(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知体内の圧力を検知する圧力検知装置であって、
一端側が封止され、他端側が前記被検知体に接続された筒状のベローズ部材と、前記ベローズ部材を収容する筒状のハウジングと、前記ベローズ部材の内部に配置された伸縮補強機構とを備え、
前記ベローズ部材の周面は、前記ハウジングの軸方向に伸縮するベローズであり、
前記ハウジングの周面には、前記ベローズ部材の周面が視認可能な窓部が形成され、
前記伸縮補強機構は、前記ベローズ部材を伸長方向に付勢するバネを有し、
前記ベローズ部材の周面には、前記窓部で観察可能な領域に、目視可能な標識が設けられていることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力検知装置であって、
前記バネは、螺旋状のバネであり、
前記伸縮補強機構は、前記バネの内側に配置された伸縮自在なパイプを有していることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力検知装置であって、
前記パイプは、前記バネの一端と当接する第１鍔部を有する第１パイプ部材と、前記バネの他端と当接する第２鍔部を有し、前記第１パイプ部材に対して軸方向で相対的に移動可能な第２パイプ部材とで構成されていることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧力検知装置であって、
前記窓部は、前記ハウジングの軸方向に沿って幅が徐々に狭くなっていることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の圧力検知装置であって、
前記標識は、着色部と、前記ハウジングの軸方向で前記着色部に隣接するように設けられた非着色部とを有していることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項６】
被検知体内の圧力を検知する圧力検知装置であって、
一端側が封止され、他端側が前記被検知体に接続された筒状のベローズ部材と、前記ベローズ部材を収容する筒状のハウジングとを備え、
前記ベローズ部材の周面は、前記ハウジングの軸方向に伸縮するベローズであり、
前記ハウジングの周面には、前記ベローズ部材の周面が視認可能な窓部が形成され、
前記ベローズ部材の周面には、前記窓部で観察可能な領域に、目視可能な標識が設けられ、
前記窓部は、前記ハウジングの軸方向に沿って幅が徐々に狭くなっていることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の圧力検知装置であって、
前記標識は、着色部と、前記ハウジングの軸方向で前記着色部に隣接するように設けられた非着色部とを有していることを特徴とする圧力検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空ポンプなどの被検知体内の圧力を検出する圧力検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、気体や液体などを扱う被検知体の圧力状態を検知する手段として、真空計や圧力計などの圧力測定手段が知られている。例えば、図１２に示すように、被検知体Ｘである真空ポンプの測定として、この被検知体Ｘに検知体１０である真空計を取り付け、そのポンプの状態を検知すると共に、その評価・分析を行い、しかるべき操作を行うようにしている。検出された圧力の状態を知るためには、ギヤーなどを使った複雑な圧力調整機構や目盛などの表示手段や記録手段などが必要であるため、この圧力の検出及び検知は低コストにはできなかった。【０００３】  このような圧力測定手段の一つとして機械式圧力計があり、機械式圧力計は、圧力の変化に応じて変形する金属部品を用い、この金属部品の変形の度合いを目盛などの表示手段に接続し、変換器などを介して読み取るものであり、ブルドン管式圧力手段、ダイヤフラム式圧力手段、カプセル式圧力手段、ベローズ式圧力手段などが知られている。このベローズ式圧力手段は、ベローズの圧力変形によって指針を動かし、その指針によって圧力を測定するものであり、次のような先行技術文献がある
【先行技術文献】
【０００４】  すなわち、特許文献１には、ベローズ部材を使用したリザーブタンクが開示されており、このリザーブタンクのベローズ部材が撓みに応じて１軸方向に変形し、このベローズ部材の変化量を圧力検出手段が計測するようにした探触子が開示されている（段落［００１９］、［００２２］、図４など参照）。
【０００５】  また、特許文献２には、検出部内の圧力を検出するベローズが電気機器内の圧力が上昇した場合には収縮し、圧力が低下した場合には伸長し、そのベローズの動きに連動する指示棒が上下自在に移動することによりその先端の標識部の位置が圧力目盛を指し示し、これによりガスの圧力を読み取り視認する技術が開示されている（段落［００１２］、［００１３］図１など参照）。なお、この特許文献２には、ベローズは２重構造にするなどの技術が示されている（段落［００１８］、図２など参照）。
【０００６】  また、特許文献３には、容器内のガス圧力の変化に基づいたベローズの変位を外部から覗き窓（ガラス板）を通して目視し、そのベローズの下端位置が正常レベルにあるか異常レベルにあるかで、容器内に封入したＳＦ６ガスなどの絶縁性ガスが漏れているか否かを判断するガス絶縁機器が開示されている（．段落［００２１］、図１及び図２など参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１５５３４７号
【特許文献２】特開平１１−１０８７８１号
【特許文献３】特開２０００−１１４０５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、このような従来のベローズ式圧力手段は、単にベローズが圧力で変形することを利用するだけのものであって、如何にベローズの伸縮動作を安定的なものとして確保するかの配慮に欠けていた。すなわち、減圧下で使用されるこれら機器の減圧レベルを、無電源で検出するのではなく、かつベローズによるＯＮ／ＯＦＦ動作をアナログ的に検出するものではなく、さらにその検出結果を目視により容易に視認することができるものではなかった。そのために、目盛などを用いた表示手段などの複雑な機構となり、部品点数も多くなり高価なインジケーターとなっていたため、低コスト化や小体積化に不向きで簡易な真空計や圧力計などのベローズ式圧力手段ではなかった。【０００９】  また、ベローズの伸縮量が圧力の変化と直線関係なるような配慮に欠けており、特にゴムあるいは樹脂などの可撓性部材によってベローズを構成した場合には、繰り返し行われる伸縮動作でベローズ自体が時間の経過とともに伸びきってしまい、減圧と同時に全圧縮（密着）してしまう恐れがあった。換言すれば、圧縮回数の増加とともに自由面間が短くなり、大気解放時にベローズが元の長さに戻らないという事態が生じる恐れがあり、高精度で長寿命化を図ることができなかった。【００１０】  本願出願人は、このような要請に応えるべく鋭意研究を行ったものであり、この結果、低コスト化や小体積化に対応でき、簡易な真空計や圧力計などのベローズ式圧力手段とすることが可能なこの発明の完成をみたものである。【００１１】
この発明は、以上のような観点からなされたもので、真空ポンプなどの被検知体内の圧力をアナログ的に無電源で検出し、かつ容易に検出した圧力の値を視認することができる圧力検知装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の圧力検知装置は、被検知体内の圧力を検知する圧力検知装置であって、一端側が封止され、他端側が被検知体に接続された筒状のベローズ部材と、ベローズ部材を収容する筒状のハウジングと、ベローズ部材の内部に配置された伸縮補強機構とを備え、ベローズ部材の周面は、ハウジングの軸方向に伸縮するベローズであり、ハウジングの周面には、ベローズ部材の周面が視認可能な窓部が形成され、伸縮補強機構は、ベローズ部材を伸長方向に付勢するバネを有し、ベローズ部材の周面には、窓部で観察可能な領域に、目視可能な標識が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の圧力検知装置においては、バネは、螺旋状のバネであり、伸縮補強機構は、バネの内側に配置された伸縮自在なパイプを有していることが好ましい。
また、本発明の圧力検知装置においては、パイプは、バネの一端と当接する第１鍔部を有する第１パイプ部材と、バネの他端と当接する第２鍔部を有し、第１パイプ部材に対して軸方向で相対的に移動可能な第２パイプ部材とで構成されていることが好ましい。
また、本発明の圧力検知装置においては、窓部は、ハウジングの軸方向に沿って幅が徐々に狭くなっていることが好ましい。
また、本発明の圧力検知装置においては、標識は、着色部と、ハウジングの軸方向で着色部に隣接するように設けられた非着色部とを有していることが好ましい。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明の圧力検知装置は、被検知体内の圧力を検知する圧力検知装置であって、一端側が封止され、他端側が被検知体に接続された筒状のベローズ部材と、ベローズ部材を収容する筒状のハウジングとを備え、ベローズ部材の周面は、ハウジングの軸方向に伸縮するベローズであり、ハウジングの周面には、ベローズ部材の周面が視認可能な窓部が形成され、ベローズ部材の周面には、窓部で観察可能な領域に、目視可能な標識が設けられ、窓部は、ハウジングの軸方向に沿って幅が徐々に狭くなっていることを特徴とする。
また、本発明の圧力検知装置においては、標識は、着色部と、ハウジングの軸方向で着色部に隣接するように設けられた非着色部とを有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ベローズの伸縮量が圧力の変化と直線関係となるのを前提に、これをアナログ的に検出することができ、電源を用いずに無電源で検出することができると共に、表示手段はベローズの伸縮に伴って監視窓より目視され視認されることとなり、目盛などを用いない複雑な機構とせず、部品点数も少なく、圧力の状況が一目でわかる真空インジケーターとした圧力検知装置を提供することができる。
【００１５】
また、樹脂ベローズに伸縮補強機構を備える場合には、より一層ベローズの伸縮動作に応動し協働させることができ、ベローズの伸縮量が圧力の変化と直線関係となるリニア性を向上させることができる圧力検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係るベローズによる圧力の検知装置を示す外観図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１の主要な内部構造を示す縦断面図である。
【図４】図１におけるベローズの伸縮動作を示す縦断面図である。
【図５】この発明に係る監視窓より視認した場合を示すベローズの説明図である。
【図６】図１の内部構造の一例を説明する縦断面図である。
【図７】この発明に係る第２の実施例を示す外観図である。
【図８】図７の内部構造を示す縦断面図である。
【図９】図８における伸縮補強機構の金属製バネ体と金属製または樹脂製のパイプとを示す斜視図である。
【図１０】図７における表示手段の１例を示す説明図である。
【図１１】図８における圧縮量と圧力との比例関係を示すグラフである。
【図１２】検知体の使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、第１の実施例は、本発明の参考例であり、第２の実施例が、本発明の実施例である。図１乃至図６は、この発明の第１の実施例である。検知体１０は、図１２に示したように真空ポンプなどの被検知体Ｘに接続されるもので、図１に示すようにキャップ体１１とハウジング１２とが一体となるように構成されており、ハウジング１２の内部には伸縮自在なベローズ１４を有すると共に、表示手段１６の監視窓１３を介してベローズ１４を目視可能とする。
【００１８】  図２は図１の分解斜視図を示すが、図３に示すようにキャップ体１１は、中空状の筒体よりなるもので、その先端側（（図中左側））の外周にはネジ部１１ｂが設けられ、その中央部には中空状の通路１１ｃが設けられている。また、ハウジング１２は中空状の筒体よりなるもので、一方側（図中右側）は閉じられた底面である有底部１２ａとされ、この内部には軸線方向に伸縮可能なベローズ１４が配置され、キャップ体１１の中空状の通路１１ｃを介して被検知体Ｘ（図３においては図示略）と検知体１０とは互いに連動し互いの圧力状態が計測される。
【００１９】  さらに、ハウジング１２の周囲の所望箇所には、表示手段１６を構成する１または複数の監視窓１３が開口されている。この表示手段１６は、監視窓１３を介してハウジング１２内のベローズ１４の伸縮状態を目視させるもので、ベローズ１４の伸縮に伴って移動する非着色部１６ａあるいは着色部１６ｂの目視を可能とする（図５（ａ）（ｂ）参照）。なお、１５はベローズ１４の有底部１２ａ側に設けられた凹状のカバー部であり、ベローズ１４の一方側（図中右側）を挿嵌するように配置されており、このカバー部１５によりベローズ１４の一方側はより確実に支持される。
【００２０】  例えば、図４（ａ）に示すように、検知体１０が大気圧下にある場合には、検知体１０内のベローズ１４は軸線方向に対して伸長にある。このとき、監視窓１３より視認されるベローズ１４は、非着色部１６ａ（通常のベローズの色）として目視され、被検知体Ｘ及び検知体１０は大気圧下である状態、すなわちＯＦＦ状態と認識されるので、この伸長状態（ＯＦＦ状態）が監視窓１３を通じて目視により視認される。
【００２１】  また、図４（ｂ）に示すように、検知体１０が大気圧下から減圧下に入った場合には、検知体１０内のベローズ１４は軸線方向に対し減圧状態に応じて順次縮長される。このとき、監視窓１３より視認されるベローズ１４は、着色部１６ｂ（図中右側部分のベローズの着色部分）として目視され、被検知体Ｘ及び検知体１０は減圧下にある状態、すなわちＯＮ状態と認識されるので、この縮長状態（ＯＮ状態）が監視窓１３を通じて目視により視認される。
【００２２】  なお、表示手段１６における非着色部１６ａあるいは着色部１６ｂは、目視可能に視認できるものであれば、これに限定されず適宜設計変更可能である。また、表示手段１６を複数設けた場合には、３６０度のあらゆる角度から視認することができるし、この表示手段１６に拡大機能を設け一目で圧力状態をより把握させるようにすることもでき種々の設計変更が可能である。
【００２３】  このように、この実施例は、真空ポンプなどの被検知体Ｘに接続された検知体１０の圧力状態を、ベローズ１４の伸縮量が圧力の変化と直線関係となるのを前提に、これをアナログ的に検出すると共に、電源を用いずに無電源で検出し、かつシンプルな表示手段として目視可能に容易に視認する。表示手段１６は、従来のような目盛などの複雑な表示手段を使わないインジケ−タとされ、監視窓１３を通じて色調の差異などを伴って目視により容易に視認されることとなる。
【００２４】  なお、検知体１０のより詳細な内部構造や表示手段の１例を、図６に示す。すなわち、キャップ体１１の内部構造は、基部１１ａ、ネジ部１１ｂ、通路１１ｃよりなり、基部１１ａの内周壁面には段部１１ｄ、第１凹部１１ｅ、第２凹部１１ｆ、第３凹部１１ｇ、雌ねじ受承凹部１１ｈなどが設けられている。また、キャップ体１１の内部に挿入されるベローズ１４の先筒部１４ａは、キャップ体１１の段部１１ｄに挿入される０リング１７、キャップ体１１の第１凹部１１ｅに嵌め込まれる膨出部１４ｂ、続くキャップ体１１の第２凹部１１ｆにパッキン１８を嵌め込んで接する部分、キャップ体１１の第３凹部１１ｇ、雌ねじ受承凹部１１ｈに接合する雄ねじ部１４ｃが設けられている。
【００２５】  一方、ハウジング１２の構造は、一方側（図中右側）の端面を閉じられた底面とする有底部１２ａ、他方側（図中左側）の端面を解放された開口部１２ｂ、周方向を囲繞する側壁部１２ｃ、側壁部１２ｃの所望箇所に開口された表示手段１６と複数の監視窓１３が設けられている。
【００２６】  また、ベローズ１４の有底部１２ａ側には、凹状のカバー部１５がベローズ１４の一方側（図中右側）を挿嵌するように配置されており、このカバー部１５によりベローズ１４の一方側はより確実に支持されている。また、ベローズ１４の部分は、例えば、塗装などにより設けられた着色部１６ｂとされ、それ以外の部分は非着色部１６ａとされている。
【００２７】  なお、次のような手段を選択することができる。検知体１０を構成するキャップ体１１とハウジング１２は、ゴムあるいは樹脂などの可撓性部材や金属部材などとすることができ、その接合方法や組み合わせ方法なども適宜自由に選択することができる。例えば、この実施例では、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）を選択したが、ＰＥ（ポリエチレン）や鉄とユニクロメッキとの組み合わせなどにより構成することができ、ステンレスやその他の金属あるいは樹脂部材その他ゴム部材など選択することができ、検知しようとする装置に合わせて素材は自由に選択することができる。
【００２８】
また、検知体１０の構造もキャップ体１１など相手方装置に合わせ金属製のネジ切りされたものとし、また、その元部もニップル型に構成することもできる。さらに、検知体１０の内部構造もベローズ＋Ｏリング＋締め込み部品としてのクランプ＋ネジ部品、ベローズ＋差し込み継手などの組み合わせなどとすることが可能で、その他逆テーパーなど種々の手段を選択することができる。
【００２９】  次に、第２の実施例を図７乃至図１１に基づいて説明する。この第２の実施例は、上記した第１の実施例とほぼ同様に構成されるが、特に可撓性部材であるゴム材あるいは樹脂材などのベローズによるものを示す。その説明においてベローズは樹脂材として説明するが、その他の部分はほぼ上記第１の実施例を援用する。従来、ベローズを樹脂材によって構成した場合には、繰り返し行われる伸縮動作でそのベローズ自体が時間の経過とともに伸びきってしまい、減圧と同時に全圧縮（密着）してしまうという恐れがある。すなわち、圧縮回数の増加とともに自由面間が短くなり、大気解放時にベローズが元の長さに戻らないという事態が生じる恐れがあるので、高精度で長寿命化を図れないという恐れがある。
【００３０】  このため、この第２の実施例では、樹脂ベローズ１４の内部側に伸縮補強機構２０を備える構成としている。すなわち、この伸縮補強機構２０は、樹脂ベローズ１４の伸縮動作に応動して協働する圧縮可能なスプリングである金属製のバネ体２１を装着すると共に、この金属製のバネ体２１はその内側から金属製または樹脂製のパイプ２２によって支持されている（図８、図９参照）。
【００３１】  また、この表示手段１６としては、検知体１０の外周の３６０度にわたって形成し、監視窓１３より目視されるベローズ１４の視認性をよくすると共に、表示手段１６の所望の箇所にはベローズ１４の伸縮に伴って現れる非着色部１６ａあるいは着色部１６ｂを１０ＫＰａ，５０ＫＰａ，１００ＫＰａなどの数値を付した目盛１９によって視認性の向上を図るようにする。
【００３２】  図４（ａ），（ｂ），（ｃ）、図５（ａ），（ｂ）、図１０を参照しつつ説明する。すなわち、大気圧下（１００ＫＰａ）においては、図１０（ａ）および図４（ａ）に示したように樹脂ベローズ１４は伸長状態にあるので、通常の樹脂ベローズ１４の非着色部分の色として視認され、ＯＦＦ状態であることが即座に知れる。
【００３３】  また、減圧状態下（１００ＫＰａ→１０ＫＰａ）においては、図１０（ｂ）（ｃ）および図４（ｂ）に示したように樹脂ベローズ１４は縮長状態にあるので、樹脂ベローズ１４の着色部分の色として順次視認されることとなり、ＯＮ状態であることが即座に知れる。
【００３４】  より具体的に以下の実施例１によって説明する。伸縮補強機構２０は、φ１０の圧縮スプリング付の金属製のバネ体２１であり、この属製のバネ体２１はその内側に配置され金属製または樹脂製のパイプ２２の外周に装着されている。また、この伸縮補強機構２０は樹脂ベローズ１４の有底部１２ａである一方端部から先筒部１４ａの他方端部に至るように装着されている。しかして、大気圧下（１００ＫＰａ）において樹脂ベローズ１４は伸長状態にあり（図１０（ａ）および図４（ａ）参照）、減圧状態下（１００ＫＰａ→１０ＫＰａ）においては減圧状態に応じて順次縮長状態とされ（図１０（ｂ）（ｃ）および図４（ｂ）参照）、下記表１に示したような比例関係を構成する。
【００３５】
【表１】
0005872444.tif 000002
0005872444.tif 000003
【００３６】  この表１及び図１１のグラフからわかるように、樹脂ベローズ１４はその内部に金属製のバネ体２１を挿入してあるので、１００ＫＰａ→１０ＫＰａの良好な比例圧縮の真空度の高い管理ができる。なお、ベローズの伸縮補強機構２０は、樹脂ベローズ１４の伸縮動作を補強し、比例関係を維持するものであれば種々のものが選択される。
【００３７】  このように、この第１の実施例及び第２の実施例によれば、真空ポンプなどの被検知体Ｘの状態を、ベローズ１４の伸縮量が圧力の変化により一層直線関係となるように検出することができ、ゴムあるいは樹脂などの可撓性部材による樹脂ベローズ１４の伸縮に伴って無電源で、かつ目視により容易に検知することができる。また、樹脂ベローズ１４において繰り返し行われる伸縮動作で、ベローズが時間の経過とともに伸びきり減圧と同時に全圧縮（密着）することがなく、圧縮回数の増加とともに自由面間が短くなり、大気解放時にベローズが元の長さに戻らないという事態を防ぐことができ、真空度がどのレベルにあるかを充分に管理し、高精度で長寿命化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】  この発明は、科学機器の分野では化学実験過装置，真空吸着など、電機・機械の分野ではエアコンガス置換機器，ラベル吸着，印刷機，炭素繊維樹脂含浸（ＣＦＲＰ）、電子機器の分野では真空ピンセット，ウエハ搬送、土建・建設の分野では真空コンクリート，吸引圧送浚渫工法，真空圧蜜工法、農業食品の分野では搾乳機，真空煮練機，減圧加熱調理器，吸着搬送、医療機器の分野では歯科用口腔内バキューム，真空採血管、その他バキュームアイロン、布団パック、真空掃除機、家庭用真空パックなど様々に応用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｘ      被検知体
１０    検知体
１１    キャップ体
１１ａ    基部
１１ｂ    ネジ部
１１ｃ    通路
１１ｄ    段部
１１ｅ    第１凹部
１１ｆ    第２凹部
１１ｇ    第３凹部
１１ｈ    雌ねじ受承凹部
１２    ハウジング
１２ａ    有底部
１２ｂ    開口部
１２ｃ    側壁部
１３    監視窓
１４    ベローズ
１４ａ    先筒部
１４ｂ    膨出部
１４ｃ    雄ねじ部
１５    カバー部
１６    表示手段
１６ａ    非着色部
１６ｂ    着色部
１７    Ｏリング
１８    パッキン
１９    目盛
２０    伸縮補強機構
２１    金属製のバネ体
２２    金属製または樹脂製のパイプ
【図１】
0005872444.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005872444.tif 000011
【図９】
0005872444.tif 000012
【図１０】
0005872444.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0005872444.tif 000015