JP2001242028A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に食料品工業のために特に適した圧力セン
サにおいて測定精度が長期に亘って安定するようにする
こと。 【解決手段】 測定しようとする圧力（Ｐ）が作用する
仕切りダイヤフラム（７，５３）を有する圧力伝達部材
（３，４５）と、もっぱら無機の材料で圧力伝達部材
（３，４５）に接続されたセラミック製の測定セル
（９，５７）とを有し、仕切りダイヤフラム（７，５
３）と、圧力（Ｐ）を測定しようとする媒体に測定に際
して接触するすべての他のセンサ構成部分とが金属製で
あること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧力センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧力測定技術においては絶対圧及び相対
圧センサが使用されている。絶対圧センサにおいては、
測定しようとする圧力は絶対圧である。すなわち、測定
圧力は真空に対する圧力差として検出される。相対圧セ
ンサでは測定しようとする圧力は基準圧、例えばセンサ
が存在する場所を支配する圧力に対する圧力差の形で検
出される。たいていの使用例では基準圧は使用場所にお
ける大気圧である。したがって絶対圧センサの場合には
測定しようとする圧力は固定の基準圧、例えば真空圧に
対して検出され、相対圧センサの場合には測定しようと
する圧力は可変な基準圧、例えば周辺圧力に対し検出さ
れる。

【０００３】圧力測定技術においては有利にはセラミッ
ク製の圧力測定セルが使用される。何故ならばセラミッ
ク製の圧力測定セルはきわめて長い時間、安定する測定
精度を有するからである。このための理由は材料がきわ
めて耐久性がありかつ他の材料、例えば金属に比較して
実質的に老化しないセラミックの固定したイオン結合で
ある。セラミック製の圧力センサはしかしながら金属に
対し粗い表面を有し、通常は交換できない、有機材料、
例えばエラストマから成るシールで耐圧にケーシング内
に締込まれる。次いでこのケーシングはプロセス接続部
を介して測定場所に固定する必要がある。

【０００４】食料品工業においては、有利にはフロント
が一平面を成すように組込み可能な圧力センサが使用さ
れる。この圧力センサにおいては圧力が測定される媒体
と接触するすべてのセンサエレメントは金属、有利には
きわめて良好に掃除可能な高級鋼から成っている。

【０００５】この工業分野においては圧力センサができ
るだけ少ないシールを有していると特に付加的に有利で
ある。シールは有機材料から成り、したがって衛生的な
理由から有利には交換可能でなければならない。理想的
にはプロセス接続部をシールするための唯一のシールし
か存在しないことである。この、以後プロセスシールと
呼ぶシールは、センサに所属するシールとは異なって使
用者自体により随時問題なく、特に圧力センサの測定精
度に対する影響なしで交換されることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は測定精
度が長い時間に亘って安定する、なかんづく食料品工業
に適した圧力センサを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、測定し
ようとする圧力が作用する仕切りダイヤフラムを備えた
圧力伝達部材を有しており、もっぱら無機の材料で前記
圧力伝達部材に接続されたセラミック製の測定セルを有
し、前記仕切りダイヤフラムと、圧力を測定しようとす
る媒体に測定に際して接触する他のすべてのセンサ構成
部分とが金属製である圧力センサによって解決された。

【０００８】本発明の別の構成によればセラミック製の
測定セルが圧力伝達部材に接続される小管に測定セルが
軸方向に載置させられて、測定セルがケーシング内に締
込み応力なしで固定されている。

【０００９】本発明の別の構成によれば測定セルは、該
測定セルの内室を第１と第２の室に分ける測定ダイヤフ
ラムを有している。第１の室は小管を介して圧力伝達部
材に接続されており、第１の室、小管及び圧力伝達部材
が液体で充たされている。前記液体は仕切りダイヤフラ
ムに作用する圧力を測定ダイヤフラムに伝達する。第２
の室においては基準圧が測定ダイヤフラムに作用する。
圧力センサは前記圧力及び基準圧に関連したダイヤフラ
ムの変位を検出しかつそれを電気的な出力信号に変換す
る電気機械式の変換器を有している。

【００１０】１実施例によれば基準圧が周囲を支配する
標準圧であって、第２の室が開口を有し、該開口を通っ
て標準圧が第２の室へ導入されるようになっているか又
は第２の室が気密に閉じられかつ基準圧として第２の室
を支配する絶対圧が用いられている。

【００１１】本発明の１実施例によれば測定セルは付加
的に半径方向で保持体内に掴まれている。

【００１２】別の構成によれば保持体は測定セルとケー
シングとの間の中間室を充たすエラストマから成る部体
を有している。

【００１３】別の構成によればセラミック製の測定セル
は圧力伝達部材に接続されたケーシングに固定されてい
る。この場合にはケーシングは、測定セルのセラミック
の熱的な膨張係数とほぼ同じ熱的な膨張係数を有する材
料から成っている。

【００１４】別の構成によれば測定セルはケーシング内
に配置された、圧力伝達部材に接続されたインサートに
固定されている。このインサートは測定セルを鉢形に取
囲んでいる。別の構成によれば測定セルは圧力伝達部材
に接続された、液体で充たされた室にて、液体で全面的
に取囲まれて、締込み応力なしでかつアイソスタティッ
クに支承されている。

【００１５】実験によれば、従来の形式で有機の材料、
例えばエラストマから成るシールを用いて圧密に締込ま
れたセラミック製の測定セルの場合には圧力伝達部材は
測定精度をきわめて大きく損なわずして使用することは
できない。温度及び／又は圧力の交番によってシールの
位置及び／又は形の変化が生じ、この変化が圧力伝達部
材液の移動をもたらす。圧力に起因する量移動と同じ大
きさの量移動がシールに起因して発生すると、有意義な
測定はもはや可能ではない。

【００１６】一般的に使用されるシール材料はプラスチ
ック、例えばポリテトラフルオルエチレン又はビトンで
ある。この材料はガス密ではない。圧力センサに負圧が
作用すると、シールを通って空気又はガスが圧力センサ
の、圧力伝達部材とは反対側から圧力伝達部材液内へ拡
散することができる。圧力伝達部材液内の空気又はガス
は圧力センサの測定精度を強く損なう。

【００１７】無機の材料から成る接続を用いた本発明に
よる接続に基づきシールを完全にやめることができる。
これによりはじめて、圧力測定セルを圧力伝達部材と関
連して使用し、セラミック製の測定セルの利点、すなわ
ち圧力伝達部材と関連した、きわめて長い時間に亘って
安定する測定精度を十分に活用することができる。

【００１８】無機の材料から成る機械的な結合もしくは
接続は、溶接又はろう接、特にアクティブ硬質ろう接で
あることができる。このような金属製の接合は、ガス密
でありかつ有機材料、例えば締込まれたシールを用いた
接続形式に比較して機械的に不動でかつできるだけクリ
ープのない状態になる。したがって圧力及び／又は温度
の交番を介して、本発明による圧力センサでは、接続個
所における結合材料の永久変形が生じ、測定精度の劣化
を招く惧れはなくなる。したがって本発明による圧力セ
ンサの測定精度はきわめて長い時間帯に亘って保証され
ることになる。

【００１９】別の利点はセラミック製の圧力測定セルを
使用するにも拘わらず、プロセスシールを除いて、金属
製の材料だけしか、測定しようとする圧力を有する媒体
に接触しなくなることである。圧力伝達部材を使用する
ことにより、媒体に接触する金属を、広い限界内で自由
に、媒体の機械的及び／又は化学的な特性に相応して選
択することが可能になる。

【００２０】さらに圧力伝達部材が測定現場にて直接的
に、いわゆる溶接管片、つまり容器に溶接された管片内
に取付けられる使用例もある。溶接管片におけるシール
は通常は純機械式に、例えばシールコーンを介して行な
われる。この場合には、プロセスシールすら省略され
る。

【００２１】以下、本発明と別の利点とを図面の図に基
づいて詳細に説明する。図面においては４つの実施例が
示されている。同じ部材は各図において同じ関係符号で
示してある。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明による圧力センサの
断面図である。

【００２３】圧力センサはほぼ円筒形のケーシング１を
有している。該ケーシング１の端部には圧力伝達部材３
が掴まれている。圧力伝達部材３はケーシング１内に溶
接されている。圧力伝達部材３は液体で充たされた室５
を有している。この室５は仕切りダイヤフラム７で閉鎖
されている。運転においては、仕切りダイヤフラム７に
は、図１において矢印で示された、測定しようとする圧
力Ｐが作用する。ケーシング１内にはセラミック製の測
定セル９が配置されている。該測定セル９は液体で充た
された小管１１を介して圧力伝達部材３の室５と接続さ
れている。

【００２４】図２には測定セル９が拡大されて示されて
いる。測定セル９は２つの円筒形の基体１３と両方の基
体１３の間に配置されたダイヤフラム１５とを有してい
る。

【００２５】測定セル９はセラミック製の測定セルであ
る。つまり基体１３と測定ダイヤフラム１５はセラミッ
クから成っている。測定ダイヤフラム１５は各基体１３
に向いた縁部にて、接合個所１４で圧密及び気密に各基
体１３に結合されている。接合材料としては例えばアク
ティブ硬質ろうが適している。測定ダイヤフラム１５は
感圧性である。つまり測定ダイヤフラム１５に作用する
圧力は測定ダイヤフラム１５をその静止位置から変位さ
せる。測定ダイヤフラム１５と接合個所１４は測定セル
９の内室を第１の室１７と第２の室１９とに分割する。
セラミック測定セル９は圧力伝達部材３にもっぱら無機
の材料で接続されている。このためには例えばろう付け
又は溶接のような結合もしくは接合技術が適している。
図１に示された実施例においては、第１の室１７は小管
１１を介し圧力伝達部材３に接続されている。小管１１
は例えば圧力伝達部材３に溶接されかつ基体１３にはろ
う接により固定されている。この場合には有機的な材料
から成るシールは不要である。

【００２６】第１の室１７は圧力伝達部材３と小管１１
同様、液体で充たされている。仕切りダイヤフラム７に
作用する圧力Ｐは液体により、測定セル９の第１の室１
７に伝達される。液体はできるだけ非圧縮性であって、
できるだけわずかな熱的な膨張係数を有している。例え
ば市販されているシリコン油が適する。付加的に必要な
充填量はわずかに保たれることが有利である。この場合
には小管はわずかな直径を有し、圧力伝達部材３は室５
にダイヤフラムベットを有している。このダイヤフラム
ベットは仕切りダイヤフラム７の形の影響を受けかつ仕
切りダイヤフラム７からわずかな間隔をおいて配置され
ている。

【００２７】圧力センサを、爆発の危険性のある領域に
て使用しようとする場合には、小管１１内に火炎突破遮
断部材が配置されているか又は小管１１自体がその寸法
が小さいことに基づき火炎突破遮断部材を形成すること
ができる。このような火炎突破遮断部材の構造は国際安
全基準と爆発保護規格とに開示されている。

【００２８】図１に示された実施例では第２の室１９は
開口２１を有している。該開口２１は基体１３を貫通す
る孔として構成され、該孔を通して基準圧が第２の室１
９へ導入される。基準圧は圧力センサを支配する基準圧
Ｐ_Ｒ、この場合には周辺圧力である。したがってこの圧
力センサは相対圧力センサである。

【００２９】周辺圧力の代りに可変な圧力が、例えば圧
力伝達部材３に対するのと同じような形式で接続された
圧力伝達部材を介して第２の室１９へ導入されることも
できる。この場合には測定ダイヤフラムの変位は該測定
ダイヤフラムに作用する両方の圧力差に関連する。

【００３０】もちろん本発明の圧力センサは絶対圧セン
サとしても構成されていることができる。この場合には
第２の室は排気されかつ気密に閉鎖されており、基準圧
は第２の室１９を支配している絶対圧である。測定セル
９は圧力Ｐと基準圧とに関連した測定ダイヤフラム１５
の変位を検出しかつそれを電気的な出力信号に変換する
電気機械式の変換器を有している。

【００３１】図１と図２とに示された実施例では電気機
械式の変換器は、第１の室１７にて測定ダイヤフラム１
５の上に配置された測定電極２３と、該測定電極２３に
向き合って第１の室１７の内壁にて基体１３の上に配置
された対応電極２５とを有している。コンデンサの容量
は測定電極２３と対応電極２５との相互間隔に関連し、
ひいては測定ダイヤフラム１５の変位のための尺度であ
る。

【００３２】測定電極２３は接合個所１４を通して電気
的に接触させられかつ外側でアースされている。対応電
極２５は基体１３を通し、その外側へ電気的に接触させ
られかつ基体１３の上に配置された電気的な回路２７に
通じている。測定電極２３と対応電極２５とはコンデン
サを形成し、電気的な回路２７はコンデンサの容量変化
を、例えば相応に変化する電圧に変換する。接続導線２
９を介して出力信号には別の処理が施されかつ／又は出
力信号は評価される。

【００３３】圧力センサをきわめて高い温度のもとで使
用する場合には電子的な回路を圧力伝達部材３とセラミ
ック測定セル９とからいくらか距離をおいて配置するこ
とが有利である。もちろん、複数の電極を第１の室１７
にて基体１３の上にかつ／又は測定ダイヤフラム１５の
上に配置することもできる。例えば対応電極２５の代り
に円板状の内側の電極と、該電極を取囲むリング円板状
の外側の電極が設けられていることもできる。外側の電
極は測定電極２３と協働し、補償目的に役立つことので
きる容量を有する第２のコンデンサを形成することがで
きるのに対し、内側の電極は測定電極２３と協働して、
圧力及び基準圧に関連した容量を有する。

【００３４】しかしながら電気機械式の変換器として
は、測定ダイヤフラム１５の上に第１の室１７にて配置
された圧電抵抗性のエレメント又はストレーン測定条片
を使用することもできる。

【００３５】相対圧センサとして構成された、先きに記
述した圧力センサの大きな利点は電気機械式の変換器が
完全に湿気、例えば凝縮水による湿気と汚染物とに対し
保護されることである。大気に典型的な形式で含まれて
いるような湿気及び／又は汚染物は圧力センサにおいて
は、もっぱら第２の室１９に蓄積されることができる。
湿気及び／又は汚染物に対し敏感な電気機械式の変換器
を包含する第１の室１７は外気に対し閉鎖されている。

【００３６】測定セル９は軸方向で小管１１の上に載置
されることでケーシング１内にて固定されている。前記
小管１１を介してセラミック製の測定セル９は圧力伝達
部材３と接続されている。付加的に測定セル９は半径方
向で保持体内に掴まれている。従来のセラミック製の圧
力測定セルの場合に必要であったような耐圧性の締込み
は、本発明によるセラミック製の圧力センサにおいては
不要である。何故ならば圧力Ｐは圧力伝達部材によって
第１の室１７に導入され、ひいては細い小管１１を介し
てきわめてわずかな力しか測定セル９に全体として発生
させられないからである。締込みは通常は、測定セルに
反作用、特に圧力及び温度に関連した反作用をもたら
す。これは、特に締込みの反作用が測定ダイヤフラムに
作用すると、圧力センサのセンサデータ、例えば圧力セ
ンサの零点又は圧力センサの温度データの変化をもたら
し、ひいては測定誤差を発生させる。

【００３７】セラミック製の測定セル９の締込みのない
取付けによって、それでなくても他の測定セルに較べて
長い時間に亘ってきわめて安定的なセラミック製の測定
セルの測定精度は一層改善される。

【００３８】図１に示された実施例においてはケーシン
グ１には、測定セル９の高さに、半径方向内方へ延びる
肩３１が一体成形されている。該肩３１の内側の周面に
はリング状に延びるリブ３３が配置されている。ケーシ
ング１と測定セル９との間に形成される中間室は、エラ
ストマから成る部体３５で充たされている。該部体３５
は外側をリング状に延びる溝を有し、該溝内に肩３１の
リブ３３がルーズに係合する。前記部体３５は測定セル
９を周囲から掴み小管１１の上に載置された測定セル９
が半径方向で変位することを阻止する。軸方向では測定
セル９は熱的な膨張差を補償するために可動である。

【００３９】ケーシング１には圧力伝達部材とは反対の
方向に接続ケーシング３７が接続している。接続ケーシ
ング３７内には例えば、図１には示されていない、先き
に述べる電子装置が配置されている。この電子装置にて
測定信号が準備される。肩３１は側部に孔３９を有し、
該孔３９を通して接続導線２９が通されている。接続導
線２９を介し測定信号は別の処理装置及び／又は評価装
置へ送られる。

【００４０】測定セル９とは反対側では圧力伝達部材３
はプロセス接続部４１として構成されている。このプロ
セス接続部４１は圧力センサを測定場所に固定するため
に役立つ。図示の実施例ではプロセス接続部４１は国際
規格ＩＳＯ２８５２に規定されているような規格接続部
である。この接続部は測定技術においては市販商品名
「Ｔｒｉｃｌａｍｐ」で公知である。別の形式の固定を
使用することも可能である。仕切りダイヤフラム７はフ
ロントにてプロセス接続部４１と一平面を成し、プロセ
スに対する圧力密及び気体密な閉鎖部を形成している。
他の形式の固定、例えばフランジ又はねじ結合も同様に
使用可能である。

【００４１】測定場所を支配している圧力Ｐは、直接的
に仕切りダイヤフラム７に作用し、圧力伝達部材３と小
管１１における液体を介し測定セル９へ伝達される。

【００４２】仕切りダイヤフラム７と、圧力を測定しよ
うとする媒体に測定に際して接触するすべてのセンサ構
成部分、図示の実施例ではプロセス接続部４１とは金属
製である。

【００４３】この場合、金属はこのようなセンサをフロ
ントにて一平面を成して組込み可能で、ひいては掃除が
しやすいという利点をもたらす。

【００４４】本発明の圧力センサは、圧力センサ自体が
媒体と接触することになるシールを完全に必要としなく
なるという利点をもたらす。この場合には唯一のシー
ル、すなわち、測定場所を周囲に対してシールするプロ
セスシールしか必要ではない。プロセス接続部４１は図
１には図示されていない前記プロセスシールを受容する
ためにリング状に延びる溝４２を有している。前記プロ
セスシールは随時問題なく交換することができ、プロセ
スシールの交換は圧力センサの測定精度に影響を及ぼさ
ない。

【００４５】若干の使用例では、本発明の圧力センサを
いわゆる溶接管片、すなわち容器に溶接された管片内に
直接的に取付けることも可能である。シールは溶接管片
内にて通常は純金属的に、例えばシールコーンを介して
行なわれる。このシールコーンは図示のプロセス接続４
１に較べて、圧力センサがフロントにて一面を成して配
置されているだけではなく、完全にシールなしで、つま
りプロセスシールすらなしですむようになるという利点
をもたらす。

【００４６】したがって圧力センサは掃除性、無シール
性及び金属性の材料に対する要求が特に高い食料品工業
分野の使用にきわめて良好に適合する。

【００４７】図１と図２とに示された測定セル９は、相
対圧測定セルである。測定しようとする圧力Ｐは基準圧
に関して検出される。この場合、基準圧は変化する周辺
圧力である。先きに記述した相対圧センサと完全に同じ
形式で絶対圧センサをも構成することができる。このよ
うな絶対圧センサにおいては開口２１が省略され、第２
の室１９が排気されている。この場合には相応して基準
圧は第２の室における不変の真空圧である。

【００４８】図３は本発明の圧力センサの第２実施例の
断面図である。この圧力センサは金属製の圧力伝達部材
４５を有している。この圧力伝達部材４５にはケーシン
グ４７と該ケーシング４７に結合された接続ケーシング
４９とが境界を接している。

【００４９】圧力伝達部材４５はほぼ円筒形であり、端
部側に液体で充たされた室５１を有している。この室５
１は金属製の仕切りダイヤフラム５３で閉鎖されてい
る。圧力伝達部材４５と仕切りダイヤフラム５３とは、
有利には高価値でかつ耐腐食性の高級鋼から成ってい
る。稼働中には仕切りダイヤフラム５３には測定しよう
とする圧力Ｐが作用する。この圧力Ｐは図３においては
矢印で示されている。

【００５０】ケーシング４７は円筒形であって、円環状
の底面で圧力伝達部材４５の、仕切りダイヤフラムとは
反対側の端面に支持されている。ケーシング４７と圧力
伝達部材４５は唯一の構成部分であるか又は無機質の材
料から成る結合部５５によって互いに結合されている。

【００５１】ケーシング４７内にはセラミック製の測定
セル５７が配置されている。測定セル５７は図示の実施
例においては容量型のセラミック絶対圧測定セルであ
る。もちろん選択的に相対圧測定セルを使用することも
できる。測定セル５７は基体５９と測定ダイヤフラム６
１とを有している。基体５９と測定ダイヤフラム６１は
セラミックから成っている。測定ダイヤフラム６１と基
体５９はその縁部にて測定室を形成して、接合個所を用
いて圧密にかつ気密に互いに結合されている。測定ダイ
ヤフラム６１は圧力に敏感である。つまり測定ダイヤフ
ラムに作用する圧力は測定ダイヤフラム６１を静止位置
から変位させる。

【００５２】測定ダイヤフラム６１の内側には電極６３
が配置され、基体５９の、向き合った内側には少なくと
も１つの対応電極６５が配置されている。測定ダイヤフ
ラム６１の電極６３は接合個所を通って電気的に接触さ
せられかつ外側にて例えばアースと接続されている。基
体５９の対応電極６５は基体５９を通して、その外側へ
電気的に接触させられ、基体５９の上に配置された電子
的な回路６７に通じている。電極６３と対応電極６５は
コンデンサを形成し、電子的な回路６７はコンデンサの
容量変化を、例えば相応に変化する電圧に変化させる。
測定値は接続導線６９を介して処理及び／又は評価装置
へ送られる。

【００５３】セラミック製の測定セル５７はケーシング
４７内に無機質の材料から成る結合部７１で固定されて
いる。図示の実施例ではセラミック製の測定セル５７と
ケーシング４７は円筒形でかつ互いに同軸に配置されて
いるので、ケーシング４７は測定セル５７を取囲んでい
る。結合部７１は有利にはケーシング４７と基体５９と
の間のリング円筒状のギャップ内に配置されている。こ
れにより敏感な測定ダイヤフラム６１がほぼ締込み応力
なしであることが達成される。

【００５４】ケーシング４７は有利には測定セル５７の
セラミックの熱的な膨張係数とほぼ同じである熱的な膨
張係数を有する材料から成っている。例えば酸化アルミ
ニウムから成る測定セルが用いられると、例えば商品名
Vacon又はKovarで入手可能である例えばニッケル−鉄−
コバルト合金がケーシング４７に適した材料である。し
かし、択一的にケーシング４７は同様にセラミック、例
えば酸化アルミニウムから成ることができる。このよう
な適当な材料選択によって、強い温度変動の場合にもき
わめてわずかな力しかケーシング４７から測定セル５７
に生ぜしめられなくなる。

【００５５】金属製のケーシング４７の場合には結合部
５５は例えば溶接部で、結合部７１は金属製の接合部、
例えばアクティブ硬ろうを用いた接合部であることがで
きる。セラミックから成るケーシングの場合には結合部
５５と７１が金属製の接合部、例えばアクティブ硬ろう
を用いた接合部であることができる。セラミック製の測
定セル５７はもっぱら無機材料を用いた結合部５５と７
１を介し圧力伝達部材４５に接続されている。圧力セン
サ自体はこの実施例の場合にもシールをもたない。この
場合には図２に示されていない、測定精度に影響するこ
となく随時交換可能な唯一のプロセスシールしか必要で
はない。

【００５６】圧力伝達部材４５は貫通する孔７３を有
し、該孔７３の一端は室５１に開口しかつ他端はケーシ
ング４７と測定セル９とによって制限された室７５に開
口している。室５１、孔７３及び室７５並びに測定セル
５７の前で圧力伝達部材４５に向いたケーシング４７の
内室は、できるだけ非圧縮性の液体、例えばシリコン油
で充たされている。孔７３と、圧力伝達部材４５とケー
シング４７との間並びにケーシング４７と測定セル５７
との間の金属製の結合部とを介し、セラミック製の測定
セル５７は圧力伝達部材４５に無機の材料で接続されて
いる。仕切りダイヤフラム５３に作用する圧力Ｐは液体
によって測定ダイヤフラム６１に伝達され、測定しよう
とする絶対圧に関連した測定ダイヤフラム６１の変位
が、先きに述べた容量型の電気機械式の変換器によって
検出され、電子的な回路６７により電気的な測定値に変
換される。

【００５７】記述した容量型のセラミック製の測定セル
の代りに、例えば圧電抵抗型の測定セルを使用すること
もできる。この種の測定セルにおいては変換器は測定ダ
イヤフラムに取付けられたストレーン測定条片を有して
いる。測定室はこの測定セルの場合にも、測定ダイヤフ
ラムがその外縁で固定されている基体と測定ダイヤフラ
ム自体とによって形成されていることができる。

【００５８】もちろん記述した絶対圧測定セルの代りに
相対圧測定セルを使用することもできる。

【００５９】圧力伝達部材４５は、測定セルとは反対側
の端部に外ねじ７９を有し、この外ねじ７９により圧力
センサは測定場所の適当な開口内にフロントで一平面を
成してねじ込み可能である。圧力伝達部材４５はしたが
ってプロセス接続部として役立つ。外ねじ７９の上側に
圧力伝達部材４５はリング状の段部面を有し、該段部面
にはプロセスシールを受容するために環状の溝７８が設
けられている。

【００６０】図３に示された実施例においても仕切りダ
イヤフラム５３と、圧力Ｐを測定しようとする媒体に測
定に際して接触するその他のすべてのセンサ構成部分、
この場合には外ねじ７９は金属製である。

【００６１】図４には部分的に断面されて、本発明によ
る圧力センサの別の実施例が示されている。圧力センサ
は、測定しようとする圧力Ｐが作用する仕切りダイヤフ
ラム７を有する圧力伝達部材４５を有している。該圧力
伝達部材４５は図３に示された圧力伝達部材４５と同じ
である。仕切りダイヤフラム７と、圧力Ｐを測定しよう
とする媒体に測定に際して接触するすべての他のセンサ
構成部分、この場合には外ねじ７９は金属である。

【００６２】圧力伝達部材４５においては、仕切りダイ
ヤフラムとは反対の方向にケーシング８１が一体成形さ
れ、該ケーシング８１は円筒形の内室を有している。ケ
ーシング８１内にはコップ形のインサート８３が配置さ
れている。該インサート８３は圧力伝達部材４５に接続
されており、セラミック製の測定セル５７を受容するた
めに役立つ。セラミック製の測定セル５７は図示の実施
例では、図３に図示されている測定セル５７に相応す
る。もちろん他の測定セルを使用することもできる。

【００６３】インサート８３はセラミック製の測定セル
５７をコップ状に取囲んでいる。この場合、測定ダイヤ
フラム６１は外側の圧力の影響を受けない縁でインサー
ト８３の内部を環状に延びる、図６に示された拡大部内
に見える、幅の狭い段付きリング８５の上に支持されて
いる。

【００６４】インサート８３は有利には、熱的な膨張係
数がほぼセラミックの熱的な膨張係数と同じである材料
から成っている。適した材料は例えばセラミック又は商
品名Bacon又はKovarで入手可能な鉄−ニッケル−コバル
ト合金である。

【００６５】セラミック製の測定セル５７は測定ダイヤ
フラムとは反対側の外側の円筒状の縁にて無機の材料で
インサート８３と結合されている。これは例えばろう付
けで行なうことができる。図６には図４の測定セル５７
とケーシングとの間の結合個所が拡大されて示されてい
る。図面にはインサート８３と測定セル５７との間の切
欠き内に配置されたろうリング８７が示されている。ろ
う付け過程の間にろうは液状化しかつ測定セル５７とイ
ンサート８３との間に生じたリング円筒状の狭いギャッ
プを充たす。

【００６６】圧力伝達部材は孔７３を有し、該孔７３内
には小管８９が挿入されている。小管８９は圧力伝達部
材４５の、仕切りダイヤフラムとは反対側に継続しかつ
インサート８３を貫通している。小管８９は仕切りダイ
ヤフラムに向いた側の端部にて圧力伝達部材４５に溶接
されている。インサート８３はケーシング８１、インサ
ート８３及び測定セル５７の異なる膨張係数に基づき発
生する機械的な応力を低減させるために小管８９の、仕
切りダイヤフラムとは反対側の端部に固定される。イン
サート８３とケーシング８１との間の固定的な結合は行
なわれていないと有利である。

【００６７】小管８９と、圧力伝達部材の室と、インサ
ート８３内で測定セルを取囲む中空室は液体で充たされ
ている。液体は仕切りダイヤフラムに作用する圧力Ｐを
セラミック製の測定セル５７の測定ダイヤフラムに伝達
する。

【００６８】図５にはインサート８３を貫通する小管８
９が拡大されて示されている。小管８９は有利には鉄−
ニッケル−コバルト合金、例えばすでに述べた材料、Va
con又はKovarから成り、インサート８３を貫通して両側
にて金属化されたセラミックリング９１内を案内されて
いる。セラミックリング９１はケーシング８１とインサ
ート８３との間の電気的な絶縁を行なう。セラミックリ
ング９１は例えばインサート８３と小管８９とにろう付
けにより結合されている。セラミック製の測定セル５７
は圧力伝達部材４５に小管８９を介して接続され、測定
セル５７とインサート８３との間の結合はもっぱら無機
の材料で行なわれている。

【００６９】図７には本発明による圧力センサの別の実
施例が部分的に断面されて示されている。この実施例に
おいても圧力伝達部材４５とセラミック製の測定セル５
７はほぼ図３と４とに示された実施例によるように構成
されている。

【００７０】圧力伝達部材４５においては円筒形のケー
シング９３が成形され、該ケーシングは蓋９５で閉鎖さ
れている。ケーシング９３と蓋９５は有利には金属から
成り、互いに溶接部９７によって結合されている。ケー
シング９３の内室はセラミック製の測定セル５７が配置
される室９８を形成する。圧力伝達部材４５はこの場合
にも貫通する孔７３を有し、該孔７３により室９８は圧
力伝達部材４５の、仕切りダイヤフラム７の背後にある
室と接続されている。圧力伝達部材４５の室、孔７３及
び測定セル５７が配置される室９８は、できるだけ膨張
係数の小さい、できるだけ圧縮性の小さい液体、例えば
シリコン油で充たされている。セラミック製の測定セル
５７の、仕切りダイヤフラムとは反対側に形成されてい
る中空室には、空容積、ひいては必要な液体量を減少さ
せるために役立つ充填体９９が配置されている。

【００７１】測定セル５７は室９８において全面的に液
体で取囲まれている。液体は測定セル５７が全面的に等
圧に晒される、測定セルに完全に締込み応力のかからな
い、アイソスタティックな支承装置を形成する。セラミ
ック製の測定装置５７のこの支承装置により、いずれに
しても他の測定セルに較べて長い時間に亘って安定した
セラミック製の測定セルの測定精度は一層改善される。

【００７２】セラミック製の測定セル５７の電気的な接
続は電気機械式の変換器に接続された、基体にろう付け
された接触ピン１００を介して行なわれる。該接触ピン
１００は蓋９５を通して導かれた導通部１０１と接続さ
れている。蓋９５の上では電気機械式の変換器の測定信
号を受取るための電子的な回路１０２が導通部１０１に
接続されている。

【００７３】相対圧測定セルが使用されている場合に
は、蓋９５は図７に示された付加的な導通部１０３を有
している。この導通部１０３を通して圧力導管１０５が
セラミック製の測定セル５７内まで導かれている。この
圧力導管１０５を介して基準圧、例えば周辺圧が供給さ
れる。

【００７４】図４と７とに示された実施例においても、
セラミック製の測定セル５７が圧力伝達部材４５に無機
の材料によって接続されていることにより、測定セルを
耐圧的に締込むポリマシールは余分になる。この結果、
セラミック製の圧力測定セルのきわめて良好な長期安定
性が有機のシールによって劣化させられなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック製の測定セルを圧力伝達部材に結合
する小管の上に前記測定セルが固定されている本発明に
よる圧力センサの断面図。

【図２】図１の測定セルの拡大図。

【図３】セラミック製の測定セルがケーシング内に固定
されている本発明による圧力センサの断面図。

【図４】セラミック製の測定セルがケーシング内のイン
サートに固定されている圧力センサを部分的に断面して
示した図。

【図５】液体で充たされた小管がインサートを貫通する
部分を示した拡大図。

【図６】図４の測定セルとケーシングとの間の接合個所
の拡大図。

【図７】測定セルが液体で充たされた室に支承されてい
る圧力センサを示した図。

【符号の説明】

１ ケーシング、 ３ 圧力伝達部材、 ５ 室、 ７
仕切りダイヤフラム、 ９ 測定セル、 １１ 小
管、 １３ 基体、 １４ 接合個所、 １５測定ダイ
ヤフラム、 １７ 室、 １９ 室、 ２１ 開口、
２３ 測定電極、 ２５ 対応電極、 ２７ 回路、
２９ 接続導線、 ３１ 肩、 ３３リブ、 ３５ 部
体、 ３７ 接続ケーシング、 ３９ 孔、 ４１ プ
ロセス接続部、 ４５ 圧力伝達部材、 ４７ ケーシ
ング、 ４９ 接続ケーシング、 ５１ 室、 ５３
仕切りダイヤフラム、 ５５ 結合部、 ５７ 測定セ
ル、 ５９ 基体、 ６１ 測定ダイヤフラム、 ６３
電極、 ６５ 対応電極、 ６７ 電子的な回路、
６９ 接続導線、 ７１ 結合部、 ７３ 孔、７５
室、 ７８ 溝、 ７９ 外ねじ、 ８１ ケーシン
グ、 ８３ インサート、 ８５ 段リング、 ８７
ろうリング、 ８９ 小管、 ９１ セラミックリン
グ、 ９３ ケーシング、 ９５ 蓋、 ９７ 溶接
部、 ９８ 室、 ９９ 充填体、 １００ 接触ピ
ン、 １０１ 導通部、 １０２ 回路、１０３ 導通
路、 １０５ 圧力導管

フロントページの続き (72)発明者 ペーター ゲルスト ドイツ連邦共和国 ヴァイル アム ライ ン ジーベン ユーヘルテン ２ (72)発明者 カールハインツ バンホルツァー ドイツ連邦共和国 ハウゼン アム シュ ポルトプラッツ （番地なし) (72)発明者 カール フレーゲル ドイツ連邦共和国 ショプフハイム ブラ ージシュトラーセ 42 (72)発明者 トーマス ユーリン ドイツ連邦共和国 ショプフハイム フク スアッカーヴェーク ６ (72)発明者 フランク ヘーグナー ドイツ連邦共和国 レルラッハ クリショ ナシュトラーセ 42 (72)発明者 エルケ シュミット ドイツ連邦共和国 ショプフハイム ヴァ ルシュトラーセ ５ (72)発明者 ウルフェルト ドレヴェス ドイツ連邦共和国 ミュルハイム ヴィン ツァーシュトラーセ 12 ゲー (72)発明者 ライナー マルティン ドイツ連邦共和国 エフリンゲン−キルヒ ェン ブルグンダー シュトラーセ 13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】− 測定しようとする圧力（Ｐ）が作用す
   る仕切りダイヤフラム（７，５３）を備えた圧力伝達部
   材（３，４５）を有しており、 − もっぱら無機の材料で前記圧力伝達部材（３，４
   ５）に接続されたセラミック製の測定セル（９，５７）
   を有し、 − 前記仕切りダイヤフラム（７，５３）と、圧力
   （Ｐ）を測定しようとする媒体に測定に際して接触する
   他のすべてのセンサ構成部分とが金属製であることを特
   徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 セラミック製の前記測定セル（９）が軸
   方向で小管（１１）の上に載置され、該小管（１１）を
   介してセラミック製の前記測定セル（９）が前記圧力伝
   達部材（３）と結合されて、前記測定セル（９）がケー
   シング（１）内に締込み応力なしで固定されている、請
   求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】− 前記測定セル（９）が該測定セル
   （９）の内室を第１と第２の室（１７，１９）に分ける
   測定ダイヤフラム（１５）を有し、 − 前記第１の室（１７）が小管（１１）を介して前記
   圧力伝達部材（３）に接続されており、 − 前記第１の室（１７）、前記小管（１１）及び前記
   圧力伝達部材（３）が液体で充たされており、 − 前記液体が仕切りダイヤフラム（７）に作用する圧
   力（Ｐ）を前記測定ダイヤフラム（１５）に伝達するよ
   うになっており、 − 前記第２の室（１９）にて基準圧が前記測定ダイヤ
   フラム（１５）に作用しており、 − 前記測定ダイヤフラムの、圧力（Ｐ）と基準圧とに
   関連した変位を検出しかつ該変位を電気的な出力信号に
   変換するための電気機械式の変換器が設けられている、 請求項１又は２記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】− 前記基準圧が周囲を支配している標準
   圧（Ｐ_Ｒ）であり、前記第２の室（１９）が開口（２
   １）を有し、該開口（２１）を通って前記基準圧が前記
   第２の室（１９）へ導入されるようになっているか又は − 前記第２の室（１９）が気密に閉じられており、前
   記基準圧（Ｐ_Ｒ）が前記第２の室（１９）を支配する絶
   対圧である、請求項３記載の圧力センサ。
5. 【請求項５】 前記測定セル（９）が付加的に半径方向
   で保持体内に掴まれている、請求項１から４までのいず
   れか１項記載の圧力センサ。
6. 【請求項６】 前記測定セル（９）と前記ケーシング
   （１）との間の中間室を充たすエラストマから成る部体
   （３５）を前記保持体が有している、請求項５記載の圧
   力センサ。
7. 【請求項７】 セラミック製の前記測定セル（５７）
   が、前記圧力伝達部材（４５）に接続されたケーシング
   （４７）に金属製のジョイント（７１）を介して固定さ
   れている、請求項１記載の圧力センサ。
8. 【請求項８】 前記測定セルのセラミックの熱的な膨張
   係数とほぼ同じである熱的な膨張係数を有する材料から
   前記ケーシング（４７）が成っている、請求項７記載の
   圧力センサ。
9. 【請求項９】 前記測定セル（５７）が該測定セル（５
   ７）を鉢形に取囲む、前記圧力伝達部材（４５）に接続
   されたインサート（８３）に固定されている、請求項１
   記載の圧力センサ。
10. 【請求項１０】 前記測定セルが前記圧力伝達部材に接
    続された、液体で充たされた室内で、全面的に液体で取
    囲まれて締込み応力なしでアイソスタティックに支承さ
    れている、請求項１記載の圧力センサ。