JP2004524517A - 圧力測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ねじ要素（７）によって圧力センサ素子（３）が軸方向に締め付けられる受入管（１）に対応する圧力測定装置に関する。伝達要素（４）がねじ要素（７）と圧力センサ素子（３）との間に備えられ、軸方向の締付力を伝達する。受入管１には、受入管に対して回転してはならない少なくとも１つの回転止め部材（２１）を備える。伝達部材は、これが回転しないように、上記少なくとも一つの第１の回転止め部材と係合する少なくとも１つの第２の回転止め部材（４１）を備え、これによって組み立て時にトルクが圧力センサ素子（３）に伝達しない。第１の回転止め部材（２１）は、圧力素子（３）を受入管の中央に配置するために使用されるブッシュ（２）上に配置されることが望ましい。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力測定装置に関する。
【０００２】
本発明は、特に前側面に膜型変形体を設置した圧力センサ素子を備える圧力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
圧力センサ素子は、受入管内に配置され、膜型変形体はセンサ開口部に向いており、圧力測定装置の操作中は、測定媒体が入っている。センサ開口部は、受入管の壁面から中央に向かって延びる肩部で境界が設定され、センサ素子の、軸方向アバットメント面（axial abutment surface）を定める。
【０００４】
受入管内にあるのが望ましい、測定媒体から離れた位置にある圧力センサ素子の側面には、一次センサ信号を処理するための電子回路が備えられている。圧力センサ素子 の前面と受入管の軸方向アバットメント面の間には、通常は測定媒体が受入管内に侵入しないようにするための密封要素が備えられる。
【０００５】
この種の圧力測定装置は、機械的な応力のため、センサの測定精度を損なわずに圧力センサ素子と受入管との十分な密封状態を得るのが難しいことが分かっている。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決する圧力測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
この目的は、独立項に記載の圧力測定装置によって達成される。
【０００８】
本発明は、
前面に膜型変形体を配置した圧力センサ素子と、
第１のねじ山と、軸方向の力を支える肩部とを有する、実質的に筒型の受入管であって、該肩部が該受入管の壁面から中央に向かって延びてセンサ開口部を設定するようにしたものと、
前記第１のねじ山に対して相補関係にある第２のねじ山を有すると共に、軸方向の力をささえるために前面に設けられた少なくとも１つの締め付け面を有するねじ要素であって、該ねじ要素が前記受入管にねじ込み可能で、前記圧力センサ素子を前記締め付け面と前記肩部との間で軸方向に締め付けるようにしたものと、
を備える圧力測定装置であって、
該圧力センサ装置はさらに、
前記受入管に対する回転を止めるための少なくとも１つの第１の停止部と、
前記ねじ要素と前記圧力センサ素子との間に締め付けられて、前記軸方向の締付力の伝達を行う伝達要素であって、該伝達要素は、前記少なくとも１つの第１の停止部と噛み合って前記受入管内で前記伝達要素が回転するのを防止するための少なくとも１つの第２の停止部を備えるようにしたものと、
を提示する。
【０００９】
上記の構造は、圧力測定装置の組み立て時に、圧力センサ素子にねじれ応力が働いて測定精度が損なわれることのないように、圧力センサ素子へのトルクの伝達を阻止する。
【００１０】
本発明の他の態様では、筒型のブッシュ（bushing）を受入管内に配置し、受入管の筒型壁面から離して中央部に圧力センサ素子を配置する。適切な素材を選択すると、圧力センサ素子は電気的及び/または温度的にも受入管から絶縁されて径方向の機械荷重から護ることができ、例えば、揺れや衝撃から護ることができる。ブッシュは、熱可朔性または熱弾性ポリマで製造するのが望ましい。
【００１１】
ブッシュは、受入管にかかる力によって保持されるのが望ましいが、ブッシュと受入管との形状調整を図ってもよい。ただし、適切な寸法設定によって、受入管にかかる力で十分受入管内でのブッシュの回転を阻止することもできる。
【００１２】
上記少なくとも１つの第１の停止部は、ブッシュの一部として、またはブッシュ上に備える。例えば、ブッシュから軸方向または中央に向かって延びる凸部として具体化する。さらに、少なくとも一つの第１の停止部は、ブッシュの内部水平面または端面の凹部として備えてもよい。第１の停止部は、相補的に作成された伝達要素の少なくとも１つの第２の停止部としての回転停止部の機能を持つ。
【００１３】
上記停止部は、伝達要素の回転は制限するが、軸方向の動きを制限しないように設計する。少なくとも、伝達要素が抑止力が加わらずに圧力センサ素子に接触できるように、また受入管の肩部を圧迫するように設計する。
【００１４】
本発明は、基本的には一つの第１の停止部とこれの相補型として１つの第２の停止部とで実現する。均一な力の配分を行うため、相補型の第１の停止部と第２の停止部の対を幾組か用意したほうがよい。その数に従い左右対称に配置する。例えば２対の場合は、受入管の対称軸を中心に互いに１８０度転位して配置し、３対または４対の場合には、それぞれ１２０度または９０度転位して配置する。
【００１５】
上記のように対称の配置が望ましいとしたが、それに関わらず対称配置以外の配置もここでは詳細は述べないが、受入管またはブッシュに関する伝達要素の固有の目的を達成するのに採用できる。例えば、対称でない配置は、停止部対の角度を変えたり、外形例えば停止部対の幅を変えることによって実現できる。
【００１６】
全体的に、本発明の構造は、測定媒体に接する圧力センサ素子に適応している。ただし、本発明は、セラミック膜を使用した容量性測定セル、シリコン膜を使用した圧電抵抗セル、または誘導測定セルを特に考慮している。
【００１７】
圧力センサ素子の前面は、受入管の肩部に対して締め付けを行うが、現在、例えばＯリングなどの密封要素を圧力センサ素子の前面と肩部との間に備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の詳細を、以下に図面を参照して説明する。
図１および図２は、圧力測定装置の実施例の構成要素、およびその相互配置を示す。
【００１９】
受入管１は、後方に解放部があり、そこからブッシュ２が受入管１内に挿入される。本発明の本例では、ブッシュ２が嵌合力で受入管１内に固定される。図１から分るように、ブッシュは、受入管１の前面に配置され、肩部１２が形成する軸方向アバットメント面の最前面に接する。肩部１２は、受入管１の筒壁から筒内部に向かって延び、センサ開口部１１を形成している。
【００２０】
通常は筒状に形成される圧力センサ素子３は、ブッシュ２によってセンサ開口部１１の中央に配置される。
【００２１】
密封要素８が、圧力センサ素子３と肩部１２の軸方向アバットメント面との間に投入される。密封要素８は、弾性素材のＯリングとして形成するのが望ましい。
【００２２】
図示のブッシュ２では、ブッシュの内壁から中央に向かって延びる径方向アバットメント面を形成する。この構成により、圧力センサ素子３の水平面とブッシュ２との接触力は減少し、圧力センサ素子３からの電気的および/または温度的絶縁効果が向上する。この実施例は有効であるが、この特徴以外でも本発明を実現できる。
【００２３】
受入管１内での圧力センサ素子３の軸方向の固定には、伝達要素４を使用する。伝達要素４は、圧力センサ素子３の前面に対して、圧力センサ素子３の後面から延びる軸方向アバットメント面を備えている。この軸方向アバットメント面は、連続した円形のリング面であることが望ましい。代替の実施例としては、軸方向アバットメント面をいくつかの分割面とし、圧力センサ素子３に接触させることもできる。
【００２４】
伝達要素４は、圧力センサ素子から離れた位置の後面に、伝達要素４を用いて圧力センサ素子３を軸方向に締め付けるための、受入管１にねじ込むねじ要素７に対峙した、第２の軸方向アバットメント面を備える。
【００２５】
ねじ要素７は、その伝達要素４に向いた側の端部に筒型ブッシュの形状を備え、その前面が、リング形接触面に沿った伝達要素の第２の軸方向アバットメント面に対向することが望ましい。
【００２６】
軸方向の締付力が接触面の通常の力として作用する場合は、ねじ要素７と伝達要素４との間に摩擦が生じ、それによってねじ要素がねじ込まれるときにトルクが発生する。このトルクによって締付力が増加する。予防手段が設けられていなければ、このトルクによって伝達要素４が回転し、それに伴ってトルクが圧力センサ素子３に伝えられることになる。このトルクは、センサ開口部１１に対面する圧力センサ素子３の前面を通じて、膜型変形体に伝えられる。これを阻止するために、相補型の第１と第２の停止部の対が備えられ、これによって伝達要素４の受入管１内での回転が阻止される。
【００２７】
上記実施例では、第１の停止部は、ブッシュ２の端から軸方向に延びる凸部２１として形成する。
【００２８】
第２の停止部は、伝達要素４の第１の筒型部分の水平面の相補凹部４１として形成する。第１の筒型部分は、第１の筒型部分よりも半径の小さい第２の筒型部分と接しており、肩部表面４２がこれらの２つの筒型部分の間に形成される。第１の部分の水平面の凹部４１は、第１と第２の部分の間の肩部表面４２まで軸方向に延び、肩部表面４２に向かって開放される。
【００２９】
凸部２１は、肩部表面４２を通って凹部４１と噛み合い、ブッシュ２に対する伝達要素４の回転を阻止する。ブッシュ２が受入管内で回転できない限り、伝達要素４が以上の構成で受入管に対して回転する心配はない。このように、圧力測定装置の組立中に圧力センサ素子に対して分散トルクが伝わることはない。
【００３０】
凹部および凸部の上記配置以外の停止部の実施例も可能である。例えば、伝達要素の表面に突起部を備え、ブッシュ２または受入管１の壁に相補形の凹部を備えて噛み合わせることもできる。
【００３１】
図２に、伝達要素４上の座面に備えた回路基板６の詳細を示す。本実施例の伝達要素上には、さらに基準圧力を伝達する管５を備える。ただし、これらは、本発明の有利で適切な開発事項に相当し、本発明の実施に必須の開発事項ではない。
【００３２】
本発明の上記圧力測定装置は、特に静水圧の測定のための浸漬センサとして適切であるが、これに限定されることはない。
【００３３】
受入管１は、図示の狭義の管形式の他に、本発明の基本的な意図を逸脱せずに塊状の構造体に実質的に筒型の穴をあけることによって同様に実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の圧力測定装置の断面図である。
【図２】本発明の圧力測定装置の構成要素の分解図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 受入管
２ ブッシュ
３ 圧力センサ素子
４ 伝達要素
５ 管
６ 回路基板
７ ねじ要素
８ 密封リング
１１ センサ開口部
１２ 肩部
２１ 凸部
４１ 相補凹部
４２ 肩部表面

Claims (8)

1. 前面に膜型変形体を配置した圧力センサ素子（３）と、
   第１のねじ山と、軸方向の力を支える肩部とを有する、実質的に筒型の受入管（１）であって、該肩部が該受入管の壁面から中央に向かって延びてセンサ開口部を設定するようにしたものと、
   前記第１のねじ山に対して相補関係にある第２のねじ山を有すると共に、軸方向の力をささえるために前面に設けられた少なくとも１つの締め付け面を有するねじ要素（７）であって、該ねじ要素が前記受入管（１）にねじ込み可能で、前記圧力センサ素子（３）を前記締め付け面と前記肩部との間で軸方向に締め付けるようにしたものと、
   を備える圧力測定装置であって、
   該圧力測定装置はさらに、
   前記受入管（１）に対する回転を止めるための少なくとも１つの第１の停止部（２１）と、
   前記ねじ要素（７）と前記圧力センサ素子（３）との間に締め付けられて、前記軸方向の締付力の伝達を行う伝達要素（４）であって、該伝達要素（４）が、前記少なくとも１つの第１の停止部と噛み合って前記伝達要素（４）が回転するのを防止するための少なくとも１つの第２の停止部を備えるようにしたものと、
   を提示することを特徴とする圧力測定装置。
2. 請求項１に記載の圧力測定装置であって、前記受入管（１）に配置されると共に、前記圧力センサ素子（３）を前記受入管（１）の筒型の壁面から離して配置させる筒型のブッシュ（２）をさらに備え、該ブッシュ（２）が前記少なくとも１つの第１の停止部（２１）を備えることを特徴とする圧力測定装置。
3. 請求項２に記載の圧力測定装置であって、前記少なくともひとつの第１の停止部（２１）は、前記ブッシュ（２）の端から軸方向に延びる舌状であることを特徴とする圧力測定装置。
4. 請求項２に記載の圧力測定装置であって、前記少なくともひとつの第１の停止部は、前記ブッシュ（２）から筒の中央に向かって延びる突起部の形状であることを特徴とする圧力測定装置。
5. 請求項２に記載の圧力測定装置であって、前記少なくともひとつの第１の停止部は、前記ブッシュ（２）内に設けられた凹部の形状であることを特徴とする圧力測定装置。
6. 請求項２乃至５の１つに記載の圧力測定装置であって、前記ブッシュ（２）は前記受入管（１）内に嵌合力で固定されることを特徴とする圧力測定装置。
7. 上記いずれかの請求項に記載の圧力測定装置であって、前記ブッシュ（２）は第１の係合手段を提示し、前記受入管は相補型の第２の係合手段を提示し、前記受入管に対する前記ブッシュの回転阻止のための噛み合い型保護装置を提供することを特徴とする圧力測定装置。
8. 請求項７、または上記いずれかの請求項に記載の圧力測定装置であって、前記圧力センサ素子（３）の前面と前記肩部（１２）の軸方向アバットメント面との間で締め付けられる密封リング（８）をさらに備えることを特徴とする圧力測定装置。