JP2006343117A - 静電容量型圧力計の組付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールリング締付面の研磨作業性の向上を図るとともに、感圧部の損傷や汚損、さらにはシールリング締付面の研磨不良をなくして圧力計測性能、品質および製品歩留まりの著しい向上を達成することができるようにする。
【解決手段】 ケース本体３から外方へ突出する環状フランジ部５のうち、シールリング締付面５ａを有する外周側フランジ部分５Ａをケース本体３に一体形成された内周側フランジ部分５Ｂと別体とし、この別体外周側フランジ部分５Ａのシールリング締付面５ａを研磨により鏡面化した上、この外周側フランジ部分５Ａを内周側フランジ部分５Ｂに一体接合することにより、所定の突出幅の環状フランジ部５を有する静電容量型圧力計１を組立構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばマスフローコントローラにおけるマスフローセンサに用いられる静電容量型圧力計等のように、ケース本体の一端側に感圧部を有し、他端側にケース本体の外周面より外方へ突出する環状フランジ部を有する静電容量型圧力計を、圧力計取付ブロックに形成された凹状空間内に嵌入させたうえ、その凹状空間を外部にシールした状態に締付け固定してなる静電容量型圧力計の組付構造に関する。

図６は、従来より一般的に採用されている静電容量型圧力計の組付構造を示す断面図であり、同図において、１は静電容量型圧力計、２は圧力計取付ブロックである。前記静電容量型圧力計１は、ステンレス鋼などの耐腐食性素材から構成された筒状ケース本体３の一端側に感圧部となるダイヤフラム４が張設されているとともに、このダイヤフラム４裏面の筒状ケース本体３内には該ダイヤフラム４に加わる圧力変位を電気容量として取出す固定側の電極（これは周知であるため、図示を省略する。）が設けられ、かつ、前記筒状ケース本体３の他端側には、該ケース本体３の外周面より外方へ突出する環状フランジ部５が一体形成されている。

一方、前記圧力計取付ブロック２には、前記静電容量型圧力計１におけるケース本体３よりも大径の凹状空間６が形成され、この凹状空間６の底部中央位置には図示省略の流体流路にバイパス接続された流体圧力検出ポート７が開口されているとともに、該凹状空間６の開口端側周面には前記静電容量型圧力計１におけるケース本体３に連なる前記環状フランジ部５の外径とほぼ同一の内径を持つ環状段部８が形成されている。

そして、前記静電容量型圧力計１におけるケース本体３を圧力計取付ブロック２の凹状空間６内に、前記ダイヤフラム４が流体圧力検出ポート７に対向するように嵌入させるとともに、前記環状フランジ部５と環状段部８との対向面間に金属ガスケット等のシールリング９を介在させたうえ、環状フランジ部５の外側には環状の押え板部材１０を当接させ、この環状押え板部材１０の周方向に等間隔を隔てて形成の貫通孔１０ａに挿通させた複数本の締付けボルト（締付けネジ）１１を前記圧力計取付ブロック２における凹状空間６周りに形成の複数個の雌ねじ孔１２にねじ込むことにより、前記環状フランジ部５で前記シールリング９を押圧し該シールリング９を環状フランジ部５と環状段部８との対向面に密着させて前記凹状空間６を外部に対しシールした状態で静電容量型圧力計１を圧力計取付ブロック２に組付け固定している。

上記のような組付構造が採用された静電容量型圧力計１によれば、前記流体圧力検出ポート７の流体圧力がダイヤフラム４に加わると、このダイヤフラム４が圧力に比例して変位し、その圧力変位が電気容量として取出され、当該圧力計１とは別に設けられた回路で処理することにより、流体の圧力が計測される。

ところで、この種の静電容量型圧力計の組付構造において、凹状空間６内からの微小な流体漏洩を確実に防止して圧力計測性能を高めるためには、シールリング９として、ＳＵＳ製のＯリングやＣ形シール等の金属ガスケットを用いること、および、環状フランジ部５のシールリング締付面５ａを鏡面状態に研磨することが非常に重要かつ不可欠な技術事項である。

しかしながら、上記したように環状フランジ部５がケース本体３に連ねて一体突出されている従来の静電容量型圧力計の組付構造においては、環状フランジ部５がケース本体３から一体に突出されている状態、つまり、静電容量型圧力計１全体の組立が完了した形態で、環状フランジ部５のシールリング締付面５ａを鏡面状に研磨する必要があるために、作業性が非常に悪いだけでなく、その研磨作業中に、通常むき出し状態にあるダイヤフラム４やこのダイヤフラム４の表面保護および耐食性付与のために被覆されている薄い金属箔あるいは樹脂コーティング等の感圧部を傷付けたり、汚損したりして製品（圧力計）品質の劣化、ひいては製品歩留まりの低下を招きやすいという問題がある。また、環状フランジ部５のシールリング締付面５ａに対する研磨作業自体が困難であるために、研磨不良を発生しやすくて所定の組付け状態でシール性が不十分となり、流体漏洩による計測性能の低下は避けられないという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、作業性の向上のみならず、感圧部の損傷や汚損、さらにはシールリング締付面の研磨不良をなくして計測性能、品質および製品歩留まりの著しい向上を達成することができる静電容量型圧力計の組付構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造は、ケース本体の一端側に感圧部を有し、他端側にケース本体の外周面より外方へ突出する環状フランジ部を有する静電容量型圧力計を、圧力計取付ブロックに形成した凹状空間内に、前記感圧部が凹状空間底部に開口接続された流体圧力検出ポートに対向するように嵌入させるとともに、前記環状フランジ部と前記凹状空間の開口端側周面に形成された段部との間にシールリングを介在させたうえ、前記環状フランジ部の外側に当接させた押え板部材側から圧力計取付ブロックに締付けネジをねじ込むことにより、前記環状フランジ部を圧力計取付ブロックに対してシール状態に締付け固定してなる静電容量型圧力計の組付構造であって、前記環状フランジ部のうちの少なくともシールリング締付面を有する外周側のフランジ部分を、それよりも内周側のフランジ部分または前記ケース本体とは別体とし、この別体の外周側フランジ部分のシールリング締付面を研磨により鏡面化したうえで、該外周側フランジ部分を前記内周側フランジ部分またはケース本体に一体接合することにより、外方への所定突出幅を持つ前記環状フランジ部が構成されていることを特徴とするものである。

上記のような特徴構成を採用した本発明によれば、静電容量型圧力計における環状フランジ部のシールリング締付面を鏡面化するための研磨を、ケース本体または研磨を要しない内周側フランジ部分とは別体に切り離された偏平板状の外周側フランジ部分単体を対象にして行えるので、作業性の向上が図れるとともに、シールリング締付面の全域を均一かつ高精度な鏡面に仕上げることが容易であり、これによって、組付け状態での微小な流体漏洩も確実に防止して圧力計測性能の向上を達成できる。しかも、研磨作業中に感圧部（ダイヤフラムやそれの保護および耐食性被膜など）を傷付けたり、汚損したりすることもないため、製品品質の向上が図れ、ひいては、製品歩留まりを向上させて製品コストの低減化にもつなげることができるという効果を奏する。

本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造において、特に、請求項２に記載のように、前記環状フランジ部のうち、少なくとも別体の外周側フランジ部分のシールリング締付面を除く箇所にはその厚み方向への切り込み溝を設けて薄肉部を形成することが望ましい。この場合は、シールリングとして、微小な流体漏洩防止に有効な金属ガスケットを使用する際に必要な大きな締付け力によって環状フランジ部に非常に大きな応力が発生したとしても、その非常に大きい締付け応力を薄肉部で緩和することが可能であり、したがって、締付け時にダイヤフラムなど感圧部が微小変形して機械的な歪を発生することを防ぎ、圧力計測値に誤差を生じ、さらには、周囲温度の変動に伴うドリフトに起因する圧力計測値の経時的変化もなくして、長期間に亘り常に正確かつ安定よい圧力計測性能を発揮させることができる。また、前記薄肉部を形成するための切り込み溝の加工にあたっても、ケース本体または内周側フランジ部分とは別体の偏平板状の外周側フランジ部分単体を対象にして溝加工すればよいので、計測性能の更なる向上のための溝加工も容易で高品質な静電容量型圧力計の組付構造の低コスト化を図ることができる。

また、本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造において、前記環状フランジ部における別体の外周側フランジ部分と内周側フランジ部分またはケース本体との一体接合手段としては、レーザー溶接や電子ビーム溶接等を採用してもよいが、特に、請求項３に記載のように、ＴＩＧ溶接を採用することが望ましい。このＴＩＧ溶接の場合は、延性、強度、気密性、耐食性に優れた溶着部が得られ、性能および品質のより一層の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造を示す断面図であり、同図において、図６に示す従来の組付構造と同一の部材および同一の部位にはそれぞれ同一の符号を付して、それらの説明を省略し、以下、相違する構成についてのみ詳細に説明する。

すなわち、図２に明示するように、静電容量型圧力計１におけるケース本体３の外周面より外方へ突出する環状フランジ部５のうち、金属ガスケット等のシールリング９の締付面５ａを有する外周側フランジ部分５Ａを、それよりも内周側でケース本体３と一体形成されている内周側フランジ部分５Ｂとは別体の環状偏平板状に製作している。

そして、この環状偏平板状の外周側フランジ部分５Ａのシールリング締付面５ａを研磨加工により鏡面化したのち、その鏡面化されたシールリング締付面５ａを有する外周側フランジ部分５Ａを、図３に明示するように、ケース本体３に一体形成されている内周側フランジ部分５Ｂに同心状態、かつ、面一状態に嵌め合わせたうえ、それら内外周側フランジ部分５Ｂ，５Ａの突合せ部をＴＩＧ溶接１３にて一体接合することにより、所定の突出幅Ｌを持つ環状フランジ部５に構成している。

上記のように、静電容量型圧力計１における環状フランジ部５のうち、シールリング締付面５ａを有する外周側フランジ部分５Ａとそれよりも内周側のフランジ部分５Ｂとを別体構成とすることにより、環状フランジ部５のシールリング締付面５ａを鏡面化するにあたり、偏平板状の外周側フランジ部分５Ａ単体を加工対象にして研磨すればよいから、従来のように、組立完了した静電容量型圧力計１全体を加工対象とする場合に比べて、研磨作業が非常に容易でシールリング締付面５ａの全域を均一かつ高精度な鏡面に仕上げることが可能であり、これによって、圧力計取付ブロック２に組付けた状態におけるシール性を十分良好にして微小な流体漏洩も確実に防止し圧力計測性能の向上を実現できる。その上、研磨作業中に感圧部（ダイヤフラム４やそれの保護および耐食性被膜）を傷付けたり、汚損したりすることもないため、製品品質の向上、ひいては、製品歩留まりを向上させて製品コストの低減化も実現することができる。

図４は、本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造の他の実施の形態を示す断面図である。この他の実施の形態では、前記環状フランジ部５を構成する外周側フランジ部分５Ａのシールリング締付面５ａを研磨加工して鏡面化するとともに、その鏡面化されたシールリング締付面５ａを除く内周端部および内周側フランジ部分５Ｂの外周端部にそれらの厚み方向への切り込み溝１４ａ，１４ｂを設けた上、内外周側フランジ部分５Ｂ，５Ａの突合せ表面部をＴＩＧ溶接１３にて一体接合することにより、図５に明示するように、環状フランジ部５の内周寄り箇所に薄肉部５Ｃを形成したものである。その他の構成は図１に示す実施の形態のものと同様であるため、同一部材および同一部位に同一の符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。

上記のように構成された他の実施の形態による静電容量型圧力計１の組付構造においては、締付けネジ１１のねじ込みによって環状フランジ部５を圧力計取付ブロック２に対して強力に締付けたときに発生する応力を薄肉部５Ｃで緩和して、大きな締付け応力がダイヤフラム４を含む感圧部分に伝わることを無くする、あるいは、極減することが可能であるから、締付け時にダイヤフラム４が微小変形するなど機械的な歪の発生を防いで圧力計測値の誤差の発生、さらには、周囲温度の変動に伴うドリフトに起因する圧力計測値の経時的変化をなくすることができることと、上述したように、高精度な鏡面に仕上げられたシールリング締付面５ａで優れたシール性能を確保できることとの相乗によって、長期間使用した後においても、常に正確かつ安定よい圧力計測性能を発揮させることができる。

なお、上記各実施の形態では、環状フランジ部５を内，外周二つのフランジ部分５Ａ、５Ｂに分割して別体化したものについて説明したが、環状フランジ部５の全体をケース本体３とは別体とし、シールリング締付面５ａを研磨加工により鏡面化する、あるいは、鏡面化とともに切り込み溝により薄肉部を形成したのち、その環状フランジ部５をＴＩＧ溶接等によりケース本体３に一体接合したものであってもよい。

本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造の実施の形態を示す断面図である。 同上実施の形態における静電容量型圧力計の組立前の構成を示す要部の拡大断面図である。 同上実施の形態における静電容量型圧力計の組立後の構成を示す要部の拡大断面図である。 本発明に係る静電容量型圧力計の組付構造の他の実施の形態を示す断面図である。 他の実施の形態における静電容量型圧力計の組立後の構成を示す要部の拡大断面図である。 従来より採用されている静電容量型圧力計の組付構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 静電容量型圧力計
２ 圧力計取付ブロック
３ ケース本体
４ ダイヤフラム（感圧部）
５ 環状フランジ部
５Ａ 外周側フランジ部分
５Ｂ 内周側フランジ部分
５Ｃ 薄肉部
５ａ シールリング締付面
６ 凹状空間
７ 流体圧力検出ポート
８ 段部
９ シールリング
１０ 押え板部材
１１ 締付けネジ
１３ ＴＩＧ溶接
１４ａ，１４ｂ 切り込み溝

Claims (3)

1. ケース本体の一端側に感圧部を有し、他端側にケース本体の外周面より外方へ突出する環状フランジ部を有する静電容量型圧力計を、圧力計取付ブロックに形成した凹状空間内に、前記感圧部が凹状空間底部に開口接続された流体圧力検出ポートに対向するように嵌入させるとともに、前記環状フランジ部と前記凹状空間の開口端側周面に形成された段部との間にシールリングを介在させたうえ、前記環状フランジ部の外側に当接させた押え板部材側から圧力計取付ブロックに締付けネジをねじ込むことにより、前記環状フランジ部を圧力計取付ブロックに対してシール状態に締付け固定してなる静電容量型圧力計の組付構造であって、
   前記環状フランジ部のうちの少なくともシールリング締付面を有する外周側のフランジ部分を、それよりも内周側のフランジ部分または前記ケース本体とは別体とし、この別体の外周側フランジ部分のシールリング締付面を研磨により鏡面化したうえで、該外周側フランジ部分を前記内周側フランジ部分またはケース本体に一体接合することにより、外方への所定突出幅を持つ前記環状フランジ部が構成されていることを特徴とする静電容量型圧力計の組付構造。
2. 前記環状フランジ部のうち、少なくとも別体の外周側フランジ部分のシールリング締付面を除く箇所にはその厚み方向への切り込み溝を設けて薄肉部が形成されている請求項１に記載の静電容量型圧力計の組付構造。
3. 前記別体の外周側フランジ部分と内周側フランジ部分またはケース本体とは、ＴＩＧ溶接により一体接合されている請求項１または２に記載の静電容量型圧力計の組付構造。
   
   
   

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