JP2017102011A

JP2017102011A - 物理量測定装置

Info

Publication number: JP2017102011A
Application number: JP2015235138A
Authority: JP
Inventors: 裕佑阿部; Yusuke Abe; 秀司遠山; Hideji Toyama; 晴彦関谷; Haruhiko Sekiya
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: CN107014557A; JP6412851B2; EP3176559B1; US10145749B2; US20170153157A1; EP3176559A1; CN107014557B

Abstract

【課題】センサモジュールの継手への取付作業を容易かつ安価に行える物理量測定装置を提供すること。【解決手段】ダイアフラム部２１を有するセンサモジュール２と、センサモジュール２が取り付けられセンサモジュール２に被測定流体を導入する圧力導入孔１３が形成された継手１とを備え、継手１は、合成樹脂製であり、かつ、被取付部材に取り付けられる継手本体１１と、継手本体１１に形成されセンサモジュール２を係止する弾性変形可能な爪部１２とを有する。爪部１２は、その弾性力により、センサモジュール２を保持した状態を維持するので、センサモジュール２を継手１に取り付けるにあたり、溶接等の作業が不要となる。継手本体１１と爪部１２とは一体形成されるので、継手本体１１と爪部１２とを別々に製造することを要しない。【選択図】図２

Description

本発明は、物理量測定装置に関する。

被測定流体の圧力、その他の物理量を測定するために物理量測定装置が知られている。
物理量測定装置の従来例として、圧力センサをホルダで保持する圧力センサユニットがある（特許文献１）。
特許文献１では、ホルダは、圧力センサの開口端側の端部を保持するフランジ部が形成された第１のホルダと、圧力センサのダイアフラム側の端部を保持するフランジ部が形成された第２のホルダとを有するものであり、第１のホルダと第２のホルダとは別体として形成される。

他の従来例として、筐体の底部に振動センサを設置し、振動センサを底部に固定する固定爪が設けられた支持機構部品を筐体の内部に設置した計量・表示部ユニットがある（特許文献２）。
特許文献２では、支持機構部品はプラスチック等から形成されており、固定爪が一体に形成されている。

他の従来例として、センサ本体を取付部に取り付け、取付部を筒状部に取り付けたセンサ取付構造がある（特許文献３）。
特許文献３では、取付部は、合成樹脂製であり、センサ本体の外周部を取り囲む鍔部と、鍔部に取り付けられた一対の取付片と、取付片に設けられた係合爪とを有し、係合爪が筒状部に形成された係合孔に係合される。

特許５４９９１６９号公報特開２００５−２１４８４３号公報特開２００４−３２５２１０号公報

特許文献１では、第１のホルダと第２のホルダとは別体に構成されているので、部品点数が多くなり、コスト増となる。しかも、圧力センサユニットを組み立てるにあたり、第１のホルダのフランジ部に圧力センサを載せ、第２のホルダで圧力センサのダイアフラム側を覆ってフランジ部で圧力センサを押さえるので、センサ組立手順が煩雑となる。
特許文献２では、振動を検出するものであって、圧力を検出するものではない。そのため、センサモジュールに被測定流体を流通させる孔部が形成された継手は不要となり、継手へセンサモジュールを取り付ける構造については、何ら開示されるものではない。

特許文献３では、センサ本体に取り付けられた取付部を筒状部に取り付ける構成であるため、センサ本体に取付部を取り付けるための作業が必要となる。しかも、筒状部に係合孔を形成しなければならないので、筒状部自体の強度が低下するおそれがある。筒状部が継手に相当するものと仮定すると、継手に圧力導入孔以外の孔があると、強度上、問題となる。

本発明の目的は、センサモジュールの継手への取付作業を容易かつ安価に行える物理量測定装置を提供することにある。

本発明の物理量測定装置は、被測定流体の圧力を検出する検出部が設けられたダイアフラム部を有するセンサモジュールと、前記センサモジュールが取り付けられ前記センサモジュールに被測定流体を導入する圧力導入孔が形成された継手とを備え、前記継手は、合成樹脂製であり、かつ、被取付部材に取り付けられる継手本体と、前記継手本体に形成され前記センサモジュールを係止する弾性変形可能な爪部とを有することを特徴とする。

本発明では、センサモジュールを継手に取り付けるために、継手本体に形成された爪部を弾性変形させてセンサモジュールを保持させる。継手は合成樹脂製であるため、爪部は弾性変形可能である。センサモジュールを保持させるために、爪部を変形させると、爪部は弾性力に抗して容易に変形することになる。そして、センサモジュールを保持した爪部は、その弾性力により、センサモジュールを保持した状態を維持する。
従って、本発明では、センサモジュールを継手に取り付けるにあたり、溶接等の作業が不要となるので、継手へのセンサモジュールの取付作業を容易に行うことができる。しかも、継手本体と爪部とは合成樹脂から一体形成されるので、継手本体と爪部とを別々に製造することを要せず、部品点数が減少する。

本発明では、前記爪部の前記センサモジュールから離れる方向の変形を阻止し前記爪部の外周に設けられた変形阻止部材を備えた構成が好ましい。
この構成では、変形阻止部材で爪部の外周を押さえることで、爪部が広がってセンサモジュールが外れることを防止する。

本発明では、前記爪部は、前記センサモジュールの外周縁部を保持し、前記変形阻止部材は、板部と前記板部の外周縁に一体形成された筒部とを有し、前記筒部の内周部で前記爪部を押さえる構成が好ましい。
この構成では、変形阻止部材の筒部により、爪部のセンサモジュールから離れる方向への変形が阻止されるので、爪部でセンサモジュールを確実に保持することができる。変形阻止部材には筒部に一体形成された板部があるので、変形阻止部材の強度が増加するだけでなく、センサモジュールが覆われることから、埃等が入り込むことを防止できる。

本発明では、前記センサモジュールには電気的接続部が設置され、前記電気的接続部を外部に露出する開口が前記変形阻止部材に設けられている構成が好ましい。
この構成では、変形阻止部材の開口から電気的接続部の一部が露出するので、電気的接続部と他の電子機器、例えば、制御機器との接続が容易となる。そのため、検出部で検出された検出信号が電気的接続部を通じて他の電子機器に出力されることになる。

本発明では、前記センサモジュールには前記爪部を係止する係止用溝が形成されている構成が好ましい。
この構成では、センサモジュールの係止用溝に爪部が係止されるので、センサモジュールの周方向の移動が阻止される。

本発明の一実施形態にかかる物理量測定装置の斜視図。前記実施形態にかかる物理量測定装置の断面図。センサモジュールと継手とを組み立てる状態を示す分解斜視図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の物理量測定装置の全体構成が図１から図３に示されている。
図１から図３において、物理量測定装置は、継手１と、継手１に設けられたセンサモジュール２と、センサモジュール２に設けられた電子部品３と、センサモジュール２を覆う変形阻止部材４と、電子部品３に接続された電気的接続部５とを備えて構成されている。本実施形態の物理量測定装置は、被測定流体の圧力を検出する圧力検出装置である。

継手１は、合成樹脂から形成されるものであって、被取付部材（図示せず）に取り付けられる継手本体１１と、継手本体１１に形成され弾性変形可能な爪部１２とを有する。
継手本体１１の内部にはセンサモジュール２に被測定流体を導入する圧力導入孔１３が軸芯に沿って形成されている。
継手本体１１の外周部は、その一端が被取付部材に螺合される雄ねじ部１４であり、その他端が雄ねじ部１４をねじ込むための多角形部１５である。なお、本実施形態では、継手本体１１の構造は、雄ねじ部１４に限定されるものではなく、フランジを形成し、軸シールで被取付部材に取り付ける構造や、その他の構造であってもよい。
継手本体１１は、その他端側の端面１１Ａから突出する突出部１６を有する。突出部１６は、端面１１Ａに形成された大径部１６Ａと、大径部１６Ａに形成された小径部１６Ｂとを有し、小径部１６Ｂに圧力導入孔１３が開口されている。
継手本体１１の端面１１Ａの外周縁には段差１１Ｂが形成されている。
大径部１６Ａと小径部１６Ｂとの境界部分は、継手本体１１の径方向に延びる平面内にある平坦面１６Ｃとされている。

爪部１２は、センサモジュール２の外周縁部を保持するものであって、センサモジュール２の軸芯を挟んで２つが対向配置される。
爪部１２は、内周面がセンサモジュール２の外周面と対向する角柱状の立上部１２Ａと、立上部１２Ａの先端からセンサモジュール２の軸芯に向かって折り曲げ形成されたフック部１２Ｂとを有する。
立上部１２Ａの内周面とフック部１２Ｂのセンサモジュール２と対向する面とのなす角度αは、図では、９０°とされる。フック部１２Ｂのセンサモジュール２と対向する面とは反対側の面には、センサモジュール２を継手本体１１に装着する際にガイド面として機能する傾斜面１２Ｃが形成されている。なお、本実施形態では、センサモジュール２が上方向に抜けることを阻止できる形状であれば、図で示される形状に限定されるものではなく、例えば、角度αは９０°に限定されるものではない。

センサモジュール２は、セラミック製のモジュール本体２０と、ダイアフラム部２１の変位を検出する検出部２３と、検出部２３と電気的に接続された図示しないパッドとを備えている。モジュール本体２０と継手本体１１との間にはＯリング（図示せず）が設けられている。
モジュール本体２０は、ダイアフラム部２１とダイアフラム部２１の周縁部に一体形成された筒状部２２とを有する。
ダイアフラム部２１は、継手本体１１から導入される被測定流体の圧力により変位するものであり、薄い円板状に形成されている。
ダイアフラム部２１の被測定流体が接触する面とは反対側の面は検出部２３が形成される平面２１Ａである。検出部２３は、図示しない歪みゲージ及び導電パターンを有する。

筒状部２２の外周部には筒状部２２の軸方向と平行に爪部１２を係止する係止用溝２２０が形成されている。
係止用溝２２０は、爪部１２の立上部１２Ａの内周面と対向する第一対向面２２０Ａと、第一対向面２２０Ａの両端で直交して形成されそれぞれ立上部１２Ａの側面と対向する第二対向面２２０Ｂとを有するもので、平面がコ字状に形成されている。
筒状部２２の内周部には開口と連通する大径部２２Ａと大径部２２Ａに連続形成された小径部２２Ｂとが形成されている。大径部２２Ａと小径部２２Ｂとの境界部分は筒状部２２の径方向に延びる平面内にある平坦面２２Ｃとされている。
平坦面１６Ｃと平坦面２２Ｃとの間にはＯリング６が配置されている。Ｏリング６は、被測定流体をシールするよう適切な形状とされる。

電子部品３は、信号処理回路３１と、電子回路３２とを有する。信号処理回路３１は板状の回路本体３１Ａと、回路本体３１Ａの互いに反対側の側面に接続された脚部３１Ｂとを有する。回路本体３１Ａは、検出部２３が形成されたダイアフラム部２１とは離れて配置されており、脚部３１Ｂは筒状部２２の平面に接続されている。
電気的接続部５は、センサモジュール２のダイアフラム部２１に設置されており、信号処理回路３１及び電子回路３２と電気的に接続されている端子部５１と、端子部５１を保持する端子ホルダ５２とを有する。センサモジュール２のパッド、電子部品３及び電気的接続部５は、電気回路で接続されており、検出部２３で検出された出力信号が最終的に電気的接続部５から外部機器（図示せす）に出力される。
端子ホルダ５２は、直方体状に形成された合成樹脂製部材であり、図中、上方に向けて端子部５１を露出、及び相手コネクタと嵌合し、接続するための切欠５２Ａが形成されている。

変形阻止部材４は、爪部１２の外周に設けられる筒部４１と筒部４１が外周縁に一体形成された板部４２とを有するキャップ状部材である。変形阻止部材４は、その材質が限定されるものではなく、例えば、金属、合成樹脂等から形成されるものでもよい。
筒部４１は、爪部１２のセンサモジュール２から離れる方向の変形を阻止するためのものであり、その内周部で爪部１２の立上部１２Ａをセンサモジュール２に向けて押さえるものである。

筒部４１の内周は円形とされており、角柱状の立上部１２Ａの外周部と当接する。なお、本実施形態では、筒部４１の内周と立上部１２Ａの外周との当接する面積を大きくするために、立上部１２Ａの外周部を筒部４１の内周と合わせた円弧状としてもよい。さらに、本実施形態では、筒部４１の内周に軸方向に沿った溝を形成し、この溝に立上部１２Ａの外周部と嵌合させる構成としてもよい。
筒部４１の開口端部は、継手本体１１の端面１１Ａの段差１１Ｂと係合する段差４１Ａが形成されている。
板部４２は、円板状に形成されており、その一部に、電気的接続部５を外部に露出するための開口４２Ａが形成されている。開口４２Ａは、電気的接続部５の形状と対応させるために、平面矩形状に形成されている。

本実施形態の物理量測定装置の組立方法を説明する。
まず、センサモジュール２に電子部品３と電気的接続部５とをそれぞれ取り付けておき、このセンサモジュール２を継手本体１１に装着する（図３参照）。
そのために、センサモジュール２の係止用溝２２０の端部と継手１の爪部１２とを位置合わせしておき、そのまま、センサモジュール２を継手１の継手本体１１に向けて押しつける。

この際、爪部１２には傾斜面１２Ｃが形成されているので、傾斜面１２Ｃに沿ってセンサモジュール２の係止用溝２２０が案内されるとともに、立上部１２Ａの先端側がそれぞれ外側に向けて弾性変形する。そして、フック部１２Ｂの先端が係止用溝２２０に当接しながら移動し、センサモジュール２の筒状部２２が継手本体１１の端面１１Ａに当接したなら、立上部１２Ａは、その弾性力によって、長手方向に渡って係止用溝２２０に当接し、フック部１２Ｂはセンサモジュール２の筒状部２２の平面の上に位置することになる。これにより、センサモジュール２は爪部１２で保持される。
その後、変形阻止部材４でセンサモジュール２を覆う。その際、変形阻止部材４の板部４２に形成された開口４２Ａに電気的接続部５を挿通させる。開口４２Ａを通じて外部に露出された電気的接続部５に図示しない電子機器がケーブルを通じて接続される。

従って、本実施形態では次の効果を奏することができる。
（１）センサモジュール２が取り付けられた合成樹脂製の継手１を、被取付部材に取り付けられる継手本体１１と、継手本体１１に形成されセンサモジュール２を係止する弾性変形可能な爪部１２とを有する構成とした。爪部１２は、その弾性力により、センサモジュール２を保持した状態を維持するので、センサモジュール２を継手１に取り付けるにあたり、溶接等の作業が不要となる。しかも、継手本体１１と爪部１２とは合成樹脂から一体形成されるので、継手本体１１と爪部１２とを別々に製造することを要しない。

（２）爪部１２のセンサモジュール２から離れる方向の変形を阻止する変形阻止部材４が爪部１２の外周に設けられているので、センサモジュール２を保持した爪部１２が広がってセンサモジュール２が外れることが防止される。

（３）変形阻止部材４は、板部４２と板部４２の外周縁に一体形成された筒部４１とを有し、筒部４１の内周部で爪部１２を押さえた構成である。筒部４１により、爪部１２のセンサモジュール２から離れる方向への変形が阻止されるので、爪部１２でセンサモジュール２を確実に保持することができる。しかも、変形阻止部材４には筒部４１に一体形成された板部４２があるので、変形阻止部材４の強度が増加するだけでなく、センサモジュール２が板部４２で覆われることになり、埃等が入り込むことを防止できる。

（４）爪部１２は、互いに反対側に位置する２つから構成されるから、センサモジュール２を２箇所で確実に押さえることができるだけでなく、継手１の製造を容易に行うことができる。例えば、継手１を射出成形で製造する場合、爪部１２がフック部１２Ｂを有する複雑な形状であっても、２箇所の爪部１２と突出部１６とを通る線分を境に左右が同じ形状となるので、射出成形用の金型の構造が簡易なものとなる。

（５）爪部１２は、継手本体１１に形成された立上部１２Ａと、立上部１２Ａの先端からセンサモジュール２の軸芯に向かって折り曲げ形成されたフック部１２Ｂとを有するから、センサモジュール２を継手本体１１に対して径方向に移動することを規制するとともに、軸方向に移動することを規制することができる。

（６）変形阻止部材４の開口からセンサモジュール２に設置された電気的接続部５の一部を露出させるようにしたから、電気的接続部５と外部に配置されている制御機器との接続が容易となる。

（７）センサモジュール２には、爪部１２を係止する係止用溝２２０が形成されているので、センサモジュール２の周方向の移動が阻止される。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、変形阻止部材４は、筒部４１と板部４２とを有する構成としたが、本発明では、筒部４１の内周部で爪部１２を押さえる構成であれば変形阻止部材４の具体的な形状は限定されるものではない。例えば、板部４２を省略し、筒部４１のみから変形阻止部材４を構成するものでもよい。さらに、筒部４１の内周形状は、楕円であっても矩形であってもよい。また、本発明では、爪部１２の強度が大きなものであれば、変形阻止部材４自体を不要なものにできる。
さらに、爪部１２は、継手本体１１に形成された立上部１２Ａと、立上部１２Ａの先端からセンサモジュール２に一体形成されたたフック部１２Ｂとを有する構成としたが、本発明では、フック部１２Ｂを省略した構造であってもよい。立上部１２Ａとセンサモジュール２との間の摩擦抵抗を大きくする工夫、例えば、立上部１２Ａとセンサモジュール２との間にゴムシートを設ける等を採用することにより、フック部１２Ｂを省略することができる。仮に、フック部１２Ｂを設けるとしても、前記実施形態の形状に限定されるものではなく、例えば、立上部１２Ｂの先端を凸状にしたり、球状にしたりするものでもよい。さらに、本発明では、立上部１２Ａを長く形成しておき、係止用溝２２０に立上部１２Ａを案内させながらセンサモジュール２を継手１の継手本体１１に向けて押しつけ、その後、立上部１２Ａの先端部をセンサモジュール２の中心側に向けて折り曲げてフック部１２Ｂを形成するものでもよい。立上部１２Ａの先端部を折り曲げるために、種々の手段を採用することができる。例えば、立上部１２Ａの先端部を加熱して変形させたり、超音波振動により変形させたりすることが可能である。

前記実施形態では、爪部１２の数を２個としたが、本発明では、２個に限定されるものではなく、１個、あるいは、３個以上の複数個であってもよい。爪部１２を複数個とする場合には、互いに隣合う爪部１２を等間隔に配置することが好ましい。
また、前記実施形態では、センサモジュール２は、ダイアフラム部２１及び筒状部２２を有する構造としたが、本発明では、センサモジュール２の構成は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、基板と、基板の一面に対向配置されるダイアフラム部と、ダイアフラムと基板とに設けられダイアフラム部の変位を検出する検出部とを備えてセンサモジュールを構成してもよい。この場合、継手本体１１から突出部１６を省略して継手本体を形成し、継手本体に対してセンサモジュールをＯリングで面シールする構成とする。さらに、電気的接続部５には、センサモジュールの検出部から出力される信号を適切な形式で外部に出力するための必要な回路部品に接続される。
その上、本発明では、ダイアフラム部及び筒状部を有する場合であっても、これらがセラミック製であることは限定されるものではなく、金属製であってもよい。
さらに、本発明の物理量測定装置は、前記実施形態のように圧力の測定に用いられるものに限定されるものではなく、例えば、差圧測定に用いるものであってもよい。
以上の通り、本発明では、継手と一体の爪形状により、センサモジュールを保持するための具体的な構成が含まれる。

１…継手、１１…継手本体、１２…爪部、１２Ａ…立上部、１２Ｂ…フック部、１２Ｃ…傾斜面、１３…圧力導入孔、１４…雄ねじ部、２…センサモジュール、２０…モジュール本体、２１…ダイアフラム部、２２…筒状部、２２０…係止用溝、２３…検出部、３…電子部品、４…変形阻止部材、４１…筒部、４２…板部、４２Ａ…開口、５…電気的接続部、５１…端子部、５２…端子ホルダ

Claims

被測定流体の圧力を検出する検出部が設けられたダイアフラム部を有するセンサモジュールと、前記センサモジュールが取り付けられ前記センサモジュールに被測定流体を導入する圧力導入孔が形成された継手とを備え、
前記継手は、合成樹脂製であり、かつ、被取付部材に取り付けられる継手本体と、前記継手本体に形成され前記センサモジュールを係止する弾性変形可能な爪部とを有する
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項１に記載の物理量測定装置において、
前記爪部の前記センサモジュールから離れる方向の変形を阻止し前記爪部の外周に設けられた変形阻止部材を備えた
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項２に記載の物理量測定装置において、
前記爪部は、前記センサモジュールの外周縁部を保持し、前記変形阻止部材は、板部と前記板部の外周縁に一体形成された筒部とを有し、前記筒部の内周部で前記爪部を押さえる
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項３に記載の物理量測定装置において、
前記センサモジュールには電気的接続部が設置され、前記電気的接続部を外部に露出する開口が前記変形阻止部材に設けられている
ことを特徴とする物理量測定装置。
請求項４に記載の物理量測定装置において、
前記センサモジュールには前記爪部を係止する係止用溝が形成されている
ことを特徴とする物理量測定装置。