KR102472841B1 - 압력 센서용 케이스 및 이것을 구비하는 압력 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터 블록의 내측에 배치하여 사용할 때에, 압력 센서 내부에 온도 분포가 발생하기 어려운 압력 센서용의 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
미리 정해진 축심(CL1)을 따라 연장되는 중공의 통형 부재[케이스(100)]로 형성되고, 통형 부재(100)의 내측에는 유체의 압력을 검출하는 압력 센서 소자가 수용되며, 통형 부재의 측면(100SW)은, 원통형의 공간(500V)의 내측에 통형 부재(100)가 배치되었을 때, 공간(500V)의 축심(CL500)과 미리 정해진 축심(CL1)이 일치하는 제1 자세에서는 전체 둘레가 공기층(A)에 의해 덮여지고, 공간(500V)의 축심(CL500)에 대해 미리 정해진 축심(CL1)이 편심된 자세 중 적어도 하나인 제2 자세에서는 공간(500V)을 구획하는 벽면(500W)과 복수의 개소[접촉 위치(P1, P2)]에서 동시에 접촉하도록 형성되어 있는 압력 센서용 케이스(100)로 한다.

Description

압력 센서용 케이스 및 이것을 구비하는 압력 센서{CASE FOR PRESSURE SENSOR AND PRESSURE SENSOR COMPRISING THE SAME}

본 발명은 유체 등의 압력을 검출하는 압력 센서에 이용되는 케이스 및 이 케이스를 구비하는 압력 센서에 관한 것이다.

유체의 압력을 측정하기 위한 센서로서, 다이어프램을 구비한 압력 센서가 널리 이용되고 있다. 상기 압력 센서에서는, 측정 대상이 되고 있는 유체(이하, 「피측정 유체」라고 칭함)의 압력 변화를, 다이어프램을 통해 기계적 변위의 형태로 파악하고, 또한 이 기계적 변위를 전기 신호로서 검출함으로써 피측정 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 있다. 예컨대, 정전 용량식의 압력 센서 소자 및 이것을 이용한 압력 센서에서는, 다이어프램의 변형을 한 쌍의 전극 사이의 정전 용량의 변화로서 검출하고, 이 정전 용량의 변화에 기초하여, 피측정 유체의 압력을 측정하도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 다이어프램은, 서로 비연통(非連通)의 상태로 격리되어 2개의 공간에 면하도록 배치되어 있고, 이들 2개의 공간의 한쪽에 피측정 유체가 유입 및 유출됨으로써 발생하는 압력차에 의해, 상기 변위가 초래되는 구조로 되어 있다.

상기 구성의 압력 센서 소자 및 이것을 이용한 압력 센서에서는, 피측정 유체의 압력을 받는 다이어프램의 수압면(受壓面)과 피측정 유체가 접촉하게 된다. 이 때문에, 상기 압력 센서 소자 및 이것을 이용한 압력 센서가, 예컨대, 반도체 디바이스 등을 제조하는 장치의 성막(成膜)·에칭 프로세스에서의 진공계로서 사용되는 경우, 피측정 유체에 포함되는 성막 물질이 다이어프램의 수압면에 부착되는 것이 상정된다. 이 성막 물질은, 연속적인 화학 반응을 수반하면서 막을 형성하고, 비교적 강한 힘으로 다이어프램의 수압면에 응착된다. 이러한 화학 반응을 수반하는 성막 과정에서는, 분자 사이 또는 결정 격자 사이에서 작용하는 힘, 이른바 막의 내부 응력이 발생한다. 이 내부 응력은, 강한 힘으로 응착된 다이어프램에 작용함으로써 다이어프램을 변형시켜, 센서 출력의 제로점을 시프트시킴으로써 측정 정밀도를 저하시키는 요인이 된다. 이 때문에, 성막 물질이 다이어프램에 퇴적하는 것을 방지하기 위해서, 케이스의 외주면을 둘러싸도록 히터를 설치하여 케이스 내를 가열하고, 이에 의해, 다이어프램의 주변의 온도를 성막 물질이 석출되는 일이 없는 고온도로 유지하도록 구성되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2018-205259호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 압력 센서를 비롯한 종래의 압력 센서에서는, 원통형의 내부 공간을 갖는 히터 블록에, 압력 센서를 삽입하도록 구성되어 있다. 이때, 히터 블록의 내주측 벽면과 압력 센서 사이, 보다 구체적으로는, 히터 블록의 내주측 벽면과 압력 센서의 케이스의 측벽면 사이에는 공기층이 형성되고(즉, 케이스의 주위를 둘러싸도록 공기층이 형성되고), 상기 공기층 내의 공기를 히터에 의해 가열함으로써, 케이스 내가 균일한 온도로 가열되도록 구성되어 있다. 그러나, 히터 블록의 설계, 제조 또는 시공이 적절하지 않은 경우, 예컨대, 히터 블록의 내부 공간이 내측에 배치되는 압력 센서의 크기에 적합하지 않은 것으로서 치수 등이 설계된 경우, 또는, 히터 블록의 가공 정밀도가 적절하지 않음으로써 일그러진 내부 공간이 형성된 경우, 혹은, 히터 블록의 설치가 적절하지 않음으로써 내측에 배치되는 압력 센서가 내부 공간의 중앙에 배치되어 있지 않은 경우에서는, 히터 블록의 내주면과 압력 센서의 케이스가 일부 접촉한다고 하는 사태가 발생할 수 있다.

이러한 사태에서는, 케이스의 일부분에 공기층을 통하지 않고 열이 전해지고(고체 사이의 열전도에 의해 압력 센서에 열이 전해지고), 또한, 국소적으로 공기층이 얇아짐으로써 열 유속에 흐트러짐(불균일)이 발생한다. 상기 사상은, 압력 센서의 내부, 즉, 케이스 내부 및 이것에 수용되어 있는 압력 센서 소자에 온도 분포(각처에서의 온도의 편차)를 발생시킨다. 특히, 도 12에 도시된 원통형의 케이스를 갖는 종래의 압력 센서(1000)에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 히터 블록의 내주측 벽과의 접촉부 근방에서 공기층이 얇아지는 영역[도 13 중의 접촉 위치(P1000) 근방의 S1000으로 도시된 영역]이 광범위에 걸쳐 형성되게 되기 때문에, 열 유속의 흐트러짐(불균일)이 현저히 나타나 상기 온도 분포가 발생하기 쉬운 구조로 되어 있다.

여기서, 진공계로서 이용되는 압력 센서에서는, 규정된 측정 정밀도를 보증하기 위해서, 제품 전체를 균열화(均熱化)한 상태에서 캘리브레이션을 취한 후에 출하된다. 이 때문에, 상기 온도 분포는, 상기 캘리브레이션에 기초한 입력값(즉, 피측정 유체의 압력값)과 출력값(압력 센서 소자로부터 출력되는 전기 신호의 값)의 상관 관계에 어긋남을 발생시켜(예컨대 제로점 시프트를 발생시켜), 측정 오차를 초래한다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 창작된 발명으로서, 그 목적으로 하는 바는, 압력 센서를 히터 블록의 내측에 배치하여 사용할 때에, 압력 센서 내부에 온도 분포가 발생하기 어려운 케이스를 제공하고, 또한, 상기 케이스를 구비함으로써, 측정 오차가 억제된 압력 센서를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압력 센서용 케이스(100)는, 미리 정해진 축심(CL1)을 따라 연장되는 통형의 측면(100SW)과 이 측면(100SW)에 연접하는 상면(102) 및 하면(101)으로 형성된 중공 부재를 포함하고, 상기 중공 부재의 내측에는 유체의 압력을 검출하는 압력 센서 소자(11)가 수용된 원통형의 센서 유닛의 축심이 상기 중공 부재의 축심과 동축이 되도록 상기 센서 유닛이 위치 결정되어 수용되며, 상기 중공 부재는, 원통형의 공간(500V)에 자신이 배치되었을 때, 상기 공간의 축심(CL500)과 상기 미리 정해진 축심이 일치하는 제1 자세에서는 상기 측면의 전체 둘레가 공기층(A)에 의해 덮여지고, 상기 공간의 축심에 대해 상기 미리 정해진 축심이 편심된 자세 중 적어도 하나인 제2 자세에서는 상기 측면과 상기 공간을 구획하는 벽면(500W)이 복수의 개소(P1, P2)에서 동시에 접촉하도록 형성되어 있으며, 상기 측면의 적어도 일부분은, 자신과 상기 미리 정해진 축심에 수직인 평면과의 교선(交線)에 의해 형성되는 형상이 다각형이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 중공 부재의 내측면과 상기 센서 유닛의 외주면 사이에 공간이 구획되어 있어도 좋다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 측면이, 상기 미리 정해진 축심에 평행한 3 이상의 평면이 연접함으로써 형성되어도 좋다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 다각형이 팔각형이어도 좋다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 측면의 적어도 일부가, 자신과 상기 미리 정해진 축심에 수직인 평면과의 교선에 의해 형성되는 형상이 3 이상의 상이한 곡선이 연접하는 형상으로서 형성되고, 상기 상이한 곡선은, 곡률 및 곡률 중심 중 적어도 하나가 서로 상이한 곡선인 것처럼 구성해도 좋다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 측면이, 상기 미리 정해진 축심에 평행하게 연장되고 또한 상기 미리 정해진 축심을 향해 움푹 들어간 원통면의 일부로서 형성되어도 좋다.

또한, 상기 압력 센서용 케이스에 있어서, 상기 측면에 볼록형부가 형성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압력 센서는, 상기 압력 센서용 케이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설명에서는, 일례로서, 발명의 구성 요소에 대응하는 도면 상의 참조 부호를, 괄호를 붙여 기재하고 있다.

압력 센서에 관한 본 발명에 의하면, 압력 센서를 히터 블록의 내측에 배치하여 사용할 때에, 압력 센서 내부에 온도 분포가 발생하기 어려운 케이스를 제공할 수 있고, 또한, 상기 케이스를 구비함으로써, 측정 오차가 억제된 압력 센서를 제공할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 사시도이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 하방으로부터 시인했을 때의 사시도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 분해 사시도이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 하방으로부터 시인했을 때의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 압력 센서가 구비하는 센서 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 모습을 나타내는 개념도(사시도)이다.
도 5의 (a), (b)는 발명의 실시형태에 따른 케이스를 구비하는 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 1)를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 사시도이다.
도 7의 (a), (b)는 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 1)를 구비하는 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 2)를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 사시도이다.
도 9의 (a), (b)는 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 2)를 구비하는 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 3)를 구비하는 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 사시도이다.
도 11의 (a), (b)는 발명의 실시형태에 따른 케이스(변형예 3)를 구비하는 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 평면도이다.
도 12는 종래의 압력 센서를 비스듬히 상방으로부터 시인했을 때의 사시도이다.
도 13의 (a), (b)는 종래의 압력 센서가 히터 블록의 내측에 배치되었을 때의 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태인 케이스(100) 및 이것을 구비한 압력 센서(1)를, 도 1 내지 도 11에 기초하여 설명한다. 여기서, 압력 센서(1)는, 정전 용량식의 압력 센서 소자를 구비한 진공계로서 이용되고, 또한, 압력 센서 소자로부터의 전기 신호를 증폭하는 앰프가 자신의 외부에 배치된, 이른바 분리형의 압력 센서(분리형의 진공계)로서 구성되어 있다.

또한, 설명문 중의 전후, 좌우 및 상하는, 각 도면에 도시된 좌표축의 ±X(+X 방향이 후방향, -X 방향이 전방향), ±Y(+Y 방향이 좌방향, -Y 방향이 우방향) 및 ±Z(+Z 방향이 상방향, -Z 방향이 하방향)으로서 각각 정의한다. 또한, 각 도면은 개념도이고, 각각에 도시된 내용은, 실제의 케이스 및 이것을 구비하는 압력 센서와 반드시 일치하는 것은 아니다.

압력 센서(1)는, 도 1의 (a), (b)의 사시도, 및 도 2의 (a), (b)의 분해 사시도에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(10)과, 이 센서 유닛(10)을 내부에 수용하는 케이스(100)와, 피측정 유체가 유입 및 유출되는 배관과 접속하는 기계 요소인 조인트(200)와, 센서 유닛(10)으로부터 출력되는 전기 신호를 외부에 송신하는 케이블(300)로 주로 구성되어 있다.

〔센서 유닛(10)〕

센서 유닛(10)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 압력 센서 소자(11)와, 케이싱(20)과, 케이싱(20) 내에 수용된 대좌(臺座) 플레이트(30)와, 이 대좌 플레이트(30)에 접합되고 또한 케이싱(20)에 교가(橋架)된 지지 다이어프램(40)과, 케이싱(20) 내외를 도통(導通) 접속하는 전극 리드부(50)로 주로 구성되어 있다.

[압력 센서 소자(11)]

압력 센서 소자(11)는, 피측정 유체의 압력 변화를 기계적 변위의 형태로 파악하고, 또한 이 기계적 변위를 전기 신호(예컨대, 전압 신호)로서 검출하는 요소이며, 전술한 바와 같이, 예컨대, 정전 용량식의 압력 센서 소자로서 구성되어 있다. 이 압력 센서 소자(11)는, 예컨대, 평면에서 보아 가로 세로 1 ㎝의 대략 정사각형을 나타낸 박판 형상을 갖고, 박판형의 다이어프램(12)과, 이 다이어프램(12)과 연접하여 용량실(C1)을 형성하는 원판형의 대좌(13)와, 용량실(C1)의 내부에 수용된 한 쌍의 센서 전극부(14, 14)와, 후술하는 전극 리드핀(51)과의 사이에서 전기적으로 접속하는 컨택트 패드(15)를 구비한다.

다이어프램(12)은, 그 일표면(수압면)에 도입부(20V)에 유입된 피측정 유체가 접촉함으로써, 예컨대 도 3의 상방(+Z 방향)을 향해 중앙부가 볼록해지도록 변형한다. 이 다이어프램(12)의 변형은, 용량실(C1) 내에 배치된 한 쌍의 센서 전극부(14, 14)의 거리를 변화시키고, 결과로서 이들 전극 사이의 정전 용량을 상기 변형량에 따라 변화시킨다. 이와 같이 하여, 압력 센서 소자(11)는, 피측정 유체의 압력의 변화를 정전 용량의 변화로서 검출한다.

[케이싱(20)]

케이싱(20)은, 센서 유닛(10)의 외측 프레임을 구성하고, 후술하는 대좌 플레이트(30) 및 지지 다이어프램(40)을 통해 압력 센서 소자(11)를 지지하며, 또한, 피측정 유체가 유입 및 유출되는 도입부(20V)를 구획하고, 또한, 조인트(200)와 연결하는 부위를 형성한다. 케이싱(20)은, 하부 하우징(21), 상부 하우징(22) 및 커버(23)로 구성되고, 이들 케이싱 요소는, 예컨대, 내식성의 금속인 인코넬로 각각 형성되어 있다. 하부 하우징(21), 상부 하우징(22) 및 커버(23)는, 예컨대 후술하는 조인트(200)의 축심(CL)(피측정 유체가 유입 및 유출되는 배관의 축심)을 따라 상기 순서로 아래로부터 위로 쌓아 올려지도록 하여 구성되어 있고, 각각의 맞춤면은, 예컨대, 후술하는 조인트(200)의 축심(CL)(피측정 유체가 유입 및 유출되는 배관의 축심과 동일하며 Z축에 상당함)에 수직인 평면(XY 평면) 상에 형성되며, 대향하는 부위끼리가, 예컨대 용접에 의해 접합되어 있다.

하부 하우징(21)은, 직경이 큰 대직경 원통부(21a)와 직경이 작은 소직경 원통부(21b)로 형성되고, 또한 이들 2개의 부분이 동축이 되도록 연결하는 원통형의 부위이다. 대직경 원통부(21a)의 상부 개구단에는, 지지 다이어프램(40)을 통해 상부 하우징(22)의 하부 개구단이 접속되어 있다. 또한, 소직경 원통부(21b)의 내주벽은, 피측정 유체가 유입되는 도입부(20V)를 구획하고 있다. 소직경 원통부(21b)는, 후술하는 조인트(200)의 조인트 접합부(220)와 예컨대 용접에 의해 접합되는 부위를 형성한다.

상부 하우징(22)은, 하부 하우징(21)과 커버(23) 사이에 개재하는 대략 원통체 형상을 나타낸 부위이고, 그 하부 개구단은, 전술한 바와 같이, 지지 다이어프램(40)을 통해 하부 하우징(21)의 상부 개구단과 접속되며, 그 상부 개구단은, 커버(23)와 접속되어 있다. 상부 하우징(22)의 직경(내경 및 외경) 및 축심은, 하부 하우징(21)의 대직경 원통부(21a)의 직경(내경 및 외경) 및 축심과 대략 동치(同値) 및 동일하다. 또한, 상부 하우징(22)은, 커버(23), 지지 다이어프램(40), 대좌 플레이트(30) 및 압력 센서 소자(11)와 함께 케이싱(20) 내에 독립된 진공의 기준 진공실(20W)을 구획하고 있다. 또한, 기준 진공실(20W)에는, 원하는 진공도를 유지하기 위해서, 이른바 게터(도시하지 않음)라고 불리는 기체 흡착 물질이 충전되어 있다. 또한, 하부 개구단 근방에서의 내주측 벽면의 적소에는, 스토퍼(22a)가 돌출되어 설치되어 있다. 스토퍼(22a)가 설치되어 있음으로써, 피측정 유체의 급격한 압력 상승에 의해 대좌 플레이트(30)가 과도하게 변이하는 것이 규제되어 있다.

커버(23)는, 대략 원반형의 플레이트를 포함하고, 미리 정해진 위치에 전극 리드 삽입 관통 구멍(23a)이 형성되어 있다. 이 전극 리드 삽입 관통 구멍(23a)에, 허메틱 시일(hermetic seal; 60)을 통해 전극 리드부(50)가 매립됨으로써, 미리 정해진 전기적 시일성이 확보되어 있다.

이와 같이, 케이싱(20)은, 축심(CL)을 따라 하부 하우징(21), 상부 하우징(22) 및 커버(23)가 적층되고, 상기 축심(CL)을 갖는 직경이 상이한 2개의 원기둥이 연접한 외형을 나타내고 있다.

[대좌 플레이트(30)]

대좌 플레이트(30)는, 압력 센서 소자(11)를 지지하는 구성 요소이고, 제1 대좌 플레이트(31)와 제2 대좌 플레이트(32)로 구성되어 있다. 대좌 플레이트(30)는, 후술하는 지지 다이어프램(40)을 통해 케이싱(20)에 교가되도록 지지되어 있다.

제1 대좌 플레이트(31) 및 제2 대좌 플레이트(32)는, 예컨대, 산화알루미늄의 단결정체인 사파이어를 포함한다. 제1 대좌 플레이트(31) 및 제2 대좌 플레이트(32)는, 모두 케이싱(20)의 내면으로부터 이격된 위치에 있고, 전자는 지지 다이어프램(40)의 상면에 접합되고, 후자는 지지 다이어프램(40)의 하면에 접합되어 있다. 여기서, 제1 및 제2 대좌 플레이트(31, 32)는, 지지 다이어프램(40)의 두께에 대해 충분히 두껍게 되어 있고, 이에 의해, 대좌 플레이트(30)의 열팽창률과 지지 다이어프램(40)의 열팽창률의 차이에 기인한 열응력에 의해, 대좌 플레이트(30)가 휘는 것을 방지하고 있다.

제1 대좌 플레이트(31) 및 제2 대좌 플레이트(32)는, 그 대략 중앙에, 압력 센서 소자(11)가 구비하는 다이어프램(12)의 수압면이 대향하는 공간(C2)과 피측정 유체(L)가 유입되는 도입부(20V)를 연통시키기 위한 도입 구멍(31a) 및 도입 구멍(32a)이 개구되어 있다. 또한, 제2 대좌 플레이트(32)의 하면에는, 도입 구멍(32a)과 공간(C2)이 연통되도록, 산화알루미늄 베이스의 접합재를 통해 압력 센서 소자(11)가 접합되어 있다. 또한, 제2 대좌 플레이트(32)와 압력 센서 소자(11)의 접합은, 주지의 방법에 의해 행해진다.

[지지 다이어프램(40)]

지지 다이어프램(40)은, 전술한 바와 같이, 케이싱(20)을 통해 대좌 플레이트(30)를 교가하기 위해서 설치된 구성 요소이고, 인코넬의 박판을 포함하며, 그 형상은, 케이싱(20)의 외주 가장자리 형상, 구체적으로는, 상부 하우징(22)의 하부 개구단 및 하부 하우징(21)의 상부 개구단의 외주 가장자리 형상과 정합한 형상을 갖는다. 지지 다이어프램(40)은, 상면에 제1 대좌 플레이트(31)가 접합되고 하면에 제2 대좌 플레이트(32)가 접합된 상태에서, 그 외주부(주위 가장자리부)가 상부 하우징(22)의 하부 개구단 및 하부 하우징(21)의 상부 개구단에 끼워지면서 용접 등에 의해 접합되어 있다. 또한, 지지 다이어프램(40)의 두께는, 예컨대 본 실시형태의 경우 수십 미크론이고, 제1 및 제2 대좌 플레이트(31, 32)보다 충분히 얇은 두께로 되어 있다. 또한, 지지 다이어프램(40)의 중앙부에는, 도입 구멍(31a) 및 도입 구멍(32a)과 함께, 다이어프램(12)의 수압면이 대향하는 공간(C2)과 피측정 유체(L)가 유입되는 도입부(20V)를 연통시키기 위한 도입 구멍(40a)이 개구되어 있다.

[전극 리드부(50)]

전극 리드부(50)는, 전극 리드핀(51)과 금속제의 실드(52)를 구비하고, 전극 리드핀(51)은 금속제의 실드(52)에 유리 등의 절연성 재료를 포함하는 허메틱 시일(53)에 의해 그 중앙 부분이 매설되며, 전극 리드핀(51)의 양단부 사이에서 기밀 상태를 유지하고 있다. 전극 리드핀(51) 및 실드(52)의 일단은, 커버(23)의 상면으로부터 축심(CL)을 따라 외부로 돌출되고, 후술하는 케이블(300)이 구비하는 커넥터부(320)와 접속하도록 구성되며, 이에 의해, 압력 센서(1)의 출력을, 외부에 배치된 증폭기(앰프) 및 신호 처리부에 전달하도록 구성되어 있다. 또한, 실드(52)와 커버(23) 사이에도 전술한 바와 같이 허메틱 시일(53)이 개재되어 있다. 또한, 전극 리드핀(51)의 다른쪽의 단부에는 도전성을 갖는 컨택트 스프링(55, 56)이 접속되어 있다.

컨택트 스프링(55, 56)은, 도입부(20V)로부터 피측정 유체(L)가 갑자기 유입됨으로써 발생하는 급격한 압력 상승에 기인하여 압력 센서 소자(11)가 변이한 경우[보다 구체적으로는, 상기 압력 상승에 의해 지지 다이어프램(40)을 통해 케이싱(20)에 교가되어 있는 대좌 플레이트(30)가 변이하여, 이것에 지지된 압력 센서 소자(11)가 변이한 경우], 이 변이를 흡수하여 압력 센서 소자(11)의 측정 정밀도에 영향이 미치지 않도록 설치된 탄성 요소이다.

〔케이스(100)〕

케이스(100)는, 센서 유닛(10)을 수용하는 공간이 내측에 형성된 케이싱 요소이고, 예컨대, 스테인리스제의 박판재를 절곡 또는 접합 등 함으로써, 도 1의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 그 외형이 팔각기둥체를 나타내도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 직사각형의 박판을 포함하는 8개의 측면부[이들 8개의 측면부가 연접함으로써 케이스(100)의 측면(100SW)이 형성됨]와, 대략 정팔각형의 박판을 포함하는 대략 동일 형태의 하면부(101)(특허청구의 범위에 기재된 「하면」에 상당) 및 상면부(102)(특허청구의 범위에 기재된 「상면」에 상당)로 구성된 10면체로서 형성되어 있다. 케이스(100)의 축심(CL1)은, 예컨대, 소직경 원통부(21b)의 축심 또는 조인트(200)의 축심(CL)(피측정 유체가 유입 및 유출되는 배관의 축심)에 일치하도록 구성되어 있고, 이에 의해, 상기 8개의 측면부는, 축심(CL1)에 대해 평행한 측면을 갖는 부위로서 형성되며, 상면부(102) 및 하면부(101)는, 축심(CL1)에 대해 수직인 면(XY 평면에 평행한 면)을 갖는 부위로서 형성되어 있다.

케이스(100)의 하면부(101) 및 상면부(102)에는, 각각 관통 구멍이 형성되어 있다. 예컨대, 하면부(101)에는, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(10)과 조인트(200)의 접합부(CP)[소직경 원통부(21b)와 후술하는 조인트 접합부(220)가 접합하여 이루어지는 부분]가 관통하는 제1 관통 구멍(103)이 형성되어 있고, 또한, 상면부(102)에는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 케이블(300)이 관통하는 제2 관통 구멍(104)이 형성되어 있다. 이들 2개의 관통 구멍은, 모두 축심(CL1)을 내측에 포함하는 위치[축심(CL1)이 관통하는 위치]에 형성되어 있다.

케이스(100)는, 센서 유닛(10)의 전방위(상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향)를 덮기 위해서, 도 2의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 2개의 분할 케이스로 구성되어 있다. 이 2개의 분할 케이스는, 예컨대, 축심(CL1)에 평행한 면(예컨대 XZ 평면에 평행한 면)을 따라 케이스(100)를 분할하도록 하여 형성된 제1 분할 케이스(110) 및 제2 분할 케이스(120)를 포함한다. 상기 제1 분할 케이스(110) 및 제2 분할 케이스(120)에서는, 서로의 맞춤면이 축심(CL1)을 따라 형성되고, 상기 맞춤면[후술하는 단부면(110a, 120a)]에 의해 둘러싸인 개구가, 축심(CL1)에 평행한 면내에 형성되어 있다.

[제1 분할 케이스(110)]

제1 분할 케이스(110)는, 케이스(100)가 구비하는 8개의 측면부 중 5개의 측면부와, 동(同) 하면부(101)의 일부를 이루는 제1 분할 하면부(111)와, 동 상면부(102)의 일부를 이루는 제1 분할 상면부(112)를 포함하도록 형성되어 있다[도 1의 (a), (b) 및 도 2의 (a), (b)를 참조].

상기 5개의 측면부는, 모두 측면에서 보아 직사각형의 박판 부재를 포함하고, 인접하는 부위끼리가 서로 연결되며, 단부에 위치하는 측면부가 구비하는 단부면(110a)에 의해 제2 분할 케이스(120)와의 맞춤면의 일부가 형성되어 있다. 상기 맞춤면은, 축심(CL1)에 평행한 면(XZ 평면에 평행한 면)으로서 형성되고, 이에 의해, 제1 분할 케이스(110)의 개구부가, 축심(CL1)에 평행한 면(XZ 평면에 평행한 면) 내에 큰 입을 벌리도록 하여 형성되게 된다.

제1 분할 하면부(111)는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 저면에서 보아 대략 정팔각형의 박판에 U자형의 절결 오목부[이하, 이 절결 오목부를 「제1 분할 하면 절결부(113)」라고 칭함]가 형성된 부위로서 형성되어 있다. 이 제1 분할 하면 절결부(113)는, 그 개구단이 8변 중 1변, 구체적으로는, 후술하는 제2 분할 케이스(120)를 구성하는 제2 분할 하면부(121)와 대향하는 1변을 포함하는 위치에 있고, 상기 1변으로부터 제1 분할 하면부(111)의 중심을 향해 연장되는(예컨대 +Y 방향으로 연장됨) 공간으로서 형성되어 있다. 또한, 이 제1 분할 하면 절결부(113)는, 접합부(CP)가 관통하는 제1 관통 구멍(103)의 일부를 형성하고 있다. 즉, 제1 분할 하면 절결부(113)를 구획하는 둘레 가장자리측 벽면(113a)은, 제1 관통 구멍(103)의 벽면(103a)의 일부를 형성하고 있다[도 1의 (b)를 참조]. 이 때문에, 제1 분할 하면 절결부(113)의 개구단의 폭은, 접합부(CP)의 최대폭(최대 직경)보다 커지도록 설정되어 있다.

제1 분할 상면부(112)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 그 평면에서 보아 정팔각형을 구획하는 8변 중 5변과 2단점(端点)을 연결한 대각선에 의해 둘러싸인 6각형의 박판 부재를 포함하고, 또한, U자형의 절결 오목부[이하, 이 절결 오목부를 「제1 분할 상면 절결부(114)」라고 칭함]가 형성되어 있다. 이 제1 분할 상면 절결부(114)는, 상기 대각선의 대략 중앙에 개구단을 갖고, 상기 개구단으로부터 중심부를 향해 연장되는(예컨대 +Y 방향으로 연장됨) 공간으로서 형성되어 있다. 제1 분할 상면 절결부(114)는, 케이블(300)이 관통하는 제2 관통 구멍(104)의 일부를 형성하고 있다. 즉, 제1 분할 상면 절결부(114)를 구획하는 둘레 가장자리측 벽면(114a)은, 제2 관통 구멍(104)의 벽면(104a)의 일부를 형성하고 있다[도 1의 (a)를 참조]. 제1 분할 상면 절결부(114)의 개구단의 폭은, 예컨대, 케이블(300)[보다 구체적으로는, 후술하는 케이블 본체부(310)]의 최대폭(최대 직경)보다 커지도록 설정되어 있다.

[제2 분할 케이스(120)]

제2 분할 케이스(120)는, 케이스(100)가 구비하는 8개의 측면부 중 3개의 측면부와, 동 하면부(101)의 일부를 이루는 제2 분할 하면부(121)와, 동 상면부(102)의 일부를 이루는 제2 분할 상면부(122)를 포함하도록 형성되어 있다[도 1의 (a), (b) 및 도 2의 (a), (b)를 참조].

상기 3개의 측면부는, 모두 측면에서 보아 직사각형의 박판 부재를 포함하고, 인접하는 부위끼리가 서로 연결되며, 단부에 위치하는 측면부가 구비하는 단부면(120a)에 의해 제1 분할 케이스(110)와의 맞춤면의 일부가 형성되어 있다. 상기 맞춤면은, 축심(CL1)에 평행한 면(예컨대 XZ 평면)을 따라 형성되고, 이에 의해, 제2 분할 케이스(120)의 개구부가, 축심(CL1)에 평행한 면(XZ 평면에 평행한 면) 내에 큰 입을 벌리도록 하여 형성되게 된다.

제2 분할 하면부(121)는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 저면에서 보아 정팔각형의 1변과 대략 동일한 길이의 4변에 의해 형성된 대략 직사각형 형상의 박판을 포함한다. 보다 구체적으로는, 상기 3개의 측면부 중 중앙에 위치하는 측면부의 하단으로부터 케이스(100)의 중심부를 향해 연장되는[예컨대 +Y 방향으로 연장됨] 저면에서 보아 대략 직사각형 형상의 볼록형부[이하, 이 볼록형부를 「제2 분할 하면 볼록부(123)」라고 칭하는 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 이 제2 분할 하면 볼록부(123)와 제2 분할 하면부(121)가 실질적으로 동일 부위를 나타내게 됨]로서 형성되어 있다. 제2 분할 하면 볼록부(123)[제2 분할 하면부(121)]의 둘레 가장자리를 구획하는 둘레 가장자리측 벽면 중, 제1 분할 하면부(111)에 형성된 제1 분할 하면 절결부(113)와 대향하는 둘레 가장자리측 벽면(123a)은, 접합부(CP)가 관통하는 제1 관통 구멍(103)의 벽면(103a)의 일부를 형성하고 있다[도 1의 (b)를 참조]. 이 때문에, 둘레 가장자리측 벽면(123a)의 폭(X축을 따른 방향의 길이)은, 접합부(CP)의 최대폭(최대 직경)보다 커지도록 설정되어 있다.

제2 분할 상면부(122)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 평면에서 보아 대략 정팔각형 형상의 박판 부재로부터 4등분한 부분(구체적으로는, 정팔각형 형상을 형성하는 8변 중 서로가 직교하는 2세트의 변에 각각 평행한 2개의 분할선에 의해 4등분한 부분)을 제거한 형태로 U자형의 절결 오목부[이하, 「제2 분할 상면 절결부(124)」라고 칭함]가 형성된 박판 부재를 포함한다. 제2 분할 상면 절결부(124)는, 상기 2개의 분할선이 교차하는 위치에 형성된 공간이고, 케이블(300)이 관통하는 제2 관통 구멍(104)의 일부를 형성한다[도 1의 (a)를 참조]. 즉, 제2 분할 상면 절결부(124)를 구획하는 둘레 가장자리측 벽면(124a)은, 제2 관통 구멍(104)의 벽면(104a)의 일부를 형성한다. 이 때문에, 제2 분할 상면 절결부(124)의 개구단의 폭은, 케이블(300)[보다 구체적으로는, 후술하는 케이블 본체부(310)]의 최대폭(최대 직경)보다 커지도록 설정되어 있다.

〔조인트(200)〕

조인트(200)는, 피측정 유체가 유입 및 유출되는 배관과 압력 센서(1)가 연접하기 위한 접속 요소이고, 예컨대, 서로가 일체가 되어 연결되는 조인트 본체부(210)와 조인트 접합부(220)로 구성되어 있다.

조인트 본체부(210)는, 상기 배관과 동일한 축심을 갖는 스테인리스제의 육각통형 부재로 구성되고, 상기 배관과 나사 결합하기 위한 나사산(암나사)이 내측 벽면에 형성되어 있다. 또한, 평면에서 보아 형상(횡단면 형상)이 대략 정육각형을 나타내고 있는 조인트 본체부(210)의 외주측 벽에는, 예컨대 스패너가 결합되도록 구성되어 있다.

조인트 접합부(220)는, 센서 유닛(10)이 구비하는 소직경 원통부(21b)와, 예컨대 용접에 의해 접합되는 부위이고, 내측에 도입부(20V)와 연통되는 통로가 내측에 형성된 관형 부재로 구성되어 있다. 소직경 원통부(21b)와 접합된 상기 조인트 접합부(220)는, 전술한 바와 같이, 접합부(CP)를 형성하고 있다.

〔케이블(300)〕

케이블(300)은, 예컨대, 센서 유닛(10)으로부터 출력되는 전기 신호(예컨대 전압값을 포함하는 전기 신호)를 증폭하기 위해서 압력 센서(1)의 외부에 배치된 앰프와 전기적으로 접속하기 위한 부위이고, 케이블 본체부(310)와 커넥터부(320)로 구성되어 있다.

케이블 본체부(310)는, 도전성 재료를 포함하는 복수의 도선(310a)과, 이들 복수의 도선(310a)을 덮는 도전 재료를 포함하는 실드 부재(310b) 및 비도전성 재료를 포함하는 피복재(310c)로 구성되어 있다. 또한, 케이블 본체부(310)의 선단부에는, 앰프와 접속하는 커넥터가 부착되어 있다.

커넥터부(320)는, 센서 유닛(10)에 설치된 전극 리드부(50)와 접속하는 부위이고, 전극 리드부(50)[보다 구체적으로는, 전극 리드핀(51)]와 착탈 가능하게 결합되는 단자가 설치되어 있다. 이에 의해 케이블(300)은, 축심(CL1)을 따른 방향으로 신장하는 형태로 센서 유닛(10)에 부착된다.

<히터 블록(500) 및 그 설치>

계속해서, 케이스(100)를 구비하는 압력 센서(1)를 가열하기 위해서 설치되는 히터 블록(500)에 대해 설명한다. 이 히터 블록(500)은, 예컨대, 열전도율이 큰 재료(알루미늄 합금 등)를 포함하고, 전열선을 통해 미리 정해진 온도로 가열되도록 구성되어 있다. 히터 블록(500)의 내측에는, 압력 센서(1)를 수용하기 위한 공간(500V)이 개구되어 있다. 이 공간(500V)은, 압력 센서(1)를 덮는 케이스(100)의 측면(100SW)의 전체 둘레에 공기층(A)이 형성되기에 충분한 용적을 갖고, 그 개구 직경 및 높이는, 케이스(100)의 평면에서 본 최대 외형 치수 및 높이보다 크게 설정되어 있다.

히터 블록(500)은, 도 4 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 압력 센서(1)[케이스(100)]의 축심(CL1)과 자신의 축심(CL500)이 일치하도록, 압력 센서(1)[케이스(100)]의 주위에 배치된다. 여기서, 도 4는 히터 블록(500)만을 XZ 평면으로 절단했을 때의 사시도이고, 도 5의 (a)는, 평면도이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 압력 센서(1)가, 자신의 축심(CL1)과 히터 블록(500)의 축심(CL500)이 일치하는 위치에 정확히 배치되었을 때(특허청구의 범위에 기재된 「제1 자세」에 상당)에는, 공기층(A)이, 압력 센서(1)와 히터 블록(500) 사이, 보다 구체적으로는, 압력 센서(1)에서의 케이스(100)의 측면(100SW)과 히터 블록(500)에서의 내주측 벽면(500W) 사이에 대략 균등하게 개재되게 된다. 이 때문에, 상기 상태에서는, 압력 센서(1)[케이스(100)]의 내부가 대략 균일하게 가열되게 된다.

이에 대해, 압력 센서(1)가, 예컨대, 히터 블록의 설계, 제조 및 시공이 적절하지 않은 것이 원인으로, 자신의 축심(CL1)과 히터 블록(500)의 축심(CL500)이 일치하지 않는 위치[축심(CL1)이 축심(CL500)에 대해 편심된 위치]에 배치되었을 때(특허청구의 범위에 기재된 「제2 자세」에 상당)에는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 압력 센서(1)와 히터 블록(500)이 2개소에서 선접촉하는 경우가 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는, 압력 센서(1)에서의 케이스(100)의 측면(100SW)과 히터 블록(500)에서의 내주측 벽면(500W)이 접촉 위치(P1) 및 접촉 위치(P2)의 2개소에서 선접촉하는 경우가 발생할 수 있다(이하, 이러한 상태를 「접촉 상태」)라고 칭함). 이러한 접촉 상태에 있는 압력 센서에서는, 공기층(A)이 얇아지는 영역, 예컨대, 본 실시형태에서는, 제1 접촉부(P1)와 제2 접촉부(P2) 사이에 공기층(A)이 얇아지는 영역(S1)이 형성되고, 도 12 및 도 13에 도시된 원통형의 케이스를 구비하는 종래형 압력 센서(1000)에서는, 접촉부(P1000)의 근방에 공기층(A)이 얇아지는 영역(S1000)이 형성된다.

여기서, 본 실시형태에 따른 압력 센서(1)에서의 영역(S1)은, 후술하는 바와 같이, 종래형 압력 센서(1000)에서의 영역(S1000)과 비교하여 넓게 형성되게 되고, 결과로서 상기 영역의 공기층(A)의 체적이 커진다[도 5의 (b)와 도 13의 (b)를 참조].

즉, 원통면을 포함하는 내주측 벽면[히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W)]과 복수의 위치[제1 접촉 위치(P1) 및 제2 접촉 위치(P2)]에서 접촉하게 되는 압력 센서(1)에서는, 평면에서 보아, 인접하는 제1 접촉 위치(P1)와 제2 접촉 위치(P2)를 연결한 선분과 제1 접촉 위치(P1) 또는 제2 접촉 위치(P2)와 축심(CL1)을 연결한 선분이 이루는 각도(θ)는, 기하학적으로 반드시 90도 미만이 된다[도 5의 (b) 참조]. 이에 대해, 곡률 반경이 큰 원통면을 포함하는 내주측 벽면(500W)에 곡률 반경이 작은 원통면을 포함하는 케이스의 측면이 내접하는 종래형 압력 센서(1000)에서는, 접촉 위치는 1개소만[접촉 위치(P1000)만]이 되고, 또한 평면에서 보아, 접촉 위치(P1000)와 축심(CL1000)을 연결한 선분과 접촉 위치(P1000)에서의 접선이 이루는 각도는 90도가 된다[도 13의 (b) 참조]. 이 때문에, 접촉 위치(접촉부) 근방에서는, 제1 접촉 위치(P1)와 제2 접촉 위치(P2)를 연결하는 선분을 따라 형성된 케이스(100)의 측면(100SW)의 외주 가장자리는, 내주측 벽면(500W)에 내접하는 원통면, 즉, 종래형 압력 센서(1000)가 구비하는 케이스의 측면의 외주 가장자리보다 반드시 내측(축심측)에 위치하게 된다. 이 때문에, 압력 센서(1)의 영역(S1)은, 종래형 압력 센서(1000)의 영역(S1000)보다 넓게 형성되게 된다[도 5의 (b)와 도 13의 (b)를 참조].

<효과>

상기 구성의 케이스(100) 및 케이스(100)를 구비하는 압력 센서(1)에 의하면, 이하의 효과가 초래된다.

[효과 1] 전술한 바와 같이, 접촉 상태에 있는 본 실시형태에 따른 압력 센서(1)는, 동 상태에 있는 종래형 압력 센서(1000)와 비교하여, 접촉 부분 근방의 공기층(A)이 형성되는 공간, 즉, 케이스(100)의 측면(100SW)과 히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W) 사이에 형성되는 공간을 넓게 확보할 수 있다. 이에 의해, 열 유속의 흐트러짐(불균일), 및 이것에 기인한 압력 센서(1)의 내부 공간의 온도 분포, 즉, 케이스(100)의 내부 및 이것에 수용되어 있는 압력 센서 소자(11)[센서 유닛(10)]의 온도 분포를 작게 억제할 수 있고, 결과로서 측정 오차를 작게 할 수 있다.

[효과 2] 케이스(100)를 팔각기둥으로 함으로써, 압력 센서 소자(11)[센서 유닛(10)]를 수용하는 내부 공간이 적절히 확보되고, 접촉 상태에 있을 때의 접촉 부분 근방의 공기층(A)을 적당히 확보할 수 있다. 이에 의해, 스페이스 유틸리티와 상기 효과(효과 1)를 높은 차원에서 양립할 수 있다.

[효과 3] 원통형의 케이스를 구비하는 압력 센서의 경우, 굴러가기 쉽기 때문에 부착 작업 중에 잘못해서 바닥 등에 떨어뜨리는 경우가 왕왕 발생할 수 있다. 이에 대해, 본 실시형태에 따른 압력 센서(1)에 의하면, 팔각기둥의 케이스(100)를 구비함으로써 구름에 의한 낙하를 방지할 수 있다. 이에 의해, 부착 작업 등을 용이하고 또한 안전·확실하게 행할 수 있게 되는 등, 취급하기 쉽고 실용성이 높은 압력 센서를 제공할 수 있다.

또한, 케이스(100)가, 복수의 케이스로 분할되어 있는 경우에는, 이하에 나타내는 바와 같은 효과가 초래된다.

[효과 4] 케이스(100)를 축심(CL1)을 따라 맞춤면이 형성되도록 분할함으로써, 케이스(100)의 측면(100SW)(측면부)의 형태를 부분적으로 상이하게 하는 등, 케이스(100)의 측면 형상의 바리에이션을 용이하게 늘릴 수 있다. 이에 의해, 상기 효과 1을 초래하는 데 있어서 적합한 케이스 형상을 설계하는 데 있어서의 자유도가 넓어진다.

또한, 케이스(100)가, 상기 형태로 분할됨으로써, 온도 분포의 억지(抑止) 효과에 더하여, 이하와 같은 부수적 효과가 초래된다.

[효과 5] 센서 유닛(10)[압력 센서 소자(11)]에 여러 가지 사이즈의 배관에 대응하기 위해서 상이한 사이즈(공칭 직경)의 조인트(200)가 접합된 복수 사양의 서브어셈블리(400)에 대해, 공통의 케이스(형태가 동일한 케이스)를 조립할 수 있다. 즉, 상이한 사양의 서브어셈블리(400)마다 상이한 형태(사이즈)의 케이스를 준비할 필요가 없어지기 때문에 생산 비용을 억제할 수 있다.

[효과 6] 케이스의 형태(사이즈)가 조인트의 사이즈(공칭 직경)에 좌우되지 않기 때문에, 필요 최소한의 크기, 예컨대, 센서 유닛(10)을 수용할 수 있는 필요 최소한의 크기로 억제할 수 있기 때문에, 소형의 압력 센서를 제공할 수 있다.

[효과 7] 상기 서브어셈블리(400)를 중간 공정에서 미리 만들어 모아 두고, 이것을 부품 재고로서 사양별로 보관·관리함으로써, 제품 제조의 최종 공정을 케이스의 조립과 케이블의 부착만을 포함하는 공정(용접 등의 기계 가공을 수반하지 않는 공정)에 의해 구성할 수 있다. 이에 의해, 제품 제조의 리드타임을 단축할 수 있다.

[효과 8] 케이스(100)를 구성하는 제1 분할 케이스(110) 및 제2 분할 케이스(120)에서는, 전술한 바와 같이, 서로의 맞춤면이, 축심(CL1)[축심(CL)]을 따라 형성됨으로써, 상기 축심(CL1)에 평행한 면(XZ 평면에 평행한 면) 내에 큰 입을 벌리도록 하여 개구부가 형성되게 된다. 이 때문에, 축심(CL1)[축심(CL)]을 따라 신장하는 케이블(300)의 처리 작업(부착 작업)이 용이해지고, 조립성이 향상된다. 또한, 케이블(300)의 처리 작업이 용이해짐으로써, 상이한 여러 종류의 조립 공정 순서, 예컨대, 서브어셈블리(400)에 케이블(300)을 부착한 후에 분할 케이스[제1 분할 케이스(110) 및 제2 분할 케이스]를 조립하는 공정 순서 외에, 서브어셈블리(400)에 분할 케이스의 일부[예컨대 제1 분할 케이스(110)]를 조립한 후에 케이블(300)을 부착한다고 하는 공정 순서를 취하는 것이 가능해진다. 후자에 의하면, 예컨대 케이블(300)의 중량이 큰 경우에, 제2 관통 구멍(104)의 벽면을 형성하는 제1 분할 상면 절결부(114)의 둘레 가장자리측 벽면(114a)을 지지면으로서 활용하여 부착할 수 있기 때문에, 센서 유닛(10)측의 접속 단자에 과도한 부하가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 조립 공정 순서의 자유도가 넓어져, 상황에 따라 효율적인 조립 공정 순서를 적절히 취할 수 있게 된다. 또한, 케이블(300)의 선단부에 배치된 증폭기(앰프)와 접속하기 위한 커넥터가, 예컨대 그 외형 치수가 제2 관통 구멍(104)의 개구 치수보다 크고, 또한 케이블 본체부(310)와 일체가 되어 접합되어 있는 경우라도, 케이스의 형태를 변경하여, 및/또는 공정 순서를 변경하지 않고 용이하게 부착할 수 있게 된다.

<변형예>

상기 실시형태의 변형예로서, 케이스(100)의 측면(100SW)을, 평면이 아니라 곡면으로 형성해도 좋다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 8개의 평면이 평면에서 보아 정팔각형을 이루도록 연접함으로써 측면(100SW)이 형성되어 있으나, 이것을 8개의 곡면에 의해 측면이 형성되도록 구성해도 좋다. 구체적으로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 8개의 곡면이, 각각 축심(CL1)에 평행하고 또한 상기 축심(CL1)을 향해 움푹 들어간 원통면의 일부[곡률 중심이 케이스(100)의 외측에 있는 원통면의 일부]로서 형성되고, 이들이 연접하여 케이스(100-2)의 측면(100SW-2)을 이루도록 구성해도 좋다. 이 케이스(100-2)는, 예컨대, 대칭형을 나타내는 한 쌍의 분할 케이스[제1 분할 케이스(110-2) 및 제2 분할 케이스(120-2)]로 구성되어 있다.

도 7은 케이스(100-2) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-2)의 주위에 히터 블록(500)이 배치되었을 때의 상태를 도시한 평면도이다. 도 7의 (a)는 압력 센서(1-2)가, 자신의 축심(CL1-2)과 히터 블록(500)의 축심(CL500)이 일치하는 위치에 정확히 배치되었을 때의 평면도이고, 도 7의 (b)는 압력 센서(1-2)가 접촉 상태에 있을 때의 평면도이다.

이 변형예 1에 따른 케이스(100-2) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-2)에 의하면, 접촉 상태에서의 공기층(A)이 형성되는 영역(S1-2)[제1 접촉 위치(P1-2)와 제2 접촉 위치(P2-2) 사이의 영역]을, 상기 실시형태에 따른 케이스(100) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1)의 영역(S1)과 비교하여 보다 넓게 확보할 수 있다[도 5의 (b) 및 도 7의 (b) 참조]. 이 때문에, 온도 분포의 발생을 억지하는 효과(효과 1)가, 보다 현저히 초래된다.

또한, 다른 변형예(변형예 2)로서, 예컨대 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 원통 형상을 기본 형태로 하는 케이스(100-3)의 측면(100SW-3)에 복수의 볼록형부(150)를 형성하도록 구성해도 좋다. 이 변형예 2에서는, 원통형의 측면(100SW-3)에 평면에서 보아 대략 90도 간격으로 4개의 볼록형부(150)가 돌출되어 형성되어 있다. 볼록형부(150)가 형성되는 위치나 구체적 형태는, 특정한 것에 한정되지 않고, 또한, 각처에서 상이한 형태로 해도 좋다. 또한, 볼록형부(150)의 성형 방법도, 특정한 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 케이스(100-3)의 측면(100SW-3)에, 미리 정해진 형상을 나타낸 돌출편을 용접이나 접착제로 접합해도 좋고, 케이스(100-3)[측면(100SW-3)]를 형성하는 부재에 대해 프레스 등의 기계 가공을 실시함으로써 볼록형부(150)를 일체 성형해도 좋다. 케이스(100-3)가 복수의 분할 케이스[제1 분할 케이스(110-3) 및 제2 분할 케이스(120-3)]를 포함하는 경우, 각 분할 케이스의 단가장자리를 따라 볼록형부(150)를 형성해도 좋다. 또한 볼록형부(150)를 열전도율이 작은 재료로 형성해도 좋고, 히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W)과 접하는 볼록형부(150)의 표면 부분에만 열전도율이 작은 재료를 접착 설치 등에 의해 설치해도 좋다.

도 9는 케이스(100-3) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-3)의 주위에 히터 블록(500)이 배치되었을 때의 상태를 도시한 평면도이다. 도 9의 (a)는 압력 센서(1-3)가, 자신의 축심(CL1-3)과 히터 블록(500)의 축심(CL500)이 일치하는 위치에 정확히 배치되었을 때의 평면도이고, 도 9의 (b)는 압력 센서(1-3)가 접촉 상태에 있을 때의 평면도이다.

이 변형예 2에 따른 케이스(100-3) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-3)에 의하면, 접촉 상태에서의 공기층(A)이 형성되는 영역(S1-3)을, 상기 실시형태에 따른 케이스(100) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1)의 영역(S1)과 비교하여 보다 넓게 확보할 수 있다[도 5의 (b) 및 도 9의 (b) 참조]. 이 때문에, 온도 분포의 발생을 억지하는 효과(효과 1)가, 보다 현저히 초래된다.

또한, 볼록형부(150)를 열전도율이 작은 재료로 형성하고, 또한 그 표면에 열전도율이 작은 재료를 접착 설치 등 한 사양에서는, 히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W)과의 제1 접촉 위치(P1-3) 및 제2 접촉 위치(P2-3)를 통해 국소적으로 열이 전해지는 것을 억제할 수 있다. 상기 관점에서도 온도 분포의 발생을 억지하는 효과(효과 1)가 초래된다.

또한, 다른 변형예(변형예 3)로서, 예컨대 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 원통형의 케이스(100-4)에 링형 부재(160)를 씌우도록 하여, 케이스(100-4)의 측면(100SW-4)에 볼록형부를 형성하도록 구성해도 좋다. 이 변형예 3에서는, 원통형의 측면(100SW-4)에 평면에서 보아 형상이 팔각형인 박판형의 볼록형부(160)가 형성되게 된다. 링형 부재(160)가 설치되는 위치나 구체적 형태는, 특정한 것에 한정되지 않고, 또한, 복수의 링형 부재(160)를 배치해도 좋다. 또한 링형 부재(160)의 재료를 열전도율이 작은 재료로 형성해도 좋고, 히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W)과 접하는 표면 부분에만 열전도율이 작은 재료를 접착 설치 등 해도 좋다. 또한, 케이스(100-4)가 복수의 분할 케이스[제1 분할 케이스(110-4) 및 제2 분할 케이스(120-4)]를 포함하는 경우, 링형 부재(160)를 이들 2개의 분할 케이스를 연결하는 기능 부재로서 구성해도 좋다.

도 11은 케이스(100-4) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-4)의 주위에 히터 블록(500)이 배치되었을 때의 상태를 도시한 평면도이다. 도 11의 (a)는 압력 센서(1-4)가, 자신의 축심(CL1-4)과 히터 블록(500)의 축심(CL500)이 일치하는 위치에 정확히 배치되었을 때의 평면도이고, 도 11의 (b)는 압력 센서(1-4)가 접촉 상태에 있을 때의 평면도이다.

이 변형예 3에 따른 케이스(100-4) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1-4)에 의하면, 접촉 상태에서의 공기층(A)이 형성되는 공간을, 상기 실시형태에 따른 케이스(100) 및 이것을 구비하는 압력 센서(1)의 영역(S1)과 비교하여 보다 넓게 확보할 수 있다. 즉, 링형 부재(160)는, 케이스(100-4)의 축심(CL1-4)을 따른 상하 방향(Z축 방향)의 일부에 배치되어 있는 것에 불과하기 때문에, 링형 부재(160)가 배치되어 있지 않은 개소의 평면에서 본 외형 치수(XY 평면에 투영한 외형의 치수)는, 링형 부재(160)의 그것에 비해 작다. 이 때문에, 접촉 상태에 있을 때의 공기층(A)이 형성되는 공간을 넓게 확보할 수 있다. 이에 의해, 온도 분포의 발생을 억지하는 효과(효과 1)가, 보다 현저히 초래된다.

또한, 링형 부재(160)를 열전도율이 작은 재료로 형성하고, 또한 그 표면에 열전도율이 작은 재료를 접착 설치 등 한 사양에서는, 히터 블록(500)의 내주측 벽면(500W)과의 제1 접촉 위치(P1-4) 및 제2 접촉 위치(P2-4)를 통해 국소적으로 열이 전해지는 것을 억제할 수 있다. 상기 관점에서도 온도 분포의 발생을 억지하는 효과(효과 1)가 초래된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 또한, 명세서 및 도면에 직접 기재가 없는 구성이어도, 본 발명의 작용·효과를 발휘하는 이상, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내이다. 또한, 상기 기재 및 각 도면에 도시된 실시형태는, 그 목적 및 구성 등에 모순이 없는 한, 서로의 기재 내용을 조합하는 것도 가능하다.

예컨대, 상기 실시형태에 따른 압력 센서(1)(및 그 변형예 1 내지 3)에서는, 케이스[100(100-2, 100-3, 100-4)]가, 측면은 축심[CL1(CL1-2, CL1-3, CL1-4)]을 따라 연장되는 기둥체를 기본 형태로 하고 있으나, 기본 형태가 각뿔대 등이어도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 케이스(100)를 구비하는 압력 센서(1)는, 정전 용량식의 압력 센서 소자(11)[센서 유닛(10)]로서 설명하였으나, 본 발명은 상기 사양에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 저항 게이지를 접착 또는 스퍼터 등에 의해 성막한 변형 게이지식이나 반도체 피에조 저항식 등, 다이어프램의 변형을 전기 신호로서 검출하는 센싱 방식을 구비한 모든 압력 센서 소자 및 이것을 구비하는 압력 센서에 대해 적용될 수 있다.

1, 1-2, 1-3, 1-4: 압력 센서 10: 센서 유닛
11: 압력 센서 소자 21b: 소직경 원통부
50: 전극 리드부 100, 100-2, 100-3, 100-4: 케이스
100SW, 100SW-2, 100SW-3, 100SW-4: 측면
101: 하면부 102: 상면부
103: 제1 관통 구멍 103a: 벽면
104: 제2 관통 구멍 104a: 벽면
110: 제1 분할 케이스 110a: 단부면
120a: 단부면 111: 제1 분할 하면부
112: 제1 분할 상면부 113: 제1 분할 하면 절결부
113a: 둘레 가장자리측 벽면 114: 제1 분할 상면 절결부
114a: 둘레 가장자리측 벽면 120: 제2 분할 케이스
121: 제2 분할 하면부 122: 제2 분할 상면부
123: 제2 분할 하면 볼록부 123a: 둘레 가장자리측 벽면
124: 제2 분할 상면 절결부 124a: 둘레 가장자리측 벽면
150: 볼록형부 160: 링형 부재
200: 조인트 210: 조인트 본체부
220: 조인트 접합부 300: 케이블
310: 케이블 본체부 320: 커넥터부
400: 서브어셈블리 500: 히터 블록
CP: 접합부 A: 공기층
CL, CL1, CL1-2, CL1-3, CL1-4: 축심
S1, S1-2, S1-3, S1-4: 영역
P1, P1-2, P1-3, P1-4: 제1 접촉 위치
P2, P2-2, P2-3, P2-4: 제2 접촉 위치

Claims (8)

1. 압력 센서용 케이스로서,
   미리 정해진 축심을 따라 연장되는 통형의 측면과 이 측면에 연접하는 상면 및 하면으로 형성된 중공 부재
   를 포함하고,
   상기 중공 부재의 내측에는 유체의 압력을 검출하는 압력 센서 소자가 수용된 원통형의 센서 유닛의 축심이 상기 중공 부재의 축심과 동축이 되도록 상기 센서 유닛이 위치 결정되어 수용되며,
   상기 중공 부재는, 원통형의 공간에 자신이 배치되었을 때, 상기 공간의 축심과 상기 미리 정해진 축심이 일치하는 제1 자세에서는 상기 측면의 전체 둘레가 공기층에 둘러싸이고, 상기 공간의 축심에 대해 상기 미리 정해진 축심이 편심된 자세 중 적어도 하나인 제2 자세에서는 상기 측면과 상기 공간을 구획하는 벽면이 복수의 개소에서 동시에 접촉하도록 형성되어 있으며,
   상기 측면의 적어도 일부분은, 자신과 상기 미리 정해진 축심에 수직인 평면과의 교선(交線)에 의해 형성되는 형상이 다각형이 되도록 형성되어 있는 것인 압력 센서용 케이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공 부재의 내측면과 상기 센서 유닛의 외주면 사이에 공간이 구획되어 있는 것인 압력 센서용 케이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 측면은, 상기 미리 정해진 축심에 평행한 3 이상의 평면이 연접함으로써 형성되어 있는 것인 압력 센서용 케이스.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 다각형은 팔각형인 것인 압력 센서용 케이스.
5. 제1항에 있어서, 상기 측면의 적어도 일부는, 자신과 상기 미리 정해진 축심에 수직인 평면과의 교선에 의해 형성되는 형상이 3 이상의 상이한 곡선이 연접하는 형상으로서 형성되고,
   상기 상이한 곡선은, 곡률 및 곡률 중심 중 적어도 하나가 서로 상이한 곡선인 것인 압력 센서용 케이스.
6. 제5항에 있어서, 상기 측면은, 상기 미리 정해진 축심에 평행하게 연장되고 또한 상기 미리 정해진 축심을 향해 움푹 들어간 원통면의 일부로서 형성되어 있는 것인 압력 센서용 케이스.
7. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측면에 볼록형부가 형성되어 있는 것인 압력 센서용 케이스.
8. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 압력 센서용 케이스
   를 구비하는 압력 센서.

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