JPS62121337A - 気体密度測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気密に密閉されたチャンバ内の気体密度又は
圧縮ガスで隔離された開閉装置中の気体密度を測定する
測定装置に関する。

このような測定装置は、密閉されたハウジング内へ注入
された気体の密度を測定するために用いられる。

外部に対して隔離する必要のある開閉装置は、しばしば
圧縮ガスで隔離されて形成される。隔離のために設けら
れたチャンバは、好ましくは純粋なＳＦ６で充填されて
いる。チャンバ内での気体漏れを確認するために、注入
された気体の密度をしばしば検査しなければならない。

従って、気体で充填されたチャンバにはすべて気体密度
測定装置を設ける必要がある。このような測定装置のコ
ストを抑えるため、測定装置を比較的安価に製造しなけ
ればならない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、簡単な構造を有し容易に製造すること
の出来る、気密気体で充填された装置の気体密度測定装
置を提供することにより達成される。

［問題点を解決するための手段・作用・発明の効果］ 上記の目的は、気体密度測定装置を、プリズムとして作
用し内部がチャンバとガス交換され光透過壁を具備する
ハウジングと、光透過壁の前方に設け、られた光源と、
ハウジングで反射した光源の光線を測定信号として受け
る検出装置とを具備するように構成することにより達成
される。

本発明の測定装置は、市場において比較的安価で入手出
来る部材から組立てられる。このことによって、測定装
置全体を非常に安価に製造することが出来るようになる
。本発明の測定装置は、所望の種類の気体の密度測定に
も適していて、ＳＦｓのガスの測定にのみ限定されない
。この測定装置は光学的原理に従って作動し、気体の間
近率が密度に対応していることを利用するものである。

気密のチャンバに取り付けた後に一定量の気体を気密の
チャンバへ注入すると、測定装置から射出された光線は
、気体の密度に対応して屈折する。従って、開閉装置の
取着後、一連の測定をすることによって、一定の充填気
体に特有の屈折率が確認され、後でチャンバを検査する
際、その屈折率は目標値として利用される。例えば、隔
離用開閉装置のチャンバに一定量の気体を充填する場合
、この注入された気体吊に応じて一定の屈折率が１ｑら
れる。チャンバに注入された気体の蟻は、開閉装置の隔
離作用を持続させるために、常に一定でなければならな
い。目標値から外れているかどうかは、後で常に、光学
測定装置による屈折率の検査によって確めることが出来
る。測定装置が開閉装置に固定的に接続されているので
、気体の屈折率が目標値に一致しているかどうかを、チ
ャンバの作動開始後も連続的に調べることが出来る。

そうでない場合には、チャンバに気体漏れ箇所が存する
ことになる。本発明では、測定装置は、プリズムとして
作用するハウジングを喝えている。

このハウジングの内部と開閉装置のチャンバとの間でガ
ス交換がなされ、しかもプリズム内に収容される気体は
チャンバと同一の密度を有する。ガス交換は、チャンバ
内で僅かでも気体密度の変動があれば、それがプリズム
の内部へ伝達されるように正確に行われる。光ガイドの
光はプリズムを通して導かれ、そこで反射される。プリ
ズム内に収容される気体の密度が一定である場合には、
光線は常に同一の角度で反射される。次いで、反射され
た光線は検出装置へ送られる。検出装置は、光線が反射
されたその時々の反射角から、気体の密度を測定し、そ
の測定値を表示する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を実施例に基づいて説明す
る。

第１図に図示した測定装置（気体密度測定８置）１は、
詳細に図示されていない開閉装置のチャンバ２に接続さ
れている。この測定装置１は、主要な部材として、気体
密封容器３、プリズムとして作用するハウジング４、レ
ンズ１０．４個の光ガ−１’１１．１２．１３．１４．
光′ｒＡ１５及ヒ検出装［（ｌＪｓｗｅｒｔｅｓｃｈａ
ｌｔｕｎｇ）　１６を有する。容器３は、図示された実
施例では金属製であり、チャンバ２の上方に設置されて
いる。容器３内には、プリズム４Ｇとして作用するハウ
ジング４が取り付けられている。このハウジング４は気
体密である。ハウジング４のべ〜スプレー上５は、容器
３の底部に形成されており、金属又はプラスッチク製で
ある。ベースプレート５に形成された孔５Ａは、導管６
とフィルタ７を介して、プリズム４Ｇの内部とチャンバ
２の内部を接続している。これによって、チャンバ２と
プリズム４Ｇの内部との間の気体交換が行われる。チャ
ンバ２内の気体の密度が僅かでも変動したら、それが導
管６を通じてプリズム４Ｇの内部へ伝達される。

ハウジング４は三角形の断面を有し、ベースプレート５
と、内側の反射壁８と光透過壁９とによって規定されて
いる。内側の反射壁８はベースプレー１・５に対して垂
直に設けられている。光透過壁９はガラス板であって、
容器３の上面に向いている。以下、壁９をガラス板つと
いう。ガラス板９の一端はベースプレート５に気密に接
合し、他端は反射壁８に気密に接合している。ベースプ
レート５と反射壁８との寸法、特に両者の長さは、図示
された実施例ではガラス板９がベースプレート５に対し
て実質的に１０°の角度で傾斜するように取られている
。ハウジング４の他の区画壁（図示なし）は、気密の材
料で製造されており、対応の上記の壁に気密に接合され
ている。ハウジング４の前方に、特にハウジング４のガ
ラス板９の前方に設けられている光ガイド１１は、光源
１５に接続している。図示された実施例では、光源１５
としては弁光ダイオードが用いられている。

光ガイド１１の照射孔は、収束レンズとして形成された
レンズ７０の焦点に位置している。このレンズ１０は、
好ましくは約２００ｍｍの焦点距離を有し、光源１５か
ら照射される光線を平１１にして、この光線をガラス板
９の上面へ導くように配置されている。更に、光ガイド
１１，１２，１３゜１４の受光端である、それぞれの一
端は容器３の内部に取付けられている。これに対し、光
ガイド１１．１２．１３．１４の残りは容器３から外部
へ延出している。光ガイド１１．１２，１３゜１４の他
端は検出装置１６へ接続されている。

レンズ１０から来る光線はガラス板９を通過し、プリズ
ム４Ｇの反射壁８に当って、反射される。

ガラス板９、ハウジング４の気体で充填された内部、反
射壁８という配列がハウジング４のプリズム効果を引起
こすので、反射壁８に反射された光線は、入射角から外
れた角度で、再びレンズ１０へ送られる。レンズ１０に
よって収束された光線は、入射角と反射角が異なるため
、光ガイド１１の照射孔へ収束されないで、収束点は光
ガイド１１からある距離だけ垂直方向にずれた位置に来
る。収束点と光ガイド１１との距離は、ハウジング４内
に収容される気体の密度によって決まる。

開閉装置のチャンバ２に気体漏れ箇所がない場合、この
チャンバ２に収容されている気体（本実施例ではＳＦ６
ガス）は望ましい密度を有している。このことはプリズ
ム４Ｇ内の気体にも当はまる。プリズム４Ｇからレンズ
１０へ戻る光は、レンズ１０によって、望ましい密度の
場合の目標値に等しい収束点に投射される。この収束点
に設けられた光ガイド１２、特に光ガイド１２の受光端
は、光束が照ｔＪＪすると、この光束を測定信号として
検出装置１６へ送る。検出装置１６において、光信号は
デジタル信号に変換されて、表示装置（図示なし）へ送
られる。チャンバ２内の気体の密度が低くなると、ハウ
ジング４内の気体の密度も低くなる。即ち、光８１１５
から照射されレンズ１０を通過した平行な光線は、プリ
ズム４Ｇ内において、所望の密度を有する気体を通過し
た光線とは異なった角度で屈折され、従ってその光線と
異なった角度でレンズ１０へ戻される。

これは、反射された光がレンズ１０によって別個の点に
収束されることを意味する。この収束点は、望ましい気
体密度の場合の収束点から垂直方向に離れた箇所に位置
することになる。チャンバ２を測定装置１に取り付けた
後に、気体密度が最初の場合と、その後５％ずつ低下し
た場合に応じ、収束点が確認されるようになっている。

すなわち、対応の収束点に、光ガイド１．２．１３．１
４の受光端が配置されてお′す、光ガイド１２の受光端
は、気体が望ましい密度を有する場合の収束点く予定点
）に配置され、他の光ガイド１３．１４の受光端は、次
第に低くなる密度の気体によって形成される収束点に配
置される。

気体の屈折率が密度に左右されるので、チャンバ２が後
に気密でなくなりそれによって気体の密度が変化する場
合も、詳しくは、５又は１０％乃至はそれ以上に密度が
低下する場合、レンズ１０を通過する光の収束点は、繰
返し光ガイド１３又は１４の受光端へ投射されるこにな
る。必要とあれば、測定装置は４つ以上の光ガイドを備
えることも可能である。この場合、これらの光ガイドは
、所望の密度、それよりある割合で低下する密度に対応
する収束点に配置される。検出装置１６は、その都度送
られた光信号を検出する。表示装置（図示なし）は、検
出装置１６から出力信号が送られてくると、検出された
気体密度を表示する。

表示装置は、気体密度が臨界値以下に低下した場合、そ
れを別個に表示し、開閉装置のスイッチを切る必要のあ
る場合は、警報を発する。

プリズム４Ｇへの熱作用、従って測定結果への悪影響を
排除するため、レンズ１０は温度変化を調整するのに適
した物質から製造される。プリズム４Ｇのベースプレー
ト５が金ｉ製である場合、温度変化によって、特にベー
スプレート５の寸法が変わる。こうした変化の調整は、
例えば、使用したレンズ１０の焦点距離を比例的に変化
させることによって達成される。

気圧が実質的に２０％変化すると、ＳＦｓの密度は実質
的に１％変化する。この影響を排除するため、気密にな
っている容器３は窒素で充填される。この容器３内には
、プリズム４Ｇ、レンズ１０、光ガイド１１，１２．１
３．１４の受光端が設けられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は気体密度測定装置の縦断面図である。 ２・・・チャンバ、３・・・（気密）容器、４・・・ハ
ウジング、４Ｇ・・・プリズム、５・・・ベースプレー
ト、５Ａ・・・孔、６・・・導管、７・・・フィルタ、
８・・・反射壁、９・・・光透過壁（ガラス板）、１０
・・・レンズ、１１．１２．１３．１４・・・光ガイド
、１５・・・光源、１６・・・検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気密のチャンバ（２）内の気体密度又は圧縮ガスで
   隔離された開閉装置中の気体密度を測定する測定装置に
   おいて、 プリズム（４Ｇ）として作用し、内部が該チャンバ（２
   ）又は該開閉装置と気体交換可能に連通し光透過壁（９
   ）を具備しかつ光線を反射するハウジング（４）と、該
   壁（９）の前方に設けられた該光線の光源（１５）と、
   該ハウジング（４）で反射した該光線を測定信号として
   受ける検出装置（１６）とから成ることを特徴とする気
   体密度測定装置。 ２、前記ハウジング（４）は三角形の断面を有し、ベー
   スプレート（５）と内側で前記光線を反射する反射壁（
   ８）と前記光透過壁（９）とによって規定されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気体密度測定装
   置。 ３、前記ハウジング（４）は、前記光透過壁（９）の前
   方に前記光線を平行光線にした後該光透過壁（９）へ射
   出するレンズ（１０）を内蔵し、前記光源（１５）は、
   該光線を発生する発光ダイオードと該光線を該レンズ（
   １１）へ射出する光ガイド（１１）とを具備して成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   気体密度測定装置。 ４、前記光透過壁（９）は前記ベースプレート（５）に
   対して実質的に１０°の角度で傾斜したガラス板であり
   、対応端部が該ベースプレート（５）及び前記反射壁（
   ８）に気密に接合し、前記ハウジング（４）の他のすべ
   ての壁は気密な材料製で、互いに気密に接合しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れかの１に記載の気体密度測定装置。 ５、前記ベースプレート（５）は、金属又はプラスチッ
   ク製で、水平に配置され、前記反射壁（８）は該ベース
   プレート（５）に対して９０°の角度に配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のい
   ずれかの１に記載の気体密度測定装置。 ６、前記ハウジング（４）の内部は前記チャンバ（２）
   内の気体と同一密度の気体で充填され、前記チャンバ（
   ２）との間に気体を流通させるため前記プリズム（４）
   の前記ベースプレート（５）に孔（５Ａ）を形成し、フ
   ィルタ（７）を取付けた導管（６）を該孔（５Ａ）から
   該チャンバ（２）の内部へ延出せしめていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかの１
   に記載の気体密度測定装置。 ７、前記レンズ（１０）は、前記ハウジング（４）から
   反射した前記光線が、前記光ガイド（１１）の下方に設
   けた他の光ガイド（１２、１３、１４）のうちの少なく
   とも１個の受光端へ収束されるように配置されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第６項のいず
   れかの１に記載の気体密度測定装置。 ８、前記ハウジング（４）と、前記レンズ （１０）と、前記光源（１５）の前記光ガイド（１１）
   の射出端及び他の光ガイド（１２、１３、１４）の前記
   受光端は、窒素が充填された気体密封容器（３）内に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載の気体密度測定装置。 ９、前記レンズ（１０）は、温度変化に対応して焦点距
   離を調整できる物質製であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第８項記載の気体密度測定装置。