JP2012163488A - シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性が損なわれることが抑制されたシール構造を提供する。
【解決手段】第１部材と第２部材とが組み付けられ、第１部材と第２部材との対向部位間がシール部材によってシールされたシール構造であって、第１部材と第２部材とが互いに近接する磁力を発生する磁性部材を有し、第１部材と第２部材との対向部位間は、磁力によってシール部材が圧縮された状態で、離間している。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１部材と第２部材とが組み付けられ、第１部材と第２部材との対向部位間がシール部材によってシールされたシール構造に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、凹部が形成されたコネクタケースと、圧力導入孔が形成され、その圧力導入孔がシールダイヤフラムとリングウェルドとによって閉塞されたハウジングと、凹部に接着固定されたセンサ素子と、を備える圧力検出装置が提案されている。コネクタケースとハウジングとを組み付けることで、凹部とシールダイヤフラムとによって圧力検出室が構成され、この圧力検出室内が圧力伝達媒体によって満たされている。

コネクタケースとハウジングとは、ハウジングの一部をかしめることで組みつけられており、圧力検出室を気密封止するためのＯリングが、圧力検出室の外周囲に設けられている。Ｏリングは、かしめによって、コネクタケースとハウジングとの間に挟まれて圧縮されており、圧力検出室がＯリングによってシールされている。

また、特許文献１の図１に示されるように、ハウジングには、圧力媒体が流動する装置へハウジングを固定するためのねじ部が形成されており、ハウジングは装置にねじ締結される構成となっている。また、外部に圧力媒体が漏れることを抑制するためのＯリングが、ハウジングにおける装置との対向部位に設けられ、ねじ締結によって、ハウジングと装置との間に挟まれて圧縮された構成となっている。これにより、ハウジングと装置との間がＯリングによってシールされている。

特開２０００−３２９６３３号公報

Ｏリングによるシール性は、Ｏリングの厚さと、Ｏリングを圧縮する圧縮力とによって決定される。これに対して、特許文献１に記載のように、かしめ、ねじ締結などのように、圧力検出装置の製造時、又は、圧力検出装置の取り付け時に圧縮力が決定される構成の場合、長年の使用によって復元力が低下し、Ｏリングの形状が変化して厚さが薄くなると、圧縮力が低減し、シール性が損なわれる虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、シール性が損なわれることが抑制されたシール構造を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１部材と第２部材とが組み付けられ、第１部材と第２部材との対向部位間がシール部材によってシールされたシール構造であって、第１部材と第２部材とが互いに近接する磁力を発生する磁性部材を有し、第１部材と第２部材との対向部位間は、磁力によってシール部材が圧縮された状態で、離間していることを特徴とする。

これによれば、長年の使用によってＯリングの復元力が低下し、その形状が変化して厚さが薄くなったとしても、圧縮力（磁力）は低減しないので、シール性が損なわれることが抑制される。

請求項２に記載のように、磁性部材は、第１部材に埋め込まれた磁石と、第２部材における磁性を有する部位と、であり、第１部材に埋め込まれた磁石と、第２部材の磁性を有する部位とは、第１部材と第２部材とが並ぶ方向で、互いに対向した構成が好適である。

これによれば、第１部材と第２部材とを対向させることで、第１部材と第２部材との配置位置が磁力によって自動に定まるので、第１部材と第２部材との位置決めが容易となる。

請求項３及び請求項４に記載の発明の作用効果は、請求項２に記載の作用効果と同等なので、その記載を省略する。

請求項５に記載のように、圧縮されたシール部材の一部を配置するための凹部若しくは凸部が、第１部材における第２部材との対向部位、及び、第２部材における第１部材との対向部位の少なくとも一方に形成された構成が良い。これによれば、Ｏリングの配置位置を定めることができる。また、外力による衝撃によって、Ｏリングの配置位置がずれることが抑制され、シール性が損なわれることが抑制される。

請求項６に記載のように、第１部材及び第２部材の少なくとも一方には、第１部材と第２部材とが並ぶ方向に垂直な横方向における、第１部材と第２部材との配置位置を決める位置決め部が形成された構成が良い。

これによれば、第１部材と第２部材とが互いに近接する磁力が第１部材と第２部材とに働いていたとしても、位置決め部によって、横方向における第１部材と第２部材との配置位置を定めることができる。

位置決め部としては、請求項７に記載のように、第１部材に形成された凸部、及び、第２部材に形成された凹部を有し、凸部が凹部に嵌合されることで、第１部材と第２部材との横方向の配置位置が定まる構成を採用することができる。

請求項８に記載のように、凹部は、第２部材における第１部材との対向部位に形成されており、シール部材が凹部に配置され、凸部と凹部とによって挟持された構成が良い。これによれば、位置決め用の凹部と、シール部材配置用の凹部とがそれぞれ独立して第１部材や第２部材に形成される構成と比べて、シール構造の体格の増大が抑制される。しかしながら、請求項９に記載のように、位置決め部の凹部とは別に、圧縮されたシール部材の一部を配置するための凹部が、第１部材における第２部材との対向部位、及び、第２部材における第１部材との対向部位の少なくとも一方に形成された構成を採用することもできる。

請求項１０に記載のように、位置決め部は、第２部材に形成された凸部であり、凸部によって、第１部材の側部の少なくとも一部が囲まれた構成が良い。これによれば、第１部材の体格の増大が抑制され、シール構造の体格の増大が抑制される。

請求項１１に記載のように、位置決め部は、第１部材に形成された凸部であり、凸部によって、第２部材の側部の少なくとも一部が囲まれた構成が良い。これによれば、第２部材の体格の増大が抑制され、シール構造の体格の増大が抑制される。

請求項１２に記載の発明の作用効果は、請求項５に記載の作用効果と同等なので、その記載を省略する。

圧力センサとパイプとのシール構造を概略的に示す断面図である。 圧力センサとパイプとの接続構成を概略的に示す断面図である。 磁性部材の変形例を示す断面図であり、（ａ）は磁性部材が表面に設けられた場合、（ｂ）は磁性部材が内部に設けられた状態を示している。 位置決め部を説明するための断面図である。 位置決め部を説明するための断面図である。 位置決め部を説明するための断面図である。 圧力センサの変形例を示す平面図である。

以下、本発明を圧力センサとパイプとのシール構造に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、圧力センサとパイプとのシール構造を概略的に示す断面図である。図２は、圧力センサとパイプとの接続構成を概略的に示す断面図である。図２では、圧力センサ１０の構成要素の内、ハウジング２０のみを図示し、ハウジング２０及びパイプ５０の形状を単純化している。また、図２では、磁性を有する部位を破線で示し、磁石を実線で示している。以下においては、圧力センサ１０とパイプ５０とが並ぶ方向を並列方向と示し、並列方向に直交する方向を横方向と示す。

図１に示すように、シール構造１００は、圧力センサ１０とパイプ５０とが組みつけられ、圧力センサ１０とパイプ５０との対向部位間（ハウジング２０と壁部５１との間）がＯリング６０によってシールされて成る。圧力センサ１０（ハウジング２０）及びパイプ５０（壁部５１）は、特許請求の範囲に記載の第１部材及び第２部材に相当する。

圧力センサ１０は、柱状のハウジング２０、ハウジング２０に固定されたセンサ素子３０及びターミナル４０を有する。本実施形態に係るハウジング２０は金属製である。ハウジング２０における、パイプ５０側の端部には、センサ素子３０とターミナル４０の一部を設けるための凹部２１が形成されており、凹部２１は、後述する導入孔５２を介して、パイプ５０の内部と連通されている。

センサ素子３０は、圧力を電気信号に変換するものである。図示しないが、センサ素子３０は、半導体基板にメンブレンが形成され、そのメンブレンに圧電素子が形成されて成る。

ターミナル４０は、センサ素子３０と外部とを電気的に接続するものである。ターミナル４０は、外部電源用、グランド用、電気信号送受信用の３つを有しており、ワイヤ４１を介して、センサ素子３０と電気的に接続されている。図示しないが、ターミナル４０は、ハウジング２０に形成された挿入孔に挿入されており、その挿入孔を満たすガラスによってハウジング２０に固定されている。

パイプ５０は、壁部５１によって筒状に構成されており、その内部を圧力流体が流れている。壁部５１には、壁部５１の外壁面５１ａと内壁面５１ｂとを連通する導入孔５２が形成されており、この導入孔５２に圧力流体が流入するようになっている。図１に示すように、導入孔５２の一方の開口端５２ａは凹部２１に開口し、他方の開口端５２ｂはパイプ５０の内部に開口しており、導入孔５２に流入した圧力流体が、凹部２１に流入するようになっている。凹部２１に流入した圧力流体の圧力がセンサ素子３０に作用すると、その圧力がセンサ素子３０によって電気信号に変換され、その変換された電気信号がワイヤ４１とターミナル４０とを介して外部へと伝達される。

本実施形態に係るパイプ５０は金属製であり、外壁面５１ａに、局所的に厚さの薄くなった凹部５３が形成されている。凹部５３は、導入孔５２の開口端５２ａを囲むように、環状に形成されている。

シール部材６０は、環状を成すＯリングであり、断面が円形となっている。図１に示すように、シール部材６０（以下、Ｏリング６０と示す）は、凹部５３に配置されており、導入孔５２の開口端５２ａを囲んでいる。Ｏリング６０は、下記に示す磁力によって圧縮されており、その断面が円形から楕円形に変形している。そして、並列方向において、Ｏリング６０の長さ（厚さ）は、凹部５３の長さ（深さ）よりも長くなっており、磁力によってＯリング６０が圧縮された状態においても、Ｏリング６０の厚さは、凹部５３の深さよりも長くなっている。

次に、本実施形態に係るシール構造１００の特徴点を図２に基づいて説明する。シール構造１００は、圧力センサ１０（ハウジング２０）とパイプ５０（壁部５１）とが互いに近接する磁力を発生する磁性部材７０を有する。磁性部材７０は、ハウジング２０に設けられる第１磁性部材７１と、壁部５１に設けられる第２磁性部材７２と、を有する。本実施形態に係る第１磁性部材７１は、ハウジング２０における磁性を有する部位（図２で破線で囲まれた部位）であり、Ｓ極である。本実施形態に係る第２磁性部材７２は、パイプ５０の壁部５１に埋め込まれた磁石であり、Ｎ極である。ハウジング２０の内部に第１磁性部材７１が設けられ、壁部５１の内部に第２磁性部材７２が設けられており、磁性部材７１，７２は、Ｏリング６０を介して、並列方向で互いに対向している。ハウジング２０と壁部５１とは、磁性部材７１，７２間に働く引力によって組みつけられている。

図２に示すように、Ｏリング６０は、ハウジング２０における壁部５１との対向面２０ａと、凹部５３の底部５３ａとの間で挟まれて圧縮されている。そして、対向面２０ａと外壁面５１ａとの間隔が、圧縮されたＯリング６０における凹部５３の開口端から飛び出した部位の厚さ分、離間している。この構成により、圧力センサ１０（ハウジング２０）とパイプ５０（壁部５１）との間がＯリング６０によってシール（気密封止）され、導入孔５２を介して凹部２１に流入した圧力流体が、ハウジング２０と壁部５１との間を介して、パイプ５０の外部に漏れないようになっている。

次に、本実施形態に係るシール構造１００の作用効果を説明する。上記したように、磁性部材７１，７２間に働く引力によって、圧力センサ１０（ハウジング２０）とパイプ５０（壁部５１）とが近接し、圧力センサ１０とパイプ５０が組みつけられている。また、ハウジング２０の対向面２０ａと、凹部５３の底部５３ａとの間でＯリング６０が挟まされて圧縮されており、対向面２０ａと外壁面５１ａとの間隔が、圧縮されたＯリング６０における凹部５３の開口端から飛び出した部位の厚さ分、離間している。これによれば、長年の使用によってＯリング６０の復元力が低下し、その形状が変化して厚さが薄くなったとしても、圧力センサ１０とパイプ５０とが近接するので、Ｏリング６０を圧縮する力は低減しない。そのため、シール性が損なわれることが抑制される。

磁性部材７１，７２は、Ｏリング６０を介して、並列方向で互いに対向している。これによれば、圧力センサ１０とパイプ５０との配置位置が磁力によって自動に定まるので、圧力センサ１０とパイプ５０との位置決めが容易となる。

Ｏリング６０は、凹部５３に配置されている。これによれば、Ｏリング６０の配置位置を定めることができる。また、外力による衝撃によって、Ｏリング６０の配置位置がずれることが抑制され、シール性が損なわれることが抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

第１実施形態では、磁性部材７１，７２は、Ｏリング６０を介して、並列方向で互いに対向した例を示した。しかしながら、図３（ａ）に示すように、磁性部材７１，７２は、Ｏリング６０を介して対向していなくとも良い。

第１実施形態では、第１磁性部材７１がハウジング２０の内部に設けられ、第２磁性部材７２が壁部５１の内部に設けられた例を示した。しかしながら、図３（ａ）に示すように、第１磁性部材７１が、ハウジング２０の表面に設けられ、第２磁性部材７２が、壁部５１の表面に設けられた構成を採用することでもできる。これによれば、磁性部材７１，７２の対向距離が近づくので、圧力センサ１０とパイプ５０とを近接する（Ｏリング６０を圧縮する）磁力を強めることができる。

第１実施形態では、第１磁性部材７１は、ハウジング２０における磁性を有する部位であり、第２磁性部材７２は、壁部５１に埋め込まれた磁石である例を示した。しかしながら、図３（ａ）に示すように、第１磁性部材７１は、ハウジング２０に埋め込まれた磁石であり、第２磁性部材７２は、壁部５１における磁性を有する部位でも良い。また、図３（ｂ）に示すように、第１磁性部材７１は、ハウジング２０に埋め込まれた磁石であり、第２磁性部材７２は、壁部５１に埋め込まれた磁石でも良い。更に、図示しないが、第１磁性部材７１は、ハウジング２０における磁性を有する部位であり、第２磁性部材７２は、壁部５１における磁性を有する部位でも良い。図３は、磁性部材の変形例を示す断面図であり、（ａ）は磁性部材が表面に設けられた場合、（ｂ）は磁性部材が内部に設けられた状態を示している。なお、図３では、図２と同様にして、圧力センサ１０の構成要素の内、ハウジング２０のみを図示し、ハウジング２０及びパイプ５０の形状を単純化している。また、磁性を有する部位を破線、磁石を実線で示している。

第１実施形態では、第１磁性部材７１がＳ極、第２磁性部材７２がＮ極である例を示した。しかしながら、第１磁性部材７１がＮ極、第２磁性部材７２がＳ極でも良い。

第１実施形態では、磁性部材７１，７２間に働く引力によって、圧力センサ１０（ハウジング２０）とパイプ５０（壁部５１）との配置位置が定められる例を示した。しかしながら、図４〜図６に示すように、位置決め部８０によって、圧力センサ１０とパイプ５０との横方向の配置位置が定められる構成を採用することもできる。これによれば、磁性部材７１，７２の設けられる位置が当初の予定よりもズレた結果、磁力によって定められる、圧力センサ１０とパイプ５０との横方向の配置位置が当初の予定からズレたとしても、位置決め部によって、圧力センサ１０とパイプ５０との横方向の配置位置を定めることができる。

図４に示す位置決め部８０は、外壁面５１ａからハウジング２０側に突起した凸部８１と、対向面２０ａに形成された凹部８２と、を有する。凸部８１と凹部８２とが嵌合することで、圧力センサ１０とパイプ５０との横方向の配置位置が定められる。

図５に示す位置決め部８０は、対向面２０ａからパイプ５０側に突起した凸部８３と、外壁面５１ａに形成された凹部８４と、を有する。凹部８４は、第１実施形態に示した凹部５３の機能を兼用しており、凹部８４にＯリング６０が配置される。凸部８１と凹部８２とが嵌合することで、圧力センサ１０とパイプ５０との横方向の配置位置が定められ、凸部８３と凹部８４の底部８４ａとの間で、Ｏリング６０が挟持される。これによれば、位置決め用の凹部８２と、シール部材配置用の凹部５３とがそれぞれ独立してパイプ５０に形成される構成と比べて、シール構造１００の体格の増大が抑制される。なお、この場合、磁力によってＯリング６０が圧縮された状態においても、並列方向における凸部８３の長さとＯリング６０の厚さとの和は、凹部８４の深さよりも長くなっている。これにより、対向面２０ａと外壁面５１ａとの対向間隔が有限となっている。

図６に示す位置決め部８０は、壁部５１の外壁面５１ａからハウジング２０側に突起した環状の凸部８５である。この凸部８５によって、ハウジング２０の側壁が囲まれ、横方向におけるハウジング２０（圧力センサ１０）と壁部５１（パイプ５０）との配置位置が定められる。これによれば、ハウジング２０（圧力センサ１０）の体格の増大が抑制され、シール構造１００の体格の増大が抑制される。なお、凸部８５の形状としては環状に限定されず、Ｃ字状でもよく、ハウジング２０の側壁の少なくとも一部を取り囲める形状であれば適宜採用することができる。例えば、複数の凸部によって、ハウジング２０の側壁の少なくとも一部を囲っても良い。図４〜図６は、位置決め部を説明するための断面図である。なお、図４〜図６では、図２と同様にして、圧力センサ１０の構成要素の内、ハウジング２０のみを図示し、ハウジング２０及びパイプ５０の形状を単純化している。また、磁性部材７０を省略している。

第１実施形態では、凹部５３が壁部５１に形成され、凹部５３にＯリング６０の一部が設けられる例を示した。しかしながら、Ｏリング６０の配置を定める構成としては、上記例に限定されない。図示しないが、例えば、環状のＯリング６０の内周面と接触する凸部が壁部５１に形成された構成を採用することもできる。なお、上記したＯリング６０が配置される凹部や凸部は壁部５１だけではなく、ハウジング２０に形成されていても良く、ハウジング２０だけに形成されていても良い。

第１実施形態では、圧力センサ１０が１つのハウジング２０を有する例を示した。しかしながら、図７に示すように、圧力センサ１０は、２つのハウジング２０を有しても良い。この場合、ハウジング２０は、樹脂材料から成り、ターミナル４０がハウジング２０にインサート成形されている。そして、新たなハウジング２２は、金属材料からなり、パイプ５０から離れた端部がかしめられて、ハウジング２０，２２が組みつけられている。凹部２１の開口部は、メタルダイヤフラムによって閉塞されており、凹部２１とメタルダイヤフラムによって囲まれた空間（圧力検出室）内は、センサ素子３０に圧力を伝達する圧力媒体によって満たされている。凹部２１の周囲には、圧力検出室をシールするためのシール部材６１（Ｏリング６１）が設けられており、Ｏリング６１は、かしめによって、ハウジング２０，２２の間で圧縮され、挟持されている。この構成では、新たなハウジング２２に第１磁性部材７１が設けられ、壁部５１に第２磁性部材７２が設けられており、ハウジング２２（圧力センサ１０）と壁部５１（パイプ５０）とが、磁性部材７１，７２に働く引力によって組みつけられている。図７は、圧力センサの変形例を示す平面図である。

第１実施形態では、圧力センサ１０とパイプ５０とのシール構造を例にして示した。しかしながら、本発明の適用としては上記例に限定されない。任意の２つの部材を組み付け、それら２つの部材の間をシールする構造であれば、適宜採用することができる。例えば、図７に示す変形例において、ハウジング２２をかしめない場合、ハウジング２０に第１磁性部材７１が設けられ、新たなハウジング２２に第２磁性部材７２が設けられた構成とすることで、ハウジング２０，２２を、磁性部材７１，７２に働く引力によって組みつけ、ハウジング２０，２２の間を、Ｏリング６１によってシールしても良い。このように、シールする対象としては、第１実施形態で示したように、圧力センサ１０とパイプ５０との間に限定されず、ハウジング２０，２２との間でも良い。なお、もちろんではあるが、本発明に係るシール構造は、圧力センサに限定されるものではなく、２つの部材間がシールされる構造であれば、適宜採用することができる。

１０・・・圧力センサ
２０・・・ハウジング
２０・・・センサ素子
４０・・・ターミナル
５０・・・パイプ
６０・・・Ｏリング
７０・・・磁性部材
７１・・・第１磁性部材
７２・・・第２磁性部材
８０・・・位置決め部
１００・・・シール構造

Claims (12)

1. 第１部材と第２部材とが組み付けられ、前記第１部材と前記第２部材との対向部位間がシール部材によってシールされたシール構造であって、
   前記第１部材と前記第２部材とが互いに近接する磁力を発生する磁性部材を有し、
   前記第１部材と前記第２部材との対向部位間は、前記磁力によって前記シール部材が圧縮された状態で、離間していることを特徴とするシール構造。
2. 前記磁性部材は、前記第１部材に埋め込まれた磁石と、前記第２部材における磁性を有する部位と、であり、
   前記第１部材に埋め込まれた磁石と、前記第２部材の磁性を有する部位とは、前記第１部材と前記第２部材とが並ぶ方向で、互いに対向していることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 前記磁性部材は、前記第１部材に埋め込まれた磁石と、前記第２部材に埋め込まれた磁石と、であり、
   前記第１部材に埋め込まれた磁石と、前記第２部材に埋め込まれた磁石とは、前記第１部材と前記第２部材とが並ぶ方向で、互いに対向していることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
4. 前記磁性部材は、前記第１部材における磁性を有する部位と、前記第２部材における磁性を有する部位と、であり、
   前記第１部材の磁性を有する部位と、前記第２部材の磁性を有する部位とは、前記第１部材と前記第２部材とが並ぶ方向で、互いに対向していることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
5. 圧縮された前記シール部材の一部を配置するための凹部若しくは凸部が、前記第１部材における前記第２部材との対向部位、及び、前記第２部材における前記第１部材との対向部位の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のシール構造。
6. 前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方には、前記第１部材と前記第２部材とが並ぶ方向に垂直な横方向における、前記第１部材と前記第２部材との配置位置を決める位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のシール構造。
7. 前記位置決め部は、前記第１部材に形成された凸部、及び、前記第２部材に形成された凹部を有し、前記凸部が前記凹部に嵌合されることで、前記第１部材と前記第２部材との横方向の配置位置が定まることを特徴とする請求項６に記載のシール構造。
8. 前記凹部は、前記第２部材における前記第１部材との対向部位に形成されており、
   前記シール部材が前記凹部に配置され、前記凸部と前記凹部とによって挟持されていることを特徴とする請求項７に記載のシール構造。
9. 前記位置決め部の凹部とは別に、圧縮された前記シール部材の一部を配置するための凹部が、前記第１部材における前記第２部材との対向部位、及び、前記第２部材における前記第１部材との対向部位の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のシール構造。
10. 前記位置決め部は、前記第２部材に形成された凸部であり、
    前記凸部によって、前記第１部材の側部の少なくとも一部が囲まれていることを特徴とする請求項６に記載のシール構造。
11. 前記位置決め部は、前記第１部材に形成された凸部であり、
    前記凸部によって、前記第２部材の側部の少なくとも一部が囲まれていることを特徴とする請求項６に記載のシール構造。
12. 圧縮された前記シール部材の一部を配置するための凹部若しくは凸部が、前記第１部材における前記第２部材との対向部位、及び、前記第２部材における前記第１部材との対向部位の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のシール構造。

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