JP6037112B2 - 差圧／圧力発信器 - Google Patents

Description

本発明は、二つの部材を接続する接続パーツを内蔵した差圧／圧力発信器に関する。

従来技術の差圧／圧力発信器について図を参照しつつ説明する。図１１は、従来技術の差圧／圧力発信器の構成図である。差圧／圧力発信器２００は、導圧パイプ２０１、本体２０２、センサ格納部２０３、高圧側ダイアフラム２０４、低圧側ダイアフラム２０５、高圧側オイル２０６、低圧側オイル２０７、圧力センサ２０８、信号処理部２０９、ケース２１０を備えている。

測定対象流体の圧力は、本体２０２の高圧側ダイアフラム２０４と低圧側ダイアフラム２０５とで受け、それぞれ差圧／圧力発信器２００内に封止される高圧側オイル２０６と低圧側オイル２０７を介し、導圧パイプ２０１とセンサ格納部２０３との流路を経て、圧力センサ２０８に伝わる。圧力センサ２０８の信号は、ケース２１０内に設置された信号処理部２０９で信号処理され、外部に圧力情報を発信する。

特に導圧パイプ２０１は、本体２０２およびセンサ格納部２０３に気密性を維持するために、導圧パイプ２０１の全外周でＴｉｇ溶接されている。そして、図１１でも明らかなように、この導圧パイプ２０１は長く、本体２０２およびセンサ格納部２０３が離れて配置されている。この理由としては、Ｔｉｇ溶接装置のトーチを導圧パイプ２０１の全外周で近接させねばならず、本体２０２とセンサ格納部２０３との間で距離を必要とするためである。

また、このような従来技術が、例えば特許文献１（特開２００４−２８７０４号公報、発明の名称；差圧測定装置）にも開示されている。この従来技術でも導圧管が長く、検出部と保護部とが離れて配置されている。

特開２００４−２８７０４号公報（図１、図２等）

従来技術では導圧パイプ２０１が長いため、高圧側オイル２０６と低圧側オイル２０７の体積が大きくなり、温度や圧力によるオイルの収縮膨張変化や比誘電率等の物理変化が大きくなる。したがって、センサ温度特性や圧力特性に影響し、差圧／圧力発信器の性能が悪くなるという問題点があった。また、差圧／圧力発信器の小型化の要求に応えられないという問題があった。

さらに、差圧／圧力発信器の製造の観点から視ると、導圧パイプ２０１を溶接するには高度な技術を要し、また製造時の作業に時間を要するという問題点があった。

そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で二つの部材を近接させて接続する接続パーツを用い、本体とセンサ格納部とを近接させつつ取り付けて小型化を実現した差圧／圧力発信器を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
筒体の軸方向中間付近の外側に中間フランジ部が連接され、前記中間フランジ部の軸方向両側のフランジ面に断面が前記フランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むようにそれぞれ環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる 接続パーツと、
を備え、
前記本体および前記センサ格納部の導圧孔の開口部に、前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記本体および前記センサ格納部に、前記突部を抵抗溶接によってそれぞれ接続したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、
高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
筒体の軸方向一端部の外側にフランジ部が連接され、前記フランジ部の一方の開口部側に平面状の取り付け面を有するとともに、前記フランジ部の他方の開口部側にフランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むように環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる接続パーツと、を備え、
前記本体に前記取り付け面を当接して固着させ、かつ、前記センサ格納部の導圧孔の開口部に前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記センサ格納部に、前記突部を抵抗溶接によって接続したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、
高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
筒体の軸方向一端部の外側にフランジ部が連接され、前記フランジ部の一方の開口部側に平面状の取り付け面を有するとともに、前記フランジ部の他方の開口部側にフランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むように環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる接続パーツと、を備え、
前記センサ格納部に前記取り付け面を当接して固着させ、かつ、前記本体の導圧孔の開口部に前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記本体に、前記突部を抵抗溶接によって接続したことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で二つの部材を近接させて接続する接続パーツを用い、本体とセンサ格納部とを近接させつつ取り付けて小型化を実現した差圧／圧力発信器を提供することができる。

本発明の実施の形態の差圧／圧力発信器の構成図である。 本発明の実施の形態の接続パーツの説明図であり、図２（ａ）は接続パーツの平面図、図２（ｂ）は接続パーツの縦断面図である。 接続パーツの取り付けの説明図である。 本発明の他の実施の形態の接続パーツの縦断面図である。 本発明の他の実施の形態の接続パーツの縦断面図である。 本発明の他の実施の形態の接続パーツの縦断面図である。 本発明の他の実施の形態の接続パーツの縦断面図である。 本発明の他の実施の形態の接続パーツの縦断面図である。 本発明の他の実施の形態の差圧／圧力発信器の構成図である。 本発明の他の実施の形態の差圧／圧力発信器の構成図である。 従来技術の差圧／圧力発信器の構成図である。

続いて、本発明を実施するための形態に係る接続パーツおよび差圧／圧力発信器について図を参照しつつ説明する。差圧／圧力発信器１は、接続パーツ１０、本体２０、センサ格納部３０、高圧側ダイアフラム４０、低圧側ダイアフラム５０、高圧側オイル６０、低圧側オイル７０、圧力センサ８０、信号処理部９０、ケース１００を備えている。

接続パーツ１０は、本体２０とセンサ格納部３０とで導圧孔を連通させるとともに本体２０とセンサ格納部３０とを機械的に連結する機能を有する。形状等については後に詳述する。
本体２０は、高圧側ダイアフラム４０、低圧側ダイアフラム５０を格納する。
センサ格納部３０は、圧力センサ８０を格納する。

高圧側ダイアフラム４０は、気体や液体等の高圧を受けて高圧側オイル６０へ圧力を伝える。
低圧側ダイアフラム５０は、気体や液体等の低圧を受けて低圧側オイル７０へ圧力を伝える。

高圧側オイル６０は、高圧側ダイアフラム４０で受けた圧力変化を導圧孔を通じて圧力センサ８０へ伝える。
低圧側オイル７０は、低圧側ダイアフラム５０で受けた圧力変化を導圧孔を通じて圧力センサ８０へ伝える。

圧力センサ８０は、高圧側オイル６０および低圧側オイル７０により得た圧力をアナログやデジタルの電気信号に変換する。
信号処理部９０は、圧力センサ８０からの電気信号を受けて差圧を生成し、各種の計測値を算出し、外部へ出力する。
ケース１００は、センサ格納部３０や信号処理部９０を収容する。

続いて本発明の特徴をなす接続パーツ１０について説明する。接続パーツ１０は、さらに詳しくは、図２（ａ）、（ｂ）で示すように、筒体１１、中間フランジ部１２、突部１３を備えている。

筒体１１は導圧孔となる流路１１ａが形成され、両側に開口部をそれぞれ有するパイプ体である。
中間フランジ部１２は、筒体１１の中間付近の外側に連接されている。

突部１３は、中間フランジ部１２の上下両側のフランジ面にそれぞれ形成されている。突部１３は、その断面がフランジ面から離れるに連れて細る形状であって、先端には先端部１３ａが形成されている。突部１３は、具体的には断面三角形状（△形状）である。先端部１３ａは、図２（ａ）で示すように筒体１１を囲むように円環状に形成される。これにより環状でほぼ線状の先端部１３ａが形成される。

このような接続パーツ１０は、導電性を有する材料により、例えば、旋盤により切り出して、筒体１１、中間フランジ部１２、突部１３が一体構造で形成されている。接続パーツ１０は筒体１１を中心軸とする回転体形状であり、先端部１３ａは中心軸に対して垂直な面内に位置している。

続いて、この接続パーツ１０による接続について図３を参照しつつ説明する。
本体２０の導圧孔２１の開口部２１ａに下側の筒体１１を挿入して下側の突部１３の環状の先端部１３ａを本体２０の上面に接触させる。
また、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａに上側の筒体１１を挿入して上側の突部１３の環状の先端部１３ａをセンサ格納部３０の下面に接触させる。

このように本体２０とセンサ格納部３０とで挟まれる接続パーツ１０に両側から圧縮する荷重を掛けつつ、本体２０とセンサ格納部３０とに直流電流を流し、本体２０、接続パーツ１０およびセンサ格納部３０を抵抗溶接する。

すると、先端部１３ａが溶けて環状の溶着部１４が形成される。この中には環状の空間部１５も形成される。これにより、本体２０およびセンサ格納部３０が接続パーツ１０により確実に固定される。また、本体部２０の導圧孔２１の開口部２１ａと下側の筒体１１との一部や、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａと上側の筒体１１の一部とでも図示しない溶着部が形成され、固定に寄与する。

なお、本体部２０の導圧孔２１の開口部２１ａと下側の筒体１１とで形成される溶着部や、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａと上側の筒体１１とで形成される溶着部は、全て確実に形成される訳ではないため、一部オイルが漏れ出るおそれがあるが、空間部１５で貯留され、かつ溶着部１４から漏れ出ないようにしているため、漏出するおそれを低減している。これによりオイルの圧力減少および測定値の変化が発生しないようにしている。

なお、このような接続パーツ１０は本形態の形状に限定する趣旨ではなく、各種形態が可能である。例えば、図４で示すように、突部１３が断面直角三角形状であり、フランジ面から最も離れた位置に環状の先端部１３ｂが形成されている。このような形状としても良い。
また、図５で示すように、突部１３が断面四角形状であり、フランジ面から最も離れた位置に環状の先端部１３ｃが形成されている。このような形状としても良い。

また、図６で示すように、突部１３が断面で家のような五角形状であり、フランジ面から最も離れた位置に環状の先端部１３ｄが形成されている。このような形状としても良い。
また、図７で示すように、突部１３が断面半円形状であり、フランジ面から最も離れた位置に環状の先端部１３ｅが形成されている。このような形状としても良い。
突部１３は、少なくともフランジ面から最も離れた位置に環状の先端部が形成されるならば、各種形状を選択できる。
本形態の接続パーツにより差圧／圧力発信器の小型化を実現し、かつ組み立てを容易に行えるようになる。

続いて本発明の他の形態の接続パーツ１１０について説明する。接続パーツ１１０は、図８で示すように、筒体１１１、フランジ部１１２、突部１１３を備える。
筒体１１１は導圧孔となる流路１１１ａが形成され、両側に開口部をそれぞれ有するパイプ体である。
フランジ部１１２は、筒体１１１の一方の開口部付近の外側に連接されている。フランジ部１１２には、この一方の開口部側に平面状の取り付け面１１２ａが形成されている。

突部１１３は、フランジ部１１２の他方の開口部側のフランジ面にのみ形成されている。突部１１３は、その断面がフランジ面から離れるに連れて細る形状であって、先端には先端部１１３ａが形成されている。具体的には断面三角形状（△形状）である。先端部１１３ａは、先の図２（ａ）で示すように筒体１１１を囲むように円環状に形成される。これにより環状でほぼ線状の先端部１１３ａが形成される。なお、上記図４〜図６で示したような三角形、四角形、五角形という多角形形状や図７で示したような半円状としても良い。
このような接続パーツ１１０は導電性の部材により筒体１１１、フランジ部１１２、突部１１３が一体構造で形成されている。

続いて、この接続パーツ１１０による接続について図９を参照しつつ説明する。
まず、本体２０の表面に接続パーツ１１０の取り付け面１１２ａを接触させて溶接等により固着する一体加工を行う。全ての接続パーツ１１０が本体２０に予め取り付けられているものとする。そして、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａへ筒体１１１が挿通され、かつ突部１１３の環状の先端部１１３ａをセンサ格納部３０の下面に接触させる。このように本体２０とセンサ格納部３０とで接続パーツ１０を挟んで圧縮する荷重を掛けつつ、本体２０とセンサ格納部３０とに直流電流を流し、接続パーツ１０およびセンサ格納部３０で抵抗溶接するものである。

すると、図９で示すように、先端部１１３ａが溶けた溶着部１１４が形成される。この中には空間部１１５も形成される。これにより、本体２０、接続パーツ１０およびセンサ格納部３０が確実に固定される。また、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａと筒体１１１の一部とでも溶着部が形成され、固定に寄与する。

なお、センサ格納部３０の導圧孔３１の開口部３１ａと筒体１１１とで形成される溶着部は全て確実に形成される訳ではないため、一部オイルが漏れ出るおそれがあるが、空間部１１５で貯留されて溶着部１１４から漏れ出ることはなく、漏出するおそれを低減している。
このような接続パーツを用いても差圧／圧力発信器の小型化を実現し、かつ組み立てを容易に行えるようになる。

また、この接続パーツ１１０を、図１０で示すように、センサ格納部３０に溶着した構成としても良い。この接続パーツ１１０による接続について説明する。
まず、センサ格納部３０の下面に接続パーツ１１０の取り付け面１１２ａを接触させて溶接等により固着する一体加工を行う。全ての接続パーツ１１０がセンサ格納部３０に予め取り付けられているものとする。そして、本体２０の導圧孔２１の開口部へ筒体１１１が挿通され、かつ突部１１３の環状の先端部１１３ａを本体２０の上面に接触させる。このような状態で、本体２０とセンサ格納部３０とで接続パーツ１０を挟んで圧縮する荷重を掛けつつ、本体２０とセンサ格納部３０とに直流電流を流し、本体２０および接続パーツ１０で抵抗溶接するものである。

すると、図１０で示すように、先端部１１３ａが溶けた溶着部１１４が形成される。この中には空間部１１５も形成される。これにより、本体２０、接続パーツ１０およびセンサ格納部３０が確実に固定される。また、本体部２０の導圧孔２１の開口部２１ａと筒体１１１の一部とでも溶着部が形成され、固定に寄与する。

なお、本体部２０の導圧孔２１の開口部２１ａと筒体１１１とで形成される溶着部は全て確実に形成される訳ではないため、一部オイルが漏れ出るおそれがあるが、空間部１１５で貯留されて溶着部１１４から漏れ出ることはなく、漏出するおそれを低減している。
このような接続パーツを用いても差圧／圧力発信器の小型化を実現し、かつ組み立てを容易に行えるようになる。

以上、本発明の差圧／圧力発信器について説明した。
本発明では、抵抗溶接が容易な接続パーツを含む差圧／圧力発信器によって小型化を実現すると共に、製造工程を簡略化できるために製造コストの大幅な低減が可能になるという効果がある。

本発明における接続パーツは、圧力流体が流れる箇所での接続に適すると共に、この接続パーツを含む差圧／圧力発信器は、流体・液体についてレベル・圧力・流量に対応した値を信号に変換して伝送するものであり、化学、食品・薬品など各種の産業において利用可能である。

１：差圧／圧力発信器
１０：接続パーツ
１１：筒体
１１ａ：流路
１２：中間フランジ部
１３：突部
１３ａ：先端部
１４：溶着部
１５：空間部
２０：本体
２１：導圧孔
２１ａ：開口部
３０：センサ格納部
３１：導圧孔
３１ａ：開口部
４０：高圧側ダイアフラム
５０：低圧側ダイアフラム
６０：高圧側オイル
７０：低圧側オイル
８０：圧力センサ
９０：信号処理部
１００：ケース

Claims (3)

1. 高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
   高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
   前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
   筒体の軸方向中間付近の外側に中間フランジ部が連接され、前記中間フランジ部の軸方向両側のフランジ面に断面が前記フランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むようにそれぞれ環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる接続パーツと、
   を備え、
   前記本体および前記センサ格納部の導圧孔の開口部に、前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記本体および前記センサ格納部に、前記突部を抵抗溶接によってそれぞれ接続したことを特徴とする差圧／圧力発信器。
2. 高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
   高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
   前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
   筒体の軸方向一端部の外側にフランジ部が連接され、前記フランジ部の一方の開口部側に平面状の取り付け面を有するとともに、前記フランジ部の他方の開口部側にフランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むように環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる接続パーツと、
   を備え、
   前記本体に前記取り付け面を当接して固着させ、かつ、前記センサ格納部の導圧孔の開口部に前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記センサ格納部に、前記突部を抵抗溶接によって接続したことを特徴とする差圧／圧力発信器。
3. 高圧側オイルの圧力と低圧側オイルの圧力との差を圧力センサにより検出する差圧／圧力発信器において、
   高圧側の圧力を高圧側オイルに伝える高圧側ダイアフラムおよび低圧側の圧力を低圧側オイルに伝える低圧側ダイアフラムを有する本体と、
   前記圧力センサが格納されたセンサ格納部と、
   筒体の軸方向一端部の外側にフランジ部が連接され、前記フランジ部の一方の開口部側に平面状の取り付け面を有するとともに、前記フランジ部の他方の開口部側にフランジ面から離れるにつれて細る形状であって前記筒体を囲むように環状に形成された突部を有し、かつ導電性を有する材料からなる接続パーツと、
   を備え、
   前記センサ格納部に前記取り付け面を当接して固着させ、かつ、前記本体の導圧孔の開口部に前記接続パーツの筒体を挿通するとともに、前記本体に、前記突部を抵抗溶接によって接続したことを特徴とする差圧／圧力発信器。

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