特許 7387896 異なる材料で構成された構成要素を結合及び気密シールする方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-17

(45)【発行日】2023-11-28

(54)【発明の名称】異なる材料で構成された構成要素を結合及び気密シールする方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 13/02 20060101AFI20231120BHJP

   F16L 17/02 20060101ALI20231120BHJP

【ＦＩ】

F16L13/02

F16L17/02

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022527703

(86)(22)【出願日】2019-11-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-18

(86)【国際出願番号】 US2019061252

(87)【国際公開番号】W WO2021096500

(87)【国際公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】500205770

【氏名又は名称】マイクロ モーション インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グリフィン， クリントン アール．

【審査官】小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４８９６９０４（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５５０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１００５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００１／０２８１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ １３／０２

Ｆ１６Ｌ １７／０２

Ｇ０１Ｆ １／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流量計フランジ（１０４）と流量計の流管（１０８）との間に圧入気密シールを形成するための方法であって、
第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記流量計フランジ（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、
前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）を冷却するステップとを備え、
前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップが、流量計フランジ（１０４）に対して気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び流管（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、前記気密シールを形成する、
方法。

【請求項2】

前記気密要素（１０６）が第１の端部（５０６）および第２の端部（５０８）を有し、前記気密シールが流管（１０８）と共形の内周面（１２０）を有する前記流量計フランジ（１０４）との間に形成され、前記気密シールが前記気密要素（１０６）を包み込んでおり、
前記熱を加えることは、加熱部位（１１８）に熱を加えることをさらに含み、前記加熱部位（１１８）は、前記流量計フランジ（１０４）の外側部および前記第１の構成要素（１０２）の外側部のうちの１つまたは複数の上にあり、前記熱は、前記第１の構成要素（１０２）が前記流量計フランジ（１０４）、前記気密要素（１０６）、および流管（１０８）のすべてと嵌合したときに加えられ、
前記圧縮が、前記熱を加えるステップから生じる膨張および前記冷却するステップから生じる収縮によって引き起こされ、前記膨張および収縮が、前記熱を加えるステップで加熱される前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）の部分で起る、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記結合するステップの前に、前記気密要素（１０６）の共形の内側部（５０４）を流管（１０８）の外周面の一部に嵌合させつつ、前記気密要素（１０６）の共形の外側部（５０２）を前記流量計フランジ（１０４）の共形の内周面（１２０）に嵌合させるステップと、
前記結合するステップの前に、前記第１の構成要素（１０２）の内側部を流管（１０８）の外周面の別の部分に嵌合させつつ、かつ前記第１の構成要素（１０２）の第１の結合部分（１１０）を前記流量計フランジ（１０４）の第２の結合部分（１１２）に嵌合させつつ、前記第１の構成要素（１０２）の当接端（１１４）を前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）に嵌合させるステップと、
をさらに備え
前記熱を加えるステップが、前記加熱部位（１１８）において、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）の少なくとも一部が溶融して溶接部を形成するように加熱する、
請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記嵌合させるステップの後であって前記結合するステップの前に、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）が少なくとも部分的に重なり合うように嵌合され、前記第２の結合部分（１１２）が前記第１の結合部分（１１０）の断面周辺外側部分の少なくとも一部の半径方向外側にある、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

中空の前記共形の内側部（５０４）が、流管（１０８）の外側部に少なくとも部分的に適合しており、前記共形の外側部（５０２）が、前記流量計フランジ（１０４）の前記共形の内周面（１２０）に少なくとも部分的に適合している、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記第１の構成要素（１０２）がフランジ（４００）および共通アセンブリ（３００）の一方であり、前記流管（３０２）が前記方法が開始される前に前記共通アセンブリ（３００）の内側部に結合される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記気密要素（１０６）が、前記第１の構成要素（１０２）、前記流量計フランジ（１０４）、および流管（１０８）のうちの１つまたは複数を構成する材料よりも可鍛性が高い材料から構成される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記熱を加えるステップが、前記気密要素（１０６）と、前記第１の構成要素（１０２）、前記流量計フランジ（１０４）、および流管（１０８）のうちの２つ以上との間に融着結合が形成されるのに十分な加熱をすることを含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記熱を加えるステップにおいて加えられる熱が、前記気密要素（１０６）のいかなる部分も溶融しない、請求項１から８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記圧縮は圧縮方向に圧縮され、前記圧縮方向は長手方向の圧縮方向と半径方向内向きの圧縮方向とを含み、前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップは、長手方向圧力（８０２）が前記長手方向の圧縮方向における前記気密要素（１０６）の少なくとも一部の圧縮を少なくとも５万分の１インチにし、半径方向内向き圧力（８０４）が前記半径方向内向きの圧縮方向における前記気密要素（１０６）の少なくとも一部の圧縮を少なくとも２万分の１インチにするような、長手方向圧力（８０２）及び半径方向内向き圧力（８０４）を生じさせるのに十分である、請求項１から９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

流量計アセンブリ（２００）であって、
第１の構成要素（１０２）、
流量計フランジ（１０４）、
気密要素（１０６）
及び
流管（１０８）
を備え、
前記アセンブリ（２００）が、
前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記流量計フランジ（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、
前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）を冷却するステップとを備え、
前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップが、前記流量計フランジ（１０４）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び流管（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、気密シールを形成する、
方法、
によって形成された気密シールを有する、アセンブリ（２００）。

【請求項12】

前記気密要素（１０６）が第１の端部（５０６）および第２の端部（５０８）を有し、前記気密シールが流管（１０８）と共形の内周面（１２０）を有する前記流量計フランジ（１０４）との間に形成され、前記気密シールが前記気密要素（１０６）を包み込んでおり、
前記熱を加えることは、加熱部位（１１８）に熱を加えることをさらに含み、前記加熱部位（１１８）は、前記流量計フランジ（１０４）の外側部および前記第１の構成要素（１０２）の外側部のうちの１つまたは複数の上にあり、前記熱は、前記第１の構成要素（１０２）が前記流量計フランジ（１０４）、前記気密要素（１０６）、および流管（１０８）のすべてと嵌合したときに加えられ、
前記圧縮が、前記熱を加えるステップから生じる膨張および前記冷却するステップから生じる収縮によって引き起こされ、前記膨張および収縮が、前記熱を加えるステップで加熱される前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）の部分で起る、
請求項１１に記載のアセンブリ。

【請求項13】

前記加熱部位（１１８）が、前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）の後方（５１０）にある、請求項１２に記載のアセンブリ（２００）。

【請求項14】

前記方法が、
前記結合するステップの前に、前記気密要素（１０６）の共形の内側部（５０４）を流管（１０８）の外周面の一部に嵌合させつつ、前記気密要素（１０６）の共形の外側部（５０２）を前記流量計フランジ（１０４）の共形の内周面（１２０）に嵌合させるステップと、
前記結合するステップの前に、前記第１の構成要素（１０２）の内側部を流管（１０８）の外周面の別の部分に嵌合させつつ、かつ前記第１の構成要素（１０２）の第１の結合部分（１１０）を前記流量計フランジ（１０４）の第２の結合部分（１１２）に嵌合させつつ、前記第１の構成要素（１０２）の当接端（１１４）を前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）に嵌合させるステップと、
をさらに備え
前記熱を加えるステップが、前記加熱部位（１１８）において、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）の少なくとも一部が溶融して溶接部を形成するように加熱する、
請求項１１から１３のいずれかに記載のアセンブリ（２００）。

【請求項15】

前記第１の構成要素（１０２）の前記当接端（１１４）が第１の平坦端部であり、前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）が平坦な気密端（１１６）を有する、請求項１４に記載のアセンブリ（２００）。

【請求項16】

中空の前記共形の内側部（５０４）が、流管（１０８）の外側部に少なくとも部分的に適合しており、前記共形の外側部（５０２）が、前記流量計フランジ（１０４）の前記共形の内周面（１２０）に少なくとも部分的に適合している、請求項１４又は１５に記載のアセンブリ（２００）。

【請求項17】

前記共形の内側部（５０４）は円筒形であり、前記共形の外側部（５０２）は錐台の周辺外側部形状を呈する、請求項１４から１６のいずれかに記載のアセンブリ（２００）。

【請求項18】

前記第１の構成要素（１０２）がフランジ（４００）および共通アセンブリ（３００）の一方であり、前記流管（３０２）が前記方法が開始される前に前記共通アセンブリ（３００）の内側部に結合される、請求項１１から１７のいずれかに記載のアセンブリ（２００）。

【請求項19】

前記気密要素（１０６）が、前記第１の構成要素（１０２）、前記流量計フランジ（１０４）、および流管（１０８）のうちの１つまたは複数を構成する材料よりも可鍛性が高い材料から構成される、請求項１１から１８のいずれかに記載のアセンブリ（２００）。

【請求項20】

流管（１０８）が、タンタル、ジルコニウム、およびチタンのうちの１つ以上から少なくとも部分的に構成され、前記第１の構成要素（１０２）および前記流量計フランジ（１０４）のうちの１つ以上が、ステンレス鋼およびＣ２２のうちの１つ以上から少なくとも部分的に構成される、請求項１１から１９のいずれかに記載のアセンブリ（２０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下に説明する実施形態は、気密シールに関し、より詳細には、異なる材料から構成される構成要素間の気密シールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の材料は、非腐食性材料を含む典型的な流体の封じ込め用途には十分であるが、腐食性材料の封じ込め及び処理には、特殊な材料が要求される。タンタル、チタン、およびジルコニウムは、腐食性材料を効果的に取り扱いうる材料である。流量センサ、例えば、コリオリ流量センサでは、腐食性流動材料を含む用途が企図される場合、ステンレス鋼等の、より伝統的な材料が受ける可能性がある腐食を防止するために、タンタル、チタン、および／またはジルコニウムを使用することがしばしば有益である。タンタル、ジルコニウム、チタンおよびステンレス鋼を単一のデバイスに組み込むのは、難しい場合がある。４つの材料を結合する主な方法は、爆着とろう付けである。４つの材料は、大きく異なる熱膨張係数（以下、「ＣＴＥ」）を有し、金属を接合する従来の方法では、状況により問題を生じさせる。例えば、流量センサを形成する場合、異なる温度で、かつ異なる材料を使用して、多数の異なる結合を形成しなければならない。熱膨張係数が異なるので、温度変化に応じて金属が膨張および収縮する程度は、各材料間で異なる。流量センサを形成する際に、要素の結合に熱が使用される場合、例えば、ろう付け、溶接、およびはんだの１つまたは複数を使用する場合、異なる材料の膨張および収縮は、流量センサに応力を生じさせる可能性がある。流量センサは、既存の溶接部およびろう付け部が含まれていることがあり、これらは、既存の溶接部およびろう付け部によって結合される要素が異なる材料で構成され、さらなるろう付けまたは溶接から生じるより高い温度に曝されると、影響を受ける可能性がある。特に、材料の溶接温度が高いと、流量センサ内の気密シールされたろう着の接合部を、例えば１４５０°Ｆを超える温度でリフローして故障させることがある。

【0003】

タンタルは、特に、５,２００°Ｆのオーダーの高い融点を有する。タンタルは、腐食性材料用途のためのコリオリ流量センサに使用するのに、非常に望ましい材料である。典型的には、溶接にタンタルを使用するには、水冷ヒートシンクの使用を通して材料の加熱を制御できるように、溶接部はろう付け部から最低２.９インチ離れた場所で行わなければならない。多くの流量センサ設計では、ヒートシンクの溶融を起こさずに中間ヒートシンクを適用するための、十分なスペースはない。ヒートシンクの適用なしでは、これらの流量センサ設計は、気密シールを損なうことなくタンタルまたは他の高融点材料を組み込むことができず、水分が流量センサのケースに入り、流量センサの故障を引き起こす可能性がある。

【0004】

したがって、融点及び熱膨張係数が異なる材料で構成される要素を結合し、気密シールを実現する方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

第２の構成要素（１０４）と内側部材（１０８）との間に圧入気密シールを形成するための方法が開示される。この方法は、第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記第２の構成要素（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、前記第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）を冷却するステップとを備え、前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップが、第２の構成要素（１０４）に対して気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び前記内側部材（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、気密シールを形成する。

【0006】

アセンブリ（２００）が開示される。前記アセンブリは、第１の構成要素（１０２）、第２の構成要素（１０４）、気密要素（１０６）及び内側部材（１０８）を備える。前記アセンブリ（２００）は、第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記第２の構成要素（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、前記第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）を冷却するステップとを備える方法によって形成された、気密シールを有する。前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップは、第２の構成要素（１０４）に対して気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び前記内側部材（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、気密シールを形成する。

【0007】

［態様］
一態様によれば、第２の構成要素（１０４）と内側部材（１０８）との間に圧入気密シールを形成するための方法が開示される。この方法は、第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記第２の構成要素（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、前記第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）を冷却するステップとを備え、前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップが、第２の構成要素（１０４）に対して気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び前記内側部材（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、気密シールを形成する。

【0008】

好ましくは、前記気密要素（１０６）が第１の端部（５０６）および第２の端部（５０８）を有し、前記気密シールが前記内側部材（１０８）と共形（コンフォーマル）の内周面（１２０）を有する前記第２の構成要素（１０４）との間に形成され、前記気密シールが前記気密要素（１０６）を包み込んでいる。前記熱を加えることは、加熱部位（１１８）に熱を加えることをさらに含み、前記加熱部位（１１８）は、前記第２の構成要素（１０４）の外側部および前記第１の構成要素（１０２）の外側部のうちの１つまたは複数の上にあり、熱は、前記第１の構成要素（１０２）が前記第２の構成要素（１０４）、前記気密要素（１０６）、および前記内側部材（１０８）のすべてと嵌合したときに加えられる。前記圧縮は、熱を加えるステップから生じる膨張および冷却するステップから生じる収縮によって引き起こされ、前記膨張および収縮が、前記熱を加えるステップで加熱される前記第１の構成要素（１０２）および第２の構成要素（１０４）の部分で起る。

【0009】

好ましくは、この方法が、前記結合するステップの前に、前記気密要素（１０６）の共形（コンフォーマル）の内側部（５０４）を前記内側部材（１０８）の外周面の一部に嵌合させつつ、前記気密要素（１０６）の共形（コンフォーマル）の外側部（５０２）を前記第２の構成要素（１０４）の共形の内周面（１２０）に嵌合させるステップと、前記結合するステップの前に、前記第１の構成要素（１０２）の内側部を前記内側部材（１０８）の外周面の別の部分に嵌合させつつ、かつ前記第１の構成要素（１０２）の第１の結合部分（１１０）を前記第２の構成要素（１０４）の第２の結合部分（１１２）に嵌合させつつ、前記第１の構成要素（１０２）の当接端（１１４）を前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）に嵌合させるステップと、をさらに備える。前記熱を加えるステップは、前記加熱部位（１１８）において、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）の少なくとも一部が溶融して溶接部を形成するように加熱する。

【0010】

好ましくは、前記嵌合させるステップの後であって前記結合するステップの前に、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）が少なくとも部分的に重なり合うように嵌合され、前記第２の結合部分（１１２）が前記第１の結合部分（１１０）の断面周辺外側部分の少なくとも一部の半径方向外側にある。

【0011】

好ましくは、中空の前記共形の内側部（５０４）は、前記内側部材（１０８）の外側部に少なくとも部分的に適合しており、前記共形の外側部（５０２）は、前記第２の構成要素（１０４）の前記共形の内周面（１２０）に少なくとも部分的に適合している。

【0012】

好ましくは、前記第１の構成要素（１０２）がフランジ（４００）および共通アセンブリ（３００）の一方であり、前記第２の構成要素（１０４）が前記フランジ（４００）および前記共通アセンブリ（３００）の他方であり、前記内側部材（１０８）が前記方法が開始される前に前記共通アセンブリ（３００）の内側部に結合された流管（３０２）である。

【0013】

好ましくは、前記気密要素（１０６）は、前記第１の構成要素（１０２）、前記第２の構成要素（１０４）、および前記内側部材（１０８）のうちの１つまたは複数を構成する材料よりも可鍛性が高い材料から構成される。

【0014】

好ましくは、前記熱を加えるステップは、前記気密要素（１０６）と、前記第１の構成要素（１０２）、前記第２の構成要素（１０４）、および前記内側部材（１０８）のうちの２つ以上との間に融着結合が形成されるのに十分な加熱をすることを含む。

【0015】

好ましくは、前記熱を加えるステップにおいて加えられる熱は、前記気密要素（１０６）のいかなる部分も溶融しない。

【0016】

好ましくは、前記圧縮は圧縮方向に圧縮され、前記圧縮方向は長手方向の圧縮方向と半径方向内向きの圧縮方向とを含み、前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップは、長手方向圧力（８０２）が前記長手方向の圧縮方向における前記気密要素（１０６）の少なくとも一部の圧縮を少なくとも５万分の１インチにし、半径方向内向き圧力（８０４）が前記半径方向内向きの圧縮方向における前記気密要素（１０６）の少なくとも一部の圧縮を少なくとも２万分の１インチにするような、長手方向圧力（８０２）及び半径方向内向き圧力（８０４）を生じさせるのに十分である。

【0017】

一態様によれば、アセンブリ（２００）が開示される。前記アセンブリは、第１の構成要素（１０２）、第２の構成要素（１０４）、気密要素（１０６）及び内側部材（１０８）を備える。前記アセンブリ（２００）は、第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）のうちの１つまたは複数に熱を加えて前記第２の構成要素（１０４）を前記第１の構成要素（１０２）に結合するステップと、前記第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）を冷却するステップとを備える方法によって形成された、気密シールを有する。前記熱を加えるステップおよび前記冷却するステップは、第２の構成要素（１０４）に対して気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすこと、及び前記内側部材（１０８）に対して前記気密要素（１０６）の圧縮を引き起こすことによって、気密シールを形成する。

【0018】

好ましくは、前記気密要素（１０６）が第１の端部（５０６）および第２の端部（５０８）を有し、前記気密シールが前記内側部材（１０８）と共形の内周面（１２０）を有する前記第２の構成要素（１０４）との間に形成され、前記気密シールが前記気密要素（１０６）を包み込んでいる。前記熱を加えることは、加熱部位（１１８）に熱を加えることをさらに含み、前記加熱部位（１１８）は、前記第２の構成要素（１０４）の外側部および前記第１の構成要素（１０２）の外側部のうちの１つまたは複数の上にあり、熱は、前記第１の構成要素（１０２）が前記第２の構成要素（１０４）、前記気密要素（１０６）、および前記内側部材（１０８）のすべてと嵌合したときに加えられる。前記圧縮は、熱を加えるステップから生じる膨張および冷却するステップから生じる収縮によって引き起こされ、前記膨張および収縮が、前記熱を加えるステップで加熱される前記第１の構成要素（１０２）および第２の構成要素（１０４）の部分で起る。

【0019】

好ましくは、前記加熱部位（１１８）は、前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）の後方（５１０）にある。

【0020】

好ましくは、前記方法は、前記結合するステップの前に、前記気密要素（１０６）の共形の内側部（５０４）を前記内側部材（１０８）の外周面の一部に嵌合させつつ、前記気密要素（１０６）の共形の外側部（５０２）を前記第２の構成要素（１０４）の共形の内周面（１２０）に嵌合させるステップと、前記結合するステップの前に、前記第１の構成要素（１０２）の内側部を前記内側部材（１０８）の外周面の別の部分に嵌合させつつ、かつ前記第１の構成要素（１０２）の第１の結合部分（１１０）を前記第２の構成要素（１０４）の第２の結合部分（１１２）に嵌合させつつ、前記第１の構成要素（１０２）の当接端（１１４）を前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）に嵌合させるステップと、をさらに備える。前記熱を加えるステップは、前記加熱部位（１１８）において、前記第２の結合部分（１１２）および前記第１の結合部分（１１０）の少なくとも一部が溶融して溶接部を形成するように加熱する。

【0021】

好ましくは、前記第１の構成要素（１０２）の前記当接端（１１４）が第１の平坦端部であり、前記気密要素（１０６）の前記第２の端部（５０８）が平坦な気密端（１１６）を有する。

【0022】

好ましくは、中空の前記共形の内側部（５０４）が、前記内側部材（１０８）の外側部に少なくとも部分的に適合しており、前記共形の外側部（５０２）が、前記第２の構成要素（１０４）の前記共形の内周面（１２０）に少なくとも部分的に適合している。

【0023】

好ましくは、前記共形の内側部（５０４）は円筒形であり、前記共形の外側部（５０２）は錐台の周辺外側部形状を呈する。

【0024】

好ましくは、前記第１の構成要素（１０２）がフランジ（４００）および共通アセンブリ（３００）の一方であり、前記第２の構成要素（１０４）が前記フランジ（４００）および前記共通アセンブリ（３００）の他方であり、前記内側部材（１０８）が前記方法が開始される前に前記共通アセンブリ（３００）の内側部に結合された流管（３０２）である。

【0025】

好ましくは、前記気密要素（１０６）は、前記第１の構成要素（１０２）、前記第２の構成要素（１０４）、および前記内側部材（１０８）のうちの１つまたは複数を構成する材料よりも可鍛性が高い材料から構成される。

【0026】

好ましくは、前記内側部材（１０８）は、タンタル、ジルコニウム、およびチタンのうちの１つ以上から少なくとも部分的に構成され、前記第１の構成要素（１０２）および前記第２の構成要素（１０４）のうちの１つ以上が、ステンレス鋼およびＣ２２のうちの１つ以上から少なくとも部分的に構成される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

すべての図面において、同じ参照番号は同じ要素を表す。図面は必ずしも縮尺通りではないことを理解されたい。

【図1】図１は、一実施形態に係る非結合構成要素の集合体１００の二分割側面図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る図１から結合された構成要素のアセンブリ２００の二分割側面図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る共通アセンブリ３００の二分割側面図である。

【図4】図４は、一実施形態に係るフランジ４００の二分割側面図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る気密要素１０６の二分割側面図である。

【図6】図６は、一実施形態に係る溶接によって圧入気密シールを形成するための方法６００の、フローチャートである。

【図7】図７は、一実施形態に係る溶接によって圧入気密シールを形成するための方法７００の、フローチャートである。

【図8A】図８Ａは、一実施形態に係る嵌合または溶接前の非結合構成要素の、二分割側面図である。

【図8B】図８Ｂは、一実施形態に係る構成要素の嵌合後で溶接前の非結合構成要素の、二分割側面図である。

【図8C】図８Ｃは、一実施形態に係る第２の構成要素１０４と第１の構成要素１０２との間に溶接部を形成するために熱が加えられた場合の構成要素の、二分割側面図である。

【図8D】図８Ｄは、一実施形態に係る構成要素が溶接後に冷却される場合の構成要素の、二分割側面図である。

【図8E】図８Ｅは、一実施形態に係る構成要素が溶接され冷却された後の構成要素の、二分割側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１－８Ｅおよび以下の説明は、異なる材料の構成要素間に気密シールを形成するための方法の、実施形態の最良の態様を作成及び使用する方法を当業者に教示するための、具体的な例を示す。本発明の原理を教示する目的において、いくつかの従来からの態様は、単純化され、あるいは省略されている。当業者であれば、本出願の範囲内に含まれるこれらの例からの変形を理解できるであろう。当業者であれば、以下に記載される特徴を様々な方法で組み合わせて、異なる材料の構成要素間に気密シールを形成するための方法の複数の変種が形成できることを、理解できるであろう。結果として、以下で説明される実施形態は、以下で記載される具体的な例に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ限定される。

【0029】

熱特性が大きく異なる構成要素間の結合及び／又は気密シールの形成は、既存の方法を用いては非実用的である。これらの用途では、異なる特性を有する材料の構成要素間に気密シールを形成するために、圧入または融着を行うことが最良であり得る。これを達成する１つの方法は、ある構成要素と、他の構成要素の特性とは大きく異なる特性を有する材料で構成された別の構成要素との間に位置する、中間の気密要素の圧縮を引き起こすように、類似した材料からなる２つの構成要素を結合することである。例えば、腐食性材料に使用される流量センサにおいては、タンタルからなる流管が必要とされる場合がある。タンタルは高価であるため、センサ全体をタンタルで構成するのは理にかなっていない。腐食性物質と相互作用する流路全体をタンタルで作ることが最良であり得る。タンタルは、流量センサに使用される従来の安価な材料よりも著しく高い温度で溶融するため、他の構成要素をタンタルの構成要素に溶接することには問題がある。また、膨張係数が大きく異なることも、問題の要因となる。一実施形態では、流管はタンタルで構成することができる。気密要素（おそらく、より可鍛性の材料で作られている）のまわりの溶接収縮を起こすために、それぞれが従来の材料で作られている、フランジとケースとを結合することが好ましい可能性がある。これにより、気密要素は、流管の外側部、並びにケースおよびフランジのうちの１つ以上の内側部に対して圧縮され、ケースおよびフランジのうちの１つ以上の内側部と気密要素の外側部との間の気密シールを形成し、同様に気密要素の内側部と流管の外側部との間の気密シールを形成する。このようにすることで、従来の材料をタンタルと溶接することなく、従来の材料で作られたケースおよびフランジのうちの１つまたは複数と、タンタルで作られた流管との間の圧入気密シールが可能になる。十分な熱および圧力が加えられ、構成要素が十分に共形（コンフォーマル）に配置される場合、圧入結合に加えて、またはその代わりに、要素間にさらに融着結合を形成することが可能であり、おそらく、より強固な結合および／または気密シールを形成することが可能であり得る。ここで示された実施形態は流量センサについて開示されているが、他のデバイスまたは構成物において気密シールを形成するための実施形態も企図されていることを理解されたい。

【0030】

図１は、一実施形態に係る非結合構成要素の集合体１００の二分割側面図である。一実施形態では、非結合構成要素の集合体１００は、非結合の流量センサ構成要素の集合体でありうる。集合体１００は、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、及び内側部材１０８を含むことができる。

【0031】

第１の構成要素１０２は、アセンブリであり、例えば流量センサの構成要素である。第１の構成要素は、第１の結合部分１１０を有することができる。第１の結合部分１１０は、第２の構成要素１０４の一部に結合される、第１の構成要素１０２の一部である。一実施形態によると、第１の結合部分１１０は、第１の構成要素の外周部である。第１の構成要素１０２はまた、当接端１１４を有することができる。当接端１１４は、おそらく気密要素の第２の側部５０８において気密要素１０６に当接する。一実施形態によると、当接端１１４は、気密要素１０６の平坦な気密端１１６と嵌合する、オプションの第１の平坦端部とすることができる。

【0032】

第２の構成要素１０４は、おそらく流量センサの構成要素である。一実施形態では、第２の構成要素１０４は、第１の構成要素１０２とは異なる。第２の構成要素１０４は、第２の結合部分１１２を有することができる。一実施形態では、第２の結合部分１１２は、第２の構成要素１０４の内周部分である。第１の結合部分１１０及び第２の結合部分１１２は、それぞれ、第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４の外側部及び内側部の周囲（おそらくは円周方向）部分でありうることを理解されたい。第２の構成要素１０４はまた、気密要素１０６の外側部にほぼ適合する内周を有することができる。第２の構成要素１０４はまた、加熱部位１１８を有することができ、熱は、おそらく本明細書で説明される結合を容易にする溶接部を形成するために、第２の構成要素１０４の外側部にかけられる。制限がある側面図では、第２の構成要素１０４の上方及び下方となるように描かれているが、加熱は、第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４が嵌合されたときに、第２の構成要素１０４の周囲において、おそらく第２の結合部分１１２が第１の結合部分１１０と重なる長手方向部分における第２の構成要素１０４の外側周辺部分において、行われることを理解されたい。本明細書の目的のために、長手方向は内側部材１０８の長さに沿った方向を意味する。例えば、共通アセンブリが流量センサの内部構成要素である実施形態では、長手方向は、流管３０２に沿う方向となるであろう。また、長手方向軸は、内側部材１０８の長手方向に沿って延在し、内側部材１０８の長手方向の各断面の中心に位置する中心軸として記述することができる。例えば、直管の流量センサでは、流管３０２は、直線の長手方向軸を有することになる。湾曲管流量センサでは、長手方向軸は、流管３０２の長手方向に沿った流管３０２の各位置での各断面において流管３０２の中心に一致し、長手方向軸は対応して湾曲する。

【0033】

別の実施形態では、加熱部位は、代替的に又は追加的に、第１の構成要素１０２の外側部分にあってもよい。加熱／溶接が行われるとき、第１の結合部分１１０および第２の結合部分１１２のうちの１つ以上の部分は、溶接部に対して犠牲になることができ、第１の結合部分１１０と第２の結合部分１１２との間に結合および／または溶接部を形成することを理解されたい。第２の構成要素１０４は、内部空洞を有することができ、内部空洞は、共形（コンフォーマル）の内周面１２０を有する。共形の内周面１２０は、気密要素１０６を使用して内側部材１０８の外側部と気密シールされる要素となりうることを理解されたい。

【0034】

内側部材１０８は、その周囲に気密シールが形成される内側部材である。流管３０２は、内側部材１０８の一実施形態でありうる。内側部材１０８は、第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４のうちの１つ又は複数によって部分的に周方向に囲まれうる。共通アセンブリの一つの側で第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４との間に溶接部が形成される場合、内側部材１０８は、その側において、結果として形成されるアセンブリによって、円周方向に囲まれうることが理解され得る。一実施形態では、内側部材１０８は、共通アセンブリと一体構成の要素であってもよく、共通アセンブリは、おそらく、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４のうちの１つである。

【0035】

第１の結合部分１１０と第２の結合部分１１２との間の結合は、第１及び第２の結合部分１１０、１１２の両方に近接する部位の溶接によって達成され得ることを、理解されたい。加熱部位１１８は、第１の構成要素１０２が第２の構成要素１０４に溶接される部位である。加熱部位１１８は、第１の結合部分１１０及び第２結合部分１１２が加熱部位１１８での溶接によって結合されるように、配置されうる。加熱部位１１８は、嵌合時および／または結合が終了した後に、システム２００内の他の構成要素に対して異なる配置を有しうる。例えば、加熱部位１１８は、第２の構成要素１０４の一部の外側部上であって、内側部材１０８（例えば、流管３０２の内部）の半径方向軸において第１および第２の結合部分１１０、１１２が重なる位置、気密要素の第１の端部５０６よりも気密要素１０６の第２の端部５０８に近い位置、気密要素の第２の端部５０８の「後方」５１０の位置（図５で論じるように）、フランジとケースとの間の重なりの位置、溶接収縮中に溶接収縮が圧力を加えて気密要素１０６を強制的に密閉し、第２の構成要素１０４と内側部材１０８との間に気密シールを生成する位置、などのうちの１つまたは複数であってもよい。周方向の溶接部を有する実質的に円筒形の要素を溶接するには、典型的には、溶接が適用されるときには、実質的に円筒形の要素が回転するスポットにおいて溶接が行われることが必要である。一実施形態では、加熱部位１１８は構成要素が回転するにつれて変化するが、加熱部位１１８は、要素が回転するにつれて実質的に同じ長手方向位置にあってもよい。加熱は急速であり、その後の冷却がほぼ即座に始まってもよい。

【0036】

気密要素１０６は、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０と、第１の構成要素１０２及び内側部材１０８の少なくとも一部のうちの１つ又は複数と、の間に気密シールを形成するために使用される要素である。第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０が第２の構成要素１０４の少なくとも１つの要素によって気密シールされている実施形態では、気密要素１０６は、共通アセンブリ３００のケース３１２と、フランジ４００及び共通アセンブリ３００の流管３０２の１つ又は複数との間に、気密シールを形成するために使用されうる。一実施形態に係るケース３１２および流管３０２を有する共通アセンブリ３００の一実施形態が、図３で提示及び説明される。フランジ４００の実施形態は、図４で提示及び説明される。本明細書の目的のために、用語「流管３０２」および「内側部材１０８」は、同じ意味で使用さうるが、内側部材が流管ではないまたは流量センサの要素でさえない実施形態も考えられうる。一実施形態によると、気密要素１０６は、気密要素１０６の外側部が共形の内周面１２０に適合し、気密要素１０６の内側部が第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４のうちの１つの別の要素に適合する形状を有しうる。例えば、第１の構成要素１０２がフランジ４００であり、第２の構成要素１０４が共通アセンブリ３００である実施形態では、気密要素１０６の形状は、気密要素１０６の外側部が共通アセンブリ３００のケース３１２の内側部に適合し、共通アセンブリ３００の流管３０２の外周に適合するような形状を有することができ、その結果、気密要素１０６の形状は、気密要素１０６がほぼ共形（コンフォーマル）である要素に対して、相補的であると見なすことができる。あるいは、第１の構成要素１０２が共通アセンブリ３００であり、第２の構成要素１０４がフランジ４００である実施形態では、気密要素１０６は、気密要素１０６の外側部がフランジ４００の内側部にほぼ適合し、気密要素１０６の外側部が共通アセンブリ３００の流管３０２の外周にほぼ適合するような形状を有することができ、気密要素１０６の形状は、気密要素１０６がほぼ共形である要素に対して、相補的であると見なすことができる。

【0037】

一実施形態では、気密要素１０６は、おそらく共通アセンブリ３００の流管３０２を受け入れるための中空内部を有する。気密要素１０６は、円錐形又は実質的に円錐形である外部形状を呈しうる。例えば、円錐形状と呼ぶ場合、外側部の円錐形状は、錐台（例えば、先端を切り取った円錐）状である。気密要素１０６の中心部分が、内側部材１０８の外側部に適合して（錐台の中心部分（おそらく円筒形）だけでなく、円錐のキャップ部分の除去を必要とする）「円錐」又は「錐台」の外側部を作るので、これは完全な円錐又は錐台とはならないであろう。本明細書の目的のために、「円錐の外側部」および「錐台の外側部」という用語は、先端のない錐台または円錐の外側部を指すことを意味する。気密要素１０６は、中空内部を有していてもよく、その内部は、おそらく円筒形または実質的に円筒形であり、おそらくは、共通アセンブリ３００の流管３０２を受け入れるためである。気密要素１０６はまた、気密要素１０６の第２の端部５０８上に実質的に平坦な気密端１１６を有してもよい。第２の端部５０８は、おそらく平坦な気密端１１６において、第１の構成要素１０２の当接端１１４、例えば、第１の構成要素１０２のオブションの第１の平坦端部に当接することができる。この形状の組み合わせは、溶接収縮からの力が、流管３０２および共形の内周面１２０に対して気密要素１０６を圧縮して気密シールを形成するときに、くさび作用を促進し得る。これに替わる実施形態では、気密要素１０６は、異なる形状、例えば、円筒形の内部空洞と円筒形の外側部とを有する形状であってもよい。気密要素１０６は、良好な気密シールを容易にする金属、例えば、銅および黄銅のうちの１つ以上から構成されうる。気密要素１０６は、第１の構成要素１０２を構成する材料よりも可鍛性の材料で構成することができる。気密要素１０６は、第２の構成要素１０４を構成する材料よりも可鍛性の材料で構成することができる。気密要素１０６は、内側部材１０８を構成する材料よりも可鍛性の材料で構成することができる。

【0038】

組み立てられていない状態では、第１の結合部分１１０は、第２の結合部分１１２と実質的に共形（コンフォーマル）であることができ、第１の結合部分１１０が、組み立てられていない状態の第２の結合部分１１２と嵌合すると、第１の結合部分１１０と第２の結合部分１１２との間には非常に僅かな空間しか存在しない。したがって、この実施形態では、第２の結合部分１１２は、第１の結合部分１１０と相補的であると考えることができる。第２結合部分１１２と共形の内周面１２０との相対的配置は、それらが分離していても重複していてもよい。組み立てに関して、溶接が流量センサ上で行われる場合、共形の内周面１２０は、第２の結合部分１１２に対して（形成されたアセンブリ、例えば流量センサの中心について）少なくとも部分的に（それらが重ならない範囲で）近接してもよい。

【0039】

一実施形態では、第１の結合部分１１０と第２の結合部分１１２との間に結合部を形成することができる。図１および図２に描かれているように、第１の構成要素１０２が流量センサのフランジ４００であり、第２の構成要素１０４がケース３１２および流管３０２を含む共通アセンブリ３００である実施形態が考えられる。第１の構成要素１０２が共通アセンブリ３００であり、第２の構成要素１０４がフランジ４００である実施形態も同様に考えられる。すなわち、フランジ４００の外側部分が共通アセンブリ３００のケース３１２の内側部分に結合される実施形態（図示）、および共通アセンブリ３００のケース３１２の外側部分がフランジ４００の内側部分に結合される実施形態（図示せず）が考えられる。

【0040】

様々な実施形態において、構成要素が共形（コンフォーマル）または相補的であると述べられている場合、嵌合されており結合されていない状態にあるこれらの構成要素間の空間は、小さくなりうることを理解されたい。これらの共形または相補的な嵌合の空間は、数千分の１インチのオーダー、例えば１千、２千、３千、４千、５千、６千、７千、８千、９千、１万、１万１千、１万２千、１万３千、１万４千、１万５千、１万６千、１万７千、１万８千、１万９千、または２万の１インチのオーダーでありうる。効果的な気密シールは、気密要素１０６が、例えば、１万、２万、３万、４万、５万、６万、または７万分の１インチ長手方向に圧縮され、例えば、１万、２万、３万、４万、５万、６万、または７万分の１インチ流管３０２の周りに半径方向に圧縮されるように、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、および気密要素１０６を結合することによって形成することができる。あるいは、空間は、流管３０２の外径または内径のパーセンテージ、例えば、流管３０２の外径の０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８などのパーセンテージによって特徴付けられてもよい。

【0041】

本明細書の目的においては、共通アセンブリ３００は、流量センサの部分的に組み立てられた内部構成要素である。流管３０２は、ケース３１２およびフランジ４００を構成する材料とは異なる材料で構成されてもよい。ケース３１２およびフランジ４００は、流管３０２を形成するために使用される材料と比較して低いＣＴＥおよび／または低い融点を有する従来の材料、例えば、ステンレス鋼およびＣ２２（Ｃ２２は、ニッケル、クロム、モリブデン、およびタングステンの合金である）のうちの１つ以上をおそらく含む従来の材料から構成され得る。流管３０２（または内側部材）は、高いＣＴＥおよび／または高い融点を有する特殊な材料、例えば、タンタル、ジルコニウム、およびチタンのうちの１つ以上から構成され得る。上述したように、従来の材料を従来の方法によって特殊な材料に結合することは困難である。このことは、特に、５４００°Ｆを超える融点を有するタンタルに当てはまる。３００シリーズのステンレス鋼によるタンタルとの溶接は、３００シリーズのステンレス鋼の融点が著しく低いので、実用的でない場合がある。従来の材料と特殊な材料との結合は、腐食性材料が使用される流量センサのような特定の用途に対して、重要であり得る。腐食性材料を測定するために使用される流量センサは、従来の材料で構成される流量センサの構成要素が腐食性流動流体と相互作用しないように、全体が特殊な材料で構成された流路を有することになる。

【0042】

本開示の結合は、流量センサの一方の側のフランジ４００および共通アセンブリ３００についてのみ示されているが、これらの装置および方法の特徴は、流量センサの第２の側に適用されてもよいことを理解されたい。典型的な流量センサは、外部の流体流動要素と結合するために、流量センサの末端に２つのフランジ４００を有することができ、したがって、耐腐食性流路を形成することに関する同じ問題が、流量センサの両側に起こりうる。これは、特殊な材料で構成される耐食性要素と従来の材料で構成される他の要素とを結合する方法および機能を、その内部に必要とする。

【0043】

いくつかの実施態様において、気密シールは、共形の内周面１２０、気密要素１０６及び流管３０２の間にのみ形成される。さらなる実施形態では、気密シールは、第１の構成要素１０２、共形の内周面１２０、気密要素１０６、及び流管３０２のすべての間に形成される。例えば、溶接収縮は、融着結合が、第１の構成要素１０２、共形の内周面１２０、気密要素１０６、および流管３０２のうちの２つ以上の間に形成されるのに、十分なものでありうる。これらの実施形態では、形成される結合は、単なる圧入ではない。しかしながら、特許請求の範囲において、用語「圧入」が使用される場合、圧入は、圧入された構成要素が分離された場合でさえ、融着結合が容易に外れないように、圧力が融着結合を確立するのに十分である実施形態を含み得ることが企図される。

【0044】

図２は、一実施形態に係る図１から結合された構成要素のアセンブリ２００の、二分割側面図である。一実施形態によると、結合された構成要素のアセンブリ２００は、結合された流量センサ構成要素でありうる。図１の結合されていない構成要素を結合するためには、構成要素が嵌合され、続いて、フローチャートの説明で提示された方法に記載されているように、所定の構成要素の間に溶接部が形成されなければならない。溶接が第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４との間で行われ、溶接収縮が第２の構成要素１０４と共通アセンブリ３００の流管３０２との間に気密シールが形成し、その結果が図２に表されている。図２において参照される要素は、図１において同じ参照番号を有する要素の実施形態である。前述したとおり、図示では、フランジ４００が第１の構成要素１０２であり、共通アセンブリ３００が第２の構成要素１０４であるが、共通アセンブリ３００が第１の構成要素１０２であり、フランジ４００が第２の構成要素１０４である実施形態が考えられる。さらに、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４が他のものであり、アセンブリが流量センサの構成要素ではない実施形態が企図される。

【0045】

図３は、一実施形態に係る共通アセンブリ３００の二分割側面図である。共通アセンブリ３００は、流管３０２と、バランスバー３０４と、流量センサ３０６ａ、３０６ｂと、ドライバ３０８と、支持ブラケット３１０ａ、３１０ｂと、ケース３１２とを備える。

【0046】

流量センサ製造中は、製造には多数のステップがある。典型的には、このプロセスの一つの中間ステップは、特定の構成要素の共通アセンブリ３００を形成することである。共通アセンブリ３００は、流量センサの内部構成要素の中間アセンブリである。共通アセンブリ３００を組み立てるための従来技術の組立方法は存在しており、本明細書のどの方法も、共通アセンブリ３００が既に形成された状態での、流量センサ製造プロセスのステップから開始されてもよい。フランジ４００についても同様である。

【0047】

流管３０２は、それを通して流体が流れる流量センサの構成要素である。種々の用途において、流路全体を耐腐食性または耐熱性の材料で構成される流量センサにすることが望ましい。これらの用途では、流管３０２の実施形態は、少なくとも部分的に、または全体的に、特殊な材料、例えば、タンタル、ジルコニウム、およびチタンのうちの１つまたは複数から構成されうる。これらの材料は、純粋な形態で使用されてもよいし、合金として導入されてもよい。流管３０２は、共通アセンブリの内側部に結合されうるが、フランジ４００が端子端部に結合されることを可能にするために、共通アセンブリから突出する端部を有してもよい。一実施形態では、共通アセンブリ３００の内部から露出する流管３０２の長さ部分が存在し、その周りに、流管３０２の周りに気密シールを形成するために使用される気密要素１０６が配置され、後に圧縮される。

【0048】

バランスバー３０４は、流管にバランスを与え、流管３０２のバランスのとれた振動を可能にするために使用される構成要素である。ドライバ３０８は、流管３０２の振動を駆動する振動子である。流量センサ３０６ａおよび３０６ｂは、流管３０２の振動を検出するセンサであり、おそらく、ドライバ３０８によって駆動される振動に対する振動応答を検出する。コリオリ流量センサは、ドライバ３０８および流量センサ３０６ａおよび３０６ｂを使用して、流動流体および／または流体流の特性、例えば、質量流量、密度、粘度などを決定する。これらの測定を行う方法は、当技術分野において十分に確立されており、簡潔性のために省略される。支持ブラケット３１０ａ及び３１０ｂは、流量センサの指定の要素をケース３１２に固定する支持体であり、おそらくはブレースバー（図示せず）を介して要素を固定する。

【0049】

ケース３１２は、流量センサ要素のための容器である。ケース３１２は、典型的には、環境流体が流量センサに入るのを防止するために気密シールされる。共通アセンブリ３００が第２の構成要素１０４である実施形態では（図１および２に描かれているように）、ケース３１２は、第２の結合部分１１２、加熱部位１１８、および共形の内周面１２０を有する共通アセンブリの要素でありうる。この実施形態では、気密シールは、気密要素１０６を使用して、少なくともケース３１２の共形の内周面１２０と流管３０２との間に作成される。共通アセンブリ３００が第１の構成要素１０２である実施形態では、ケース３１２は、その外側部の一部に第１の結合部分１１０を有することができる。この実施形態では、ケース３１２は、気密要素１０６の第２の端部５０８（おそらく平坦な気密端１１６）に当接する当接端１１４を有することができ、この実施形態では、ケース３１２は、気密シールの要素であってもなくてもよい。

【0050】

図４は、一実施形態に係るフランジ４００の斜視図を示す。フランジ４００は、流量センサを流体流源、例えば、導管に結合するために使用される流量センサ内の末端要素である。また、フランジ４００は、環境流体を受け入れることを意図していない流量センサ内の場所への、環境材料の漏出を防止する気密シールに寄与しうる。フランジ４００は、中空内部４０２と、穴４０６を有する結合部材４０４とを備える。中空内部４０２は、流管３０２を配置可能な中空通路である。結合部材４０４は、フランジ４００、したがって流量センサを、外部の流体要素に結合する要素である。結合部材は、フランジ４００と外部の流体要素との間の結合を容易にするために、穴４０６を有しうる。

【0051】

フランジ４００が第２の構成要素１０４である実施形態では、フランジ４００は、第２の結合部分１１２、加熱部位１１８、および共形の内周面１２０を有しうる。この実施形態では、気密シールは、気密要素１０６を使用して、少なくともフランジ４００の共形の内周面１２０と流管３０２との間に形成されうる。フランジ４００が第１の構成要素１０２である実施形態では（図１および２に描かれているように）、フランジ４００は、その外側部の一部に第１の結合部分１１０を有しうる。この実施形態では、フランジ４００は、気密要素１０６の第２の端部５０８に（おそらくは、平坦な気密端１１６において）当接する当接端１１４（おそらくは、図示されるようなオプションの平坦端部４０８）を有することができ、この実施形態では、フランジ４００は、気密シールの要素となりうる。

【0052】

図５は、一実施形態に係る気密要素１０６の斜視図である。気密要素１０６は、図１および図２に関連して説明した気密要素１０６の一実施形態である。図１および図２に描かれるように、気密要素の一実施形態は、共形（コンフォーマル）の外側部５０２と、実質的に円筒形である中空の共形（コンフォーマル）の内側部５０４とを有するものであり、中空の内側部５０４は、おそらく、内側部材１０８（例えば、流管３０２）を受け入れるためのものである。共形の外側部５０２は、第２の構成要素の内側部の共形の部分に適合する。気密要素１０６は、第１の端部５０６及び第２の端部５０８を有することができる。一実施形態では、第２の端部５０８は、平坦な気密端１１６でありうる。一実施形態では、第２の端部５０８は、第１の端部５０６よりも広くてもよい（例えば、より大きな幅を有するか、またはより大きな外径を有する）。一実施形態では、本発明の加熱部位１１８は、第２の端部５０８の「後方」５１０にあってもよい。「後方」５１０は、第２の端部５０８の中心位置を通って気密要素１０６の中心を通る長手方向軸（気密要素１０６が長手方向軸の周りで半径方向に対称であると仮定する）を参照することによって規定することができ、この軸に沿った遠位方向は、気密要素１０６の中心から第２の端部の中心を通って進み、「後方」５１０は、長手方向軸における第２の端部５０８より遠位（軸に沿ってではなく、軸自体に関して）である、あらゆる位置である。一実施形態では、気密要素１０６の中心から第２の端部５０８の中心を通って遠位方向に測定される方向は、長手方向軸と見なすことができ、この軸によると、気密要素１０６の外側で第２の端部５０８の遠位である任意の位置は、気密要素１０６の「後方」５１０である。「後方」５１０の定義を表現する別の方法は、「後方」が第２の端部５０８によって画定される平面の遠位にあるすべての３次元空間を表すとすることである。別の重複する可能性がある実施形態では、加熱部位１１８は、第１の端部５０６よりも第２の端部５０８の近くにありうる。

【0053】

図１－５に示された二分割側面図及び後述する図８Ａ―８Ｅは、単に代表的な図であることを理解されたい。参照される要素の少なくともいくつかが、二分割図の二分割面に関して対称である実施形態が考えられる。縦軸及び横軸での内側部材１０８の中心において、内側部材１０８の長手方向軸に沿った軸を中心とした更なる半径方向の対称性が存在してもよい。例えば、内側部材１０８は、円筒状であってもよく、中心軸を中心とする半径方向の対称性を有してもよく、図１－５及び後述する図８Ａ－８Ｅのいくつかの要素が、この中心軸を中心として対称であってもよい。

【0054】

［フローチャート］
図６－７は、一実施形態に係る溶接によって圧着気密シールを形成するための方法の、フローチャートである。フローチャートに開示された方法は、網羅的ではなく、単にステップおよび順序の可能性のある実施形態を示したものである。この方法は、図１－５及び図８Ａ－８Ｅの説明に開示された要素、集合体１００、アセンブリ２００、共通アセンブリ３００、フランジ４００、並びに図１－５及び図８Ａ－８Ｅに開示された気密要素１０６、及び／又は第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、内側部材１０８、第１の結合部分１１０、第２の結合部分１１２、当接端１１４、平坦な気密端１１６、外部加熱部位１１８、共形の内周面１２０、流管３０２、バランスバー３０４、流量センサ３０６ａおよび３０６ｂ、ドライバ３０８、支持ブラケット３１０ａおよび３１０ｂ、ケース３１２、中空内部４０２、結合部材４０４、穴４０６、任意の平坦端部４０８、共形の外側部５０２、共形の内側部５０４、第１の端部５０６、および第２の端部５０８、を含む、明細書全体の文脈で解釈されなければならない。

【0055】

図６は、一実施形態に係る溶接によって圧着気密シールを形成するための方法６００の、フローチャートである。一実施形態では、方法６００は、異なる材料の構成要素間に気密シールを形成するための方法の一実施形態となりうる。本明細書に開示される全ての参照される要素、構成要素、および部材の、全ての方法、機能、相対的配置、および相対的結合は、方法６００のステップを達成するために企図されている。

【0056】

ステップ６０２はオプションであり、第１の構成要素１０２を形成するステップである。第１の構成要素１０２は、例えば、（前述のように）フランジ４００および共通アセンブリ３００のうちの１つとすることができる。第１の構成要素１０２は、当技術分野で知られている方法を使用して形成することができる。第１の構成要素１０２は、おそらく第２の構成要素１０４の第２の結合部分１１２において、第２の構成要素１０４の内側部に実質的に適合する第１の結合部分１１０を有するように形成されうる。理解されるように、嵌合され溶接前の場合、これらの適合する要素は、これらの間に、おそらく、本明細書に開示されるように、千分の１インチ又は管の直径の千分の１のオーダーの非常に小さな空間を有し得る。一実施形態では、第１の構成要素１０２は、少なくとも部分的にステンレス鋼およびＣ２２のうちの１つまたは複数から構成されうる。

【0057】

ステップ６０４はオプションであり、第２の構成要素１０４を形成するステップである。第２の構成要素１０４は、例えば、（前述のような）フランジ４００または共通アセンブリ３００のうちの１つの他方であってもよい。他の構成要素が結合されて溶接により気密シールを形成する、他の実施形態が企図される。第２の構成要素１０４の内側部は、（ステップ６０２に記載されているように）気密要素１０６と第１の結合部分１１０の両方の外側部に実質的に適合するように構成され、嵌合後で溶接前の場合、これらの適合する要素は、これらの間に、本明細書に開示されているように、おそらく千分の１インチ又は管の直径の千分の１のオーダーの非常に小さな空間を有し得る。一実施形態では、第２の構成要素１０４は、少なくとも部分的にステンレス鋼およびＣ２２のうちの１つまたは複数から構成されうる。

【0058】

ステップ６０６はオプションであり、気密要素１０６を形成するステップである。気密要素１０６は、任意の形状であってもよく、当技術分野で知られている、または本明細書に開示されている任意の材料から構成されうる。例えば、気密要素１０６は、第２の構成要素１０４の内側部、例えば、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０に適合する外側部５０２を有することができる。一実施形態では、気密要素１０６は円錐または錐台の共形の外側部５０２を有し、その結果、圧力が気密要素１０６の「後方」５１０に加えられると、気密要素１０６の円錐または錐台の外側部５０２が、第２の構成要素１０４の適合する内側部にくさび留めされうる。気密要素１０６は、円筒形の内部空洞を有することができ、その内部空洞を内側部材１０８、例えば円筒形の外側部を有する円筒形の流管３０２に適合させることができる。気密要素１０６は、第１の端部５０６及び第２の端部５０８を有することができる。一実施形態では、第２の端部５０８は、平坦な気密端１１６でありうる。一実施形態では、第２の端部５０８は、第１の端部５０６よりも広くすることができる（例えば、より大きな幅を有するか、またはより大きな外径を有する）。一実施形態では、遠位方向は、気密要素１０６の中心から第２の端部５０８を通って遠位に測定される方向であり、第２の端部５０８の外側かつ遠位である任意の領域が、気密要素１０６の「後方」５１０であるような遠位方向と見なすことができる。一実施形態では、本発明の加熱部位１１８は、第２の端部５０８の「後方」５１０にありうる。別の重複する可能性のある実施形態では、加熱部位１１８は、第１の端部５０６よりも第２の端部５０８に近くにありうる。一実施形態では、気密要素は、内側部材１０８、第１の構成要素１０２、および第２の構成要素１０４のうちの１つまたは複数が形成される材料よりも、可鍛性が高い材料から形成されうる。例えば、一実施形態では、気密要素１０６は、銅または黄銅のうちの１つまたは複数から構成されうる。

【0059】

ステップ６０８は、内側部材１０８の周りに気密要素１０６を嵌合するステップである。嵌合がされ溶接がされる前では、気密要素１０６の内部空洞と内側部材１０８（例えば、流管３０２）の外周との間には、小さな空間が存在する。第１の構成要素１０２がフランジである実施形態では、ステップ６０８は、さらに、気密要素１０６の共形の外側部５０２を第２の構成要素１０４の内側部と嵌合させるステップを含むことができ、おそらく、気密要素１０６の共形の外側部５０２と、気密要素１０６に適合する第２の構成要素１０４の適合部分の内側部との間に、小さな空間が存在する。

【0060】

共通アセンブリが第１の構成要素１０２である実施形態では、ステップ６０８は、平坦な気密端１１６が、おそらく共通アセンブリ３００のオプションの第１の平坦端部である当接端１１４に嵌合するように、気密要素１０６を内側部材１０８の外側部でスライドさせるステップを含んでもよい。この実施形態と先に説明した実施形態との違いの理由は、多くの実施形態では、フランジ４００および共通アセンブリ３００のいずれが第１または第２の構成要素１０２、１０４であるかによらず、内側部材１０８（流管３０２として）が既に共通アセンブリ３００に結合されていることである。この実施形態では、内側部材１０８は、この方法が開始される前に、共通アセンブリ３００と「一体的」であると見なすことができる。一実施形態では、気密要素１０６は、タンタル、ジルコニウム、およびチタンのうちの１つまたは複数から構成することができる。

【0061】

ステップ６１０は、第１の構成要素１０２を第２の構成要素１０４及び気密要素１０６と嵌合させるステップである。第１の構成要素１０２がフランジ４００である実施形態では、気密要素１０６は、ステップ６０８において、第２の構成要素１０４の共形の部分（共通アセンブリ３００の内側部の一部）と既に嵌合している。この実施形態では、第１の構成要素１０２は、その当接端１１４を気密要素１０６の第２の端部５０８（おそらく平坦な気密端１１６）に嵌合させることができる。嵌合ステップ６１０の後、第２の結合部分１１２及び第１の結合部分１１０は、少なくとも部分的に重なり合うように嵌合することができ、第２の結合部分１１２は、第１の結合部分１１０の断面周辺外側部分の少なくとも一部の半径方向外側にある。

【0062】

第１の構成要素１０２が共通アセンブリ３００である実施形態では、フランジ４００は、気密要素１０６を受け入れるための共形の内周面１２０を有することができ、ステップ６１０は、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０を、適合する気密要素１０６の外側部と嵌合させることを含む。

【0063】

ステップ６０８及び６１０が完了すると、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、及び内側部材１０８を有するアセンブリは、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、及び内側部材１０８の間に小さな空間を有しつつ、所定の位置にあることを理解されたい。例えば、嵌合ステップの後、気密要素１０６と内側部材１０８との間の半径方向の任意の空間は、１インチまたは内側部材１０８の外径の、１千、２千、３千、４千、５千、６千、７千、８千、９千、１万、または１万１千分の１未満でありうる。構成要素は、それらの間に小さな空間しか存在しない程度に共形である一方、溶接が適用される前には、これらは依然として自由に浮いた状態でありうる。

【0064】

ステップ６１２は、加熱部位１１８において、第２の構成要素１０４及び第１の構成要素１０２に熱を加えるステップである。この熱は、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４の部分が加熱部位１１８で共に溶融され得るものであり得る。これは、第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４との間に、堅牢な溶接部を形成しうる。加熱は、本明細書に記載されるように、加熱部位１１８において行われうる。例えば、熱は、第１の結合部分１１０の一部および第２の結合部分１１２の一部を溶融するために加えられうる。本実施の形態では、第１の結合部分１１０及び第２の結合部分１１２の一部は、溶接部に対して犠牲となりうる。第１の結合部分１１０及び第２の結合部分１１２が加熱部位１１８における溶接によって結合されるように、加熱部位１１８の位置が決められうる。加熱部位１１８は、組み立てられたときに、システム２００内の他の構成要素に対して異なる配置を有うる。例えば、加熱部位１１８は、第２の構成要素１０４の部分の外側部の１つまたは複数であって、内側部材１０８（例えば、流管３０２の内部）の半径方向軸において第１および第２の結合部分１１０、１１２が重なる位置、気密要素の第１の端部５０６よりも気密要素１０６の第２の端部５０８に近い位置、気密要素の第２の端部５０８の「後方」５１０の位置（図５で論じるように）、フランジとケースとが重なる位置、溶接収縮中に溶接収縮が圧力を加えることで、気密要素１０６に、第２の構成要素１０４と内側部材１０８との間に気密シールを形成させる位置、などであってもよい。

【0065】

溶接部を形成する加熱は、熱が加えられる側の材料を膨張させうる。この膨張によって、第１の構成要素１０２の当接端１１４が、第２の端部５０８（おそらく、平坦な気密端１１６において）に対して長手方向に圧力を加え、おそらく、気密要素１０６の「後方」５１０に加えられる長手方向の力を生じさせ得る。これにより、気密要素１０６の共形の外側部５０２が、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０に対して圧縮され得る。気密要素１０６がくさびのように作用する実施形態、例えば、気密要素１０６が錐台状の共形の外側部５０２を有する実施形態では、長手方向の圧力は半径方向内向きの圧力に変換される。第２の構成要素１０４の膨張もまた、半径方向内向きの圧力を生じさせうる。半径方向内向き圧力は、共形の内周面１２０を気密要素１０６の共形の外側部５０２に対して圧縮し、気密要素１０６の共形の内側部５０４が内側部材１０８の外側部に対して圧縮されるように、気密要素１０６を圧縮することができる。これは、気密要素１０６と第２の構成要素１０４と内側部材１０８との間の圧入の形成の開始を表しうるものであり、気密要素１０６の圧入を介して、第２の構成要素１０４の共形な内周面１２０と内側部材１０８の外側部とを少なくとも気密にシールする、気密シールの形成を開始するものである。この圧力が印加されると、共形な内周面１２０及び気密要素１０６のうちの１つ又は複数が部分的に変形して、気密シールに至る圧入が形成できることを理解されたい。気密要素１０６が他の構成要素よりも可鍛性である実施形態では、気密要素１０６は、圧縮される要素となりうる。一実施形態では、加熱ステップ６１２および冷却ステップ６１４が終了した後に、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、および内側部材１０８のうちの２つ以上の間に融着が形成されるのに、十分な熱が加えられる。一実施形態では、気密要素１０６を溶融するには、ステップ６１２で加えられる熱が十分ではないように、及び／または加熱部位１１８が気密要素１０６から離れすぎているようにされうる。

【0066】

ステップ６１４は、組み立てられた構成要素を冷却させるステップである。このステップは、全ての構成要素を冷却させること、例えば、第１の構成要素１０２、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、および内側部材１０８のうちの１つ以上を冷却させることを含む。加熱は、長手方向の圧力を生じさせて、共形な内周面１２０に対して気密要素１０６を強制的に押しつけることができるが、気密要素１０６と内側部材１０８との間に気密シールを形成するのに十分ではない場合がある。冷却は、システム全体を収縮させる。これは、共形の内周面１２０が半径方向及び長手方向の両方に圧縮し、変換された長手方向圧縮によって強化される直接の半径方向内向き圧縮を生じさせ、共形の内周面１２０を気密要素１０６の共形な外側部５０２に、気密要素１０６の共形な内側部５０４を内側部材１０８の外側部分に、半径方向内向きに適合させ、気密要素１０６を介して共形な内周面１２０と内側部材１０８との間の気密シールを生じさせることを意味する。これは、冷却中に第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４のうちの１つまたは複数の長手方向の収縮によって生じる長手方向の力によって、さらに強化され得る。気密要素１０６に当接し得る第１の構成要素１０２の収縮は、気密要素１０６に対して長手方向の圧縮を生じさせることができ、それは、さらに、気密要素１０６の共形な外側部５０２を、第２の構成要素１０４の共形な内周面１２０に向けて圧縮しうる。また、気密要素１０６の共形な外側部５０２がくさびとして作用する実施形態では（例えば、共形な外側部５０２が錐台状である場合）、第１の構成要素１０２の収縮によって引き起こされる長手方向の圧縮の一部は、気密要素１０６の共形な外側部５０２の形状、及び第２の構成要素１０４の共形な内周面１２０の形状を介して再び変換され、気密要素１０６を圧縮して気密シールを形成するような、さらなる圧縮が半径方向内き及び内部で生成される。同様に、共形の内周面１２０に対する気密要素の共形の外側部５０２の更なる半径方向内向きの圧縮によって、気密要素１０６は、内側部材１０８の円周の周りで半径方向内向きに圧縮し、気密要素１０６の共形の内側部５０４と内側部材１０８の外側部との間に気密シールを形成する。

【0067】

円周方向の溶接は、軸を中心とする要素の回転を必要とする場合があることを理解されたい。開示される実施形態では、周方向の溶接部を形成するために、アセンブリが回転されつつ加熱部位１１８が加熱される。ステップ６１２および６１４を実施する場合、アセンブリの外周のいくつかの部分は、他の部分より先に加熱および冷却されることを理解されたい。この実施形態では、回転中に、加熱および冷却を各位置で迅速に行うことが可能である。また、溶接部位の全周に同時に熱を加えてもよく、そうでなくてもよい。熱は、典型的には、単一の位置で加えられ、アセンブリは、アセンブリの円周のほぼ同じ長手方向位置で、全周を溶接するために回転される。このように、ステップ６１２は１つの位置で実施され、その位置でのステップ６１４は、アセンブリが回転されるときに、溶接機などの発熱体が接近する新しい位置でのステップ６１２と、同時に実施されうる。これは、アセンブリの異なる部分が異なる時間に溶接されることができ、おそらく、アセンブリを回転させることで円周溶接が容易となる特定の位置に対してのみ、ステップ６１２および６１４を連続的に実施できることを意味する。

【0068】

一実施形態によると、熱を加えるステップ６１２および冷却するステップ６１４は、長手方向の圧力８０２によって、長手方向である圧縮方向での、気密要素１０６の少なくとも一部の圧縮が少なくとも５万分の１インチになり、半径方向内向きの圧力８０４によって、半径方向内向きある圧縮方向での、気密要素１０６の少なくとも一部の圧縮が少なくとも２万分の１インチになるように、長手方向の圧力８０２および半径方向内向きの圧力８０４を生じさせるのに十分なものである。

【0069】

一実施形態では、ステップ６０２から６１４による最終製品は、アセンブリ２００でありうる。もちろん、アセンブリ２００は、共通アセンブリ３００の片側だけに形成される必要はない。共通アセンブリ３００のもう一方側に圧入気密シールを形成することは、有益となりうる。開示された実施形態は流量センサを反映したものであるが、これらの方法のステップは、１つまたは複数の気密シールを形成する必要がある任意の状況に適用できることを理解されたい。

【0070】

ステップ６１６は、オプションの、アセンブリの別の側に対してステップ６０２から６１４を繰り返すステップである。一実施形態では、結果として得られる装置全体が、流量センサでありうる。流量センサは、典型的には、流量計を形成するために、共通アセンブリ３００の互いに対向した端部に結合される、少なくとも２つのフランジ４００を有する。ステップ６１６は、流量センサの両方の側の気密シールを完成するために、流量センサのもう一方の側に対してステップ６０２から６１２を繰り返す。これは、フランジ４００の各々における気密シール、または共通アセンブリ３００の端部の各々における気密シールを必然的に要求する。フランジ４００、共通アセンブリ３００の端部、流管３０２、および気密要素１０６のすべての間で、気密シールが作られるさらなる実施形態が考えられる。

【0071】

一実施形態では、図６に示す方法の各ステップは、別々のステップである。図６では別々のステップとして示されているが、他の実施形態では、ステップ６０２－６１６は別々のステップでなくてもよい。他の実施形態では、図６に示す方法は、上記のステップの全てを有していなくてもよく、および／または上記に列挙したステップに加えて、またはその代わりに、他のステップを有していてもよい。図６に示される方法６００のステップは、別の順序で実行されてもよい。図６に示される方法６００の一部として上に列挙されたステップのサブセットは、それら自体の方法を形成するために使用されてもよい。方法６００のステップは、任意の組み合わせおよび順序で任意の回数繰り返すことができ、例えば、おそらく１つまたは複数の流量センサのための複数の気密シールを形成するために連続的にループすることができる。

【0072】

図７は、一実施形態に係る、溶接によって圧着気密シールを形成するための方法７００のフローチャートである。一実施形態では、方法７００は、異なる材料の構成要素間に気密シールを形成するための方法の一実施形態となりうる。本明細書に開示される全ての参照される要素、構成要素、および部材の、全ての方法、機能、相対的配置、および相対的結合は、方法７００のステップを達成するために企図されている。

【0073】

ステップ７０２は、第２の構成要素１０４と内側部材１０８との間に気密シールを形成するステップであり、これは、加熱をすること、並びに第２の構成要素１０４に対して気密要素１０６を圧縮することおよび内側部材１０８に対して気密要素１０６を圧縮することにより気密シールを形成することにより、第２の構成要素１０４を第１の構成要素１０２に結合することにより行われ、上記の圧縮は加熱の結果生じるものである。一実施形態では、ステップ７０２は、ステップ６０２－６１４のうちの２以上の実施形態を含んでいてもよい。一実施形態では、ステップ７０２は、第２の構成要素１０４と内側部材１０８との間に圧入気密シールを形成するステップであり、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４のうちの１つまたは複数に熱を加え、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４を冷却することによって第２の構成要素１０４を第１の構成要素１０２に結合することを含み、熱を加えるステップおよび冷却するステップは、第２の構成要素１０４に対して気密要素１０６の圧縮を引き起こし、内側部材１０８に対して気密要素１０６の圧縮を引き起こすことによって気密シールを形成する。一実施形態では、ステップ７０２は、第２の構成要素１０４、気密要素１０６、及び内側部材１０８の全てに第１の構成要素１０２が嵌合されたときに、第２の構成要素１０４の外側部上の加熱部位１１８に熱を加え、第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４を冷却することで、第２の構成要素１０４を第１の構成要素１０２に結合させることを含み、ここで、加熱及び冷却のステップは、第２の構成要素１０４に対する気密要素１０６の圧縮、及び内側部材１０８に対する気密要素１０６の圧縮により気密シールを形成し、この圧縮は、第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４の加熱部分の膨張と収縮から生じる。

【0074】

円周方向の溶接部は、軸を中心とする要素の回転を必要とすることを理解されたい。開示される実施形態では、周方向の溶接部を形成するために、アセンブリが回転されつつ加熱部位１１８が加熱される。加熱及び冷却のステップを実施する場合、アセンブリの外周のいくつかの部分は、他の部分より先に加熱および冷却されることを理解されたい。この実施形態では、回転中に、加熱および冷却が各位置で迅速に行われる。また、溶接部位の全周に、同時に熱が加わらなくてもよい。熱は単一の位置で加えられ、アセンブリは、アセンブリの円周のほぼ同じ長手方向位置で、全周を溶接するために回転される。このように、加熱は１つの位置で実施され、その位置での冷却は、アセンブリが回転されるときに、溶接機などの発熱体が接近する新しい位置での加熱と、同時に実施されうる。これは、アセンブリの異なる部分が異なる時間に溶接されることができ、おそらく、アセンブリを回転させることで円周溶接が容易となる特定の位置に対してのみ、加熱および冷却のステップを連続的に実施できることを意味する。

【0075】

他の実施形態では、図７に示す方法は、上に列挙したステップに加えて、またはその代わりに、他のステップを有することができる。図７に示される方法７００の一部として上に列挙されたステップのサブセットは、それら自体の方法を形成するために使用されてもよい。方法７００のステップは、おそらく、１つまたは複数の流量センサに対して、複数の気密シールを形成するために、任意の回数、例えば、連続的にループすることができる。

【0076】

［図面］
図８Ａ～図８Ｅは、一実施形態に係る、明細書に記載される溶接によって形成される圧着気密シールの進行を説明する図である。これらの図は、部材の相対位置および加えられる圧力の方向の実施形態を示す。図８Ａ－８Ｅの目的のため、「構成要素」は、第１の構成要素１０２（フランジ４００として図示されている）、第２の構成要素（共通アセンブリ３００として図示されている）、気密要素１０６、および内側部材１０８（共通アセンブリ３００に既に一体化されている流管３０２として図示されている）を指す。

【0077】

図８Ａは、一実施形態に係る、嵌合または溶接がされる前の非結合構成要素８００Ａの二分割側面図の説明図である。図１に示すように、これらの構成要素は分離している。

【0078】

図８Ｂは、一実施形態に係る、構成要素が嵌合された後で溶接される前の、非結合構成要素８００Ｂの二分割側面図である。構成要素は、これらの間に小さな空間を有しうるが、構成要素は、大部分が相補的かつ共形であることができ、これらの空間を制限する。第１の結合部分１１０は、第２の結合部分１１２（参照番号は示されていないが、前図に示されている）と共形でありうる。第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０は、気密要素１０６の共形の外側部５０２に適合する。気密要素１０６の共形な内側部５０４は、内側部材１０８（例えば、流管３０２）の外側部に適合する。当接端１１４は、第２の端部５０８（おそらく平坦な気密端１１６）に、少なくとも部分的に適合しうる。

【0079】

図８Ｃは、加熱部位１１８に熱が加えられて、第２の構成要素１０４と第１の構成要素１０２との間に溶接部を形成する際の、一実施形態に係る構成要素８００Ｃの二分割側面図である。図示されていないが、第１の結合部分１１０及び第２の結合部分１１２のそれぞれの部分は、溶接部に対して犠牲となりうる。加熱により構成要素が膨張する。膨張は、長手方向膨張８０８および半径方向膨張８０６として記述できる。図示された実施形態では、熱は、気密要素１０６の第２の端部５０８の「後方」５１０に加えられる。第１の構成要素１０２及び第２の構成要素１０４の加熱部分の長手方向の膨張８０８は、気密要素１０６に対して長手方向の圧力８０２を生じさせ、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０に対して気密要素１０６を圧縮する。気密要素１０６がくさびとして作用できる実施形態（例えば、気密要素の外側形状が錐台状である場合）では、長手方向圧力８０２の一部が半径方向内向きに変換されて、いくらかの半径方向内向き圧力８０４を発生させることができ、これは、共形の内周面１２０に対する気密要素１０６のいくらかの半径方向の圧縮と、内側部材１０８を中心とする気密要素１０６のいくらかの半径方向の圧縮とを生じさせうる。

【0080】

半径方向膨張８０６は、直接の半径方向内向き圧力８０４を引き起こす。これにより、第２の構成要素１０４の共形の内周面１２０が共形の外側部５０２において気密要素１０６を圧縮し、気密要素１０６を介した、気密要素１０６の共形の内側部５０４を内側部材１０８の外側部に対して圧縮するための、変換された圧縮を生じさせうる。これらの圧縮は、圧入による気密シールを形成させ始める。気密要素１０６がくさびとして機能しうる実施形態では（例えば、共形の外側部５０２が錐台状である場合）、半径方向内向き圧力８０４の一部は、長手方向圧力８０２に変換されうる。

【0081】

図８Ｄは、構成要素が溶接後に冷却される場合の、一実施形態に係る構成要素８００Ｄの二分割側面図である。加熱後、溶接部の部位は（おそらく、次の加熱部位１１８まで回転することにより）冷却される。第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４との間に形成された、結果として生じる結合は、第１の構成要素１０２と第２の構成要素１０４との相対位置を固定する。加熱された第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４の部分は、冷却されると収縮する。収縮は、長手方向収縮８１２および半径方向収縮８１０として記述することができる。長手方向の収縮８１２は、長手方向の圧力８０２を直接に引き起こす。半径方向の収縮８１０は、半径方向内向きの圧力８０４を直接に引き起こす。収縮はまた、変換された圧力を引き起こすことができ、その結果、長手方向収縮８１２は、いくらかの変換された半径方向内向き圧力８０４を引き起こし、半径方向収縮８１０は、いくらかの変換された長手方向圧力８０２を引き起こし得ることを理解されたい（例えば、気密要素１０６の共形の外側部５０２が錐台状に成形され、かつ／またはくさびとして作用する実施形態において）。構成要素１０２および１０４の加熱された部分は、冷却されると、１つまたは複数の共形の内周面１２０が気密要素１０６の共形の外側部５０２において気密要素１０６を半径方向に圧縮するように収縮し、その結果、気密要素１０６の共形の内側部５０４および内側部材１０８（例えば、流管３０２）の外側部で気密要素１０６のさらなる変換された半径方向内向き圧縮を引き起こす。収縮によりさらに、第１の構成要素１０２および第２の構成要素１０４のうちの１つまたは複数が、気密要素１０６を共形な内周面１２０に対して長手方向に圧縮する。加熱および冷却ステップが完了した後、第２の構成要素１０４の共形な内周面１２０、気密要素１０６、および内側部材１０８の間に気密シールが形成される。

【0082】

上述したように、周方向の加熱は一度に１つの位置でのみ実施され、実質的に同じ長手方向位置で実質的に周方向の経路に沿って加熱要素が移動するように、アセンブリが回転される。図８Ｃおよび８Ｄに示される実施形態は、１つの位置での加熱のみを示している。アセンブリは、アセンブリに対する特定の長手方向位置において、アセンブリの円周の回りに、周方向または周辺方向の溶接部が形成されるように、熱が加えられつつ回転させられうる。円周に沿ったより多くの位置が加熱され、続いて冷却されるにつれて、構成要素は、より密接に結合することができ、構成要素間のより多くの空間をなくし、気密シールを促進することが理解され得る。上述したように、一実施形態では、気密シールは、圧入のみによって実現されてもよい。しかしながら、構成要素の正確な相対的な共形の位置において十分な熱が加えられる場合、２つ以上の構成要素の間に融着結合がさらに形成されうる。これらの実施形態で形成されるこの融着結合は、圧入に追加するもの、またはその代わりをするものとなりうる。

【0083】

図８Ｅは、構成要素が溶接され、冷却された後に形成される、一実施形態に係るアセンブリ８００Ｅの二分割側面図である。アセンブリ８００Ｅは、アセンブリ２００の一実施形態でありうる。気密シールが形成されているので、存在していた小さな空間の少なくともいくつかは、なくなっている。気密シールは、共形な内周面１２０及び内側部材１０８と気密要素１０６との間など、特定の要素の間（気密シールを妨げるような空間を排除したもの）として存在しうる。これは、共形の内周面１２０の少なくとも一部と、気密要素１０６の共形の外側部５０２の少なくとも一部との間の外部気密シール８２０、および気密要素１０６の共形の内側部５０４の少なくとも一部と内側部材１０８の少なくとも一部との間の内部気密シール８２２の存在を表しうる。別の実施形態では、気密シールは、共形の内周面１２０、気密要素１０６、内側部材１０８、及び第１の構成要素１０２の間として存在してもよい。これは、気密要素１０６の共形の内周面１２０と共形の外側部５０２との間の外部気密シール８２０、気密要素１０６の共形の内側部５０４と内側部材１０８との間の内部気密シール８２２、及び気密要素１０６の当接端１１４と第２の端部５０８（おそらく、平坦な気密端１１６において）との間のもう一つの気密シール（図示せず）の存在を表しうる。加えられる圧力は、さらに、構成要素のいずれかの間に融着を引き起こし、おそらく、気密シールをさらに確実なものにすることも、企図される。溶接が完了した後、加熱によって、アセンブリの周囲に形成された溶接ビードの全てからなる溶接部８３０が形成されることが分かる。

【0084】

上記の実施形態の詳細な説明は、本発明者が本説明の範囲内にあると考えるすべての実施形態の網羅的な説明ではない。実際に、当業者は、上述の実施形態の特定の要素は、さらなる実施形態を生成するために様々に組み合わされ、または除去されてもよく、そのようなさらなる実施形態は、本説明の範囲および教示内に入ることを認識するであろう。また、当業者には、上述の実施形態を全体的または部分的に組み合わせて、本説明の範囲および教示内で追加の実施形態を作成することができることも明らかであろう。パラメータ値を表す特定の数値が特定される場合、これらの数値の全ての間の範囲、ならびにこれらの数値より上の範囲および下の範囲が企図され、開示される。

【0085】

したがって、特定の実施形態が例示の目的で本明細書に記載されているが、当業者が認識するように、本説明の範囲内で様々な同等の修正が可能である。本明細書で提供される教示は、溶接によって圧入気密シールを形成するための他の方法および装置に適用することができ、上述し、添付の図面に示す実施形態だけに適用できるものではない。したがって、上述の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】