JP3431603B2 - 圧力センサ - Google Patents
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- 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
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】圧力測定技術では、たとえば絶対圧セン
サおよび相対圧センサが使用される。絶対圧センサで
は、測定したい圧力は絶対圧、つまり真空に対する圧力
差として検出される。相対圧センサでは、測定したい圧
力は、基準圧に対する圧力差の形式で測定される。基準
圧とは、センサが設けられている位置を支配する周辺圧
である。多くの使用例では、基準圧は装置を使用する位
置における大気圧である。
サおよび相対圧センサが使用される。絶対圧センサで
は、測定したい圧力は絶対圧、つまり真空に対する圧力
差として検出される。相対圧センサでは、測定したい圧
力は、基準圧に対する圧力差の形式で測定される。基準
圧とは、センサが設けられている位置を支配する周辺圧
である。多くの使用例では、基準圧は装置を使用する位
置における大気圧である。
【０００３】圧力センサは多くの産業分野、たとえば化
学および食品産業で使用される。これらの産業分野で
は、多くの場合大きな装置が存在し、この大きな装置に
おいて、装置の中を進行するプロセスの検出および／ま
たは制御および／または調整および／または自動化のた
めに、複数の位置で圧力が測定される。この場合たとえ
ば様々な測定領域を備えた多数の圧力センサが使用され
る。
学および食品産業で使用される。これらの産業分野で
は、多くの場合大きな装置が存在し、この大きな装置に
おいて、装置の中を進行するプロセスの検出および／ま
たは制御および／または調整および／または自動化のた
めに、複数の位置で圧力が測定される。この場合たとえ
ば様々な測定領域を備えた多数の圧力センサが使用され
る。
【０００４】したがって現場の使用者にとっても、圧力
センサの製造者にとっても、保管、保守、実用性の理由
で、圧力センサをモジュール構成ユニットとして構成す
ると有利であって、この圧力センサは現場で必要な場
合、たとえば使用に応じて適合された電子システムを有
する測定装置ケーシングか、または測定位置に適合する
プロセス接続部を備えることができる。
センサの製造者にとっても、保管、保守、実用性の理由
で、圧力センサをモジュール構成ユニットとして構成す
ると有利であって、この圧力センサは現場で必要な場
合、たとえば使用に応じて適合された電子システムを有
する測定装置ケーシングか、または測定位置に適合する
プロセス接続部を備えることができる。
【０００５】圧力センサは通常、測定セルと、測定セル
取付台と、測定セルに結合された電子センサシステムと
を備えている。モジュール式の圧力センサでは、電子セ
ンサシステムは、電子センサシステムを、たとえば測定
装置電子システムまたは供給ユニットおよび／または信
号評価ユニットに接続するためにアクセス可能に構成し
なければならない。しかしながら電子センサシステムお
よび電気接続部は、特に湿気と機械負荷に対して敏感で
ある。
取付台と、測定セルに結合された電子センサシステムと
を備えている。モジュール式の圧力センサでは、電子セ
ンサシステムは、電子センサシステムを、たとえば測定
装置電子システムまたは供給ユニットおよび／または信
号評価ユニットに接続するためにアクセス可能に構成し
なければならない。しかしながら電子センサシステムお
よび電気接続部は、特に湿気と機械負荷に対して敏感で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、測定セルと、測定セル取付台と、測定セルに結合
された電子センサシステムとを備え、しかも電子センサ
システムおよびその電気的な接続部分が湿気と機械負荷
に対して保護されているような圧力センサを提供するこ
とである。
題は、測定セルと、測定セル取付台と、測定セルに結合
された電子センサシステムとを備え、しかも電子センサ
システムおよびその電気的な接続部分が湿気と機械負荷
に対して保護されているような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】この課題を解決するため
の本発明の装置によれば、測定セルと、測定セル取付台
と、測定セルに結合された電子センサシステムとが設け
られており、電子センサシステムが保護クッションにカ
プセル封じされており、保護クッションが封入剤によっ
て取り囲まれている。
の本発明の装置によれば、測定セルと、測定セル取付台
と、測定セルに結合された電子センサシステムとが設け
られており、電子センサシステムが保護クッションにカ
プセル封じされており、保護クッションが封入剤によっ
て取り囲まれている。
【０００８】本発明の別の実施形態によれば、半径方向
で測定セルと測定セル取付台の間に存在する間隙にシー
ルが射出成形されている。
で測定セルと測定セル取付台の間に存在する間隙にシー
ルが射出成形されている。
【０００９】さらに別の実施形態によれば、測定セル
と、射出成形されたシールと、測定セル取付台との寸法
に基づいて、測定セルと、射出成形されたシールとの半
径方向の温度膨張量が、測定セル取付台の半径方向の温
度膨張量と同一である。
と、射出成形されたシールと、測定セル取付台との寸法
に基づいて、測定セルと、射出成形されたシールとの半
径方向の温度膨張量が、測定セル取付台の半径方向の温
度膨張量と同一である。
【００１０】本発明の１実施形態によれば、射出成形さ
れたシールがシリコーンまたはポリウレタンから形成さ
れている。
れたシールがシリコーンまたはポリウレタンから形成さ
れている。
【００１１】本発明の１実施形態によれば、保護クッシ
ョンがフォーム材料から成っている。
ョンがフォーム材料から成っている。
【００１２】別の実施形態によれば、フォーム材料が連
続気泡と独立気泡とを有している。
続気泡と独立気泡とを有している。
【００１３】別の実施形態によれば、封入剤がポリウレ
タンから成っている。
タンから成っている。
【００１４】別の実施形態によれば、圧力センサが金属
製のカバーを有し、カバーが封入剤と保護クッションと
の間を延びている。
製のカバーを有し、カバーが封入剤と保護クッションと
の間を延びている。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図示の
実施例を用いて詳しく説明する。図１および図２で示し
た同じ構成部材には同一の符号を付した。
実施例を用いて詳しく説明する。図１および図２で示し
た同じ構成部材には同一の符号を付した。
【００１６】図１には、本発明の圧力センサが断面図で
示されている。圧力センサは測定セル１（Messzelle）
を有しており、この測定セル１は測定セル取付台（Mess
zelleneinfassung）３に固定されている。
示されている。圧力センサは測定セル１（Messzelle）
を有しており、この測定セル１は測定セル取付台（Mess
zelleneinfassung）３に固定されている。
【００１７】図１に示した実施例では、測定セル１はセ
ラミック製の容量型相対圧測定セルである。この測定セ
ル１は基体５と測定ダイヤフラム７とを有している。基
体５はたとえばセラミックから成っている。測定ダイヤ
フラム７も同様にセラミックから成っているかまたはた
とえばサファイアから成っている。測定ダイヤフラム７
および基体５は縁部で、接合箇所９によって、測定室を
形成しながら互いに圧密および気密に結合されている。
測定ダイヤフラム７は圧力に敏感である。すなわち測定
ダイヤフラム７に作用する圧力によって、測定ダイヤフ
ラム７はその静止状態から振れることになる。
ラミック製の容量型相対圧測定セルである。この測定セ
ル１は基体５と測定ダイヤフラム７とを有している。基
体５はたとえばセラミックから成っている。測定ダイヤ
フラム７も同様にセラミックから成っているかまたはた
とえばサファイアから成っている。測定ダイヤフラム７
および基体５は縁部で、接合箇所９によって、測定室を
形成しながら互いに圧密および気密に結合されている。
測定ダイヤフラム７は圧力に敏感である。すなわち測定
ダイヤフラム７に作用する圧力によって、測定ダイヤフ
ラム７はその静止状態から振れることになる。
【００１８】測定ダイヤフラム７の内面に電極１１が配
置されており、反対側に位置する基体５の内面に少なく
とも１つの対抗電極１３が配置されている。測定ダイヤ
フラム７の電極１１は、接合箇所９を通って電気的に接
触接続されていて、外側でたとえばアースに接続されて
いる。基体５の対抗電極１３は、基体５を通って、基体
５の外側に向かって電気的に接触接続されていて、基体
５に配置された電子センサシステム１５にガイドされて
いる。電極１１と対抗電極１３とはコンデンサを形成し
ており、電子センサシステム１５はコンデンサの容量変
化を、たとえば相応に変化する電圧に変換する。
置されており、反対側に位置する基体５の内面に少なく
とも１つの対抗電極１３が配置されている。測定ダイヤ
フラム７の電極１１は、接合箇所９を通って電気的に接
触接続されていて、外側でたとえばアースに接続されて
いる。基体５の対抗電極１３は、基体５を通って、基体
５の外側に向かって電気的に接触接続されていて、基体
５に配置された電子センサシステム１５にガイドされて
いる。電極１１と対抗電極１３とはコンデンサを形成し
ており、電子センサシステム１５はコンデンサの容量変
化を、たとえば相応に変化する電圧に変換する。
【００１９】基体５は貫通孔を備えており、この貫通孔
に小管１７が挿入されていて、この小管１７は測定セル
取付台３の内室を測定室と接続している。小管１７を介
して、測定セル取付台３内を支配している基準圧Ｐ
Ｒが、測定ダイヤフラム７の内面に作用する。この基準
圧に測定したい圧力が関連している。この基準圧ＰＲは
図１において矢印で示されている。
に小管１７が挿入されていて、この小管１７は測定セル
取付台３の内室を測定室と接続している。小管１７を介
して、測定セル取付台３内を支配している基準圧Ｐ
Ｒが、測定ダイヤフラム７の内面に作用する。この基準
圧に測定したい圧力が関連している。この基準圧ＰＲは
図１において矢印で示されている。
【００２０】作動中に測定ダイヤフラム７の外面に、測
定したい圧力Ｐが作用する。この圧力Ｐも同様に図１に
おいて矢印で示されている。
定したい圧力Ｐが作用する。この圧力Ｐも同様に図１に
おいて矢印で示されている。
【００２１】圧力Ｐおよび基準圧ＰＲは、測定したい相
対圧に関連する、測定ダイヤフラム７の振れをもたら
し、この振れは、前述の容量型電気機械式変換器によっ
て検出され、電子センサシステム１５によって電気的な
測定量に変換される。接続線路１９を介して、測定量に
対する後続の処理および／または評価を行うことができ
る。
対圧に関連する、測定ダイヤフラム７の振れをもたら
し、この振れは、前述の容量型電気機械式変換器によっ
て検出され、電子センサシステム１５によって電気的な
測定量に変換される。接続線路１９を介して、測定量に
対する後続の処理および／または評価を行うことができ
る。
【００２２】前述のセラミック製の容量型測定セルの代
わりに、たとえば圧電抵抗型の測定セルを使用すること
もできる。このような形式の測定セルが使用される場
合、変換器は測定ダイヤフラムに取り付けられたひずみ
ゲージを有している。測定室は、このような測定セルの
場合でも、測定ダイヤフラムがその外側縁部で取り付け
られている基体と、測定ダイヤフラムとによって形成す
ることができる。
わりに、たとえば圧電抵抗型の測定セルを使用すること
もできる。このような形式の測定セルが使用される場
合、変換器は測定ダイヤフラムに取り付けられたひずみ
ゲージを有している。測定室は、このような測定セルの
場合でも、測定ダイヤフラムがその外側縁部で取り付け
られている基体と、測定ダイヤフラムとによって形成す
ることができる。
【００２３】測定セル取付台３はほぼ円筒形で、作動中
にプロセス（Prozess）に向いた端部と、作動中にプロ
セスとは反対側の端部とを有している。測定セル取付台
３は有利には金属、たとえばステンレス鋼から成ってい
る。測定ダイヤフラム７がプロセスに向いた方向に、基
体５がプロセスとは反対側の方向に位置するように、測
定セル１は測定セル取付台３に取り付けられている。
にプロセス（Prozess）に向いた端部と、作動中にプロ
セスとは反対側の端部とを有している。測定セル取付台
３は有利には金属、たとえばステンレス鋼から成ってい
る。測定ダイヤフラム７がプロセスに向いた方向に、基
体５がプロセスとは反対側の方向に位置するように、測
定セル１は測定セル取付台３に取り付けられている。
【００２４】測定セル取付台３はほぼ円筒形の外側エレ
メント２１と、これに対して同軸的に配置された、同様
にほぼ円筒形の内側エレメント２３とを有している。内
側エレメント２３はプロセスとは反対側の端部で、半径
方向外側に延びる肩部２４を備えており、この肩部２４
は外側エレメント２１のプロセスとは反対側の端面に載
設されている。外側エレメント２１に内側エレメント２
３を結合させるためにねじが設けられており、ねじは肩
部２４を貫通し、外側エレメント２１の対応する孔にね
じ込まれている。内側エレメント２３のプロセスに向い
た側の端面は、測定セル１のための支持部として役立
つ。
メント２１と、これに対して同軸的に配置された、同様
にほぼ円筒形の内側エレメント２３とを有している。内
側エレメント２３はプロセスとは反対側の端部で、半径
方向外側に延びる肩部２４を備えており、この肩部２４
は外側エレメント２１のプロセスとは反対側の端面に載
設されている。外側エレメント２１に内側エレメント２
３を結合させるためにねじが設けられており、ねじは肩
部２４を貫通し、外側エレメント２１の対応する孔にね
じ込まれている。内側エレメント２３のプロセスに向い
た側の端面は、測定セル１のための支持部として役立
つ。
【００２５】電子センサシステム１５は保護クッション
２５にカプセル封じ（einkapseln）されている。保護ク
ッション２５は、有利には極めて柔らかい材料から成っ
ており、機械力作用を、電子センサシステム１５と、接
続線路１９に対する電子センサシステム１５の接続部と
から遠くで維持するのに役立つ。測定セル取付台３の内
室は測定セル１と中空シリンダ２３と保護クッション２
５とによって制限されており、この内室は封入剤２７
（Verguss）で充填されている。封入剤２７は有利には
ほとんど吸水性を有していない。封入剤としてたとえば
ポリウレタンを使用することができる。僅かな吸水性し
か備えていない材料は、原則として極めて硬く、したが
って機械的に敏感な構成部材を受容するためには適して
いない。しかしながら本発明に基づいて、電子センサシ
ステム１５が保護クッション２５によって機械的に保護
されているので、この場合吸水性をほとんど備えていな
い封入剤を使用することができる。
２５にカプセル封じ（einkapseln）されている。保護ク
ッション２５は、有利には極めて柔らかい材料から成っ
ており、機械力作用を、電子センサシステム１５と、接
続線路１９に対する電子センサシステム１５の接続部と
から遠くで維持するのに役立つ。測定セル取付台３の内
室は測定セル１と中空シリンダ２３と保護クッション２
５とによって制限されており、この内室は封入剤２７
（Verguss）で充填されている。封入剤２７は有利には
ほとんど吸水性を有していない。封入剤としてたとえば
ポリウレタンを使用することができる。僅かな吸水性し
か備えていない材料は、原則として極めて硬く、したが
って機械的に敏感な構成部材を受容するためには適して
いない。しかしながら本発明に基づいて、電子センサシ
ステム１５が保護クッション２５によって機械的に保護
されているので、この場合吸水性をほとんど備えていな
い封入剤を使用することができる。
【００２６】保護クッション２５として有利にはフォー
ム材料が適している。研究によれば、最良の結果は、連
続気泡（offenporige Zelle）と独立気泡（geschlossen
porige Zelle）とを備えたフォーム材料によって得られ
る。このような材料は特に連続気泡に基づいて、極めて
柔らかく、実質的に外側から電子センサシステム１５に
力を伝達しない。このような材料はスポンジと同様の特
性を有しており、特に容易に圧縮可能である。このよう
な特性に基づいて、保護クッション２５に含まれる空気
またはガスの温度膨張によって、実際に電子センサシス
テム１５に力が作用されることはない。
ム材料が適している。研究によれば、最良の結果は、連
続気泡（offenporige Zelle）と独立気泡（geschlossen
porige Zelle）とを備えたフォーム材料によって得られ
る。このような材料は特に連続気泡に基づいて、極めて
柔らかく、実質的に外側から電子センサシステム１５に
力を伝達しない。このような材料はスポンジと同様の特
性を有しており、特に容易に圧縮可能である。このよう
な特性に基づいて、保護クッション２５に含まれる空気
またはガスの温度膨張によって、実際に電子センサシス
テム１５に力が作用されることはない。
【００２７】さらにフォーム材料は、予め製作し、電子
センサシステム１５に装着することができるという利点
を有している。さらに混合型気泡（gemischtzellig）の
フォーム材料は圧力センサの製作時に独立気泡に基づい
て、保護クッション２５内で硬化して保護クッション２
５をもろくしかも被弾性的にさせ得る、封入剤２７のた
めの液状の流込材料（Vergussmasse）で満たすことはで
きない。
センサシステム１５に装着することができるという利点
を有している。さらに混合型気泡（gemischtzellig）の
フォーム材料は圧力センサの製作時に独立気泡に基づい
て、保護クッション２５内で硬化して保護クッション２
５をもろくしかも被弾性的にさせ得る、封入剤２７のた
めの液状の流込材料（Vergussmasse）で満たすことはで
きない。
【００２８】図１に示した実施例では、金属製のカバー
２８が設けられており、このカバー２８は保護クッショ
ン２５と封入剤２７との間を延びている。有利にはカバ
ー２８は、基体５のプロセスとは反対側のベース面に沿
って続いており、測定セル１の、円筒形の外周面を取り
囲んでいる。カバー２８はできるだけ小さい２つの開口
しか有していない。第１の開口を接続線路１９が貫通し
ており、第２の開口を、基準圧ＰＲの供給に用いられる
小管１７が貫通している。
２８が設けられており、このカバー２８は保護クッショ
ン２５と封入剤２７との間を延びている。有利にはカバ
ー２８は、基体５のプロセスとは反対側のベース面に沿
って続いており、測定セル１の、円筒形の外周面を取り
囲んでいる。カバー２８はできるだけ小さい２つの開口
しか有していない。第１の開口を接続線路１９が貫通し
ており、第２の開口を、基準圧ＰＲの供給に用いられる
小管１７が貫通している。
【００２９】相応に構成された絶対圧センサは基準圧の
供給のための小管を備えておらず、この絶対圧センサで
は、もちろん金属製のカバー２８における小管のための
開口が省略される。
供給のための小管を備えておらず、この絶対圧センサで
は、もちろん金属製のカバー２８における小管のための
開口が省略される。
【００３０】金属製のカバー２８は２つの役目を有して
いる。第１の役目は、測定セル１と電子センサシステム
１５とを部分的に金属的にカプセル封じすることであ
る。このためにカバー２８は有利にはアース、または基
準電位たとえば回路ゼロ点（Schaltungsnull）または圧
力測定装置のインプット、に接続されている。カバー２
８は大部分が閉鎖されたファラデーケージを形成し、こ
のファラデーケージを介して外側から作用する電磁的な
干渉を流すことができる。
いる。第１の役目は、測定セル１と電子センサシステム
１５とを部分的に金属的にカプセル封じすることであ
る。このためにカバー２８は有利にはアース、または基
準電位たとえば回路ゼロ点（Schaltungsnull）または圧
力測定装置のインプット、に接続されている。カバー２
８は大部分が閉鎖されたファラデーケージを形成し、こ
のファラデーケージを介して外側から作用する電磁的な
干渉を流すことができる。
【００３１】第２の役目は、取り囲まれた構成部材のた
めの最も効果的な湿気防護手段を形成することである。
金属製のカバー２８は拡散障壁層（Diffusionssperrsch
icht）を形成し、この拡散障壁層は時間が経つにつれ封
入剤２７に含浸される湿気が、保護クッション２５とそ
の内側に配置された電子センサシステム１５に達するの
を防止する。
めの最も効果的な湿気防護手段を形成することである。
金属製のカバー２８は拡散障壁層（Diffusionssperrsch
icht）を形成し、この拡散障壁層は時間が経つにつれ封
入剤２７に含浸される湿気が、保護クッション２５とそ
の内側に配置された電子センサシステム１５に達するの
を防止する。
【００３２】有利には金属製のカバー２８は測定セル取
付台３に対して電気的に絶縁されている。この絶縁は、
たとえば図１の右半分に示されているように、金属製の
カバー２８の、測定セルとは反対側に位置する円環状の
外面に、絶縁体たとえばプラスチックから成るリング３
０が配置されていることによって得られる。リング３０
の、測定セルとは反対側に位置する円環状の面に、測定
セル取付台３の内側エレメント２３が載設されている。
付台３に対して電気的に絶縁されている。この絶縁は、
たとえば図１の右半分に示されているように、金属製の
カバー２８の、測定セルとは反対側に位置する円環状の
外面に、絶縁体たとえばプラスチックから成るリング３
０が配置されていることによって得られる。リング３０
の、測定セルとは反対側に位置する円環状の面に、測定
セル取付台３の内側エレメント２３が載設されている。
【００３３】選択的に、図１の左半分で示されているよ
うに、金属製のカバー２８は、切欠たとえば円形に配置
された穴を有しており、この切欠を通って、測定セルに
向いた方向で内側エレメント２３に端部側で一体成形さ
れた支持部３２が測定セル１まで延びている。金属製の
カバー２８は支持部３２に接触しない。
うに、金属製のカバー２８は、切欠たとえば円形に配置
された穴を有しており、この切欠を通って、測定セルに
向いた方向で内側エレメント２３に端部側で一体成形さ
れた支持部３２が測定セル１まで延びている。金属製の
カバー２８は支持部３２に接触しない。
【００３４】半径方向で測定セル１と測定セル取付台３
との間に生じる間隙にシール２９が射出形成されてい
る。有利にはシール２９は、測定セル１のプロセスに向
いた端部に配置されており、測定ダイヤフラム７の円筒
形の外周面と接合箇所９とを取り囲んでいる。射出形成
されたシール２９は、たとえばシリコーンまたはポリウ
レタンから成っている。このような材料は、特に狭い間
隙に射出形成するのに適している。これらの材料は間隙
を完全に充填し、測定セル取付台３が大きな製作誤差を
有している場合でも、特に接合箇所９の周辺部におい
て、測定セル１の境界面が扁平に形成されていない場合
でも、最適なシール品質が得られる。
との間に生じる間隙にシール２９が射出形成されてい
る。有利にはシール２９は、測定セル１のプロセスに向
いた端部に配置されており、測定ダイヤフラム７の円筒
形の外周面と接合箇所９とを取り囲んでいる。射出形成
されたシール２９は、たとえばシリコーンまたはポリウ
レタンから成っている。このような材料は、特に狭い間
隙に射出形成するのに適している。これらの材料は間隙
を完全に充填し、測定セル取付台３が大きな製作誤差を
有している場合でも、特に接合箇所９の周辺部におい
て、測定セル１の境界面が扁平に形成されていない場合
でも、最適なシール品質が得られる。
【００３５】射出成形されたシール２９のさらなる利点
によれば、シール作用を向上させるために、シール２９
に対して力を加える必要がない。これによって、測定セ
ル１は半径方向で張力もしくは緊締力を受けていないと
いうさらなる利点がもたらされる。半径方向のあらゆる
形式の緊締力は、測定ダイヤフラム７の圧力に関連する
感度を変化させる可能性を有しており、またこの緊締力
は測定エラーの原因となり得る。
によれば、シール作用を向上させるために、シール２９
に対して力を加える必要がない。これによって、測定セ
ル１は半径方向で張力もしくは緊締力を受けていないと
いうさらなる利点がもたらされる。半径方向のあらゆる
形式の緊締力は、測定ダイヤフラム７の圧力に関連する
感度を変化させる可能性を有しており、またこの緊締力
は測定エラーの原因となり得る。
【００３６】圧力センサが強い温度変動にさらされるよ
うな環境で使用される場合、有利には測定セル１、射出
成形されたシール２９および測定セル取付台３は半径方
向で、測定セル１と射出成形されたシール２９との半径
方向の温度膨張が、共に測定セル取付台３の半径方向の
温度膨張と同一であるような寸法を有している。
うな環境で使用される場合、有利には測定セル１、射出
成形されたシール２９および測定セル取付台３は半径方
向で、測定セル１と射出成形されたシール２９との半径
方向の温度膨張が、共に測定セル取付台３の半径方向の
温度膨張と同一であるような寸法を有している。
【００３７】これらの構成部材のそのような寸法設定に
よって、構成部材は温度変化時に同程度に膨張するかも
しくは収縮することができる。これによって測定セル
１、特に測定ダイヤフラム７はプレロード（予荷重）に
対して保護されている。
よって、構成部材は温度変化時に同程度に膨張するかも
しくは収縮することができる。これによって測定セル
１、特に測定ダイヤフラム７はプレロード（予荷重）に
対して保護されている。
【００３８】シール２９は射出成形時に測定セル取付台
３と測定セル１とに接着される。シール２９の接着作用
によって、測定セル１は測定セル取付台３にプロセスに
向いた側で固定されている。プロセスとは反対側で、測
定セル１は内側エレメントと２３に支持されている。
３と測定セル１とに接着される。シール２９の接着作用
によって、測定セル１は測定セル取付台３にプロセスに
向いた側で固定されている。プロセスとは反対側で、測
定セル１は内側エレメントと２３に支持されている。
【００３９】前述の圧力センサは、電子センサシステム
１５が確実に湿気に対して保護されていて、電子センサ
システム１５と接続線路１９とが、確実に機械力作用に
対して保護されているようなモジュール構成要素であ
る。
１５が確実に湿気に対して保護されていて、電子センサ
システム１５と接続線路１９とが、確実に機械力作用に
対して保護されているようなモジュール構成要素であ
る。
【００４０】圧力センサはプロセスとは反対側の円筒形
の外周面に雄ねじ山３１を有しており、この雄ねじ山３
１に、同形で雌ねじ山が設けられた開口を備えて形成さ
れた測定装置ケーシング３３が螺着されている。測定装
置ケーシング３３に、たとえば後続ガイドする電子シス
テムを配置することも可能で、この電子システムは電子
センサシステム１５によって接続線路１９を介して提供
される測定量を後続処理し、たとえば特別な使用形式で
所望される出力信号を送る。特に多くの場合に使用され
る出力信号は、たとえば電流強さが目下の測定値に基づ
いて変化する信号電流か、またはバスインターフェイス
を介してバスに入力結合されるデジタル信号である。
の外周面に雄ねじ山３１を有しており、この雄ねじ山３
１に、同形で雌ねじ山が設けられた開口を備えて形成さ
れた測定装置ケーシング３３が螺着されている。測定装
置ケーシング３３に、たとえば後続ガイドする電子シス
テムを配置することも可能で、この電子システムは電子
センサシステム１５によって接続線路１９を介して提供
される測定量を後続処理し、たとえば特別な使用形式で
所望される出力信号を送る。特に多くの場合に使用され
る出力信号は、たとえば電流強さが目下の測定値に基づ
いて変化する信号電流か、またはバスインターフェイス
を介してバスに入力結合されるデジタル信号である。
【００４１】プロセスに向いた側で、圧力センサはプロ
セス接続部材３５と結合されており、このプロセス接続
部材３５は、測定装置ケーシング３３と圧力センサとプ
ロセス接続部材３５とから成る圧力測定装置を使用位置
に取り付けるのに役立つ。図１に示した実施例では、プ
ロセス接続部材３５は半径方向外側に延びる肩部３７を
備えており、この肩部３７は測定セル取付台３に向いた
側のリング面で測定セル取付台３のリング面に載設され
ている。プロセス接続部材３５は、肩部３７を貫通して
測定セル取付台３にねじ込まれるねじ３８によって固定
される。圧力測定セルとは反対側の端部でプロセス接続
部材３５は雄ねじ山３９を有しており、この場合この雄
ねじ山３９によって圧力測定装置は図１で示していない
測定位置に取り付けることができる。別の形式の取付手
段、たとえばフランジ式の結合形式による取付手段も同
様に用いることができる。
セス接続部材３５と結合されており、このプロセス接続
部材３５は、測定装置ケーシング３３と圧力センサとプ
ロセス接続部材３５とから成る圧力測定装置を使用位置
に取り付けるのに役立つ。図１に示した実施例では、プ
ロセス接続部材３５は半径方向外側に延びる肩部３７を
備えており、この肩部３７は測定セル取付台３に向いた
側のリング面で測定セル取付台３のリング面に載設され
ている。プロセス接続部材３５は、肩部３７を貫通して
測定セル取付台３にねじ込まれるねじ３８によって固定
される。圧力測定セルとは反対側の端部でプロセス接続
部材３５は雄ねじ山３９を有しており、この場合この雄
ねじ山３９によって圧力測定装置は図１で示していない
測定位置に取り付けることができる。別の形式の取付手
段、たとえばフランジ式の結合形式による取付手段も同
様に用いることができる。
【００４２】プロセス接続部材３５は中央で軸線方向に
貫通する孔４１を有しており、この孔４１は測定ダイヤ
フラム７の前方で室４３を形成するように拡径されてい
る。室４３は、測定ダイヤフラム７とプロセス接続部材
３５とシール４５とによって制限されており、シール４
５は、測定ダイヤフラム７の、圧力に敏感な外側のリン
グ面と、プロセス接続部材３５の、測定ダイヤフラム７
に向いた側の外側のリング面との間で緊締されている。
プロセス接続部材３５は測定ダイヤフラムに向いた側
の、円環状に延びる溝を有しており、この溝にシールが
挿入されている。測定位置を支配する圧力Ｐは、孔４１
と室４３とを通って測定ダイヤフラム７に作用する。
貫通する孔４１を有しており、この孔４１は測定ダイヤ
フラム７の前方で室４３を形成するように拡径されてい
る。室４３は、測定ダイヤフラム７とプロセス接続部材
３５とシール４５とによって制限されており、シール４
５は、測定ダイヤフラム７の、圧力に敏感な外側のリン
グ面と、プロセス接続部材３５の、測定ダイヤフラム７
に向いた側の外側のリング面との間で緊締されている。
プロセス接続部材３５は測定ダイヤフラムに向いた側
の、円環状に延びる溝を有しており、この溝にシールが
挿入されている。測定位置を支配する圧力Ｐは、孔４１
と室４３とを通って測定ダイヤフラム７に作用する。
【００４３】プロセス接続部材３５は、測定セル１が内
側エレメント２３とプロセス接続部材３５との間でシー
ル４５の圧力を受けて緊締されているように、圧力セン
サに対してねじ固定されている。この場合シール４５
は、一方では測定セル取付台３における測定セル１のひ
ずみのない緊締をもたらし、他方では測定セル取付台３
の内室と室４３との間におけるプロセス側のシールをも
たらす。
側エレメント２３とプロセス接続部材３５との間でシー
ル４５の圧力を受けて緊締されているように、圧力セン
サに対してねじ固定されている。この場合シール４５
は、一方では測定セル取付台３における測定セル１のひ
ずみのない緊締をもたらし、他方では測定セル取付台３
の内室と室４３との間におけるプロセス側のシールをも
たらす。
【００４４】もちろん測定セル取付台３の内室は、射出
成形されたシール２９によって追加的に保護されてい
る。これによってプロセス接続部材３５を任意の形式で
交換することおよび／または圧力センサをプロセス接続
部材３５なしに支承することもできる。軸方向のシール
であるシール４５とは異なって、射出成形されたシール
２９は半径方向のシールである。これによってプロセス
に向いた方向で射出成形されたシール２９の前方におい
て、シール作用を損なうことなしに、プロセス接続部材
３５を交換可能に構成することができる。測定セル取付
台３とプロセス接続部材３５との間の結合箇所に間隙が
生じる場合でも、シールリング２９は、圧力センサの周
辺部に対して測定セル取付台３の内室をシールするよう
に働く。
成形されたシール２９によって追加的に保護されてい
る。これによってプロセス接続部材３５を任意の形式で
交換することおよび／または圧力センサをプロセス接続
部材３５なしに支承することもできる。軸方向のシール
であるシール４５とは異なって、射出成形されたシール
２９は半径方向のシールである。これによってプロセス
に向いた方向で射出成形されたシール２９の前方におい
て、シール作用を損なうことなしに、プロセス接続部材
３５を交換可能に構成することができる。測定セル取付
台３とプロセス接続部材３５との間の結合箇所に間隙が
生じる場合でも、シールリング２９は、圧力センサの周
辺部に対して測定セル取付台３の内室をシールするよう
に働く。
【００４５】図２には、本発明の圧力センサの変化実施
例が断面図で示されている。両方の実施例が多くの点で
一致するので、以下に相違点についてだけ詳しく説明す
る。
例が断面図で示されている。両方の実施例が多くの点で
一致するので、以下に相違点についてだけ詳しく説明す
る。
【００４６】図２の実施例は絶対圧センサである。この
絶対圧センサは測定セル４６を有しており、この測定セ
ル４６は前述の測定セル１と同形に形成されているが、
その内室は真空にされており、外部、特に基準空気小管
に対する接続部を備えていない。
絶対圧センサは測定セル４６を有しており、この測定セ
ル４６は前述の測定セル１と同形に形成されているが、
その内室は真空にされており、外部、特に基準空気小管
に対する接続部を備えていない。
【００４７】圧力センサは測定セル取付台４７を有して
おり、この測定セル取付台４７は雄ねじ山３１を介して
測定装置ケーシング３３と結合されている。図１に示し
た実施例とは異なって、この図２に示した変化実施例で
は、プロセス接続部が独立した構成部材ではなく測定セ
ル取付台４７と一体的な構成要素である。
おり、この測定セル取付台４７は雄ねじ山３１を介して
測定装置ケーシング３３と結合されている。図１に示し
た実施例とは異なって、この図２に示した変化実施例で
は、プロセス接続部が独立した構成部材ではなく測定セ
ル取付台４７と一体的な構成要素である。
【００４８】測定セル取付台４７はほぼ円筒形で、プロ
セスに向いた方向で端部側に、半径方向内側に延びる肩
部４９を備えた開口を有しており、この肩部４９に測定
ダイヤフラム７が圧力に敏感な外側の縁部で、シール５
１たとえばＯリングを介在させて載設されている。測定
セル取付台４７はほぼ円筒形の内側エレメント５３を有
しており、この内側エレメント５３はプロセスとは反対
側から測定セル１に圧着されている。内側エレメント５
３は半径方向外側に延びる肩部を有しており、この肩部
によって内側エレメント５３は、外側に位置する測定セ
ル取付台４７の、測定セルとは反対側の円環状の端面に
載設されている。内側エレメント５３は、ねじによって
測定セル取付台４７に結合されており、測定セルがさら
にシール５１に圧着されるように測定セルを押し付けて
いる。
セスに向いた方向で端部側に、半径方向内側に延びる肩
部４９を備えた開口を有しており、この肩部４９に測定
ダイヤフラム７が圧力に敏感な外側の縁部で、シール５
１たとえばＯリングを介在させて載設されている。測定
セル取付台４７はほぼ円筒形の内側エレメント５３を有
しており、この内側エレメント５３はプロセスとは反対
側から測定セル１に圧着されている。内側エレメント５
３は半径方向外側に延びる肩部を有しており、この肩部
によって内側エレメント５３は、外側に位置する測定セ
ル取付台４７の、測定セルとは反対側の円環状の端面に
載設されている。内側エレメント５３は、ねじによって
測定セル取付台４７に結合されており、測定セルがさら
にシール５１に圧着されるように測定セルを押し付けて
いる。
【００４９】測定セル取付台４７を測定位置に取り付け
るために、測定セル取付台４７は概略的にしか図示され
ていないプロセス接続部５５を備えており、このプロセ
ス接続部５５は測定セル取付台４７と一体的な構成要素
である。図示されたプロセス接続部５５は標準型接続部
であり、この接続部は国際規格ＩＳＯ２８５２で規定さ
れている。このような接続部は測定技術では商品名「ト
リクランプ；Triclamp」で公知である。別の形式の取付
手段も同様に使用可能である。
るために、測定セル取付台４７は概略的にしか図示され
ていないプロセス接続部５５を備えており、このプロセ
ス接続部５５は測定セル取付台４７と一体的な構成要素
である。図示されたプロセス接続部５５は標準型接続部
であり、この接続部は国際規格ＩＳＯ２８５２で規定さ
れている。このような接続部は測定技術では商品名「ト
リクランプ；Triclamp」で公知である。別の形式の取付
手段も同様に使用可能である。
【００５０】この場合シールリング５１と、圧力センサ
の一体的な構成要素としてのプロセス接続部の構成とに
基づいて、半径方向で射出成形されたシールを省略する
ことができる。
の一体的な構成要素としてのプロセス接続部の構成とに
基づいて、半径方向で射出成形されたシールを省略する
ことができる。
【図１】測定装置ケーシングとプロセス接続部材とに結
合されている圧力センサを示す断面図である。
合されている圧力センサを示す断面図である。
【図２】測定装置ケーシングに結合されている一体的な
プロセス接続部を備えた圧力センサを示す断面図であ
る。
プロセス接続部を備えた圧力センサを示す断面図であ
る。
１ 測定セル、 ３ 測定セル取付台、 ５ 基体、
７ ダイヤフラム、９ 接合箇所、 １１ 電極、 １
３ 対抗電極、 １５ 電子センサシステム、 １７
小管、 １９ 接続線路、 ２１ 外側エレメント、
２３ 内側エレメント、 ２４ 肩部、 ２５ 保護ク
ッション、 ２７ 封入剤、 ２８カバー、 ２９ シ
ール、 ３０ リング、 ３１ 雄ねじ山、 ３２ 支
持部、 ３３ 測定装置ケーシング、 ３５ プロセス
接続部、 ３７ 肩部、 ３８ なじ、 ３９ 雄ねじ
山、 ４１ 孔、 ４３ 室、 ４５ シール、 ４６
測定セル、 ４７ 測定セル取付台、 ４９ 肩部、
５１ シール、 ５３ 内側エレメント、 ５５ プ
ロセス接続部、 ＰＲ基準圧、 Ｐ 圧力
７ ダイヤフラム、９ 接合箇所、 １１ 電極、 １
３ 対抗電極、 １５ 電子センサシステム、 １７
小管、 １９ 接続線路、 ２１ 外側エレメント、
２３ 内側エレメント、 ２４ 肩部、 ２５ 保護ク
ッション、 ２７ 封入剤、 ２８カバー、 ２９ シ
ール、 ３０ リング、 ３１ 雄ねじ山、 ３２ 支
持部、 ３３ 測定装置ケーシング、 ３５ プロセス
接続部、 ３７ 肩部、 ３８ なじ、 ３９ 雄ねじ
山、 ４１ 孔、 ４３ 室、 ４５ シール、 ４６
測定セル、 ４７ 測定セル取付台、 ４９ 肩部、
５１ シール、 ５３ 内側エレメント、 ５５ プ
ロセス接続部、 ＰＲ基準圧、 Ｐ 圧力
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 ブ
ラジシュトラーセ 42
(72)発明者 トーマス ヴェルナー
ドイツ連邦共和国 リュンミンゲン ヴ
ィットリンガー シュトラーセ ６デー
(56)参考文献 特開 平11−83660（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−198333（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 19/14
G01L 9/12
Claims (2)
- 【請求項１】 圧力センサにおいて、 測定セル（１，４６）と、測定セル取付台（３，４７）
と、前記測定セル（１，４６）に接続された電子センサ
システム（１５）とが設けられており、該電子センサシ
ステム（１５）が保護クッション（２５）にカプセル封
じされており、該保護クッション（２５）が封入剤（２
７）によって取り囲まれており、該保護クッション（２
５）がフォーム材料から成っており、該フォーム材料が
連続気泡と独立気泡とを有していることを特徴とする、
圧力センサ。 - 【請求項２】 圧力センサにおいて、 測定セル（１，４６）と、測定セル取付台（３，４７）
と、前記測定セル（１，４６）に接続された電子センサ
システム（１５）とが設けられており、該電子センサシ
ステム（１５）が保護クッション（２５）にカプセル封
じされており、該保護クッション（２５）が封入剤（２
７）によって取り囲まれており、圧力センサが金属製の
カバー（２８）を有し、該カバー（２８）が前記封入剤
（２７）と前記保護クッション（２５）との間を延びて
いることを特徴とする、圧力センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00103016A EP1126259B1 (de) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | Drucksensor |
| EP00103016.2 | 2000-02-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242030A JP2001242030A (ja) | 2001-09-07 |
| JP3431603B2 true JP3431603B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=8167849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001038607A Expired - Fee Related JP3431603B2 (ja) | 2000-02-15 | 2001-02-15 | 圧力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6508130B2 (ja) |
| EP (1) | EP1126259B1 (ja) |
| JP (1) | JP3431603B2 (ja) |
| DE (1) | DE50015477D1 (ja) |
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| DE10212947C1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-09-18 | Nord Micro Ag & Co Ohg | Drucksensor, insbesondere zur kapazitiven Bestimmung des Absolutdrucks |
| DE10318678A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-12-30 | Vega Grieshaber Kg | Sensor, insbesondere Druck-Sensor zur Befestigung an einem Behältnis |
| DE50301681D1 (de) * | 2003-06-27 | 2005-12-22 | Wika Alexander Wiegand Gmbh | Drucksensor |
| DE10357041A1 (de) * | 2003-12-04 | 2005-07-07 | Vega Grieshaber Kg | Messwertaufnehmer |
| CN100416250C (zh) * | 2004-12-29 | 2008-09-03 | 上海自动化仪表股份有限公司 | 小型化智能差压/压力变送器 |
| JP2006322783A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 圧力センサおよび基板処理装置 |
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| DE102007057441B4 (de) | 2007-11-29 | 2019-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements mit einem volumenelastischen Medium und mikromechanischen Bauelement |
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| KR101483280B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2015-01-14 | 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼 | 압력 센서 |
| JP5656320B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2015-01-21 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力センサー |
| KR101567938B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2015-11-10 | 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼 | 압력 센서 |
| JP5656319B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2015-01-21 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力センサー |
| DE102012210752A1 (de) * | 2012-06-25 | 2014-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Druckerfassungsmodul sowie Drucksensorvorrichtung mit einem solchen Druckerfassungsmodul |
| JP6268876B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2018-01-31 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
| DE102013114608A1 (de) * | 2013-12-20 | 2015-07-09 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Relativdrucksensor |
| ES1218484Y (es) * | 2018-08-28 | 2018-12-27 | Cebi Electromechanical Components Spain S A | Dispositivo medidor de presion y temperatura de fluidos |
| DE102019104841A1 (de) * | 2019-02-26 | 2020-08-27 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Messgerät mit einem Sensorelement und einer Mess- und Betriebsschaltung |
| DE102019107783A1 (de) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | Vega Grieshaber Kg | Messanordnung |
| CN110006584A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-12 | 西安培华学院 | 一种耐高温压力传感器 |
| DE102021130134A1 (de) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft | Vorrichtung zur Fluidbegrenzung und Vorrichtung zum Messen einer Eigenschaft eines Prozessfluids |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57206842A (en) * | 1981-06-15 | 1982-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacity varying type pressure sensor |
| JPS59198333A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 静電容量形圧力センサ |
| US4617607A (en) * | 1985-12-10 | 1986-10-14 | Kavlico Corporation | High pressure capacitive transducer |
| US5034848A (en) * | 1989-12-19 | 1991-07-23 | Texas Instruments Incorporated | Low pressure sensor |
| US5353003A (en) * | 1992-10-16 | 1994-10-04 | Honeywell Inc. | Force sensor |
| US5571970A (en) * | 1993-03-30 | 1996-11-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Pressure sensor |
| DE19700965C1 (de) * | 1997-01-14 | 1998-06-04 | Grundfos As | Sensoranordnung |
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- 2000-02-15 EP EP00103016A patent/EP1126259B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-15 DE DE50015477T patent/DE50015477D1/de not_active Expired - Lifetime
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2001
- 2001-02-06 US US09/776,756 patent/US6508130B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-15 JP JP2001038607A patent/JP3431603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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