JP2017116457A - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】組み立て性の改善を図るとともに、部品形状を単純化し、かつ腐食性流体にも対応することが可能とする。【解決手段】ベースボディ21−1の下面の開口縁面(下側端面)21−1aと導圧ポート21−2の上面の開口縁面(上側端面)21−2aとの間に受圧ダイアフラム22の外周縁面22aを挟んだ状態で、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aと受圧ダイアフラム22の外周縁面22aとの重なり部を一度の溶接(レーザ溶接(周溶接))で接合する。【選択図】 図1
Description
本発明は、一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを用いた圧力センサに関する。
従来より、工業用の圧力センサとして、一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを用いた圧力センサが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
この圧力センサは、受圧ダイアフラムに加えられる被測定流体の圧力をシリコーンオイル等の圧力伝達媒体(封入液)によってセンサダイアフラムの一方の面に導き、他方の面との圧力差により生じるセンサダイアフラムの歪みを例えば歪抵抗ゲージの抵抗値変化として検出し、この抵抗値変化を電気信号に変換して取り出すように構成されている。
図2に従来の圧力センサの要部の構成を示す。同図において、1は金属製のボディ、2は受圧ダイアフラム、3はボディ1の内部に形成された封入室、4は封入室3に設けられたセンサチップ、5は電極ピンである。
この圧力センサ100において、ボディ1はベースボディ(上ボディ)1−1と導圧ポート(下ボディ)1−2とから構成され、封入室3には基台6を介してオイルスペーサ7が設けられている。オイルスペーサ7には連通路3−2が設けられ、この連通路3−2と連通するオイルスペーサ7内の空間がセンサ室3−3とされている。このセンサ室3−3にセンサチップ4が台座8を挟んで基台6に接合されている。センサチップ4内にはセンサダイアフラム4−1が設けられている。
受圧ダイアフラム2は、ベースボディ1−1の下面に台座面として形成されたリング状の凸部1−11にその外周縁面2aを溶接して接合されており、この受圧ダイアフラム2の背面に受圧室3−1が形成され、この受圧室3−1が連通路3−2を通してセンサ室3−3と連通している。この受圧室3−1と連通路3−2とセンサ室3−3とから構成される封入室3には封入液9が封入されている。
導圧ポート1−2は、受圧ダイアフラム2へ被測定流体を導く導圧路10を備えており、導圧路10の被測定流体の導出口10aは少し広げられ、内段面として開口縁面10bが形成されている。ベースボディ1−1は、受圧ダイアフラム2が溶接されたベースボディ1−1の凸部1−11を導圧ポート1−2の導出口10aに嵌め込み、この凸部1−11の外側に位置するベースボディ1−1の下側の端面(下側端面)1−1aと導出口10aの外側に位置する導圧ポート1−2の上側の端面(上側端面)1−2aとを当接させ、この下側端面1−1aと上側端面1−2aとを溶接することによって、導圧ポート1−2に接合されている。この場合、ベースボディ1−1の下側端面1−1aと導圧ポート1−2の上側端面1−2aとの溶接は、その溶接箇所を溶接部1aとして黒く塗りつぶして示すように、受圧ダイアフラム2の受圧面に沿う方向(横方向)から全周にわたって行われている。
なお、11は溶接リング、12は封入室3の封入液9を封止する封止ボール、13はセンサチップ4と電極ピン5とを電気的に接続するワイヤ、14はベースボディ1−2と電極ピン5との間の電気的絶縁および封入液9の漏洩を防止するためのシール材である。また、受圧ダイアフラム2の外周縁面2aのベースボディ1−1の凸部(台座面)1−11への溶接は、受圧ダイアフラム2の外周縁面2aの上面に溶接リング11を重ね、この重ねた溶接リング11の上から行われている。
この圧力センサ100では、導圧ポート1−2の導圧路10を通して導かれてくる被測定流体(流体、ガス)からの圧力P1を受圧ダイアフラム2が受け、この受圧ダイアフラム2が受けた被測定流体の圧力P1が封入室3内の封入液9に伝わり、受圧室3−1,連通路3−2およびセンサ室3−3を経てセンサチップ4内のセンサダイアフラム4−1の一方の面に導かれる。センサダイアフラム4−1の他方の面は大気に解放されている。あるいは、被測定流体(第1の被測定流体)の圧力P1とは別の被測定流体(第2の被測定流体)の圧力P2が導かれる。
これにより、センサダイアフラム4−1に歪みが生じ、このセンサダイアフラム4−1の歪みが歪抵抗ゲージの抵抗値変化として検出され、この抵抗値変化が電気信号(圧力差に応じた信号)に変換され、ワイヤ13を通して電極ピン5より取り出される。
しかしながら、この圧力センサ100では、ベースボディ1−1への受圧ダイアフラム2の溶接と、この受圧ダイアフラム2が溶接されたベースボディ1−1の導圧ポート1−2への溶接との2回の溶接が必要である。また、溶接時の熱影響緩和のために、ベースボディ1−1と導圧ポート1−2との突き合わせを開先構造とする必要がある。このため、ベースボディ1−1や導圧ポート1−2の部品形状が複雑となる。
なお、この構造において、ベースボディ1−1と導圧ポート1−2と受圧ダイアフラム2とを一度に溶接したいというニーズがあるが、実際には受圧ダイアフラム2が破れるため、実現は困難である。
また、この圧力センサ100では、受圧ダイアフラム2が被測定流体からの圧力P1を受ける際に、受圧ダイアフラム2のベースボディ1−1との溶接部にも被測定流体からの圧力P1を受ける。すなわち、受圧ダイアフラム2のベースボディ1−1との溶接部が接液する。被測定流体が腐食性流体である場合には、この溶接部から応力腐食割れを発生する虞がある。このため、従来の圧力センサ100では、腐食性流体の使用は不可とされる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、組み立て性の改善を図るとともに、部品形状を単純化し、かつ腐食性流体にも対応することが可能な圧力センサを提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを備えたセンサチップと、センサチップを収容したベースボディと、センサダイアフラムの一方の面への被測定流体からの圧力を受ける受圧ダイアフラムと、受圧ダイアフラムへ被測定流体を導く導圧路を備えた導圧ポートとを備え、受圧ダイアフラムは、ベースボディの端面と導圧ポートの端面との間にその外周縁面が挾まれ、ベースボディと導圧ポートと受圧ダイアフラムとは、ベースボディの端面と導圧ポートの端面と受圧ダイアフラムの外周縁面との重なり部が一度の溶接で接合されていることを特徴とする。
この発明において、ベースボディと導圧ポートと受圧ダイアフラムとは、ベースボディの端面と導圧ポートの端面との間に受圧ダイアフラムの外周縁面を挾んだ状態で、ベースボディの端面と導圧ポートの端面と受圧ダイアフラムの外周縁面との重なり部が一度の溶接で接合される。これにより、溶接の工程が減らし、組み立て性の改善を図ることが可能となる。また、ベースボディと導圧ポートとの突き合わせを開先構造とする必要をなくし、部品形状を単純化することが可能となる。また、溶接部を外周のみに構成するようにして、被測定流体の溶接部への接触を避け、腐食性流体への対応も可能となる。
本発明によれば、ベースボディの端面と導圧ポートの端面との間に受圧ダイアフラムの外周縁面を挾み、ベースボディの端面と導圧ポートの端面と受圧ダイアフラムの外周縁面との重なり部を一度の溶接で接合するようにしたので、組み立て性の改善を図るとともに、部品形状を単純化し、かつ腐食性流体にも対応することが可能となる。
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。
図1は、本発明の実施の形態に係る圧力センサの要部の構成を示す図ある。同図において、21は金属製のボディ、22は受圧ダイアフラム、23はボディ21の内部に形成された封入室、24は封入室23に設けられたセンサチップ、25は電極ピンである。
この圧力センサ200において、ボディ21はベースボディ(上ボディ)21−1と導圧ポート(下ボディ)21−2とから構成され、封入室23には基台26を介してオイルスペーサ27が設けられている。オイルスペーサ27には連通路23−2が設けられ、この連通路23−2と連通するオイルスペーサ27内の空間がセンサ室23−3とされている。このセンサ室23−3にセンサチップ24が台座28を挟んで基台26に接合されている。センサチップ24内にはセンサダイアフラム24−1が設けられている。
また、この圧力センサ200において、ベースボディ21−1と導圧ポート21−2と受圧ダイアフラム22とは、ベースボディ21−1の下面の開口縁面(下側端面)21−1aと導圧ポート21−2の上面の開口縁面(上側端面)21−2aとの間に受圧ダイアフラム22の外周縁面22aを挟んだ状態で、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aと受圧ダイアフラム22の外周縁面22aとの重なり部が一度の溶接で接合されている。
この実施の形態では、その溶接箇所を溶接部21aとして黒く塗りつぶして示すように、ベースボディ21−1と導圧ポート21−2と受圧ダイアフラム22の3部品の溶接部21aの外径を揃え、受圧ダイアフラム22の受圧面に沿う方向(横方向)から、レーザ溶接によって全周にわたって行う。すなわち、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aと受圧ダイアフラム22の外周縁面22aとの重なり部を一度に周溶接する。
また、この圧力センサ200では、受圧ダイアフラム22の背面に受圧室23−1が形成され、この受圧室23−1が連通路23−2を通してセンサ室23−3と連通している。この受圧室23−1と連通路23−2とセンサ室23−3とから構成される封入室23には封入液29が封入されている。
導圧ポート21−2は、受圧ダイアフラム22へ被測定流体を導く導圧路30を備えており、導圧路30の被測定流体の導出口30aが拡径され、この拡径された導出口30aの開口縁面が導圧ポート21−2の上側端面21−2aとされている。
なお、31は封入室23の封入液29を封止する封止ボール、32はセンサチップ24と電極ピン25とを電気的に接続するワイヤ、33はベースボディ21−1と電極ピン25との間の電気的絶縁および封入液29の漏洩を防止するためのシール材である。
この圧力センサ200では、導圧ポート21−2の導圧路30を通して導かれてくる被測定流体(流体、ガス)からの圧力P1を受圧ダイアフラム22が受け、この受圧ダイアフラム22が受けた被測定流体の圧力P1が封入室23内の封入液29に伝わり、受圧室23−1,連通路23−2およびセンサ室23−3を経てセンサチップ24内のセンサダイアフラム24−1の一方の面に導かれる。センサダイアフラム24−1の他方の面は大気に解放されている。あるいは、被測定流体(第1の被測定流体)の圧力P1とは別の被測定流体(第2の被測定流体)の圧力P2が導かれる。
これにより、センサダイアフラム24−1に歪みが生じ、このセンサダイアフラム24−1の歪みが歪抵抗ゲージの抵抗値変化として検出され、この抵抗値変化が電気信号(圧力差に応じた信号)に変換され、ワイヤ32を通して電極ピン25より取り出される。
この圧力センサ200において、ベースボディ21−1と導圧ポート21−2と受圧ダイアフラム22とは、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aとの間に受圧ダイアフラム22の外周縁面22aを挟んだ状態で、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aと受圧ダイアフラム22の外周縁面22aとの重なり部を一度の溶接で接合する構造とされている。
このような構造とすることにより、ベースボディ21−1と導圧ポート21−2と受圧ダイアフラム22の3部品の溶接部21aの外径を揃え、容易に芯出しをしつつ、ベースボディ21−1の下側端面21−1aと導圧ポート21−2の上側端面21−2aと受圧ダイアフラム22の外周縁面22aとの重なり部の溶接を一度で行うことが可能となる。これにより、溶接の工程を減らし、組み立て性の改善を図ることができるものとなる。
また、3部品を一度で溶接するために重ね合わせる際、同心を取りやすい構造であるため、レーザ溶接を適用するメリットが出せる。すなわち、レーザ溶接とすることでベースボディ21−1と導圧ポート21−2との突き合わせを開先構造とする必要がなく、部品形状を単純化することができるようになる。また、受圧ダイアフラム22への過大かつ局所的な入熱を避けることも可能となる。
さらに、この圧力センサ200では、溶接部21aを外周のみに構成するようにして、被測定流体の溶接部21aへの接触を避け、腐食性流体への対応も可能となる。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
本発明は、工業用の圧力センサとして利用することができる。
21…ボディ、21−1…ベースボディ(上ボディ)、21−1a…下側端面、21−2…導圧ポート(下ボディ)、21−2a…上側端面、21a…溶接部、22…受圧ダイアフラム、22a…外周縁面、23…封入室、24…センサチップ、24−1…センサダイアフラム、29…封入液、30…導圧路、30a…導出口、200…圧力センサ。
Claims (2)
- 一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを備えたセンサチップと、
前記センサチップを収容したベースボディと、
前記センサダイアフラムの一方の面への被測定流体からの圧力を受ける受圧ダイアフラムと、
前記受圧ダイアフラムへ前記被測定流体を導く導圧路を備えた導圧ポートとを備え、
前記受圧ダイアフラムは、
前記ベースボディの端面と前記導圧ポートの端面との間にその外周縁面が挾まれ、
前記ベースボディと前記導圧ポートと前記受圧ダイアフラムとは、
前記ベースボディの端面と前記導圧ポートの端面と前記受圧ダイアフラムの外周縁面との重なり部が一度の溶接で接合されている
ことを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載された圧力センサにおいて、
前記受圧ダイアフラムの受圧面に沿う方向を横方向とした場合、
前記ベースボディと前記導圧ポートと前記受圧ダイアフラムとは、
前記重なり部が全周にわたって横方向から溶接されている
ことを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015253629A JP2017116457A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015253629A JP2017116457A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017116457A true JP2017116457A (ja) | 2017-06-29 |
Family
ID=59231929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015253629A Pending JP2017116457A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017116457A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113945318A (zh) * | 2020-07-16 | 2022-01-18 | 阿自倍尔株式会社 | 压力传感器 |
-
2015
- 2015-12-25 JP JP2015253629A patent/JP2017116457A/ja active Pending
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CN113945318A (zh) * | 2020-07-16 | 2022-01-18 | 阿自倍尔株式会社 | 压力传感器 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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