JPH10281920A

JPH10281920A - 環境的に安全な物質を利用する加熱、換気及び空調システムの漏れ検出に使用する光源

Info

Publication number: JPH10281920A
Application number: JP11737097A
Authority: JP
Inventors: D Carey Terence; ディー．キャレイテレンス
Original assignee: Bright Solutions Inc
Current assignee: Bright Solutions Inc
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱、換気及び空調システムにおける漏れを
確定するために、その冷媒中の蛍光発生染料を利用して
漏れ個所を試験する際に使用する光源を提供する。【解決手段】ファセットされたリフレクターとランプ
及び干渉フィルタを組み合わせて光源を構成し、その光
源から狭い波長の光を射出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱、換気及び空
調システムにおける漏れの検出に使用する光源に関す
る。特に、本発明は、光源から射出された光の波長より
も大きい波長の光を再放出する物質の検出が可能な光源
に関する。

【０００２】

【発明の背景】クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）冷媒
がオゾン層を破壊するという理由により、環境に“フレ
ンドリー”な代替触媒の開発が必要になっている。デュ
ポン、インターナショナルケミカルその他は、環境に対
してより安全で、オゾン層を減少させるファクターがゼ
ロからＣＦＣ冷媒におけるファクターのほんの一部の範
囲であるハイドロフロロカーボン（ＨＦＣ）冷媒を開発
した。

【０００３】冷媒及び／または潤滑油に、ナフタルイミ
ド、ペリレン、チオキサンテン（thioxanthane）、クマ
リン、または蛍光剤のような染料を追加する手段によれ
ば、適当または特殊な性質を有する光源下で試験したと
きに漏れ個所に蛍光が現れて漏れを検出することができ
る。そのような漏れ検出技術は知られており、１９９４
年１０月２５日及び１９９５年６月６日にそれぞれ発行
され本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡されたリチャー
ドジー．ヘンリーの米国特許5,357,782、及び5,42
1,192に記載されている。

【０００４】そのような検出方法を適用して蛍光の存在
を検出する場合、３００〜７００ナノメートルの間の波
長の放射を有する光の下で漏れを検出したときに可視度
（visibility）が最高となることが測定されている。過
去においては、このような特殊な用途には紫外光源が使
用されていたが、それらは主に３００〜４５０ナノメー
トルの範囲の紫外域の光を放射するために、最高の実績
を与えることができなかった。

【０００５】米国特許商標庁において行われた本発明の
主題に関連する技術的背景の調査によれば、以下の米国
特許が明らかにされた。

【０００６】 4,558,014 4,775,853 5,059,790 5,131,755 5,156,976 5,192,510 5,347,438 5,349,468 5,394,133 5,399,499 5,441,531 本出願の出願人が知るところの付加的な特許には次のも
のが含まれる。

【０００７】 4,758,366 5,149,453 5,357,782 5,421,192 上記のいずれの特許も、本発明の構成要素および作用の
新規な組み合わせについて権利請求も、教示も、開示も
していないと思われる。

【０００８】本発明の装置の目的は、物質に蛍光を発生
させる特有の波長の光を要求する産業や技術で使用すべ
く最適化されたユニットを与え得る光源を提供すること
にある。これは、非破壊検査産業のみならず漏れ検出産
業においても行われる。いずれの場合でも、染料のよう
な物質は３００〜５００ナノメートルの光を放射する光
源下において明るく蛍光を発するであろうが、典型的な
波長の周囲光の下では蛍光が全く検出されないかまたは
ごく僅かに検出される。

【０００９】歴史的には、これらのタイプの方法に使用
される光源は、１１０ボルトまたは２２０ボルトで働く
大きな交流ランプが使用されていた。そのようなランプ
は、フィリップスその他により製造されるＰＡＲ３８と
して知られている。通常、そのようなランプは１００−
２００ワットの範囲であり、所望の蛍光反応を生じさせ
る所望範囲外において相当量の光を発生する。これらの
ランプは大量の熱を生み出し、容積や質量の追加をもた
らす安定抵抗器（ballast）の使用を必要とした。

【００１０】従来のいくつかの欠点を克服する自動安定
ランプが後に開発された。しかしながら、それらはウォ
ームアップが比較的長時間となりがちで、消灯を引き起
こす電圧の急上昇にきわめて敏感で、次のウォームアッ
プの前に長いクールダウンを続けて必要とした。

【００１１】最近では、キセノンのようなガスが充填さ
れたハロゲンタイプの小さい直流ランプ、又は類似物が
開発されている。そのようなランプは安定抵抗器を必要
としない利点があり、寸法が小さく、軽量で電圧のサー
ジやスパークの影響を受けない。それらはまた携帯性を
有し、電池を使用できる。しかしながら、そのようなラ
ンプは所望範囲の光を大きく発することができず、それ
にゆえに多くの使用者の要求に合わせて十分な明るさで
物質を観察できるように効率よく蛍光を発生させること
ができない。これは、おそらくは、蛍光個所、換言すれ
ば漏れ個所において十分な燭光（キャンドルパワー）の
光を発生させる適切なビーム焦点を欠くリフレクターを
使用した結果である。

【００１２】従って、本発明は、小さくて、軽量で、電
圧の急上昇の影響を受けず、耐久性があり、上述した蛍
光染料を効果的に蛍光発光させるために必要な波長の光
を大きく発生させる光源を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】漏れやひび割れの検出、
及び関連する非破壊検査の分野では、異なる波長にて蛍
光を発する異なる染料が使用されている。蛍光は、通常
は、試験に用いられる光源の波長よりも大きな波長の光
の再放出として定義されている。

【００１４】本発明の照明システムの手がかりは、一体
化されたリフレクターを備えたタングステンハロゲンラ
ンプを使用することにあり、その使用は、リフレクター
に対するランプのアライメントのみならず、リフレクタ
ーのデザイン及び包含されたランプにより決定された特
性を実際の照明システムに与える。ここに述べる普通の
シングルエンドのタングステンハロゲンランプは、その
基部をリフレクターの頂点から後方に向けつつリフレク
ターの軸線上に装着される。与えられるリフレクター
は、多くの場合、組み込まれたランプにて生じた光をリ
フレクター及びその軸線からやや離れた所にそれ以上
の、またはより小さい、またははっきりとしたスポット
に集中させる集束リフレクターとされる。

【００１５】既述のハロゲンランプに用いられるリフレ
クターの多くは、光の配分を加減するために、滑らかな
面というよりはむしろファセットされあるいは組織化さ
れた面を利用する。この配列は、光の均一性を改善し、
かつ光線の角度を増加させ、あるいは明暗の境界を滑ら
かにまたは解消させる。リフレクターの表面の小平面
（ファセット）は細かくてほとんど見えない粒からはっ
きりと見える小平面までの範囲にわたっており、それに
伴ってその効果はより少なくまたは一層に明白にされ
る。正しい反射形状と組み合わされたランプは焦点を精
密に制御することができる。これまで利用されてきた滑
らかなアルミニウムのリフレクターでは、新しいハロゲ
ンランプにおいて見出されたガラスリフレクターによっ
てもたらされる幾何学的バランスや寸法の安定を得るこ
とができない。従って、必要な反射特性を得るために内
側のドーム型反射面が適切にコートされたガラスがリフ
レクターの素材として一般に選択される。これらのコー
ティングは、一般には蒸気蒸着により実現される。その
ようなガラスリフレクターは、絶対的な寸法安定性と、
反射面に対するコーティングにより容易に修正できる面
を有しているものとして知られている。

【００１６】ごく最近では、精密に作られたアルミニウ
ムリフレクターを含むランプが開発されている。

【００１７】高性能なアキシャルフィラメントランプと
革新的なファセットされたリフレクターのデザインとの
組み合わせにより、きわめて高い中心燭光と滑らかなビ
ームパターンとを有するランプが生み出された。耐久性
が高く軽量でファセットされたリフレクターを備えたそ
のようなランプは、内側のドーム型のファセットされた
反射面を有するガラスランプが採用された多くの同一装
置にとって満足できるものである。

【００１８】試験されるべき物質に対して蛍光検出が必
要な場合には、光源から射出される光の波長はより綿密
に定められるべきである。小平面を有するリフレクター
を使用することにより、そのような波長を正確に定めか
つ制御し得る。

【００１９】いくつかの白色光リフレクターにより染料
は極めてよく蛍光を発し、白色光リフレクターからの出
力に含まれる範囲と同一のナノメートル域、すなわち４
００〜７００ナノメートルの光により多くの蛍光染料が
励起される。これらの範囲以外の光は大半が無駄であ
り、所望の蛍光を生み出すことはなく、使用者が蛍光を
はっきりと観察する可能性を損なう。従って、ファセッ
トされたリフレクターは、蛍光物質に対して励起波長を
与え、しかも、他のタイプのリフレクターを使用した場
合には不可能な正確さを与える点において理想的であ
る。

【００２０】そのようなランプはまた蛍光反応のために
要求される範囲内のスペクトル幅において効果的であ
り、漏れ検出技術のために要求される正確な焦点をもっ
た高強度の光を提供する。そのような構造により、ごく
小さい光源から１０，０００〜１５，０００燭光ほどの
高さの焦点が得られ、特にビームの広がりは６°〜１４
°である。一般に、ビームの広がりを狭くするほど燭光
が高くなり、得られる蛍光の強度が高くなる。

【００２１】光学フィルタの利用により、リフレクター
ランプからのスペクトル出力をより狭く定めることもで
きる。いずれの例でも、リフレクターランプからの光
は、適用対象に対する所望の波長のみを通過させるべく
弱められる。一般に、吸収またはダイクロイックフィル
タの二種類のフィルタを利用することもできる。ダイク
ロイックフィルターは干渉原理により作用する。

【００２２】本発明の光源から射出された光に合わせて
使用者がシールドまたはアイウェアを利用することによ
り、一定の波長のみを通過させることも可能である。こ
のアイウェアは、めがね、ゴーグル、そして顔面シール
ドを含む幾つかの形態をとることができる。アイウェア
をフィルタと組み合わせて使用した場合、蛍光検出のた
めの波長を極限まで細かく調整することができる。

【００２３】本発明において教示される構造において
は、構成部品が光源を内蔵したハウジングからなり、そ
の光源は内蔵されたランプとともにリフレクターを含
み、そのリフレクターはランプのフィラメントを含む部
分を取り囲む反射可能な小平面を備えている。加えて、
ランプアッセンブリの前方にはフィルタレンズが設けら
れ、そのフィルタレンズは、多くの場合、光源から射出
された光の特定の波長をさらに制限するように働く吸収
フィルタであり、そのフィルタから射出される光はファ
セットされたリフレクターにて反射された特定の範囲内
に制御される。

【００２４】光源に対する外部電源との接続を制御する
オン／オフスイッチも容器内に設けられる。従って、フ
ァセットされたリフレクターと光源の前方に置かれた吸
収タイプのフィルタとを組み合わせる手段により、所定
の狭い光線が本発明のユニットの光源から射出され得
る。本発明のさらなる特徴や利点は、以下に述べる発明
の実施形態についての詳細な説明から明らかになるであ
ろう。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明は図面を参照することによ
りもっともよく理解され、それらの図面においては同様
の要素に対して同一符号を付してある。

【００２６】図１及び図２を参照すると、本発明の実施
形態の光源はフェノール、プラスチックまたは適当な材
質にて構成されたハウジングからなる。ユニットは中空
円筒状であり、それらの両端には、アルミニウムまたは
適当な材質にて構成されたフロントキャップ２及びリア
キャップ３が付設されている。図からわかるようにフロ
ントキャップ２は外部に開口し、その背後にフィルタレ
ンズ４（本実施形態では、ＢＳＩレンズフィルタＮｏ．
ＰＳ−６００からなる）を位置決めしている。

【００２７】ハウジング内にてレンズとリフレクター６
とを適切な間隔に保持するとともに、幾らかの衝撃緩和
作用を与える圧縮ばね５がフィルタレンズ４の直後に配
置されている。

【００２８】フィルタレンズ４の背後に配置されて圧縮
ばね５により隔てられたリフレクター６は、アルミニウ
ムで覆われてファセットされた反射面を有するモールド
ガラスリフレクター（ＴＲＵ−ＡＩＭＢＲＩＬＬＩＡＮ
ＴＭＲ１６）、またはファセットされた面を有するア
ルミニウムリフレクター（ＡＲ７０）のいずれかであ
る。

【００２９】ランプ１０に代わるものとして、オスラム
−シルバニアによる製造されたモデルＡＲ１１１ランプ
を利用できることが確かめられている。これは、精密に
製造されたファセットアルミニウムリフレクターを含
み、精密に取り付けられた紫外ストップバルブを含んで
いる。このユニットは、蛍光物質の放射にとって優れた
特性を生み出すとともに、４°の広がりのビームを提供
する。上述したＡＲ７０ランプよりもいくらか大きいた
め、それに比例してハウジングも幾らか大きくする必要
がある。このランプは、試験されるべき物質とランプと
の間でフィルタを使用しなくても、（３２５〜７００ナ
ノメートルの範囲において）優れた結果を生み出すこと
も確かめられている。

【００３０】ほとんどのリフレクターは、表示照明など
に応用される低電圧高輝度灯を製造するために広く使用
されている。先に指摘したように、上述のタイプのモー
ルドリフレクターは、ファセットされた反射表面９にて
仕上げられる。この表面は、リフレクターから可視光を
反射するよう構成される。表面９には複数の小平面（fa
cet）７Ａが設けられ、その一方ランプ１０から均一な
照明光が提供される。ここで選択された特別な（タング
ステンハロゲン）ランプにより狭いスポット光が提供さ
れる。リフレクター６の背面からは取付部１４が延びて
いる。ランプ１０にはフィラメント部１０Ａ及び首部１
０Ｂが設けられ、それらの内部には、後部がターミナル
１２及びターミナル１３（不図示）と接続されたフィラ
メント１１が設けられている。ターミナル１３はターミ
ナル１２と平行ゆえに現れない。この光源は、通常、フ
ィラメント部１０Ａと、ガラスまたは水晶にて構成され
た首部１０Ｂとによって構成されたエンベロープを有す
るハロゲンバブルのような白熱灯である。ランプ１０
は、そのフィラメント部１０Ａをリフレクター６の表面
９よりも突出させて首部１０Ｂに装着される。ソケット
１５は、ターミナル１２、１３を受け入れて回路導線１
６、１７と接続する。ソケット１５はセラミックまたは
類似物質から構成される。導線部１６Ａはオン／オフス
イッチ１８に延び、導線部１６Ｂを介して外部電源２０
に達する。他の導線１７はソケット１５から電源２０ま
で直接に延びている。

【００３１】ここに述べたランプのいずれかは、典型的
には１２ボルト電源にて作動し、約５０ワットの電力を
消費する。電源２０は電池、ジェネレータまたはダイナ
モにて構成できる。本発明の光源から射出される光の波
長よりも大きな波長の光を再放出する物質を試験するた
めに新規な光源を使用する際に、スイッチ１８は光源の
点滅を切り換えることに利用される。

【００３２】リフレクター６の後部、取付部１４及びソ
ケット１５の廻りには熱シールド１９が延び、その熱シ
ールド１９はリアキャップ３の部分的手段によりリフレ
クター６の後部の適切な位置に保持される。熱シールド
は、本ユニットをその使用中に快適に触れるものとして
維持することを補う。

【００３３】ハロゲンランプを完備した図示のようなフ
ァセットされたリフレクターは、先に述べたようにオス
ラムーシルバニア及び他の出所から入手できる。ランプ
１０は、シリコンまたはエポキシ系接着剤のような適当
な接着手段により取付部１４に接合することが望まし
い。

【００３４】上述のユニットはファセットされたリフレ
クターを含む。ファセットされたリフレクターは、干渉
原理により特有の反射特性を生み出す。

【００３５】使用者が長波長透過物質３１または４１を
含むシールド４０またはアイウェア３０を使用して本発
明の光源からの光の波長をさらに制限したときに光源の
効果はさらに高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の光源から射出された光の波
長よりも大きな波長の光を再放出する物質を試験する際
に使用するための光源の断面図

【図２】本発明の光源の分解組み立て図。

【図３】本発明の光源に関連して使用するための長波長
通過物質を含むアイウェアの斜視図。

【図４】本発明の光源に関連して使用するための長波長
通過物質を含むシールドの斜視図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063613 1738 ＭａｐｌｅｌａｗｎＤｒｉｖｅ, Ｔｒｏｙ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ 48084，Ｕ. Ｓ．Ａ.

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から射出された波長よりも大きな波
長の光を再放出する物質を試験するための光源であっ
て、前記光源は、ファセットされた白色光リフレクター、及び前記ファセ
ットされた白色光リフレクターと前記物質との間に配置
されるランプを含み、前記ファセットされた白色光リフ
レクターは集束リフレクターであり、前記ランプは電源
と接続されるとともにその電源に応答して光を射出し、
前記ファセットされた白色光リフレクターは前記ランプ
から射出された前記光の選ばれた部分を反射するランプ
アッセンブリと、前記ランプアッセンブリと前記物質との間に配置される
レンズフィルタと、を具備し、前記レンズフィルタは前記光源からの前記光及び前記フ
ァセットされた白色光リフレクターにて反射された前記
光をさらに制限し、それにより、前記光源から射出された光が前記物質から
の光の再放出を増すのに効果的な所定範囲に制限され
る。
【請求項２】請求項１の光源において、前記ランプは
タングステンハロゲンランプである。
【請求項３】請求項１の光源において、前記ファセッ
トされたリフレクターはアルミニウム製である。
【請求項４】請求項１の光源において、前記ファセッ
トされたリフレクターはガラス製である。
【請求項５】請求項４の光源において、前記ガラス製
のファセットされたリフレクターはアルミニウムにて覆
われた面を含んでいる。
【請求項６】請求項１の光源において、前記ランプア
ッセンブリは、吸収フィルタとして作用する保護シール
ドをさらに含んでいる。
【請求項７】請求項１の光源において、前記ランプア
ッセンブリは、所定の光束幅となるよう予め焦点が合わ
せられている。
【請求項８】請求項１の光源において、前記レンズフ
ィルタは干渉フィルタである。
【請求項９】請求項１の光源において、前記レンズフ
ィルタは吸収フィルタである。
【請求項１０】請求項１の光源において、前記物質は
漏れ検出染料である。
【請求項１１】請求項１０の光源において、前記染料
はナフタルイミド、ペリレン、チオキサンテン、クマリ
ン、及び蛍光剤を含むグループから選択される。
【請求項１２】請求項１の光源において、前記光源の
使用者によって用いられるフィルタレンズアイウェア、
またはそれに代わるフィルタシールドによって、前記光
源から射出される光の前記波長がさらに制限される。
【請求項１３】請求項１２の光源において、前記フィ
ルタレンズアイウェア、またはそれに代えて前記フィル
タシールドに長波長透過物質を含めることにより前記光
源から射出される光の前記波長がさらに制限される。
【請求項１４】請求項１の光源において、前記ランプ
と前記レンズフィルタとの間に配置され、前記ランプと
前記フィルタレンズとの間の適切な空間的な関係を維持
するように働く衝撃干渉圧縮ばねをさらに含んでいる。
【請求項１５】光源から射出された波長よりも大きな
波長の光を再放出する物質を試験するための光源であっ
て、前記光源は、４００〜７００ナノメートルの間の波長の放射範囲にお
いて主に光を反射するファセットされた白色光リフレク
ター、及び前記ファセットされたリフレクターと前記物
質との間に配置されるランプを含むランプアッセンブリ
を具備し、前記ファセットされた白色光リフレクターは集束リフレ
クターであり、前記ランプは電源と接続されるとともにその電源に応答
して光を射出し、前記ファセットされた白色光リフレクターは前記ランプ
から射出された前記光の選ばれた部分を反射し、それにより、前記光源から射出された光が前記物質から
の光の再放出を増すのに効果的な所定範囲に制限され
る。
【請求項１６】光源から射出された波長よりも大きな
波長の光を再放出する物質を試験するための光源であっ
て、前記光源は、３２５〜７００ナノメートルの間の波長の放射範囲にお
いて主に光を反射するファセットされた白色光リフレク
ター、及び前記ファセットされたリフレクターと前記物
質との間に配置されるランプを含むランプアッセンブリ
を具備し、前記ファセットされた白色光リフレクターは集束リフレ
クターであり、前記ランプは電源と接続されるとともにその電源に応答
して光を射出し、前記ファセットされた白色光リフレクターは前記ランプ
から射出された前記光の選ばれた部分を反射し、それにより、前記光源から射出された光が前記物質から
の光の再放出を増すのに効果的な所定範囲に制限され
る。