JP3584292B2

JP3584292B2 - 温度測定装置

Info

Publication number: JP3584292B2
Application number: JP2002204563A
Authority: JP
Inventors: 靖洋長谷川; 作太郎山口; 隆江浦; 啓史小峰
Original assignee: 埼玉大学長
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004045283A

Description

【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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。