JP4551845B2 - センサ装置およびロウ付け固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体の圧力を測定するセンサ装置およびロウ付け固定方法に関する。

従来、圧力を導入する導入部との接続箇所の気密性を高めた圧力センサが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、圧力センサ本体と、ロウ付け用銅チューブと、ジョイント用ＳＵＳコネクタとを備えている。そして、ロウ付け用銅チューブをジョイント用ＳＵＳコネクタの銅チューブ挿入部に差込み、挿入部とロウ付け用銅チューブとの隙間、および円環状の面取り部をリン青銅ろうで１０５０℃の炉中ロウ付けを行い、一端がロウ付け用銅チューブで他端がジョイント用ＳＵＳコネクタであるアダプタを作成する。そして、このアダプタのジョイント用ＳＵＳコネクタを圧力センサ本体の継手部に合わせ、３点以上の仮溶接をした後に圧力センサの面取り部およびジョイント用ＳＵＳコネクタの境界をレーザー溶接する。

特開２００４−２４５５９９号公報（第６頁および第７頁、図２および図３参照）

ところで、特許文献１のような従来の圧力センサでは、ロウ付け用銅チューブおよびジョイント用ＳＵＳコネクタをロウ付けして作成したアダプタを圧力センサ本体にレーザ接合される。このため、特に圧力センサを配置する場所が狭かったりした場合、レーザ接合の際にロウ付け用銅チューブが邪魔になったり、高い接合技術が必要となったりする。したがって、上記特許文献１のように３点仮接合をした上でレーザ接合する必要があり、接合作業が煩雑となる虞があるという問題が一例として挙げられる。

本発明は、容易に設置可能なセンサ装置、およびロウ付け固定方法を提供することを１つの目的とする。

本発明のセンサ装置は、内部にセンサモジュールが収納されるセンサ本体と、前記センサ本体に被検査流体を導入する継手部と、前記継手部にロウ付けにより固定され、この継手部に被検査流体を導入する流体導入管と、を具備したセンサ装置であって、前記継手部は、前記センサ本体に接続される接続部と、前記流体導入管がロウ付けされる管取付部と、前記流体導入管をロウ付けする際のロウ付け熱の前記センサ本体への伝達を阻止するとともに、前記接続部および前記管取付部の間に設けられ、これらの前記接続部および前記管取付部を連結する熱伝達阻止部と、を備え、当該センサ装置には、前記接続部に設けられる底面部と、この底面部の周端部から立ち上がり、前記熱伝達阻止部の径寸法より径大となる筒状部と、を有する皿部材が設けられ、前記熱伝達阻止部は、前記皿部材に冷却流体を満たすことで外周面から冷却されることを特徴とする。

このような構成の本発明では、継手部は、流体導入管をロウ付けする際にロウ付けの熱のセンサ本体への伝達を阻止する熱伝達阻止部を備えている。これにより、継手部および流体導入管をロウ付けにより固定することで、継手部および流体導入管の密閉性が良好になり、例えば高圧流体を流体導入管に導入した際などの流体の漏れや圧力低下を防止できる。また、ロウ付けにより例えば溶融した金属ロウを接合箇所に注入する際、熱伝達阻止部が溶融したロウの熱のセンサ本体への伝達を阻止するため、センサ本体の内部に設けられるセンサモジュールへの熱影響を抑えることができる。したがって、センサモジュールへの熱影響を緩和できるとともに、接合作業が簡単なセンサ装置を提供できる。

また、本発明のセンサ装置では、前記継手部は、前記センサ本体に接続される接続部と、前記流体導入管がロウ付けされる管取付部と、を備え、前記熱伝達阻止部は、前記接続部および前記管取付部の間に設けられ、これらの前記接続部および前記管取付部を連結することを特徴とする。

この発明によると、前記熱伝達阻止部は、センサ本体に接続される接続部および流体導入管がロウ付け固定される管取付部を連結している。これにより、管取付部に流体導入管をロウ付け固定した際に、ロウ付けによる熱を冷却して、接続部に熱が伝達されにくくする。したがって、ロウ付けの際のセンサ本体のセンサモジュールへの影響を減少させることができる。

さらに、本発明のセンサ装置では、前記熱伝達阻止部は、前記管取付部から前記接続部に向かう流体導入方向に略直交する断面の断面積が前記管取付部の断面積よりも小さくなるように形成されることが好ましい。

この発明では、熱伝達阻止部は、断面積が管取付部の断面積よりも小さくなるように形成されている。一般に物体を伝達する熱量は、熱伝導率、温度差、および断面積の積で求められるが、本発明では、この断面積の値を小さくするので、管取付部から熱伝達阻止部を通って接続部に伝達される熱量を減らすことができる。したがって、流体導入管を管取付部にロウ付けする際に、ロウ付けにより接続部へ伝達する熱量を減少させることができる。よって、ロウ付けの熱によるセンサモジュールへの熱影響を緩和することができる。

そして、本発明のセンサ装置では、前記熱伝達阻止部は、冷却流体により外周面から冷却されることを特徴とする。

この発明によれば、熱伝達阻止部が外周面から冷却流体により冷却される。すなわち、熱伝達阻止部は、冷却エアーを吹き付けたり、熱伝達阻止部を冷却水に浸したり、冷却水を外周面上に流したりされて冷却される。これにより、熱伝達阻止部はより冷却されるため、流体導入管のロウ付け時における熱が接続部に伝達するのを防止でき、センサモジュールの熱影響を減らすことができる。

ここで、センサ装置は、前記接続部に設けられる底面部と、この底面部の周端部から立ち上がり、前記熱伝達阻止部の径寸法より径大となる筒状部と、を有する皿部材を備え、前記熱伝達阻止部は、前記皿部材に冷却流体を満たすことで冷却されることを特徴とする。

この構成では、熱伝達阻止部は、皿部材に満たされる冷却流体により冷却される。これにより、熱伝達阻止部をより簡単に効率的に冷却させることができる。

そして、本発明のロウ付け固定方法は、内部にセンサモジュールが収納されるセンサ本体と、前記センサ本体に被検査流体を導入する継手部と、前記継手部にロウ付けにより固定され、この継手部に被検査流体を導入する流体導入管と、を具備し、前記継手部には、前記センサ本体に接続される接続部と、前記流体導入管がロウ付けされる管取付部と、前記流体導入管をロウ付けする際のロウ付け熱の前記センサ本体への伝達を阻止するとともに、前記接続部および前記管取付部の間に設けられ、これらの前記接続部および前記管取付部を連結する熱伝達阻止部と、が設けられたセンサ装置の前記継手部および前記流体導入管のロウ付け固定方法であって、前記接続部に設けられる底面部と、この底面部の周端部から立ち上がり、前記熱伝達阻止部の径寸法より径大となる筒状部と、を有する皿部材を設け、この皿部材に冷却流体を満たして、前記熱伝達阻止部を冷却させた状態で前記継手部および前記流体導入管をロウ付け固定することを特徴とする。

このようなロウ付け固定法によれば、継手部および流体導入管をロウ付けする際に継手部に設けられる熱伝達阻止部を冷却した状態でロウ付けする。これにより、ロウ付けにより溶融した金属ロウを接合箇所に注入する際、溶融したロウの熱は熱伝達阻止部により冷却される。このため、センサ本体の内部に設けられるセンサモジュールへの熱影響を抑えることができる。

以下、本発明における一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る一実施の形態におけるセンサ装置の正面図である。図２は、本実施の形態における圧力センサのアダプタの断面を示す断面図である。

〔圧力センサの構成〕
図１において、１０はセンサ装置としての圧力センサであり、この圧力センサ１０は、例えば高圧で流れる流体の圧力を測定するために利用される。そして、この圧力センサ１０は、図１に示すように、圧力センサ本体１００と、圧力センサ本体１００に接続されるとともに、被検査流体が流れる配管などに接続される流体導入管としてのパイプ２００と、などを備えている。

ハウジング１１０は、一端側が開口され、他端側が閉口される中空状に形成されている。このハウジング１１０の開口側は、六角部１２０に設けられるケーシング１２１にかしめられて固定されている。そして、ハウジング１１０の内部には、流体の圧力により変位可能なダイアフラム１１２Ａを備えるとともに継手部１３０に固定される圧力センサモジュール１１２、およびこのダイアフラム１１２Ａの変位を検出して電気信号に変換する回路基板１１１が収納されている。そして、回路基板１１１は、ダイアフラム１１２Ａの変位を電気信号に変換して、ハウジング１１０の閉口部から外側に突出して形成されるタンシダイ１１１Ｃに出力する。タンシダイ１１１Ｃは、例えばパーソナルコンピュータなどの図示しない信号検出機に接続され、この信号検出機にて圧力センサ１０が検出した圧力を認識する。

六角部１２０は、圧力センサ１０の軸心に略直交する断面が略六角形のナット状に形成され、一端側に筒状のケーシング１２１が形成されている。そして、前述したように、このケーシング１２１の内方に前記ハウジング１１０の開口部側端部をかしめることで、ハウジング１１０と六角部１２０とが固定されている。また、六角部１２０の軸心には、ハウジング１１０側から継手部側に貫通する貫通孔１２２が形成されている。そして、この貫通孔１２２には、継手部１３０に固定されるセンサモジュール１１２が挿通されている。

継手部１３０は、六角部１２０に接続されて固定される接続部としての固定部１３１と、固定部に接続され、本発明の熱伝達阻止部としても機能する冷却部１３２と、冷却部１３２に接続される管取付部としてのアダプタ１３３と、などが一体形成されて構成される。また、継手部１３０は、略筒状に形成され、固定部１３１、冷却部１３２、およびアダプタ１３３を連通する状態に圧力導入孔１３４が設けられている。

固定部１３１は、六角部１２０のハウジング１１０とは反対側に、例えばレーザ溶接などにより接続され、固定されている。また、固定部１３１の端部には、前記したように、ダイアフラム１１２Ａを保持する圧力センサモジュール１１２が溶接により固定されており、ダイアフラム１１２Ａにより圧力導入孔１３４が閉塞されている。そして、継手部１３０は、前記したようにこの圧力センサモジュール１１２を六角部１２０の貫通孔１２２に挿通させた状態で、六角部１２０の端面に固定部１３１をレーザ溶接することで固定される。

冷却部１３２は、固定部１３１およびアダプタ１３３に比べて圧力導入孔１３４の中心軸から径寸法が小さい凹状に形成されている。ここで、冷却部１３２は、固定部およびアダプタ１３３に対して径寸法が小さいため、冷却部１３２の熱伝達量は小さくなる。すなわち、一般に円筒を伝達する熱量は、次式で求められる。

熱量Ｑ＝熱伝導率Ｈ×温度差ΔＴ×断面積Ｓ …（１）
上記（１）式において、冷却部１３２は、固定部１３１およびアダプタ１３３に比べて中心軸からの径寸法が小さくなり、断面積Ｓが小さくなる。これにより、冷却部１３２を通過する熱量は小さくなり、例えばアダプタ１３３から固定部１３１までに伝達する熱量が小さくなる。

アダプタ１３３は、冷却部１３２よりも径大となる略円筒状に形成されている。また、アダプタ１３３に形成される圧力導入孔１３４には、固定部１３１および冷却部１３２よりも径大に形成された、後述するパイプ２００が挿入可能なパイプ挿入孔１３５が設けられている。また、このパイプ挿入孔１３５のパイプ２００を挿入する入り口側の一部には、入り口側が径大となるテーパ状となるテーパ部１３６が設けられている。

パイプ２００は、例えば銅などの金属により形成されている。また、このパイプ２００の一端側は、前記アダプタ１３３のパイプ挿入孔１３５に挿入されて固定される。この時、パイプ２００は、アダプタ１３３のテーパ部１３６に高温で溶融状態である青銅リンロウなどの金属ロウを流し込むことでロウ付け固定されている。また、パイプ２００の他端部は、例えば高圧流体が流れる配管などに例えばロウ付けなどにより固定されて接続され、この配管からパイプ２００内に高圧流体が流動する。

〔圧力センサのロウ付け固定方法〕
次に、上記圧力センサ１０の設置法として、アダプタ１３３にパイプ２００を固定する固定方法について、図３に基づいて説明する。図３は、アダプタ１３３にパイプ２００を固定する際の冷却部１３２近傍の断面図である。

圧力センサ１０を設置する際には、予め組み立てられた圧力センサ本体１００に、パイプ２００を接続する。この時、まず、圧力センサ本体１００を、タンシダイ１１１Ｃが鉛直下向きとなる姿勢に固定する。そして、継手部１３０の固定部１３１の上部に、図３に示すような皿部材としての冷却皿３００をシール部材であるＯリング３１０を介して設置する。

この冷却皿３００は例えば金属で形成されていてもよく、合成樹脂などにより形成されていてもよい。そして、冷却皿３００は、継手部１３０の軸心に略直交する径方向に広がる底面部３０１と、この底面部の周端部からアダプタ１３３側に立ち上がる筒状部としてのフランジ部３０２とが一体形成されたものである。なお、冷却皿３００の底面部３０１にフックが設けられ、このフックを例えば六角部１２０に引掛けるなどして冷却皿３００が固定される構成であってもよい。このような構成にすることで冷却皿３００の安定性を良好にすることが可能となる。

そして、アダプタ１３３にパイプ２００をロウ付けする際には、図３に示すように、アダプタ１３３が上方、固定部１３１が下方に位置するように姿勢を変更し、冷却皿３００に冷却流体としての冷却水３２０を満たす。なお冷却水３２０としては、冷水、冷却オイルなどの他、ゼリー状冷却物質などをも利用でき、冷却部１３２を冷却するものであればいかなるものを用いてもよい。冷却皿３００に冷却水３２０が満たされると、この冷却水３２０により冷却部１３２は外周面から冷却される。この状態で、継手部１３０のアダプタ１３３のパイプ挿入孔１３５にパイプ２００を挿入し、テーパ部１３６に高温溶融状態である青銅リンロウを流し込み、ロウ付け固定する。この時、ロウ付け時のロウの温度は、約１０５０℃になるが、冷却部１３２が冷却されているため、固定部１３１側へのロウの熱量の伝達が小さくなる。

〔圧力センサの作用効果〕
上述したように、上記一実施の形態の圧力センサ１０では、パイプ２００が継手部１３０のアダプタ１３３にロウ付け固定されている。そして、継手部１３０には、ロウ付けの熱のハウジング１１０への伝達を阻止する冷却部１３２が設けられている。このため、継手部１３０のアダプタ１３３およびパイプ２００をロウ付けにより固定することで、アダプタ１３３およびパイプ２００の密閉性が良好になり、例えばパイプ２００に高圧流体が流れた場合でも流体の漏れや圧力低下を防止できる。また、冷却部１３２にてロウ付け時のロウ付け熱がハウジング１１０に伝達するのを阻止でき、ハウジング１１０の内部に収納される圧力センサモジュール１１２および回路基板１１１へのロウ付け時の熱の影響を抑えることができる。

また、冷却部１３２は、固定部１３１およびパイプ２００がロウ付け固定されるアダプタ１３３を連結している。このため、アダプタ１３３にパイプ２００をロウ付け固定した際に、冷却部１３２にてロウ付けの熱が冷却されて、固定部１３１に熱が伝達されにくくなる。したがって、ロウ付けの際のハウジング１１０の圧力センサモジュール１１２への熱影響を減少させることができる。

さらに、冷却部１３２は、断面積がアダプタ１３３の断面積よりも小さくなるように形成されている。このため、アダプタ１３３から冷却部１３２を通って固定部１３１に伝達される熱量を減少させることができる。したがって、パイプ２００をアダプタ１３３にロウ付けする際に、このロウ付けによる熱の固定部１３１への伝達量を減少させることができる。よって、ロウ付けの熱による圧力センサモジュール１１２への熱影響を緩和することができる。

そして、パイプ２００をアダプタ１３３に取り付ける際に、冷却部１３２は、冷却水３２０により外周面から冷却される。このため、冷却部１３２は、冷却水３２０により一層冷却され、パイプ２００のロウ付け時における熱が固定部１３１に伝達するのをさらに防止でき、圧力センサモジュール１１２への熱影響を減らすことができる。

また、冷却部１３２は、図３に示すように冷却皿３００に満たされる冷却水３２０により冷却される。このため、固定部１３１側に固定された冷却皿３００に冷却水３２０を満たすだけで容易に冷却部１３２を冷却することができ、冷却部１３２を冷却するための特別な作業が不要であるためパイプ２００のロウ付け固定作業も容易に実施できる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述した一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以下に示される変形をも含むものである。

例えば、上記実施の形態において、圧力センサモジュール１１２は、ダイアフラム１１２Ａの変位を回路基板１１１にて検出して圧力を検出および測定するダイアフラム式圧力センサモジュールを用いたが、これに限定されない。例えば、圧力により移動するシリンダの移動量を検出するものなど、いずれのセンサモジュールであってもよい。また、上記実施の形態では、センサモジュールとして圧力を測定する圧力センサモジュール１１２を利用した圧力センサ１０を例示したがこれに限らない。例えば、センサモジュールとして温度を検出する温度センサモジュールを用いた温度センサなどに本発明を適用してもよい。

そして、上記実施の形態では、継手部１３０を予め六角部１２０にレーザ溶接する構成を示したが、六角部１２０と継手部１３０とが一体形成されて製造されるものであってもよい。このような構成では、ハウジング１１０に圧力センサモジュールを設置した上で六角部１２０をハウジング１１０に取り付ける。この後、パイプ２００を継手部１３０のアダプタ１３３にロウ付け固定する。このような構成では、六角部１２０および継手部１３０のレーザ溶接の必要がなく、生産性を良好にできる。

さらに、六角部１２０が設けられない構成としてもよい。すなわち、ハウジング１１０に直接継手部１３０が設けられる構成としてもよい。この場合、六角部１２０が不要となるので、部品点数を減少させることができ、さらに生産性も良好にできる。

また、上記実施の形態では、パイプ２００をアダプタ１３３にロウ付け固定する際に、冷却皿３００を取り付けて、この冷却皿３００に冷却水３２０を満たして冷却部１３２を冷却するとしたが、これに限定されない。例えば、冷却部１３２に直接冷却エアーを吹き付けて、パイプ２００をロウ付け固定する作業を実施してもよい。このような場合でも効果的に冷却部１３２を冷却することができ、ロウ付けの際の熱の圧力センサモジュール１１２および回路基板１１１の伝達を防止できる。

さらに、上記実施の形態では、冷却部１３２の断面積をアダプタ１３３の断面積よりも小さくして、冷却部１３２を通ってハウジング１１０に伝達する熱量を減少させる例を示したが、冷却部１３２の長さ寸法を長くする構成としてもよい。この構成では、冷却部１３２の長さ寸法を長くすることで、冷却部１３２における熱損失が大きくなり、さらに固定部１３１への熱伝達量を減少させることができる。

また、上記実施の形態では、冷却部１３２をアダプタ１３３の径寸法より径小に形成することで、固定部１３１に熱が伝達することを阻止したが、これに限らない。例えば、冷却部１３２に熱を伝達しにくい素材、例えばセラミックなどにて形成する構成としてもよい。このような構成であっても、効果的にロウ付け熱の固定部１３１への伝達を阻止することができる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明に係る一実施の形態における圧力センサの正面図である。 本実施の形態における圧力センサの断面図である。 パイプ取付部にパイプを固定する際の冷却部近傍の断面図である。

符号の説明

１０…圧力センサ
１００…圧力センサ本体
１１２…圧力センサモジュール
１３０…継手部
１３１…接続部としての固定部
１３２…冷却部
１３３…管取付部としてのアダプタ
２００…流体導入管としてのパイプ
３００…皿部材としての冷却皿
３０１…底面部
３０２…筒状部としてのフランジ部
３２０…冷却流体としての冷却水

Claims (3)

1. 内部にセンサモジュールが収納されるセンサ本体と、
   前記センサ本体に被検査流体を導入する継手部と、
   前記継手部にロウ付けにより固定され、この継手部に被検査流体を導入する流体導入管と、
   を具備したセンサ装置であって、
   前記継手部は、前記センサ本体に接続される接続部と、前記流体導入管がロウ付けされる管取付部と、前記流体導入管をロウ付けする際のロウ付け熱の前記センサ本体への伝達を阻止するとともに、前記接続部および前記管取付部の間に設けられ、これらの前記接続部および前記管取付部を連結する熱伝達阻止部と、を備え、
   当該センサ装置には、前記接続部に設けられる底面部と、この底面部の周端部から立ち上がり、前記熱伝達阻止部の径寸法より径大となる筒状部と、を有する皿部材が設けられ、
   前記熱伝達阻止部は、前記皿部材に冷却流体を満たすことで外周面から冷却される
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記熱伝達阻止部は、前記管取付部から前記接続部に向かう流体導入方向に略直交する断面の断面積が前記管取付部の断面積よりも小さくなるように形成された
   ことを特徴としたセンサ装置。
3. 内部にセンサモジュールが収納されるセンサ本体と、前記センサ本体に被検査流体を導入する継手部と、前記継手部にロウ付けにより固定され、この継手部に被検査流体を導入する流体導入管と、を具備し、前記継手部には、前記センサ本体に接続される接続部と、前記流体導入管がロウ付けされる管取付部と、前記流体導入管をロウ付けする際のロウ付け熱の前記センサ本体への伝達を阻止するとともに、前記接続部および前記管取付部の間に設けられ、これらの前記接続部および前記管取付部を連結する熱伝達阻止部と、が設けられたセンサ装置の前記継手部および前記流体導入管のロウ付け固定方法であって、
   前記接続部に設けられる底面部と、この底面部の周端部から立ち上がり、前記熱伝達阻止部の径寸法より径大となる筒状部と、を有する皿部材を設け、この皿部材に冷却流体を満たして、前記熱伝達阻止部を冷却させた状態で前記継手部および前記流体導入管をロウ付け固定する
   ことを特徴とするロウ付け固定方法。

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