JPH04109151A - センサー - Google Patents

センサー

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JPH04109151A
JPH04109151A JP22761190A JP22761190A JPH04109151A JP H04109151 A JPH04109151 A JP H04109151A JP 22761190 A JP22761190 A JP 22761190A JP 22761190 A JP22761190 A JP 22761190A JP H04109151 A JPH04109151 A JP H04109151A
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JP
Japan
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thin film
thickness
prism
sensor
color
Prior art date
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Pending
Application number
JP22761190A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Sato
進 佐藤
Yoshihiro Togashi
富樫 義弘
Norio Ito
紀男 伊藤
Koichi Ishii
孝一 石井
Shinji Yasuda
真司 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US07/746,990 priority patent/US5218212A/en
Priority to GB9118549A priority patent/GB2248929B/en
Publication of JPH04109151A publication Critical patent/JPH04109151A/ja
Priority to HK39895A priority patent/HK39895A/xx
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035Gas-insulated switchgear
    • H02B13/055Features relating to the gas
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/783Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/53Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56Gas reservoirs
    • H01H2033/567Detection of decomposition products of the gas

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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] この発明は、酸性または塩基性の物体のセンサーに関す
るものである。
〔従来の技術〕
変圧器、しゃ断器、母線等の電気機器に、絶縁、冷却性
能等が優れたSF6ガス等を絶縁冷却媒体として使用し
た、いわゆるガス絶縁機器が使用されている。
前記電気機器において異常が発生した場合、例えば電気
的接触部の接触不良によるアークやコロナが発生したり
、閃絡が発生した場合、これらの異常は5通常これらの
機器が金属製のケースで被われており、外部からは、容
易に検出できない。
一方、SF6ガス中で異常が発生した場合、SF6ガス
の分解生成ガスが発生するため、その分解生成ガスを感
度良く検出するセンサーがあれば、それを利用して、電
気機器の異常診断が可能になる。
これらのセンサーとして、たとえば、特願平l−305
074に示されるような呈色物資を絶縁媒体中に・固定
し、SF6ガスの分解生成ガスと電気機器中に僅かに含
まれる水分との反応により生成するHF(フッ化水素)
のような酸性ガスにより、呈色反応を光学的に検出する
方法が提案されている。
第4図は、その基本構成を示す説明図であり、図におい
て、+11は電気機器の接地容器、(2)はその金属性
導体、(3)はSF6ガス、(4)は呈色物資、(5)
は呈色物資を電気機器内に固定するプリズム、(6)は
光源、(7)は分光器、(8)は光電子増倍管、(9)
は診断装置、(10)は光ファイバーである。 第5図
は、第4図14)、(5)の詳細図であり、センサ一部
分を示している。
この場合の異常検出の原理は、電気機器中でHF等の分
解生成ガスが発生すると、呈色物資が呈色反応を示して
、変色を生じるが、その内最も感度のよい波長すなわち
最も変化の著しい波長について、分光器、及び光電子増
倍管によりプリズム表面からの反射光の変化を調査し、
変化があれば診断装置により異常の判定を行なうもので
ある。
また、センサ一部については、上記出願明細書にて明ら
かなように、呈色物資の水溶液をプリズム表面に塗布し
た後、乾燥固着するものである。
〔発明が解決しようとする課題1 しかし、前記のように呈色物資の水浴液をプリズムなど
の固体表面上に塗布した後、乾燥固着する方法は、その
水溶液の濃度や塗布方法等に製造ノウハウが含まれ、特
に感度の良いセンサーとは何かという点に関し、明確に
する必要があった。
更に、感度向上に関する知見を得て、それを工業的に大
量生産する手段についても明確にする必要があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、感度の良いセンサーを安定的に、しかも大量
に製造することを目的とする。
〔課題を解決するための手段1 この発明に係るセンサーは、 呈色物資薄膜の呈色反応を、透過光や反射光により、光
学的に検出して 酸性、あるいは塩基性の物資を検出するセンサーにおい
て、 薄膜を形成する固体がプリズムの表面であり。
膜厚が100〜600オングストロームであることを特
徴とする ものであり、また、最も効果的で工業的大量生産も可能
なセンサーとして、 薄膜を形成する物資が。
呈色物資を有m溶剤中に溶解し、 有機溶剤を乾燥して再結晶させた後、 真空蒸着により薄膜を形成したことを特徴とする ものを提供するものである。
[作用] 呈色物資は、その分子の電子の状態が、酸性、塩基性物
資により変化し、光の吸収、反射スペクトルが変化して
、呈色反応を示すものである。従って、光のスペクトル
の変化を感度良く検出すれば、肉眼でははっきりしない
ような呈色反応を検出できる。
かかる原理に基づき、中性雰囲気に、呈色物資を置き、
呈色物資に固有の呈色反応により変化する波長を含む光
源により、呈色物資を照射し、その反射、吸収された光
の波長分析を行なうことにより、呈色反応の有無、すな
わち酸性、塩基性物資の存在及び、程度を知ることがで
きる。
呈色物資を固定する物体として、プリズムを利用する場
合は、次の通りになる。プリズムは、良く知られている
ように、入射光が、プリズムの壁面(側面)で全反射す
るとされているが、実際には、光がプリズム側面から外
部に少し漏れ出たのちプリズム内に戻る。従って、呈色
物資をプリズムの側面に付着させておけば、プリズムの
入射光全反射して出力光となる過程において、呈色物資
を光が通過し、そのため、呈色反応があれば、呈色物資
の光の吸収特性の変化が検出できるにの場合、呈色物資
の膜厚が厚いと、呈色反応が膜の表面側で発生するため
、プリズムの通過光が呈色反応が発生している部分を通
過せず、全く、検出できないことになり、膜厚が薄い場
合、呈色反応の量が少なくなり、感度が低くなる。
従って、呈色物資の膜厚には最適値が存在し、また、膜
厚が最適価で、かつ、膜厚が均一であるほど、光学的に
呈色反応を検出する際の感度が良くなる。
呈色物資の膜厚の最適値は、300〜400オングスト
ロ一ム程度であることが実験的にわかった。
このような薄膜を得るため、真空蒸着を用いる。
本発明は、上記のように、プリズム表面に呈色物資の薄
膜を呈色反応が検出できる範囲の厚みを有するものとし
、プリズムの表面から漏れ出た後、再度反射、透過して
きた光を得るセンサーであり、その反射、透過光をスペ
クトル分解し、スペクトル毎に光の強さを測定し、その
出力を演算して、呈色反応の有無、すなわち酸性、また
は塩基性物資の存在を判定する為に供するものである。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(5)はプリズム、Fillは膜厚100
〜600オングストロームの呈色物資の薄膜である。第
2図は、呈色物資をクリスタルバイオレットとし、第1
図に示したプリズムの表面のクリスタルバイオレット薄
膜の厚さを変えた場合に、呈色反応前後により、プリズ
ムの透過率、すなわち、各波長毎のプリズムへの入射光
の強さと出力光の強さの比がどのように変化するかを調
査した結果である。
ここで(a)は波長680nm、fblは波長550n
m、(cl は波長440nmにおける横軸は呈色物資
の膜厚、縦軸は透過率である。各図において、Oは呈色
反応前、口は呈色反応後を示しており、Δは呈色反応前
後の透過率の変化分を示したものである。なあ、この図
は、クリスタルバイオレットの酸性物資に対する反応を
、各スペクトルにおける透過率の変化として示したもの
であり、各波長はクリスタルバイオレットの反応色にお
いて最も変化する部分を示している。
第2図により、膜厚として、いずれの波長においても3
00〜400オングストロームで透過率の変化が最大と
なっていることがわかる。すなわち。
上記の膜厚で微量の酸性、または塩基性物資を最も感度
層(検出できるといえる。
なお、膜厚が100〜600オングストロームの範囲で
あれば、各波長に対し、なんらかの変化が観測されるこ
とから、感度を議論しなければ酸性、または塩基性物資
の検出が可能であることがわかる。
前記実施例において、呈色物資の薄膜は、真空蒸着によ
りプリズム表面に形成したものである。
真空蒸着による薄膜の性質は、薄膜の厚さの他。
蒸発材料、蒸着プロセス条件に左右される。呈色物資は
、有機材料であり、分子の分解温度が低いため、蒸発温
度は高(出来ない、また、クリスタルバイオレットの場
合、水分を含まない結晶と水分を含む結晶は、全く異な
った色であり、その名前のごとくバイオレットを呈する
のは、後者である。このような条件を加味し、かつ、薄
膜を安定的に製造する方法について、次の手段を開発し
た。
それは。
呈色物資を有機溶剤中に溶解し、 有機溶剤を乾燥して再結晶させた後、 真空蒸着により薄膜を形成したことを特徴とする ものであり、これにより、前記厚みの呈色物資薄膜をプ
リズム表面に形成できるとともに、膜厚の制御により、
最も感度よく酸性、あるいは、塩基性物資を検出するセ
ンサーを提供するものである。
呈色物資を有機溶剤中で溶解することにより、有機溶剤
中にふくまれるイオンが発色団を活性化するとともに、
それを乾燥し再結晶化する際結晶の大きさが小さ(なり
、蒸発温度を低く押さえられる効果がある。
第3図は、ある真空蒸着炉において、真空度と蒸発温度
を一定にして、蒸発ルツボ中の呈色物資の量と、ガラス
板の表面に蒸着した呈色物資薄膜の厚さの関係を調査し
たものである。ここで、ガラス板上の薄膜厚さは、干渉
顕微鏡により、測定したものである。この特性は、原点
を通る直線状になっているので、この関係から薄膜の厚
さが制御できることがわかる。
以上のように、この発明によれば、 +11呈色物資薄膜の呈色反応を、透過光や反射光によ
り、光学的に検出して #I性、あるいは塩基性の物資を検圧するセンサーにお
いて、 薄膜を形成する固体がプリズムの表面であり、膜厚が1
00〜600オングストロームであることを特徴とする センサー (2)薄膜を形成する物資が、 呈色物資を有tram剤中に溶解し、 有機溶剤を乾燥して再結晶させた後、 真空蒸着により薄膜を形成したことを特徴とするセンサ
ー として構成したので、感度のよい酸性、または塩基性物
資のセンサーが得られ、また大量生産が可能となる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す説明図、第2図は
、この発明の構成要件である呈色物資の膜厚の効果を示
す図、第3図は、真空蒸着法により膜厚が制御できるこ
とを示す説明図、第4図は、従来例のセンサーと、その
使用法を示す説明図。 第5図は、従来のセンサーを示す説明図である。 図において、+1+は電気機器の接地容器、(2)はそ
の金属性導体、(3)はSF6ガス、(4)は呈色物資
、(5)は呈色物資を電気機器内に固定するプリズム、
(6)は光源、(7)は分光器、(8)は光電子増倍管
、(9) は診断装置、(10)は光ファイバーであり
、(11)は膜厚が100〜600オングストロームの
呈色物資薄膜である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分わ示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)呈色物資薄膜の呈色反応を、透過光や反射光によ
    り、光学的に検出して酸性、あるいは塩基性の物資を検
    出するセンサーにおいて、薄膜を形成する固体がプリズ
    ムの表面であり、膜厚が100〜600オングストロー
    ムであることを特徴とするセンサー
  2. (2)薄膜を形成する物資が、呈色物資を有機溶剤中に
    溶解し、有機溶剤を乾燥して再結晶させた後、真空蒸着
    により薄膜を形成したことを特徴とする記載のセンサー
JP22761190A 1989-11-24 1990-08-29 センサー Pending JPH04109151A (ja)

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GB9118549A GB2248929B (en) 1990-08-29 1991-08-29 Sensor
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HK39895A (en) 1995-03-31
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