鏡面冷却式露点計
【課題】従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化を可能とする鏡面冷却式露点計を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１２・ＰＤ１３・ミラー７の間に、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａに照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４を配置し、更にミラー７に対して光を照射する光ファイバ１４の端面を、光ファイバ１４を経由して伝送された伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面とし、この反射面によって伝送光の進行角度を変更する。これによって、例えば、直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面を、光ファイバ１４と平行に位置させることができる。そして、光ファイバ１４を斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【解決手段】ＬＥＤ１２・ＰＤ１３・ミラー７の間に、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａに照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４を配置し、更にミラー７に対して光を照射する光ファイバ１４の端面を、光ファイバ１４を経由して伝送された伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面とし、この反射面によって伝送光の進行角度を変更する。これによって、例えば、直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面を、光ファイバ１４と平行に位置させることができる。そして、光ファイバ１４を斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーをペルチェ素子などの冷却手段を用いて冷却し、被測定気体に含まれる水蒸気をミラーの表面上に結露させることによって、該ミラーの表面の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定気体の温度を低下させ、その被測定気体に含まれる水蒸気の一部を結露させたときの温度を測定することにより露点を検出する露点計が知られている。このような露点計では、ペルチェ効果による電子冷却器、冷凍機、ドライアイス、液体窒素などを使用し（JIS Z 8806）、結露面の温度を白金測温抵抗体などで測定する。また、結露したミラーの表面に、光ファイバで供給された光を照射し、そのときの結露面から反射光量または散乱光量を測定することで、ミラーの表面上の結露を検出する。
【０００３】
そして、この種の技術として、特許文献１あるいは特許文献２が知られている。特許文献１に示される鏡面上状態検出装置、及び特許文献２に示される鏡面冷却式センサは、いずれも発光側の光ファイバと受光側の光ファイバとを同一のチューブ内に収容する構成であって、発光側の光ファイバから鏡面上に照射された光の反射光を、受光側の光ファイバを通じて結露検知部に送り、この結露検知部にて光量を測定するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２８３５１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１、２に記載された露点計では、ペルチェ素子と一体に配置された鏡に対して光を斜めから照射することから、発光側の光ファイバ及び受光側の光ファイバ共に、鏡面に対して傾斜状態に配置する必要があり、このために光ファイバの設置に際して、例えば縦方向及び横方向の２方向にスペースが必要となって、小型化する際の制約となっていた。
【０００５】
本発明は、従来の有していた問題を解決しようとするものであって、光ファイバを鏡面に対して斜めに設置することなく、該鏡面への光の照射を行うことができ、これにより従来のように２方向にスペース上の制約が生じていた鏡面に対する光ファイバ設置の制約を解消することができ、装置全体の小型化を可能とする鏡面冷却式露点計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の鏡面冷却式露点計では、被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが前記ミラーと平行に配置され、前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端は、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、発光部・受光部・ミラーの間に、発光部から照射された光をミラーに伝送し、ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して受光部に伝送する光ファイバをミラーに平行に配置し、更にミラーに対して光を照射する光ファイバの先端を、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射してミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面としたので、この反射面によって、ミラーを照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラーの表面（反射面）を、光ファイバと平行に位置させることができ、その結果、ミラーと光ファイバの間隔を短くでき、その間隔方向に対して装置が大型化することがない。
すなわち、本発明の鏡面冷却式露点計では、ミラーと光ファイバとを平行配置できることから、光ファイバを斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【０００８】
本発明の鏡面冷却式露点計では、被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端には、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることを特徴とする
【０００９】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、発光部・受光部・ミラーの間に、発光部から照射された光をミラーに伝送し、ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して受光部に伝送する光ファイバが配置され、更にミラーに対して光を照射する光ファイバの端面に、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射してミラーの表面に至らせるように傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることから、この反射面によって、ミラーを照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラーの反射面を、光ファイバと平行に位置させることができその結果、ミラーと光ファイバの間隔を短くでき、その間隔方向に対して装置が大型化することがない。すなわち、本発明の鏡面冷却式露点計では、ミラーと光ファイバと平行配置することができることから、従来のように２方向にスペース上の制約が生じていた鏡面に対する光ファイバ設置の制約を解消することができ、装置全体の小型化が可能となる。
【００１０】
本発明の鏡面冷却式露点計は、発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面で照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが1本単芯であり、該光ファイバには、該光ファイバを通じて伝送された前記ミラーの表面での反射光を分離して受光部に送る光分離手段が設けられていることが好ましい。
この場合、従来のように発光側の光ファイバと、受光側の光ファイバという２本の光ファイバを使用することなく、1本単芯の光ファイバによって、ミラーの表面に照射する光と、ミラーの表面の反射光とを双方向に伝送ことができ、その結果、光ファイバの曲げ半径が大きくならず、光ファイバを引き回す際の制約が小さくなって、高い自由度で構成部材を配置することができる。
【００１１】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面は全反射するようにその傾斜角度が設定されていることが好ましい。
この場合、反射面で光が減衰することがなく、ミラーの表面で効率良く光を反射させることができる。
【００１２】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度が４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、前記ミラーの表面に入射する角度を９０度に設定されていることが好ましい。
この場合、ミラーの表面が結露していないときは、該ミラー表面での反射光は光ファイバ端の反射面にそのまま戻り、また、ミラーの表面に結露が生じたときには、該ミラー表面での反射光は散乱光となり光ファイバ端の反射面に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、ミラー表面の結露を検出することが可能となる。
【００１３】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度が４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、ミラーの表面に入射する角度を９０度に近似する角度に設定されていることが好ましい。
この場合、ミラーの表面が結露していないときは、該ミラーの表面での反射光は光ファイバ端の反射面に戻らず、また、ミラーの表面に結露が生じたときには、該ミラーの表面での反射光は散乱光となりその一部が光ファイバ端の反射面に戻ることになる。そして、光ファイバ端に戻った反射光に基づき、ミラーの表面の結露を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、ミラーと光ファイバとを平行配置できることから、光ファイバを斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明に係わる鏡面冷却式露点計１の構成図であって、全体として検出手段１Ａ、発光・受光手段１Ｂ、制御手段１Ｃによって構成される。
【００１６】
検出手段１Ａは、測定気体の吸入口２Ａ及び排出口２Ｂが形成されたケーシング２と、熱絶縁体３を介して該ケーシング２内に垂直に固定された冷却手段であるペルチェ素子４と、熱絶縁体３内の中空部３Ａ内に垂直となるように配置されてその下部にペルチェ素子４の放熱面が固定されるとともにその上部がケーシング２の上方かつ外部に至る伝熱器５と、伝熱器５の上側部に固定されてペルチェ素子４で発生した熱を外部に放出する放熱器６と、ペルチェ素子４の表面に垂直に配置されたミラー７と、ミラー７上の表面７Ａに設置された温度センサ８と、から構成されるものであって、ペルチェ素子４は、制御手段１Ｃ（後述する）によって冷却駆動される。また、温度センサ８の検出信号は、制御手段１Ｃに供給され、この制御手段１Ｃにて露点に達した際の温度が検出されるようになっている。
【００１７】
発光・受光手段１Ｂは、ビームスプリッタ１０を内部に配置した光カプラ１１と、この光カプラ１１の入力部１１Ａに配置された光源となる発光部のＬＥＤ１２と、光カプラ１１の出力部１１Ｂに配置された受光部となるＰＤ１３と、光カプラ１１の入出力部１１Ｃに配置された1本単芯の光ファイバ１４と、ＬＥＤ１２を駆動するＬＥＤ駆動部１５とを主な構成要素とする。光カプラ１１内のビームスプリッタ１０は、ＬＥＤ１２から発光された光を透過させて入出力部１１Ｃに接続された光ファイバ１４に至らせる。また、光ファイバ１４を通じて伝送されたミラー７の反射光（後述する）は、ビームスプリッタ１０の反射面１０Ａで反射してＰＤ１３に送られる。
【００１８】
光ファイバ１４は、上端側（符号１４Ａで示す）が光カプラ１１の入出力部１１Ｃに接続され、下端側（符号１４Ｂで示す）が検出手段１Ａのケーシング２内のミラー７近傍に配置されたものであって、その下端側は、ファイバホルダー１６に支持されることでケーシング２に保持される。また、この光ファイバ１４と、ペルチェ素子４に固定されたミラー７とは垂直に配置され、かつ矢印（イ）−（ロ）方向で示される幅方向に対して間隔をおいて平行な位置関係に配置されている。
【００１９】
また、光ファイバ１４の下端側（先端側）１４Ｂの端面は、図２に示されるように光ファイバ１４のコア軸線（符号Ｍで示す）に対して傾斜するように設けられて、かつ該光ファイバ１４を経由した伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる反射面１７となっている。この反射面１７は、研磨することにより伝送光が全反射するように加工されるものであって、本例では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面の傾斜角度は４５度に設定されている。これにより光ファイバ１４の伝送光を直進させずその伝送光の進行方向を９０度転換することで、側方に該光ファイバ１４と平行配置されたミラー７に対して、直交するようにその伝送光を入射させることができる。その後、ミラー７の表面７Ａにて反射した反射光は、反射面１７で再度反射された後、光ファイバ１４を逆行して、光カプラ１１内のビームスプリッタ１０に伝送される。
【００２０】
ここで、反射面１７で反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー７の表面７Ａに入射する角度は直角に設定されているために、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４にそのまま戻り、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となり、光ファイバ１４端部の反射面１７に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、ミラー表面７Ａの結露が検出される。
【００２１】
制御手段１Ｃは、増幅器２０、基準データ記憶部２１、比較器２２、温度調整部２３、演算部２４を主な構成要素とするものである。増幅器２０は、ＰＤ１３で受光した光の検出信号を増幅する。基準データ記憶部２１は、ＰＤ１３で検出された光量が、ミラー７上で結露が生じたことを示す値となった否かの判断基準となる基準光量データを記憶する。比較器２２では、増幅器２０から供給された光の光量を示す検出データと、基準データ記憶部２１の基準光量データとを比較し、ミラー７の表面７Ａに結露が生じるように、温度調整部２３に対してペルチェ素子４に供給する電流を調整する。演算部２４は、比較器２２での判定結果に基づき、結露が生じ始めたときの温度センサ８の検出温度を計算し、図示しない出力部から出力する。
【００２２】
そして、上記鏡面冷却式露点計では以下のような作用が奏される。まず、ＬＥＤ１２で発光された光はカプラ１１内のビームスプリッタ１０を透過した後、光ファイバ１４を通じて検出手段１Ａのケーシング２内に伝送される。ケーシング２内に至った伝送光は、光ファイバ１４の反射面１７で反射してその進行方向が９０度変更された後、側方に該光ファイバ１４と平行配置されたミラー７に対して、直交するように入射される。その後、ミラー７の表面７Ａにて反射した反射光は、反射面１７で再度反射された後、光ファイバ１４を逆行するように伝送され、光カプラ１１内のビームスプリッタ１０を経由してＰＤ１３に至る。
【００２３】
ＰＤ１３で検出された光の光量を示す検出信号は、増幅器２０で増幅された後、比較器２２に供給される。比較器２２では、ＰＤ１３で検出された光量を、基準データ記憶部２１に記憶されている基準光量データと比較し、例えば検出光量が基準光量データを下回っているか否かにより、ミラー表面７Ａで結露が生じているか否かを判定する。すなわち、比較器２２では、ミラー表面７Ａ上で散乱光が発生して受光量が基準光量データを下回って減少した場合に、ミラー表面７Ａに結露が生じていると判定する。そして、この判定結果を常時取り込むことで、ミラー表面７Ａに結露が生じるように、温度調整部２３に対してペルチェ素子４への供給電流を調整させる。また、比較器２２の判定結果は演算部２４にも供給され、この演算部２４において、結露が生じ始めたときの温度センサ８の検出温度を計算した後、図示しない表示部に出力する。
【００２４】
以上詳細に説明したように本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、ＬＥＤ１２・ＰＤ１４・ミラー７の間に、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａに照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４を配置し、更にミラー７に対して光を照射する光ファイバ１４の端面を、該光ファイバ１４の伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面１７としたので、この反射面１７によって伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面１７の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面１７を、光ファイバ１４と平行に位置させることができ、その結果、ミラー７と光ファイバ１４の間隔（矢印（イ）−（ロ）方向に沿う間隔）を短くでき、同方向に対して装置が大型化することがない。すなわち、本実施形態の鏡面冷却式露点計では、ミラー７、ペルチェ素子４と光ファイバ１４とを平行配置することができることから、光ファイバ１４を斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
また、ケーシング２、ペルチェ素子４やミラー７等の検出手段１Ａの小型軽量化が図れることから、その部分の共振周波数を高く設定することができ、振動の影響を受けにくくすることができる利点も得られる。
【００２５】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に設定したことから、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４端の反射面１７にそのまま戻り、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となり光ファイバ１４端の反射面１７に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、制御手段１Ｃの比較器２２にてミラー表面７Ａの結露を検出することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａで照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４は1本単芯であり、該光ファイバ１４には、該光ファイバ１４を通じて伝送されたミラー表面７Ａでの反射光を分離してＰＤ１４に送るビームスプリッタ１０が設けられていることから、従来のように発光側の光ファイバと、受光側の光ファイバという２本の光ファイバを使用することなく、1本単芯の光ファイバ１４によって、ミラー表面７Ａに供給する入射光と、ミラー表面７Ａで反射した反射光を双方向に送ることができ、その結果、光ファイバ１４の曲げ半径が大きくならず、光ファイバ１４を引き回す際の制約が小さくなって、高い自由度で構成部材を配置することができるとともに、図１に符号１４Ｃで示すように光ファイバ１４の余分な部分を丸く束ねることも可能となる。
【００２７】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、反射面１７が全反射するようにその傾斜角度が設定されていることから、この反射面１７で、光ファイバ１４を通じて供給された伝送光が反射して、光を減衰させずミラー表面７Ａで効率良く光を反射させることができる。
【００２８】
上記に示す実施形態の他の例として以下のような構成がある。すなわち、上記実施形態では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に設定しているが、これに限定されず、図３に示すように、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に近似する角度（本例では４３度）に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に近似する角度（同様に４３度）に設定しても良い。そして、このような角度設定によって、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４端の反射面１７に戻らず、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となりその一部が光ファイバ１４端の反射面１７に戻ることになる。そして、光ファイバ１４端に戻った反射光に基づき、ミラー表面７Ａの結露を検出することが可能となる。
【００２９】
また、上記実施形態では、光ファイバ１４の端面を軸線Ｍに対して４５度に傾斜する反射面１７としたが、これに限定されず、図４に示すように光ファイバ１４の端面は軸線Ｍに対して９０度とし、この光ファイバ１４の端面に、該光ファイバ１４を経由して伝送された伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面３０を有するプリズム３１を固定しても良い。そして、このようなプリズム３１の反射面３０によって、ミラー７を照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面３０の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面７Ａを、光ファイバ１４と平行に位置させることができ、その結果、ミラー７と光ファイバ１４の間隔（矢印（イ）−（ロ）方向に沿う間隔）を短くでき、同方向に対して装置が大型化することがない。また、このように光ファイバ１４の端部に反射面３０を有するプリズム３１を固定する方式では、プリズム３１の交換によって様々な傾斜角度を持つ反射面３０を得ることができる。例えば、反射面３０の傾斜角度を、図３に示すような４３度に容易に変更することもでき、反射の形態を種々設定することが可能となる。
【００３０】
また、上記実施形態では、光ファイバ１４の端面を軸線Ｍに対して４５度に傾斜する反射面１７としたが、その際、光ファイバ１４の末端部を図５に示すように球状に形成しても良い。これにより反射面１７の面積を大きくとることができ、レンズ効果によって信号光量が増加し、ＳＮ比を向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、ケーシング２の近傍に放熱器６を配置したが、これに限定されず、図６に示すように伝熱器５を上方に延長して、光カプラ１１の近傍に放熱器６を配置しても良い。これにより放熱器６の熱をケーシング２から離れた箇所で拡散させることができ、露点測定に際して放熱器６の放熱の影響をより小さくすることができる。
また、光ファイバ１４の先端の反射面をミラーコートすることで、ミラー表面への光量が増加し、もってＳＮ比を向上させることができる。
また、光ファイバの側面に反射防止コート処理を行うことで、透過率を増加させ、ミラー表面７Ａからの反射信号光を増加させることでＳＮ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係わる鏡面冷却式露点計の概略構成図
【図２】光ファイバの構造（１）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図３】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（２）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図４】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（３）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図５】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（４）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下方側から見た斜視図である。
【図６】他の実施形態として挙げた鏡面冷却式露点計の概略構成図
【符号の説明】
【００３３】
１Ａ 検出手段
１Ｂ 発光・受光手段
１Ｃ 制御手段
４ ペルチェ素子（冷却手段）
７ ミラー
７Ａ ミラー表面
８ 温度センサ（温度検出手段）
１０ ビームスプリッタ（光分離手段）
１２ ＬＥＤ（発光部）
１３ ＰＤ（受光部）
１４ 光ファイバ
１７ 反射面
３０ 反射面
３１ プリズム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーをペルチェ素子などの冷却手段を用いて冷却し、被測定気体に含まれる水蒸気をミラーの表面上に結露させることによって、該ミラーの表面の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定気体の温度を低下させ、その被測定気体に含まれる水蒸気の一部を結露させたときの温度を測定することにより露点を検出する露点計が知られている。このような露点計では、ペルチェ効果による電子冷却器、冷凍機、ドライアイス、液体窒素などを使用し（JIS Z 8806）、結露面の温度を白金測温抵抗体などで測定する。また、結露したミラーの表面に、光ファイバで供給された光を照射し、そのときの結露面から反射光量または散乱光量を測定することで、ミラーの表面上の結露を検出する。
【０００３】
そして、この種の技術として、特許文献１あるいは特許文献２が知られている。特許文献１に示される鏡面上状態検出装置、及び特許文献２に示される鏡面冷却式センサは、いずれも発光側の光ファイバと受光側の光ファイバとを同一のチューブ内に収容する構成であって、発光側の光ファイバから鏡面上に照射された光の反射光を、受光側の光ファイバを通じて結露検知部に送り、この結露検知部にて光量を測定するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２８３５１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１、２に記載された露点計では、ペルチェ素子と一体に配置された鏡に対して光を斜めから照射することから、発光側の光ファイバ及び受光側の光ファイバ共に、鏡面に対して傾斜状態に配置する必要があり、このために光ファイバの設置に際して、例えば縦方向及び横方向の２方向にスペースが必要となって、小型化する際の制約となっていた。
【０００５】
本発明は、従来の有していた問題を解決しようとするものであって、光ファイバを鏡面に対して斜めに設置することなく、該鏡面への光の照射を行うことができ、これにより従来のように２方向にスペース上の制約が生じていた鏡面に対する光ファイバ設置の制約を解消することができ、装置全体の小型化を可能とする鏡面冷却式露点計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の鏡面冷却式露点計では、被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが前記ミラーと平行に配置され、前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端は、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、発光部・受光部・ミラーの間に、発光部から照射された光をミラーに伝送し、ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して受光部に伝送する光ファイバをミラーに平行に配置し、更にミラーに対して光を照射する光ファイバの先端を、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射してミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面としたので、この反射面によって、ミラーを照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラーの表面（反射面）を、光ファイバと平行に位置させることができ、その結果、ミラーと光ファイバの間隔を短くでき、その間隔方向に対して装置が大型化することがない。
すなわち、本発明の鏡面冷却式露点計では、ミラーと光ファイバとを平行配置できることから、光ファイバを斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【０００８】
本発明の鏡面冷却式露点計では、被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端には、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることを特徴とする
【０００９】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、発光部・受光部・ミラーの間に、発光部から照射された光をミラーに伝送し、ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して受光部に伝送する光ファイバが配置され、更にミラーに対して光を照射する光ファイバの端面に、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射してミラーの表面に至らせるように傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることから、この反射面によって、ミラーを照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラーの反射面を、光ファイバと平行に位置させることができその結果、ミラーと光ファイバの間隔を短くでき、その間隔方向に対して装置が大型化することがない。すなわち、本発明の鏡面冷却式露点計では、ミラーと光ファイバと平行配置することができることから、従来のように２方向にスペース上の制約が生じていた鏡面に対する光ファイバ設置の制約を解消することができ、装置全体の小型化が可能となる。
【００１０】
本発明の鏡面冷却式露点計は、発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面で照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが1本単芯であり、該光ファイバには、該光ファイバを通じて伝送された前記ミラーの表面での反射光を分離して受光部に送る光分離手段が設けられていることが好ましい。
この場合、従来のように発光側の光ファイバと、受光側の光ファイバという２本の光ファイバを使用することなく、1本単芯の光ファイバによって、ミラーの表面に照射する光と、ミラーの表面の反射光とを双方向に伝送ことができ、その結果、光ファイバの曲げ半径が大きくならず、光ファイバを引き回す際の制約が小さくなって、高い自由度で構成部材を配置することができる。
【００１１】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面は全反射するようにその傾斜角度が設定されていることが好ましい。
この場合、反射面で光が減衰することがなく、ミラーの表面で効率良く光を反射させることができる。
【００１２】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度が４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、前記ミラーの表面に入射する角度を９０度に設定されていることが好ましい。
この場合、ミラーの表面が結露していないときは、該ミラー表面での反射光は光ファイバ端の反射面にそのまま戻り、また、ミラーの表面に結露が生じたときには、該ミラー表面での反射光は散乱光となり光ファイバ端の反射面に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、ミラー表面の結露を検出することが可能となる。
【００１３】
本発明の鏡面冷却式露点計は、前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度が４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、ミラーの表面に入射する角度を９０度に近似する角度に設定されていることが好ましい。
この場合、ミラーの表面が結露していないときは、該ミラーの表面での反射光は光ファイバ端の反射面に戻らず、また、ミラーの表面に結露が生じたときには、該ミラーの表面での反射光は散乱光となりその一部が光ファイバ端の反射面に戻ることになる。そして、光ファイバ端に戻った反射光に基づき、ミラーの表面の結露を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鏡面冷却式露点計によれば、ミラーと光ファイバとを平行配置できることから、光ファイバを斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明に係わる鏡面冷却式露点計１の構成図であって、全体として検出手段１Ａ、発光・受光手段１Ｂ、制御手段１Ｃによって構成される。
【００１６】
検出手段１Ａは、測定気体の吸入口２Ａ及び排出口２Ｂが形成されたケーシング２と、熱絶縁体３を介して該ケーシング２内に垂直に固定された冷却手段であるペルチェ素子４と、熱絶縁体３内の中空部３Ａ内に垂直となるように配置されてその下部にペルチェ素子４の放熱面が固定されるとともにその上部がケーシング２の上方かつ外部に至る伝熱器５と、伝熱器５の上側部に固定されてペルチェ素子４で発生した熱を外部に放出する放熱器６と、ペルチェ素子４の表面に垂直に配置されたミラー７と、ミラー７上の表面７Ａに設置された温度センサ８と、から構成されるものであって、ペルチェ素子４は、制御手段１Ｃ（後述する）によって冷却駆動される。また、温度センサ８の検出信号は、制御手段１Ｃに供給され、この制御手段１Ｃにて露点に達した際の温度が検出されるようになっている。
【００１７】
発光・受光手段１Ｂは、ビームスプリッタ１０を内部に配置した光カプラ１１と、この光カプラ１１の入力部１１Ａに配置された光源となる発光部のＬＥＤ１２と、光カプラ１１の出力部１１Ｂに配置された受光部となるＰＤ１３と、光カプラ１１の入出力部１１Ｃに配置された1本単芯の光ファイバ１４と、ＬＥＤ１２を駆動するＬＥＤ駆動部１５とを主な構成要素とする。光カプラ１１内のビームスプリッタ１０は、ＬＥＤ１２から発光された光を透過させて入出力部１１Ｃに接続された光ファイバ１４に至らせる。また、光ファイバ１４を通じて伝送されたミラー７の反射光（後述する）は、ビームスプリッタ１０の反射面１０Ａで反射してＰＤ１３に送られる。
【００１８】
光ファイバ１４は、上端側（符号１４Ａで示す）が光カプラ１１の入出力部１１Ｃに接続され、下端側（符号１４Ｂで示す）が検出手段１Ａのケーシング２内のミラー７近傍に配置されたものであって、その下端側は、ファイバホルダー１６に支持されることでケーシング２に保持される。また、この光ファイバ１４と、ペルチェ素子４に固定されたミラー７とは垂直に配置され、かつ矢印（イ）−（ロ）方向で示される幅方向に対して間隔をおいて平行な位置関係に配置されている。
【００１９】
また、光ファイバ１４の下端側（先端側）１４Ｂの端面は、図２に示されるように光ファイバ１４のコア軸線（符号Ｍで示す）に対して傾斜するように設けられて、かつ該光ファイバ１４を経由した伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる反射面１７となっている。この反射面１７は、研磨することにより伝送光が全反射するように加工されるものであって、本例では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面の傾斜角度は４５度に設定されている。これにより光ファイバ１４の伝送光を直進させずその伝送光の進行方向を９０度転換することで、側方に該光ファイバ１４と平行配置されたミラー７に対して、直交するようにその伝送光を入射させることができる。その後、ミラー７の表面７Ａにて反射した反射光は、反射面１７で再度反射された後、光ファイバ１４を逆行して、光カプラ１１内のビームスプリッタ１０に伝送される。
【００２０】
ここで、反射面１７で反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー７の表面７Ａに入射する角度は直角に設定されているために、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４にそのまま戻り、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となり、光ファイバ１４端部の反射面１７に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、ミラー表面７Ａの結露が検出される。
【００２１】
制御手段１Ｃは、増幅器２０、基準データ記憶部２１、比較器２２、温度調整部２３、演算部２４を主な構成要素とするものである。増幅器２０は、ＰＤ１３で受光した光の検出信号を増幅する。基準データ記憶部２１は、ＰＤ１３で検出された光量が、ミラー７上で結露が生じたことを示す値となった否かの判断基準となる基準光量データを記憶する。比較器２２では、増幅器２０から供給された光の光量を示す検出データと、基準データ記憶部２１の基準光量データとを比較し、ミラー７の表面７Ａに結露が生じるように、温度調整部２３に対してペルチェ素子４に供給する電流を調整する。演算部２４は、比較器２２での判定結果に基づき、結露が生じ始めたときの温度センサ８の検出温度を計算し、図示しない出力部から出力する。
【００２２】
そして、上記鏡面冷却式露点計では以下のような作用が奏される。まず、ＬＥＤ１２で発光された光はカプラ１１内のビームスプリッタ１０を透過した後、光ファイバ１４を通じて検出手段１Ａのケーシング２内に伝送される。ケーシング２内に至った伝送光は、光ファイバ１４の反射面１７で反射してその進行方向が９０度変更された後、側方に該光ファイバ１４と平行配置されたミラー７に対して、直交するように入射される。その後、ミラー７の表面７Ａにて反射した反射光は、反射面１７で再度反射された後、光ファイバ１４を逆行するように伝送され、光カプラ１１内のビームスプリッタ１０を経由してＰＤ１３に至る。
【００２３】
ＰＤ１３で検出された光の光量を示す検出信号は、増幅器２０で増幅された後、比較器２２に供給される。比較器２２では、ＰＤ１３で検出された光量を、基準データ記憶部２１に記憶されている基準光量データと比較し、例えば検出光量が基準光量データを下回っているか否かにより、ミラー表面７Ａで結露が生じているか否かを判定する。すなわち、比較器２２では、ミラー表面７Ａ上で散乱光が発生して受光量が基準光量データを下回って減少した場合に、ミラー表面７Ａに結露が生じていると判定する。そして、この判定結果を常時取り込むことで、ミラー表面７Ａに結露が生じるように、温度調整部２３に対してペルチェ素子４への供給電流を調整させる。また、比較器２２の判定結果は演算部２４にも供給され、この演算部２４において、結露が生じ始めたときの温度センサ８の検出温度を計算した後、図示しない表示部に出力する。
【００２４】
以上詳細に説明したように本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、ＬＥＤ１２・ＰＤ１４・ミラー７の間に、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａに照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４を配置し、更にミラー７に対して光を照射する光ファイバ１４の端面を、該光ファイバ１４の伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面１７としたので、この反射面１７によって伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面１７の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面１７を、光ファイバ１４と平行に位置させることができ、その結果、ミラー７と光ファイバ１４の間隔（矢印（イ）−（ロ）方向に沿う間隔）を短くでき、同方向に対して装置が大型化することがない。すなわち、本実施形態の鏡面冷却式露点計では、ミラー７、ペルチェ素子４と光ファイバ１４とを平行配置することができることから、光ファイバ１４を斜めに配置することで２方向にスペース上の制約が生じていた従来の鏡面冷却式露点計と比較して、装置全体の大幅な小型化が可能となる。
また、ケーシング２、ペルチェ素子４やミラー７等の検出手段１Ａの小型軽量化が図れることから、その部分の共振周波数を高く設定することができ、振動の影響を受けにくくすることができる利点も得られる。
【００２５】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に設定したことから、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４端の反射面１７にそのまま戻り、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となり光ファイバ１４端の反射面１７に戻る光量が減衰することになる。そして、この反射光の減衰量に基づき、制御手段１Ｃの比較器２２にてミラー表面７Ａの結露を検出することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、ＬＥＤ１２から照射された光をミラー７に伝送し、ミラー表面７Ａで照射した光の反射光を受光してＰＤ１４に伝送する光ファイバ１４は1本単芯であり、該光ファイバ１４には、該光ファイバ１４を通じて伝送されたミラー表面７Ａでの反射光を分離してＰＤ１４に送るビームスプリッタ１０が設けられていることから、従来のように発光側の光ファイバと、受光側の光ファイバという２本の光ファイバを使用することなく、1本単芯の光ファイバ１４によって、ミラー表面７Ａに供給する入射光と、ミラー表面７Ａで反射した反射光を双方向に送ることができ、その結果、光ファイバ１４の曲げ半径が大きくならず、光ファイバ１４を引き回す際の制約が小さくなって、高い自由度で構成部材を配置することができるとともに、図１に符号１４Ｃで示すように光ファイバ１４の余分な部分を丸く束ねることも可能となる。
【００２７】
また、本実施形態に示される鏡面冷却式露点計では、反射面１７が全反射するようにその傾斜角度が設定されていることから、この反射面１７で、光ファイバ１４を通じて供給された伝送光が反射して、光を減衰させずミラー表面７Ａで効率良く光を反射させることができる。
【００２８】
上記に示す実施形態の他の例として以下のような構成がある。すなわち、上記実施形態では、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に設定しているが、これに限定されず、図３に示すように、光ファイバ１４の軸線Ｍに対する反射面１７の傾斜角度を４５度に近似する角度（本例では４３度）に設定し、かつ該反射面１７によって反射した光ファイバ１４の伝送光が、ミラー表面７Ａに入射する角度を９０度に近似する角度（同様に４３度）に設定しても良い。そして、このような角度設定によって、ミラー表面７Ａが結露していないときは、該ミラー表面７Ａでの反射光は光ファイバ１４端の反射面１７に戻らず、また、ミラー表面７Ａに結露が生じたときには、該ミラー表面７Ａでの反射光は散乱光となりその一部が光ファイバ１４端の反射面１７に戻ることになる。そして、光ファイバ１４端に戻った反射光に基づき、ミラー表面７Ａの結露を検出することが可能となる。
【００２９】
また、上記実施形態では、光ファイバ１４の端面を軸線Ｍに対して４５度に傾斜する反射面１７としたが、これに限定されず、図４に示すように光ファイバ１４の端面は軸線Ｍに対して９０度とし、この光ファイバ１４の端面に、該光ファイバ１４を経由して伝送された伝送光を反射してミラー表面７Ａに至らせる傾斜状の反射面３０を有するプリズム３１を固定しても良い。そして、このようなプリズム３１の反射面３０によって、ミラー７を照射する伝送光の進行角度を変更することができる。例えば、反射面３０の角度を４５度に設定することで、伝送光を９０度進路変更させることができ、これによって直交するように伝送光が入射されるミラー７の反射面７Ａを、光ファイバ１４と平行に位置させることができ、その結果、ミラー７と光ファイバ１４の間隔（矢印（イ）−（ロ）方向に沿う間隔）を短くでき、同方向に対して装置が大型化することがない。また、このように光ファイバ１４の端部に反射面３０を有するプリズム３１を固定する方式では、プリズム３１の交換によって様々な傾斜角度を持つ反射面３０を得ることができる。例えば、反射面３０の傾斜角度を、図３に示すような４３度に容易に変更することもでき、反射の形態を種々設定することが可能となる。
【００３０】
また、上記実施形態では、光ファイバ１４の端面を軸線Ｍに対して４５度に傾斜する反射面１７としたが、その際、光ファイバ１４の末端部を図５に示すように球状に形成しても良い。これにより反射面１７の面積を大きくとることができ、レンズ効果によって信号光量が増加し、ＳＮ比を向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、ケーシング２の近傍に放熱器６を配置したが、これに限定されず、図６に示すように伝熱器５を上方に延長して、光カプラ１１の近傍に放熱器６を配置しても良い。これにより放熱器６の熱をケーシング２から離れた箇所で拡散させることができ、露点測定に際して放熱器６の放熱の影響をより小さくすることができる。
また、光ファイバ１４の先端の反射面をミラーコートすることで、ミラー表面への光量が増加し、もってＳＮ比を向上させることができる。
また、光ファイバの側面に反射防止コート処理を行うことで、透過率を増加させ、ミラー表面７Ａからの反射信号光を増加させることでＳＮ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係わる鏡面冷却式露点計の概略構成図
【図２】光ファイバの構造（１）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図３】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（２）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図４】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（３）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。
【図５】他の実施形態として挙げた光ファイバの構造（４）を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下方側から見た斜視図である。
【図６】他の実施形態として挙げた鏡面冷却式露点計の概略構成図
【符号の説明】
【００３３】
１Ａ 検出手段
１Ｂ 発光・受光手段
１Ｃ 制御手段
４ ペルチェ素子（冷却手段）
７ ミラー
７Ａ ミラー表面
８ 温度センサ（温度検出手段）
１０ ビームスプリッタ（光分離手段）
１２ ＬＥＤ（発光部）
１３ ＰＤ（受光部）
１４ 光ファイバ
１７ 反射面
３０ 反射面
３１ プリズム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、
前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、
前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端は、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面に形成されていることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
【請求項２】
被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、
前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、
前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端には、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
【請求項３】
発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面で照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバは1本単芯であり、該光ファイバには、該光ファイバを通じて伝送された前記ミラーの表面での反射光を分離して受光部に送る光分離手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項４】
前記光ファイバの先端の反射面は全反射するようにその傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項５】
前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度は４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、前記ミラーの表面に入射する角度は９０度に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項６】
前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度は４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、ミラーの表面に入射する角度は９０度に近似する角度に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項１】
被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、
前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、
前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端は、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面に形成されていることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
【請求項２】
被測定気体が供給される空間内に配置されるミラーと、該ミラーを冷却する冷却手段と、前記ミラーの表面に対して光を照射する発光部と、前記発光部から照射された光が前記ミラーの表面で反射した反射光を受光する受光部と、前記ミラーの表面温度を検出する温度検出手段とを有し、冷却手段にて冷却した前記ミラーの表面上に被測定気体に含まれる水蒸気を結露させることによって、前記受光部での反射光量の変化を基に、前記ミラーの表面上の温度を被測定気体の露点温度として検出する鏡面冷却式露点計において、
前記発光部、前記受光部、前記ミラーの間には、前記発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面に照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバが配置され、
前記ミラーに対して光を照射する光ファイバの先端には、該光ファイバを経由して伝送された伝送光を反射して前記ミラーの表面に至らせる傾斜状の反射面を有するプリズムが固定されていることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
【請求項３】
発光部から照射された光を前記ミラーに伝送し、該ミラーの表面で照射した光の反射光を受光して前記受光部に伝送する光ファイバは1本単芯であり、該光ファイバには、該光ファイバを通じて伝送された前記ミラーの表面での反射光を分離して受光部に送る光分離手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項４】
前記光ファイバの先端の反射面は全反射するようにその傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項５】
前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度は４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、前記ミラーの表面に入射する角度は９０度に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項６】
前記光ファイバの先端の反射面の該光ファイバの軸線に対する傾斜角度は４５度に設定され、かつ該反射面によって反射した光ファイバの伝送光が、ミラーの表面に入射する角度は９０度に近似する角度に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面冷却式露点計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１３９２１６（Ｐ２００９−１３９２１６Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１５７５１（Ｐ２００７−３１５７５１）
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]