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明細書 :温度測定装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第3584292号 (P3584292)
公開番号 特開2004-045283 (P2004-045283A)
登録日 平成16年8月13日(2004.8.13)
発行日 平成16年11月4日(2004.11.4)
公開日 平成16年2月12日(2004.2.12)
発明の名称または考案の名称 温度測定装置
国際特許分類 G01K  7/02      
F16J 15/06      
G01K  7/00      
FI G01K 7/02 Z
F16J 15/06 L
G01K 7/00 A
請求項の数または発明の数 5
全頁数 9
出願番号 特願2002-204563 (P2002-204563)
出願日 平成14年7月12日(2002.7.12)
審査請求日 平成14年7月12日(2002.7.12)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】391012338
【氏名又は名称】埼玉大学長
発明者または考案者 【氏名】長谷川 靖洋
【氏名】山口 作太郎
【氏名】江浦 隆
【氏名】小峰 啓史
個別代理人の代理人 【識別番号】100058479、【弁理士】、【氏名又は名称】鈴江 武彦
【識別番号】100084618、【弁理士】、【氏名又は名称】村松 貞男
【識別番号】100068814、【弁理士】、【氏名又は名称】坪井 淳
【識別番号】100092196、【弁理士】、【氏名又は名称】橋本 良郎
【識別番号】100091351、【弁理士】、【氏名又は名称】河野 哲
【識別番号】100088683、【弁理士】、【氏名又は名称】中村 誠
審査官 【審査官】榮永 雅夫
参考文献・文献 実開昭54-076782(JP,U)
特開平11-211575(JP,A)
実開昭57-177138(JP,U)
実開昭59-42934(JP,U)
実開昭60-88165(JP,U)
特開平7-45531(JP,A)
特開平7-273050(JP,A)
調査した分野 G01K
F16J 15/06
特許請求の範囲 【請求項1】
一方が真空側に固定されるものであって、リング状溝が接合面に互いに対向して設けられ、このリング状溝の内周側に前記真空環境に連通される間隙部が設けられ、前記リング状溝の外周側に複数の当接部及び圧力環境に連通される間隙部が交互に設けられた一対のフランジ部材と、
この一対のフランジ部材の各リング状溝に収容されるリング状弾性部材と、
前記一対のフランジ部材の当接部同士を当接させた状態で、各リング状溝に収容された前記弾性リング部材同士を圧接させて、該一対のフランジ部材相互を締結するフランジ締結手段と、
中間部が前記一対のフランジ部材のリング状溝に収容されたリング状弾性部材間に挟持された状態で横断させて、前記リング状溝の内周側及び外周側の間隙部を通して真空環境側と圧力環境側間に配線される被覆が施された熱電対と、
この熱電対の出力信号に基づいて温度を検出する温度検出部と
を具備したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項2】
前記一対のフランジ部材の各接合面のリング状溝は、少なくとも2本が同軸的に設けられることを特徴とする請求項1記載の温度測定装置。
【請求項3】
さらに、前記一対のフランジ部材のリング状溝に収容されたリング状弾性部材間に塗布されるグリースを備えることを特徴とする請求項1又は2記載の温度測定装置。
【請求項4】
さらに、前記一対のフランジ部材相互間を位置決めする位置決め手段を具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の温度測定装置。
【請求項5】
前記一対のフランジ部材には、前記外周部側の複数の当接部及び間隙部は、交互に、且つ放射状に配されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の温度測定装置。
発明の詳細な説明 【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば真空環境における温度測定を行うのに用いられる温度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、温度測定装置には、測定温度範囲に応じてアルメル・クロメル熱電対等の各種の熱電対が選択的に用いられている。このような熱電対を用いて真空中の温度を測る方法としては、例えばアルメル・クロメル熱電対を用いる場合、熱電対を同質の材料のアルメル及びクロメルで製作した専用の接続用真空フランジを用いて真空環境と圧力環境である大気環境との間に配線して真空環境における測定が行われる。
【0003】
ところが、上記温度測定装置では、その熱電対に検出可能な使用温度範囲が存在するために、その使用温度範囲に適合する熱電対及び真空フランジを、予め用意しておいて、その使用温度範囲に応じて交換配置することにより、所望の使用温度範囲の温度測定を行うように構成される。このため、真空環境において、各種の使用温度範囲における高精度な測定を実現するように構成すると、その装置が大掛かりとなるという不都合を有する。
【0004】
また、熱電対の材質により、真空シールを施すことが困難な場合には、材質の異なる真空フランジを用いて温度検出を行う方法も採られている。しかし、この方法では、その温度測定に若干の測定誤差が生じて、正確な温度測定が困難なために、その測定の信頼性が劣るという問題を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の温度測定装置では、測定する温度範囲に応じて熱電対を交換配置するように構成すると、その装置が大掛かりとなり、しかも、真空シールを施すのが困難な材質の熱電対を用いると、その測定精度が低下されるという不具合を有する。
【0006】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易な使用温度範囲の変更を実現し得るようにした温度測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一方が真空側に固定されるものであって、リング状溝が接合面に互いに対向して設けられ、このリング状溝の内周側に前記真空環境に連通される間隙部が設けられ、前記リング状溝の外周側に複数の当接部及び圧力環境に連通される間隙部が交互に設けられた一対のフランジ部材と、この一対のフランジ部材の各リング状溝に収容されるリング状弾性部材と、前記一対のフランジ部材の当接部同士を当接させた状態で、各リング状溝に収容された前記弾性リング部材同士を圧接させて、該一対のフランジ部材相互を締結するフランジ締結手段と、中間部が前記一対のフランジ部材のリング状溝に収容されたリング状弾性部材間に挟持された状態で横断させて、前記リング状溝の内周側及び外周側の間隙部を通して真空環境側と圧力環境側間に配線される被覆が施された熱電対と、この熱電対の出力信号に基づいて温度を検出する温度検出部とを備えて温度測定装置を構成した。
【0008】
上記構成によれば、一対のフランジ部材は、そのリング状溝に収容されたリング状部材同士を圧接させることにより、真空環境と圧力環境との間の真空シールを行った状態で、該圧接されるリング状弾性部材で熱電対の中間部を挟持することにより、リング状弾性部材の弾性力により真空シールを保ちつつ熱電対の真空環境と圧力環境との間の配線が行われる。
【0009】
従って、一対のフランジ部材と熱電対の材質に影響することなく、各種の熱電対の真空導入が可能となり、簡便にして容易に使用温度範囲の変更が実現されて、使用形態の促進が図れる。
【0010】
また、この発明は、前記一対のフランジ部材の各接合面のリング状溝を、同軸的に少なくとも2本を設け構成した。
【0011】
これによれば、一対のフランジ部材は、その2本のリング状溝にそれぞれ収容したリンク状弾性部材により、2段階で真空シールが行われることにより、真空シールの確実化の促進が図れる。
【0012】
また、この発明は、前記一対のフランジ部材のリング状溝に収容されたリング状弾性部材間にグリースを塗布するように構成した。
【0013】
これによれば、リンク状弾性部材間に密着度が向上されて、さらに真空シールの確実化が促進される。
【0014】
また、この発明は、前記一対のフランジ部材相互間を位置決めする位置決め手段を備えて構成した。
【0015】
これによれば、一対のフランジ部材の確実な位置合わせが可能となり、組立て作業性の向上が図れる。
【0016】
また、この発明は、前記一対のフランジ部材の外周部側の複数の当接部及び間隙部を、交互に、且つ放射状に配するように構成した。
【0017】
これによれば、一対のフランジ部材相互の当接部位が均等となり、締結の確実化が図れたうえで、その間隙部を選択的に使用した熱電対の引き回し配線が可能となり、配線形態の多様化が図れる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図1及び図2は、この発明の一実施の形態に係る温度測定装置を示すもので、図1は、図2のA—A断面を示すものである。
【0020】
即ち、図において、10は、ステンレス等の金属材料製の真空側フランジ部材で、その略中央部に開口101が設けられる。この真空側フランジ部材は、その開口が例えば真空環境に連通される連結部11に対して、その接合面と逆側の面が溶接等により結合される。そして、この真空側フランジ部材10の接合面には、同様にステンレス等の金属材料性の大気側フランジ部材12が、着脱自在の結合される。
【0021】
真空側フランジ部材10の接合面には、その開口101の周囲に例えば2本のリング状溝102、103が同軸的に設けられ、その内側のリング状溝102と開口101との間には、段状の配線用間隙部104が設けられる。また、真空側フランジ部材10の外側のリング状溝103の外周側には、複数、例えば4個の当接部105及び段状の配線用間隙部106が交互に、且つ放射状に設けられる。
【0022】
このうち4つの当接部105には、それぞれ締結用螺子孔107が互いに約90°の間隔を有するように設けられる。そして、対向する2つの当接部105には、それぞれ位置決め用の挿入孔108が約180°の間隔を有して設けられる。
【0023】
上記大気側フランジ部材12には、その接合面に2本のリング状溝121、122が上記真空側フランジ部材10の2本のリング状溝102、103に対向して同軸的に設けられ、その内側のリング状溝121の内周側には、段状の配線用間隙部123が上記真空側フランジ部材10の配線用間隙部104に対向して設けられる。また、大気側フランジ部材12の外側のリング状溝122の外周側には、複数、例えば4つの当接部124及び段状の配線用間隙部125が交互に、且つ放射状に設けられる。
【0024】
このうち4つの当接部124には、それぞれ締結用挿通孔126が上記真空側フランジ部材の締結用螺子孔107に対向して互いに約90°の間隔を有するように設けられる。そして、対向する2つの当接部124には、それぞれ位置決め用のノックピン127が上記真空側フランジ部材10の挿入孔108に対向して約180°の間隔を有して立設される。
【0025】
上記構成において、アルメル・クロメル熱電対等の熱電対を配する場合には、先ず、真空側フランジ部材10を真空環境の連結部11に対して溶接等により取付けて固着する。そして、この真空側フランジ部材10には、その2本のリング状溝102、103に対してリング状弾性部材であるOリング131、132がそれぞれ一部が突出するように収容する。同時に、大気側フランジ部材12にも、その2本のリング状溝121、122に対して略同様のOリング141、142がそれぞれ一部が突出するように収容する。
【0026】
この状態で、上記熱電対15の例えばフッ素樹脂等の絶縁性樹脂の被覆される中間部が、真空側フランジ部材10の2本のOリング131、132を横断する如く架設されて、その一端部が真空側フランジ部材10の開口101より、連結部11内を通して真空環境下に導かれて図示しない被検出部に接続配線される。なお、この熱電対15の配線手順としては、予め真空環境下の被検出部(図示せず)に接続したものを、連結部11内及び開口101を通して真空側フランジ部材10の接合面に配線するように構成してもよい。
【0027】
次に、上記真空側フランジ部材10には、その挿入孔108に対して大気側フランジ部材12のノックピン127が挿入されて該大気側フランジ部材12の接合面が対接された状態で位置決めされて組付けられる(図3参照)。この際、真空側フランジ部材10のOリング131、132と大気側フランジ部材12のOリング141、142との間には、例えばシリコングリース等のグリース(図の都合上、図示せず)が塗布される。これにより、上記熱電対15は、その中間部が、真空側フランジ部材10のOリング131、132と大気側フランジ部材12のOリング141、142による弾性力よりグリースを介して圧接されて挟持される。
【0028】
そして、これら真空側及び大気側フランジ部材10、12は、その大気側フランジ部材12の挿通孔126に螺子部材16が挿入されて、該螺子部材16が真空側フランジ部材10の螺子孔107に螺着され、その当接部105、124同士が当接された状態で相互間が図4に示すように締結される。この状態で、これら真空側及び大気側フランジ部材10、12の各リング状溝102、103、121、122に収容されたOリング131、132、141、142は、熱電対15を介在した状態で相互がグリースを介在して圧接されて真空環境の真空シールを実行する。
【0029】
上記熱電対15の大気側の端部は、真空側及び大気側フランジ部材10、12の間隙部106、125より外部より引き出されて、温度検出部17に接続され、ここに、熱電対15の出力が温度検出部17に入力されて真空環境下における被検出部(図示せず)の温度測定が行われる。
【0030】
また、例えば使用温度範囲に変更等に伴って一旦、組付け配置した熱電対15を交換配置する場合には、先ず、螺子部材16を緩めて真空側フランジ部材10の螺子孔107との螺合を緩めて大気側フランジ部材12の挿通孔126から取り外して、大気側フランジ部材12を真空側フランジ部材10から離脱させる。この状態で、既存の熱電対15に代えて新たな熱電対を、同様に真空側フランジ部材10のOリング131、132を横断する如く架設して交換配置する。
【0031】
次に、真空側フランジ部材10の接合面には、再び、大気側フランジ部材12が、そのノックピン127を真空側フランジ部材10の挿入孔108に挿入して組付け、その後、該大気側フランジ部材12の挿通孔126に上記螺子部材16が挿入されて、螺子部材16が真空側フランジ部材10の螺子孔107に螺着される。これにより、真空側及び大気側フランジ部材10、12は、その当接部106、125同士が当接された状態で、再び、締結される。
【0032】
ここで、これら真空側及び大気側フランジ部材10、12の各リング状溝102、103、121、122に収容されたOリング131、132、141、142は、その弾性力によりグリースを介在して熱電対15を挟持して真空環境の真空シールを実行する。
【0033】
上記熱電対15の大気側の端部は、真空側及び大気側フランジ部材10、12の間隙部106、125より外部より引き出されて、上記温度検出部17に接続され、ここに、熱電対15の出力が温度検出部17に入力されて真空環境下における被検出部(図示せず)の温度測定が行われる。
【0034】
このように、上記温度測定装置は、真空側及び大気側フランジ部材10、12の接合面にそれぞれOリング131、132、141、142を対向して配し、この真空側及び大気側フランジ部材10、12を、互いのOリング131、132、141、142同士を熱電対15の中間部を挟んで対向させた状態で、螺子部材16を用いて締結してOリング131、132、141、142同士を圧接させることにより、その弾性力により真空環境の真空シールを保ちつつ、熱電対15の真空環境と大気環境との間の配線を行うように構成した。
【0035】
これによれば、熱電対15を、大気側フランジ部材12を真空側フランジ部材10から取り外すことで、材質等の制約を受けることなく、真空環境と大気環境との間に交換配置が実現される。この結果、簡易な構成で、しかも、簡便にして容易に各種の熱電対15を用いた各種の使用温度範囲における温度測定が実現されて、使用形態の多様化を容易に図ることができる。
【0036】
なお、上記実施の形態では、真空側フランジ部材10と大気側フランジ部材12の双方に2本のOリング131、132、141、142を同軸的に配するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、2本以上を同軸的に配するように構成することも可能である。
【0037】
また、この真空側及び大気側フランジ部材10、12の各接合面にそれぞれ対向配置するOリングとしては、複数本に限るものでなく、例えば1本を配するように構成しても、略同様の効果を期待することができる。
【0038】
さらに、上記実施の形態では、熱電対15を1本配線するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば放射状に配される4箇所の間隙部106、125にそれぞれ配線して複数本を真空環境に導入するように構成することも可能である。
【0039】
また、上記実施の形態では、真空側及び大気側フランジ部材10、12に当接部105、124及び間隙106、125を4箇所、放射状に配して構成した場合で説明したが、この配置構成に限ることなく、構成可能である。
【0040】
さらに、上記実施の形態では、真空環境と大気環境との間に熱電対15を配するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、真空環境と大気環境と異なる所定の圧力環境から真空環境に熱電対15を導入する温度測定構造においても適用可能である。
【0041】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【0042】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0043】
【発明の効果】
以上詳述したように,この発明によれば、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易な使用温度範囲の変更を実現し得るようにした温度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る温度測定装置の要部を断面して示した断面図である。
【図2】図1の真空側及び大気側フランジ部材を結合して真空側より見た状態を示した平面図である。
【図3】図2のB—Bを断面して示した断面図である。
【図4】図2のC—Cを断面して示した断面図である。
【符号の説明】
10 … 真空側フランジ部材
101 … 開口
102、103 … リング状溝
104 … 間隙部
105 … 当接部
106 … 間隙部
107 … 螺子孔
108 … 挿入孔
11 … 連結部
12 … 大気側フランジ部材
121、122 … リング状溝
123 … 間隙部
124 … 当接部
125 … 間隙部
126 … 挿通孔
127 … ノックピン
131、132 … Oリング
141、142 … Oリング
15 … 熱電対
16 … 螺子部材
17 … 温度検出部
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3