JP2547374Y2 - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JP2547374Y2
JP2547374Y2 JP1996008971U JP897196U JP2547374Y2 JP 2547374 Y2 JP2547374 Y2 JP 2547374Y2 JP 1996008971 U JP1996008971 U JP 1996008971U JP 897196 U JP897196 U JP 897196U JP 2547374 Y2 JP2547374 Y2 JP 2547374Y2
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resistor
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ロベルト・デル’アックァ
ジュセッペ・デル’オルト
ジルベルト・デンディ
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マレリ・オートロニカ・ソシエタ・ペル・アチオニ
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm

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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】本考案は圧力センサに関し、
さらに詳述すれば支持体と、ダイヤフラムよりなる圧力
センサであって、該ダイヤフラムの周辺部は支持体に接
着されると共に、中央部は該支持体から浮いた状態と
し、支持体に対向する面に圧電抵抗性トランスデューサ
として動作する少なくとも一つの厚みのあるフィルム状
抵抗体を備えて、圧力が加わるとダイヤフラムは支持体
の方に向かって弾性変形する圧力センサに関する。
【０００２】
【従来技術】この種の圧力センサの従来例を添付の図１
から図３に示す。公知の如く、これは実質的に円状で、
通常セラミック材で造られた硬い支持体１を有し、その
上面には、支持体(図２)に設けた平坦な窪み部１bを囲
うように構成た環状の突起１aが設けられている。セン
サには更にダイヤフラム２が設けてあり、通常円状のセ
ラミック材で構成されている。その厚みは、例えば約５
００ミクロンである。このダイヤフラムはその周辺部に
おいて支持体１の環状突起部１aの上面と接着剤３の層
により固着されている。通常、ダイヤフラム２および支
持体１の突出部１aはシルク・スクリーン・プリンティ
ングにより透明な接着剤の層を設け、ダイヤフラムと支
持体とをオーブンの中で並置し接着層を溶解する。接着
工程の前に、支持体１に面するダイヤフラム２の面２a
に、圧電抵抗トランスデューサからなる歪みゲージとし
て動作する厚みのあるフィルム状の抵抗体Ｒと、それら
を相互および外部に電気的に接続するための導電膜(こ
れらもシルク・スクリーン・プリンティングによるフィ
ルム蒸着の技術により設けられる)がさらに設けられ
る。
【０００３】このような構成よりなる圧力センサの動作
は、説明する。図３の矢印Ｓで示すようにダイヤフラム
２に外部から圧力が加わると、ダイヤフラム２はその弾
性により支持体１の方向に変形する。その結果、フィル
ム抵抗体６も変形しその抵抗値も変化する。この抵抗の
変化を公知の外部回路により検出すればよい。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところが、図１から図
３で説明した公知の圧力センサは次の問題点がある。通
常、ダイヤフラムの大きさは、センサが測定しようとす
る圧力の範囲に応じて決めている。すなわち、圧力の測
定範囲が比較的低い場合はダイヤフラムの厚みは比較的
薄く、他方圧力測定範囲が比較的高い場合はダイヤフラ
ムは厚くしなければならない。
【０００５】ある特定使用においても対応できるよう、
所定の測定範囲内での圧力には言うまでもなく耐え得る
が、測定範囲の最大圧力よりも更に高い圧力にも耐え得
るように構成される必要がある。例えば、０.５〜２バ
ールの範囲で圧力を測定するように構成されたセンサに
あっては、安全性の面から、例えば１０バールまでの圧
力に耐え得るように構成する必要がある。この場合、圧
力センサのダイヤフラムはこれらの要求を満たすように
作られているので、ダイヤフラムは大きくなり１０バー
ルの圧力に対しても塑性変形することなく、その弾性力
の範囲内で変形するよう構成されている。従ってこの基
準によりダイヤフラムを構成すれば、実用面においてセ
ンサの感度が劣化し、測定範囲が例えば５バールのもの
で、その測定範囲内で圧力が変化したとしてもダイヤフ
ラムの変形は比較的狭い範囲で変化する。
【０００６】上記従来のセンサにおいては、測定範囲の
最大圧力よりも高い圧力に対しても耐え得るようダイヤ
フラムの大きさが構成されているので、測定範囲内での
圧力に対しては感度が悪いという欠点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本考案の目的は上述の欠
点を解消した圧力センサを提供することにある。
【０００８】この目的を達成するため、本考案にかかる
圧力センサにおいては、ダイヤフラムに接続される支持
体の面は平坦になっており、接着層の厚みを調整し、圧
力が加わってない場合(休止時)のダイヤフラムと支持体
の面との距離が、測定範囲の最大圧力が加わったときダ
イヤフラムが変形する距離と等しくなるよう構成されて
いる。
【０００９】従って、本考案にかかるセンサにおいて
は、実質的に測定範囲の最大圧力もしくはそれを少し越
える圧力に耐えるよう、すなわち、かかる圧力で折れ曲
がって元の状態に戻らなくなることなく弾性力の範囲内
で変形するようダイヤフラムの大きさを決めることがで
きる。もし、センサのダイヤフラムに加わる圧力が測定
範囲の最大圧力を越えるとすれば、ダイヤフラムは支持
体１の面に当接し過剰な圧力にも耐えることができる。
【００１０】
【考案の実施の形態】以下、本考案の実施の形態を添付
図に従って詳述する。図４、図５は本考案にかかる圧力
センサを示し、それは、例えばセラミック材で構成され
た支持体１０と、例えば薄い円板状でセラミック材より
構成されるダイヤフラム２０を有し、ダイヤフラム２０
は支持体１０に固定されている。特に第５図に示すよう
に、支持体１０の上面１０aは平坦になっている。ダイ
ヤフラム２０は環状の接着剤層３０により支持体１０に
支持され固定される。接着剤の層の厚みＤは正確に調整
され、休止時における支持体１０の上面１０aとダイヤ
フラム２０との距離が、測定範囲の最大圧力が加わった
ときにダイヤフラム２０が窪む距離と実質的に等しい距
離になるように構成されている。従って、例えば圧力セ
ンサが最大５バールまで測定するように構成されるとす
れば、接着層の厚みを調整し、休止時におけるダイヤフ
ラム２０と支持体１０の面１０aとの距離が最大圧力５
バールによりダイヤフラムが弾性変形して窪む距離と等
しくなるよう構成する。この場合、もしダイヤフラム２
０に１０バールの圧力が加わったとすれば、第６図に示
すようにダイヤフラムは支持体１０の面１０aと圧接さ
れ余分の圧力を支持体１０で吸収する。従って、実際セ
ンサが耐えることができる圧力は、支持体１０が耐え得
る圧力に等しい。
【００１１】休止時におけるダイヤフラムと支持体との
間の距離は支持体およびダイヤフラムのそれぞれにシル
ク・スクリーン・プリンティングにより付与される接着
剤の層の厚みを加減することにより正確に調整すること
ができる。典型的な例においては、休止時のダイヤフラ
ムと支持体との距離は数１０ミクロンのオーダーであ
る。
【００１２】好ましい実施の形態においては、図５およ
び図６に示すように支持体１０の面１０aで、ダイヤフ
ラム２０の中央に設けたフィルム状の抵抗体Ｒに対向し
た位置に凹部１０bが形成されている。従って、図６に
示すように、圧力が加わりダイヤフラム２０が支持体１
０に当接しても、フィルム状抵抗体は凹部１０bに嵌ま
り込み支持体にあたることがないのでその損傷を回避す
ることができる。以上、詳述した如く本考案にかかる圧
力センサは所期の目的を達する有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の圧力センサの斜視図。
【図２】 図１に示す線II−IIに沿って切断した切断断
面図。
【図３】 図２と同じ断面図であり動作を示す説明図。
【図４】 本考案にかかる圧力センサの一実施の形態を
示す斜視図。
【図５】 図４に示す線V−Vに沿って切断した切断断面
図。
【図６】 図５と同様な断面図で測定範囲の最大圧力よ
りも高い圧力が加わったときの状態を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１０…支持体、 ２０…ダイヤフラム、３０…接着剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−44993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−143422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−151536（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−191950（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強固な支持体（１０）と、ダイヤフラム
    （２０）よりなる圧力センサであって、ダイヤフラム
    （２０）は、接着剤（３０）の層により支持体（１０）
    に固着された周辺部と、支持体（１０）から隔てられた
    中央部とを持ち、かつ、支持体（１０）に面する表面上
    に、導電性フィルムを有しており、ダイヤフラム（２
    ０）に結合される支持体（１０）の前記表面（１０ａ）
    はフラットであり、ダイヤフラム（２０）は、その表面
    に測定される最大限まで圧力が印加された時、許容され
    た変形距離（Ｄ）まで弾性変形して、その中央部の強固
    な支持体（１０）に対する距離を変化できるようになっ
    ており、 前記導電性フィルムは、圧電抵抗性トランスジューサと
    して作用する少なくとも一つのフィルム状の抵抗体
    （Ｒ）を備え、 ダイヤフラム（２０）と支持体（１０）の表面（１０
    ａ）との非測定時の距離（Ｄ）が、圧力測定範囲の最大
    圧力が印加された時のダイヤフラムの変形距離（Ｄ）と
    実質的に等しくなるよう、接着剤（３０）の層は、調整
    された厚さを有し、上記少なくとも一つのフィルム状の
    抵抗体（Ｒ）は、ダイヤフラム（２０）の中央部に配さ
    れ、かつ、少なくとも一つの抵抗体（Ｒ）と対向する強
    固な支持体（１０）の表面（１０ａ）の領域は凹部（１
    ０ｂ）が形成され、前記最大値を超える過剰圧が加えら
    れた時、ダイヤフラムの中央部は、強固な支持体に当接
    し、前記支持体上へ押圧力が吸収されると共に、抵抗体
    （Ｒ）が上記凹部に入り込み、強固な支持体に接触しな
    いようにしたことにより、ダイヤフラム及び抵抗体は損
    傷することなく耐え得ることを特徴とする圧力センサ。
  2. 【請求項２】 上記距離（Ｄ）は１０ミクロンのオーダ
    ーである請求項第１項に記載の圧力センサ。
  3. 【請求項３】上記ダイヤフラムはセラミック材料による
    薄いディスクであり、上記接着剤の層はガラス質である
    請求項第１項ないし第２項のいずれかに記載の圧力セン
    サ。
  4. 【請求項４】上記抵抗体（Ｒ）は、外部回路への接続の
    ために導電性のトラックを持ち、接着剤の層は、シルク
    スクリーンプリント法によって、支持体およびダイヤフ
    ラム上に配され、ダイヤフラム上に配された接着剤の層
    は、前記配された導電性に続く請求項第１項ないし第３
    項のいずれかに記載の圧力センサ。
  5. 【請求項５】上記ダイヤフラムの厚さは、最大測定圧が
    ５気圧のオーダーに対しては５００ミクロンであり、過
    剰圧は１０気圧以上である請求項第１項ないし第４項の
    いずれかに記載の圧力センサ。
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BR (1) BR8700717A (ja)
CH (1) CH669848A5 (ja)
DE (1) DE3703697A1 (ja)
ES (1) ES1001567Y (ja)
FR (1) FR2594224B1 (ja)
GB (1) GB2186376B (ja)
IT (1) IT1187900B (ja)
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