KR101456840B1

KR101456840B1 - 압력 검출기

Info

Publication number: KR101456840B1
Application number: KR1020130013215A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 후카노; 타다시 우치노
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-11-03
Also published as: TWI519771B; DE102013100889B8; KR20130092464A; CN103245456B; JP5594541B2; US9164008B2; DE102013100889B4; CN103245456A; TW201337227A; JP2013160747A; DE102013100889A1; US20130205907A1

Abstract

본 발명은 압력 검출기에 관한 것이며, 압력 검출기(10)를 구성하는 바디(16)에는, 압력 유체가 흐르는 유로(28)의 대략 중앙부로부터 상측을 향하여 관통홀(30)이 형성된다. 이 관통홀(30)은, 압력 센서(18)가 형성된 센서 챔버(34)와 연통됨과 동시에, 그 내부에는 봉 형상 부재(32)가 자유로이 위치 변경할 수 있게 설치된다. 그리고, 유로(28)에 노출된 봉 형상 부재(32)의 단부가 압력 유체에 의하여 밀어 눌려져 상측으로 위치 변경하고, 상기 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)에 의하여 압력 센서(18)를 밀어 누름으로써 압력이 검출된다.

Description

압력 검출기{PRESSURE DETECTOR}

본 발명은 유로 내를 흐르는 유체의 압력을 검출하는 압력 검출기에 관한 것이다.

종래부터 예를 들면, 반도체 제조 등의 제조 공정에 있어서, 약액이나 순수(純水) 등의 액체가 사용되며, 해당 액체를 흐르도록 하기 위한 배관에 대하여 압력 검출기를 접속하고, 해당 압력 검출기에 의하여 상기 배관을 흐르는 유체의 압력 측정이 이루어진다.

이와 같은 압력 검출기로서는 예를 들면, 일본공개특허 특표평11-512827호 공보(특허문헌 1)에 개시된 바와 같이 부식성 유체가 흐르는 유체 흐름 회로에 대하여 접속되고, 내부에 설치된 압력 센서와 상기 부식성 유체가 흐르는 홀 부 사이에 원반 막을 설치함으로써 상기 압력 센서를 상기 부식성 유체에 대해 격리하여 상기 압력 센서가 직접 유체에 접촉하는 것을 방지함과 동시에, 상기 원반 막을 통하여 전달되는 압력을 상기 압력 센서에 의하여 검출한다.

또한, 일본공개특허 특개평9-166512호 공보(특허문헌 2)에는, 관 연결구(tube fitting)의 내부에 압력 센서를 내장한 유체 압력 센서가 개시되어 있으며, 유체가 흐르는 유로와 상기 압력 센서 사이에 다이어프램을 설치함으로써 상기 압력 센서를 상기 유체로부터 격리한다.

그리고, 일본공개특허 특개2005-207946호 공보(특허문헌 3)에 개시된 압력 센서에는, 상류측 접속구로부터 하류측 접속구로 이어지는 유로의 중간부 상면을 함몰시키고, 그 정수리부를 개방시켜 상기 유로의 개구부와 대면하도록 센서 본체의 압력을 받는 면을 배치함으로써 유체의 압력 측정을 행한다.

일본공개특허 특표평11-512827호 공보 일본공개특허 특개평9-166512호 공보 일본공개특허 특개2005-207946호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래기술에서는 원반 막이 부식성 유체가 흐르는 홀 부에 대하여 상측으로 오프셋되어 배치되어 있으므로, 상기 원반 막과 상기 홀 부 사이에 데드 스페이스가 생긴다. 또한, 마찬가지로 특허문헌 2에 개시된 종래기술에서도 다이어프램과 유체 통로 사이에 데드 스페이스가 생기게 된다. 이와 같은 데드 스페이스에서는 유체의 원활한 흐름이 저해되고 액이 적체되거나 이물질의 체류 등이 발생할 우려가 있다. 따라서, 예를 들면 압력 검출기를 반도체 제조장치에서 사용되는 초순수 등의 유체 압력 측정을 위하여 사용하면, 데드 스페이스에서 세균 등이 발생하는 요인이 될 수 있다. 또한, 데드 스페이스에는 유체 중의 기포(에어)가 부착되기 쉬우며, 이러한 기포에 의하여 에어 적체가 생기며, 높은 정밀도의 압력 측정을 행하는 것이 불가능하다.

한편, 특허문헌 3에 개시된 종래기술에서는, 전술한 데드 스페이스의 문제를 회피하기 위하여 유로 중앙부에 산 형상의 만곡부를 형성하고 있으나, 이러한 만곡부를 흐르는 유체의 유로 저항이 되기 때문에 압력 손실이 커지고, 또한 충분한 유량을 확보할 수 없다.

그리고, 특허문헌 1~3에 개시된 압력 검출기에서는, 유체가 흐르는 유로로부터 압력 센서까지의 거리가 매우 가깝고, 게다가 원반 막이나 다이어프램 등을 통하여 배치되는 것에 지나지 않으므로, 예를 들면 유체 온도가 변화하는 경우에 압력 센서의 측정에 영향을 줄 수 있다는 사실을 고려해야 한다.

본 발명의 일반적인 목적은, 유체의 원활한 흐름을 저해하는 데드 스페이스를 회피하고, 상기 유체의 온도 변화로 인한 영향을 방지함으로써 높은 정밀도로 상기 유체의 압력을 측정할 수 있는 압력 검출기를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유체가 흐르는 유로를 가진 바디와, 상기 바디에 설치된 압력 센서가 배치되는 센서 챔버와, 상기 유로로부터 상기 센서 챔버까지 연장 형성된 관통홀을 구비한 압력 검출기에 있어서, 상기 관통홀에는, 축 방향을 따라 자유로이 위치 변경 가능하게 설치되고, 상기 유체의 압력을 상기 압력 센서에 대하여 전달 가능한 압력 전달체를 구비하며, 상기 압력 전달체의 일단부가, 상기 관통홀에서 상기 유로측의 단부까지 연장 형성됨과 동시에, 상기 일단부가 상기 유체에 대하여 항상 노출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 압력 검출기에 있어서, 유체가 흐르는 유로와 압력 센서가 설치된 센서 챔버를 연통하는 연통홀에, 압력 전달체를 자유로이 위치 변경 가능하게 설치하고, 상기 압력 전달체의 일단부를 상기 관통홀에 있어서 유로측의 단부까지 연장 형성시켜, 게다가 상기 유체에 대하여 항상 노출되도록 배치한다. 따라서, 관통홀에 있어서 데드 스페이스의 발생을 방지하고, 상기 데드 스페이스에서 발생하는 액의 적체나 기포 발생을 확실하게 방지하여 높은 정밀도로 압력 검출을 실시할 수 있다. 또한, 압력 센서를 유체에 대하여 이격시켜 설치할 수 있으므로, 상기 유체의 온도에 의한 압력 센서의 검출 정밀도 저하를 방지하고, 높은 정밀도로 압력을 검출할 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 목적과 구성 및 작용 효과는 다음에서 설명하는 상세한 설명과 최선의 실시 형태로 도시되는 도면에 의하여 더욱 명확하게 뒷받침될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기의 전체 단면도이다.
도 2는 도 1의 압력 검출기에 있어서 봉 형상 부재 및 씰 부재를 상측에서 본 외관 사시도이다.
도 3은 도 1의 압력 검출기에 있어서 씰 부재의 외측 가장자리부 근방의 영역(C)을 나타낸 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 압력 검출기에 있어서 봉 형상 부재의 머리부 근방의 영역(D)를 나타낸 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 압력 검출기의 전체 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 압력 검출기의 전체 단면도이다.

압력 검출기(10)는 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 압력 유체가 공급, 배출되는 제1 및 제2 포트(12, 14)를 가진 바디(16)와, 상기 바디(16)의 상부에 설치된 압력 센서(18)와, 상기 바디(16)의 상부를 밀폐하는 커버 부재(20)를 포함한다. 그리고, 위에서 설명한 압력 유체로서는 예를 들면, 반도체 장치에 이용되는 약액 또는 순수(純水) 등이 사용된다.

바디(16)는 예를 들면, 수지제 재료로 형성되고, 그 일측부에 제1 포트(12)가 개방되고, 타측부에 제2 포트(14)가 개방된다. 이러한 제1 및 제2 포트(12, 14)는 수평 방향으로 개방되고, 그 외주면에는 체결 부재(22a, 22b)가 나사 결합되는 나사(24)가 새겨져 형성된다.

그리고, 제1 및 제2 포트(12, 14)에는 그 외주측에 각각 배관(26)이 삽입된 후, 해당 배관(26)에 삽입 관통시킨 원통 형상의 체결 부재(22a, 22b)를 나사(24)에 대하여 나사 결합시킴으로써 상기 배관(26)이 상기 제1 및 제2 포트(12, 14)에 대하여 각각 연결된다.

그리고, 제1 포트(12)는 예를 들면, 배관(26)을 통하여 도시하지 않은 유체 공급원에 접속되는 한편, 제2 포트(14)는 배관(26)을 통하여 상기 압력 유체가 필요한 별도의 장치로 접속된다.

제1 포트(12)와 제2 포트(14) 사이에는, 양자를 접속하도록 유로(28)가 일직선 형상으로 형성되고, 상기 유로(28)를 통하여 상기 제1 포트(12)와 상기 제2 포트(14)가 연통된다.

또한, 바디(16)에는 유로(28)의 대략 중앙부에 형성되고, 해당 유로(28)에 대하여 직교하여 상측을 향하여 연장 형성되는 관통홀(30)이 형성되며, 상기 관통홀(30)에는 봉 형상 부재(32, 압력 전달체)가 자유로이 위치 변경 가능하게 삽입된다. 관통홀(30)은 축 방향을 따라 대략 동일한 직경으로 형성되고, 유로(28)로부터 바디(16)의 상부에 형성된 센서 챔버(34)까지 연장 형성됨으로써 상호 연통시킨다.

봉 형상 부재(32)는 예를 들면, 탄성을 지닌 수지제 재료로 대략 일정 직경을 가지고 형성된 축체(shaft-like body)로 이루어지며, 관통홀(30)에 대하여 자유로이 위치 변경 가능하게 삽입된다. 이러한 봉 형상 부재(32)는 축 형상인 본체부(36)와, 해당 본체부(36)의 상부에 형성되는 머리부(38)로 이루어지며, 상기 본체부(36)는, 관통홀(30)의 내주 직경과 대략 동일하게 되는 외주 직경을 가지는 한편, 머리부(38)는 상기 본체부(36)에 대하여 반경 외측 방향으로 직경이 확장된 원반 형상으로 형성된다.

본체부(36)의 축 방향에 따른 길이는, 관통홀(30)의 축 방향에 따른 길이에 대하여 약간 길게 형성되고, 해당 본체부(36)의 하단부는 상기 관통홀(30)과 유로(28) 사이의 경계 부위가 되도록 배치된다. 따라서, 관통홀(30)의 내부에 압력 유체가 유입되는 데드 스페이스가 생기는 일은 없다. 또한, 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)는 그 상부가 상측을 향하여 돌출된(凸) 형상으로 팽창하여 돌출된 곡면 형상으로 형성된다.

그리고, 봉 형상 부재(32)의 재질은, 유로(28)를 흐르는 압력 유체의 종류에 따라 내수성 또는 내약품성을 지닌 것을 사용하여도 좋다.

센서 챔버(34)는 상측을 향하여 개방된 바닥이 있는 형상으로 형성되고, 그 바닥부에는, 유로(28)측을 향하여 함몰된 씰 장착부(40)가 형성된다. 이러한 씰 장착부(40)에는 예를 들면, 탄성 재료로 형성되는 씰 부재(42)가 장착된다.

씰 부재(42)는 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료로 형성되고, 원형 링 형상으로 형성된 베이스부(44)와, 상기 베이스부(44)의 외주측에 형성되어 상기 베이스부(44)에 대하여 직교 방향으로 돌출된 외측 가장자리부(46)와, 상기 베이스부(44)에 대하여 반경 내측 방향으로 연장 형성된 박막 형상인 스커트부(48)를 가진다. 그리고, 이러한 씰 부재(42)는 테프론(등록상표) 등의 탄성재료로 형성되도록 하여도 좋다.

베이스부(44)는 예를 들면, 소정 두께를 가진 평판 형상으로 형성되고, 씰 장착부(40)의 바닥면에 맞닿아 접함과 동시에, 그 상면에는 압력 센서(18)가 맞닿아 접한다. 즉, 베이스부(44)는 압력 센서(18)와 씰 장착부(40) 사이에 밀착 지지된다.

또한, 베이스부(44)의 하면에는 도 3과 같이 예를 들면, 하측을 향하여 단면이 반원 형상으로 돌출된 링 형상의 제1 돌기부(50, 링 형상 돌기부)가 형성되고, 상기 제1 돌기부(50)는 씰 장착부(40)의 바닥면에 맞닿아 접한다. 따라서, 제1 돌기부(50)에 의하여 씰 부재(42)의 베이스부(44)와 바디(16) 사이를 통한 압력 유체의 누출이 방지된다.

외측 가장자리부(46)는, 씰 장착부(40)에 형성된 링 형상 홀(51)에 삽입되고, 그 외주면을 따라 형성된 한 쌍의 제2 돌기부(52a, 52b, 링 형상 돌기부)가 상기 링 형상 홈(51)의 벽면에 맞닿아 접한다. 제2 돌기부(52a, 52b)는 예를 들면, 외측 가장자리부(46)의 외주면에 대하여 반경 외측 방향으로 단면이 반원 형상으로 돌출됨과 동시에, 상호 이격하여 형성된다. 그리고, 제2 돌기부(52a, 52b)가 링 형상 홈(51)에 맞닿아 접함으로써, 씰 부재(42)의 외측 가장자리부(46)와 링 형상 홈(51) 사이를 통하여 압력 유체가 센서 챔버(34)측으로 흐르는 것이 방지된다.

스커트부(48)에는 그 중앙에 홀 부(53, 도 4 참조)가 형성되고, 해당 홀 부(53)에 봉 형상 부재(32)가 삽입 관통된다. 그리고, 씰 부재(42)는 씰 장착부(40)에 장착된 상태에서 외측 가장자리부(46)가 후술할 홀더(54)를 통하여 바디(16)에 대해 고정되고, 스커트부(48)는 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)와 상기 바디(16) 사이에 밀착 지지됨으로써 보호 지지된다.

또한, 스커트부(48)에 있어서 홀 부(53)의 근방에는, 도 4와 같이, 하면으로부터 하측으로 돌출한 링 형상의 제3 돌기부(56, 링 형상 돌기부)가 형성됨과 동시에, 상면으로부터 상측으로 돌출된 링 형상의 제4 돌기부(58, 링 형상 돌기부)가 형성된다. 그리고, 제3 돌기부(56)는, 바디(16)의 씰 장착부(40)에 대하여 맞닿아 접하고, 상기 씰 장착부(40)와 스커트부(48) 사이를 통한 압력 유체의 누출을 방지한다. 한편, 제4 돌기부(58)는 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)에 맞닿아 접함으로써 상기 스커트부(48)와 상기 머리부(38) 사이를 통한 압력 유체의 누출을 방지한다.

압력 센서(18)는 예를 들면, 외부로부터 밀어 누르는 힘을 전기 신호로 변환하여 외부로 출력 가능하게 형성되고, 센서 챔버(34) 내에 있어서 씰 부재(42) 및 봉 형상 부재(32)의 상부에 설치된 센서부(60)와, 상기 센서부(60)에 접속된 단자(62)를 구비하며, 상기 단자(62)가 기판(64)에 대하여 전기적으로 접속된다. 그리고, 기판(64)에는 압력 센서(18)로 검출된 압력값을 외부로 출력하기 위한 리드선(74)이 접속된다.

센서부(60)는 압력을 받아들이는 압력 받이면으로서 기능하는 하면의 중앙에 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)가 맞닿아 접하고, 둘레 가장자리부에 씰 부재(42)의 베이스부(44)가 맞닿아 접하도록 설치된다. 그리고, 센서부(60)는, 볼트(66)로 기판(64)을 체결하는 홀더(54)에 의하여 센서 챔버(34) 내에 고정된다.

커버 부재(20)는, 센서 챔버(34)를 감싸도록 바디(16)의 상부에 연결되고, 그 중앙부에는 리드선(74)이 삽입 관통되는 취출 홀(68)이 형성된다. 그리고, 취출 홀(68)에 리드선(74)을 삽입 관통하여, 누름 부재(70)와 함께 너트(72)를 체결함으로써 상기 리드선(74)이 커버 부재(20)에 대하여 고정된다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된 것이며, 다음에 그 동작 및 작용 효과에 관하여 설명한다.

우선, 바디(16)의 유로(28)에 압력 유체가 흐르지 않는 초기 상태에 있어서는, 봉 형상 부재(32)의 하단부에는 상기 압력 유체의 압력이 부여되지 않으므로, 해당 봉 형상 부재(32)가 압력 센서(18)측으로 밀어 눌려져 위치 변경되는 일이 없이 머리부(38)에 의하여 압력 센서(18)가 밀어 눌려지지 않은 상태에 있다. 따라서, 압력 센서(18)에서는 압력이 검출되는 일은 없다.

다음으로, 상류측이 되는 제1 포트(12)로부터 압력 유체가 공급되고, 해당 압력 유체가 유로(28)를 통하여 제2 포트(14)로 흐를 때, 유로(28) 내의 압력 유체의 압력에 의하여 봉 형상 부재(32)의 하단부가 상측으로 밀어 눌려지고, 상기 봉 형상 부재(32)가 관통홀(30)을 따라 축 방향으로 압축된다. 따라서, 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)에 의하여 압력 센서(18)의 센서부(60)가 밀어 눌려지고, 해당 센서부(60)에 의하여 밀어 누르는 힘(밀어 누름량)에 기초한 전기 신호가 단자(62)로부터 기판(64)으로 출력된다. 따라서, 압력 센서(18)에 있어서 유체의 압력이 검출되고, 리드선(74)을 통하여 외부로 출력된다.

한편, 위에서 설명한 상태로부터 압력 유체의 압력이 저하되는 경우에는, 해당 유체에 의한 봉 형상 부재(32)에 대하여 밀어 누르는 힘이 저하하므로, 이에 수반하여 상기 봉 형상 부재(32)의 상측으로의 압축 상태가 해제되고, 압력 센서(18)에 대한 밀어 누르는 힘(밀어 누름량)이 저하된다. 따라서, 밀어 누르는 힘에 기초한 전기 신호가 압력 센서(18)로부터 출력됨으로써 압력 유체의 압력이 저하하는 것이 확인된다.

즉, 봉 형상 부재(32)는 유로(28)를 흐르는 압력 유체의 압력에 대응하는 변위량으로 관통홀(30)을 따라 위치 변경하도록 설치된다.

또한, 이 경우 유로(28)로부터 봉 형상 부재(32)의 외주면과 관통홀(30)과의 사이로 압력 유체가 유입되어 오는 일이 있지만, 압력 센서(18)의 센서부(60)와 상기 봉 형상 부재(32) 사이에는 탄성 재료로 이루어진 씰 부재(42)가 설치되어 있으므로, 상기 압력 유체가 상기 압력 센서(18)측(센서 챔버(34)측)으로 유입되는 것이 방지된다.

상세하게는, 씰 부재(42)에 있어서 베이스부(44)에는, 바디(16)에 맞닿아 접하는 제1 돌기부(50)가 설치되어 있으므로, 압력 유체가 씰 장착부(40)의 링 형상 홈(51)측으로 누출되는 것이 방지된다. 또한, 외측 가장자리부(46)에는 한 쌍의 제2 돌기부(52a, 52b)가 설치되어 있으므로, 링 형상 홈(51)으로부터 센서 챔버(34)측으로 상기 압력 유체가 누출되는 것이 방지된다. 그리고, 스커트부(48)의 하면 및 상면에 각각 제3 및 제4 돌기부(56, 58)가 설치되어 있으므로, 봉 형상 부재(32)와 씰 부재(42) 사이를 통하여 상기 센서 챔버(34)측으로 상기 압력 유체가 누출되는 것이 방지된다.

이상과 같이 제1 실시 형태에서는, 압력 검출기(10)에 있어서 압력 유체가 흐르는 유로(28)와 압력 센서(18)가 배치된 센서 챔버(34)를 연통하는 관통홀(30)에 대하여 봉 형상 부재(32)를 자유로이 위치 변경 가능하게 설치하고, 상기 봉 형상 부재(32)의 하단부는 상기 관통홀(30)의 단부까지 연장 형성되도록 설치된다. 따라서, 압력 유체의 압력이 봉 형상 부재(32)를 통하여 압력 센서(18)로 전달되므로, 관통홀(30)의 내부에 상기 봉 형상 부재(32)를 배치함으로써 해당 관통홀(30)에 있어서 데드 스페이스가 생기는 일을 회피할 수 있다. 그 결과, 데드 스페이스가 생겼을 때 우려되는 액의 적체나 세균 등의 발생 또는 기포의 발생을 확실하게 방지하고, 압력 유체의 압력을 높은 정밀도로 검출할 수 있게 된다.

또한, 압력 센서(18)의 센서부(60)를 압력 유체가 흐르는 유로(28)로부터 소정 거리만큼 이격시켜 배치할 수 있으므로, 상기 압력 유체의 온도에 의한 압력 센서(18)의 검출 정밀도 저하를 방지하고, 높은 정밀도로 압력을 검출할 수 있게 된다.

그리고, 봉 형상 부재(32)가 압력 유체의 압력을 받아들이는 구성으로 하고 있으므로, 씰 부재(42)가 상기 압력을 받는 일이 없으며, 상기 씰 부재(42)가 과도한 변형을 한 경우에 우려되는 내구성 저하를 회피할 수 있다.

그리고, 또한 유로(28)는 축 방향을 따라 일직선 형상으로 형성되고, 종래기술에 따른 압력 검출기와 같은 만곡부 및 돌출부를 상기 유로(28) 상에 설치할 필요가 없으므로, 상기 압력 유체를 원활하게 흐르도록 하는 일이 가능하게 되며, 해당 압력 유체의 압력을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 압력 유체에 직접 접촉되는 봉 형상 부재(32)와, 해당 압력 유체에 직접적으로 접촉되는 일이 없는 씰 부재(42)를 별개의 부재로 구성함으로써, 상기 봉 형상 부재(32)와 상기 씰 부재(42)를 별개의 재질로 형성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면 압력 유체가 약액 등인 경우에는, 내약품성을 지닌 재질로 된 봉 형상 부재(32)만 형성하고, 씰 부재(42)는 테프론(등록상표) 등의 탄성을 지닌 재질로 형성하는 것이 적절한다.

또한, 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)가 상측을 향하여 팽창하고 돌출된 만곡 형상으로 형성되어 있으므로, 상기 머리부(38)의 중심에서 압력 센서(18)의 센서부(60)를 확실하게 밀어 누르는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 제2 실시 형태에 따른 압력 검출기(100)를 도 5에 나타낸다. 그리고, 위에서 설명한 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

이러한 제2 실시 형태에 따른 압력 검출기(100)에서는 위에서 설명한 제1 실시 형태에 따른 봉 형상 부재(32)와 씰 부재(42)가 일체적으로 형성된 압력 전달체(102)를 구비한 점에서 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)와 서로 다른다.

이러한 압력 검출기(100)에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 압력 유체의 압력을 받아들이는 봉 형상부(104)와, 해당 봉 형상부(104)의 상부에 일체적으로 형성되고, 바디(16)의 관통홀(30)과 센서 챔버(34)의 액체로부터의 기밀을 유지하는 씰 부(106)를 가진 압력 전달체(102)를 구비한다. 그리고, 봉 형상부(104)가 바디(16)의 관통홀(30)에서 자유로이 위치 변경 가능하게 삽입됨과 동시에 씰 부재(106)는 센서 챔버(34)에 형성된 씰 장착부(40)에 장착된다.

봉 형상부(104)는, 축 형상의 본체부(36)를 가지며, 관통홀(30)에 삽입될 때 그 하단부가 유로(28)와 대면하도록 배치된다. 한편, 본체부(36)의 상부에는 씰 부(106)를 구성하는 스커트부(48)가 접합된다. 그리고, 봉 형상부(104)에 관하여 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)의 봉 형상 부재(32)와 동일한 형태의 구성에 관하여는 그 상세한 설명은 생략한다.

씰 부(106)는 대략 중앙부에 박막 형상의 스커트부(48)가 형성되고, 그 중앙부가 봉 형상부(104)의 상부에 대하여 일체적으로 접합된다. 그리고, 씰 부(106)에 관하여 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)의 씰 부재(42)와 동일한 형태의 구성에 관하여는 그 상세한 설명은 생략한다.

이러한 봉 형상부(104) 및 씰 부(106)로 이루어진 압력 전달체(102)는 예를 들면, 폴리프로필렌이나 테프론(등록상표) 등의 탄성을 지닌 수지제 재료로 형성되고, 상기 봉 형상부(104)의 상단부가 압력 센서(18)의 센서부(60)와 맞닿아 접한다.

그리고, 바디(16)의 유로(28)에 압력 유체가 흐름으로써 압력 전달체(102)에서 봉 형상부(104)의 하단부가 상기 압력 유체의 압력에 의하여 상측으로 밀어 눌려지고, 상기 봉 형상부(104)가 관통홀(30)을 따라 극히 미세하게 위치 변경한다. 따라서, 압력 전달체(102)의 봉 형상부(104)에 의하여 압력 센서(18)의 센서부(60)가 밀어 눌려지고, 해당 센서부(60)에 의하여 밀어 누르는 힘(밀어 누름량)에 기초한 전기 신호가 단자(62)로부터 기판(64)으로 출력된다. 따라서, 압력 센서(18)에 있어서 유체의 압력이 검출되고, 리드선(74)을 통하여 외부로 출력되는 것이다.

이때, 압력 전달체(102)는 봉 형상부(104)와 함께 씰 부(106)의 스커트부(48)가 위치 변경하고, 해당 봉 형상부(104)와의 접합 부위를 지지점으로 하여 휘어지도록 변형한다.

이상과 같이 제2 실시 형태에 따른 압력 검출기(100)에서는 바디(16)의 유로(28)를 흐르는 압력 유체의 압력에 의하여 압력 전달체(102)의 봉 형상부(104)가 밀어 눌려짐으로써, 해당 봉 형상부(104)의 상단부에 의하여 압력 센서(18)의 센서부(60)가 밀어 눌려져 압력이 검출된다. 따라서, 바디(16)의 관통홀(30)에 대하여 압력 전달체(102)의 봉 형상부(104)를 삽입함으로써, 해당 관통홀(30)에 있어서 데드 스페이스가 생기는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 데드 스페이스가 생겼을 때 우려되는 액의 적체나 세균 등의 발생 또는 기포의 발생을 확실하게 방지하고, 압력 유체의 압력을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 봉 형상부(104) 및 씰 부(106)가 일체적으로 형성된 압력 전달체(102)를 이용함으로써 부품 갯수를 줄여 구조를 간소화할 수 있으며, 이에 수반하여 조립 공수의 저감을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 압력 센서(18)의 센서부(60)를 유체가 흐르는 유로(28)로부터 소정 거리만큼 이격시켜 배치할 수 있으므로, 상기 유체의 온도에 의한 압력 센서(18)의 검출 정밀도 저하를 방지하고, 높은 정밀도로 압력을 검출할 수 있게 된다.

또한, 압력 전달체(102)에 있어서 봉 형상부(104)가 압력 유체의 압력을 받는 구성으로 되어 있으므로, 씰 부(106)가 상기 압력을 받는 일이 없으며, 상기 씰 부(106)가 과도한 변형을 하는 경우에 우려되는 내구성 저하를 회피할 수 있게 된다.

다음으로, 제3 실시 형태에 따른 압력 검출기(120)를 도 6에 나타낸다. 그리고, 위에 설명한 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.

이러한 제3 실시 형태에 따른 압력 검출기(120)에서는 중앙에 홀 부를 가지고 있지 않은 씰 부재(122)를 구비함과 동시에, 해당 씰 부재(122)의 중앙에 대하여 하측으로부터 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)가 맞닿아 접하도록 배치되어 있는 점에서 제1 및 제2 실시 형태에 따른 압력 검출기(10, 100)와 서로 다르다.

이러한 압력 검출기(120)에서는 도 6과 같이 바디(16)의 관통홀(30)에 삽입되고, 압력 유체의 압력을 받아들이는 봉 형상 부재(32)와, 해당 봉 형상 부재(32)의 상부를 감싸도록 설치된 씰 부재(122)를 구비한다. 이러한 씰 부재(122)는, 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료로 형성되고, 원형 링 형상으로 형성된 베이스부(44)와, 상기 베이스부(44)의 외주측에 형성되어 해당 베이스부(44)에 대하여 직교 방향으로 돌출된 외측 가장자리부(46)와, 상기 베이스부(44)에 대하여 반경 내측 방향으로 연장 형성된 박막 형상의 스커트부(124)로 이루어진다. 그리고, 봉 형상 부재(32)에 관하여는 위에서 설명한 제1 실시 형태에 따른 압력 검출기(10)의 봉 형상 부재(32)와 동일한 구성이므로, 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 바디(16)의 씰 장착부(40)에 씰 부재(122)가 장착되고, 관통홀(30)에 삽입된 봉 형상 부재(32)의 머리부(38)가 상기 씰 부재(122)의 스커트부(124)의 하면에 대하여 맞닿아 접하고 있다.

이와 같은 압력 검출기(120)에 있어서는, 바디(16)의 유로(28)에 압력 유체가 흐름으로써 봉 형상 부재(32)의 하단부가 상기 압력 유체의 압력에 의하여 상측으로 밀어 눌려지고, 해당 봉 형상 부재(32)가 관통홀(30)을 따라 극히 미세하게 위치 변경한다. 따라서, 봉 형상 부재(32)의 상단부에 의하여 씰 부재(122)의 스커트부(124)가 휘어짐으로써 상측으로 밀어 눌려지고, 압력 센서(18)의 센서부(60)를 밀어 누른다. 따라서, 봉 형상 부재(32) 및 씰 부재(122)에 의한 밀어 누르는 힘(밀어 누름량)에 기초한 전기 신호가 센서부(60)로부터 단자(62)를 통하여 기판(64)으로 출력된다. 따라서, 압력 센서(18)에 있어서 유체의 압력이 검출되고, 리드선(74)을 통하여 외부로 출력된다.

이상과 같이 제3 실시 형태에 따른 압력 검출기(120)에서는 바디(16)를 유로(28)로 흐르는 압력 유체의 압력에 의하여 봉 형상 부재(32)가 밀어 눌려짐으로써, 해당 봉 형상 부재(32)의 상단부에 맞닿아 접하는 씰 부재(122)의 스커트부(124)를 통하여 압력 센서(18)의 센서부(60)가 밀어 눌려져 압력이 검출된다. 따라서, 바디(16)의 관통홀(30)에 대하여 봉 형상 부재(32)를 삽입함으로써, 해당 관통홀(30)에 있어서 데드 스페이스의 발생을 회피할 수 있다. 그 결과, 데드 스페이스가 생겼을 때 우려되는 액의 적체나 세균 등의 발생 또는 기포의 발생을 확실하게 방지하고, 압력 유체의 압력을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 봉 형상 부재(32) 및 씰 부재(122)를 다른 재질로 별개 형성할 수 있으므로, 압력 검출기(120)에 있어서 조립성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 예를 들면 압력 유체의 종류에 대응하여 최적의 재질로 봉 형상 부재(32)를 형성할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 압력 검출기는, 위에서 설명한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이 다양한 구성을 채택하여 얻어질 수 있음은 물론이다.

10, 100, 120...압력 검출기
16...바디
18...압력 센서
20...커버 부재
28...유로
30...관통홀
32...봉 형상 부재
34...센서 챔버
36...본체부
38...머리부
40...씰 장착부
42, 122...씰 부재
44...베이스부
46...외측 가장자리부
48, 124...스커트부
60...센서부
102...압력 전달체
104...봉 형상부
106...씰 부

Claims

유체가 흐르는 유로(28)를 가진 바디(16)와, 상기 바디(16)에 설치된 압력 센서(18)가 배치되는 센서 챔버(34)와, 상기 유로(28)로부터 상기 센서 챔버(34)까지 연장 형성된 관통홀(30)을 구비한 압력 검출기에 있어서,
상기 관통홀(30)에는, 축 방향을 따라 자유로이 위치 변경 가능하게 설치되고, 상기 유체의 압력을 상기 압력 센서(18)에 대하여 전달 가능한 압력 전달체(32, 102)를 구비하며, 상기 압력 전달체(32, 102)의 일단부가, 상기 관통홀(30)에서 상기 유로(28)측의 단부까지 연장 형성됨과 동시에, 상기 일단부가 상기 유체에 대하여 항상 노출되며,
상기 관통홀(30)과 상기 압력 센서(18) 사이에는, 상기 센서 챔버(34)와 상기 관통홀(30) 사이의 유체 흐름을 차단하는 씰 부재(42, 106, 122)를 구비하고,
상기 씰 부재(42, 122)는, 베이스부(44)와,
상기 압력 전달체(32)에 지지되는 박막 형상의 스커트부(48, 124)와,
상기 베이스부(44)의 외주측에 형성되어 상기 바디(16)에 지지되는 외측 가장자리부(46)를 가지며,
상기 센서 챔버(34)는 상측을 향하여 개방된 바닥이 있는 형상으로 형성되고, 그 바닥부에는, 상기 유로(28)측을 향하여 함몰된 씰 장착부(40)가 형성되고,
상기 외측 가장자리부(46)는, 상기 씰 장착부(40)에 형성된 링 형상 홀(51)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 씰 부재(42)는, 중앙부에 상기 압력 전달체(32)가 삽입되는 홀 부(53)를 가진 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 3에 있어서,
상기 압력 전달체(32)의 타단부는, 상기 압력 센서(18)에 대하여 맞닿아 접하는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 씰 부재(106)는, 상기 압력 전달체(102)와 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 압력 전달체(32)는, 상기 씰 부재(122)에 대하여 상기 관통홀(30)측에 설치되고, 상기 압력이 상기 씰 부재(122)를 통하여 상기 압력 센서(18)로 전달되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 씰 부재(42)는, 상기 씰 부재(42)의 외주부 및 상기 바디(16)와 대면하는 측면의 적어도 일부에 있어서, 외측을 향하여 돌출된 링 형상 돌기부(50, 52a, 52b, 56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 압력 전달체(32)는, 축 형상의 본체부(36)와,
상기 본체부(36)의 타단부에 형성되고, 상기 본체부(36)에 대하여 직경을 확장하고 상기 압력 센서(18)측을 향하여 볼록한(凸) 형상으로 팽창하여 돌출된 곡면 형상의 머리부(38)를 구비하며,
상기 머리부(38)에 의하여 상기 압력 센서(18)를 밀어 누를 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 8에 있어서,
상기 본체부(36)의 축 방향에 따른 길이는, 상기 관통홀(30)의 축 방향에 따른 길이에 비하여 약간 길게 형성되고, 상기 본체부(36)의 일단부는, 상기 관통홀(30)과 상기 유로(28) 사이의 경계 부위가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 압력 전달체(32)와 상기 씰 부재(42, 122)가 별개의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스부(44)는, 상기 스커트부(48, 124)와 상기 외측 가장자리부(46) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 검출기.