JP6063240B2 - アンプ内蔵型圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、アンプ内蔵型圧力センサに関する。

従来から、流路を流れる流体の圧力を検出するために、圧力センサが使用されている。圧力センサとしては、圧力検出部が検出する圧力信号を増幅する増幅回路を内臓したアンプ内蔵型（例えば、特許文献１参照。）と、増幅回路を内蔵せずに圧力センサ外部に設けられた増幅回路に圧力信号を伝達するセパレート型とが知られている。
アンプ内蔵型圧力センサは、微小信号である圧力信号を増幅回路まで伝達する配線の長さが短いので、圧力信号がノイズ等の影響を受けにくいという利点がある。

特開２００７−７８３８３号公報

しかしながら、アンプ内蔵型の圧力センサは、圧力検出部に近接した位置に増幅回路が配置されるため、検出対象の流体が高温（例えば、８０℃以上かつ２００℃以下の温度）である場合、増幅回路に熱が伝達されて増幅回路の動作に悪影響を与える可能性がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、高温の流体と流体の流路を備える配管が設置される空間との差圧を検出する際に、圧力信号を増幅する増幅回路を流体の熱から保護しつつ、流体と配管が設置される空間との差圧を適切に検出することを可能としたアンプ内蔵型圧力センサを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るアンプ内蔵型圧力センサは、流体の流路を備える配管に接続されるアンプ内蔵型圧力センサであって、前記配管から流入する流体に接する受圧面を有し、該受圧面に接する流体と前記配管が設置される空間との差圧を検出して圧力信号を出力する圧力検出部と、前記圧力検出部が検出した前記圧力信号を増幅する増幅回路を有する増幅回路基板と、前記圧力検出部が固定されるハウジングと、前記ハウジングに固定され、前記ハウジング内の空間を前記圧力検出部が配置される第１空間と前記増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離する隔離部とを備え、前記ハウジングは、前記増幅回路基板を冷却するための冷却気体を前記第２空間へ流入させる流入口および前記冷却気体を前記第２空間から排出させる排出口とを有することを特徴とする。

本発明に係るアンプ内蔵型圧力センサにおいては、隔離部によって、圧力検出部が固定されるハウジング内の空間が、圧力検出部が配置される第１空間と圧力検出部が検出した圧力信号を増幅する増幅回路を有する増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離されている。増幅回路基板は流入口からハウジングの第２空間に流入した冷却気体により冷却され、冷却気体は排出口からハウジングの外部に排出される。冷却気体の流入によってハウジング内の第２空間の圧力が変動するが、第１空間は隔離部によって第２空間から隔離されているので第１空間の圧力は変動しない。したがって、第２空間の圧力の変動は検出対象の流体と配管が設置される空間との差圧を検出する圧力検出部の検出結果に影響を与えない。

よって、本発明に係るアンプ内蔵型圧力センサによれば、高温の流体と流体の流路を備える配管が設置される空間との差圧を検出する際に、圧力信号の増幅回路を流体の熱から保護しつつ、流体と配管が設置される空間との差圧を適切に検出することを可能としたアンプ内蔵型圧力センサを提供することができる。

本発明の第１態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記増幅回路基板が、前記流入口と前記排出口との間に配置されており、前記流入口から流入した前記冷却気体が、前記増幅回路基板の一方の面を冷却し、前記増幅回路基板と前記ハウジングとの間を通り、前記増幅回路基板の他方の面を冷却し、その後に前記排出口から排出されることを特徴とする。
このようにすることで、増幅回路基板の表裏両面の近傍を冷却気体が流通し、増幅回路が適切に冷却される。

本発明の第２態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記隔離部が、前記ハウジングの内周面の形状と略一致した形状の外周面を有する隔離基板と、該隔離基板の外周面と前記ハウジングの内周面との間を前記冷却気体が流通不能となるように充填する充填材とを有することを特徴とする。

本発明の第２態様のアンプ内蔵型圧力センサによれば、ハウジングの内周面の形状と略一致した形状の外周面とハウジングの内周面との間の空間が充填材により充填され、第２空間から第１空間に冷却気体が流入することが防止される。
このようにすることで、充填材を隔離基板の外周面とハウジングの内周面との間に充填するという比較的容易な作業により、ハウジング内の空間を圧力検出部が配置される第１空間と増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離することができる。

本発明の第３態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記増幅回路により増幅された前記圧力信号を外部装置に伝達する外部配線が連結される連結部を備え、前記第１空間は、前記外部配線を被覆する被覆部と該外部配線との間の第３空間を介して前記外部装置の近傍の空間と連通していてもよい。
このようにすることで、圧力センサから外部配線の距離だけ離れた位置に配置されている外部装置の近傍の空間の気体が第３空間を介して第１空間に供給される。圧力センサの近傍の空間は、圧力の検出対象の流体等の影響により第１空間内の圧力検出部を腐食させる可能性があるので、第１空間内の圧力検出部の腐食を防止することができる。

本発明の第４態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記圧力検出部の前記受圧面と前記ハウジングの該受圧面と対向する面とで流体室が形成されており、前記ハウジングは、外部流路と連通した第１流路と、第１流路と前記流体室とを連結する第２流路とを有し、前記第２流路の流路径は、前記第１流路の流路径より小さいことを特徴とする。

このようにすることで、第１流路から流入する高温の流体が流体室に到達するまでに、第１流路よりも冷却効率の高い第２流路で流体を十分に冷却し、流体室に到達する流体の温度を低く抑えることができる。

本発明の第４態様のアンプ内蔵型圧力センサにおいては、前記第２流路の流路長は、前記第１流路の流路長より長い構成であってもよい。
このようにすることで、第２流路の冷却効率を更に高くし、流体室に到達する流体の温度を十分に低く抑えることができる。

本発明の第４態様のアンプ内蔵型圧力センサにおいては、前記第２流路の外周面の径は前記第１流路の外周面の径より小さく、前記第２流路を流路長に渡って取り囲むように配置され、前記第２流路の外周面に近接した空間が外部空間と連通した状態で前記第２流路を支持する支持部材を備える構成であってもよい。
このようにすることで、流路径の小さい第２流路に加わる荷重の影響を支持部材によって適切に支持し、第２流路の変形を適切に防止することができる。

本発明の第５態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記排出口の前記第２空間への開口径は、前記流入口の前記第２空間への開口径よりも大きいことを特徴とする。
このようにすることで、流入口からハウジングの第２空間に流入する冷却気体が排出口から容易に排出されるようにし、第２空間の圧力が高くなることによる不具合を防止することができる。

本発明の第６態様のアンプ内蔵型圧力センサは、前記圧力検出部から前記隔離部に前記圧力信号を伝達する第１配線と、前記隔離部から前記増幅回路基板へ前記圧力信号を伝達する第２配線と、前記増幅回路基板から前記隔離部へ前記増幅回路により増幅された前記圧力信号を伝達する第３配線とを備え、前記隔離部が、前記第１空間側の面に前記第１配線が接続される第１端子を有し、前記第２空間側の面に前記第２配線が接続される第２端子を有し、前記第１端子と前記第２端子とが電気的に接続されていることを特徴とする。

このようにすることで、隔離部により第１空間と第２空間を隔離しつつ、圧力検出部から増幅回路への圧力信号の伝達と、増幅回路から隔離部への増幅された圧力信号の伝達を行うことができる。

本発明によれば、高温の流体と流体の流路を備える配管が設置される空間との差圧を検出する際に、圧力信号の増幅回路を流体の熱から保護しつつ、流体と配管が設置される空間との差圧を適切に検出することを可能としたアンプ内蔵型圧力センサを提供することができる。

本発明の第１実施形態の圧力センサを示す正面図である。 図１に示される圧力センサの内部構造を示すＡ−Ａ断面図である。 図２に示される圧力センサの内部構造を示すＢ−Ｂ断面図である。 図２に示される圧力センサの横断面図であり、（ａ）がＣ−Ｃ横断面図であり、（ｂ）がＤ−Ｄ横断面図であり、（ｃ）がＥ−Ｅ横断面図ある。 図１に示される圧力センサの上面図である。 外部配線および被膜の断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態のアンプ内蔵型圧力センサを図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のアンプ内蔵型圧力センサの正面図である。図２は、図１に示される圧力センサ１の内部構造を示すＡ−Ａ断面図である。図３は、図２に示される圧力センサの内部構造を示すＢ−Ｂ断面図である。
図１から図３に示されるように、圧力センサ１は、ハウジングカバー２ａとハウジング本体２ｂにより構成されるハウジング２の内部に、圧力検出素子３（圧力検出部）が固定されたセンサである。

図５は、図１に示される圧力センサの上面図である。図５に示されるように、圧力センサ１は、被腹膜２０により被覆された外部配線１９を介して外部装置に圧力信号を伝達することができる。外部配線１９は、後述する接続部２１を介して圧力センサ１に連結されている。

圧力センサ１は、流体の流路を備える配管（不図示）に接続されるセンサであり、配管から流入する流体の圧力と配管が設置される空間との差圧を検出して圧力信号を出力するものである。

圧力センサ１は、流体に接して流体と配管が設置される空間との差圧を検出するための受圧面３ａを有している。圧力センサ１の受圧面３ａと、ハウジング本体２ｂの受圧面３ａと対向する面とで、流体室２３が形成される。圧力センサ１が圧力を検出する対象となる流体は、外部流路１８と連通した第１流路１５から流入し、第１流路１５と流体室２３とを連結する第２流路１６を経由して、流体室２３に流入する。圧力センサ１のハウジング本体２ｂと外部流路１８とは、袋ナット１７により締結されている。

図２に示されるように、第２流路１６の流路径Ｄ２は第１流路１５の流路径Ｄ１より小さい。また、第２流路１６の流路長Ｌ２は、第１流路１５の流路長Ｌ１より長い。ここで、第１流路１５の流路長Ｌ１は、ハウジング本体２ｂにおいて流路径がＤ１であり、かつ内面が流体と接している部分の長さをいう。また、第２流路１６の流路長Ｌ２は、ハウジング本体２ｂにおいて流路径がＤ２であり、かつ内面が流体と接している部分の長さをいう。

本実施形態の圧力センサ１は、高温（例えば、８０℃以上かつ２００℃以下の温度）の流体の圧力を検出するのに適するように設計されている。すなわち、第２流路１６の流路径Ｄ２が第１流路１５の流路径Ｄ１より小さく、第２流路１６の流路長Ｌ２が第１流路１５の流路長Ｌ１より長く、外部流路１８から流体室２３に流入する流体が第２流路１６を通過する際に冷却されるようになっている。Ｄ１を例えば９．５ｍｍとし、Ｄ２を例えば２．５ｍｍとすることができる。

圧力検出素子３は、受圧面３ａに接する流体の圧力と、流体の流路を備える配管が設置される空間との差分（差圧）を検出して圧力信号を出力する素子である。本実施形態において、圧力検出素子３の背面３ｂには、第１空間Ｒ１と連通した吸気口（不図示）が設けられており、第１空間Ｒ１の圧力が基準圧力となる。本実施形態において、第１空間Ｒ１の圧力は大気圧であるものとするが、他の態様であってもよい。例えば、空気とは異なる気体が充満した部屋の圧力を基準圧力としてもよい。この場合の気体は、圧力センサ１の動作に影響を与えない気体であれば、種々のものを採用することが可能である。

圧力検出素子３は平面視が略円形の円柱状の部材である。圧力検出素子３の外周面と、圧力検出素子３の背面３ｂの外縁とは、断面視が円環形状のセンサ保持部材９の内面に当接している。センサ保持部材９は、ハウジング本体２ｂに対して圧力検出素子３を保持する部材である。センサ保持部材９の外周面には雄ネジが形成されており、ハウジング本体２ｂの内周面に形成された雌ネジと噛み合うことにより締結される。
雄ネジ１２ａ，１２ｂのネジ頭とセンサ保持部材９の間には、支持ベース部材１１が配置されており、雄ネジ１２ａ，１２ｂによりセンサ保持部材９に固定されている。

支持ベース部材１１は、隔離部材４（隔離部）および増幅回路基板５を圧力センサ１から離間させて配置するためのスペーサ１０を支持する部材である。図２および図３に示されるように、隔離部材４は、スペーサ１０ｂ，１０ｄにより、支持ベース部材１１から離間した位置に配置される。同様に、増幅回路基板５は、スペーサ１０ａ，１０ｃにより、隔離部材４から離間した位置に配置される。

雄ネジ１３ａは、増幅回路基板５、スペーサ１０ａ、隔離部材４、スペーサ１０ｂの順に挿入され、その先端が支持ベース部材１１に設けられた雌ネジ部に締結されている。また、雄ネジ１３ｂは、増幅回路基板５、スペーサ１０ｃ、隔離部材４、スペーサ１０ｄの順に挿入され、その先端が支持ベース部材１１に設けられた雌ネジ部に締結されている。このようにして、隔離部材４および増幅回路基板５は、支持ベース部材１１から離間した位置にそれぞれ配置される。

隔離部材４は、隔離基板４ａと充填材４ｂにより構成されている。隔離基板４ａは電子回路に用いられるプリント配線基板と同様の材質の円板形状の部材である。隔離基板４ａは、ハウジングカバー２ａの内周面の形状と略一致した形状の外周面を有する。

隔離基板４ａの第２空間側の面の外縁には、充填材４ｂが設けられており、隔離基板４ａの外周面とハウジング本体２ｂの内周面との間で冷却気体が流通不能となるようになっている。ハウジング本体２ｂに固定された隔離部材４により、ハウジング２内の空間は、圧力検出素子３が配置される第１空間Ｒ１と増幅回路基板５が配置される第２空間Ｒ２とに隔離される。

充填材４ｂは、隔離基板４ａをスペーサ１２ａ上に配置した状態で塗布される硬化剤を含む樹脂であり、一定の時間を経ることにより硬化する。樹脂の種類としては種々のものを利用可能であるが、例えば、シリコン樹脂やエポキシ樹脂を利用可能である。図４（ｃ）に示されるように、充填材４ｂは、隔離基板４ａの外縁の全周に渡って隔離基板４ａの外周面とハウジング本体２ｂの内周面との間に空間を埋めるように充填されている。

図３および図４（ｃ）に示されるように、隔離基板４ａの第１空間Ｒ１側の面には、圧力検出素子３から出力される圧力信号を伝達する第１配線２４の圧力信号線が接続される端子４ｃが設けられている。したがって、圧力検出素子３から出力される圧力信号が第１配線２４を介して隔離基板４ａの端子４ｃに伝達される。第１配線２４は、圧力信号線と電源線を含むものであり、電源線は図４（ｃ）に示される端子４ｆと接続されている。圧力検出素子３には、端子４ｆを介して外部装置からの電源が供給される。

増幅回路基板５は、増幅回路５ａが設けられた基板であり、電子回路に用いられるプリント配線基板と同様の材質の円板形状の部材である。
図３および図４（ｃ）に示されるように、隔離基板４ａの第２空間Ｒ２側の面には、隔離基板４ａから増幅回路基板５へ圧力信号を伝達する第２配線２５が接続される端子４ｄが設けられている。端子４ｃと端子４ｄとは電気的に接続されおり、隔離基板４ａの端子４ｄから出力される圧力信号が第２配線２５に含まれる圧力信号線を介して増幅回路基板５に伝達される。

第２配線２５は圧力信号線と電源線を含むものである。圧力信号線は端子４ｄに接続されており、電源線は端子４ｇと接続されている。端子４ｇは端子４ｆと電気的に接続されており、端子４ｇを介して供給される電源が端子４ｆに伝達されるようになっている。

端子４ｃ，端子４ｄ，端子４ｆ，端子４ｇは、スルーホールにより形成されており、スルーホールに配線の先端を挿入した状態で半田付けすることにより端子と配線とが電気的に接続される。なお、半田付けした状態において、スルーホールは半田で満たされており、スルーホールを経由して第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２の間で気体を流通させることはできない。

増幅回路５ａは、第２配線２５の圧力信号線を介して伝達される微小信号である圧力信号を増幅する回路である。増幅回路５ａにより増幅された圧力信号（以下、増幅信号）は、第３配線２６の圧力信号線を介して隔離基板４ａに伝達される。隔離基板４ａに伝達された増幅信号は、第４配線２７を介して外部配線１９に伝達される。

第３配線２６は圧力信号線と電源線と制御信号線とを含むものである。圧力信号線は隔離基板４ａの端子４ｅに接続されており、電源線は端子４ｈに接続されており、制御信号線は端子４ｉに接続されている。隔離基板４ａの端子４ｅは外部配線１９に含まれる圧力信号線と電気的に接続されており、端子４ｅを介して入力される増幅信号が外部配線１９を介して外部装置に伝達される。

外部配線１９には電源線が含まれており、外部配線１９の電源線は隔離基板４ａの端子４ｈと電気的に接続されている。外部装置から供給される電源は、端子４ｈを介して増幅回路基板５に伝達される。
外部配線１９には制御信号線が含まれており、制御信号線は隔離基板４ａの端子４ｉと電気的に接続されている。外部装置から入力される制御信号は、端子４ｉを介して増幅回路基板５に伝達される。

外部装置から入力される制御信号は種々の信号があるが、圧力検出素子３の０点調整を実行するための０点調整信号を含んでいる。０点調整とは、圧力検出素子３が出力する圧力信号を調整する処理をいう。流体室２３内の圧力が流体の配管が配置される空間と同じ圧力（本実施形態においては大気圧）となっている状態において、外部装置から０点調整信号が送信されると、増幅回路５ａは０点調整処理を行う。具体的に、増幅回路５ａは、外部装置から０点調整信号を受信したときの圧力信号が大気圧を示す値となるように圧力検出素子３から入力される圧力信号を補正する。

表示回路基板６は、表示回路６ａと発光素子６ｂにより構成されており、第５配線２８により増幅回路基板５と電気的に接続されている。表示回路６ａは、発光素子６ｂを制御する回路である。表示回路６ａは、例えば、外部装置から外部配線１９を介して電源が供給されている場合に発光するように発光素子６ｂを制御する。また、例えば、外部装置から０点調整信号が送信され、増幅回路５ａが０点調整を行っている際に点滅するように発光素子６ｂを制御する。

なお、図２には、１つの発光素子６ｂを備える表示回路基板６を示したが、他の態様であってもよい。例えば、表示回路基板６に複数の発光素子を設け、それらの発光状態を制御することにより増幅信号に応じた圧力信号を示す数値を表示するようにしてもよい。このようにすることで、圧力センサ１自体に、圧力検出素子３が検出する圧力を表示する機能を備えさせることができる。

ハウジングカバー２ａは、ハウジング本体２ｂに装着されるものであり、互いに嵌合することにより第２空間Ｒ２を形成する。ハウジングカバー２ａは、増幅回路基板５を冷却するための冷却気体を第２空間Ｒ２へ流入させる流入口７と冷却気体を第２空間Ｒ２から排出させる排出口８とを有する。

流入口７および排出口８は、外部の冷却気体の供給源（不図示）と接続されており、供給源から冷却気体が流入口７に供給され、排出口８から冷却気体が排出されるようになっている。冷却気体としては、種々の気体を利用可能であるが、本実施形態においては空気を用いるものとする。

図２に示されるように、増幅回路基板５の外周面とハウジングカバー２ａの内周面とは、互いに接しない状態で、一定の間隔を空けて配置されている。また、増幅回路基板５は、流入口７と排出口８との間に配置されている。したがって、流入口７から流入した冷却気体（空気）は、増幅回路基板５の下面を冷却し、増幅回路基板５とハウジングカバー２ａとの間を通り、増幅回路基板５の上面を冷却し、その後に排出口８から排出される。

流入口７および排出口８の第２空間への開口部の形状は、円形となっている。そして、排出口８の第２空間Ｒ２への開口径は、流入口７の第２空間Ｒ２への開口径よりも大きい。したがって、流入口７から第２空間Ｒ２への冷却気体の流入が制限される一方で、第２空間Ｒ２から排出口８への冷却気体の排出が容易に行われるようになっている。このようにすることで、冷却気体の流入により第２空間Ｒ２の圧力が上昇することが防止される。

連結部２２はハウジング本体２ｂに設けられており、増幅信号を外部装置に伝達する外部配線１９が連結される部材である。連結部２２の先端には雌側コネクタが設けられており、外部配線１９の先端の接続部２１には雄側コネクタが設けられている。雌側コネクタと雄側コネクタが接続されることにより第４配線２７と外部配線１９とが電気的に接続された状態となる。

ハウジング本体２ｂの連結部２２と、外部装置に接続された外部配線１９の先端の接続部２１とが連結されると、連結部２２に設けられたＯリングと接続部２１の内面が接した状態となる。これにより、ハウジング２の第１空間Ｒ１が圧力センサ１の近傍の空間から隔離される。

外部配線１９は、図６の断面図に示されるように、被腹膜２０（被覆部）により被覆されており、外部配線１９と被覆膜２０との間には第３空間Ｒ３が設けられている。図６では、外部配線１９と被覆膜２０とが、円周方向の全周に渡って接しない状態が示されているが、外部配線１９の全長に渡ってこのような状態となっているわけではない。外部配線１９と被覆膜２０とは、一部分で接し、他の部分で接しない状態となる。

外部配線１９と被覆膜２０との間の第３空間Ｒ３は、外部装置の近傍の空間と連通しているとともに、連結部２２を介してハウジング２内の第１空間Ｒ１とも連通している。したがって、第１空間Ｒ１は、第３空間Ｒ３を介して外部装置の近傍の空間と連通しており、外部空間の近傍の空間の気体が供給される。
被腹膜２０の材料には種々のものを利用可能であるが、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂を利用可能である。また、外部配線１９の長さとしては種々のものを利用可能であるが、例えば２ｍ程度の長さとすることができる。

次に、第２流路１６を支持する支持部材１４について説明する。
図３に示されるように、第２流路１６の外周面の径Ｄ４は、第１流路１５の外周面の径Ｄ３よりも小さい。また、前述したように、第２流路１６の流路長Ｌ２は第１流路１５の流路長Ｌ１よりも長い。したがって、図３のようにハウジング２を第１流路１５および第２流路１６が鉛直方向下方に位置するように配置すると、ハウジング２の上部の荷重が第２流路１６に集中し、第２流路１６が変形してしまうおそれがある。また、袋ナット１７を介してハウジング２の第１流路１５に回転する力（ひねる力）が加えられた場合、第２流路１６が変形してしまうおそれがある。

このような第２流路１６の変形を防止するために、第２流路１６を流路長Ｌ２に渡って取り囲むように、支持部材１４が配置される。支持部材１４は、ハウジング２とは独立した部材であり、ハウジング本体２ｂと嵌合した状態で配置される部材である。支持部材１４は、図１に示されるように、外周面の一部分に、外部空間と連通した状態となる開口部が設けられている。

図４（ａ）には、図２に示される圧力センサ１のＣ−Ｃ横断面図が示されている。図４（ａ）に示されるように、支持部材１４の内周面の形状とハウジング本体２ｂの外周面の形状は略一致した形状であり、互いに嵌合した状態となっている。支持部材１４の内周面の形状とハウジング本体２ｂの外周面の形状は、上下２箇所の端面を除き、円形状となっている。上下２箇所の端面の存在により、支持部材１４に第２流路１６の中心軸を中心とした円周方向に回転する力（ひねる力）が加えられた場合、支持部材１４に加えられた力がハウジング本体２ｂに伝達されるようになっている。

図４（ｂ）には、図２に示される圧力センサ１のＤ−Ｄ横断面図が示されている。図４（ｂ）に示されるように、支持部材１４の内周面の一部とハウジング本体２ｂの外周面の一部が４箇所において接しており、互いに嵌合した状態となっている。４箇所において支持部材１４の内周面とハウジング本体２ｂの外周面とが接していることにより、ハウジング本体２ｂに第２流路１６の中心軸を中心とした円周方向に回転する力（ひねる力）が加えられた場合、ハウジング本体２ｂに加えられた力が支持部材１４に伝達されるようになっている。

袋ナット１７を介してハウジング本体２ｂの第１流路１５の部分に第１流路１５の中心軸を中心とした円周方向に回転する力（ひねる力）が加えられた場合、以下のように加えられた力が伝達される。まず、図４（ｂ）で示された構造により、ハウジング本体２ｂに加えられた力が支持部材１４に伝達される。そして、図４（ａ）で示された構造により、支持部材１４に加えられた力がハウジング本体２ｂに伝達される。

つまり、袋ナット１７を介して加えられた力は、ハウジング本体２ｂの第２流路１６部分にのみに集中して加えられるのではなく、支持部材１４を介してハウジング本体２ｂの上部にも加えられる。したがって、支持部材１４は、第２流路１６が変形しないように、第２流路１６を適切に支持することができる。

以上説明したように、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１においては、隔離部材４によって、圧力検出素子３が固定されるハウジング２内の空間が、圧力検出素子３が配置される第１空間Ｒ１と圧力検出素子３が検出した圧力信号を増幅する増幅回路５ａを有する増幅回路基板５が配置される第２空間Ｒ２とに隔離されている。

また、増幅回路基板５は流入口７からハウジング２の第２空間Ｒ２に流入した冷却気体により冷却され、冷却気体は排出口８からハウジング２の外部に排出される。冷却気体の流入によってハウジング２内の第２空間Ｒ２の圧力が変動するが、第１空間Ｒ１は隔離部材４によって第２空間Ｒ２から隔離されているので第１空間Ｒ１の圧力は変動しない。

したがって、第２空間Ｒ２の圧力の変動は検出対象の流体と配管が設置される空間との差圧を検出する圧力検出素子３の検出結果に影響を与えない。よって、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１によれば、高温の流体と配管が設置される空間との差圧を検出する際に、圧力信号の増幅回路５ａを流体の熱から保護しつつ、流体と配管が設置される空間との差圧を適切に検出することを可能としたアンプ内蔵型圧力センサ１を提供することができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、増幅回路基板５が、流入口７と排出口８との間に配置されている。このようにすることで、増幅回路基板５の表裏両面の近傍を冷却気体が流通し、増幅回路５ａが適切に冷却される。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１によれば、ハウジング２の内周面の形状と略一致した形状の外周面とハウジング２の内周面との間の空間が充填材４ｂにより充填され、第２空間Ｒ２から第１空間Ｒ１に冷却気体が流入することが防止される。

このようにすることで、充填材４ｂを隔離基板４ａの外周面とハウジング２の内周面との間に充填するという比較的容易な作業により、ハウジング２内の空間を圧力検出素子３が配置される第１空間Ｒ１と増幅回路基板５が配置される第２空間Ｒ２とに隔離することができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、増幅回路５ａにより増幅された圧力信号を外部装置に伝達する外部配線１９が連結される連結部２２を備え、第１空間Ｒ１は、外部配線１９を被覆する被覆膜２０と外部配線１９との間の第３空間Ｒ３を介して外部装置の近傍の空間と連通していてもよい。

このようにすることで、圧力センサ１から外部配線１９の距離だけ離れた位置に配置されている外部装置の近傍の空間の気体が第３空間Ｒ３を介して第１空間Ｒ１に供給される。圧力センサ１の近傍の空間は、圧力の検出対象の流体等の影響により第１空間Ｒ１内の圧力検出素子３を腐食させる可能性があるので、第１空間Ｒ１内の圧力検出素子３の腐食を防止することができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、圧力検出素子３の受圧面３ａとハウジング２の受圧面３ａと対向する面とで流体室２３が形成されており、ハウジング２は、外部流路と連通した第１流路１５と、第１流路１５と流体室２３とを連結する第２流路１６とを有し、第２流路１６の流路径Ｄ２は、第１流路１５の流路径Ｄ１より小さい。

このようにすることで、第１流路１５から流入する高温の流体が流体室２３に到達するまでに、第１流路１５よりも冷却効率の高い第２流路１６で流体を十分に冷却し、流体室２３に到達する流体の温度を低く抑えることができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、第２流路１６の流路長Ｌ２が第１流路１５の流路長Ｌ１より長い。このようにすることで、第２流路１６の冷却効率を更に高くし、流体室２３に到達する流体の温度を十分に低く抑えることができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、第２流路１６の外周面の径Ｄ４は第１流路１５の外周面の径Ｄ３より小さく、第２流路１６を流路長Ｌ２に渡って取り囲むように配置され、第２流路１６の外周面に近接した空間が外部空間と連通した状態で第２流路１６を支持する支持部材１４を備える構成であってもよい。
このようにすることで、流路径の小さい第２流路１６に加わる荷重の影響を支持部材１４に適切に支持し、第２流路１６の変形を適切に防止することができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、排出口８の第２空間Ｒ２への開口径が、流入口７の第２空間Ｒ２への開口径よりも大きい。このようにすることで、流入口７からハウジング２の第２空間Ｒ２に流入する冷却気体が排出口８から容易に排出されるようにし、第２空間Ｒ２の圧力が高くなることによる不具合を防止することができる。

また、本実施形態のアンプ内蔵型圧力センサ１は、圧力検出素子３から隔離部材４に圧力信号を伝達する第１配線２４と、隔離部材４から増幅回路基板５へ圧力信号を伝達する第２配線２５と、増幅回路基板５から隔離部材４へ増幅回路５ａにより増幅された圧力信号を伝達する第３配線２６とを備える。

また、隔離部材４が、第１空間Ｒ１側の面に第１配線２４が接続される第１端子４ｃを有し、第２空間Ｒ２側の面に第２配線２５が接続される第２端子４ｄを有し、第１端子４ｃと第２端子４ｄとが電気的に接続されている。

このようにすることで、隔離部材４により第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２を隔離しつつ、圧力検出素子３から増幅回路５ａへの圧力信号の伝達と、増幅回路５ａから隔離部材４への増幅された圧力信号の伝達を行うことができる。

＜他の実施形態＞
第１実施形態においては、隔離基板４ａに設けられる第１端子４ｃおよび第２端子４ｄは、スルーホールにより形成されているものとしたが他の態様であってもよい。第１端子４ｃと第２端子４ｄとが電気的に接続されている構成であれば、例えば、隔離基板４ａの表面に設けられた金属接点であってもよい。

第１実施形態は、表示回路基板６を設けるものであったが、表示回路基板６を設けないように構成してもよい。また、表示回路基板６に変えて、他の機能を備える回路基板を設けるようにしてもよい。さらに、表示回路基板６に加えて、他の機能を備える回路基板を設けるようにしてもよい。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１ 圧力センサ
２ ハウジング
３ 圧力検出素子（圧力検出部）
４ 隔離部材（隔離部）
４ａ 隔離基板
４ｂ 充填材
４ｃ〜４ｉ 端子
５ 増幅回路基板
７ 流入口
８ 排出口
１４ 支持部材
１５ 第１流路
１６ 第２流路
１９ 外部配線
２０ 被覆膜（被覆部）
２４ 第１配線
２５ 第２配線
２６ 第３配線
Ｄ１，Ｄ２ 流路径
Ｌ１，Ｌ２ 流路長
Ｒ１ 第１空間
Ｒ２ 第２空間
Ｒ３ 第３空間

Claims (6)

1. 流体の流路を備える配管に接続されるアンプ内蔵型圧力センサであって、
   前記配管から流入する流体に接する受圧面を有し、該受圧面に接する流体と前記配管が設置される空間との差圧を検出して圧力信号を出力する圧力検出部と、
   前記圧力検出部が検出した前記圧力信号を増幅する増幅回路を有する増幅回路基板と、
   前記圧力検出部が固定されるハウジングと、
   前記ハウジングに固定され、前記ハウジング内の空間を前記圧力検出部が配置される第１空間と前記増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離する隔離部とを備え、
   前記ハウジングは、前記増幅回路基板を冷却するための冷却気体を前記第２空間へ流入させる流入口と前記冷却気体を前記第２空間から排出させる排出口とを有し、
   前記増幅回路により増幅された前記圧力信号を外部装置に伝達する外部配線が連結される連結部を備え、
   前記第１空間は、前記外部配線を被覆する被覆部と該外部配線との間の第３空間を介して前記外部装置の近傍の空間と連通していることを特徴とするアンプ内蔵型圧力センサ。
2. 前記圧力検出部の前記受圧面と前記ハウジングの該受圧面と対向する面とで流体室が形成されており、
   前記ハウジングは、外部流路と連通した第１流路と、第１流路と前記流体室とを連結する第２流路とを有し、
   前記第２流路の流路径は、前記第１流路の流路径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のアンプ内蔵型圧力センサ。
3. 前記第２流路の流路長は、前記第１流路の流路長より長いことを特徴とする請求項２に記載のアンプ内蔵型圧力センサ。
4. 流体の流路を備える配管に接続されるアンプ内蔵型圧力センサであって、
   前記配管から流入する流体に接する受圧面を有し、該受圧面に接する流体と前記配管が設置される空間との差圧を検出して圧力信号を出力する圧力検出部と、
   前記圧力検出部が検出した前記圧力信号を増幅する増幅回路を有する増幅回路基板と、
   前記圧力検出部が固定されるハウジングと、
   前記ハウジングに固定され、前記ハウジング内の空間を前記圧力検出部が配置される第１空間と前記増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離する隔離部とを備え、
   前記ハウジングは、前記増幅回路基板を冷却するための冷却気体を前記第２空間へ流入させる流入口と前記冷却気体を前記第２空間から排出させる排出口とを有し、
   前記圧力検出部の前記受圧面と前記ハウジングの該受圧面と対向する面とで流体室が形成されており、
   前記ハウジングは、外部流路と連通した第１流路と、第１流路と前記流体室とを連結する第２流路とを有し、
   前記第２流路の流路径は、前記第１流路の流路径より小さく、
   前記第２流路の外周面の径は前記第１流路の外周面の径より小さく、
   前記第２流路を流路長に渡って取り囲むように配置され、前記第２流路の外周面に近接した空間が外部空間と連通した状態で前記第２流路を支持する支持部材を備えることを特徴とするアンプ内蔵型圧力センサ。
5. 流体の流路を備える配管に接続されるアンプ内蔵型圧力センサであって、
   前記配管から流入する流体に接する受圧面を有し、該受圧面に接する流体と前記配管が設置される空間との差圧を検出して圧力信号を出力する圧力検出部と、
   前記圧力検出部が検出した前記圧力信号を増幅する増幅回路を有する増幅回路基板と、
   前記圧力検出部が固定されるハウジングと、
   前記ハウジングに固定され、前記ハウジング内の空間を前記圧力検出部が配置される第１空間と前記増幅回路基板が配置される第２空間とに隔離する隔離部とを備え、
   前記ハウジングは、前記増幅回路基板を冷却するための冷却気体を前記第２空間へ流入させる流入口と前記冷却気体を前記第２空間から排出させる排出口とを有し、
   前記排出口の前記第２空間への開口径は、前記流入口の前記第２空間への開口径よりも大きいことを特徴とするアンプ内蔵型圧力センサ。
6. 前記圧力検出部から前記隔離部に前記圧力信号を伝達する第１配線と、
   前記隔離部から前記増幅回路基板へ前記圧力信号を伝達する第２配線と、
   前記増幅回路基板から前記隔離部へ前記増幅回路により増幅された前記圧力信号を伝達する第３配線とを備え、
   前記隔離部が、前記第１空間側の面に前記第１配線が接続される第１端子を有し、前記第２空間側の面に前記第２配線が接続される第２端子を有し、
   前記第１端子と前記第２端子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンプ内蔵型圧力センサ。

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