JPS60259933A - ガスリ−ク検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ガス検出器にかかるものであり、特に、電気
機器などで絶縁媒体として使用されているＳＦ６ガスの
リーク検出器に関するものである。

〔従来技術〕

一般にガスリーク検出器には、検出対象であるガス（以
下「被検ガス」という）の成分の同定と定量を良好に行
うことができる性能が要求されている。ＳＦ６ガスのリ
ークを検出する装置として現在量もすぐれたものは、紫
外線を利用するものである。しかしこの装置では、電子
を付着する物質例えば有機溶剤蒸気などが被検ガス中に
存在すると、ＳＦ６ガスの検出が困難となるという不都
合がある。

ところで、ＳＦ６は、波長１０ないし１１μｍの光に対
して強い吸収があシ、その他波長１６ないし１８μｍ及
び６．２ないし６．８μｍの光に対しても吸収がある。

一般に、ＳＦ６ガス中を透過した光は、入射する光に対
して次のような関係にあることが知られている。

ここで、ｔは光の通過する距離〔α〕、ｐはＳＦ６ガス
の全ガス圧に対する分圧〔ＴＯｒｒ〕、αは吸収係数Ｃ
ｒｙｎ　Ｔｏｒｒ　〕、１．　は入射光の強さ、■は透
過光の強さである。この関係式から、吸゛収係数αが既
知であるとすると、ＳＦ、ガス中を通過する光の入射光
と透過光の強さｒｏ、Ｉの比を測定するととによシＳＦ
６ガスの分圧ｐをめることができ、全ガス圧との比から
ＳＦ６ガスの濃度がめられる。

そこで本願発明の発明者は、かかる原理を利用してガス
検出を行うこととし、ＳＦ６ガスが最も強く吸収する波
長１０ないし１１μｍの光を発する適当な光源を探して
波長１０．６μｍのＣＯ２レーザに着目した。

ところが、大気中には、目的成分である微量のＳＦ６ガ
スの他に、Ｃ０２及びＨ２Ｏなどの物質が相対的に多量
台まれている。例えばＣＯ□分子の吸収係数α。は、 α。＝　１．４４　Ｘ　１０”　Ｃ”　）１°５ｅｘｐ
ｃ　（”、”　）ｔｎｌＯ：］・・・・・・（２） で表わされる（　ＡＰＬ　、　１８　、２６１　（１９
７１）参照）。

ここでＴは絶対温度である。例えば、Ｔ＝２９５にでは
、αｃ　＝７．４　Ｘ　１０　ｃｍ　と々る。また、■
２０分子の吸収係数α■は、 αａ＝４．３２Ｘ：１０　ｐ（Ｐ＋１９３ｐ）・・・（
３）で表わされる（Ａ、Ｏ，旦　８３４〜１４７１（１
９６９）参照）。ことでｐはＨ２Ｏの分圧、旦は大気圧
力である。例えばｐ＝　１０　Ｔｏｒｒ、Ｐ　＝７６［
３Ｔｏｒｒとすると、αｇ＝１．２に１０　ｃｍ　とな
る。また、ＳＦ６ガスの吸収係数は、例えばαｓ＝０．
３５信−’Ｔｏｒｒ−’程度である。

従って、波長１０．６μｍのＣＯ２レーザの光に対して
吸収があるとしても、これがすべてＳＦ６ガスによるも
のと認めることはできない。すなわち、上述した（１）
式を用いて１０．６μｍの波長の光でＳＦ６ガスを定量
的にめるためには、かかる波長領域で光の吸収があるＣ
Ｏ２及びＨ２Ｏを除くことが必要である。

〔発明の概要〕

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＳＦ６
ガスが波長１０ないで１１μｍの他に、１６ないし１８
μｍ及び６．２力いし６．８μｍにも光の吸収がある点
に着目し、ＳＦ６ガスの同定及び定量を良好に行うこと
ができるガスリーク検出器を提供することをその目的と
するものである。

すなわち本発明は、ＳＦ６の光吸収特性に基づいて選択
された波長の光を発する複数の光源を用意し、也れらの
光源の光に対する被検ガスの吸収の程度を検出すること
によって上記目的を達成しょうとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明にかかるガスリーク検出器を添附図面に示
す実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図には、本発明にかかるガスリーク検出器の一実施
例が示されている。この図において、配管（１１は、流
量計（１２１に接続されておシ、この流量計０２は、配
管αａを介してフィルタαｅに接続されている。このフ
ィルタ（１６１は例えばソーダライムが充填されたもの
である。

フィルタαｅは、配管０υに接続されている。配管α枠
には、切換パルプ翰が２箇所に設けられておシ、これら
のバルブ彌には、濃縮装置（ロ）のＵ字管（ハ）が接続
されている。更に、配管α樽は、光吸収式ガス濃度計（
以下単に「ガス濃度計」という）（ハ）に接続されてい
る。このガス濃度計（ハ）については、第２図（４）、
（Ｂ）に構成例が示されており、詳細については後述す
る。またガス濃度計（ハ）は、配管（ハ）を介して吸引
ポンプ（１）に接続されておシ、吸引ポンプ（ト）は、
出側の配管０．１に接続されている。

ｂ１■記した濃縮装置（イ）は、Ｕ字管（ハ）を−１０
０ないし一１２０℃程度となるように冷却媒体で冷却し
、これによってＵ字管（ハ）内の被検ガスを凝固又は凝
縮させガスの濃縮を行うものである。

次に第２図を参照しながらガス濃度計（ハ）について説
明する。同図（４）には、ガス濃度計（ハ）の−構成例
が示されており、この図の矢印■からみたものが同図（
Ｂ）に示されている。

これら第２図（５）、（Ｂ）において、光源部（１００
）は主光源（１０２）の他に補助光源（１０４）　、　
（１０（Ｓ）を有している。主光源（１０２）は、波長
１０．６μｍの炭酸（ＣＯ２）ガスレーザである。補助
光源（１０４）は波長１６ないし１８μｍの（Ｐｂ５ｎ
　）　Ｓｅ系の半導体レーザである。また、補助光源（
１０６）は、波長６．２ないし６．８μｍの領域をカバ
ーするＰｂＴｅ系半導体レーザである。

これらの光源を有する光源部（１００）は、光路（１０
８）に接続されてお９、光路（１０８）は、光路分割器
（１１０）に接続されている。更に、光路分割器（１１
０）は、光路（１１２）　、　（１１４）に接続されて
いる。

すなわち、光源部（１００）から出力された光は、光路
（１０８）を通過しさらには、光路分割器（１１０）に
よシ分割されて光路（１１２）　、　（１１４）に導入
される。

光路（１１２）は、参照用セル（１１６）に接続されて
おシ、光路（１１４）は、試料用セル（１１８）に接続
されている。参照用セル（１１６）内には、目的成分を
含まない零点補正用のガスが封入されている。また、試
料用セル（１１８）には、被検ガスが封入される。

参照用セル（１１６）及び試料用セル（１１Ｂ）は、光
路（１２０）　、　（１２２）を介して検出器（１２４
）に接続されている。また、検出器（１２４）は、リー
ド線（１２６）によって濃度表示メータ（１２８）に接
続されておシ、リード線（１３０）によって記録計（１
３２）にも接続されている。

次に、上記実施例の全体的作用について説明する。マス
、吸引ポンプ■を作動させることによシ、被検ガスが配
管αＯからフィルタａのに送られる。このフィルタα渇
によって被検ガス中のＣＯ２＊　Ｈ２Ｏが除去される。

被検ガスが極めて低濃度である場合には、切換パルプ（
イ）を操作して被検ガスを濃縮装置に）に導入する。そ
の他の場合は、切換パルプ■を操作して被検ガスをガス
酸度針（ハ）に導入する。

前述したように、被検ガスが通過するＵ字管（ハ）は、
冷却媒体によ、９−１００℃ないし一１２０℃程度に冷
却されている。従って、ＳＦ６を含む被検ガスは、Ｕ字
管（ハ）内で冷却されることとなるが、このとき、ＳＦ
６が凝固あるいは凝縮されて内部にとどめられ、空気は
気体のまま通過することとなる。これらの作用によって
被検ガスの濃縮が行なわれる。被検ガスをＵ字管（ハ）
に導入後所定時間が経過すると、切換パルプ（■が操作
され、濃縮された被検ガス’（ｉ＝　Ｕ字管（ハ）内に
封じ込める。次に、外部から熱を加え、凝固又は凝縮し
ているＳＦ６を気化させる。そして、切換パルプ翰を操
作し、濃縮された被検ガスをガス酸度針（イ）に送る。

ガス濃度計（ハ）に送られた被検ガスは試料用セル（１
１８）に収容される。そして、光源部（１００）から出
力される光の透過が行なわれる。まず、主光源（１０２
）による光の照射が行なわれる。次に、補助光源（１０
４）による光の照射が行なわれ、更に、補助光源（１０
６）による光の照射が行なわれる。これらの光は、光路
分割器（１１０）によって光路が分割され、参照用セル
（１１６）及び試料用セル（１１８）に入射し、これら
のセル（１１（Ｓ）　、　（１１８）の透過光は、検出
器（１２４）によって検出され、この検出結果が濃度表
示メータ（１２８）あるいは記録計（１３２）に出力さ
れる。

ＳＦ６は、第６図に示すような吸収スペクトルを有し、
波長１０ないし１１μｍ１１６ないし１８μｍ及び６，
２ないし６．８μｍにピークを有する。従って、主光源
（１０２）及び補助光源（１０４）　、　（１０６）の
いずれの光に対しても吸収が認められ、また、各波長の
吸収の度合が第３図から予想される吸収パターンと同一
であることが確認されればＳＦ６の同定を行うことがで
きる。更に、各波長の光の吸収の度合が第３図から予想
されるものと異なる場合には、主光源（１０２）の１．
０．＜Ｓμｍの波長の光を吸収する他の物質例えばＣ０
２が被検ガス中に含まれていることとなる。なお記録計
（１３２）に対する出力の例を第４図に示す。

上記実施例では、主光源及び補助光源の光に対する吸収
の程度を出力表示することとしたが、この検出結果を演
算処理装置に入力して必要なデータの処理を行い、ＣＲ
Ｔなどの表示装置に、「５Ｆ６ＸＸ　ｐｐｍ　Ｊ　、　
ｒ　５Ｆ６０．　Ｏ’Ｏｐｐｍ　Ｃなし）」の如く数値
で表示するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるガスリーク検出器に
よれば、光の吸収の程度を検出して被検ガス中に含まれ
る成分の濃度を測定することとしたので、測定用の格別
の試薬が不要となシ、短時間で簡単に測定を行うことが
できる。

また、ＳＦ６ガスの赤外吸収スペクトル特性に着目し、
ＳＦ６ガスの同定において、１０ないし１１μｍ１１６
ないし１８μｍ及び６．２ないし６．８μｍの波長の光
に対する吸収を調べることとしたので、主光源である１
０ないて１１μｍの光を吸収する物質がＳＦ６か否か容
易に判断することができる。

なお、上述した波長領域の光に影響を与えるＣ０２及び
Ｈ２Ｏを除去して透過率の測定を行うようにすれば、測
定精度の一層の向上を図ることができる。また、濃縮装
置を設けることとすれば、低濃度の被検ガスに対しても
良好に測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるガスリーク検出器の一実施例を
示す説明図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は光吸収式ガス
濃度計の一構成例を示す説明図、第６図はＳＦ６の赤外
吸収スペクトルの一例を示す線図、第４図は測定結果の
記録例を示す線図である。 図において、（ｌｅはフィルタ、（２）は濃縮装置、（
ハ）は光吸収式ガス濃度計、（１００）は光源部、（１
０２）は主光源、（１０４）　、　（１０（５）は補助
光源である。 なお、各図中同一符号は、同−又は相当部分を示すもの
とする。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第３図 ＳＦ、、リオブ艮略に１ｔ？ト逓１灸り斥し峰くづζ＜
　７１７１Ｌ　の−イタＳ１シ艮長　声ｍ シＩＩＬ−数　Ｃｍ”　（ＪＩＳ　Ｃ２＋３ｌ−１９７
６）第　４　図 シｆ９．長　−斧 手続補正書（自発） 昭和５９年９７８　日 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭　５９−１１５３８１号２、発
明の名称 ガスリーク検出器 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、ｔ、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書第７頁第１行〜第２行の「−１００ないし
＝１２０℃」をｌ’−１５０ないし一１８０℃」と補正
する。 （２）明細書第９頁第６行の「−１００ないし一１２０
℃」をｒ、−１５０ないし一１ｓｏ℃」と補正する。 （３）明細書第８頁第１８行の［フィルター（１２）Ｊ
を「フィルタ（１６）Ｊと補正する。 （３）明細書第８頁第１９行の「フィルター（１２）」
を「フィルタ（１６）Ｊと補正する。 （５）明細書第１２頁第４行〜第６行の「また、〜がで
きる。」を次のとおり補正する。 「また、濃縮装置を設けることにより、低濃度の被検ガ
スも良好な測定が可能となる。ここでは主として液体窒
素の使用を前提として説明してきたが、冷却剤の入手が
難しい場合もあり、多孔質吸着剤とペルチェ効果を利用
した電子式冷却器とを組合わせた濃縮装置を使用しても
よい。」以　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源手段によシ被検ガスに光を照射し、この光の
   被検ガスによる吸収の程度を検出するガスリーク検出器
   において、 前記光源手段は、ＳＦ６の光吸収特性に基づいて選択さ
   れた波長の光を発する少なくとも２つの光源を含むこと
   を特徴とするガスリーク検出器。 （２）前記光源は、波長１０．６μｍのレーザ光を出力
   する光源を含む特許請求の範囲第１項記載のガスリーク
   検出器。 （３）前記光源は波長６．２ないし６．８μｍの光を発
   する光源と、波長１６ないし１８μｍの光を発する光源
   とを含む特許請求の範囲第１項又は第２項記載のガスリ
   ーク検出器。 （４）前記被検ガスは、Ｈ２Ｏ又はＣＯ７を吸収するフ
   ィルタ手段を通過した被検ガスである特許請求の範囲第
   １項ないし第３項ｆｉのいずれかに記載のとしてソーダ
   ライムを使用するフィルタ手段である特許請求の範囲第
   ４項記載のガスリーク検出器。 （６）前記被検ガスは、濃縮装置によって濃縮された被
   検ガスである特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
   れかに記載のガスリーク検出器。