JPS58502065A - 温度または圧力検知要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 温度または圧力検知要素 本発明は温度まだは圧力検知要素の製造に関し、特に、気密的に密閉されたシス テムを形成するためにカプセルすなわちベローズ装置から離れた端部において閉 塞された細管に接続された、伸縮自在なカプセルすなわちベローズ装置を備えた 構造の検知要素に関する。

上述した構造の、液体を充填され気密的に密封された温度検知要素は、一般に、 自動調温制御等に用いられる。このシールされたシステムの流体充填物は、上記 要素が用いられる温度範囲と意図された実際の適用に従って、気体、蒸気、また は平衡状態にある液体および蒸気をゼする。

伸縮自在なカプセルすなわちベローズ装置の壁は、一般にばね鋼から成形され、 細管は通常銅で成形される。カプセルすなわちベローズ装置は通常、この装置が 細管に隣接する領域において軟鋼の支持板によシ支持される。細管とカプセルす なわちべｏ　−ス装置との間の結合部は、機械的に強く、かつ気密的に密封され なければならない。従来公知の製造技術においては、この結合部は、はんだによ り成形されている。このように、通常の構成において、伸縮自在なカプセルすな わちベローズ装置は、細管が貫通する開口を有する硬い支持板に接続され、この 開口ははんだ結合部によりシールされる。はんだ結合部はまた、支持板と細管の 近接する端部との間の機械的な接着を形成する。

細管とカプセルすなわちベローズ装置との間の結合部をはんだ付けした後、組立 て体は残ったはんだ溶剤を除去するためワイヤブラシがかけられなければならず 、その後その組立て体は、気体または液体充填物の導入の前に完全な脱水を行な うために真空中で加熱される。

銅は高価なので、適当な細管を成形するために別の材料を用いることとなる。銅 の細管の代わシにアルミニウムの細管を用いることは有利であり、その利点のほ とんどは安価であるということである。しかしながら、細管とこれが接続される カプセルすなわちベローズ装置との間の充分なシール結合部を設けることに問題 があり、従来のはんだ結合、は、アルミニウムと鋼の表面との闇のシール接着を 充分に行なうことはできなかった。′ 充分なシール結合は樹脂接着材料を用いることによシなされることが見出された 。したがって、ある面では、本発明は細管が接続された伸縮可能なカプセルすな わちベローズ装置を儂えた温度または圧力検知要素であって、カプセルすなわち ベローズ装置は、細管が貫通する開口を有する硬い支持板に取付けられ、細管は 、支持板の囲繞部分に固定されるとともにカプセルすなわちベローズ装置に対し て気密的に密封された温度捷たは圧力検知要素において、細管叫合成樹脂接着結 合部により、支持板に接着されるとともに上記カプセルすなわちベローズ装置に 対してシールされることを特徴としている。

樹脂接着結合を用いることにより、銅の細管が採用されるとき用いられるはんだ 技術よりも実質的に安価な製造方法を用い、細管とカプセルすなわちベローズ装 置との闇のきわめて強い結合部を形成することか可能となる。細管は、例えばア ルミニウム、ステンレス鋼または真ちゅうから製造される。アルミニウムが用い られる場合、細管（グ、少なくとも外表面において、好ましくは陽極酸化される 。種々の樹脂が樹脂接着結合部を形成するために用いられる。

エポキシ樹脂が調定なものであることが証明され、熱硬化されたエポキシ樹脂を 一部に用いることが好ましい。樹脂結合部を熱硬化することにより、組立て体の 脱水が容易になる。接着材料のような樹脂を用いると、残った溶剤を除去するた めに行別にワイヤブラシング処理をする必要がなくなるという、付随的な効果が ある。

樹脂接着結合部は好ましくは、カプセルすなわちベローズ装置に近接した細管の 端部°を囲むとともに結合部の樹脂内に少なくとも一部を埋込まれた金属スＩＪ −ブ短より補強される。カプセルすなワチベローズ装置は、支持板の開口を貫通 して突出するとともに基部材を支持板に取付けるために曲げ加工された管状部を 有する硬い基部材を有し、その管状部は樹脂結合部内に埋込まれる。結合部を形 成する樹脂は、細管の端部を囲む管状部内に入り込み、細管と硬い支持板との間 の結合部を７−ルするとともに、細管と硬い基部材との間の有効なシールを形成 する。

本発明による検知要素が温度検知に用いられるとき、細管は、気密的にソールさ れたシステムを形成するために、カプセルすなわちベローズ装置から離れた端部 において閉塞される。他の面において不発明は、細管の一端が、樹脂接着され気 密的に密封された結合部を形成することによりダイヤフラムすなわちベローズ装 置の支持部材に接続され、細管の他端か鍛造により閉型される、温度検知要素を 製造する方法を提供する。

鍛造は、必要的ではないか好ましくは冷間鍛造であシ、その前に、細管の上記他 端を閉基するため溶接あるいは縁曲は加工が行なわれる。選択的に、鍛造は、細 管の上記端部か加圧された充填流体の供給部に連通ずる間に行なわれてもよい。

細管が冷間鍛造により密封される場合、これは、好ましくは、細管の上記他端に 軸方向に作用する衝撃工具により行なわれる。

本発明は例示的に与えられた次の図面を参照することにより、より理解さ、れる 。

第１図は従来技術による公知の工程により製造された温度検知要素の概略的な断 面図、 第２図は本発明の一実施例に係る温度検知要素を示し、第１図に対応する概略的 な断面図、第３図および第４図は本発明に係る温度検知要素の他の実施例を示し 、第２図と同様な、概略的な断面図、 第５図は本発明に係る温度検知要素の細管の端面を密封する一方法における処理 の順序を概略的に示す図、 第６図は本発明に係る温度検知要素の細管の端部を密封する他の方法を概略的に 示す図である。

図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

まず第１図を呑照すると、従来公知の技術の製造工程による典型的な温度検知要 素が示されている。

可撓性の壁により囲寸れた伸張性のあるカプセルすなわちベローズ装置１は、こ のベローズ装置１から離れた端部において閉塞した細管２に接続され、気体、蒸 気、あるい゛は液体お１び蒸気の充填物を含む気密的に密閉されたシステムを構 ｆ成する。ベローズ装置１は、周縁で相互に溶接された２枚のステンレス鋼のダ イヤフラム３．・１を備える。硬い軟鋼製のボス５は、ダイヤフラム３の中心部 に溶接された突起であり、この密閉されたシステム内の温度変化に応じてサーモ スタットあるいは他の機構（図示せず）へ１駆動力を作用させるだめの、力伝達 部材として機能する。軟鋼製の硬い基部材６は、他のダイヤフラム４の中心部へ 溶接された突起であり、そのダイヤフラム４は、基部材６の中心孔よりも僅かに 小さい径を有しこの中心孔に合致して配列された中心孔７を有する。基部材６は 、軟鋼の支持板９内の開口を通って突出する直立管状部８を形成される。

ベローズ装置のホ゛ス５および基部材６は、腐蝕に耐え、また溶接しやすくする だめ、スルフアミド酸ニッケル（ｎ１ｃｋｅｌ　ｓｕｌｐｈａｍａｔｅ　）で電 気メッキされる。軟鋼の支持板９は銅メッキされる。

ベローズ装置１は管状部８をスェージで曲げることにより支持板９に固定され、 管状部８の径は細管２の径よりも僅かに大きい。細管は基部材６の管状部８を貫 通し、孔７を囲むダイヤフラム４の部分に近接する。ベローズ装置１に取付けら れる前に、細管２は、ベローズ装置１に結合される細管の端部かベローズ装置１ の平面および支持板９に垂直になるようにベンド状に折曲される。細管２は、支 持板９に一体的に形成された変形可能なラグナツト１０によシ、支持板９に固定 される。細管２を正確に／−ル位置に配設し、細管２を囲む支持板９の浅い環状 凹部１２内へはんた１１を注入することにより、ソールされる。はんた１１は支 持板９と細管２０間の機械的結合を形成し、丘だ細管２と基部材６の管状部８と の間の空間内にも入り込んで溶接密閉を形成する。

はんだ結合の部分を冷却した後、結合部自体はワイヤプランかかけられて残った 溶剤か除去され、組立体全体は真空の室内で加熱されることにより脱水さ７しる 。次いで細管２およびベローズ装置１内へ適当量の気体あるいは液体が充填され 、そして、細管の内部を７−ルするためベローズ装置１から離れた細管２の端部 内に冷間浴接がされる。細管の７−ルされた端部はその後、スェージで曲げられ 、縁曲げされて溶かされ、ソール端部１３として成形される。

完成されシールされた温度検知要素は、倹歪に先立ち、スズが電気メッキされて もよい。

本発明は、細管２として他の材料を利用し、この例ではアルミニウムの細管を用 いる。アルミニウムの細管２はその外表面上において陽極酸化される。

温度検知要素の組立体は、第１図に図示されたものに似ているが、細管２の支持 板９べの接着が合成樹脂接着材料１４によシなされることが異な沙、この場合一 部がエポキシ樹脂である。この目的のために適した樹脂は、パーマボンド・アド ヒンブ社（Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ　Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ　Ｌｔｄ、）製のＥＳＰ　 １０９である。

樹脂１４は第１図のはんだ結合部１１と同様な結合であり、細管を、支持板９と ベローズ装置１の基部材６との両者に気密的に密封させる。樹脂の硬化は、加熱 によシ行なわれ、例えば１８０℃で２０〜３０分間行なわれる。樹脂の熱硬化は また、ベローズ装置および細管２の脱水を助け、このために別の工程を必要とし ない。

樹脂による接着結合部の強化は、ベローズの支持板９に隣接する細管２の端部を 囲む金属スリーブ１５によりなされる。ベローズ装置１に隣接するスリーブ１５ の端部は、外方に広がって凹部１２内に位置し、樹脂結合部１４の成形において 樹・指向に埋められるようになっている。

特に、ベローズの支持板９が、組立てに先立ち、例えばスルファミド酸−’ｙケ ル（ｎ１ｃｋｅｌ　ｓｕｌｐｈａｍａｔｅ）で電気メッキされるとしたら、予め 陽極酸化されたアルミニウムの細管２を成形することにより、別にスズの電気メ ッキを行なう必要がなくなる。

第３図は第２図に示された実施例の変形例を示す。

この例では、凹部］６がアルミニウムの細管２と基板６の管状部８の縁曲げ部と の間に形成される。この凹部１６は、はんだ結合を有していてもよく、樹脂接着 結合部１４の成形の前に成形され、予備的なシールを形成する。

第４図は第２図に示された温度検知要素の他の変形し１］を示し、この例では強 化スリーブ１５は省略され、結合部１４は樹脂のみにより形成される。ベローズ 装置ｌに隣接する細管２の端部は、概略的に示されるように、前もって形成され た膨出部１７を設けることにより強化される。

温度検知要素の細管２を充填し、続いて閉塞することは、アルミニウムが細管の 材料として用いられる場合、−回の冷間鍛造により行なわれる。細管２を閉塞す るだめの操作の順序が第５図（ａ）〜（ｄ）に示される。細管２およびこれに組 付けられたベローズ装置１は、加圧下で流体が充填される。この例では、細管２ の開口端部がソール部を介して連通する充填マニホールドすなわちリザーバ１８ 　（ｉ５図（ａ））刀・ら、冷凍ガスが充填される。所望の圧力まで充填した後 、細管２は２０（第５図（ｂ））において、充填マニホールド１８の外方で収縮 される。絞り処理により細管の閉塞が行なわれ、次いで収縮部２０の部位におい て細管２の切断が行なわれる。細管２の閉じた端部は、細管２の端部がダイ２１ 内に挿・入されてポンチ２２によシ変形させられる冷間鍛造によシ最終的にシー ルされる。ポンチ２２は細管２の閉じた端部に軸方向に作用し、拡大されたシー ル端部２３（第５図（ｄ））を成形する。成形されたシール端部２３は、必ずし も図示のように拡大された径とする必要はない。

細管２を閉塞し７−ルする他の方法は第６図に示される。この例では、拡大され た端部２３を成形するために細管の端部を冷間鍛造する工程は、−回の操作によ シ行なわれる。開放した細管２の端部は、第５図（ａ）に図示されたように、シ ール部６を通って充填マニホールド１８内に挿入され、クランプあるいはノヨー に強固に保持される。ポンチ２２は細管２の端部に対して軸方向に動き、充填マ ニホールド１８、および他のシール部２４を貫通する。ポンチ２２は、マニホー ルド１８内の細管２２の、拡大された端部２３を冷開成形し、充填工程の後すぐ に、第５図（ｄ）に示されたのと同様なシール端部２３を成形する。

細管２の冷間鍛造されたシール端部２３ば、従来の方法によシ成形された細管の シール端部よシも、強度的に優れ、損陽しにくい。さらに、細管とベローズ装置 との間の結合は、従来のはんだ結合よりも強く、かつ容易に成形される。

本発明方法を用いて接着される、他の細管の材料はステンレス鋼、銅、真ちゅう 、および銅メッキされた軟鋼である。しかしながら、アルミニウムが比較的安価 で大きな柔軟性を有し、取付けるのに容易な検知要素が得られるので、好ましい 。

本発明の温度検知要素内の細管２は、前述したように、好ましくは予め陽極酸化 処理される。しかし、メッキ、溶射、電気泳動、あるいは粉末破覆法により設ケ ラれたエポキシ、エチル・ビニル・アセテートのエポキシ・ポリエステルを含む 合成樹脂材料、あるいは塗料を予め被覆すること全含み、他の表面処理を用いて もよい。被覆する材料は細管に予め被覆されていてもよく、あるいは検知要素の 組立ての後、被覆されてもよい。同様に、他の環境上適合できる被覆仕上げは、 予定された適用範囲に従って、検知要素の他の構５ｙ、部分に適用される。

細管の材料として銅を用いるとき、細管のシール端部は、細管の表面の微小孔を ふさぐために、はんたメッキ工程によりはんだを被覆してもよい。

カプセルすなわちベローズ装置に細管の端部を取付ける本発明の樹脂接着技術を 用いる場合、細管の他端は前述のように、必ずしも冷間鍛造により閉塞される必 要はない。ある場合には、例えばアクリル樹脂あるいは、カプセルすなわちベロ ーズ装置を細管に接着するのに用いられるのと同じ樹脂のような樹脂接着剤を用 い、環状部材あるいはキャップを細管に接着することにより細管の端部を密閉す ることが好ましい。

本発明は温度検知要素に関して説明されたが、圧力検知要素に適用することもで きることが理解される。この場合、カプセルすなわちベローズ装置に接続される 細管は、端部か開放される。

手続補正書動却 昭和５８年８月λ９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■　事件の表示 Ｐ　ＣＴ／ＧＢ　８２／’ＯＯ３４５ ２発明の名称 温度または圧力検知要素 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ランフ　コントロールズ　リミテイド４代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５　補正命令の日付 自発補正 ６　補正の対象 図面の翻訳文 ７　補正の内容 別紙の通り　（内容に変更なし） ８　添付書類の目録 図面の翻訳文　１通 （２） 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　細管（２）が接続された伸縮可能なカプセルすなわちベローズ装置（１） を備えた温度または圧力検知要素であって、該カプセルすなわちベローズ装置（ １）は、細管（２）が貫通ずる開口を有する硬い支持板（９）に取付けられ、細 管（２）は、支持板（９）の囲繞部分に固定されるとともにカプセルすなわちベ ローズ装置（１）に対して気密的に密封された温度または圧力検知要素において 、上記細管（２）は合成樹脂接着結合部（１４）により、上記支持板（９）に接 着されるとともに上記カプセルすなわちベローズ装置（１）に対してンールされ ることを特徴とする温度または圧力検知要素。 ２、　上記細管（２）はアルミニウム、ステンレス鋼、真ちゅうまたは銅で成形 されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の検知要素。 を介して上記カプセルすなわちベローズ装置（１）に接着されることを特徴とす る請求の範囲第１項または第２項記載の検知要素。 ４、　上記樹脂接着結合部（１４）は、上記カプセルすなわちベローズ装置（１ ）に隣接する細管（２）の端部を囲むとともに少なくとも部分的に結合部（１４ ）の樹脂内に埋込まれた金属スリーブ（１５）により補強されることを特徴とす る請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の検知要素。 ５、上記カプセルすなわちベローズ装置は、上記支持板（９）の開口を貫通して 突出するとともに基部材（６）を上記支持板（９）へ取付けるために曲げ加工さ れた管状部（８）を有する硬い基部板（６）を有し、上記管状部（８）は上記樹 脂結合部（１４）内に埋込まれることを特徴とする請求の範囲第１項記載の検知 要素。 ６、上記カプセルすなわちベローズ装置から離れた細管の端部は、環状部材また はキャップを上記端部に樹脂接着することにより閉塞されることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の検知要素。 ７、　細管（２）を接続された伸縮目在なカプセルすなわちベローズ装置（１） を備えた温度または圧力検知要素め製造方法において、 上記細管（２）の一端は、樹脂接着されたンール結合部（１４）を成形すること により上記カプセルすなわちベローズ装置（１）の支持板（９）に接続され、上 記細管（２）の他端（２３）は密封されたシステムを形成するために鍛造により 閉塞されることを特徴とする温度または圧力検知要素の製造方法。 ８　上記冷間鍛造は、細管の上記他端を閉塞する冷間溶接または絞シ処理の後行 なわれることを特徴とする請求の範囲第７項記載の製造方法。 ９．　上記冷間鍛造は、細管（２）の上記他端が加圧流体充填部（１８）に連通 ずる間、行なわれることを特徴とする請求の範囲第７項記載の製造方法。 １０、上記冷間鍛造は、細管の上記他端に軸方向に作用する衝撃工具（２２）に ょシ行なわれることを特徴とする請求の範囲第７項、第８項、または第９項記載 の製造方法。 １１、上記細管（２）は、アルミニウム、銅、または他の延性金属で成形される ことを特徴とする請求の範囲第７項記載の製造方法。