JP5067138B2 - Pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、一端部に受圧用のダイヤフラムを有し、中空部にダイヤフラムに印加された圧力を伝達する圧力伝達部材を備え、圧力伝達部材に受圧用のダイヤフラムに印加された圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサチップを備えた筒状ユニットがハウジングに対して挿入されることで構成される圧力センサに関する。 The present invention has a pressure-receiving diaphragm at one end, a pressure transmission member that transmits pressure applied to the diaphragm in a hollow portion, and a sensor corresponding to the pressure applied to the pressure-receiving diaphragm in the pressure transmission member The present invention relates to a pressure sensor configured by inserting a cylindrical unit including a sensor chip that outputs a signal into a housing.
従来より、高温環境下である内燃機関の圧力の検出に使用される圧力センサとして、熱によるセンサチップへのダメージやノイズ等の悪影響を軽減するために、一端部に測定媒体を受圧するダイヤフラムを備えると共に、他端部にその測定媒体の圧力に応じてセンサ信号を出力するセンサチップを備え、ダイヤフラムとセンサチップとの間に圧力伝達部材を配置することが知られている。この圧力センサは、圧力伝達部材を介してダイヤフラムに印加される測定媒体の圧力をセンサチップに伝達するものである。 Conventionally, as a pressure sensor used to detect the pressure of an internal combustion engine in a high temperature environment, a diaphragm for receiving a measurement medium at one end is provided in order to reduce adverse effects such as damage to the sensor chip and noise due to heat. It is known that a sensor chip that outputs a sensor signal according to the pressure of the measurement medium is provided at the other end, and a pressure transmission member is disposed between the diaphragm and the sensor chip. This pressure sensor transmits the pressure of the measurement medium applied to a diaphragm to a sensor chip via a pressure transmission member.
例えば、特許文献１において、一端部に受圧用のダイヤフラムが備えられており、中空部に圧力伝達部材が収容され、他端部に受圧用ダイヤフラムに印加された圧力が圧力伝達部材を介して伝達されるセンサチップが備えられた筒状ユニットがハウジングに対して挿入されることで構成される圧力センサが開示されている。
For example, in
具体的には、この圧力センサの筒状ユニットは、センサチップが備えられた金属ステムが、受圧用のダイヤフラムが備えられると共に圧力伝達部材が配置されたメタルケースに挿入された後に、金属ステムとメタルケースとが溶接接合されることで構成されている。
しかしながら、上記特許文献１の圧力センサでは、金属ステムにセンサチップが備えられているので金属ステムはセンサチップとの熱膨張率の違いによる熱応力を抑制するために特殊な材料、例えば析出硬化型ステンレスを用いて構成されている。この特殊な材料は一般に金属ステムに使用される材料よりも硬度が高く、この材料を用いて上記特許文献１の形状を有する金属ステムを製造することは製造工程が多くなりコストが高くなるという問題がある。また、金属ステムはメタルケースと異なる特殊な材料で構成されているため、金属ステムとメタルケースとは溶接接合されている部分で熱膨張率の違いによる熱応力の影響が大きいという問題がある。
However, in the pressure sensor of
本発明は上記点に鑑みて、金属ステムとメタルケースとの接合部分において熱膨張率の違いによる熱応力の影響を抑制し、また製造工程を減少させることでコストを安くすることのできる圧力センサを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention suppresses the influence of thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient at the joint between the metal stem and the metal case, and can reduce the cost by reducing the manufacturing process. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中空部を有する筒形状で一端部にダイヤフラム（１２）を備えると共に他端部に中空部の内径を拡大した固定部（１３）を備えるメタルケース（９）と、底部（１０ａ）および側壁（１０ｂ）を有すると共に底部（１０ａ）の反対側を開口端（１６）とした中空部を有する有底円筒部材で、有底円筒部材の中空部とメタルケース（９）の中空部とが連結するように、開口端（１６）とメタルケース（９）の固定部（１３）とを溶接接合したキャップ（１０）と、測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサ部（２１）と、一端部をダイヤフラム（１２）側に配置すると共に他端部をキャップ（１０）の底部（１０ａ）側に配置した細長部材で構成され、一端部が前記ダイヤフラム（１２）と接触している圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）と、を有する圧力センサであって、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の両端を結ぶ直線と垂直な方向に撓めて配置し、センサ部（２１）を圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち撓んだ部分に備え、ダイヤフラム（１２）が測定媒体を受圧した際に圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）がさらに撓むことで測定媒体の圧力をセンサ部（２１）に伝達する構成であり、メタルケース（９）のうちダイヤフラム（１２）が備えられる一端部には、メタルケース（９）の中空部の中心軸に向かって突出し、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）がずれることを抑制する支持部（１４）が備えられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a fixing portion (13) having a cylindrical shape having a hollow portion and having a diaphragm (12) at one end and an enlarged inner diameter of the hollow portion at the other end is provided. A bottomed cylindrical member having a metal case (9), a bottomed cylindrical member having a bottom (10a) and a side wall (10b) and having a hollow portion having an opening end (16) on the opposite side of the bottom (10a). The cap (10) in which the open end (16) and the fixing part (13) of the metal case (9) are welded and joined so that the hollow part and the hollow part of the metal case (9) are connected, and the pressure of the measurement medium Sensor portion (21) that outputs a sensor signal according to the above, and an elongated member having one end portion disposed on the diaphragm (12) side and the other end portion disposed on the bottom portion (10a) side of the cap (10), One end is the diaphragm Pressure transmitting member which is in contact with (12) (11a, 11b) and, a pressure sensor having a straight vertical line connecting both ends of the pressure transmitting member (11a, 11b) of the pressure transmitting member (11a, 11b) The sensor part (21) is provided in the bent part of the pressure transmission member (11a, 11b), and when the diaphragm (12) receives the measurement medium, the pressure transmission member (11a, 11b) is arranged. 11b) Ri configuration der for transmitting the pressure of the measurement medium in the sensor unit (21) by further flexing, the end portion of the diaphragm (12) is provided within the metal case (9), a metal case (9) toward the central axis of the hollow portion protrudes, a pressure transmitting member (11a, 11b) characterized that you have provided to suppress the support section (14) that is shifted in.
このような圧力センサによれば、センサ部（２１）が圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に備えられているので、キャップ（１０）をメタルケース（９）と同一の材料で構成することができる。このため、キャップ（１０）とメタルケース（９）との溶接接合の部分において熱膨張率の違いによる熱応力の影響を抑制することができる。また、上記形状を備えたキャップ（１０）を特殊な材料を用いることなく構成することができるため、キャップ（１０）の製造工程を減少することができ、圧力センサを製造するコストを安くすることができる。 According to such a pressure sensor, since the sensor part (21) is provided in the pressure transmission member (11a, 11b), the cap (10) can be made of the same material as the metal case (9). . For this reason, the influence of the thermal stress by the difference in a thermal expansion coefficient can be suppressed in the part of the welding joint of a cap (10) and a metal case (9). Moreover, since the cap (10) having the above shape can be configured without using a special material, the manufacturing process of the cap (10) can be reduced, and the cost of manufacturing the pressure sensor can be reduced. Can do.
例えば、請求項２に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の両端を結ぶ直線に対して垂直な方向に最も離れた部分を最大撓み部とし、センサ部（２１）を最大撓み部に備える構成とすることができる。 For example, as in the second aspect of the invention, a portion of the pressure transmission member (11a, 11b) that is farthest in a direction perpendicular to a straight line that connects both ends of the pressure transmission member (11a, 11b) is maximally bent. The sensor portion (21) may be provided in the maximum deflection portion.
また、請求項３に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）にセンサ部（２１）を複数備えてもよい。このような圧力センサによれば、センサ部（２１）が複数備えられているので圧力の検出精度を向上させることができる。また、センサ部（２１）を複数備えた構成としているので、センサ部（２１）から出力されるセンサ信号の値が各センサ部（２１）で大きく異なる場合にはいずれかのセンサ部（２１）の故障であると容易に判断することができる。さらに、各センサ部（２１）に異なる圧力検出レンジを備えさせることにより、広範囲の圧力の検出を行うことができる。
Moreover, you may equip a pressure transmission member (11a, 11b) with two or more sensor parts (21) like invention of
また、請求項４に記載の発明のように、キャップ（１０）の底部（１０ａ）に底部（１０ａ）を貫通する貫通孔（２９）を備え、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうちキャップ（１０）の底部（１０ａ）側に配置される他端部を貫通孔（２９）に貫通させて底部（１０ａ）から突出させ、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち貫通孔（２９）内に位置する部分と底部（１０ａ）とを接合する構成としてもよい。
Further, as in the invention described in
このような圧力センサによれば、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうちキャップ（１０）の底部（１０ａ）側に配置した他端部が固定されるので圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）が回転することを防止することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。 According to such a pressure sensor, since the other end part arrange | positioned at the bottom part (10a) side of a cap (10) is fixed among pressure transmission members (11a, 11b), a pressure transmission member (11a, 11b) rotates. Can be prevented, and the pressure detection accuracy can be improved.
また、請求項５に記載の発明のように、キャップ（１０）の底部（１０ａ）に底部（１０ａ）を貫通する貫通孔（３２）を備え、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうちキャップ（１０）の底部（１０ａ）側に配置される他端部に段差部（３３）を形成すると共に、段差部（３３）からこの他端部の先端部までの幅を段差部（３３）からダイヤフラム（１２）側に配置される一端部までの幅より縮小し、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち他端部の先端部を貫通孔（３２）に貫通させて底部（１０ａ）から突出させ、段差部（３３）を底部（１０ａ）のうちキャップ（１０）の中空部側と接触させることができる。
Moreover, like invention of
また、請求項６に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に、センサ部（２１）と、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の温度を検出する温度検出部を備えると共に、温度検出部で検出された温度に基づいて圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を冷却する冷却部を備えた温度測定・調節部（３４）とを備えてもよい。このような圧力センサによれば、温度検出部および冷却部を備えた温度測定・調節部（３４）が圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に備えられているので、センサ部（２１）にて測定媒体の圧力が検出される際に、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の温度を検出し、検出した温度に基づいて圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を冷却することができる。このため、測定媒体の熱が圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に伝達されて圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の温度が上昇しても温度測定・調節部（３４）により圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の温度を冷却することができるので圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項７に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に最大撓み部を複数構成して配置し、センサ部（２１）を最大撓み部のうちキャップ（１０）の底部（１０ａ）に最も近い側に備えてもよい。このような圧力センサによれば、ダイヤフラム（１２）から離れた位置にセンサ部（２１）を備えることができるので、測定媒体からセンサ部（２１）に伝達される熱の影響を抑制することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項８に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち少なくともダイヤフラム（１２）側の先端部を丸めて構成してもよい。このような圧力センサによれば、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうちダイヤフラム（１２）側の先端部が丸められて構成されているのでダイヤフラム（１２）とプレート（１１ａ）との接触面積を減少することができ、摩擦力を低減することができる。このため、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の摺動性を向上させることができ、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）およびダイヤフラム（１２）が破壊されることを防止することができる。 Further, as in the eighth aspect of the invention, at least the front end portion on the diaphragm (12) side of the pressure transmission member (11a, 11b) may be rounded. According to such a pressure sensor, since the front end portion on the diaphragm (12) side of the pressure transmission member (11a, 11b) is rounded, the contact area between the diaphragm (12) and the plate (11a) is reduced. The frictional force can be reduced. For this reason, the slidability of the pressure transmission members (11a, 11b) can be improved, and the pressure transmission members (11a, 11b) and the diaphragm (12) can be prevented from being destroyed.
また、請求項９に記載の発明のように、メタルケース（９）とキャップ（１０）との中空部内において、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を複数配置してもよい。このような圧力センサによれば、上記複数のセンサ部（２１）を備えた圧力センサと同様の効果を得ることができる。さらに、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の特性を変化させて、ダイヤフラム（１２）が測定媒体の圧力を印加した際に、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の撓み方を異ならせることで同一のセンサ部（２１）を各圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）に備えた場合でも圧力の検出レンジを広くすることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項１０に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の両端を結ぶ直線に対してねじった状態で配置してもよい。このような圧力センサによれば、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）がねじられているので圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を撓みにくくすることができる。このため、ダイヤフラム（１２）に測定媒体の圧力が印加された際に、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の撓み方を小さくすることができ、上記圧力センサよりも高い圧力まで検出することができる。このため、圧力の検出レンジを広くすることができる。
Moreover, you may arrange | position in the state twisted with respect to the straight line which ties the both ends of a pressure transmission member (11a, 11b) like the invention of
また、請求項１１に記載の発明のように、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を半導体で形成し、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）にセンサ部（２１）を形成してもよい。このような圧力センサによれば、圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）にセンサ部（２１）が形成されているので、センサ部（２１）と圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）との熱膨張率の違いによる熱応力の影響を抑制することができる。 Further, as in the invention described in claim 11, the pressure transmission member (11a, 11b) may be formed of a semiconductor, and the sensor portion (21) may be formed on the pressure transmission member (11a, 11b). According to such a pressure sensor, since the sensor part (21) is formed in the pressure transmission member (11a, 11b), the thermal expansion coefficient between the sensor part (21) and the pressure transmission member (11a, 11b) is reduced. The influence of thermal stress due to the difference can be suppressed.
また、請求項１２に記載の発明のように、圧力伝達部材を板状のプレート（１１ａ）で構成することができる。 Further, as in the twelfth aspect of the present invention, the pressure transmission member can be composed of a plate-like plate (11a).
例えば、請求項１３に記載の発明のように、プレート（１１ａ）のうちセンサ部（２１）が備えられる部分を薄膜化してダイヤフラム（３７）としてもよい。このような圧力センサによれば、プレート（１１ａ）のうちセンサ部（２１）が備えられる部分がダイヤフラム（３７）とされているので、センサ部（２１）が備えられる部分のプレート（１１ａ）の撓みを大きくすることができ、圧力の検出精度を向上させることができる。また、プレート（１１ａ）にダイヤフラム（３７）を形成したことにより、測定媒体を受圧するダイヤフラム（１２）からの熱がプレート（１１ａ）のうちセンサ部（２１）が備えられる部分に伝達されにくく、また伝達された熱は放出されやすい構造とすることができるので、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
For example, as in the invention described in
また、請求項１４に記載の発明のように、プレート（１１ａ）のうちセンサ部（２１）が備えられる部分に、センサ部（２１）が備えられる面に対して垂直な面を貫通する穴（３８）を形成してもよい。このような圧力センサによれば、上記プレート（１１ａ）にダイヤフラム（３７）を形成した圧力センサと同様の効果を得ることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項１５に記載の発明のように、支持部（１４）にプレート（１１ａ）がメタルケース（９）の中心軸に対して周方向に回転することを抑制する支持部材（３６）を備える構成としてもよい。
It is preferable as defined in
このような圧力センサによれば、支持部材（３６）によりプレート（１１ａ）がメタルケース（９）の中心軸に対して周方向に回転することを抑制することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。また、プレート（１１ａ）のうちダイヤフラム（１２）側の一端部が支持部材（３６）により支持されているのでプレート（１１ａ）の撓み方を変化させることができ、最大撓み部をプレート（１１ａ）の中心部からダイヤフラム（１２）と反対側に移動させることができる。このため、センサ部（２１）をダイヤフラム（１２）から離れた位置に配置することができるので、測定媒体からセンサ部（２１）に伝達される熱の影響を抑制することでき、圧力の検出精度を向上させることができる。 According to such a pressure sensor, the plate (11a) can be prevented from rotating in the circumferential direction with respect to the central axis of the metal case (9) by the support member (36), and the pressure detection accuracy is improved. Can be made. In addition, since one end of the plate (11a) on the diaphragm (12) side is supported by the support member (36), the bending method of the plate (11a) can be changed, and the maximum bending portion can be changed to the plate (11a). Can be moved to the opposite side of the diaphragm (12). For this reason, since a sensor part (21) can be arrange | positioned in the position away from the diaphragm (12), the influence of the heat transmitted to a sensor part (21) from a measurement medium can be suppressed, and pressure detection accuracy Can be improved.
また、請求項１６に記載の発明のように、プレート（１１ａ）のうち少なくともダイヤフラム（１２）側に配置される一端部を棒状のロッド（１１ｂ）で構成することができる。このような圧力センサによれば、プレート（１１ａ）のうち少なくともダイヤフラム（１２）側の一端部を小さくすることができるので、ダイヤフラム（１２）から伝達される熱を減少させることができ、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項１７に記載の発明のように、圧力伝達部材を棒状のロッド（１１ｂ）で構成することができる。このような圧力センサによれば、圧力伝達部材としてプレート（１１ａ）を用いた場合よりも、ダイヤフラム（１２）から伝達される熱を減少させることができ、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。この場合、請求項１８に記載の発明のように、ロッド（１１ｂ）のうち一部分を平面化してセンサ部（２１）を平面化した部分に備えることができる。
Further, as in the invention described in
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
（第１実施形態）
本発明の一実施形態が適用された圧力センサについて説明する。図１は本実施形態にかかる圧力センサの全体断面図、図２（ａ）は図１に示す二点鎖線部分の拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ矢視断面図である。図１および図２に基づいて本実施形態の圧力センサの構成について説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、燃焼圧センサとして使用される。
(First embodiment)
A pressure sensor to which an embodiment of the present invention is applied will be described. 1 is an overall cross-sectional view of a pressure sensor according to the present embodiment, FIG. 2A is an enlarged view of a two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an AA arrow shown in FIG. FIG. Based on FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the pressure sensor of this embodiment is demonstrated. In addition, the pressure sensor of this embodiment is used as a combustion pressure sensor, for example.
図１に示されるように、圧力センサにはコネクタ部１が備えられており、このコネクタ部１は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では円柱状をなしている。
As shown in FIG. 1, the pressure sensor is provided with a
このコネクタ部１の一端部は開口部２が形成されており、他端部はＯリング３を介して、ハウジング４と一体化されている。具体的には、ハウジング４は、ステンレス等の金属製の部材から構成された筒状とされており、一端部は径が拡大された収容部５とされ、他端部は後述する筒状ユニット６が挿入される開口部７とされている。そして、コネクタ部１は収容部５に挿入され、ハウジング４のうち収容部５側の一端がかしめられることでハウジング４と一体化されている。また、ハウジング４の外壁面、具体的には収容部５よりも開口部７側に、圧力センサを測定媒体が収容される燃焼室を構成する壁面に固定するためのねじ部８が備えられている。そして、ハウジング４の開口部７に筒状ユニット６が備えられている。
An
図２に示されるように、筒状ユニット６は、メタルケース９、キャップ１０、プレート１１ａおよびダイヤフラム１２を有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the
メタルケース９は、ステンレス等の金属製の部材で構成された中空部を備えた筒形状とされており、メタルケース９のうち一端部には受圧用のダイヤフラム１２が備えられ、他端部には中空部の内径が拡大された固定部１３が形成されている。このダイヤフラム１２は、ステンレス等の金属製の部材で構成されており、底部および側壁を有した有底円筒部材とされている。そして、ダイヤフラム１２のうち側壁はメタルケース９のうち固定部１３と反対側の端部と溶接接合されており、底部は測定媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム部とされている。
The
また、メタルケース９のうちダイヤフラム１２が備えられる一端部の内壁面には、メタルケース９の中心軸に向かって突出し、メタルケース９の中心軸に対して周方向に等間隔で二つ支持部１４が備えられている。さらに、メタルケース９の外周壁のうちハウジング４の開口部７側における内周壁と接触する一部分には、例えば金属粉、カーボンおよびセラミック等が混入されたシリコーンゴム等からなる放熱部材１５が配置されている。
Further, an inner wall surface of one end portion of the
キャップ１０は、底部１０ａおよび側壁１０ｂが備えられ、底部１０ａと反対側が開口端１６とされていると共に中空部を備えた有底円筒部材とされている。また、このキャップ１０は、ステンレス等の金属製の部材で構成されており、メタルケース９と同一の材料で構成することができる。さらに、キャップ１０のうち外周壁にはキャップ１０の中心軸と平行な方向の長さの中心部分に、キャップ１０の中心軸に対して周方向に一周する外周壁が凹まされた溝１７が備えられている。この溝１７は、キャップ１０を開口端１６側からメタルケース９の固定部１３に圧入する際に、キャップ１０を保持するために冶具の一部が挿入されるものである。また、キャップ１０のうち底部１０ａには穴１８が備えられていると共に、凹部１９が備えられている。
The
このように構成されたメタルケース９およびキャップ１０において、キャップ１０は開口端１６側からメタルケース９の固定部１３にメタルケース９とキャップ１０との中空部が連結されるように圧入されており、メタルケース９とキャップ１０とが例えば、レーザ溶接等で溶接された溶接部２０により接合されている。そして、メタルケース９とキャップ１０との中空部において、ダイヤフラム１２とキャップ１０の底部１０ａとの間に、ステンレス等の金属製の部材で構成され、紙面左右方向を厚さ方向とし、紙面上下方向を長手方向とする板状のプレート１１ａが備えられており、本実施形態では厚さ方向と垂直な面のうち紙面右側の面をプレート１１ａの表面とし、紙面左側の面をプレート１１ａの裏面としている。
In the
このプレート１１ａは、表裏面が支持部１４の先端面と対向し、一端部がダイヤフラム１２に接触するように配置されると共に、他端部がキャップ１０の底部１０ａと接触するように配置されている。そして、プレート１１ａはメタルケース９に備えられた支持部１４およびキャップ１０の底部１０ａに備えられた凹部１９により厚さ方向にずれることが防止されている。
The
このプレート１１ａは、ダイヤフラム１２に印加された測定媒体の圧力を後述するセンサ部２１に伝達する圧力伝達部材として機能するものであり、またセンサ部２１に予荷重を印加するものである。なお、本実施形態ではプレート１１ａはプレート１１ａの厚さ方向のうち紙面右方向に撓められて配置されている。そして、このプレート１１ａのうち長手方向の中心部分がプレート１１ａの両端を結ぶ直線に対して厚さ方向に最も離れた部分となり、この部分が最大撓み部に相当する。
The
そして、プレート１１の表面のうち最大撓み部となる部分にセンサ部２１が低融点ガラス２２を介して備えられている。このセンサ部２１には、例えば、図示しないブリッジ回路を構成するように形成された拡散抵抗が備えられている。そして、センサ部２１には、例えば、リード線やフレキシブルプリント配線等からなる配線部材２３の一端部が電気的に接続されている。
And the
また、ハウジング４の開口部７には、筒状ユニット６のうちダイヤフラム１２側の一端部がハウジング４の開口部７から突出するように筒状ユニット６が挿入されている。そして、筒状ユニット６のうちメタルケース９とハウジング４のうち開口部７側の先端部とが例えば、レーザ溶接などで溶接された溶接部２４により接合されている。
Further, the
また、図１に示されるように、ハウジング４の内部には、セラミック基板等からなる配線基板２５が備えられている。そして、配線基板２５にはＩＣチップ２６が搭載されており、ＩＣチップ２６と配線基板２５とはボンディングワイヤ２７により電気的に接続されている。このＩＣチップ２６は、センサ部２１からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されたものである。そして、センサ部２１に接続された配線部材２３のうちセンサ部２１に備えられる一端部と反対の一端部はキャップ１０の底部１０ａに備えられた穴１８を通ってＩＣチップ２６に電気的に接続されており、センサ部２１とＩＣチップ２６とが配線部材２３を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, a
また、複数個の金属製棒状のターミナル２８がインサートモールドによりコネクタ部１と一体に成形されることでコネクタ部１内に保持されている。このターミナル２８のうち、一端部はハウジング４に備えられた配線基板２５と電気的に接続されており、他端部はコネクタ部１に備えられた開口部２から突出して図示しないＥＣＵ等に接続されている。
In addition, a plurality of metal rod-shaped
このように構成された圧力センサでは、受圧用のダイヤフラム１２に測定媒体から圧力が印加されると、プレート１１ａを介してセンサ部２１に圧力が伝達され、センサ部２１から測定媒体の圧力に応じたセンサ信号が出力される。具体的には、ダイヤフラム１２からプレート１１ａに測定媒体の圧力が印加されると、撓められて配置されていたプレート１１ａがさらに撓むことでプレート１１ａに備えられたセンサ部２１が歪み、センサ部２１に備えられた拡散抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗効果により変化する。このため、ブリッジ回路の出力電圧が変化し、センサ部２１から印加された圧力に応じたセンサ信号が出力される。このセンサ信号は、センサ部２１から配線部材２３、配線基板２５およびターミナル２８を介して外部に伝達され、これに基づいて測定媒体の圧力が検出される。
In the pressure sensor configured as described above, when pressure is applied to the
次に上記圧力センサの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the pressure sensor will be described.
まず、上記形状の溝１７および穴１８が備えられたキャップ１０、ダイヤフラム１２が備えられたメタルケース９およびセンサ部２１が備えられたプレート１１ａを用意する。
First, the
そして、センサ部２１と配線部材２３のうち一端部とをはんだ等を介して電気的に接続し、配線部材２３をセンサ部２１と接続する一端部と反対の一端部側からキャップ１０の穴１８に通してキャップ１０の中空部から引き出し、引き出した配線部材２３の一端部を電源に接続する。続いて、ダイヤフラム１２と接触するようにプレート１１ａをメタルケース９の中空部に配置する。そして、キャップ１０に備えられた溝１７に冶具の一部を挿入してキャップ１０を保持する。
And the
そして、プレート１１ａに備えられたセンサ部２１から出力されるセンサ信号をモニタしながら、キャップ１０を開口端１６側からメタルケース９の固定部１３へ圧入していく。そして、センサ部２１に目標とする予荷重を印加し、センサ部２１から出力されるセンサ信号が目標とする予荷重に達したら圧入を停止してメタルケース９とキャップ１０とを溶接接合する。また、センサ部２１から出力されるセンサ信号が目標とする予荷重を超えている場合には、センサ部２１から出力されるセンサ信号が目標とする予荷重と一致するように冶具を用いてキャップ１０を引き抜く。このようにして、配線部材２３を備えた筒状ユニット６を製造することができる。
Then, the
その後、ハウジング４の開口部７に筒状ユニット６のうちダイヤフラム１２側の一端部が開口部７から突出するように筒状ユニット６を圧入し、筒状ユニット６のうちメタルケース９とハウジング４の開口部７側の先端部とを溶接接合する。続いて、配線部材２３のうちセンサ部２１と接続される端部と反対の端部をＩＣチップ２６が備えられた配線基板２５にはんだ等を介して電気的に接続する。そして、配線基板２５をハウジング４に接合固定する。続いて、ターミナル２８がインサート成形されたコネクタ部１を用意し、コネクタ部１をハウジング４の収容部５に挿入すると共に、ハウジング４のうち収容部５側の一端をかしめることで本実施形態の圧力センサを構成することができる。
Thereafter, the
このような圧力センサによれば、センサ部２１がプレート１１ａに備えられているので、メタルケース９とキャップ１０とを同一の材料で構成することができ、メタルケース９とキャップ１０とが溶接接合されている部分において熱膨張率の違いによる熱応力の影響を抑制することができる。また、上記形状を備えたキャップ１０を特殊な材料を用いることなく構成することができるため、キャップ１０の製造工程を減少することができ、圧力センサを製造するコストを安くすることができる。
According to such a pressure sensor, since the
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してセンサ部２１を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a
図３は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図３は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図３に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１の表面および裏面のうち最大撓み部となる部分にセンサ部２１が低融点ガラス２２を介して備えられている。また、キャップ１０の底部１０ａには穴１８が二つ備えられている。また、センサ部２１は配線部材２３とそれぞれ電気的に接続されており、各配線部材２３は穴１８を通って筒状ユニット６の外側で一体化されている。つまり、本実施形態の配線部材２３は例えば、二枚のフレキシブルプリント配線が貼り合わされて構成されており、配線部材２３は筒状ユニット６の外側で一枚ずつに分離され、分離された各フレキシブルプリント配線の先端部がセンサ部２１と電気的に接続されている。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. 3 corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 3, in the pressure sensor of the present embodiment, a
このような圧力センサによれば、上記第１実施形態の効果に加えて、プレート１１ａの表面および裏面にセンサ部２１が備えられているので、表面に備えられたセンサ部２１ではプレート１１ａの伸びにより拡散抵抗に引っ張り応力が印加されて圧力の検出が行われ、裏面に備えられたセンサ部２１ではプレート１１ａの縮みにより拡散抵抗に圧縮応力が印加されて圧力の検出が行われるので圧力の検出精度を向上させることができる。また、センサ部２１が二つ備えられているので、双方のセンサ部２１から出力されるセンサ信号の値が大きく異なる場合にはいずれか一方のセンサ部２１の故障であると容易に判断することができる。また、各センサ部２１に異なる圧力検出レンジを備えさせることにより、広範囲の圧力の検出を行うことができる。
According to such a pressure sensor, in addition to the effect of the first embodiment, since the
なお、本実施形態では、配線部材２３の一端部側を筒状ユニット６の外側で分離しているのでキャップ１０の底部１０ａに穴１８を二つ備えているが、配線部材２３の一端部側を筒状ユニット６内で分離することでキャップ１０の底部１０ａに備える穴１８を一つとしてもよい。
In this embodiment, since one end portion side of the
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してキャップ１０のうち底部１０ａの構造を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the bottom 10a of the
図４は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図４は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図４に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、キャップ１０の底部１０ａがハーメチックガラスで構成されており、底部１０ａの中心部分には貫通孔２９が備えられている。そして、プレート１１ａのうちダイヤフラム１２と接触する一端部と反対側の一端部は底部１０ａに備えられた貫通孔２９を貫通して底部１０ａから突出した構成とされている。
FIG. 4 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. 4 corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 4, in the pressure sensor of the present embodiment, the bottom 10a of the
また、プレート１１ａにはセンサ部２１が備えられる面のうちセンサ部２１が備えられる部分からキャップ１０の底部１０ａを貫通する一端部に向かってインクジェット等で形成されたプリント配線３０が備えられており、センサ部２１とプリント配線３０とはボンディングワイヤ３１により電気的に接続されている。そして、プリント配線３０のうちキャップ１０の底部１０ａから突出している部分に配線部材２３が電気的に接続されている。
Further, the
このような圧力センサは以下のように製造される。まず、両端が開口端１６とされており上記溝１７を備えた筒部材と、筒部材の側壁の径と等しく、中心部分に貫通孔２９が形成されている底部１０ａを用意する。そして、底部１０ａを筒部材の一端部にはめ込みキャップ１０を製造する。続いて、センサ部２１が備えられたプレート１１ａのうちセンサ部２１が備えられる部分からキャップ１０の底部１０ａを貫通する一端部に向かってプリント配線３０を配置し、センサ部２１とプリント配線３０とをボンディングワイヤ３１を介して電気的に接続する。
Such a pressure sensor is manufactured as follows. First, a cylindrical member having both ends as open ends 16 and a
そして、プレート１１ａのうちプリント配線３０が備えられている一端部側をキャップ１０の底部１０ａに形成されている貫通孔２９に貫通させる。そして、キャップ１０を加熱して底部１０ａを溶融し、底部１０ａと筒部材および底部１０ａとプレート１１ａとを接合する。そして、プレート１１ａに配置されたプリント配線３０のうちキャップ１０の底部１０ａから突出している部分と配線部材２３とを電気的に接続する。続いて、配線部材２３のうちプリント配線３０と電気的に接続される一端部と反対の一端部を電源に接続し、プレート１１ａを備えたキャップ１０をメタルケース９に上記第１実施形態と同様に圧入していくことで、本実施形態の配線部材２３を備えた筒状ユニット６を製造することができる。その後、第１実施形態と同様に、第１実施形態で説明した配線部材２３を備えた筒状ユニット６をハウジング４に挿入する工程以後の工程を行うことで本実施形態の圧力センサを製造することができる。
And the one end part side in which the printed
このような圧力センサによれば、上記第１実施形態の効果に加えて、キャップ１０の底部１０ａによりプレート１１ａの一端部が固定されるのでプレート１１ａが回転することを防止することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。
According to such a pressure sensor, in addition to the effect of the first embodiment, since one end of the
また、本実施形態の圧力センサは上記のように製造されるので、上記第１実施形態に対して配線部材２３をキャップ１０の穴１８を通してキャップ１０の中空部から引き出す工程を削減することができる。
In addition, since the pressure sensor of the present embodiment is manufactured as described above, it is possible to reduce the step of drawing the
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してキャップ１０およびプレート１１ａの構造を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the
図５（ａ）は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すキャップ１０およびプレート１１ａの一部断面側面図である。なお、図５（ａ）は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図５（ａ）に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、凹部１９の底面に、この底面を貫通する貫通孔３２が備えられており、プレート１１ａの一端部がこの貫通孔３２を貫通して底部１０ａから突出している。
Fig.5 (a) is the elements on larger scale of the pressure sensor concerning this embodiment, FIG.5 (b) is the partial cross section side view of the
また、図５（ｂ）に示されるように、プレート１１ａのうち貫通孔３２から突出する一端部側に段差部３３が形成されていると共に、段差部３３からこの一端部の先端部までの幅が段差部３３からダイヤフラム１２側に配置される一端部までの幅より縮小されている。そして、段差部３３がキャップ１０の底部１０ａのうち中空部側の面である凹部１９の底面と接触している。また、プレート１１ａにはセンサ部２１が備えられる部分からキャップ１０の底部１０ａを貫通する一端部に向かってプリント配線３０が備えられており、センサ部２１とプリント配線３０とはボンディングワイヤ３１により電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 5B, a stepped
このように構成された圧力センサでは、上記第１実施形態の効果が得られる。また、これに加えて、上記第１実施形態で備えた穴１８を備えなくても良いし、圧力センサの製造時には上記第１実施形態で説明した配線部材２３をキャップ１０の穴１８を通してキャップ１０の中空部から引き出す必要もないため、この引き出しのための工程を削減することができる。
With the pressure sensor configured as described above, the effect of the first embodiment can be obtained. In addition, the
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は第４実施形態に対して異なるセンサ部を追加したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a different sensor unit is added to the fourth embodiment, and the other parts are the same as those in the fourth embodiment, and therefore, the description thereof is omitted here.
図６は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図６は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図６に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１の表面のうち最大撓み部となる部分にセンサ部２１が備えられている。また、プレート１１ａの裏面のうち最大撓み部となる部分に、プレート１１ａの温度を検出する温度検出部を備え、温度検出部で検出された温度に基づいてプレート１１ａを冷却する冷却部が備えられた温度測定・調節部３４が備えられている。この冷却部は、例えば、ペルチェ素子などで構成されている。
FIG. 6 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. 6 corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 6, in the pressure sensor of the present embodiment, a
このような圧力センサによれば、温度検出部および冷却部を備えた温度測定・調節部３４がプレート１１ａに備えられているので、センサ部２１にて測定媒体の圧力が検出される際に、プレート１１ａの温度を検出し、検出した温度に基づいてプレート１１ａを冷却することができる。このため、測定媒体の熱がプレート１１ａに伝達されてプレート１１ａの温度が上昇しても温度測定・調節部３４によりプレート１１ａの温度を冷却することができるので圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
According to such a pressure sensor, since the temperature measurement /
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａの撓み方を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the bending method of the
図７は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図７は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図７に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａの最大撓み部の数（以下、座屈数という）が二つとされている。そして、センサ部２１は二つの最大撓み部のうちキャップ１０の底部１０ａに近い側のプレート１１ａの表面に備えられている。
FIG. 7 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. 7 corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 7, in the pressure sensor of the present embodiment, the number of maximum bending portions of the
このような圧力センサによれば、上記第１実施形態よりダイヤフラム１２から離れた位置にセンサ部２１を備えることができるので、ダイヤフラム１２から伝達される熱の影響を抑制することができる。
According to such a pressure sensor, since the
本実施形態の圧力センサは基本的には第１実施形態と同様に製造される。なお、プレート１１ａの座屈数は以下の考え方に基づいて定義される。
The pressure sensor of this embodiment is basically manufactured in the same manner as in the first embodiment. The buckling number of the
すなわち、本実施形態では、プレート１１ａの両端部は固定されていないので、プレート１１ａの撓みの式は、数式１および数式２で表すことができる。
That is, in this embodiment, since the both ends of the
なお、本実施形態では座屈数を二つとしているがさらに予荷重を印加して高次数の座屈数をプレート１１ａに備えてもよい。また、第１実施形態と同様の予荷重を印加した場合でも、プレート１１ａの材質を変更してヤング率を変える、またはプレート１１ａの形状を変更して断面二次モーメントを変えることでプレート１１ａの座屈数を変更することができる。
In this embodiment, the number of bucklings is two, but a preload may be further applied to provide a higher order buckling number in the
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してメタルケース９の支持部１４の構造を変更して支持部材を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is obtained by changing the structure of the
図８（ａ）は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。なお、図８（ａ）は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図８に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、メタルケース９に備えられた支持部１４のうちプレート１１ａと対向する面に、プレート１１ａの幅方向と平行な方向に延設された溝３５が備えられており、この溝３５に支持部材３６が備えられている。この支持部材３６は支持部１４のプレート１１ａの幅方向と平行な方向の長さより長い棒状とされている。そして、プレート１１ａは支持部材３６により挟み込まれた状態でダイヤフラム１２とキャップ１０の底部１０ａとの間に配置されている。
FIG. 8A is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line B-B shown in FIG. 8A corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and the other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 8, in the pressure sensor of the present embodiment, the
このような圧力センサによれば、支持部材３６によりプレート１１ａが挟み込まれているので、プレート１１ａが回転することを抑制することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。また、プレート１１ａのうちダイヤフラム１２側の一端が支持部材３６により支持されているのでプレート１１ａの撓み方を変化させることができ、プレート１１ａの最大撓み部をプレート１１ａの中心部からダイヤフラム１２と反対側に移動させることができる。このため、上記第６実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to such a pressure sensor, since the
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａの構造を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the
図９（ａ）〜（ｃ）は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図９（ａ）〜（ｃ）は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図９（ａ）に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａのうち最大撓み部となる部分が厚さ方向に片面から薄膜化されてダイヤフラム３７が形成されており、このダイヤフラム３７にセンサ部２１が配置されている。
9A to 9C are partially enlarged views of the pressure sensor according to the present embodiment. 9A to 9C correspond to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 9A, in the pressure sensor of the present embodiment, a portion of the
このような圧力センサによれば、プレート１１ａのうちセンサ部２１が備えられる部分がダイヤフラム３７とされているので、センサ部２１が備えられる部分のプレート１１ａの撓みを大きくすることができ、圧力の検出精度を向上させることができる。また、プレート１１ａにダイヤフラム３７を形成したことにより、測定媒体を受圧するダイヤフラム１２からの熱がプレート１１ａのうちセンサ部２１が備えられる部分に伝達されにくく、また伝達された熱は放出されやすい構造とすることができ、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
According to such a pressure sensor, the portion of the
なお、図９（ａ）ではプレート１１ａが片面から薄膜化されてダイヤフラム３７が形成されているが、図９（ｂ）に示されるようにプレート１１ａの両面から薄膜化してダイヤフラム３７を形成してもよい。また、段差をつけて段階的に薄膜化してダイヤフラム３７を形成してもよい。さらに、図９（ｃ）に示されるように、プレート１１ａのうちセンサ部２１が備えられる部分に、センサ部２１が備えられる面と垂直な面を貫通する穴３８を形成してもよい。
In FIG. 9A, the
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａの両端部の構造を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Ninth embodiment)
A ninth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of both end portions of the
図１０は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図１０は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図１０に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａの両端部が丸められて構成されている。
FIG. 10 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. 10 corresponds to the two-dot chain line portion shown in FIG. 1, and other portions of the pressure sensor of the present embodiment are the same as those in FIG. As shown in FIG. 10, in the pressure sensor of this embodiment, both ends of the
このような圧力センサによれば、プレート１１ａの両端部が丸められて構成されているのでダイヤフラム１２とプレート１１ａおよび凹部１９の底面とプレート１１ａとの接触面積を減少させられ、摩擦力を低減できる。このためプレート１１ａの摺動性を向上させることができ、ダイヤフラム１２とプレート１１ａおよびキャップ１０が破壊されることを防止することができる。
According to such a pressure sensor, since both ends of the
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａおよびセンサ部２１を追加したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(10th Embodiment)
A tenth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a
図１１は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図１１中ではプレート１１ａ、センサ部２１、低融点ガラス２２および配線部材２３を正面レイアウト図で描いている。また、図１１は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図１１に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、ダイヤフラム１２とキャップ１０の底部１０ａとの間にプレート１１ａが二つ配置されており、一方のプレート１１ａは紙面右方向に撓められ、もう一方のプレート１１ａは紙面左方向に撓められている。そして、紙面右方向に撓められたプレート１１にはプレート１１ａの表面のうち最大撓み部となる部分にセンサ部２１が低融点ガラス２２を介して備えられており、紙面左方向に撓められたプレート１１ａにはプレート１１ａの裏面のうち最大撓み部となる部分にセンサ部２１が低融点ガラス２２を介して備えられている。このため、各センサ部２１ではプレート１１ａの伸びにより拡散抵抗に引っ張り応力が印加されて圧力の検出が行われる。
FIG. 11 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. In addition, in FIG. 11, the
このような圧力センサによれば、各センサ部２１の拡散抵抗に同種の応力である引っ張り応力が印加されて圧力の検出が行えるので圧力の検出精度を向上させることができる。また、センサ部２１が二つ備えられているので上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、各プレート１１ａの特性を変えることで、同一のセンサ部２１を各プレート１１ａに備えた場合でも圧力の検出レンジを広くすることができる。例えば、一方のプレートの剛性を高くして高圧力まで検出可能とすることができる。なお、本実施形態のプレート１１ａは、例えば、キャップ１０の底部１０ａ側の一端部が繋がっている構成としてもよい。
According to such a pressure sensor, since the tensile stress which is the same kind of stress is applied to the diffusion resistance of each
なお、各センサ部２１の拡散抵抗に同種の応力である圧縮応力が印加されて圧力の検出が行える圧力センサとしてもよいし、上記第２実施形態と同様に各プレート１１ａの表面および裏面にそれぞれセンサ部２１を備えて圧力センサを構成してもよい。
In addition, it is good also as a pressure sensor which can apply the compressive stress which is the same kind of stress to the diffusion resistance of each
（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａの配置の仕方を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Eleventh embodiment)
An eleventh embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the arrangement of the
図１２は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図１２中ではプレート１１ａ、センサ部２１、低融点ガラス２２および配線部材２３を正面レイアウト図で描いている。また、図１２は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図１２に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａがプレートの長手方向と平行な方向の軸に対してねじられて塑性変形した状態で配置されている。また、本実施形態のメタルケース９は、上記各実施形態のメタルケース９に対して９０度回転した状態でキャップ１０と接合されている。
FIG. 12 is a partially enlarged view of the pressure sensor according to the present embodiment. In addition, in FIG. 12, the
このような圧力センサによれば、プレート１１ａがねじれて配置されているので上記各実施形態よりプレート１１ａを撓みにくくすることができる。このため、測定媒体の圧力が印加された際にプレート１１ａが撓みにくくなり、上記各実施形態と同様の材質でプレート１１ａを構成した場合に、上記各実施形態よりも高い圧力まで検出が行える。このため、圧力の検出レンジを広くすることができる。また、プレート１１ａを塑性変形するまでねじっているため、プレート１１ａに元の状態に戻ろうとする弾性力が働くことを防止でき、プレート１１ａに備えられるセンサ部２１の圧力の検出精度の悪化を防止できる。
According to such a pressure sensor, since
（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対して圧力伝達部材、支持部１４およびセンサ部２１の配置の仕方を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(Twelfth embodiment)
A twelfth embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the pressure transmission member, the
図１３（ａ）は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＣ−Ｃ断面図である。なお、図１３中（ａ）ではロッド１１ｂ、センサ部２１および配線部材２３を正面レイアウト図で描いている。また、図１３（ａ）は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図１３に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａの代わりに圧力伝達部材として円筒棒状のロッド１１ｂがダイヤフラム１２とキャップ１０の底部１０ａとの間に配置されており、ロッド１１ｂの両端部が丸めて構成されている。このロッド１１ｂは長手方向の中心部分が最大撓み部とされている。また、ロッド１１ｂのうち最大撓み部にはらせん状にセンサ部２１が備えられている。
Fig.13 (a) is the elements on larger scale of the pressure sensor concerning this embodiment, FIG.13 (b) is CC sectional drawing shown to Fig.13 (a). In FIG. 13A, the
また、本実施形態のメタルケース９は、底部および側壁を有した有底円筒部材とされており、底部の中心部分には貫通孔３９が備えられている。本実施形態では、メタルケース９の底部のうちこの貫通孔３９の内壁が上記各実施形態の支持部１４としての機能を有するものである。
Further, the
このような圧力センサによれば、圧力伝達部材としてロッド１１ｂを用いているため、圧力伝達部材としてプレート１１ａを用いた場合よりもダイヤフラム１２と接触する面積を減少させることができ、ダイヤフラム１２から圧力伝達部材に伝達される熱を減少させることができる。また、センサ部２１がロッド１１ｂにらせん状に備えられているので、ロッド１１ｂの撓みを全円周方向で感知することができ、圧力の検出精度を向上させることができる。また、ロッド１１ｂの両端部が丸められて構成されているので、上記第９実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to such a pressure sensor, since the
このようならせん状のセンサ部２１が備えられたロッド１１ｂは以下のように製造される。例えば、センサ部２１を薄く削ると共に短冊状にカットし、このセンサ部２１をロッド１１ｂに巻きつけるようにシリコーン樹脂等からなる接着剤を介して貼り付けることでらせん状のセンサ部２１が備えられたロッド１１ｂを製造することができる。また、ロッド１１ｂを回転させると共に移動させながら、ロッド１１ｂにＳｉ膜を蒸着し、周知のフォトリソグラフィーやレーザ露光等を行うことでらせん状のセンサ部２１を備えたロッド１１ｂを製造することができる。
The
（第１３実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に対してプレート１１ａおよびメタルケース９の構造を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
(13th Embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は本実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図である。なお、図１４中では、プレート１１ａ、ロッド１１ｂ、センサ部２１、低融点ガラス２２および配線部材２３を正面レイアウト図で描いている。また、図１４は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分は図１と同様である。図１４（ａ）に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、プレート１１ａの両端部分がロッド１１ｂとされており、最大撓み部がプレート１１ａの部分に構成され、ロッド１１ｂの先端部が丸められて構成されている。また、メタルケース９は上記第１２実施形態と同様に有底円筒部材とされており、メタルケース９の底部には貫通孔３９が形成されている。
FIG. 14A and FIG. 14B are partially enlarged views of the pressure sensor according to the present embodiment. In FIG. 14, the
このような圧力センサによれば、プレート１１ａの両端部を小さくすることができるので、プレート１１ａとダイヤフラム１２との接触面積を減少させることができ、ダイヤフラム１２からプレート１１ａに伝達される熱を減少させることができる。また、ロッド１１ｂの先端部が丸められて構成されているので上記第９実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to such a pressure sensor, both ends of the
なお、図１４（ａ）ではプレート１１の両端部を棒状のロッド１１ｂで構成しているが、図１４（ｂ）に示されるように、ロッド１１ｂのうち最大撓み部が構成される部分に平面部を備える構成として、その平面部にセンサ部２１を低融点ガラス２２を介して貼り付ける構成としてもよい。
In FIG. 14 (a), both ends of the plate 11 are composed of rod-shaped
（他の実施形態）
上記各実施形態では、センサ部２１をプレート１１ａまたはロッド１１ｂに備え付ける圧力センサを説明したが、プレート１１ａを例えば、Ｓｉなどから形成し、プレート１１ａに直接ブリッジ回路を構成するように拡散抵抗を形成してもよい。この場合、圧力の検出精度を向上させるために最大撓み部となる部分に図９（ａ）に示すダイヤフラム３７を形成し、ダイヤフラム３７上に拡散抵抗を形成することができる。このような圧力センサによればプレート１１ａとセンサ部２１との接合部分において熱膨張率の違いによる熱応力の影響がなくなるので圧力の検出精度を向上させることができる。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the pressure sensor provided with the
また、上記各実施形態では、メタルケース９のうち固定部１３の内壁側にキャップ１０の開口端１６が配置されている構成とされているが、メタルケース９のうち固定部１３の外壁側にキャップ１０の開口端１６が配置されている構成としてもよい。
Moreover, in each said embodiment, although it is set as the structure by which the opening
さらに、上記各実施形態を組み合わせて構成してもよい。例えば、上記第２実施形態を上記第３実施形態に組み合わせてプレート１１ａの両面にセンサ部２１を配置する構成としてもよい。また、上記第２実施形態に上記第９実施形態を組み合わせてプレート１１ａの両端部を丸めて構成してもよい。
Furthermore, you may comprise combining said each embodiment. For example, it is good also as a structure which arrange | positions the
４…ハウジング、６…筒状ユニット、７…開口部、９…メタルケース、１０…キャップ、１１ａ…プレート、１１ｂ…ロッド、１２…ダイヤフラム、１３…固定部、１４…支持部、１６…開口端、２１…センサ部、２９…貫通孔、３２…貫通孔、３３…段差部、３４…温度測定・調節部、３６…支持部材、３７…ダイヤフラム、３８…穴
DESCRIPTION OF
Claims (18)
中空部を有する筒形状とされており、一端部に前記ダイヤフラム（１２）が備えられ、他端部に前記中空部の内径が拡大された固定部（１３）が備えられたメタルケース（９）と、
底部（１０ａ）および側壁（１０ｂ）を有し、前記底部（１０ａ）と反対側が開口端（１６）とされた中空部を有する有底円筒部材とされ、前記有底円筒部材の前記中空部と前記メタルケース（９）の前記中空部とが連結されるように、前記開口端（１６）と前記メタルケース（９）のうち前記固定部（１３）とが溶接接合されたキャップ（１０）と、
前記測定媒体の圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサ部（２１）と、
前記メタルケース（９）と前記キャップ（１０）との前記中空部内において、一端部が前記ダイヤフラム（１２）側に配置されていると共に、他端部が前記キャップ（１０）の前記底部（１０ａ）側に配置され、前記ダイヤフラム（１２）に印加された圧力を前記センサ部（２１）に伝達する細長部材で構成され、前記一端部が前記ダイヤフラム（１２）と接触している圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）と、
一端部に開口部（７）を備える筒形状とされており、前記ダイヤフラム（１２）と前記メタルケース（９）と前記キャップ（１０）および前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）を有して構成される筒状ユニット（６）のうち前記ダイヤフラム（１２）側の一端部が前記開口部（７）から突出するように前記筒状ユニット（６）が前記開口部（７）内に挿入されたハウジング（４）と、を有して構成される圧力センサであって、
前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）は前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）の両端を結ぶ直線と垂直な方向に撓められて配置されており、前記センサ部（２１）は前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）のうち撓んだ部分に備えられていると共に、前記ダイヤフラム（１２）が前記測定媒体を受圧した際に前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）がさらに撓むことで前記測定媒体の圧力が伝達される構成とされており、
前記メタルケース（９）のうち前記ダイヤフラム（１２）が備えられる前記一端部には、前記メタルケース（９）の前記中空部の中心軸に向かって突出し、前記圧力伝達部材（１１ａ、１１ｂ）がずれることを抑制する支持部（１４）が備えられていることを特徴とする圧力センサ。 A pressure-receiving diaphragm (12) for receiving the measurement medium;
A metal case (9) which has a cylindrical shape having a hollow part, is provided with the diaphragm (12) at one end and a fixing part (13) whose inner diameter is enlarged at the other end. When,
A bottom portion (10a) and side walls (10b), said bottom side opposite to the (10a) is a bottomed cylindrical member having a hollow portion which is an open end (16), the hollow portion of the bottomed circular tubular member A cap (10) in which the open end (16) and the fixed portion (13) of the metal case (9) are welded together so that the hollow portion of the metal case (9) is connected to the cap (10). When,
A sensor unit (21) for outputting a sensor signal corresponding to the pressure of the measurement medium;
In the hollow part of the metal case (9) and the cap (10), one end is disposed on the diaphragm (12) side and the other end is the bottom (10a) of the cap (10). A pressure transmitting member (11a) which is disposed on the side and is constituted by an elongated member which transmits the pressure applied to the diaphragm (12) to the sensor portion (21), and the one end portion is in contact with the diaphragm (12). 11b)
It has a cylindrical shape with an opening (7) at one end, and includes the diaphragm (12), the metal case (9), the cap (10), and the pressure transmission member (11a, 11b). The cylindrical unit (6) was inserted into the opening (7) such that one end of the cylindrical unit (6) on the diaphragm (12) side protrudes from the opening (7). A pressure sensor comprising a housing (4),
The pressure transmission member (11a, 11b) is bent and arranged in a direction perpendicular to a straight line connecting both ends of the pressure transmission member (11a, 11b), and the sensor unit (21) 11 a, 11 b) provided at a bent portion, and when the diaphragm (12) receives the measurement medium, the pressure transmission member (11 a, 11 b) further bends so that the measurement medium It is configured to transmit pressure,
Of the metal case (9), the one end portion where the diaphragm (12) is provided projects toward the central axis of the hollow portion of the metal case (9), and the pressure transmission members (11a, 11b) are provided. A pressure sensor comprising a support portion (14) that suppresses displacement.
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