JP4545642B2 - 静電容量型圧力計の取付構造 - Google Patents

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取付構造に関する。

図４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取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の変化として取出すための固定側電極（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肉厚一定の環状フランジ部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に締付け固定している。

上記のような取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、その圧力変位を電気容量の変化として取出し、当該圧力計とは別に設けられている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、上記した従来の静電容量型圧力計の取付構造においては、締付けボルト１１のねじ込みに伴う締付け力によって環状フランジ部５に応力が発生する。特に、凹状空間６内からの微小な流体漏洩を確実に防止するために、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場合は、大きな締付け力が必要であり、そのため、環状フランジ部５には非常に大きな応力が発生することになる。このように環状フランジ部５に大きな締付け応力が発生すると、その締付け応力が感圧部に伝わってダイヤフラム４が微小変形するなどして機械的な歪を生じ、その結果、圧力計測値に誤差が出たり、さらに周囲温度の変動に伴うドリフトによって圧力計測値が経時的に変化するなど長期に亘り安定した圧力計測性能を維持することができ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、極く簡単な構造改良を施すだけで締付け応力が感圧部に伝わることを緩和することができる静電容量型圧力計の取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取付構造は、筒状のケース本体の一端側に感圧部となるダイヤフラムが張設され、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し、前記ダイヤフラム裏面のケース本体内には該ダイヤフラムに加わる圧力変位を電気容量の変化として取出すための固定側電極が設けられてい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、前記ダイヤフラム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取付構造であって、前記環状フランジ部におけるシールリング締付け部位よりも内側の箇所に、切り込み溝を設けて当該箇所に環状の薄肉部を形成してあり、また、前記段部は、前記ダイヤフラムよりも前記凹状空間の底から離れた位置にあると共に、前記ケース本体の他端側の部位は前記凹状空間内に収まらずに前記圧力計取付ブロックの外側に位置した状態となっ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、締付けネジのねじ込みによって環状フランジ部を圧力計取付ブロックに対して締付けたときに発生する応力を薄肉部で緩和して、その締付け応力が環状フランジ部およびケース本体を経て感圧部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。このような応力緩和作用によりダイヤフラムが微小変形するなどの歪の発生を防ぎ、圧力計測値の誤差の発生をなくすことができる。しかも、環状フランジ部の一部に切り込み溝を設けるといった極く簡単な構成改良を施すのみでよい。

本発明に係る静電容量型圧力計の取付構造において、シールリングとしては、弾性ゴム製のＯリングを使用してもよいが、特に、請求項２に記載のように、金属ガスケットを使用する場合に有効である。すなわち、金属ガスケットを使用する場合は、大きな締付け力を必要とし、その大きな締付け力によって環状フランジ部に発生する応力も非常に大きくなるが、その非常に大きな応力であってもそれを薄肉部で緩和することが可能であり、したがって、金属ガスケットの使用による流体の微小な漏洩防止性能を達成することができる。

また、本発明に係る静電容量型圧力計の取付構造において、前記環状フランジ部に形成される薄肉部が、請求項３に記載のように、締付けネジによる最大締付け圧力に耐応するに足りる以上の強度を有する厚さに構成されていることが望ましい。このように構成することによって、最大締付け圧力が作用しても環状フランジ部５が薄肉部５ｂで変形することを防止できるとともに、静電容量型圧力計を高真空条件下で使用する際に必要な耐圧強度も十分に確保することができる。

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取付構造を示す断面図であり、同図において、図４に示す従来の取付構造と相違する点は、静電容量型圧力計１におけるケース本体３に一体に連ねて該ケース本体３の外周面より外方へ突出する環状フランジ部５のうち、金属ガスケット等のシールリング９の締付け部位５ａを除く箇所に、圧力計取付ブロック２に形成の凹状空間６に向けて開口する切り込み溝１３を設けて当該箇所に環状の薄肉部５ｂを形成したものである。

前記環状フランジ５の薄肉部５ｂは、締付けネジ１１のねじ込みによって前記シールリング９を最大限強力に締め付けたときの最大締付け圧力に耐応するに足りる強度以上の強度を有する厚さに構成されている。その他の構成は、図４に示す従来のものと同様であるため、同一部材及び同一部位にそれぞれ同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

上記のように環状フランジ部５の一部に切り込み溝１３による薄肉部５ｂを形成した静電容量型圧力計１の取付構造においては、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５ｂ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して機械的な歪を発生することを防ぎ、圧力計測値の誤差の発生をなくすことができる。

なお、上記実施の形態では、環状フランジ部５の締付け部位５ａを除く箇所に圧力計取付ブロック２に形成の凹状空間６に向けて開口する切り込み溝１３を設けたものについて説明したが、図２に示すように、環状フランジ部５の締付け部位５ａを除く箇所に外部（図面上で上方）に向けて開口する切り込み溝１３を設けてその箇所を薄肉部５ｂに形成してもよく、また、図３に示すように、環状フランジ部５の締付け部位５ａを除く箇所に該環状フランジ部５の厚み方向の両側（図面上で上下両方向）に向けて開口する二つの切り込み溝１３，１３を設けて環状フランジ部５の厚みの中間位置に薄肉部５ｂを形成してもよい。

本発明に係る静電容量型圧力計の取付構造の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係る静電容量型圧力計の取付構造の他の実施の形態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取付構造のもう一つの実施の形態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取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 締付け部位
５ｂ 薄肉部
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 切り込み溝

Claims (3)

1. 筒状のケース本体の一端側に感圧部となるダイヤフラムが張設され、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し、前記ダイヤフラム裏面のケース本体内には該ダイヤフラムに加わる圧力変位を電気容量の変化として取出すための固定側電極が設けられてい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、前記ダイヤフラム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取付構造であって、
   前記環状フランジ部におけるシールリング締付け部位よりも内側の箇所に、切り込み溝を設けて当該箇所に環状の薄肉部を形成してあり、
   また、前記段部は、前記ダイヤフラムよりも前記凹状空間の底から離れた位置にあると共に、前記ケース本体の他端側の部位は前記凹状空間内に収まらずに前記圧力計取付ブロックの外側に位置した状態となっていることを特徴とする静電容量型圧力計の取付構造。
2. 前記シールリングとして、金属ガスケットを使用してある請求項１に記載の静電容量型圧力計の取付構造。
3. 前記薄肉部が、締付けネジによる最大締付け圧力に耐応するに足りる以上の強度を有する厚さに構成されている請求項１または２に記載の静電容量型圧力計の取付構造。

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