JP3642871B2 - 圧力センサの溶接固定構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーン度が要求される流体を測定する測定装置において、圧力センサと継手とを互いに溶接固定する圧力センサの溶接固定構造に関するものである。
【0002】
【背景技術】
半導体製造、食品製造又は医療分野において、クリーン度が要求される流体が用いられている。
例えば、半導体製造用ガスを供給する場合、微量な水分やイオンパーティクル等の不純物がガス中に残留したり、混入した場合、半導体製造プロセスにおいて、不良発生の大きな要因となる。そのため、ガスの純度を低下させずにユースポイントまで移送することは、半導体(例えば、LSI)を製造する上で重要となる。
【0003】
この純度の高いクリーンなガスをライン中で移送するに際して、圧力測定装置が使用されることがある。
この圧力測定装置は、流体の圧力を受圧部に設けられた圧力検出部で検知する圧力センサと、この圧力センサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継手とを有する構造である。
圧力センサ及び継手の流体が流通する内部には、不純物が付着、滞留しないよう、その表面に電解研磨や精密洗浄等の処理が施されている。
また、構造上においても、圧力センサと継手との間の隙間を微細にしたり、行き止まり部(デッドゾーン)を極力小さくする工夫がされている(実公平6-29707 号)。
【0004】
食品製造用や医療用の圧力測定装置においても、測定する流体が清浄でかつ汚染されないようにしなければならないため、前述と同様な工夫が必要である。
特に、定期的に消毒液を配管内に流し、殺菌や滅菌を実施するものについては、内部に微小な隙間があると、消毒液を流しても洗浄が十分でなく、雑菌発生の巣となる虞れがあり、さらに、この隙間に残っている物質と被測定流体とが化合し、強酸等の腐食要因物質が発生したり、隙間腐食が発生する虞れがあるので、これらの隙間を限りなく小さくする工夫が必要である。
さらに、この隙間に応力集中が生じるので、疲労破壊の原因とならないよう、この点からも隙間を限りなく小さくする工夫が必要である。
【0005】
圧力センサと継手とは溶接固定されるが、その従来構造が図4及び図5に示されている。
図4において、従来例1は、圧力センサ51と継手52とを突き合わせて溶接する構造である。
圧力センサ51は有底円筒状の金属製支持台53に設けられた受圧部54及びこの受圧部54に設けられた圧力検出部55を有する構造であり、継手52は、圧力センサ51の受圧部54に圧力を導入するための導入孔52Aを有する。
従来例1では、圧力センサ51の金属製支持台53と継手52とを同心上になるように互いに位置合わせをし、この状態で溶接をする。溶接により、金属製支持台53と継手52との接合部分に所定幅にわたって溶接ビード56が形成される。
溶接ビード56の深さは、溶接強度を考慮して十分にとられている。
【0006】
図5において、従来例2は、圧力センサ51と継手62とを差し込み溶接する構造である。
継手62は、その内部に前記導入孔52Aを有し、さらに、圧力センサ51側端部には差し込み部62Bが形成される。この差し込み部62Bは、圧力センサ51と継手62とを位置決めした後安定させるため、通常、 2.5mmと比較的長く形成されている。溶接により、金属製支持台53と継手62との接合部分に所定幅にわたって溶接ビード56が形成されるが、この溶接ビード56で覆われない部分が差し込み部62Bに残る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来例1では、圧力センサ51と継手52とを位置合わせするに際して、ガイドとして機能する部材がないため、これらの圧力センサ51と継手52とを同心上に合わせる工夫が必要であり、作業性に劣るという問題点がある。
また、溶接強度を考慮すると、溶接ビード56の深さを深くする必要があるが、深くし過ぎると、溶接ビード56が導入孔52Aや金属製支持台53の内面に露出することになり、この露出量が多いと酸化、変色すると同時に溶接ヒュームや粉塵が内面に付着する虞れがある。ここで、溶接ヒュームとは、溶融した液体の表面から金属蒸気あるいはフラックス等が発生し、この金属蒸気等が空気中で急速に酸化され同時に蒸気が冷却固化して固体粒子となり、溶接部周辺に拡散され付着することをいい、この溶接ヒュームや粉塵によって、清浄度が著しく低下する。
【0008】
この問題を回避するには、溶接ビード56の深さを浅くすればよいが、浅くし過ぎると、圧力センサ51と継手52との接合面に微小な隙間Cが残り、この隙間Cに不純物が付着し、あるいは、隙間Cに応力集中が生じて疲労破壊の原因となる虞れがある。従来例1では、隙間Cが残らないようにするために、圧力センサ51と継手52との接合面を平滑にしなければならず、この点からも作業性に劣るという問題点がある。
【0009】
従来例2では、圧力センサ51と継手62との位置合わせは容易となるが、溶接ビード56で覆われない部分が差し込み部62Bに残るので、差し込む部62Bの隙間Cが生じる。
この隙間Cが大きいと、被測定流体の置換特性が悪くなるだけでなく、細菌や腐食の発生要因となり、さらには、応力集中により疲労破壊の原因となる虞れがある。
そこで、従来例2では、隙間Cが残らないようにするため、圧力センサ51と継手62との接合部分を誤差なく加工しなければならず、作業性に劣るという問題点がある。
【0010】
本発明の目的は、作業性を向上することができる圧力センサの溶接固定構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、継手等に位置合わせ用の差し込み部を形成し、圧力センサと継手との溶接に際しては、差し込み部の端面まで溶接ビードで覆うようにして前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の圧力センサの溶接固定構造は、支持台に設けられた受圧部及びこの受圧部に設けられた圧力検出部を有する圧力センサと、この圧力センサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継手とを溶接固定する圧力センサの溶接固定構造であって、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方に位置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部の端面と前記圧力センサ及び前記継手の接合面とをほぼ同一平面に形成し、前記圧力センサ及び前記継手の接合部分を外側から前記導入孔の内周に向かって、前記差し込み部の端面まで溶接ビードで覆うように溶接したことを特徴とする。
【0012】
本発明では、圧力センサや継手に形成された差し込み部により、圧力センサと継手との位置合わせ作業が容易になる。
さらに、この差し込み部の端面まで溶接ビードで覆うように溶接したので、圧力センサと継手との互いの接合面に加工誤差があっても、差し込み部に隙間が生じることがない。
【0013】
また、従来例1の突き合わせ溶接では、圧力センサと継手との接合部分を内側端まで所定幅の溶接ビードで覆おうとすると、溶接ビードの内面への露出量が多くなるが、本発明では、圧力センサと継手との接合部分の突き当たった部分は差し込み部であるから、圧力センサと継手とを所定の幅の溶接ビードで覆っても、溶接ビードの先端を圧力センサや継手の内面に露出することなく差し込み部に位置させることが容易となるので、溶接ビードの露出量を限りなく小さくすることができる。
【0014】
ここで、本発明では、前記圧力センサと前記継手とを電子ビーム溶接又はアーク溶接で溶接固定した構造としてもよい。
圧力センサと継手とを電子ビーム溶接して固定すれば、電子ビーム溶接では入熱量が小さいため、溶接歪み及び変形を小さくできることになり、圧力センサへの溶接の影響を少なくできる。さらに、電子ビーム溶接は真空中で行われるため、溶接による汚染や変色がない。
これに対して、圧力センサと継手とをアーク溶接で固定すれば、アーク溶接では入熱量が大きいため、ビード幅(溶接の幅寸法)が大きくなり、溶接の位置決めを容易にできる。
【0015】
また、本発明では、前記差し込み部の差し込み量は具体的には、0.1 〜 1.5mmである。
差し込み部の差し込み量を0.1 mm未満とすると、圧力センサと継手との位置決めが容易に行えなくなり、 1.5mmを越えると、差し込み部の端面まで溶接ビードで覆えなくなる。 1.5mmは、圧力センサの受圧部の大きさや継手の導入孔の開口の大きさ等の要因で決定されたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、各実施の形態中、同一又は同様構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
図1は第1の実施の形態の断面図である。
図1において、圧力測定装置は、本体1の内部に圧力センサ2及び電子回路3を配置し、本体1の端部に金属製の継手4を取り付けた構造である。
本体1は、継手4の端部と一端部が螺合するリング部材5と、このリング部材5の他端部に螺合された有底円筒状のケース6とを備えて構成され、このケース6には電子回路3に接続された図示しない電線を外部に導くための窓部6Aが形成されている。
【0017】
圧力センサ2は、有底円筒状の金属製支持台7と、この金属製支持台7の平面部に設けられた受圧部としてのダイアフラム8と、このダイアフラム8に設けられた圧力検出部9と、この圧力検出部9を覆うキャップ部材10とを有する構造である。
金属製支持台7はフランジ部7Aを有し、このフランジ部7Aにキャップ部材10が支持されている。
圧力検出部9は、ダイアフラム8に設けられた歪み検出用の薄膜部であり、電子回路3とは電線11を介して接続されている。
【0018】
継手4は、略T字状に形成されており、圧力センサ2のダイアフラム8に圧力を導入するための略T字の導入孔4Aを有する。
継手4には位置合わせ用の差し込み部4Bが形成され、この差し込み部4Bは、リング状の端面を有するとともに、金属製支持台7の内周部に差し込まれている。
圧力センサ2の金属製支持台7と継手4とは電子ビーム溶接で溶接固定されている。この溶接により、金属製支持台7と継手4との接合部分に所定幅にわたって溶接ビード12が形成されている。この溶接ビード12は、差し込み部4Bの端面の一部まで覆っている。
【0019】
溶接ビード12は、入熱量が少ない電子ビームであるため、溶融金属の溶け込み状態は、ビード幅が狭く差し込み深さが深い。この場合の差し込み部4Bの差し込み量Tは0.1 〜1.0mm である。差し込み部4Bの差し込み量Tを0.1 mm未満とすると、圧力センサ2と継手4との位置決めが容易に行えなくなり、1.0mm を越えると、差し込み部4Bの端面まで溶接ビード12で覆えなくなる。
【0020】
この構成の第1の実施の形態では、圧力測定装置を組み立てるにあたり、まず、圧力センサ2を組み立てる。その後、継手4の端部に形成された差し込み部4Bを圧力センサ2の金属製支持台7に差し込み、差し込み部4Bの端面の一部まで溶接ビード12で覆うように、継手4と金属製支持台7とを電子ビーム溶接で溶接固定する。さらに、この圧力センサ2に電子回路3を接続する。
その後、継手4にリング部材5を螺合し、さらに、このリング部材5にケース6を螺合する。
【0021】
従って、第1の実施の形態では、▲1▼支持台7に設けられたダイアフラム8及びこのダイアフラム8に設けられた圧力検出部9を有する圧力センサ2と、この圧力センサ2のダイアフラム8に圧力を導入するための導入孔4Aを有する継手4とを溶接固定する際に、継手4に位置合わせ用の差し込み部4Bを形成することにより、圧力センサ2と継手4との位置合わせ作業が容易になり、作業性を向上することができる。
【0022】
その上、▲2▼溶接に際して、差し込み部4Bの端面まで溶接ビード12で覆うようにすることにより、圧力センサ2と継手4との互いの接合面に加工誤差があっても、差し込み部4Bに隙間が生じることがない。差し込み部4Bに隙間が生じないので、細菌や腐食が発生することがないとともに応力集中に伴う疲労破壊が生じない。
しかも、▲3▼圧力センサ2と継手4との接合部分の突き当たった部分は差し込み部4Bであるため、圧力センサ2と継手4とを所定の幅の溶接ビード12で覆っても、溶接ビード12の先端を圧力センサ2及び継手4の内面に露出することなく差し込み部4Bに位置させることが容易となるので、溶接ビード12の内部への露出量を限りなく小さくすることができる。そのため、圧力センサ2及び継手4の内面が酸化、変色することがないとともに、溶接ヒュームや粉塵が付着することがない。
【0023】
また、第1の実施の形態では、▲4▼圧力センサ2と継手4とを電子ビーム溶接して固定することにより、電子ビーム溶接では入熱量が小さいため、溶接歪み及び変形を小さくできることになり、圧力センサ2への溶接の影響を少なくできる。さらに、電子ビーム溶接は真空中で行われるため、溶接による汚染や変色がない。
【0024】
次に、本発明の第2の実施の形態を図2に基づいて説明する。
第2の実施の形態は、圧力センサと継手との溶接方法並びに継手の差し込み部の構造が第1の実施の形態と相違するもので、他の構成は第1の実施の形態と同じである。
図2は第2の実施の形態の要部を示す断面図である。
図2において、圧力測定装置は、本体(図1参照)の内部に圧力センサ2及び電子回路(図1参照)を配置し、本体に金属製の継手14を取り付けた構造である。
継手14は、第1の実施の形態の継手4と同じ略T字状に形成されており、圧力センサ2のダイアフラム8に圧力を導入するための導入孔14Aを有する。
【0025】
継手14には位置合わせ用の差し込み部14Bが形成され、この差し込み部14Bは、リング状の端面を有するとともに、金属製支持台7の内周部に差し込まれている。
圧力センサ2の金属製支持台7と継手14とはアーク溶接で溶接固定されている。この溶接により、金属製支持台7と継手14との接合部分に所定幅にわたって溶接ビード22が形成されている。この溶接ビード22は、差し込み部14Bの端面の一部まで覆っている。
【0026】
溶接ビード22は、入熱量が大きいアーク溶接であるため、溶融金属の溶け込み状態は、ビード幅に比べて差し込み深さが浅い。
この場合の差し込み部14Bの差し込み量Tは0.5 〜1.5mm である。差し込み部14Bの差し込み量Tを0.5 mm未満とすると、アーク溶接はビード幅が狭いため、必要とされるビード深さ(金属の溶け込み深さ)を得るには導入孔14Aに溶接金属が多く発生することになり、1.5mm を越えると、差し込み部14Bの端面まで溶接ビード22で覆えなくなる。
【0027】
従って、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の▲1▼から▲3▼の作用効果を奏する他に、▲5▼圧力センサ2と継手14とをアーク溶接して固定したから、アーク溶接では入熱量が大きいため、ビード幅(溶接の幅寸法)が大きくなり、溶接の位置決めを容易にできる。
【0028】
なお、本発明は前述の実施の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あれば次に示す変形例を含むものである。
例えば、前記各実施の形態では、継手4,14には位置合わせ用の差し込み部4B,14Bを形成したが、本発明では、図3に示される通り、圧力センサ2の支持台7に位置合わせ用の差し込み部7Bを形成したものでもよく、さらには、支持台7及び継手4,14の双方に位置合わせ用の差し込み部を形成したものでもよい。
【0029】
また、継手4,14の形状は略T字型に限定されるものではなく、図4及び図5に示される通り、ストレート状のものでもよい。
さらに、圧力センサ2と継手4,14との溶接はレーザ溶接で行ってもよい。レーザ溶接で行えば、電子ビーム溶接と同様の効果を奏することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、支持台に設けられた受圧部及びこの受圧部に設けられた圧力検出部を有する圧力センサと、この圧力センサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継手とを溶接固定する際に、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方に位置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部の端面と前記圧力センサ及び前記継手の接合面とをほぼ同一平面に形成し、前記圧力センサ及び前記継手の接合部分を外側から前記導入孔の内周に向かって、前記差し込み部の端面まで溶接ビードで覆うように溶接したから、圧力センサと継手との位置合わせ作業が容易になり、さらに、圧力センサと継手との互いの接合面に加工誤差があっても、差し込み部に隙間が生じることがなく、その上、溶接ビードの露出量を限りなく小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の要部を示す断面図である。
【図3】本発明の変形例を示す図2に相当する図である。
【図4】従来例を示す断面図である。
【図5】他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
2 圧力センサ
4,14 継手
4A,14A 導入孔
4B,14B,7B 位置合わせ用の差し込み部
7 支持台
8 受圧部としてのダイアフラム
9 圧力検出部
12,22 溶接ビード
Claims (4)
- 支持台に設けられた受圧部及びこの受圧部に設けられた圧力検出部を有する圧力センサと、この圧力センサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継手とを溶接固定する圧力センサの溶接固定構造であって、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方に位置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部の端面と前記圧力センサ及び前記継手の接合面とをほぼ同一平面に形成し、前記圧力センサ及び前記継手の接合部分を外側から前記導入孔の内周に向かって、前記差し込み部の端面まで溶接ビードで覆うように溶接したことを特徴とする圧力センサの溶接固定構造。
- 請求項1記載の圧力センサの溶接固定構造において、前記圧力センサと継手とを電子ビーム溶接で溶接固定したことを特徴とする圧力センサの溶接固定構造。
- 請求項1記載の圧力センサの溶接固定構造において、前記圧力センサと継手とをアーク溶接で溶接固定したことを特徴とする圧力センサの溶接固定構造。
- 請求項1から3のいずれか記載の圧力センサの溶接固定構造において、前記差し込み部の差し込み量は0.1 〜 1.5mmであることを特徴とする圧力センサの溶接固定構造。
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