(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一断面の貫通孔が少なくとも３本形成された基体に、所定の距離をおいてこれら貫通孔を横断する凹部を形成し、これら２つの凹部が対向する領域を透光性板材により封止してセルを構成し、前記セルにビームスプリッタを介して同一光源からの２本のビームを入射させ、また前記セルから出射されたビームをプリズムにより同一点に反射させて干渉縞を生じさせる光学要素を収容してなる光干渉式流体特性測定装置。
【請求項２】
前記セルが、弾性材料からなるシール材を介装して透光性板材を前記基体により直接、または剛性部材を介して押圧して形成されている請求項１に記載の光干渉式流体特性測定装置。
【請求項３】
同一断面の貫通孔が少なくとも３本形成され、かつ所定の距離をおいてこれら貫通孔を横断する凹部と、前記凹部に対向する領域に同一光源からの２本のビームを入射させて干渉縞を生じさせる光学手段を収容する凹部とが形成された光干渉式流体特性測定装置用のフレーム構造。
【請求項４】
前記貫通孔を横断する凹部と、前記光学手段を収容する凹部とが連続体として構成されている請求項２に記載の光干渉式流体特性測定装置用のフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定流体と標準流体との光の屈折率の相異を干渉縞の変移として検出し、この変移に基づいて被測定流体の発熱量や濃度等の特性を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光干渉式流体特性測定装置は、例えば実開昭63−199056号公報に見られるように測定セル、リファレンスセル、光源、レンズ、ビームスプリッタをなす平行平面鏡、プリズム、干渉縞検出手段等を光学要素とし、これら要素を光軸に対して所定位置となるように有底の筺体の底部にネジ止めして構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流体の特性変動に伴って生じる干渉縞の変移量は、極めて微小で、要素相互間のズレが検出精度を大きく左右するため、要素の取り付けには熟練を必要し、製造コストが上昇する。また、外力に対しても相互間の位置ズレが生じない程度の強度を確保する必要上、筺体が厚くなり装置の重量が重くなるという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光学要素の組み付け作業が容易で、かつ軽量化が可能な光干渉式流体特性測定装置を提供することである。
また本発明の他の目的は、上述の測定装置に適したフレーム構造を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、同一断面の貫通孔が少なくとも３本形成された基体に、所定の距離をおいてこれら貫通孔を横断する凹部を形成し、これら２つの凹部が対向する領域を透光性板材により封止してセルを構成し、前記セルにビームスプリッタを介して同一光源からの２本のビームを入射させ、また前記セルから出射されたビームをプリズムにより同一点に反射させて干渉縞を生じさせる光学要素を収容するようにした。
【０００５】
【作用】
貫通孔を区画する垂直壁、水平壁により基体全体の剛性を確保でき、またセルを構成する透光性板材や光学要素を収容する凹部を高い精度で容易に形成できるため、これら凹部に要素を規制して組みつけることにより高い精度で要素を配置することができる。
【０００６】
【発明の実施の態様】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の光干渉式流体特性測定装置を構成するフレーム構造の一実施例を示すものであって、基体１は、引き抜き加工、または押し出し加工が容易で、かつ比較的剛性が高いアルミ等の金属材料を、図２に示したように第１、第２、第３、及び第４の貫通孔２、３、４、５を形成して構成されている。
【０００７】
第１、及び第３の貫通孔２、４は、リファレンスセルＳ１、Ｓ２を、また中央の第２の貫通孔は、若干幅広に形成されていて測定セルＭを構成するもので、測定ガスに対応した光路長となるように所定の位置に表面から底部に到達する凹部６、７を形成して透光性板材８、９が対向配置されている。これら透光性板材８、９は、基体１との気密性を確保するため、パッキンやグリース層のシール材１０、１１を介して対向する側に板バネ等の固定具１２、１３により固定されている。
【０００８】
これら透光性板材８、９に隣接するように一方の外側にはビームスプリッタをなす平行平面鏡１４を、また他方の外側にはプリズム１５を収容する凹部１６、１７が設けられている。
【０００９】
また、平行平面鏡１４に対して４５度となる第４の貫通孔５の領域には、切欠き部を形成して平行平面鏡１４に対向するように発光ダイオードや白熱電球などの光源エレメント１９を配置する貫通孔２０が穿設されている。
【００１０】
また、光学エレメント１９と平行平面鏡１４とを結ぶ光路に平行に平行平面鏡１４から反射された光を通過させる凹部２１が形成されている。この凹部２１と第４の貫通孔５との交差領域には、平面鏡２２がネジ等の固定手段２３により取付けられ、また第４の貫通孔５には、出射口に所定の倍率で干渉縞を出力するレンズ２４、２５が配置されている。なお、これらレンズ２４、２５は、第４の貫通孔５に平行に形成されたスリット２６、２７に位置調整可能にネジ２８、２９により固定されている。
これら光学部材を収容する凹部６、７、１６、１７やレンズ２４、２５を固定するスリット２６、２７は、放電加工やフライス加工等により精密に形成することができる。
【００１１】
このような基体１の凹部６、７、１６、１７は、精密に形成されているので、凹部６、７に透光性板材８、９を、また凹部１６、１７に平行平面鏡１４、プリズム１５を装填して固定することことにより、高い精度で配置することができる。なお、最後の調整は、固定手段２３を緩めて平面鏡２２の角度を変更したり、また固定手段２８、２９を緩めてレンズ２４、２５を調整して干渉縞の間隔やサイズを変更することにより行う。
【００１２】
このように光学部材が配置された上述の装置は、図４に示したように光源エレメント１９からの平行ビームＬ０は、平行平面鏡１４により２本のビームＬ１、Ｌ２に分割され、一方のビームＬ１は測定セルＭの一側寄りの光路を通って、プリズム１５に入射し、測定セルＭの他側寄りの光路を通るビームＬ３となって平行平面鏡１４に入射する。
【００１３】
また他方のビームＬ２は、リファレンスセルＳ１を通過してプリズム１５により再びリファレンスセルＳ２からビームＬ４として出射し、平行平面鏡１４の、測定セルＭ１からの出射したビームＬ３の照射点と同一点Ｐで重なって干渉縞を生じ、ビームＬ５として平面鏡２２に入射する。平面鏡２２から出射したビームＬ６は、レンズ２４、２５の拡大光学系により検出に適した大きさに拡大され出力する。
【００１４】
ところで、基体１は、貫通孔２、３、４、５を区画する垂直壁１ａ〜１ｅや、上面、底面の水平壁１ｆ、１ｇにより剛性が高いため、軽量で外力に対して歪みが極めて小さい構造となっており、また透光性板材８、９が基体１に弾圧された状態であるから、透光性板材８、９と基体１との熱膨張率の相違による透光性板材８、９の歪みを可及的に排除できて、干渉縞の無用な移動を排除して高い精度での測定を可能とする。
【００１５】
なお、上述の実施例においては、基体１の水平壁１ｆから凹部を形成しているが、図５（イ）に示したようにレンズ固定用のスリット３０、３１を垂直壁１ｅに形成したり、また図５（ロ）に示したようにセル形成用の透光性板材８、９を挿入する貫通孔３２、３３を垂直壁１ａ〜１ｅに形成してもよい。
【００１６】
また、上述の実施例においては、平行平面鏡１４、プリズム１５を収容する凹部１６、１７と、セル形成用の透光性板材８、９を挿入する凹部６、７とをそれぞれ独立に形成しているが、図６（イ）に示したように連続する凹部３４、３５として形成し、必要に応じて透光性板材８、９の両側を規制する仕切り部３４ａ、３５ａを形成しても同様の作用を奏する。
【００１７】
なお、上述の実施例においては、貫通孔を断面矩形として構成しているが、ビームの通過に障害を与えない断面形状、例えば多角形、円形、楕円形の貫通孔として形成しても、また外側のセルＳ１、Ｓ２に被測定流体を、また中央部のセルＭに基準流体を封入しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００１８】
また、上述の実施例においては、レンズ２４、２５を固定する領域を同一の基体１に求めているが、干渉縞となった光ビームは、その光路を変更しても測定精度には影響を与えないから、図６（ロ）に示したように少なくとも測定セルＭとリファレンスセルＳ１、Ｓ２を形成できる貫通孔３’、４’と貫通孔２’だけを形成した基体１’を用いても同様の作用効果を奏することは明らかである。
【００１９】
さらに、上述の実施例においては、透光性板材８、９の背面を板バネ等の固定具１２、１３で押圧してシールを実現しているが、図７に示したようにシール材１０、１１の弾性を積極的に利用することにより、セルの光学長を高い精度で規定することができる。
【００２０】
すなわち、シール材１０、１１をシリコンゴム等の弾性材料により構成し、透光性板材８、９の背面を基体１の凹部６、７により直接押圧するか、剛性材料のスペーサ３６、３７により押圧すると、シール材１０、１１の弾性に関わり無く、透光性板材の表面間距離Ｌを一定に規制でき、かつ透光性板材８、９と基体１の熱膨張差による透光性板材８、９の歪みを排除することができる。さらに固定具１２、１３による押圧に比較して封止力の向上を図ることができ、セルからの漏れを確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、同一断面の貫通孔が少なくとも３本形成された基体に、所定の距離をおいてこれら貫通孔を横断する凹部を形成し、これら２つの凹部が対向する領域を透光性板材により封止してセルを構成し、セルにビームスプリッタを介して同一光源からの２本のビームを入射させ、またセルから出射されたビームをプリズムにより同一点に反射させて干渉縞を生じさせる光学要素を収容するようにしたので、貫通孔を区画する垂直壁、水平壁により基体全体の剛性を確保できて外力による歪みを可及的に抑えることができ、また高い精度で形成された凹部に光学要素を規制して組みつけることにより高い位置精度で配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光干渉式流体特性測定装置の一実施例を示す組立斜視図である。
【図２】同上装置を構成する基材の一実施例を示す斜視図である。
【図３】図（イ）、（ロ）は、それぞれ平行平面鏡、及びプリズムの一実施例を、底面から見た状態で示す図である。
【図４】同上装置の光路を模式的に示す図である。
【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれレンズを固定するスリット、及びセルを構成する透光性板の挿入凹部を他の位置に形成した基体の他の実施例を示す図である。
【図６】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の他の実施例を示す図である。
【図７】同上セルを構成する透光性板材の固定構造の他の実施例を、セルＳ１の断面で示す図である。
【符号の説明】
１  基体
１ａ〜１ｅ  垂直壁
２、３、４、５  貫通孔
６、７、１６、１７  凹部
８、９  透光性板材
１０、１１  シール材
１２、１３  固定具
１４  平行平面鏡
１５  プリズム
１９  光源エレメント
２０  貫通孔
２２  平面鏡
２３  固定手段
２４、２５  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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