JP2007278788A - Pressure detection device - Google Patents
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Description
本発明は、貫通孔を有する支持部材と、前記貫通孔にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管を有するハウジング内に半導体感圧要素が内蔵されて成る半導体圧力センサと、前記貫通孔の他端側を覆って前記支持部材に周縁部が支持されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの一面および前記半導体感圧要素を臨ませて前記支持部材、前記ハウジングおよび前記ダイヤフラム間に形成される受圧室に媒体が充填される圧力検出装置に関する。 The present invention provides a semiconductor pressure sensor in which a semiconductor pressure-sensitive element is built in a housing having a support member having a through-hole, a pressure introduction pipe fitted fluid-tightly into the through-hole from one end thereof, and the through-hole A diaphragm that covers the other end of the hole and has a peripheral edge supported by the support member, and a pressure receiving pressure formed between the support member, the housing, and the diaphragm so as to face one surface of the diaphragm and the semiconductor pressure-sensitive element The present invention relates to a pressure detection device in which a chamber is filled with a medium.
このような圧力検出装置は、たとえば特許文献1により既に知られており、このものでは、貫通孔の一端部に弾性シール部材を装着した状態で、該弾性シール部材の内周に圧力導入管の外周を摺接させつつ該圧力導入管を貫通孔に嵌入するようにしている。
ところが、上記従来のものでは、圧力導入管の支持部材への組付け時に圧力導入管の外周に弾性シール部材の内周が摺接するので、液密に密閉された状態にある受圧室の容積を減少させるようにして圧力導入管が支持部材に嵌入されることになり、圧力導入管の組付け状態で受圧室の圧力が増大しており、検出可能な圧力の下限値が制限されてしまう。 However, in the above-mentioned conventional one, since the inner periphery of the elastic seal member is in sliding contact with the outer periphery of the pressure introduction tube when the pressure introduction tube is assembled to the support member, the volume of the pressure receiving chamber in a liquid-tightly sealed state is reduced. The pressure introducing pipe is fitted into the support member in such a manner that the pressure is reduced, and the pressure in the pressure receiving chamber increases in the assembled state of the pressure introducing pipe, and the lower limit value of the detectable pressure is limited.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、組付け状態で受圧室の圧力が増大してしまうことを防止した圧力検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a pressure detection device that prevents the pressure in the pressure receiving chamber from increasing in the assembled state.
上記目的を達成するために、本発明は、貫通孔を有する支持部材と、前記貫通孔にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管を有するハウジング内に半導体感圧要素が内蔵されて成る半導体圧力センサと、前記貫通孔の他端側を覆って前記支持部材に周縁部が支持されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの一面および前記半導体感圧要素を臨ませて前記支持部材、前記ハウジングおよび前記ダイヤフラム間に形成される受圧室に媒体が充填される圧力検出装置において、前記貫通孔の一端には外方に臨む段部を形成して大径孔部が設けられ、自然な状態では前記圧力導入管の外径よりも大きな内径を有するとともに一部を支持部材から外方に突出させる環状の弾性シール部材が前記大径孔部に挿入され、前記貫通孔に前記圧力導入管が嵌入された状態で前記弾性シール部材を前記段部との間に挟圧して該弾性シール部材の内周を前記圧力導入管の外周に全周にわたって密接させるシール挟圧部材が、前記支持部材に取付けられることを特徴とする。 To achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor pressure sensitive element is incorporated in a housing having a support member having a through hole and a pressure introducing pipe fitted fluid-tightly into the through hole from one end side thereof. A semiconductor pressure sensor comprising: a diaphragm that covers the other end of the through-hole and has a peripheral edge supported by the support member; one surface of the diaphragm and the semiconductor pressure-sensitive element facing the support member, the housing, and In the pressure detection device in which a pressure receiving chamber formed between the diaphragms is filled with a medium, a large-diameter hole portion is formed at one end of the through hole by forming a stepped portion facing outward. An annular elastic seal member having an inner diameter larger than the outer diameter of the pressure introduction pipe and a part protruding outward from the support member is inserted into the large diameter hole, and the pressure introduction pipe is fitted into the through hole. A seal pinching member is attached to the support member so that the elastic seal member is pinched between the stepped portion and the inner periphery of the elastic seal member is in close contact with the outer periphery of the pressure introduction pipe over the entire circumference. It is characterized by being able to.
なお実施例のナット25が本発明のシール挟圧部材に対応する。
In addition, the
本発明の上記構成によれば、圧力導入管を貫通孔に嵌入する際には、貫通孔の一端の大径孔部に挿入されている弾性シール部材は、圧力導入管の外周に接触することはなく、圧力導入管および支持部材間はシールされていない。したがって圧力導入管の嵌入によって受圧室の容積が減少しても受圧室の圧力が増大することはなく、圧力導入管の嵌入完了後にシール挟圧部材を支持部材に取付けることで弾性シール部材の内周が圧力導入管の外周に全周にわたって密接することで受圧室のシール性が保持されることになるので、組付け状態で受圧室の圧力が増大してしまうことを防止することができる。 According to the above configuration of the present invention, when the pressure introducing tube is fitted into the through hole, the elastic seal member inserted in the large diameter hole at one end of the through hole is in contact with the outer periphery of the pressure introducing tube. There is no seal between the pressure introducing tube and the support member. Therefore, even if the volume of the pressure receiving chamber decreases due to the insertion of the pressure introducing pipe, the pressure in the pressure receiving chamber does not increase. After the fitting of the pressure introducing pipe is completed, the seal clamping member is attached to the support member to Since the periphery of the pressure introducing tube is in close contact with the outer periphery of the pressure introducing tube, the sealing performance of the pressure receiving chamber is maintained, so that the pressure in the pressure receiving chamber can be prevented from increasing in the assembled state.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on one embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1および図2は本発明の一実施例を示すものであり、図1は圧力検出装置の縦断面図、図2は組付け過程を順次示す圧力検出装置の要部縦断面図である。 1 and FIG. 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the pressure detecting device, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main portion of the pressure detecting device sequentially showing an assembling process.
先ず図1において、この圧力検出装置は、半導体圧力センサ1を用いて、該半導体圧力センサ1が備える半導体感圧要素2に対する腐食性を有する圧力媒体の圧力を検出するためのものであり、前記圧力媒体が流通する管路3にT型の継手4を介して接続される。
First, in FIG. 1, this pressure detection device is for detecting the pressure of a pressure medium having corrosiveness with respect to a semiconductor pressure-
半導体圧力センサ1は、圧力導入管5aを有して合成樹脂により形成されるハウジング5内に半導体感圧要素2が内蔵されて成るものであり、薄いシリコーンウエハーから成るダイヤフラムの表面にピエゾ抵抗が形成されて成る半導体感圧要素2は、前記圧力導入管5aの基端開口部に臨むようにしてハウジング5の内面に接着される。また半導体感圧要素2に連なる複数の端子6,6…がハウジング5を液密に貫通してハウジング5外に突出される。しかも各端子6,6…の外端はハウジング5と別体であるセンサモジュール7に接続されており、該センサモジュール7は、半導体圧力センサ1との間にセンサモジュール7を挟む位置に配置される基板8で支持される。
The semiconductor pressure sensor 1 has a
半導体圧力センサ1は支持部材9の一側に取付けられる。この支持部材9は、円盤部9aと、円盤部9aの一側中心部から同軸に突出する円筒部9bとを一体に有して、たとえば真鍮等の金属により形成されるものであり、該支持部材9の中心部には貫通孔10が設けられる。
The semiconductor pressure sensor 1 is attached to one side of the
前記貫通孔10の一端部には、一端を外部に開口した大径孔部10aが外方に臨む環状の段部10bを形成するようにして同軸に設けられており、半導体圧力センサ1のハウジング5が備える圧力導入管5aと、前記大径孔部10aの内面との間に環状の弾性シール部材11が介装され、圧力導入管5aは、貫通孔10にその一端側から流体密に嵌入されることになる。
A large-
支持部材9の他側には、貫通孔10の他端側を覆う金属たとえばステンレス鋼製のダイヤフラム12の周縁部が支持される。該ダイヤフラム12の一面および前記半導体感圧要素2を臨ませて前記支持部材9、前記ハウジング5および前記ダイヤフラム12間には受圧室13が形成され、該受圧室13には少なくとも一部を圧縮性流体とした媒体が充填されるものであり、この実施例では前記媒体の全量が空気である。
On the other side of the
支持部材9における円盤部9aの外周部には、金属たとえばステンレス鋼によって皿状に形成される挟持部材14の外周部全周が、前記円盤部9aとの間にダイヤフラム12の周縁部を挟持するようにしてかしめ結合される。而してダイヤフラム12の外周部両面と、円盤部9aおよび挟持部材14との間には、リング状のシール部材15,16が挟まれる。前記挟持部材14の中央部にはダイヤフラム12とは反対側に突出する連結筒部14aが一体に突設されており、該連結筒部14aに前記継手4が螺合等によって接続される。
On the outer peripheral portion of the
ところで、支持部材9の円盤部9aにおいてダイヤフラム12の一面に臨む面17は、ダイヤフラム12から離反するにつれて小径となるテーパ状に形成されており、この面17の中央部に貫通孔10の他端が開口するのであるが、該貫通孔10の他端には、前記ダイヤフラム12の他面に作用する圧力が所定値以上となるのに応じて前記ダイヤフラム12の一面中央部を周縁部に当接させるようにして圧力導入管5aの外径よりも小径に形成される小径絞り孔部10dが、ダイヤフラム12とは反対側に臨む環状の受け段部10cを前記貫通孔10の他端寄りに形成するようにして設けられる。
By the way, a
支持部材9における円筒部9bの外周には雄ねじ24が刻設されており、シール挟圧部材であるナット25が前記雄ねじ24に前記挿通孔18の周縁で前記支持板19に当接するようにして螺合される。このナット25の一端には半径方向内方に張り出す挟圧鍔部25aが一体に設けられる。
A
前記支持部材9における円筒部9b、前記ナット25、半導体圧力センサ1、センサモジュール7および基板8は、開口端を支持部材9の円盤部9aに当接させる有底円筒状のカバー22で覆われる。このカバー22の周方向複数箇所にはねじ部材21…が螺合されており、それらのねじ部材21…の先端を当接、係合せしめる環状溝20が、前記ナット25の外周に設けられる。
The
ところでハウジング5の圧力導入管5aおよび支持部材9間に介装される弾性シール部材11は、自然な状態では前記圧力導入管5aの外径よりも大きな内径を有するものであり、図2(a)で示すように、ナット25を緩めた状態では、弾性シール部材11はその一部を円筒部9bから突出させるようにして貫通孔10の大径孔部10aに挿入される。この状態で圧力導入管5aを段部10cに当接するまで貫通孔10に嵌入しても弾性シール部材11の内周は圧力導入管5aの外周に接触することはない。
Incidentally, the
而して図2(b)で示すように、前記圧力導入管5aが貫通孔10に嵌入された状態でナット25を締めつけると、該ナット25が備える挟圧鍔部25aが支持部材9からの弾性シール部材11の突出部に当接し、ナット25をさらに締めつけることにより、弾性シール部材11が挟圧鍔部25aおよび段部10b間に挟圧され、弾性シール部材11の内周が圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接され、弾性シール部材11の外周が大径孔部10aの内周に全周にわたって密接されることになる。
Thus, as shown in FIG. 2B, when the
次にこの実施例の作用について説明すると、支持部材9に設けられる貫通孔10のダイヤフラム12側の端部には、ダイヤフラム12に作用する圧力が所定値以上となるのに応じてダイヤフラム12の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部10dが、圧力導入管5aの外径よりも小径として設けられており、ダイヤフラム12の一面および半導体感圧要素2を臨ませて支持部材9、ハウジング5およびダイヤフラム12間に形成される受圧室13には少なくとも一部を圧縮性流体とした媒体(この実施例では全量を空気とした媒体)が充填される。
Next, the operation of this embodiment will be described. At the end of the through-
すなわち貫通孔10の他端部内径は、圧力導入管5aの外径よりも小径である小径絞り孔部10dが設けられることにより比較的小径とされており、ダイヤフラム12に設定圧以上の過大な圧力が作用してダイヤフラム12の一面中央部が貫通孔10の他端周縁部に当接した後に圧力がさらに増大しても、貫通孔10の他端部内でのダイヤフラム12の変形量は比較的小さく抑えられる。しかも受圧室13に充填される媒体の少なくとも一部は圧縮性流体であるので、貫通孔10の他端部内でのダイヤフラム12の変形に応じた容積減少分の圧力増加が受圧室13内で生じるだけである。
In other words, the inner diameter of the other end of the through
このようにして受圧室13に臨む半導体感圧要素2に過大な力が作用することを防止することができ、ダイヤフラム12への過大な圧力作用が生じても半導体感圧要素2の故障が生じることを防止することができる。
In this way, it is possible to prevent an excessive force from acting on the semiconductor pressure
しかも貫通孔10の一端には外方に臨む段部10bを形成して大径孔部10aが設けられ、自然な状態では圧力導入管5aの外径よりも大きな内径を有するとともに一部を支持部材9から外方に突出させる環状の弾性シール部材11が大径孔部10aに挿入され、貫通孔10に圧力導入管5aが嵌入された状態で弾性シール部材11を前記段部10bとの間に挟圧して該弾性シール部材11の内周を圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接させるナット25が支持部材9に取付けられる。
Moreover, a stepped
すなわちナット25を緩めた状態で圧力導入管5aを貫通孔10に嵌入する際には、大径孔部10aに挿入されている弾性シール部材11は、圧力導入管5aの外周に接触することはなく、圧力導入管5aおよび支持部材9間はシールされていない。したがって圧力導入管5aの嵌入によって受圧室13の容積が減少しても受圧室13の圧力が増大することはなく、圧力導入管5aの嵌入完了後にナット25を支持部材9に取付けることで弾性シール部材11の内周が圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接することで受圧室13のシール性が保持されることになるので、組付け状態で受圧室13の圧力が増大してしまうことを防止することができる。
That is, when the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
1・・・半導体圧力センサ
2・・・半導体感圧要素
5・・・ハウジング
5a・・・圧力導入管
9・・・支持部材
10・・・貫通孔
10a・・・大径孔部
10b・・・段部
11・・・弾性シール部材
12・・・ダイヤフラム
13・・・受圧室
25・・・シール挟圧部材であるナット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
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JP2006104141A JP2007278788A (en) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | Pressure detection device |
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---|---|---|---|---|
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KR101201465B1 (en) | 2010-11-30 | 2012-11-14 | 세종공업 주식회사 | Flush diaphragm pressure sensor and jig apparatus for the same |
US10254186B2 (en) * | 2015-12-03 | 2019-04-09 | Azbil Corporation | Pressure sensor |
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2006
- 2006-04-05 JP JP2006104141A patent/JP2007278788A/en active Pending
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US8304844B2 (en) | 2007-11-09 | 2012-11-06 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Pressure measuring device |
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