JPH09119880A - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JPH09119880A
JPH09119880A JP8202198A JP20219896A JPH09119880A JP H09119880 A JPH09119880 A JP H09119880A JP 8202198 A JP8202198 A JP 8202198A JP 20219896 A JP20219896 A JP 20219896A JP H09119880 A JPH09119880 A JP H09119880A
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pressure
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pressure sensor
housing
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    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度に基づく小さな測定誤差しか有しておら
ず、特に小さな測定領域においても使用可能な圧力セン
サを提供する。 【解決手段】 センサ素子１と、縁部で保持されたセン
サダイヤフラム１１とが設けられており、センサダイヤ
フラムの保持されていない部分が、測定したい圧力に基
づき変位可能であり、センサダイヤフラムの縁部をハウ
ジング２に固定するための固定手段３と、ハウジングを
閉鎖するダイヤフラム４とが設けられており、該ダイヤ
フラムに、測定したい圧力が供給され、温度に基づく測
定誤差を最小限に抑えるために適当な弾性モジュールを
有する固形物５が設けられており、該固形物が、ダイヤ
フラムと、センサダイヤフラムの変位可能な部分との間
に配置されており、該固形物が、ダイヤフラム４からセ
ンサダイヤフラム１１へ圧力を伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧力センサは、多数の使用形態において
種々異なる要求を満たさなければならない。すなわち、
たとえば食品工業においては衛生上の理由から、しばし
ばフロント面に整合した圧力センサ、たとえばステンレ
ス鋼から成る圧力センサが必要とされる。他面におい
て、化学工業ではしばしば圧力センサの、媒体に接触す
る構成部分の化学的耐性に対して特別な要求が課せられ
る。磨耗性の媒体と共に使用される場合には、媒体に接
触する構成部分の機械的耐性に対して特別な要求が課せ
られる。さらに、圧力センサは多数の使用形態において
特に高い周囲温度もしくは特に低い周囲温度にさらされ
ている。
【０００３】これらの要求を満たすためには、たとえば
１９９０年ミュンヘン（Ｍｕｅｎｃｈｅｎ）で発行され
た文献「ドゥルックミットラー（Ｄｒｕｃｋｍｉｔｔｌ
ｅｒ）」（Ｈ．Ｊｕｌｉｅｎ著）、第７頁および第８頁
に記載されているように、圧力センサがダイヤフラムシ
ールと相まって使用される。
【０００４】上記文献に開示された圧力センサの構成で
は、 ａ）センサ素子が設けられており、 ｂ）ハウジングが設けられており、 ｃ）センサ素子をハウジングに固定するための固定手段
が設けられており、 ｄ）ダイヤフラムシールが設けられており、 ｅ）ダイヤフラムシールが、このダイヤフラムシールを
閉鎖するダイヤフラムを有しており、このダイヤフラム
に、測定したい圧力が供給されるようになっており、 ｆ）ダイヤフラムシールが、ダイヤフラムに配置され
た、閉鎖された中空室を有しており、 ｇ）ダイヤフラムシールが、前記中空室からセンサ素子
に通じた細い管路を有しており、 ｈ）ダイヤフラムシールが、前記中空室と前記管路とを
完全に満たす液体を有しており、この液体が、ダイヤフ
ラムからセンサ素子へ圧力を伝達する。
【０００５】液体は、たとえばできるだけ非圧縮性の適
当なオイルであり、このオイルは無気泡にダイヤフラム
シールに導入されなければならない。
【０００６】ダイヤフラムシールを備えたこのような圧
力センサの欠点は、その製造、特に液体の充填に極めて
大きな手間がかかることにある。
【０００７】別の欠点は、ダイヤフラムに作用する、測
定領域を上回るか、または下回る圧力によるダイヤフラ
ムの破壊を阻止するために、中空室において、ダイヤフ
ラムを支持するダイヤフラム床が必要となる点にある。
【０００８】さらに別の欠点は、ダイヤフラムにおける
欠陥、たとえば孔または亀裂により、液体が流出する危
険がある点に認められる。このことは、食品工業および
ラッカ工業における使用では、特に危険となる。
【０００９】さらに別の欠点は、液体の熱膨張に基づき
測定誤差が生じることに認められる。この測定誤差は小
さな測定領域、たとえば０Ｐａ〜１０ｋＰａにおいて特
に大きくなる。このような不都合を回避するために通常
では、大きな直径のダイヤフラムを備えたダイヤフラム
シールが使用される。
【００１０】米国特許第４６８６７６４号明細書に記載
の圧力センサの構成では、 ａ）センサ素子が設けられており、 ｂ）ハウジングが設けられており、 ｃ）センサ素子をハウジングに固定するための固定手段
が設けられており、 ｄ）ハウジングを閉鎖するダイヤフラムが設けられてお
り、このダイヤフラムに、測定したい圧力が供給される
ようになっており、 ｅ）ゲル状の充填材料が設けられており、 ｆ）この充填材料が、ダイヤフラムとハウジングとセン
サ素子とにより形成された中空室を満たしており、 ｇ）充填材料が、ダイヤフラムからセンサ素子へ圧力を
伝達する。
【００１１】ダイヤフラムと充填材料とは、この場合、
単にセンサ素子を保護する役目しか持たない。
【００１２】このような圧力センサの欠点は、測定した
い圧力の作用するダイヤフラムの面に比べて、センサ素
子の有効面が小さく形成されている点にある。これによ
り、圧力センサ内部の、ゲル状の充填材料で充填された
容積は大きく形成される。このことは、充填材料におけ
る、ほぼ等方性の圧力分配を生ぜしめる。このような圧
力センサの、温度に基づく測定誤差は、最初に述べたダ
イヤフラムシールを備えた圧力センサの場合と全く同様
に、特に小さな測定領域において極めて大きくなる。
【００１３】さらに別の欠点は、ダイヤフラムが、特に
点状の機械的負荷に対して保護されていない点にある。
ダイヤフラムが載設される充填材料は、単に面状の負荷
を吸収することしかできない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、温度
に基づく小さな測定誤差しか有しておらず、特に小さな
測定領域、たとえば０Ｐａ〜１０ｋＰａにおいても使用
可能であり、しかも特に小さなダイヤフラム直径を有し
ているような圧力センサを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、 ａ）センサ素子が設けられており、 ｂ）縁部で保持されたセンサダイヤフラムが設けられて
おり、 ｃ）該センサダイヤフラムの保持されていない部分が、
測定したい圧力に基づき変位可能であり、 ｄ）ハウジングが設けられており、 ｅ）センサダイヤフラムの縁部をハウジングに固定する
ための固定手段が設けられており、 ｆ）ハウジングを閉鎖するダイヤフラムが設けられてお
り、該ダイヤフラムに、測定したい圧力が供給されるよ
うになっており、 ｇ）温度に基づく測定誤差を最小限に抑えるために適当
な弾性モジュールを有する固形物が設けられており、 ｈ）該固形物が、ダイヤフラムと、センサダイヤフラム
の変位可能な部分との間に配置されており、 ｉ）該固形物が、ダイヤフラムからセンサダイヤフラム
へ圧力を伝達するようにした。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、温度に基づく小さな測
定誤差しか有しておらず、特に小さな測定領域において
も使用可能な圧力センサが得られる。
【００１７】本発明の有利な構成では、センサダイヤフ
ラムの変位可能な部分の面と、圧力が供給されるべきダ
イヤフラムの有効面とが、ほぼ同じ大きさを有してい
る。
【００１８】本発明の別の有利な構成では、ダイヤフラ
ムに圧力が加えられると、前記固形物に、非等方性の応
力分配が生ぜしめられる。
【００１９】本発明のさらに別の有利な構成では、セン
サ素子が、セラミックスから成るセンサダイヤフラム
と、セラミックスから成る基体とを有しており、該基体
によってセンサダイヤフラムの縁部が保持されている。
【００２０】本発明のさらに別の有利な構成では、ハウ
ジングが軸方向の中心の孔を有しており、ハウジング
の、ダイヤフラムに面した端部に、半径方向でハウジン
グの内部に突入した肩部が一体成形されており、該肩部
にダイヤフラムが圧力密に結合されている。
【００２１】本発明のさらに別の有利な構成では、ダイ
ヤフラムと、前記肩部と、センサ素子とにより形成され
た中空室が、前記固形物によって完全に満たされてい
る。
【００２２】本発明のさらに別の有利な構成では、前記
固形物が、ダイヤフラムの剛性に合わせて調整された弾
性モジュールを有している。この場合、前記固形物が、
付加架橋性のシリコーンのようなエラストマーであると
有利である。
【００２３】本発明のさらに別の有利な構成では、ダイ
ヤフラムがセンサ素子から間隔を置いて配置されてお
り、圧力センサの温度に基づく測定誤差が最小となるよ
うに前記間隔が設定されている。
【００２４】本発明のさらに別の有利な構成では、ダイ
ヤフラムがハウジングに、特に溶接により圧力密にかつ
ガス密に結合されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００２６】図１に示した実施例による圧力センサは、
４つの基本構成部分、つまりセンサ素子１と、ハウジン
グ２と、センサ素子１を位置固定するための固定手段３
と、ハウジング２を閉鎖するダイヤフラム４とから成っ
ている。
【００２７】ハウジング２は回転対称的に形成されてい
て、中心の軸方向の孔２１を有している。ハウジング２
の一方の端部には、肩部２２が一体成形されており、こ
の肩部２２は半径方向でハウジング内部に突入して延び
ている。ハウジング２は、たとえばステンレス鋼から成
っている。
【００２８】肩部２２はその内縁部の外側に段部２２１
を有している。この段部２２１には、ダイヤフラム４が
圧力密にかつ有利にはガス密に、たとえば溶接により結
合されている。したがって、ダイヤフラム４は孔２１の
一方の端部を閉鎖している。ダイヤフラム４の、ハウジ
ング２とは反対の側の面は、測定したい圧力が作用する
面を形成している。ダイヤフラム材料は使用に応じて、
たとえばステンレス鋼、ハステロイ、モネルまたはチタ
ンである。同じく、たとえばハラール（Ｈａｌａｒ）ま
たはポリテトラフルオロエチレンで被覆されたダイヤフ
ラムを使用することも普通である。
【００２９】センサ素子１は、たとえば汎用の円筒状の
容量型圧力測定セル、たとえばセラミックス、特にＡｌ
２Ｏ３、有利には純度９６％のＡｌ２Ｏ３から成る圧力
測定セルである。この圧力測定セルはセンサダイヤフラ
ム１１と基体１２とから成っている。センサダイヤフラ
ム１１と基体１２とはその各縁部で結合材料、たとえば
活性硬ろうによって、互いに規定の間隔で保持されて、
かつ互いに気密に結合されている。センサダイヤフラム
１１は縁側の接合個所の内側で圧力に関連して変位可能
である。センサダイヤフラム１１と基体１２との、電極
材料で被覆された内面は、少なくとも１つの測定コンデ
ンサを形成している。この測定コンデンサの容量はセン
サダイヤフラム１１の撓みに関連していて、ひいてはセ
ンサダイヤフラム１１に作用する圧力の尺度となる。
【００３０】しかし本発明によれば、別形式のセンサ素
子、たとえば抵抗線歪みゲージまたはピエゾ抵抗型の素
子により作動する圧力センサも使用可能である。このよ
うな圧力センサは、作用する圧力に関連した電気量を有
している。
【００３１】センサ素子１は測定媒体とは反対の側に電
子回路１３を有している。この電子回路１３は電気量、
つまり上記容量型のセンサ素子１の場合には容量変化
を、圧力に関連した電気信号に変換し、この電気信号を
電気的な接続導線１４を介して引き続き処理および／ま
たは表示のために利用できるようにする。
【００３２】センサ素子１はハウジング２内に、感圧性
のセンサダイヤフラム１１の外縁部が肩部２２の内側の
面に支持されるように配置されている。
【００３３】肩部２２は、有利にはこの肩部２２が単に
センサダイヤフラム１１と基体１２との間の接合個所の
範囲だけをカバーする程度にまでハウジング内部に突入
している。したがって、センサダイヤフラム１１の、圧
力に関連して変位可能な面積は、測定したい圧力の作用
するダイヤフラム４の面積とほぼ同じである。
【００３４】基体１２の、センサダイヤフラム１１とは
反対の側には、センサ素子１を孔２１にセンタリングす
るアングルリング３１が配置されている。このアングル
リング３１は、基体１２を部分的に取り囲む管体３１１
と、半径方向でアングルリング内部に突入する肩部３１
２とから成っている。この肩部３１２は基体１２の、セ
ンサダイヤフラム１１とは反対の側の円形面の外縁部に
接触している。アングルリング３１は、たとえばゴムか
ら成っている。
【００３５】センサ素子１はハウジング２にねじ山付リ
ング３によって固定されている。このねじ山付リング３
は、アングルリング３１の肩部３１２に向かって、ハウ
ジング２に配置された雌ねじ山２３にねじ込まれてい
る。
【００３６】図１に示したように、アングルリング３１
およびねじ山付リング３の材料の選択に応じて、アング
ルリング３１とねじ山付リング３との間にスライドシー
ト６、たとえば環板状のポリイミドシートを嵌め込むこ
とが推奨される。
【００３７】本発明にとって固定形式はあまり重要でな
く、当業者にとって公知の別の任意の固定形式を使用す
ることもできる。
【００３８】ダイヤフラム４とセンサ素子１との間に
は、ギャップが存在している。このギャップは、温度に
基づく測定誤差を最小限に抑えるために適した弾性モジ
ュールを有する固形物５によって完全に埋められてい
る。固形物５により、ダイヤフラム４に作用する圧力は
センサ素子１に伝達される。
【００３９】ダイヤフラム４の剛性に合わせて調整され
た弾性モジュールを有する固形物５が使用されると有利
である。固形物５の弾性モジュールが大き過ぎると、作
用圧が与えられても、ダイヤフラム４とセンサダイヤフ
ラム１１との極めて小さな変位しか行われない。これに
よって、圧力センサの測定領域はかなり制限されてしま
う。固形物５の弾性モジュールが小さ過ぎると、固形物
５は液体充填されたダイヤフラムシールのように挙動
し、このことは特に温度に関連した測定誤差の点で不都
合を招いてしまう。
【００４０】適当な固形物５は、たとえば付加架橋性の
流し込みコンパウンド、たとえばシリコーンエラストマ
ーである。このような流し込みコンパウンドは、充填後
のその硬化時に分解生成物が遊離されないという利点を
もたらす。
【００４１】圧力センサの製造時では、まずダイヤフラ
ム４が圧力密にかつ有利にはガス密にハウジング２に結
合されなければならない。この場合、たとえばダイヤフ
ラム４の外縁部が肩部２２１に溶接される。ハウジング
２とダイヤフラム４とはポット体を形成し、このポット
体には固形物５が導入されなければならない。このこと
は、たとえば付加架橋性の流し込みコンパウンドをポッ
ト体に装入することにより行われる。引き続きセンサ素
子１が、まだ液状の流し込みコンパウンドに直接に挿入
され、次いでアングルリング３１とスライドシート６と
ねじ山付リング３とによってハウジング２に固定され得
る。過剰流し込みコンパウンドはセンサ素子１とハウジ
ング２との間に存在するギャップ７に圧入される。セン
サダイヤフラム１１とハウジング２の肩部２２との間に
は、数μｍの厚さを有する極めて薄い流し込み層が残
る。引き続き、流し込みコンパウンドが凝固する。
【００４２】固形物５およびダイヤフラム４のための材
料選択に関連して、このダイヤフラムは適当な付着助剤
によって前処理されなければならない。これによって、
ダイヤフラム４と固形物５との間には良好な機械的カッ
プリングが形成される。このような良好な機械的カップ
リングは、以下に詳しく説明する、温度に関連した測定
誤差に対する本発明による圧力センサの特別な特性を得
るための前提条件となる。
【００４３】図２には、ダイヤフラム４とセンサ素子１
との間の間隔Ｘの関数として、ゼロ信号の平均温度係数
ＴＫ１を表す、有限要素計算の結果が示されている。
【００４４】「ゼロ信号の平均温度係数」とは、ドイツ
連邦共和国工業規格ＤＩＮ１６０８６「Ｅｌｅｋｔｒｉ
ｓｃｈｅ Ｄｒｕｃｋｍｅｓｓｇｅｒａｅｔｅ」に基づ
き、公称温度範囲におけるゼロ信号の、１０Ｋに関する
最大変化を意味する。この場合、ゼロ信号は測定範囲開
始時の圧力測定センサの出力信号であり、公称温度範囲
は、圧力センサがその規格の値を維持する温度範囲であ
る。
【００４５】さらに図３には、ダイヤフラム４とセンサ
素子１との間の間隔Ｘの関数として出力スパンの平均温
度係数ＴＫ２を表す、有限要素計算からの結果が示され
ている。
【００４６】「出力スパンの平均温度係数」とは、やは
りドイツ連邦共和国工業規格ＤＩＮ１６０８６に基づ
き、公称温度範囲における出力スパンの、１０Ｋに関す
る最大変化を意味する。この場合、出力スパンは出力信
号の最終値と初期値との間の差であり、公称温度範囲は
上記公称温度範囲と同様に規定されている。
【００４７】計算の結果は、特定の誤差範囲内で、適当
な圧力センサを形成し、かつ対応する値を測定すること
によっても得ることができる。しかしこれに比べて有限
要素計算法は、はるかに迅速にかつ廉価に得ることがで
きるので、幾つかの少数の結果（ここでは説明しない）
だけが、形成された圧力センサによって実証されている
に過ぎない。
【００４８】両温度係数ＴＫ１，ＴＫ２は「％」で表さ
れており、この場合、それぞれ２０℃の温度で求められ
た、ゼロ信号の値もしくは出力スパンの値が、基準値、
つまり１００％として設定されている。
【００４９】ダイヤフラム４の材料は一般に使用に応じ
て決定されるので、ダイヤフラム４の厚さだけが可変で
ある。厚さにより、ダイヤフラム４の剛性が調節され
る。
【００５０】有限要素計算は次のデータを基礎にしてい
る： ―ダイヤフラム４の直径はそれぞれ３０ｍｍである、 ―ダイヤフラム４はそれぞれステンレス鋼から成ってい
る、 ―公称温度範囲はそれぞれ−４０〜＋１２０℃である、 ―各圧力センサの測定域は０Ｐａ〜１０ｋＰａ（０バー
ル〜０．１バール）である。
【００５１】前記データは実施例に関するものであるに
過ぎない。このような圧力センサを、適当な固形物、特
にシリコーンエラストマーと共に、２００℃以上までの
温度で使用することも十分に可能である。さらに、本発
明の対象は、０Ｐａ〜１０ｋＰａの上記測定域とは異な
る測定域においても使用可能である。
【００５２】より大きな測定域においては、温度による
測定誤差が小さくなる。より小さな測定域では、温度係
数を実験により測定するために必要となる手間がかなり
大きくなる。０Ｐａ〜１０ｋＰａの上記測定域では、た
とえば０．１％の測定誤差が１０Ｐａの圧力差に相当し
ている。測定誤差を測定するためには、ダイヤフラム４
に加えたい試験圧が十分な精度で、この場合たとえば正
確に１Ｐａに調整されなければならない。
【００５３】図２および図３に「ａ」で示した曲線に関
しては； ―ダイヤフラム４が０．２ｍｍの厚さを有しており、 ―固形物５は２Ｎ／ｍｍ２の弾性モジュールを有してい
る。
【００５４】図２および図３に「ｂ」で示した曲線に関
しては； ―ダイヤフラム４が０．０５ｍｍの厚さを有しており、 ―固形物５が０．０５Ｎ／ｍｍ２の弾性モジュールを有
している。
【００５５】図２および図３に「ｃ」で示した曲線に関
しては； ―ダイヤフラム４が０．０５ｍｍの厚さを有しており、 ―固形物５が２Ｎ／ｍｍ２の弾性モジュールを有してい
る。
【００５６】したがって、図２および図３に示した曲線
ａでは、高い剛性を有するダイヤフラム４と、大きな弾
性モジュールを有する固形物とが基礎となっている。ゼ
ロ信号の温度係数ＴＫ１および出力スパンの温度係数Ｔ
Ｋ２は急峻な上昇を有しており、小さな間隔Ｘでは、両
温度係数が負の値を有している。
【００５７】図２および図３の曲線ｂでは、小さな剛性
を有するダイヤフラム４と、小さな弾性モジュールを有
する固形物とが基礎となっている。曲線ｂは曲線ａに比
べてフラットな上昇を有している。両温度係数は小さな
間隔Ｘでは負の値をとっている。両曲線ｂのゼロ通過は
曲線ａに比べて、より小さな間隔Ｘの方向にずらされて
いる。
【００５８】間隔Ｘの関数としての両温度係数のゼロ通
過を、より大きな間隔の方向にずらしたい場合には、よ
り小さな剛性を有するダイヤフラム４と、より大きな弾
性モジュールを有する固形物とが使用されなければなら
ない。このことは、図２および図３の曲線ｃに示されて
いる。
【００５９】曲線ｃはやはり極めてフラットに延びてい
るが、しかし曲線ｂに比べてゼロ信号の温度係数ＴＫ１
および出力スパンの温度係数ＴＫ２のための値が減少す
る方向でずらされている。
【００６０】固形物５の使用により生ぜしめられる特徴
的な特性は、負の温度係数ＴＫ１，ＴＫ２が生じること
である。
【００６１】このことは液体充填されたダイヤフラムシ
ールでは行われない。つまり通常、ダイヤフラムシール
において使用される液体は、上記温度範囲では正の熱膨
張係数を有している。液体の膨張はダイヤフラムシール
の内部で付加的な圧力を生ぜしめる。これによって、全
ての方向で同様に作用する力が生じる。
【００６２】固形物で充填されたダイヤフラムシール
は、このような液体充填されたダイヤフラムシールとは
大きく異なる。固形物５とダイヤフラム４との間の機械
的カップリングは、ハウジング２内へのセンサ素子１
の、上で説明した組込み形式において、ダイヤフラムシ
ール内部に、方向に関連した応力を生ぜしめる。このよ
うな応力はゼロ信号および出発スパンの温度係数に対す
る、固形物の、同じく存在する熱膨張の効果を阻止す
る。小さな間隔Ｘでは、方向に関連した応力の効果が優
勢となる。すなわち、温度係数は負の値をとる。大きな
間隔Ｘでは、熱膨張の効果が優勢となる。すなわち、温
度係数は正の値をとる。
【００６３】ダイヤフラム４の厚さおよび固形物５の弾
性モジュールの適当な設定により、ゼロ信号の温度係数
ＴＫ１および出力スパンの温度係数ＴＫ２が間隔Ｘの関
数としてゼロ通過を有することを確実にすることができ
る。
【００６４】図２および図３から判るように、ゼロ信号
の温度係数ＴＫ１がゼロに等しくなる間隔Ｘの値と、出
力スパンの温度係数ＴＫ２がゼロに等しくなる間隔Ｘの
値とは、ほぼ等しくなり、対応する両曲線は類似の経過
を示している。
【００６５】したがって本発明による圧力センサの製造
時において、ダイヤフラム４とセンサ素子１との間の間
隔Ｘは、圧力センサの、温度に基づく測定誤差が最小と
なるように、つまりゼロ信号の温度係数ＴＫ１と出力ス
パンの温度係数ＴＫ２とがゼロに等しくなるように設定
されなければならない。
【００６６】間隔Ｘのこのような設定に基づき、製造時
にはかなりの節約が得られる。なぜならば、通常では極
めて手間のかかる較正が極端に単純化されるからであ
る。それというのは、圧力センサが温度に基づく測定誤
差をほとんど有しないからである。したがって、唯一つ
の温度で圧力センサの特性線を規定するだけで十分とな
る。
【００６７】さらに、上記両温度係数が間隔Ｘの関数と
して図２および図３の曲線ｂ，ｃのようなフラットな経
過を有するように材料およびジオメトリが設定される
と、圧力センサの構成部分のための製造誤差を比較的大
きく設定することができる。
【００６８】慣用の液体充填されたダイヤフラムシール
の、温度に基づく測定誤差が小さな測定領域、たとえば
特に０〜５０Ｐａの測定領域において、大きなダイヤフ
ラム直径を有するダイヤフラムシールの使用を必要とし
ているのに対して、本発明による圧力センサでは、慣用
のダイヤフラムシールに比べてはるかに小さな直径を有
するダイヤフラム４を使用することができる。比較の目
的で、液体充填されたダイヤフラムシールを有する慣用
の圧力センサの典型的な値を挙げる。測定誤差は３０ｍ
ｍのダイヤフラム直径を有するこのような圧力センサに
おいて、付加的な測定誤差補正なしに１０Ｋ当たり１ｋ
Ｐａのオーダにある。０Ｐａ〜１０ＫＰａの測定領域に
おいて、このことは１０Ｋ当たり１０％の測定誤差に相
当する。つまり、このような圧力センサは使用不可能で
ある。
【００６９】本発明による圧力センサの小さな寸法に基
づき、スペースが制限されている場所でも、小さな測定
領域のために圧力センサを使用することが可能となる。
【００７０】本発明による圧力センサは極めて簡単に掃
除され得る。なぜならば、ダイヤフラム４がフロント面
と整合するように組み込まれているからである。このこ
とは特に食品工業において有利である。
【００７１】本発明による測定センサの測定精度は前置
されたダイヤフラム４と固形物５とによって損なわれな
いので、これまで液体充填されたダイヤフラムシールに
より生ぜしめられる比較的大きな測定誤差に基づき使用
が不可能とされていた、あらゆる場所において、圧力セ
ンサを使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧力センサの縦断面図である。
【図２】ダイヤフラムとセンサ素子との間の間隔Ｘの関
数としてゼロ信号の温度係数ＴＫ１を３つの異なる圧力
センサに関して示す線図である。
【図３】ダイヤフラムとセンサ素子との間の間隔Ｘの関
数として出発スパンの温度係数ＴＫ２を３つの異なる圧
力センサに関して示す線図である。
【符号の説明】
１ センサ素子、 ２ ハウジング、 ３ 固定手段
（ねじ山付リング）、４ ダイヤフラム、 ５ 固形
物、 ６ スライドシート、 ７ ギャップ、１１ セ
ンサダイヤフラム、 １２ 基体、 １３ 電子回路、
１４ 接続線材、 ２１ 孔、 ２２ 肩部、 ２３
雌ねじ山、 ３１ アングルリング、２２１ 段部、
３１１ 管体、 ３１２ 肩部、 ａ，ｂ，ｃ 曲
線、 Ｘ間隔

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力センサにおいて、 ａ）センサ素子（１）が設けられており、 ｂ）縁部で保持されたセンサダイヤフラム（１１）が設
    けられており、 ｃ）該センサダイヤフラム（１１）の保持されていない
    部分が、測定したい圧力に基づき変位可能であり、 ｄ）ハウジング（２）が設けられており、 ｅ）センサダイヤフラム（１１）の縁部をハウジング
    （２）に固定するための固定手段（３）が設けられてお
    り、 ｆ）ハウジング（２）を閉鎖するダイヤフラム（４）が
    設けられており、該ダイヤフラム（４）に、測定したい
    圧力が供給されるようになっており、 ｇ）温度に基づく測定誤差を最小限に抑えるために適当
    な弾性モジュールを有する固形物（５）が設けられてお
    り、 ｈ）該固形物（５）が、ダイヤフラム（４）と、センサ
    ダイヤフラム（１１）の変位可能な部分との間に配置さ
    れており、 ｉ）該固形物（５）が、ダイヤフラム（４）からセンサ
    ダイヤフラム（１１）へ圧力を伝達することを特徴とす
    る圧力センサ。
  2. 【請求項２】 センサダイヤフラム（１１）の変位可能
    な部分の面と、圧力が供給されるべきダイヤフラム
    （４）の有効面とが、ほぼ同じ大きさを有している、請
    求項１記載の圧力センサ。
  3. 【請求項３】 ダイヤフラム（４）に圧力が加えられる
    と、前記固形物（５）に、非等方性の応力分配が生ぜし
    められる、請求項１記載の圧力センサ。
  4. 【請求項４】 センサ素子（１）が、セラミックスから
    成るセンサダイヤフラム（１１）と、セラミックスから
    成る基体（１２）とを有しており、該基体（１２）によ
    ってセンサダイヤフラム（１１）の縁部が保持されてい
    る、請求項１記載の圧力センサ。
  5. 【請求項５】 ハウジング（２）が軸方向の中心の孔
    （２１）を有しており、ハウジング（２）の、ダイヤフ
    ラム（４）に面した端部に、半径方向でハウジング
    （２）の内部に突入した肩部（２２）が一体成形されて
    おり、該肩部（２２）にダイヤフラム（４）が圧力密に
    結合されている、請求項１記載の圧力センサ。
  6. 【請求項６】 ダイヤフラム（４）と、前記肩部（２
    ２）と、センサ素子（１）とにより形成された中空室
    が、前記固形物（５）によって完全に満たされている、
    請求項５記載の圧力センサ。
  7. 【請求項７】 前記固形物（５）が、ダイヤフラム
    （４）の剛性に合わせて調整された弾性モジュールを有
    している、請求項１記載の圧力センサ。
  8. 【請求項８】 前記固形物（５）が、付加架橋性のシリ
    コーンのようなエラストマーである、請求項５記載の圧
    力センサ。
  9. 【請求項９】 ダイヤフラム（４）がセンサ素子（１）
    から間隔（Ｘ）を置いて配置されており、圧力センサ
    の、温度に基づく測定誤差が最小となるように前記間隔
    （Ｘ）が設定されている、請求項４記載の圧力センサ。
  10. 【請求項１０】 ダイヤフラム（４）がハウジング
    （２）に圧力密にかつガス密に結合されている、請求項
    １記載の圧力センサ。
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