JPH1194665A - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JPH1194665A
JPH1194665A JP25443797A JP25443797A JPH1194665A JP H1194665 A JPH1194665 A JP H1194665A JP 25443797 A JP25443797 A JP 25443797A JP 25443797 A JP25443797 A JP 25443797A JP H1194665 A JPH1194665 A JP H1194665A
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JP
Japan
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cap
diaphragm
strain gauge
pressure sensor
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP25443797A
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English (en)
Inventor
Koichi Yamashita
幸一 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Toshiba TEC Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba TEC Corp filed Critical Toshiba TEC Corp
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Publication of JPH1194665A publication Critical patent/JPH1194665A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 歪みゲージを外気から保護するとともに電気
的接続を簡易に行なうことである。 【解決手段】 受圧面6の裏面に歪みゲージ8が設けら
れたダイヤフラム5に、前記歪みゲージ8を外気から遮
断するように覆うキャップ17を取り付けた圧力センサ
において、前記キャップ17にその外側と内側とを電気
的に導通させる接続端子部材19を設けるとともに前記
キャップ17の裏面に前記接続端子部材19に接続され
た配線部材23を挿着し、前記ダイヤフラム5の外周部
に前記歪みゲージ8に接続されたリード配線端子12を
形成し、前記キャップ17に設けられた前記配線部材2
3と前記ダイヤフラム5に設けられたリード配線端子1
2とを接触させて電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を電気信号に
変換する歪みゲージをダイヤフラム上に配置した圧力セ
ンサに係り、特に、歪みゲージを外気から確実に遮断す
るとともに外部への電気的接続を簡易に行なうことがで
きるようにした圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の圧力センサの基本的な
構成は、図13及び図14に示されるように、圧力によ
り変形するダイヤフラム1に4つの歪みゲージ2を配設
し、これらの歪みゲージ2をブリッジ接続して入力電圧
Vinに対する出力電圧Vout の変化を検出して圧力を求
めている。つまり、ダイヤフラム1が圧力により変位す
ることで4つの歪みゲージ2が歪み変形して抵抗値を変
化させることを利用して圧力を検出している。
【0003】そこで、実際には、図15及び図16に示
すように、ブリッジバランスを調整する補正抵抗(ゼロ
点調整用素子)3や温度特性を調整する補正抵抗(温度
補償素子)4が用いられている。
【0004】一方、このような圧力センサにおいて、歪
みゲージ2が外気中の腐食性の雰囲気、不純物等の影響
を受けないようにその歪みゲージ2を外気から遮断する
目的でダイヤフラム1にキャップを被せることが行なわ
れている。このようにキャップを用いた場合には、歪み
ゲージ2が密閉空間内に位置することになって歪みゲー
ジに対する電気的接続部分を外部に引き出すことが難し
くなる。そこで、実開昭61−140934号公報に
は、歪みゲージからの配線をキャップに取り付けられた
ハーメチック端子への接続の煩雑さを改良するために、
歪みゲージからの電極を外側に延ばし、キャップに複数
の孔を形成してワイヤボンディングで接続するようにし
た構造が開示されている。また、特開昭62−2355
36号公報には、圧力が作用する部品を分割された部品
で構成するとともに、歪みゲージに電気的に接続される
接続端子がダイヤフラムの非稼働領域に配置されるよう
にしている構造が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】圧力センサは、一般的
に、過酷な環境条件の下で使用されることが多く、湿気
その他の悪条件に対する対策としてダイヤフラムに設け
られた歪みゲージはキャップにより閉止されることが多
い。そして、歪みゲージからの出力は、ワイヤ等の配線
材で取りだされる。このダイヤフラム上の歪みゲージと
キャップ内に設けられた外部取出用の端子との取り付け
は容易ではなく、製造上、手間がかかることが問題であ
った。この対策として前述のように、実開昭61−14
0934号公報に記載された構造では、ワイヤボンディ
ングにより接続する方法が採用されているが、これは、
ボンディング用のスペースが必要であり、しかも、実際
のボンディング作業が容易ではなく、製造の手間がかか
ると云う問題がある。また、歪みゲージに配線材を取り
付けたことにより、応力が発生して誤差が生じたり、製
造中に、配線材に何らかの力がかかり、ダイヤフラム上
のパターンを剥がしてしまうような問題もある。さら
に、前述の特開昭62−235536号公報に記載され
たように、歪みゲージに電気的に接続される接続端子
が、ダイヤフラムの非稼働領域に配置される構造が採用
されているが、この構造においては、圧力が印加される
部分が分割された部品で構成されているため、ダイヤフ
ラムが一体化構造ではなく、高い圧力にまで対応させる
ことができないと云う問題がある。すなわち、圧力を伝
達するエアやオイル等がリークするおそれがあるという
問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
受圧面の裏面に歪みゲージが設けられたダイヤフラム
に、前記歪みゲージを外気から遮断するように覆うキャ
ップを取り付けた圧力センサにおいて、前記キャップに
その外側と内側とを電気的に導通させる接続端子部材を
設けるとともに前記キャップの裏面に前記接続端子部材
に接続された配線部材を挿着し、前記ダイヤフラムの外
周部に前記歪みゲージに接続されたリード配線端子を形
成し、前記キャップに設けられた前記配線部材と前記ダ
イヤフラムに設けられたリード配線端子とを接触させて
電気的に接続したものである。従って、キャップに設け
られた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配線
端子とは接触により電気的接続がなされるため、接続時
に機械的な応力が発生することがなく、正確な計測が可
能となり、その製造もきわめて容易なものである。
【0007】請求項2記載の発明は、ダイヤフラムに対
してキャップを圧入するように形成し、このキャップの
圧入時にキャップに設けられた配線部材とダイヤフラム
に設けられたリード配線端子とを弾発的に接触させるよ
うにしたものである。従って、ダイヤフラムにキャップ
を取り付ける際に、キャップに設けられた配線部材とダ
イヤフラムに設けられたリード配線端子との接続も自動
的に行なわれ、これにより、組立作業がきわめて容易な
ものである。
【0008】請求項3記載の発明は、ダイヤフラムのリ
ード配線端子を、弾性のある金属の薄板としたものであ
る。従って、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際
に、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに設
けられたリード配線端子との接続が確実に行なわれるも
のである。
【0009】請求項4記載の発明は、キャップの配線部
材を、弾性のある金属の薄板としたものである。従っ
て、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際に、キャッ
プに設けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリ
ード配線端子との接続が確実に行なわれるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
乃至図9に基づいて説明する。まず、図1及び図2に示
すように、ステンレス等の金属製のダイヤフラム5は、
その中央に薄板状の受圧面6が形成されている。この受
圧面6の裏面にポリイミド等の絶縁性材料7が塗布され
ている。この絶縁性材料7の上に、歪みゲージ8、ゼロ
点調整用素子及び温度補償調整用素子等の補正抵抗9、
これらの歪みゲージ8によるブリッジ回路を形成するリ
ードパターン10がスパッタリング及びエッチングによ
り形成されている。このリードパターン10は、互いに
並列に設けられた4個の入出力端子11に接続されてい
る。この入出力端子11には、図3に示すようなフレキ
シブル・プリント回路部材12が接続されている。すな
わち、リード配線端子となる前記フレキシブル・プリン
ト回路部材12は、導体回路部分13と金メッキされた
接触接続部分14とよりなり、図4に示すように、L字
状に屈曲されて前記接触接続部分14が前記ダイヤフラ
ム5の外周部に位置するように接着剤15により接着固
定され、前記導体回路部分13と前記入出力端子11と
は半田16により接続されている。
【0011】つぎに、前記ダイヤフラム5の外周に圧入
されてワンタッチで取り付けられるキャップ17が設け
られている。このキャップ17の中央部には、その内周
から外周に電気的接続部分を導通させたワイヤ状の接続
線18を備えた接続端子部材であるハーメチック端子1
9が設けられている。また、前記キャップ17の内面に
は、フレキシブル・プリント回路部材20が接着剤21
により取り付けられている。このフレキシブル・プリン
ト回路部材20は、図5に示すように平行に配列された
4本の導体回路部分22を有する。そして、図6に示す
ように、くの字形に湾曲形成された弾性のある金属の薄
板による電極23が形成され、前記導体回路部分22に
は、前記電極23が図7に示すように接触するように設
けられ、これらの電極23は接着剤24により固定され
ている。これらの電極23は、前記ダイヤフラム5に設
けられたリード配線端子、すなわち、接触接続部分14
に接続される配線部材となるものである。このようなフ
レキシブル・プリント回路部材20の導体回路部分22
の他端には、前記接続線18が挿入される孔25が形成
されている。そして、前記フレキシブル・プリント回路
部材20は図8に示すように前記キャップ17の内面に
接着剤21により固定されているものであり、前記孔2
5に前記接続線18を挿通させて図9に示すように半田
26で電気的に接続がなされている。
【0012】このような構成において、ダイヤフラム5
の外周部にキャップ17を圧入により挿着する。これに
より、ダイヤフラム5の受圧面6の裏面に形成された歪
みゲージ8及び補正抵抗9等の圧力検出回路部分は、キ
ャップ17により外気から完全に遮断される。このキャ
ップ17の取付時に、キャップ17の内面に取り付けら
れたフレキシブル・プリント回路部材20に固定された
電極23は、ダイヤフラム5に取り付けられたフレキシ
ブル・プリント回路部材12の接触接続部分14に接触
し、電極23が弾性変形することにより両者間の電気的
接続が確実に行なわれる。しかも、この接続は、単にキ
ャップ17をダイヤフラム5に取り付けるだけで自動的
に行なわれるため、接続のための作業を全く必要としな
い。
【0013】なお、実施に当たっては、ダイヤフラム5
に設けられたリード配線端子、すなわち、導体回路部分
13に弾性のある金属の薄板を配設してもよいものであ
る。
【0014】本発明の第二の実施の形態を図10に基づ
いて説明する。本実施の形態は、フレキシブル・プリン
ト回路部材20の導体回路部分22とハーメチック端子
19の接続線18とをワイヤボンディングによるリード
線27により接続したものである。この場合、キャップ
17にワイヤボンディングによる作業を施す必要がある
が、そのワイヤボンディングを行なう部分は開放された
部分であるため、作業性がよく、製造は容易である。こ
のハーメチック端子19に対する歪みゲージ8の電気的
接続は、前述の第一の実施の形態と同様に、ダイヤフラ
ム5にキャップ17を圧入するだけで行なうことができ
るものである。
【0015】次に、本発明の第三の実施の形態を図11
に基づいて説明する。本実施の形態においては、増幅回
路28をキャップ17の内部に配設したものである。す
なわち、その増幅回路28は、フレキシブル・プリント
回路部材20の導体回路部分22に配設されるものであ
り、具体的には、その導体回路部分22の一部を切断し
て増幅回路28を電気的に接続したものである。これに
より、歪みゲージ8で検出された信号を直ちに増幅して
外部に出力することにより、ノイズの少ない信号を得る
ことができる。しかも、増幅回路28を湿度等の悪条件
から保護することができる。
【0016】さらに、本発明の第四の実施の形態を図1
2に基づいて説明する。本実施の形態は、第三の実施の
形態における増幅回路28をハーメチック端子19部分
に配設したものである。これにより、増幅回路28を接
続線18により保持することができるため、増幅回路2
8の取付状態が安定しており、その取付作業も容易であ
る。
【0017】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、受圧面の裏面に
歪みゲージが設けられたダイヤフラムに、前記歪みゲー
ジを外気から遮断するように覆うキャップを取り付けた
圧力センサにおいて、前記キャップにその外側と内側と
を電気的に導通させる接続端子部材を設けるとともに前
記キャップの裏面に前記接続端子部材に接続された配線
部材を挿着し、前記ダイヤフラムの外周部に前記歪みゲ
ージに接続されたリード配線端子を形成し、前記キャッ
プに設けられた前記配線部材と前記ダイヤフラムに設け
られたリード配線端子とを接触させて電気的に接続した
ので、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに
設けられたリード配線端子とは接触により電気的接続が
なされるため、接続時に機械的な応力が発生することが
なく、正確な計測が可能となり、その製造もきわめて容
易である等の効果を有する。
【0018】請求項2記載の発明は、ダイヤフラムに対
してキャップを圧入するように形成し、このキャップの
圧入時にキャップに設けられた配線部材とダイヤフラム
に設けられたリード配線端子とを弾発的に接触させるよ
うにしたので、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際
に、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに設
けられたリード配線端子との接続も自動的に行なわれ、
これにより、組立作業がきわめて容易であると云う効果
を有する。
【0019】請求項3記載の発明は、ダイヤフラムのリ
ード配線端子を、弾性のある金属の薄板としたので、ダ
イヤフラムにキャップを取り付ける際に、キャップに設
けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配
線端子との接続が確実に行なわれると云う効果を有す
る。
【0020】請求項4記載の発明は、キャップの配線部
材を、弾性のある金属の薄板としたので、ダイヤフラム
にキャップを取り付ける際に、キャップに設けられた配
線部材とダイヤフラムに設けられたリード配線端子との
接続が確実に行なわれると云う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。
【図2】ダイヤフラム部分の平面図である。
【図3】リード配線端子を備えたフレキシブル・プリン
ト回路部材の平面図である。
【図4】ダイヤフラム部分の縦断側面図である。
【図5】キャップに設けられるフレキシブル・プリント
回路部材の斜視図である。
【図6】そのフレキシブル・プリント回路部材に取り付
けられる電極の斜視図である。
【図7】電極が取り付けられた状態のフレキシブル・プ
リント回路部材の斜視図である。
【図8】キャップ部分の縦断側面図である。
【図9】キャップの接続端子部材にフレキシブル・プリ
ント回路部材を接続する部分断面図である。
【図10】本発明の第二の実施の形態を示す縦断側面図
である。
【図11】本発明の第三の実施の形態を示す縦断側面図
である。
【図12】本発明の第四の実施の形態を示す縦断側面図
である。
【図13】従来の一例を示すダイヤフラム部分の平面図
である。
【図14】その回路図である。
【図15】従来の他の例を示すダイヤフラム部分の平面
図である。
【図16】その回路図である。
【符号の説明】
5 ダイヤフラム 6 受圧面 8 歪みゲージ 12 リード配線端子 17 キャップ 19 接続端子部材 23 配線部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受圧面の裏面に歪みゲージが設けられた
    ダイヤフラムに、前記歪みゲージを外気から遮断するよ
    うに覆うキャップを取り付けた圧力センサにおいて、前
    記キャップにその外側と内側とを電気的に導通させる接
    続端子部材を設けるとともに前記キャップの裏面に前記
    接続端子部材に接続された配線部材を挿着し、前記ダイ
    ヤフラムの外周部に前記歪みゲージに接続されたリード
    配線端子を形成し、前記キャップに設けられた前記配線
    部材と前記ダイヤフラムに設けられたリード配線端子と
    を接触させて電気的に接続したことを特徴とする圧力セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 ダイヤフラムに対してキャップを圧入す
    るように形成し、このキャップの圧入時にキャップに設
    けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配
    線端子とを弾発的に接触させるようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の圧力センサ。
  3. 【請求項3】 ダイヤフラムのリード配線端子を、弾性
    のある金属の薄板としたことを特徴とする請求項1また
    は2記載の圧力センサ。
  4. 【請求項4】 キャップの配線部材を、弾性のある金属
    の薄板としたことを特徴とする請求項1または2記載の
    圧力センサ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023309A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Robert Bosch Gmbh センサ装置
JP2008157740A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Matsushita Electric Works Ltd 圧力センサ
JP2009294207A (ja) * 2008-06-02 2009-12-17 Sensata Technologies Inc 圧力センサ装置
JP2010533284A (ja) * 2007-07-10 2010-10-21 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧力測定セルのための接続ユニット

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