JP6502769B2 - 圧力検出器 - Google Patents

Description

本発明は差圧センサを備えた圧力検出器に関する。

圧力検出器にはセンサ基板に差圧センサを搭載したものがある。この差圧センサは半導体圧力センサからなるものであり、２本の圧力管を有している。これら２本の圧力管のうち一方はシリコンチューブを介して流路内にオリフィスの上流側で接続され、他方は別のシリコンチューブを介して流路内にオリフィスの下流側で接続されており、差圧センサはオリフィスの上流側および下流側間の差圧の大きさに応じた電気信号を出力する。

特開２００２−２９６１３４号公報

上記従来の圧力検出器の場合には１本のシリコンチューブが圧力管または流路から外れた場合に差圧センサのダイアフラムに残りのシリコンチューブを通して過大な圧力が作用するので、ダイアフラムが圧力で破損する虞があった。

請求項１に記載の圧力検出器は、オリフィスを有する流路が設けられたブロック部材と、前記ブロック部材に設けられ一端面が前記ブロック部材の表面で開口するものであって他端面が前記流路内に前記オリフィスの上流側で開口する第１の差込孔と、前記ブロック部材に設けられ一端面が前記ブロック部材の表面で開口するものであって他端面が前記流路内に前記オリフィスの下流側で開口する第２の差込孔と、前記ブロック部材に設けられ前記第１の差込孔の一端面から前記第１の差込孔内に挿入された第１の圧力管および前記第２の差込孔の一端面から前記第２の差込孔内に挿入された第２の圧力管を有する差圧センサを備えたところに特徴を有する。

請求項２に記載の圧力検出器は、前記ブロック部材に設けられ前記差圧センサが搭載されたセンサ基板と、前記センサ基板を前記ブロック部材の表面から離間する目標位置に位置決めするものであって前記センサ基板を当該目標位置に位置決めすることで前記第１の圧力管が前記第１の差込孔内に挿入され且つ前記第２の圧力管が前記第２の差込孔内に挿入された状態とする位置決め部材を備えたところに特徴を有する。

請求項１に記載の圧力検出器によれば、差圧センサがシリコンチューブ無しで流路に接続される。従って、差圧センサからシリコンチューブが外れることもなくなるので、差圧センサのダイアフラムが過大な圧力で破損する虞がなくなる。

請求項２に記載の圧力検出器によれば、作業者がセンサ基板を差圧センサの搭載状態でブロック部材に位置決め部材を介して取付けることに応じてセンサ基板がブロック部材の表面から離間した目標位置に位置決めされ、センサ基板が目標位置に位置決めされることに応じて第１の圧力管が第１の差込孔内に挿入され且つ第２の圧力管が第２の差込孔内に挿入された状態となるので、差圧センサの取付け作業が簡単になる。

実施例１を示す図（ａは矢印Ｘａ視図、ｂは矢印Ｘｂ視図） マニホールドブロックを示す図 比例弁を示す図

図１のマニホールドブロック１は静電塗装機のコントローラに装着されるものであり、長さ寸法および幅寸法のそれぞれに比べて厚さ寸法が小さな直方体状をなしている。このマニホールドブロック１は金属を材料とするものであり、ブロック部材に相当する。このマニホールドブロック１には、図２に示すように、クリーニングエア通路２が形成されている。このクリーニングエア通路２はマニホールドブロック１の長手方向に対して平行な長尺部およびマニホールドブロック１の短手方向に対して平行な短尺部を有するＬ字状をなすものであり、直径寸法が一定な断面円形状に設定されている。

クリーニングエア通路２の入口は、図２に示すように、コンプレッサの吐出口に接続されており、クリーニングエア通路２内にはコンプレッサの吐出口から加圧空気が注入される。このクリーニングエア通路２の出口はレギュレータを介して静電塗装機の塗装ガンに接続されている。この塗装ガンはクリーニングエア通路２からレギュレータを通して加圧空気が注入されるものであり、空気流で汚れを吹飛ばすクリーニングエアとして加圧空気を使用する。

マニホールドブロック１には、図１に示すように、メイン空気圧回路３およびサブ空気圧回路４が搭載されている。これらメイン空気圧回路３およびサブ空気圧回路４のそれぞれはクリーニングエア通路２から分岐するものであり、メイン空気圧回路３はクリーニングエア通路２からの加圧空気をメインエアとしてインジェクタに注入し、サブ空気圧回路４はクリーニングエア通路２からの加圧空気をサブエアとしてインジェクタに注入する。

インジェクタはメインエアおよびサブエアを塗装ガンに供給するものであり、塗装ガンはメインエアおよびサブエアの混合エアを塗装対象物に塗装エアとして吐出する。メインエアはインジェクタを通過するときにインジェクタ内で負圧を発生させ、粉体塗料を負圧で吸引することに応じて塗装エアに含有させるものであり、塗装エアの流量はサブエアの流量およびメインエアの流量を塗装対象物の凹凸等の塗装条件に応じて個別に制御することで調整される。以下、メイン空気圧回路３およびサブ空気圧回路４について説明する。
１．メイン空気圧回路３について
マニホールドブロック１には、図２に示すように、入口側エア通路１１が形成されている。この入口側エア通路１１はマニホールドブロック１の短手方向に対して平行な直線状をなすものであり、流路に相当する。この入口側エア通路１１は一端面がマニホールドブロック１の壁面によって閉鎖されたものであり、入口側エア通路１１の他端面は栓１２が螺合されることに応じて気密状態に塞がれている。

入口側エア通路１１は、図２に示すように、径大部１３および径小部１４を有するものである。径大部１３は断面円形状に設定されたものであり、直径寸法がクリーニングエア通路２と同一に設定されている。この径大部１３はクリーニングエア通路２に交差するものであり、加圧空気の一部はクリーニングエア通路２内から入口側エア通路１１の径大部１３内に進入する。径小部１４は径大部１３に対して同心な断面円形状に設定されたものであり、直径寸法が径大部１３に比べて小さく設定されている。

マニホールドブロック１には、図２に示すように、出口側エア通路１５が形成されている。この出口側エア通路１５は入口側エア通路１１に対して同心な断面円形状に設定されたものであり、入口側エア通路１１側の一端面がマニホールドブロック１の壁面によって閉鎖されている。この出口側エア通路１５の他端面には、図１に示すように、エアカプラ１６が螺合されており、エアカプラ１６はエアチューブを介してインジェクタに接続されている。

マニホールドブロック１には、図２に示すように、オリフィス１７が形成されている。このオリフィス１７は入口側エア通路１１の径大部１３および径小部１４間の段差を称するものであり、径大部１３および径小部１４間で圧力差を生成する。マニホールドブロック１には入口側弁差込孔１８が形成されている。この入口側弁差込孔１８は径小部１４の終端部に配置されたものであり、入口側弁差込孔１８の一端面はマニホールドブロック１の表面を通して大気中に開放され、入口側弁差込孔１８の他端面は径小部１４内に開放されている。

マニホールドブロック１には、図２に示すように、２つの出口側弁差込孔１９が形成されている。これら両出口側弁差込孔１９のそれぞれは出口側エア通路１５の始端部に配置されたものであり、両出口側弁差込孔１９のそれぞれの一端面はマニホールドブロック１の表面を通して大気中に開放され、両出口側弁差込孔１９のそれぞれの他端面は出口側エア通路１５内に開放されている。

マニホールドブロック１には、図２に示すように、上流側センサ差込孔２０および下流側センサ差込孔２１が形成されている。上流側センサ差込孔２０は径大部１３の終端部に配置されたものであり、上流側センサ差込孔２０の一端面はマニホールドブロック１の表面を通して大気中に開放され、上流側センサ差込孔２０の他端面は径大部１３内に開放されている。下流側センサ差込孔２１は径小部１４の始端部に配置されたものであり、下流側センサ差込孔２１の一端面はマニホールドブロック１の表面を通して大気中に開放され、下流側センサ差込孔２１の他端面は径小部１４内に開放されている。この下流側センサ差込孔２１は第２の差込孔に相当するものであり、上流側センサ差込孔２０は第１の差込孔に相当する。

マニホールドブロック１には、図１に示すように、比例弁２２が固定されている。この比例弁２２は入口側エア通路１１および出口側エア通路１５間に配置されたものであり、比例弁２２を通してマニホールドブロック１に２本のネジ２３を螺合することで固定されている。この比例弁２２は絞り量が電気的に調整可能にされたものであり、図３に示すように、入口ポート２２ａおよび出口ポート２２ｂを有している。入口ポート２２ａは比例弁２２の中央部に配置された円形状をなすものであり、マニホールドブロック１の入口側弁差込孔１８に対向配置されている。出口ポート２２ｂは入口ポート２２ａの外周部に配置された半円弧状をなすものであり、マニホールドブロック１の２つの出口側弁差込孔１９に対向配置されている。

比例弁２２には、図３に示すように、入口ポート２２ａおよび出口ポート２２ｂ間に位置して円環状の入口パッキン２２ｃが装着され、出口ポート２２ｂの外周部に位置して円環状の出口パッキン２２ｄが装着されており、入口パッキン２２ｃおよび出口パッキン２２ｄのそれぞれはマニホールドブロック１および比例弁２２間で弾性的に押し潰されている。入口パッキン２２ｃは入口ポート２２ａをマニホールドブロック１の入口側弁差込孔１８に気密状態に接続するものであり、出口パッキン２２ｄは入口パッキン２２ｃと協同して出口ポート２２ｂをマニホールドブロック１の両出口側弁差込孔１９に気密状態に接続するものであり、インジェクタにはクリーニングエア通路２から入口側エア通路１１と比例弁２２と出口側エア通路１５を順に通して空気が注入される。

マニホールドブロック１には、図１に示すように、比例弁２２の近傍に位置して４本のネジ２４が螺合されており、４本のネジ２４のそれぞれの外周面には円筒状のスペーサ２５が挿入されている。これら４本のネジ２４の外周面にはセンサ基板２６が挿入されている。このセンサ基板２６はプリント配線基板からなるものであり、４本のネジ２４の頭部および４本のスペーサ２５間で締結されている。これら４本のスペーサ２５は位置決め部材に相当するものであり、センサ基板２６をマニホールドブロック１の表面に隙間を介して対向する目標位置に位置決めしている。このセンサ基板２６にはコネクタ２７が搭載されている。このコネクタ２７には対のコネクタが接続されており、対のコネクタは配線を介してコントローラの制御回路に接続されている。

センサ基板２６には、図１に示すように、差圧センサ２８が搭載されている。この差圧センサ２８は半導体圧力センサからなるものであり、上流側圧力管２９および下流側圧力管３０を有している。これら上流側圧力管２９および下流側圧力管３０のそれぞれは円筒状をなすものであり、上流側圧力管２９は上流側センサ差込孔２０内に一端面から挿入され、下流側圧力管３０は下流側センサ差込孔２１内に一端面から挿入されている。この下流側圧力管３０は第２の圧力管に相当し、上流側圧力管２９は第１の圧力管に相当する。

差圧センサ２８の上流側圧力管２９および下流側圧力管３０のそれぞれには、図１に示すように、Ｏリング３１が装着されている。上流側圧力管２９のＯリング３１は上流側圧力管２９の外周面および上流側センサ差込孔２０の内周面に弾性復元力で接触するものであり、両者間を気密状態に塞いでいる。下流側圧力管３０のＯリング３１は下流側圧力管３０の外周面および下流側センサ差込孔２１の内周面に弾性復元力で接触するものであり、両者間を気密状態に塞いでいる。

差圧センサ２８はダイアフラムを内蔵するものである。このダイアフラムはピエゾ抵抗が形成されたものであり、ダイアフラムの一面には上流側圧力管２９を通して入口側エア通路１１の径大部１３内の圧力が作用する。このダイアフラムの他面は下流側圧力管３０を通して入口側エア通路１１の径小部１４内の圧力が作用するものであり、差圧センサ２８は径大部１３および径小部１４間の差圧の大きさに応じた電気信号を差圧信号として出力する。

差圧センサ２８はセンサ基板２６とコネクタ２７と対のコネクタと配線を介して制御回路に接続されている。この制御回路はセンサ基板２６を介して差圧センサ２８からの差圧信号を検出するものであり、比例弁２２の絞り量を差圧信号の検出結果に応じて電気的に制御することでインジェクタに対するメインエアの流量をコントロールする。
２．サブ空気圧回路４について
サブ空気圧回路４はメイン空気圧回路３と同一に構成されたものであり、入口側エア通路１１から比例弁２２および出口側エア通路１５を通してインジェクタにサブエアを注入する。このサブ空気圧回路４は入口側エア通路１１の径大部１３および径小部１４間の差圧の大きさに応じた差圧信号をセンサ基板２６の差圧センサ２８から制御回路に出力するものであり、制御回路は比例弁２２の絞り量を差圧信号の検出結果に応じて電気的に制御することでインジェクタに対するサブエアの流量をコントロールする。

上記実施例１によれば次の効果を奏する。
マニホールドブロック１に上流側センサ差込孔２０および下流側センサ差込孔２１を設け、差圧センサ２８の上流側圧力管２９を上流側センサ差込孔２０内に挿入すると共に差圧センサ２８の下流側圧力管３０を下流側センサ差込孔２１内に挿入したので、差圧センサ２８がシリコンチューブ無しで入口側エア通路１１に接続される。従って、差圧センサ２８からシリコンチューブが外れることがなくなるので、差圧センサ２８のダイアフラムが過大な圧力で破損する虞もなくなる。

センサ基板２６をマニホールドブロック１にスペーサ２５を介して固定した。従って、作業者がセンサ基板２６を差圧センサ２８の搭載状態でマニホールドブロック１にネジ２４およびスペーサ２５で取付けることに応じてセンサ基板２６がマニホールドブロック１の表面から離間した目標位置に位置決めされ、センサ基板２６が目標位置に位置決めされることに応じて差圧センサ２８の上流側圧力管２９がマニホールドブロック１の上流側センサ差込孔２０内に挿入され且つ下流側圧力管３０がマニホールドブロック１の下流側センサ差込孔２１内に挿入されるので、差圧センサ２８の取付け作業が簡単になる。しかも、差圧センサ２８が故障した場合にはネジ２４を緩めることでセンサ基板２６をマニホールドブロック１から取外し、新たなセンサ基板２６をネジ２４およびスペーサ２５でマニホールドブロック１に取付けることができるので、差圧センサ２８の交換作業が簡単になる。

上記実施例１においては、静電塗装機以外に使用される圧力検出器に本発明を適用しても良い。
上記実施例１においては、液体の流量を制御するための圧力検出器に本発明を適用しても良い。

１はマニホールドブロック（ブロック部材）、１１は入口側エア通路（流路）、１７はオリフィス、２０は上流側センサ差込孔（第１の差込孔）、２１は下流側センサ差込孔（第２の差込孔）、２５はスペーサ（位置決め部材）、２６はセンサ基板、２８は差圧センサ、２９は上流側圧力管（第１の圧力管）、３０は下流側圧力管（第２の圧力管）を示している。

Claims (2)

1. オリフィスを有する流路が設けられたブロック部材と、
   前記ブロック部材に設けられ、一端面が前記ブロック部材の表面で開口するものであって他端面が前記流路内に前記オリフィスの上流側で開口する第１の差込孔と、
   前記ブロック部材に設けられ、一端面が前記ブロック部材の表面で開口するものであって他端面が前記流路内に前記オリフィスの下流側で開口する第２の差込孔と、
   前記ブロック部材に設けられ、前記第１の差込孔の一端面から前記第１の差込孔内に挿入された第１の圧力管および前記第２の差込孔の一端面から前記第２の差込孔内に挿入された第２の圧力管を有する差圧センサを備えたことを特徴とする圧力検出器。
2. 前記ブロック部材に設けられ、前記差圧センサが搭載されたセンサ基板と、
   前記センサ基板を前記ブロック部材の表面から離間する目標位置に位置決めするものであって、前記センサ基板を当該目標位置に位置決めすることで前記第１の圧力管が前記第１の差込孔内に挿入され且つ前記第２の圧力管が前記第２の差込孔内に挿入された状態とする位置決め部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出器。

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