JPH09257621A - 圧力センサの溶接固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業性を向上することができる圧力センサの溶
接固定構造を提供すること。 【解決手段】支持台７に設けられた受圧部８及びこの受
圧部８に設けられた圧力検出部９を有する圧力センサ２
と、この圧力センサ２の受圧部８に圧力を導入するため
の導入孔４Ａを有する継手４とを溶接固定する。継手４
に位置合わせ用の差し込み部４Ｂを形成し、差し込み部
４Ｂの端面まで溶接ビード１２で覆った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーン度が要求
される流体を測定する測定装置において、圧力センサと
継手とを互いに溶接固定する圧力センサの溶接固定構造
に関するものである。

【０００２】

【背景技術】半導体製造、食品製造又は医療分野におい
て、クリーン度が要求される流体が用いられている。例
えば、半導体製造用ガスを供給する場合、微量な水分や
イオンパーティクル等の不純物がガス中に残留したり、
混入した場合、半導体製造プロセスにおいて、不良発生
の大きな要因となる。そのため、ガスの純度を低下させ
ずにユースポイントまで移送することは、半導体（例え
ば、ＬＳＩ）を製造する上で重要となる。

【０００３】この純度の高いクリーンなガスをライン中
で移送するに際して、圧力測定装置が使用されることが
ある。この圧力測定装置は、流体の圧力を受圧部に設け
られた圧力検出部で検知する圧力センサと、この圧力セ
ンサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継
手とを有する構造である。圧力センサ及び継手の流体が
流通する内部には、不純物が付着、滞留しないよう、そ
の表面に電解研磨や精密洗浄等の処理が施されている。
また、構造上においても、圧力センサと継手との間の隙
間を微細にしたり、行き止まり部（デッドゾーン）を極
力小さくする工夫がされている（実公平6-29707 号）。

【０００４】食品製造用や医療用の圧力測定装置におい
ても、測定する流体が清浄でかつ汚染されないようにし
なければならないため、前述と同様な工夫が必要であ
る。特に、定期的に消毒液を配管内に流し、殺菌や滅菌
を実施するものについては、内部に微小な隙間がある
と、消毒液を流しても洗浄が十分でなく、雑菌発生の巣
となる虞れがあり、さらに、この隙間に残っている物質
と被測定流体とが化合し、強酸等の腐食要因物質が発生
したり、隙間腐食が発生する虞れがあるので、これらの
隙間を限りなく小さくする工夫が必要である。さらに、
この隙間に応力集中が生じるので、疲労破壊の原因とな
らないよう、この点からも隙間を限りなく小さくする工
夫が必要である。

【０００５】圧力センサと継手とは溶接固定されるが、
その従来構造が図４及び図５に示されている。図４にお
いて、従来例１は、圧力センサ５１と継手５２とを突き
合わせて溶接する構造である。圧力センサ５１は有底円
筒状の金属製支持台５３に設けられた受圧部５４及びこ
の受圧部５４に設けられた圧力検出部５５を有する構造
であり、継手５２は、圧力センサ５１の受圧部５４に圧
力を導入するための導入孔５２Ａを有する。従来例１で
は、圧力センサ５１の金属製支持台５３と継手５２とを
同心上になるように互いに位置合わせをし、この状態で
溶接をする。溶接により、金属製支持台５３と継手５２
との接合部分に所定幅にわたって溶接ビード５６が形成
される。溶接ビード５６の深さは、溶接強度を考慮して
十分にとられている。

【０００６】図５において、従来例２は、圧力センサ５
１と継手６２とを差し込み溶接する構造である。継手６
２は、その内部に前記導入孔５２Ａを有し、さらに、圧
力センサ５１側端部には差し込み部６２Ｂが形成され
る。この差し込み部６２Ｂは、圧力センサ５１と継手６
２とを位置決めした後安定させるため、通常、 2.5mmと
比較的長く形成されている。溶接により、金属製支持台
５３と継手６２との接合部分に所定幅にわたって溶接ビ
ード５６が形成されるが、この溶接ビード５６で覆われ
ない部分が差し込み部６２Ｂに残る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来例１では、圧力セ
ンサ５１と継手５２とを位置合わせするに際して、ガイ
ドとして機能する部材がないため、これらの圧力センサ
５１と継手５２とを同心上に合わせる工夫が必要であ
り、作業性に劣るという問題点がある。また、溶接強度
を考慮すると、溶接ビード５６の深さを深くする必要が
あるが、深くし過ぎると、溶接ビード５６が導入孔５２
Ａや金属製支持台５３の内面に露出することになり、こ
の露出量が多いと酸化、変色すると同時に溶接ヒューム
や粉塵が内面に付着する虞れがある。ここで、溶接ヒュ
ームとは、溶融した液体の表面から金属蒸気あるいはフ
ラックス等が発生し、この金属蒸気等が空気中で急速に
酸化され同時に蒸気が冷却固化して固体粒子となり、溶
接部周辺に拡散され付着することをいい、この溶接ヒュ
ームや粉塵によって、清浄度が著しく低下する。

【０００８】この問題を回避するには、溶接ビード５６
の深さを浅くすればよいが、浅くし過ぎると、圧力セン
サ５１と継手５２との接合面に微小な隙間Ｃが残り、こ
の隙間Ｃに不純物が付着し、あるいは、隙間Ｃに応力集
中が生じて疲労破壊の原因となる虞れがある。従来例１
では、隙間Ｃが残らないようにするために、圧力センサ
５１と継手５２との接合面を平滑にしなければならず、
この点からも作業性に劣るという問題点がある。

【０００９】従来例２では、圧力センサ５１と継手６２
との位置合わせは容易となるが、溶接ビード５６で覆わ
れない部分が差し込み部６２Ｂに残るので、差し込む部
６２Ｂの隙間Ｃが生じる。この隙間Ｃが大きいと、被測
定流体の置換特性が悪くなるだけでなく、細菌や腐食の
発生要因となり、さらには、応力集中により疲労破壊の
原因となる虞れがある。そこで、従来例２では、隙間Ｃ
が残らないようにするため、圧力センサ５１と継手６２
との接合部分を誤差なく加工しなければならず、作業性
に劣るという問題点がある。

【００１０】本発明の目的は、作業性を向上することが
できる圧力センサの溶接固定構造を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、継
手等に位置合わせ用の差し込み部を形成し、圧力センサ
と継手との溶接に際しては、差し込み部の端面まで溶接
ビードで覆うようにして前記目的を達成しようとするも
のである。具体的には、本発明の圧力センサの溶接固定
構造は、支持台に設けられた受圧部及びこの受圧部に設
けられた圧力検出部を有する圧力センサと、この圧力セ
ンサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有する継
手とを溶接固定する圧力センサの溶接固定構造であっ
て、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方に位
置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部の端
面まで溶接ビードで覆うように溶接したことを特徴とす
る。

【００１２】本発明では、圧力センサや継手に形成され
た差し込み部により、圧力センサと継手との位置合わせ
作業が容易になる。さらに、この差し込み部の端面まで
溶接ビードで覆うように溶接したので、圧力センサと継
手との互いの接合面に加工誤差があっても、差し込み部
に隙間が生じることがない。

【００１３】また、従来例１の突き合わせ溶接では、圧
力センサと継手との接合部分を内側端まで所定幅の溶接
ビードで覆おうとすると、溶接ビードの内面への露出量
が多くなるが、本発明では、圧力センサと継手との接合
部分の突き当たった部分は差し込み部であるから、圧力
センサと継手とを所定の幅の溶接ビードで覆っても、溶
接ビードの先端を圧力センサや継手の内面に露出するこ
となく差し込み部に位置させることが容易となるので、
溶接ビードの露出量を限りなく小さくすることができ
る。

【００１４】ここで、本発明では、前記圧力センサと前
記継手とを電子ビーム溶接又はアーク溶接で溶接固定し
た構造としてもよい。圧力センサと継手とを電子ビーム
溶接して固定すれば、電子ビーム溶接では入熱量が小さ
いため、溶接歪み及び変形を小さくできることになり、
圧力センサへの溶接の影響を少なくできる。さらに、電
子ビーム溶接は真空中で行われるため、溶接による汚染
や変色がない。これに対して、圧力センサと継手とをア
ーク溶接で固定すれば、アーク溶接では入熱量が大きい
ため、ビード幅（溶接の幅寸法）が大きくなり、溶接の
位置決めを容易にできる。

【００１５】また、本発明では、前記差し込み部の差し
込み量は具体的には、0.1 〜 1.5mmである。差し込み部
の差し込み量を0.1 mm未満とすると、圧力センサと継手
との位置決めが容易に行えなくなり、 1.5mmを越える
と、差し込み部の端面まで溶接ビードで覆えなくなる。
1.5mmは、圧力センサの受圧部の大きさや継手の導入孔
の開口の大きさ等の要因で決定されたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ここで、各実施の形態中、
同一又は同様構成要素は同一符号を付して説明を省略も
しくは簡略にする。図１は第１の実施の形態の断面図で
ある。図１において、圧力測定装置は、本体１の内部に
圧力センサ２及び電子回路３を配置し、本体１の端部に
金属製の継手４を取り付けた構造である。本体１は、継
手４の端部と一端部が螺合するリング部材５と、このリ
ング部材５の他端部に螺合された有底円筒状のケース６
とを備えて構成され、このケース６には電子回路３に接
続された図示しない電線を外部に導くための窓部６Ａが
形成されている。

【００１７】圧力センサ２は、有底円筒状の金属製支持
台７と、この金属製支持台７の平面部に設けられた受圧
部としてのダイアフラム８と、このダイアフラム８に設
けられた圧力検出部９と、この圧力検出部９を覆うキャ
ップ部材１０とを有する構造である。金属製支持台７は
フランジ部７Ａを有し、このフランジ部７Ａにキャップ
部材１０が支持されている。圧力検出部９は、ダイアフ
ラム８に設けられた歪み検出用の薄膜部であり、電子回
路３とは電線１１を介して接続されている。

【００１８】継手４は、略Ｔ字状に形成されており、圧
力センサ２のダイアフラム８に圧力を導入するための略
Ｔ字の導入孔４Ａを有する。継手４には位置合わせ用の
差し込み部４Ｂが形成され、この差し込み部４Ｂは、リ
ング状の端面を有するとともに、金属製支持台７の内周
部に差し込まれている。圧力センサ２の金属製支持台７
と継手４とは電子ビーム溶接で溶接固定されている。こ
の溶接により、金属製支持台７と継手４との接合部分に
所定幅にわたって溶接ビード１２が形成されている。こ
の溶接ビード１２は、差し込み部４Ｂの端面の一部まで
覆っている。

【００１９】溶接ビード１２は、入熱量が少ない電子ビ
ームであるため、溶融金属の溶け込み状態は、ビード幅
が狭く差し込み深さが深い。この場合の差し込み部４Ｂ
の差し込み量Ｔは0.1 〜1.0mm である。差し込み部４Ｂ
の差し込み量Ｔを0.1 mm未満とすると、圧力センサ２と
継手４との位置決めが容易に行えなくなり、1.0mm を越
えると、差し込み部４Ｂの端面まで溶接ビード１２で覆
えなくなる。

【００２０】この構成の第１の実施の形態では、圧力測
定装置を組み立てるにあたり、まず、圧力センサ２を組
み立てる。その後、継手４の端部に形成された差し込み
部４Ｂを圧力センサ２の金属製支持台７に差し込み、差
し込み部４Ｂの端面の一部まで溶接ビード１２で覆うよ
うに、継手４と金属製支持台７とを電子ビーム溶接で溶
接固定する。さらに、この圧力センサ２に電子回路３を
接続する。その後、継手４にリング部材５を螺合し、さ
らに、このリング部材５にケース６を螺合する。

【００２１】従って、第１の実施の形態では、支持台
７に設けられたダイアフラム８及びこのダイアフラム８
に設けられた圧力検出部９を有する圧力センサ２と、こ
の圧力センサ２のダイアフラム８に圧力を導入するため
の導入孔４Ａを有する継手４とを溶接固定する際に、継
手４に位置合わせ用の差し込み部４Ｂを形成することに
より、圧力センサ２と継手４との位置合わせ作業が容易
になり、作業性を向上することができる。

【００２２】その上、溶接に際して、差し込み部４Ｂ
の端面まで溶接ビード１２で覆うようにすることによ
り、圧力センサ２と継手４との互いの接合面に加工誤差
があっても、差し込み部４Ｂに隙間が生じることがな
い。差し込み部４Ｂに隙間が生じないので、細菌や腐食
が発生することがないとともに応力集中に伴う疲労破壊
が生じない。しかも、圧力センサ２と継手４との接合
部分の突き当たった部分は差し込み部４Ｂであるため、
圧力センサ２と継手４とを所定の幅の溶接ビード１２で
覆っても、溶接ビード１２の先端を圧力センサ２及び継
手４の内面に露出することなく差し込み部４Ｂに位置さ
せることが容易となるので、溶接ビード１２の内部への
露出量を限りなく小さくすることができる。そのため、
圧力センサ２及び継手４の内面が酸化、変色することが
ないとともに、溶接ヒュームや粉塵が付着することがな
い。

【００２３】また、第１の実施の形態では、圧力セン
サ２と継手４とを電子ビーム溶接して固定することによ
り、電子ビーム溶接では入熱量が小さいため、溶接歪み
及び変形を小さくできることになり、圧力センサ２への
溶接の影響を少なくできる。さらに、電子ビーム溶接は
真空中で行われるため、溶接による汚染や変色がない。

【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態を図２に
基づいて説明する。第２の実施の形態は、圧力センサと
継手との溶接方法並びに継手の差し込み部の構造が第１
の実施の形態と相違するもので、他の構成は第１の実施
の形態と同じである。図２は第２の実施の形態の要部を
示す断面図である。図２において、圧力測定装置は、本
体（図１参照）の内部に圧力センサ２及び電子回路（図
１参照）を配置し、本体に金属製の継手１４を取り付け
た構造である。継手１４は、第１の実施の形態の継手４
と同じ略Ｔ字状に形成されており、圧力センサ２のダイ
アフラム８に圧力を導入するための導入孔１４Ａを有す
る。

【００２５】継手１４には位置合わせ用の差し込み部１
４Ｂが形成され、この差し込み部１４Ｂは、リング状の
端面を有するとともに、金属製支持台７の内周部に差し
込まれている。圧力センサ２の金属製支持台７と継手１
４とはアーク溶接で溶接固定されている。この溶接によ
り、金属製支持台７と継手１４との接合部分に所定幅に
わたって溶接ビード２２が形成されている。この溶接ビ
ード２２は、差し込み部１４Ｂの端面の一部まで覆って
いる。

【００２６】溶接ビード２２は、入熱量が大きいアーク
溶接であるため、溶融金属の溶け込み状態は、ビード幅
に比べて差し込み深さが浅い。この場合の差し込み部１
４Ｂの差し込み量Ｔは0.5 〜1.5mm である。差し込み部
１４Ｂの差し込み量Ｔを0.5 mm未満とすると、アーク溶
接はビード幅が狭いため、必要とされるビード深さ（金
属の溶け込み深さ）を得るには導入孔１４Ａに溶接金属
が多く発生することになり、1.5mm を越えると、差し込
み部１４Ｂの端面まで溶接ビード２２で覆えなくなる。

【００２７】従って、第２の実施の形態によれば、第１
の実施の形態のからの作用効果を奏する他に、圧
力センサ２と継手１４とをアーク溶接して固定したか
ら、アーク溶接では入熱量が大きいため、ビード幅（溶
接の幅寸法）が大きくなり、溶接の位置決めを容易にで
きる。

【００２８】なお、本発明は前述の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あ
れば次に示す変形例を含むものである。例えば、前記各
実施の形態では、継手４，１４には位置合わせ用の差し
込み部４Ｂ，１４Ｂを形成したが、本発明では、図３に
示される通り、圧力センサ２の支持台７に位置合わせ用
の差し込み部７Ｂを形成したものでもよく、さらには、
支持台７及び継手４，１４の双方に位置合わせ用の差し
込み部を形成したものでもよい。

【００２９】また、継手４，１４の形状は略Ｔ字型に限
定されるものではなく、図４及び図５に示される通り、
ストレート状のものでもよい。さらに、圧力センサ２と
継手４，１４との溶接はレーザ溶接で行ってもよい。レ
ーザ溶接で行えば、電子ビーム溶接と同様の効果を奏す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、支持台に
設けられた受圧部及びこの受圧部に設けられた圧力検出
部を有する圧力センサと、この圧力センサの受圧部に圧
力を導入するための導入孔を有する継手とを溶接固定す
る際に、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方
に位置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部
の端面まで溶接ビードで覆うように溶接したから、圧力
センサと継手との位置合わせ作業が容易になり、さら
に、圧力センサと継手との互いの接合面に加工誤差があ
っても、差し込み部に隙間が生じることがなく、その
上、溶接ビードの露出量を限りなく小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態の要部を示す断面図
である。

【図３】本発明の変形例を示す図２に相当する図であ
る。

【図４】従来例を示す断面図である。

【図５】他の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 圧力センサ ４，14 継手 4A,14A 導入孔 4B,14B,7B 位置合わせ用の差し込み部 ７ 支持台 ８ 受圧部としてのダイアフラム ９ 圧力検出部 12，22 溶接ビード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持台に設けられた受圧部及びこの受圧部
   に設けられた圧力検出部を有する圧力センサと、この圧
   力センサの受圧部に圧力を導入するための導入孔を有す
   る継手とを溶接固定する圧力センサの溶接固定構造であ
   って、前記圧力センサ及び前記継手の少なくとも一方に
   位置合わせ用の差し込み部を形成し、この差し込み部の
   端面まで溶接ビードで覆うように溶接したことを特徴と
   する圧力センサの溶接固定構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の圧力センサの溶接固定構造
   において、前記圧力センサと継手とを電子ビーム溶接で
   溶接固定したことを特徴とする圧力センサの溶接固定構
   造。
3. 【請求項３】請求項１記載の圧力センサの溶接固定構造
   において、前記圧力センサと継手とをアーク溶接で溶接
   固定したことを特徴とする圧力センサの溶接固定構造。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか記載の圧力セン
   サの溶接固定構造において、前記差し込み部の差し込み
   量は0.1 〜 1.5mmであることを特徴とする圧力センサの
   溶接固定構造。