JPH08247871A - 微圧計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小な圧力変動に対する応答性が良好であ
り、電子機器を含むシステムへの応用にとって好適な微
圧計を提供する。 【構成】 圧力の変動に伴って弾性変形する受圧部１１
と、細いビーム状のレーザ光Ｓを出射するレーザ光源１
２と、レーザ光源１２からの光を反射するとともに、反
射鏡回転機構２０により回転することによって反射光
Ｓ’、Ｓ”を一定の範囲に走査する反射鏡１３と、反射
光Ｓ’、Ｓ”の走査範囲内に複数の受光素子２２、２
２、…が配列された受光部１４を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小な圧力の測定に用
いて好適な微圧計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体の圧力を測定する圧力計のうち、特
に微小な圧力を測定するための微圧計としては弾性圧力
計が従来から知られている。図３は、弾性圧力計の一例
を示す図であって、図中符号１は受圧部、２は拡大機
構、３は指針、４は目盛板である。この弾性圧力計５
は、圧力導入口６を通じて弾性体からなるベローズ型の
受圧部１に圧力が導入された際に受圧部１に弾性変形が
生じ、その弾性変形によるわずかな動きをラック７、ピ
ニオン８からなる拡大機構２によって指針３の動きとし
て拡大し、目盛板４上に圧力を指示するものである。な
お、受圧部の構造の違いによって上記ベローズ型の他、
ダイアフラム型、ブールドン管型等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来の微圧計において、指針が一定の重量を有してい
ることは勿論、指針の先端が所定間隔を持った目盛を指
示する必要があるため、指針はある程度以上の長さを有
している。したがって、指針の長さが長いことに起因し
て指針の回転モーメントが比較的大きくなるため、微小
な圧力変動に対する指針の応答が遅れるという問題があ
った。また、この微圧計は他の機器に対する出力を持っ
ていないため、例えばこの微圧計を他の電子機器と組み
合わせてシステムを構築する場合には、他の電子機器に
入力するための電気信号を得るためにシステムの構成が
複雑化していた。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、微小な圧力変動に対する応答性が良好であ
るとともに、電子機器を含むシステムへの応用にとって
好適な微圧計を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の微圧計は、圧力の変動に伴って弾性変形
する受圧部と、細いビーム状の光を出射する光源と、前
記光源から出射された光を反射するとともに、前記受圧
部の弾性変形に伴って回転または移動することにより反
射光を一定の範囲に走査する反射鏡と、前記反射光の受
光の有無に従って電気信号を出力する受光素子が前記反
射光の走査範囲内に複数個配列された受光部とを有する
ことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明の微圧計によれば、圧力が変動した際に
受圧部に弾性変形が生じ、この弾性変形に伴って反射鏡
が回転または移動する。その一方、光源から出射される
細いビーム状の光は反射鏡によって反射するが、その
際、反射鏡の回転または移動に従って反射光は一定の範
囲に走査される。そこで、受光部において反射光の走査
範囲内に配列された複数個の受光素子のいずれかが反射
光を受けて電気信号を出力する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１を参照し
て説明する。図１は本実施例の微圧計１０を示す図であ
って、図中符号１１は受圧部、１２はレーザ光源（光
源）、１３は反射鏡、１４は受光部である。

【０００８】受圧部１１がケーシング１６の内部に設け
られている。受圧部１１は例えばゴム等の弾性体をベロ
ーズ型に形成したものであり、圧力導入口１７を通じて
内部の圧力が変動した際に弾性変形が生じるようになっ
ている。また、受圧部１１の上部にはラック１８、ピニ
オン１９からなる反射鏡回転機構２０が設けられてい
る。

【０００９】反射鏡１３が前記反射鏡回転機構２０によ
って軸２１を中心として回転可能に設けられている。す
なわち、圧力変動により受圧部１１が弾性変形したとき
に、ラック１８の上下動に伴ってピニオン１９が回転す
ることにより、反射鏡１３が軸２１を中心として回転す
るように構成されている。

【００１０】また、レーザ光（光）を出射するレーザ光
源１２がケーシング１６に固定されるとともに、レーザ
光Ｓの出射方向が反射鏡１３の方を向き、レーザ光源１
２から出射される細いビーム状のレーザ光Ｓが常に反射
鏡１３に照射されるようになっている。

【００１１】そして、反射光Ｓ’、Ｓ”は反射鏡１３の
回転に伴って一定の範囲内に走査される（図１中実線と
２点鎖線で示す）が、その走査範囲は窓部１５として外
側に張り出し、窓部１５の内面に受光部１４が設置され
ている。受光部１４には多数個の受光素子２２、２２、
…が反射鏡１３を中心として円弧状に配列されており、
受光素子２２として例えばフォトトランジスタ等、受光
の有無に従って「１」または「０」の信号を出力する、
いわゆるスイッチング機能を有する受光素子が用いられ
ている。

【００１２】また、受光部１４は、例えば微圧計１０内
において受光部１４からの出力信号を圧力値に変換する
ための信号処理部、もしくはこの微圧計１０とシステム
を構成して受光部１４からの出力信号を利用する他の電
子機器等、任意の信号処理装置２３と電気的に接続され
ている。そして、各受光素子２２からの出力信号が集積
され、これら出力信号が例えば「０１０００…」、また
は「０００１０…」といった１つの信号列として信号処
理装置２３に送信されるようになっている。

【００１３】そこで、従来の微圧計が目盛を指示する指
針を有していたのに対して、上記構成による本実施例の
微圧計１０は指針を用いることなく、レーザ光Ｓを反射
鏡１３を用いて走査することによって圧力変動を検知す
るものであり、その特徴に基づいて以下の効果を得るこ
とができる。

【００１４】すなわち、従来の微圧計は長い指針を動か
すために大きなモーメントを要していたのに対して、本
実施例の微圧計１０においては反射鏡１３自体を充分に
小型、軽量にすることができ、しかも反射鏡１３はピニ
オン１９の接線方向に沿って取り付けるものであるた
め、反射鏡１３を回転させるためのモーメントを従来の
指針の場合に比べて充分に小さくすることができる。こ
れにより、反射光Ｓ’、Ｓ”の動きは受圧部１１の弾性
変形に速く追従することができるため、本実施例の微圧
計１０は微小な圧力変動に対する応答性に優れたものと
なる。

【００１５】さらに、従来の指針の代わりにレーザ光を
用いたため、微圧計１０内部の受圧部１１から従来の微
圧計の目盛に相当する受光部１４までの距離を大きくで
きるので、反射鏡１３の角度がわずかに変化しただけで
もそれぞれの場合に対応する反射光Ｓ’、Ｓ”を受ける
受光素子２２の位置の開きが大きくなるため、微圧計と
しての感度を高めることもできる。

【００１６】また、反射光Ｓ’、Ｓ”を受ける受光部１
４がフォトトランジスタ等からなる複数の受光素子２
２、２２、…を有し、各受光素子２２が受光の有無に従
う「１」、「０」の電気信号を出力する構成のため、他
の電子機器と組み合わせてシステムを構築する場合にも
この電気信号を用いることができる。したがって、本実
施例の微圧計１０は電子機器との順応性が良く、電子機
器を含むシステムの構成を簡略化することができる。

【００１７】つぎに、本発明の第２の実施例について図
２を参照して説明する。図２は本実施例の微圧計２５を
示す図である。本実施例の微圧計２５が第１実施例の微
圧計１０と基本的に異なる点は、第１実施例が反射鏡を
回転させることで反射光を走査する構成であったのに対
して、本実施例では反射鏡自体を平行移動させることで
反射光を走査する構成とした点である。なお、図中符号
２６は受圧部、２７はレーザ光源（光源）、２８は反射
鏡、２９は受光部である。

【００１８】第１実施例と同様の受圧部２６がケーシン
グ３０の内部に設けられており、受圧部２６から上方に
向けて延びる支持部材３１の先端に反射鏡２８が斜めに
取り付けられている。そして、支持部材３１と反射鏡２
８とのなす角は４５°以上に開いた状態となっている。
そこで、圧力変動により受圧部２６が弾性変形したとき
には、反射鏡２８が上下方向に平行移動するように構成
されている。

【００１９】また、レーザ光源２７がケーシング３０内
に設置され、レーザ光源２７からのレーザ光Ｓが４５°
以下の浅い角度で反射鏡２８に照射されるようになって
いる。そして、反射光Ｓ’、Ｓ”は反射鏡２８の上下動
に伴って水平方向の一定の範囲内に走査される（図２中
実線と２点鎖線で示す）が、その走査範囲内には複数個
の受光素子３２、３２、…からなる受光部２９が設置さ
れている。

【００２０】本実施例の場合、レーザ光Ｓが４５°以下
の浅い角度で反射鏡２８に照射される構成となっている
ため、例えばレーザ光が４５°で反射鏡２８に照射され
る場合に比べて反射鏡２８の移動距離に対するレーザ光
Ｓの光路長差が大きくなる。したがって、反射鏡の位置
がわずかに移動しただけでもそれぞれの場合に対応する
反射光Ｓ’、Ｓ”間の間隔が比較的大きくなるため、感
度が高まる構成となっている。

【００２１】本実施例の微圧計２５においても、微小な
圧力変動に対する応答性が向上するとともに、電子機器
を含むシステムに対する順応性が良いといった第１実施
例と同様の効果を奏することができる。そして、本実施
例の場合、反射鏡２８を平行移動させる構成のため、第
１実施例におけるラック・ピニオンのような反射鏡回転
機構を設ける必要がなく、装置構成をより簡単化するこ
とができる。

【００２２】なお、第１、第２実施例の双方において
は、受圧部１４、２６としてベローズ型のものを採用し
たが、これ以外にもダイアフラム型、ブールドン管型等
の受圧部を採用し、これら受圧部に任意の手段によって
反射鏡を取り付けるようにしてもよい。また、光源１
２、２７としてはレーザ光源を用いたが、赤外光源、紫
外光源、または可視光源等の他の光源を用いてもよく、
その場合、受光素子２２、３２側も一例として示したフ
ォトトランジスタの他、光導電素子、フォトダイオード
等、使用する光に適応し得る受光素子を選択すればよ
い。さらに、光源１２、２７自体が細いビーム状の光を
出射する代わりに、光源が出射した光を細く絞るための
集光レンズを光源と反射鏡の間に挿入する構成としても
よい。

【００２３】また、第１実施例の微圧計１０において
は、反射鏡回転機構２０としてラック１８、ピニオン１
９以外、レバー等の周知の機構を用いることができる。
さらに、第１実施例における反射鏡１３と受光部１４の
間に、反射鏡１３による反射光の走査範囲を拡大して受
光部１４に出射するための１個または複数個のプリズム
で構成された増幅部を設けてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
微圧計によれば、従来の微圧計が指針を有していたのに
対して、反射鏡により光を走査することで圧力変動を検
知する構成のため、反射鏡自体を小型、軽量にすること
で反射鏡の回転モーメントを従来の指針の場合に比べて
充分に小さくできるので、微小な圧力変動に対する応答
性を向上させることができる。また、受光部を構成する
各受光素子が電気信号を出力する構成のため、他の電子
機器と組み合わせてシステムを構築する場合にもこの電
気信号を用いることができ、システムの構成を簡略化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である微圧計を示す概略図
である。

【図２】本発明の第２実施例である微圧計を示す概略図
である。

【図３】従来の微圧計の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１０，２５ 微圧計 １１，２６ 受圧部 １２，２７ レーザ光源（光源） １３，２８ 反射鏡 １４，２９ 受光部 １５ 増幅部 ２２，３２ 受光素子 Ｓ 出射光 Ｓ’，Ｓ” 反射光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力の変動に伴って弾性変形する受圧部
   と、 細いビーム状の光を出射する光源と、 前記光源から出射された光を反射するとともに、前記受
   圧部の弾性変形に伴って回転または移動することにより
   反射光を一定の範囲に走査する反射鏡と、 前記反射光の受光の有無に従って電気信号を出力する受
   光素子が前記反射光の走査範囲内に複数個配列された受
   光部と、 を有することを特徴とする微圧計。