373, 1998, section II, p. 51 ff., K. Heining). This Devices are called electronic noses. you will be used to create simple and complex smells identify. In the execution of the present Invention are the sensor array detectors for the Measuring points used in the filter device.
Durch besondere Anordnung einer oder mehrerer Meßstellen relativ zum Adsorptionsfilter können die Aussagen über den Beladungszustand des Filters optimiert werden. Vorzugsweise sind im Strömungsweg des Gasstroms in Strömungsrichtung hintereinander mehrere Meßstellen angeordnet.By special arrangement of one or more measuring points relative to the adsorption filter, the statements about the Loading condition of the filter can be optimized. Preferably are in the flow path of the gas stream in the direction of flow Arranged several measuring points in a row.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Meßstelle im Strömungskanal abströmseitig, also nach dem Adsorptionsfilter angeordnet. Damit kann die betreffende Komponente im abströmenden Gasstrom überwacht werden und so der Durchbruch einer Komponente kontrolliert werden. Kurz vor dem eigentlichen Durchbruch der Komponente kann nun der Filter gewechselt werden oder in anderer Weise in den Betrieb der Filtereinrichtung eingegriffen werden.At least one measuring point is advantageously located in the Flow channel on the downstream side, i.e. after the adsorption filter arranged. So that the component in question flowing gas flow are monitored and so the breakthrough of a component can be checked. Shortly before the The filter can actually break through the component be changed or otherwise in the operation of the Filter device can be intervened.
Aufschlußreichere Aussagen werden erhalten, wenn mehrere Meßstellen eingesetzt werden, z. B. eine Meßstelle abströmseitig nach dem Filter und eine Meßstelle anströmseitig vor dem Filter oder eine Meßstelle innerhalb des Filters und eine Meßstelle ab- oder anströmseitig. Mit solchen Anordnungen zweier Meßstellen kann die Konzentrationsdifferenz der Komponente ermittelt werden und damit besserer Rückschluß auf den momentanen Beladungszustand getroffen werden.More revealing statements are obtained when several Measuring points are used, e.g. B. a measuring point downstream on the filter and one measuring point on the upstream side in front of the filter or a measuring point within the filter and a measuring point on the upstream or downstream side. With such Arrangements of two measuring points can Concentration difference of the component can be determined and thus better conclusions about the current loading condition to be hit.
Mit mehreren innerhalb des Adsorptionsfilters in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten Meßstellen können substanzspezifische Beladungsgradienten in dem Adsorptionsfilter ermittelt werden. Dies kommt insbesondere bei Adsorptionsfiltern größerer Dicke zur Anwendung, um rechtzeitig vor dem Durchbruch einer Substanz Austausch oder Regeneration des Filters vorzunehmen.With several inside the adsorption filter Flow direction successively arranged measuring points can substance-specific loading gradients in the Adsorption filter can be determined. This comes in particular in the case of adsorption filters of greater thickness in order to in time before the breakthrough of a substance exchange or Regeneration of the filter.
Die Sensoren können innerhalb oder außerhalb des Adsorptionsfilters angeordnet werden. Bei Anordnung innerhalb des Filters ergibt sich eine einfache Austauschbarkeit des Filters mitsamt den Sensoren. Bei räumlich getrennter Anordnung kann die Sensoreinrichtung unabhängig von der Lebensdauer des Adsorptionsfilters weiterverwendet werden. Vorteile ergeben sich bei Anordnung der Sensoren außerhalb des Strömungskanals und Verwendung von Sensoren mit Probenahmesonde, z. B. als Schlauch oder Röhrchen ausgebildet.The sensors can be inside or outside the Adsorption filter are arranged. When arranged inside the filter results in an easy interchangeability of the Filters together with the sensors. With spatially separate The sensor device can be arranged independently of the arrangement Lifetime of the adsorption filter can be used. There are advantages in arranging the sensors outside the flow channel and using sensors with Sampling probe, e.g. B. formed as a tube or tube.
Die Meßwerte bzw. daraus abgeleitete Informationen können kontinuierlich ermittelt und an einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden oder bei einfacheren Ausführungen nur bedarfsweise abgerufen werden. Die Steuerung des Betriebs der Filtereinrichtung kann manuell vorgenommen werden oder insbesondere bei kontinuierlicher Überwachung automatisch über eine entsprechende Steuerungseinrichtung erfolgen.The measured values or information derived from them can continuously determined and on a display device are displayed or, for simpler versions, only be retrieved as needed. The control of the operation of the Filtering can be done manually or automatically, especially with continuous monitoring via an appropriate control device.
Folgendes Meßprinzip kann zur Anwendung kommen:
Jeder einzelne Sensortyp liefert entsprechend dem Sensortyp,
den Betriebsbedingungen und der Schadgasart und
-Konzentration ein analoges Ausgangssignal. Sind zwei
Sensortypen ähnlich, d. h. unterscheiden sie sich nur minimal,
z.B,. in der Betriebstemperatur bei MOx-Sensoren, so wird ihr
analoges Ausgangssignal bei gleicher Schadstoffkonzentration
ebenso ähnlich sein. Unterscheiden sich die Sensoren
deutlicher voneinander, so ist auch die Differenz ihrer
Ausgangssignale größer.The following measuring principle can be used:
Each individual sensor type delivers an analog output signal depending on the sensor type, the operating conditions and the type and concentration of harmful gas. Are two types of sensors similar, ie they differ only minimally, e.g.,. in the operating temperature of MOx sensors, their analog output signal will also be similar for the same pollutant concentration. If the sensors differ more clearly from each other, the difference between their output signals is also greater.
Dieser Ausgangssignalunterschied der Sensoren ist charakteristisch für die einzelnen Komponenten des Schadgasgemisches. Wird die Sensoreinrichtung zuvor mit einzelnen Schadgasen angeströmt, so lassen sich charakteristische Signalmuster messen. Unter Signalmuster versteht man die Menge aller Sensormeßwerte je Messung. Eine Messung bedeutet ein zeitliches Aufzeichnen der Ausgangssignale aller Einzelsensoren der Sensoreinrichtung.This output signal difference of the sensors is characteristic of the individual components of the Pollutant gas mixture. If the sensor device with flow of individual harmful gases, so can measure characteristic signal patterns. Under signal pattern is the amount of all sensor readings per measurement. A Measurement means recording the time Output signals of all individual sensors of the sensor device.
In einem ersten Schritt erfolgt die Analyse der Schadstoffe. Die Muster für die einzelnen Schadstoffe werden einzeln stellvertretend für alle Einheiten zunächst von einer Auswerteeinheit im Labor "gelernt", d. h. in einer Datenbank gespeichert. Sind die Schadgase linear unabhängig voneinander, d. h. beeinflussen sie sich nicht gegenseitig in der Entstehung des Sensorsignals, können die Signalmuster von der Auswerteeinheit verglichen und somit "wiedererkannt" werden, falls bei der Messung die einzelnen Schadgase als Gasgemische auftreten. Dazu werden die Muster des Meßsignals mit allen Mustern der Datenbank verglichen. Mengentheoretisch könnte man sagen, daß die gelernten Muster eine Teilmenge der Muster der Gasgemische sind.The first step is to analyze the pollutants. The patterns for the individual pollutants are individual representative of all units initially from one Evaluation unit "learned" in the laboratory, d. H. in a database saved. Are the harmful gases linearly independent from each other, d. H. don't influence each other in the origin of the sensor signal, the signal pattern of compared to the evaluation unit and thus "recognized" if, when measuring, the individual harmful gases as Gas mixtures occur. To do this, the pattern of the measurement signal compared to all samples in the database. Set theory one could say that the learned patterns are a subset of the Patterns of the gas mixtures are.
In einem zweiten Schritt wird die Bestimmung der Konzentration der jeweiligen Schadstoffe durchgeführt. Sind die Schadstoffe nach dem vorangehenden Schritt identifiziert, werden die entsprechenden Schadstoffkonzentrationen nach dem Algorithmus der Hauptkomponentenanalyse (siehe Wernecke; Angewandte Statistik für die Praxis, Addison-Wesley, Bonn 1995, S. 205 ff.) ermittelt.In a second step, the determination of the Concentration of the respective pollutants carried out. are the pollutants identified after the previous step, the corresponding pollutant concentrations after Main component analysis algorithm (see Wernecke; Applied statistics for practice, Addison-Wesley, Bonn 1995, p. 205 ff.).
Entsprechend der Aufgabenstellung bzw. des zu messenden Schadgases brauchen nur die gesuchten Schadgaskonzentrationen ausgewertet werden.According to the task or to be measured Pollutant gas only need the pollutant gas concentrations searched for be evaluated.
In einem weiteren Schritt wird der Beladungszustand bestimmt.
Die beiden vorangehenden Schritte können z. B. für die beiden
Sensoren vor und hinter dem Filter durchgeführt werden. Die
vom Filter aufgenommene Beladung pro Zeiteinheit entspricht
der Differenz der Schadstoffkonzentration vor und hinter dem
Filter. Der Beladungszustand läßt sich demnach ermitteln über
folgende Methoden:
The loading state is determined in a further step. The two previous steps can e.g. B. for the two sensors in front of and behind the filter. The load per unit of time absorbed by the filter corresponds to the difference in the pollutant concentration in front of and behind the filter. The load status can therefore be determined using the following methods:
- A) Ständiges Messen der Schadstoffdifferenz und Aufintegrieren des Wertes. Es ergibt sich die Beladung des Filters. Dazu sind zwei Sensoren vor und hinter dem Filter nötig. A) Constant measurement of the pollutant difference and Integrate the value. The loading of the results Filters. There are two sensors in front of and behind the filter necessary.
- B) Durch Kenntnis des Verlaufs der Adsorptionskennlinie und durch das Messen der Schadstoffkonzentration hinter dem Filter. So kann die noch zur Verfügung stehende Restkapazität berechnet werden. Falls die Konzentration der Anströmseite nicht gemessen wird, z. B. bei nur einem Sensor abströmseitig, läßt sich der Beladungszustand nicht genau berechnen. Durch Analyse der Meßwerte, z. B. durch Mittelung über eine Zeiteinheit der substanzspezifischen Durchbruchswerte, läßt sich die Restkapazität des Filters substanzspezifisch abschätzen.B) By knowing the course of the adsorption characteristic and by measuring the pollutant concentration behind the Filter. So can the remaining capacity be calculated. If the concentration of the upstream side is not measured, e.g. B. on the downstream side with only one sensor, the loading condition cannot be calculated exactly. By Analysis of the measured values, e.g. B. by averaging over a Time unit of substance-specific breakthrough values, lets the remaining capacity of the filter is substance-specific estimate.
- C) Für die Sicherheitsanwendungen bei denen kein Schadgas durchbrechen kann, ist es sinnvoll, einen dritten Sensor im Filtermedium anzuordnen. Dadurch erhält das Auswertesystem Informationen über den Konzentrationsverlauf der adsorbierten Substanz innerhalb des Filters.C) For security applications where no harmful gas can break through, it makes sense to use a third sensor in the Arrange filter medium. This gives the evaluation system Information about the concentration curve of the adsorbed Substance inside the filter.
Ein Durchbrechen des zu beobachtenden Schadstoffes kann somit zuverlässig verhindert werden.A breakdown of the pollutant to be observed can thus can be reliably prevented.
Die Auswertung wird folgendermaßen vorgenommen:The evaluation is carried out as follows:
Die analogen Ausgangssignale werden zunächst mit Analog/Digitalwandler in digitale Signale umgewandelt. Mit dem mathematischen Prinzip der Hauptkomponentenanalyse (Wernecke; Angewandte Statistik für die Praxis, Addison-Wesley, Bonn 1995, S. 205 ff.) können aus den einzelnen Sensorsignalen der Gasgemische die Konzentrationen der einzelnen Inhaltsstoffe (Geruchs- und Schadstoffe) berechnet werden.The analog output signals are initially with Analog / digital converter converted into digital signals. With the mathematical principle of principal component analysis (Wernecke; Applied Statistics for Practice, Addison-Wesley, Bonn 1995, pp. 205 ff.) Can be found in the individual Sensor signals of the gas mixtures the concentrations of the individual ingredients (odors and pollutants) calculated become.
Bei Kontakt von Geruchs- und Schadstoffen mit MOx-Halb leitersensoren der oben beschriebenen Art wird deren Leitfähigkeit verändert. Die Leitfähigkeitsänderung ist sensorspezifisch und gleichzeitig substanzspezifisch unterschiedlich. Somit wird von jedem Einzelsensor ein für die Gesamtkonzentration an Geruchs- und Schadstoffen spezifischer Gesamtstrom erzeugt. Dieses Signal wird über eine geeignete Anpaßelektronik, z. B. bestehend aus einem Strom/Spannungswandler mit einem Verstärker und einem Analog/Digitalwandler in digitale Signale umgesetzt. Die so aufbereiteten Meßsignale werden durch einen herkömmlichen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder einen PC nach der Hauptkomponentenanalyse ausgewertet. Damit wird ermittelt, welche Komponenten in welcher Konzentration in Gasgemisch vorliegen. Die zweckmäßigen, interessierenden Daten werden darauf extrahiert und können auf einem Display ausgegeben werden.When odor and pollutants come into contact with MOx-Halb conductor sensors of the type described above will be Conductivity changed. The conductivity change is sensor-specific and at the same time substance-specific differently. Thus, one for each individual sensor the total concentration of odors and pollutants specific total current generated. This signal is about suitable electronics, e.g. B. consisting of a Current / voltage converter with one amplifier and one Analog / digital converter converted into digital signals. The so processed measurement signals are processed by a conventional Microprocessor, microcontroller or a PC after the Main component analysis evaluated. This determines which components in which concentration in a gas mixture available. The appropriate, interesting data will be extracted on it and can be output on a display become.
Zu den zum Einsatz kommenden Sensorarray-Sensoren sollen
folgende Erläuterungen gegeben werden:
Die bevorzugt zum Einsatz kommenden Sensorarray-Detektoren
bestehen aus einer beschränkten Zahl von Gassensoren, üblich
sind vier bis zehn Sensoren, die bei einem beliebigen
Gasgemisch, z. B. verschiedenen Schadstoffen in Luft, ein
unterschiedliches Ansprechverhalten zeigen. Der Unterschied
im Ansprechverhalten kann entstehen durch unterschiedliche
Sensortypen, durch Fertigungstoleranzen gleicher Sensortypen
oder z. B. unterschiedliche Betriebsbedingungen gleicher
Sensortypen, wie z. B. unterschiedliche Betriebstemperaturen
oder Beschichtung der Sensoroberfläche.The following explanations should be given for the sensor array sensors used:
The sensor array detectors that are preferably used consist of a limited number of gas sensors; four to ten sensors are customary, which are used with any gas mixture, e.g. B. different pollutants in air, show a different response. The difference in response behavior can arise from different sensor types, through manufacturing tolerances of the same sensor types or z. B. different operating conditions of the same sensor types, such as. B. different operating temperatures or coating of the sensor surface.
Alle Einzelsensoren detektieren also alle Stoffe, nur in jeweils unterschiedlichen Intensitäten. Solche Sensoren sind insbesondere Metalloxidsensoren MOx, z. B. Figaro-Sensoren der Serie TGS8XX oder UST-Sensoren der GGS- oder GGA-Serien, Schwingquarzsensoren (QMB) oder SurfaceAcoustic Wave Sensoren (SAW).All individual sensors therefore detect all substances, only in different intensities. Such sensors are in particular metal oxide sensors MOx, e.g. B. Figaro sensors TGS8XX series or UST sensors of the GGS or GGA series, Quartz crystal sensors (QMB) or SurfaceAcoustic Wave sensors (SAW).
Die vollständige Sensoreinrichtung besteht also aus mehreren Einzelsensoren - üblich sind 4 bis 10 Sensoren - mindestens eines Sensortyps, deren Ansprechverhalten gegenüber den zu erfassenden Substanzen variiert ist.The complete sensor device thus consists of several Individual sensors - 4 to 10 sensors are usual - at least of a sensor type, whose response behavior to the detecting substances is varied.
So kann zur Detektion von unterschiedlichsten Gasgemischen z. B. aus Alkanen, Alkoholen, Aromaten, Stickstoff- und Schwefelverbindungen die Sensoreinrichtung aus einer Vielzahl von Kombinationen aus Einzelsensoren bestehen. Beispiele für solche Sensorkombinationen sind vier oder sechs MOx-Sensoren, oder drei MOx-Sensoren und drei QMB-Sensoren, oder zwei MOx-Sensoren und vier QMB-Sensoren und drei SAW-Sensoren. Die Wahl der eingesetzten Sensortypen und die Anzahl der Einzelsensoren hängt dabei von der Komplexität des zu untersuchenden Gasgemisches, der Größe der Konzentration und des Einsatzzweckes ab.It can be used to detect a wide variety of gas mixtures e.g. B. from alkanes, alcohols, aromatics, nitrogen and Sulfur compounds the sensor device from a variety combinations of individual sensors. examples for such sensor combinations are four or six MOx sensors, or three MOx sensors and three QMB sensors, or two MOx sensors and four QMB sensors and three SAW sensors. The Choice of the sensor types used and the number of Individual sensors depend on the complexity of the investigating gas mixture, the size of the concentration and of the intended use.
Der Einsatz von Sensoren des MOx-Typs, insbesondere von SnO2- oder TiO2-Sensoren ist für die Online-Beladungsmessung von Adsorptionsfiltern von Fahrgastkabinen besonders zweckmäßig.The use of sensors of the MOx type, in particular SnO2 or TiO2 sensors is for online loading measurement from Adsorption filters of passenger cabins are particularly useful.
In der bevorzugten Ausführungsform werden drei Einzelsensoren des SnO2-Typs und drei Einzelsensoren des TiO2-Typs in einer Sensoreinrichtung zusammengefaßt, die über ein Thermoelement auf unterschiedliche Temperaturen, vorzugsweise zwischen 200 und 400 Grad, erwärmt werden.In the preferred embodiment, three individual sensors of the SnO2 type and three individual sensors of the TiO2 type in one Sensor device summarized using a thermocouple to different temperatures, preferably between 200 and 400 degrees.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung.Further details, features and advantages result from the following description of in the drawing schematically illustrated embodiments of the filter device according to the invention.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Filtereinrichtung mit Adsorptionsfilter in einem Strömungskanal Fig. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a filter device with an adsorption filter in a flow channel
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Filtereinrichtung mit Adsorptionsfilter in einem Strömungskanal Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of a filter device with an adsorption filter in a flow channel
Fig. 3 eine Anordnung einer Stomabeuteleinrichtung mit Adsorptionsfilter. Fig. 3 shows an arrangement of an ostomy bag device with an adsorption filter.
Bei der Filtereinrichtung in Fig. 1 ist ein Adsorptionsfilter 1 in einem Strömungskanal 2 angeordnet. Der Strömungskanal 2 wird von einem Gasstrom 3 in Pfeilrichtung A durchströmt. Der Gasstrom 3 ist aus mehreren Gaskomponenten zusammengesetzt. Es handelt sich um ein Gasgemisch, z. B. um einen Luftstrom 3a mit störenden Schadgas- oder Geruchskomponenten 3b. Der Adsorptionsfilter 1 entfernt die störenden Komponenten 3b, indem er diese bei seiner Durchströmung durch Adsorption aufnimmt.In the filter device in Fig. 1, an adsorption filter 1 is arranged in a flow channel 2. The flow channel 2 is flowed through by a gas stream 3 in the direction of arrow A. The gas stream 3 is composed of several gas components. It is a gas mixture, e.g. B. an air flow 3 a with disturbing noxious gas or odor components 3 b. The adsorption filter 1 removes the disruptive components 3 b by absorbing them as they flow through them through adsorption.
Die Filtereinrichtung in Fig. 1 kann in einer Lüftungsanlage oder Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeugs oder für den Innenraum eines Gebäudes eingesetzt sein. Bei dem Strömungskanal 2 handelt es sich um einen Luftführungskanal der Anlage, d. h. Zuluftkanal oder Luftrückführungskanal. The filter device in FIG. 1 can be used in a ventilation system or air conditioning system for the interior of a vehicle or for the interior of a building. The flow duct 2 is an air duct of the system, ie supply air duct or air return duct.
Die dargestellte Filtereinrichtung weist eine Einrichtung auf, die den Beladungszustand des Adsorptionsfilters 1 überwacht und die Entscheidungskriterien zur Steuerung des Betriebs der Filtereinrichtung liefert. Die Einrichtung weist eine Sensoreinrichtung 4 und eine Auswerteeinrichtung 6 auf.The filter device shown has a device which monitors the loading state of the adsorption filter 1 and provides the decision criteria for controlling the operation of the filter device. The device has a sensor device 4 and an evaluation device 6 .
Die Sensoreinrichtung 4 mißt die Konzentration der Komponenten 3b des Gasgemischs 3 an verschiedenen Stellen der Durchströmungsstrecke - im folgenden Meßstellen genannt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind drei solcher Meßstellen vorgesehen. Eine erste Meßstelle 11 ist anströmseitig, also vor dem Filter 1, eine zweite Meßstelle 12 in dem Filter 1 und eine dritte Meßstelle 13 abströmseitig, also nach dem Filter 1 angeordnet. Die Meßstellen 11, 12, 13 sind jeweils innerhalb des Strömungskanals 2 angeordnet.The sensor device 4 measures the concentration of the components 3 b of the gas mixture 3 at different points in the flow path - hereinafter referred to as measuring points. In the embodiment of FIG. 1, three such measuring points are provided. A first measuring point 11 is arranged on the upstream side, that is, upstream of the filter 1 , a second measuring point 12 in the filter 1 and a third measuring point 13 on the outflow side, that is, downstream of the filter 1 . The measuring points 11 , 12 , 13 are each arranged within the flow channel 2 .
Die Sensoreinrichtung 3 in Fig. 1 weist für jede Meßstelle 11, 12, 13 einen separaten Sensorarray-Detektor 41, 42, 43 auf. Die Sensorarray-Detektoren sind jeweils im Strömungskanal 2 unmittelbar an der Meßstelle angeordnet. Sie bilden jeweils die Meßstelle. Dies bedeutet: Der erste Sensorarray-Detektor 41 ist anströmseitig vor dem Filter 1 an der Meßstelle 11 angeordnet. Der zweite Sensorarray-Detektor 42 ist innerhalb des Adsorptionsfilters angeordnet und bildet die Meßstelle 12. Der dritte Sensorarray-Detektor 43 ist abströmseitig angeordnet. Er bildet die Meßstelle 13.The sensor device 3 in FIG. 1 has a separate sensor array detector 41 , 42 , 43 for each measuring point 11 , 12 , 13 . The sensor array detectors are each arranged in the flow channel 2 directly at the measuring point. They each form the measuring point. This means that the first sensor array detector 41 is arranged upstream of the filter 1 at the measuring point 11 . The second sensor array detector 42 is arranged within the adsorption filter and forms the measuring point 12 . The third sensor array detector 43 is arranged on the outflow side. It forms the measuring point 13 .
Jeder Sensorarray-Sensor 41, 42, 43 weist mehrere Einzelsensoren auf, die jeweils auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Die Einzelsensoren sind über eine nicht dargestellte Heizungseinrichtung mit Thermoelementen thermostatisiert gehalten. Bei Einsatz eines Sensorarray-Detektors des MOx-Typs kann das Sensorarray sechs Einzelsensoren aufweisen und zwar drei des SnO2-Typs und drei des TiO2-Typs. Die Einzelsensoren werden auf unterschiedlichen Temperaturen zwischen 200°C und 400°C thermostatisiert gehalten.Each sensor array sensor 41 , 42 , 43 has a plurality of individual sensors, which are each arranged on a common carrier. The individual sensors are kept thermostatted via a heating device, not shown, with thermocouples. When using a sensor array detector of the MOx type, the sensor array can have six individual sensors, namely three of the SnO2 type and three of the TiO2 type. The individual sensors are kept thermostatted at different temperatures between 200 ° C and 400 ° C.
Die Sensorarray-Detektoren 41, 42, 43 sind über elektrische Signalleitungen 5 mit der gemeinsamen Auswerteeinrichtung 6 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 6 weist einen Verstärker 7 mit Untergrundkompensation, einen Analog/Digital-Wandler 8, einen Mikroprozessor 9 und eine Anzeigeeinrichtung 10 auf. Die Anzeigeeinrichtung 10 kann ein Monitor, ein Display oder eine einfache Signallampe sein, im dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie als 4-stelliges Digitaldisplay ausgebildet.The sensor array detectors 41 , 42 , 43 are connected to the common evaluation device 6 via electrical signal lines 5 . The evaluation device 6 has an amplifier 7 with background compensation, an analog / digital converter 8 , a microprocessor 9 and a display device 10 . The display device 10 can be a monitor, a display or a simple signal lamp, in the exemplary embodiment shown it is designed as a 4-digit digital display.
Die Meßsignale werden über die elektrischen Leitungen 5 an den Verstärker 7 gegeben. Hier werden die Signale für den Analog/Digital-Wandler 8 aufbereitet. Danach stehen die Meßdaten in digitaler Form zur Verfügung und können über den Mikroprozessor 9 analysiert und ausgewertet werden. Das Ergebnis wird über die Anzeigeeinrichtung 10 ausgegeben.The measurement signals are given to the amplifier 7 via the electrical lines 5 . The signals for the analog / digital converter 8 are processed here. The measurement data are then available in digital form and can be analyzed and evaluated via the microprocessor 9 . The result is output via the display device 10 .
Die Auswertung im Mikroprozessor 9 erfolgt nach dem Algorithmus der Hauptkomponentenanalyse. Es werden damit die genauen Konzentrationen der Gaskomponenten ermittelt. Durch die Messung vor, im und nach dem Adsorptionsfilter werden Daten und Informationen über den momentanen Beladungszustand und den zeitlichen Verlauf des Beladungsvorgangs erhalten. Diese Daten und Informationen werden als Kriterien zur Steuerung des Betriebs des Filters 1 verwendet. Die Steuerungsmaßnahmen können sodann manuell eingeleitet werden, z. B. Wechsel des Filters oder Umschalten auf einen anderen Filter. Es kann die Wirksamkeit des Adsorptionsfilters genau überwacht und der optimale Zeitpunkt ermittelt werden, wann der Filter beladen ist und ausgetauscht oder regeneriert werden muß. Ferner können auf Basis der Überwachung auch alle weiteren Parameter der Betriebsbedingungen gesteuert werden, z. B. Anströmgeschwindigkeit, Umluft, Betriebstemperaturen usw.The evaluation in the microprocessor 9 takes place according to the algorithm of the main component analysis. The exact concentrations of the gas components are determined. The measurement before, in and after the adsorption filter provides data and information about the current loading condition and the time course of the loading process. These data and information are used as criteria for controlling the operation of the filter 1 . The control measures can then be initiated manually, e.g. B. Changing the filter or switching to another filter. The effectiveness of the adsorption filter can be monitored closely and the optimal time determined when the filter is loaded and has to be replaced or regenerated. Furthermore, all other parameters of the operating conditions can also be controlled on the basis of the monitoring, for. B. flow velocity, air circulation, operating temperatures etc.
Bei gegenüber Fig. 1 abgewandelten, nicht dargestellten einfacheren Ausführungen kann auf die Meßstellen 11 oder 12 verzichtet werden. Bei einer besonders einfach aufgebauten Ausführungsform wird auf beide Meßstellen 11 und 12 verzichtet, d. h. lediglich die abströmseitige Meßstelle 13 ist vorgesehen. Der Informationsgehalt ist dann geringer. Die Auswertung der Meßsignale erfolgt vorzugsweise bei Anordnungen mit nur einem Sensor unter Verwendung gespeicherter Durchbruchkurven, die spezifisch für den eingesetzten Filtertyp und die betreffenden Gaskomponenten zuvor eingegeben werden.In the case of simple designs which are modified compared to FIG. 1 and are not shown, the measuring points 11 or 12 can be omitted. In a particularly simple embodiment, both measuring points 11 and 12 are dispensed with, ie only the downstream measuring point 13 is provided. The information content is then lower. The evaluation of the measurement signals is preferably carried out in the case of arrangements with only one sensor using stored breakthrough curves which are previously entered specifically for the filter type used and the gas components concerned.
Bei weiteren, gegenüber Fig. 1 abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungen können jeweils mehrere Adsorptionsfilter 1 vorgesehen sein, denen eigene Meßstellen mit Sensorarray-Detektoren zugeordnet sind. Die verschiedenen Adsorptionsfilter 1 können in dem selben Strömungskanal 2 hintereinander geschaltet oder in separaten Strömungskanälen angeordnet sein.In further, not shown, modifications compared to FIG. 1, several adsorption filters 1 can be provided, to which separate measuring points with sensor array detectors are assigned. The various adsorption filters 1 can be connected in series in the same flow channel 2 or arranged in separate flow channels.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 dar. Es weist übereinstimmend mit Fig. 1 einen Adsorptionsfilter 1 in einem Strömungskanal 2 auf. Im Unterschied zu Fig. 1 weist die Sensoreinrichtung 4 jedoch nur einen einzigen Sensorarray-Detektor 47 auf. Er ist außerhalb des Strömungskanals angeordnet und kann wahlweise einer ersten oder einer zweiten Meßstelle 15 bzw. 16 zugeordnet werden. Die Meßstelle 15 ist im Strömungskanal 2 anströmseitig also vor dem Filter 1 angeordnet. Die Meßstelle 16 ist im Strömungskanal abströmseitig, also nach dem Filter 1 angeordnet.The exemplary embodiment shown in FIG. 2 represents a further modification of the exemplary embodiment in FIG. 1. In accordance with FIG. 1, it has an adsorption filter 1 in a flow channel 2 . In contrast to FIG. 1, the sensor device 4 has only a single sensor array detector 47 . It is arranged outside the flow channel and can optionally be assigned to a first or a second measuring point 15 or 16 . The measuring point 15 is thus arranged in the flow channel 2 on the upstream side in front of the filter 1 . The measuring point 16 is arranged in the flow channel on the outflow side, ie after the filter 1 .
Die beiden Meßstellen weisen je eine Probenahmesonde 15a, 16a auf. Die eigentliche Meßstelle 15, 16 ist jeweils an dem in den Strömungskanal 2 eingreifenden Ende der Sonde als Probenahmeöffnung ausgebildet. Die Sonde ist als Schlauch ausgebildet. Der Schlauch ist in den Strömungskanal eingreifend angeordnet. Das in dem Strömungskanal angeordnete Schlauchende ist die Probenahmeöffnung. Das andere Schlauchende ist aus dem Strömungskanal herausgeführt.The two measuring points each have a sampling probe 15 a, 16 a. The actual measuring point 15 , 16 is designed as a sampling opening at the end of the probe engaging in the flow channel 2 . The probe is designed as a hose. The hose is arranged to engage in the flow channel. The hose end arranged in the flow channel is the sampling opening. The other end of the hose is led out of the flow channel.
Der Schlauch der Meßstelle 15 ist so angeordnet, daß seine Probenahmeöffnung im Strömungskanal 2 anströmseitig, also vor dem Filter angeordnet ist. Der Schlauch der Meßstelle 16 ist so angeordnet, daß seine Probenahmeöffnung abströmseitig, also nach dem Filter 1 angeordnet ist. Die Schläuche sind an ihrem aus dem Strömungskanal herausgeführten Ende mit einer gemeinsamen Verteilereinrichtung 17 mit Gaspumpe verbunden, über die die angesaugte Gasprobe dem Sensorarray-Detektor 47 zugeleitet wird. Je nach Schaltstellung der Verteilereinrichtung 17 wird so eine Gasprobe von der Meßstelle 15 oder von der Meßstelle 16 dem Sensorarray-Detektor 47 zugeführt. Die Verteilereinrichtung 17 ist z. B. elektrisch schaltbar.The hose of the measuring point 15 is arranged so that its sampling opening in the flow channel 2 is arranged on the upstream side, that is to say in front of the filter. The hose of the measuring point 16 is arranged such that its sampling opening is arranged on the outflow side, that is to say after the filter 1 . At their end leading out of the flow channel, the hoses are connected to a common distributor device 17 with a gas pump, via which the sucked-in gas sample is fed to the sensor array detector 47 . Depending on the switching position of the distributor device 17 , a gas sample is fed from the measuring point 15 or from the measuring point 16 to the sensor array detector 47 . The distribution device 17 is, for. B. electrically switchable.
Es sind verschiedene Anwendungs- und Einsatzbereiche für Filtereinrichtungen des Aufbaus gemäß Fig. 1 und 2 möglich. Bei Anwendungen in Lüftungs- oder Klimaanlagen in Fahrzeugen kann die Anzeigeeinrichtung 10 und vorzugsweise auch die Auswerteeinrichtung 6 im Armaturenbrett des Führerstands untergebracht sein. Bei Anwendungsbeispielen in Gebäuden kann die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise in einer Gebäudezentrale installiert werden.Different areas of application and application for filter devices of the construction according to FIGS. 1 and 2 are possible. For applications in ventilation or air conditioning systems in vehicles, the display device 10 and preferably also the evaluation device 6 can be accommodated in the dashboard of the driver's cab. In application examples in buildings, the display device can preferably be installed in a building control center.
Filtereinrichtungen des Aufbaus nach Fig. 1 und 2 können auch zur Überwachung und Steuerung von technischen Geräten, die Abluft erzeugen, eingesetzt werden, z. B. bei Ozon erzeugenden Geräten, wie Laserdrucker, und aber auch zur Überwachung und Steuerung von Arbeitsmaschinen und Motoren, z. B. im Abluftsystem von Verbrennungsmotoren. Der Adsorptionsfilter 1 und die Sensoreinrichtung ist dann spezifisch für die betreffenden Gaskomponenten ausgelegt.Filter means of the construction according to Fig. 1 and 2 may also for monitoring and control of industrial devices which generate exhaust air are used, z. B. in ozone-generating devices such as laser printers, but also for monitoring and control of work machines and motors, for. B. in the exhaust system of internal combustion engines. The adsorption filter 1 and the sensor device are then specifically designed for the gas components in question.
Ferner können auch Filtereinrichtungen des dargestellten Aufbaus in Gasmasken angewandt werden. Der Adsorptionsfilter 1 ist in der Atemlufteinlaßeinrichtung der Gasmaske angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 6 kann ebenfalls in der Gasmaske, aber auch separat portabel oder ortsfest angeordnet sein. Die Stromversorgung kann über eine in der Gasmaske angeordnete Batterie erfolgen. Die Signalübertragung zwischen Sensor und Auswerteeinrichtung kann über Kabel aber auch drahtlos erfolgen. Vorteilhafterweise ist die Anzeigeeinrichtung 10 räumlich getrennt ausgebildet, z. B. in eine Armbanduhr integrierbar.Furthermore, filter devices of the construction shown can also be used in gas masks. The adsorption filter 1 is arranged in the breathing air inlet device of the gas mask. The evaluation device 6 can also be arranged in the gas mask, but also separately portable or stationary. The power supply can take place via a battery arranged in the gas mask. The signal transmission between sensor and evaluation device can also take place wirelessly via cable. Advantageously, the display device 10 is spatially separate, z. B. can be integrated into a wristwatch.
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 ist eine Filtereinrichtung mit Adsorptionsfilter in Verbindung mit einem Stomabeutel 30 eingesetzt. Der Stomabeutel 30 ist in einer gürtel- oder miederartigen Einrichtung gehaltert, die der Stomapatient am Körper trägt. Der Adsorptionsfilter 31 ist im Auslaß des Stomabeutels 30 angeordnet. Die aus dem Auslaß des Beutels 30 austretende Abluft durchströmt den Adsorptionsfilter 31. Die Geruchsstoffe werden solange bis der Filter 31 noch nicht seine vollständige Beladung erreicht hat, durch Adsorption im Filter 31 zurückgehalten.In the exemplary embodiment in FIG. 3, a filter device with an adsorption filter is used in connection with an ostomy bag 30 . The ostomy bag 30 is held in a belt-like or girdle-like device which the ostomy patient wears on the body. The adsorption filter 31 is arranged in the outlet of the ostomy bag 30 . The exhaust air emerging from the outlet of the bag 30 flows through the adsorption filter 31 . The odorous substances are retained by adsorption in the filter 31 until the filter 31 has not yet reached its full load.
Die Filtereinrichtung ist im Prinzip gleich aufgebaut wie in den Fig. 1 und 2. Sie weist ebenfalls eine Einrichtung zur Überwachung der Filtereinrichtung auf, die mit einer Sensoreinrichtung arbeitet und zumindest auf Abruf den momentanen Beladungszustand des Adsorptionsfilters erfaßt und es ermöglicht, den Filter rechtzeitig, bevor er unwirksam wird und die Geruchsstoffe durchbrechen, auszutauschen.In principle, the filter device is constructed in the same way as in FIGS. 1 and 2. It also has a device for monitoring the filter device, which works with a sensor device and detects the current loading state of the adsorption filter at least on demand and enables the filter to be before it becomes ineffective and the odorous substances break through.
Die Sensoreinrichtung weist einen oder mehrere Sensorarray-Detektoren auf. Ein Sensorarray-Detektor 47 ist unmittelbar am Auslaß des Stomabeutels 30 oder an einem Kleidungsstück des Stomaträgers in der Nähe des Auslasses des Stomabeutels 30 angebracht.The sensor device has one or more sensor array detectors. A sensor array detector 47 is attached directly to the outlet of the ostomy bag 30 or to a garment of the ostomy wearer in the vicinity of the outlet of the ostomy bag 30 .
Durch Anbringen eines nicht dargestellten zweiten Sensors an oder in der Oberbekleidung, der mit der Raumluft in engerem Kontakt steht als der Sensor an der Unterwäsche, kann ein Abgleich der Signale erfolgen. Der zweite Sensor kann z. B. drahtlos mit dem Rechner des ersten Sensors gekoppelt werden.By attaching a second sensor, not shown or in outerwear that is more closely related to the air in the room Contact is as the sensor on the underwear, one can The signals are compared. The second sensor can e.g. B. be wirelessly coupled to the computer of the first sensor.
Die Spannungsversorgung erfolgt über eine unmittelbar am Beutel 30 oder in der Kleidung des Patienten getragene Batterie. Die Meßsignale des Detektors 47 werden über elektrische Leitungen oder drahtlos zu einer Auswerteeinrichtung übertragen, die als Baueinheit mit der Batterie ausgebildet sein kann. Die Programmierung kann individuell gestaltet werden, so daß in der Umgebung vorhandene, neutrale - nicht stomaverursachte - eventuelle Geruchsbelastung berücksichtigt und ausgeblendet wird. So kann auch die Verwendung eines persönlichen Parfüms berücksichtigt werden.Power is supplied by a battery worn directly on the bag 30 or in the patient's clothing. The measurement signals of the detector 47 are transmitted via electrical lines or wirelessly to an evaluation device, which can be designed as a structural unit with the battery. The programming can be designed individually, so that existing, neutral - not stoma-caused - possible odor pollution in the environment is taken into account and hidden. The use of a personal perfume can also be taken into account.
Die Auswerteeinheit 6 kann an einem Gürtel befestigt sein. Die Auswerteeinheit 6 kann aber auch z. B. aufgespaltet werden in eine Meß- und Steuereinheit (bestehend aus den Komponenten Verstärker 7, Analog/Digital-Wandler 8, Mikroprozessor 9) und eine abgetrennte Anzeigeeinheit 10 (entsprechend Fig. 1 und 2). Die abgetrennte Anzeigeeinheit kann dann z. B. in einer Armbanduhr des Stomapatienten integriert sein. Die Signalübertragung zur Anzeigeeinrichtung erfolgt hierbei vorteilhafterweise drahtlos, z. B. über Ultraschall. Die Anzeige gibt Auskunft über die momentane Wirksamkeit des Adsorptionsfilters bzw. den momentanen Beladungszustand oder die jeweilige Restkapazität des Adsorptionsfilters 31. Sie kann mit einer grünen und roten Diode ausgestattet sein. Grün leuchtet bei Kontrolle auf und bedeutet: System funktioniert, keine Geruchsabweichung zum normalen Umfeld unterhalb der Wäsche. Rot leuchtet auf, wenn eine Geruchsabweichung dort auftritt. Da die Meßaussage nicht permanent vom Patienten benötigt wird, kann die Einrichtung so gestaltet sein, daß die Messung nur auf Abruf des Patienten oder automatisch in periodischen Abständen erfolgt.The evaluation unit 6 can be attached to a belt. The evaluation unit 6 can also, for. B. split into a measuring and control unit (consisting of the components amplifier 7 , analog / digital converter 8 , microprocessor 9 ) and a separate display unit 10 (corresponding to FIGS. 1 and 2). The separated display unit can then, for. B. be integrated into a wrist watch of the ostomy patient. The signal transmission to the display device is advantageously wireless, z. B. via ultrasound. The display provides information about the current effectiveness of the adsorption filter or the current loading state or the respective remaining capacity of the adsorption filter 31 . It can be equipped with a green and red diode. Green lights up when checked and means: System works, no odor deviations from the normal environment below the laundry. Red lights up if there is an odor abnormality there. Since the measurement statement is not permanently required by the patient, the device can be designed such that the measurement is carried out only when the patient is called up or automatically at periodic intervals.
Bei Einsatz eines Sensors mit Kohlepartikeln auf einem Schwingquarz, insbesondere mit entsprechend dotierter Kohle, kann der Beladungsgrad besonders zuverlässig detektiert werden. Es wird die Information erhalten "Filter wirksam"/ "Filter nicht mehr wirksam". Der Sensor sollte am Auslaß des Filters 31 unmittelbar an oder im Stomabeutel 30 integriert angeordnet werden. When using a sensor with carbon particles on a quartz crystal, in particular with appropriately doped carbon, the degree of loading can be detected particularly reliably. The information "Filter effective" / "Filter no longer effective" is received. The sensor should be arranged at the outlet of the filter 31 directly on or in the ostomy bag 30 .
Ferner sind Ausführungen für Stomabeutel vorgesehen, bei denen der Sensor innerhalb des Filters 31 nach ca. 2/3 der Durchströmungsstrecke angeordnet ist. Es kann dann detektiert werden "Filter wirksam"/"Filter nahezu erschöpft".Furthermore, designs for ostomy bags are provided in which the sensor is arranged within the filter 31 after approximately 2/3 of the flow path. It can then be detected "filter active" / "filter almost exhausted".
Aufwendigere Ausführungen verwenden zwei Sensoren und zwar einen ersten Sensor im Stomafilter 31 und einen zweiten Sensor unmittelbar am Auslaß des Stomabeutels. Es werden Informationen erhalten wie "Filter 3/4 verbraucht" bei Beladung im Bereich der Meßstelle des ersten Sensors und "Filter nicht mehr wirksam" bei Beladung oder teilweiser Beladung im Bereich der Meßstelle des zweiten Sensors.More complex designs use two sensors, namely a first sensor in the stoma filter 31 and a second sensor directly at the outlet of the stoma bag. Information is obtained such as "filter 3/4 used" when loaded in the area of the measuring point of the first sensor and "filter no longer effective" when loaded or partially loaded in the area of the measuring point of the second sensor.
Die Sensoren bei Verwendung mit Stomaeinrichtung sind entsprechend isoliert, um den Patienten nicht zu beeinträchtigen.The sensors when used with ostomy equipment are accordingly isolated so as not to cause the patient affect.
Bei den diversen Ausführungsbeispielen der Filtereinrichtungen mit Sensoreinrichtung können als Adsorptionsfilter alle gasadsorptiven Materialien, wie z. B. Aktivkohle, Cellulose und Zeolithe eingesetzt werden. Auch unterschiedliche Filtertypen, wie z. B. Schüttbett- oder Matrixfilter, reine Adsorptionsfilter oder Partikel/Adsorptions-Kombinationsfilter können mit den Sensorarray-Dektoren ausgestattet werden.In the various embodiments of the Filter devices with sensor devices can be used as Adsorption filter all gas adsorptive materials, such as B. Activated carbon, cellulose and zeolites are used. Also different filter types, such as B. bed or Matrix filters, pure adsorption filters or Particle / adsorption combination filters can be used with the Sensor array detectors can be equipped.
Claims (32)
eine vom momentanen Beladungszustand des Adsorptionsfilters (1, 31) abhängige, Daten zur Steuerung des Betriebs der Filtereinrichtung liefernde Einrichtung
mit einer Sensoreinrichtung (4) mit mindestens einem Sensorarray-Detektor (41, 42, 43; 47),
mit mindestens einer dem Sensorarray-Detektor (41, 42, 43; 47) zugeordneten Meßstelle (11, 12, 13; 15, 16), die abströmseitig (13; 16) oder anströmseitig (11, 15) oder innerhalb (12) des Adsorptionsfilters (1; 31) ausgebildet ist und
mit einer die Sensorsignale verarbeitenden elektronischen Auswerteeinrichtung (6).1. Filter device for removing pollutant and / or odor components from a flowing gas mixture, preferably a continuous gas stream, with an adsorption filter ( 1 , 31 ) which is arranged in the flow path of the gas mixture, preferably a flow channel ( 2 ), and through which the gas mixture flows is characterized by :
a device which provides data for controlling the operation of the filter device and is dependent on the current loading state of the adsorption filter ( 1 , 31 )
with a sensor device ( 4 ) with at least one sensor array detector ( 41 , 42 , 43 ; 47 ),
with at least one measuring point ( 11 , 12 , 13 ; 15 , 16 ) assigned to the sensor array detector ( 41 , 42 , 43 ; 47 ), the downstream ( 13 ; 16 ) or upstream ( 11 , 15 ) or inside ( 12 ) of the Adsorption filter ( 1 ; 31 ) is formed and
with an electronic evaluation device ( 6 ) processing the sensor signals.
daß abströmseitig nach dem Adsorptionsfilter (1) und anströmseitig vor dem Adsorptionsfilter (1) jeweils mindestens eine Meßstelle (11, 13; 15, 16) ausgebildet ist oder
daß abströmseitig nach dem Adsorptionsfilter (1) und innerhalb des Adsorptionsfilters (1) jeweils mindestens eine Meßstelle (12, 13) ausgebildet ist oder
daß innerhalb des Adsorptionsfilters (1) und anströmseitig vor dem Adsorptionsfilter (1) jeweils mindestens eine Meßstelle (11, 12) ausgebildet ist oder
daß innerhalb des Adsorptionsfilters (1) mindestens zwei Meßstellen angeordnet sind. 3 filter device according to claim 2, characterized in
that at least one measuring point ( 11 , 13 ; 15 , 16 ) is formed on the downstream side after the adsorption filter ( 1 ) and on the upstream side before the adsorption filter ( 1 ) or
that is formed downstream after the adsorption filter (1) and inside of the adsorption filter (1) at least one measuring point (12, 13) or
that at least one measuring point ( 11 , 12 ) is formed within the adsorption filter ( 1 ) and on the upstream side in front of the adsorption filter ( 1 ) or
that at least two measuring points are arranged within the adsorption filter ( 1 ).
daß mehreren Meßstellen (11, 12, 13) jeweils ein separater Sensorarray-Detektor (41, 42, 43) zugeordnet ist oder
daß mehreren Meßstellen (15, 16) ein gemeinsamer Sensorarray-Detektor (47) zugeordnet ist.4. Filter device according to claim 2 or 3, characterized in
that a separate sensor array detector ( 41 , 42 , 43 ) is assigned to several measuring points ( 11 , 12 , 13 ) or
that a plurality of measuring points ( 15 , 16 ) is assigned a common sensor array detector ( 47 ).
daß mehrere Meßstellen mit Probenahmesonde (15a, 16a) einem gemeinsamen Sensorarray-Detektor (47) zugeordnet sind und
daß eine, vorzugsweise elektrisch schaltbare, Verteilereinrichtung (17) zwischen den Probenahmesonden und dem Sensorarray-Dektektor (47) geschaltet ist. 7. Filter device according to one of claims 4 to 6, characterized in that
that several measuring points with sampling probe ( 15 a, 16 a) are assigned to a common sensor array detector ( 47 ) and
that a, preferably electrically switchable, distributor device ( 17 ) is connected between the sampling probes and the sensor array detector ( 47 ).
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) mit Hilfe einer Sensoreinrichtung mit Sensorarray-Detektor wird an einer Meßstelle, die abströmseitig nach dem Adsorptionsfilter oder innerhalb des Adsorptionsfilters oder anströmseitig vor dem Adsorptionsfilter angeordnet ist, das momentane Auftreten und/oder die momentane Konzentration mindestens einer Komponente des Gasgemischs ermittelt,
- b) abhängig von der Information aus Schritt a) wird unter Rückschluß auf den momentanen Beladungszustand des Adsorptionsfilters der Betrieb der Filtereinrichtung gesteuert.
characterized by the following steps:
- a) with the aid of a sensor device with a sensor array detector, the current occurrence and / or the current concentration of at least one component of the gas mixture is determined at a measuring point which is arranged downstream of the adsorption filter or within the adsorption filter or on the upstream side before the adsorption filter,
- b) depending on the information from step a), the operation of the filter device is controlled inferring the current loading state of the adsorption filter.
- - in einer Lüftungseinrichtung und/oder Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes oder
- - in einer Gasmaskeneinrichtung oder
- - in einer Abluftreinigungseinrichtung für Abluft erzeugende Maschinen, z. B. ozonerzeugende Lasergeräte, Verbrennungsmotoren usw. oder
- - in einer Stomabeuteleinrichtung,
- - in a ventilation device and / or air conditioning system for the interior of a vehicle or a building or
- - in a gas mask device or
- - In an exhaust air cleaning device for exhaust air producing machines, for. B. ozone-generating laser devices, internal combustion engines, etc. or
- - in an ostomy bag facility,
wobei mit Hilfe des Sensorarray-Detektors an mindestens einer Meßstelle, die abströmseitig nach dem Adsorptionsfilter oder innerhalb des Adsorptionsfilters oder anströmseitig vor dem Adsorptionsfilter angeordnet ist, oder an mehreren solcher Meßstellen das momentane Auftreten oder die momentane Konzentration mindestens einer Komponente des Gasgemischs ermittelt wird und abhängig von dieser Information unter Rückschluß auf den momentanen Beladungszustand des Adsorptionsfilters der Betrieb der Filtereinrichtung gesteuert wird.32. Use of a sensor array detector to control the operation of a filter device with an adsorption filter through which a gas mixture flows in order to remove pollutant and / or odor components therefrom,
whereby with the help of the sensor array detector at at least one measuring point, which is arranged downstream of the adsorption filter or within the adsorption filter or upstream of the adsorption filter, or at several such measuring points, the instantaneous occurrence or the instantaneous concentration of at least one component of the gas mixture is determined and dependent the operation of the filter device is controlled from this information, inferring the current loading state of the adsorption filter.
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|---|---|---|---|
| DE1998141814 DE19841814A1 (en) | 1998-09-12 | 1998-09-12 | Breakthrough control on a gaseous adsorber comprises sensor array of semiconductor probes with sensitivity specific to a controlled species |
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