JPH09179U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強固な支持体とダイヤフラムよりなる圧力セ
ンサにおいて、過剰な圧力が加わっても、ダイヤフラム
やダイヤフラムに設けた抵抗体が損傷することのない圧
力センサを提供する。 【解決手段】 ダイヤフラムの中央にフィルム状の抵抗
体を配置し、抵抗体と対向する支持体の表面に凹部を形
成する。過剰な圧力時に、凹部のエッジでダイヤフラム
が支えられ、凹部の中央に抵抗体が位置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は圧力センサに関し、さらに詳述すれば支持体と、ダイヤフラムよりな る圧力センサであって、該ダイヤフラムの周辺部は支持体に接着されると共に、 中央部は該支持体から浮いた状態とし、支持体に対向する面に圧電抵抗性トラン スデューサとして動作する少なくとも一つの厚みのあるフィルム状抵抗体を備え て、圧力が加わるとダイヤフラムは支持体の方に向かって弾性変形する圧力セン サに関する。

【０００２】

【従来技術】

この種の圧力センサの従来例を添付の図１から図３に示す。公知の如く、これ は実質的に円状で、通常セラミック材で造られた硬い支持体１を有し、その上面 には、支持体(図２)に設けた平坦な窪み部１bを囲うように構成た環状の突起１a が設けられている。センサには更にダイヤフラム２が設けてあり、通常円状のセ ラミック材で構成されている。その厚みは、例えば約５００ミクロンである。こ のダイヤフラムはその周辺部において支持体１の環状突起部１aの上面と接着剤 ３の層により固着されている。通常、ダイヤフラム２および支持体１の突出部１ aはシルク・スクリーン・プリンティングにより透明な接着剤の層を設け、ダイ ヤフラムと支持体とをオーブンの中で並置し接着層を溶解する。接着工程の前に 、支持体１に面するダイヤフラム２の面２aに、圧電抵抗トランスデューサから なる歪みゲージとして動作する厚みのあるフィルム状の抵抗体Ｒと、それらを相 互および外部に電気的に接続するための導電膜(これらもシルク・スクリーン・ プリンティングによるフィルム蒸着の技術により設けられる)がさらに設けられ る。

【０００３】 このような構成よりなる圧力センサの動作は、説明する。図３の矢印Ｓで示す ようにダイヤフラム２に外部から圧力が加わると、ダイヤフラム２はその弾性に より支持体１の方向に変形する。その結果、フィルム抵抗体６も変形しその抵抗 値も変化する。この抵抗の変化を公知の外部回路により検出すればよい。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図１から図３で説明した公知の圧力センサは次の問題点がある。通 常、ダイヤフラムの大きさは、センサが測定しようとする圧力の範囲に応じて決 めている。すなわち、圧力の測定範囲が比較的低い場合はダイヤフラムの厚みは 比較的薄く、他方圧力測定範囲が比較的高い場合はダイヤフラムは厚くしなけれ ばならない。

【０００５】 ある特定使用においても対応できるよう、所定の測定範囲内での圧力には言う までもなく耐え得るが、測定範囲の最大圧力よりも更に高い圧力にも耐え得るよ うに構成される必要がある。例えば、０.５〜２バールの範囲で圧力を測定する ように構成されたセンサにあっては、安全性の面から、例えば１０バールまでの 圧力に耐え得るように構成する必要がある。この場合、圧力センサのダイヤフラ ムはこれらの要求を満たすように作られているので、ダイヤフラムは大きくなり １０バールの圧力に対しても塑性変形することなく、その弾性力の範囲内で変形 するよう構成されている。従ってこの基準によりダイヤフラムを構成すれば、実 用面においてセンサの感度が劣化し、測定範囲が例えば５バールのもので、その 測定範囲内で圧力が変化したとしてもダイヤフラムの変形は比較的狭い範囲で変 化する。

【０００６】 上記従来のセンサにおいては、測定範囲の最大圧力よりも高い圧力に対しても 耐え得るようダイヤフラムの大きさが構成されているので、測定範囲内での圧力 に対しては感度が悪いという欠点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の目的は上述の欠点を解消した圧力センサを提供することにある。

【０００８】 この目的を達成するため、本考案にかかる圧力センサにおいては、ダイヤフラ ムに接続される支持体の面は平坦になっており、接着層の厚みを調整し、圧力が 加わってない場合(休止時)のダイヤフラムと支持体の面との距離が、測定範囲の 最大圧力が加わったときダイヤフラムが変形する距離と等しくなるよう構成され ている。

【０００９】 従って、本考案にかかるセンサにおいては、実質的に測定範囲の最大圧力もし くはそれを少し越える圧力に耐えるよう、すなわち、かかる圧力で折れ曲がって 元の状態に戻らなくなることなく弾性力の範囲内で変形するようダイヤフラムの 大きさを決めることができる。もし、センサのダイヤフラムに加わる圧力が測定 範囲の最大圧力を越えるとすれば、ダイヤフラムは支持体１の面に当接し過剰な 圧力にも耐えることができる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を添付図に従って詳述する。 図４、図５は本考案にかかる圧力センサを示し、それは、例えばセラミック材 で構成された支持体１０と、例えば薄い円板状でセラミック材より構成されるダ イヤフラム２０を有し、ダイヤフラム２０は支持体１０に固定されている。特に 第５図に示すように、支持体１０の上面１０aは平坦になっている。ダイヤフラ ム２０は環状の接着剤層３０により支持体１０に支持され固定される。接着剤の 層の厚みＤは正確に調整され、休止時における支持体１０の上面１０aとダイヤ フラム２０との距離が、測定範囲の最大圧力が加わったときにダイヤフラム２０ が窪む距離と実質的に等しい距離になるように構成されている。従って、例えば 圧力センサが最大５バールまで測定するように構成されるとすれば、接着層の厚 みを調整し、休止時におけるダイヤフラム２０と支持体１０の面１０aとの距離 が最大圧力５バールによりダイヤフラムが弾性変形して窪む距離と等しくなるよ う構成する。この場合、もしダイヤフラム２０に１０バールの圧力が加わったと すれば、第６図に示すようにダイヤフラムは支持体１０の面１０aと圧接され余 分の圧力を支持体１０で吸収する。従って、実際センサが耐えることができる圧 力は、支持体１０が耐え得る圧力に等しい。

【００１１】 休止時におけるダイヤフラムと支持体との間の距離は支持体およびダイヤフラ ムのそれぞれにシルク・スクリーン・プリンティングにより付与される接着剤の 層の厚みを加減することにより正確に調整することができる。典型的な例におい ては、休止時のダイヤフラムと支持体との距離は数１０ミクロンのオーダーであ る。

【００１２】 好ましい実施の形態においては、図５および図６に示すように支持体１０の面 １０aで、ダイヤフラム２０の中央に設けたフィルム状の抵抗体Ｒに対向した位 置に凹部１０bが形成されている。従って、図６に示すように、圧力が加わりダ イヤフラム２０が支持体１０に当接しても、フィルム状抵抗体は凹部１０bに嵌 まり込み支持体にあたることがないのでその損傷を回避することができる。 以上、詳述した如く本考案にかかる圧力センサは所期の目的を達する有益なもの である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の圧力センサの斜視図。

【図２】 図１に示す線II−IIに沿って切断した切断断
面図。

【図３】 図２と同じ断面図であり動作を示す説明図。

【図４】 本考案にかかる圧力センサの一実施の形態を
示す斜視図。

【図５】 図４に示す線V−Vに沿って切断した切断断面
図。

【図６】 図５と同様な断面図で測定範囲の最大圧力よ
りも高い圧力が加わったときの状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…支持体、 ２０…ダイヤフラム、３０…接着剤。

フロントページの続き (72)考案者 ジルベルト・デンディ イタリア国ミラノ，ビア・カタラニ28番

Claims (5)

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