説明

圧力検出装置

【課題】貫通孔を有する支持部材と、貫通孔にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管を有するハウジング内に半導体感圧要素が内蔵されて成るとともに支持部材の一側に取付けられる半導体圧力センサと、貫通孔の他端側を覆って支持部材の他側に周縁部が支持されるダイヤフラムと、ダイヤフラムの一面および半導体感圧要素を臨ませて支持部材、ハウジングおよびダイヤフラム間に形成される受圧室に媒体が充填される圧力検出装置において、ダイヤフラムへの過大な圧力作用が生じても半導体感圧要素の故障が生じることがないようにする。
【解決手段】貫通孔10の他端には、ダイヤフラム16の他面に作用する圧力が所定値以上となるのに応じてダイヤフラム16の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部10bが、圧力導入管5aの外径よりも小径として設けられ、受圧室17には、少なくとも一部を圧縮性流体とした媒体が充填される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、貫通孔を有する支持部材と、前記貫通孔にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管を有するハウジング内に半導体感圧要素が内蔵されて成るとともに前記支持部材の一側に取付けられる半導体圧力センサと、前記貫通孔の他端側を覆って前記支持部材の他側に周縁部が支持されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの一面および前記半導体感圧要素を臨ませて前記支持部材、前記ハウジングおよび前記ダイヤフラム間に形成される受圧室に媒体が充填される圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
このような圧力検出装置は、たとえば特許文献1により既に知られており、このものでは、支持部材に設けられる貫通孔がその全長にわたって同一径に形成され、また受圧室には、シリコーンオイル等の媒体が充填されている。
【特許文献1】特開2003−50172号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところが、上記従来のものでは、ダイヤフラムに設定圧以上の過大な圧力が作用してダイヤフラムの一面中央部が支持部材における貫通孔の他端周縁部に当接した後に、圧力のさらなる増大が生じると、比較的大径である貫通孔の他端部内でのダイヤフラムの変形による力が非圧縮性流体であるシリコーンオイルを介して受圧室に臨む半導体感圧要素に直接作用し、半導体感圧要素が故障してしまう。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムへの過大な圧力作用が生じても半導体感圧要素の故障が生じることがないようにした圧力検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明は、貫通孔を有する支持部材と、前記貫通孔にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管を有するハウジング内に半導体感圧要素が内蔵されて成るとともに前記支持部材の一側に取付けられる半導体圧力センサと、前記貫通孔の他端側を覆って前記支持部材の他側に周縁部が支持されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの一面および前記半導体感圧要素を臨ませて前記支持部材、前記ハウジングおよび前記ダイヤフラム間に形成される受圧室に媒体が充填される圧力検出装置において、前記貫通孔の他端には、前記ダイヤフラムの他面に作用する圧力が所定値以上となるのに応じて前記ダイヤフラムの一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部が、前記圧力導入管の外径よりも小径として設けられ、前記受圧室には、少なくとも一部を圧縮性流体とした前記媒体が充填されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明の上記構成によれば、貫通孔の他端部内径は、圧力導入管の外径よりも小径である小径絞り孔部が設けられるので比較的小径とされており、ダイヤフラムに設定圧以上の過大な圧力が作用してダイヤフラムの一面中央部が貫通孔の他端周縁部に当接した後に圧力がさらに増大しても、貫通孔の他端部内でのダイヤフラムの変形量は比較的小さく抑えられる。しかも受圧室に充填される媒体の少なくとも一部は圧縮性流体であるので、貫通孔の他端部内でのダイヤフラムの変形に応じた容積減少分の圧力増加が受圧室内で生じるだけであり、受圧室に臨む半導体感圧要素に過大な力が作用することを防止することができ、ダイヤフラムへの過大な圧力作用が生じても半導体感圧要素の故障が生じることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0008】
図1および図2は本発明の一実施例を示すものであり、図1は圧力検出装置の縦断面図、図2は印可圧力変化に対する受圧室内の圧力変化を示す図である。
【0009】
先ず図1において、この圧力検出装置は、半導体圧力センサ1を用いて、該半導体圧力センサ1が備える半導体感圧要素2に対する腐食性を有する圧力媒体の圧力を検出するためのものであり、前記圧力媒体が流通する管路3にT型の継手4を介して接続される。
【0010】
半導体圧力センサ1は、圧力導入管5aを有して合成樹脂により形成されるハウジング5内に半導体感圧要素2が内蔵されて成るものであり、薄いシリコーンウエハーから成るダイヤフラムの表面にピエゾ抵抗が形成されて成る半導体感圧要素2は、前記圧力導入管5aの基端開口部に臨むようにしてハウジング5の内面に接着される。また半導体感圧要素2に連なる複数の端子6,6…がハウジング5を液密に貫通してハウジング5外に突出される。しかも各端子6,6…の外端はハウジング5と別体であるセンサモジュール7に接続されており、該センサモジュール7は、半導体圧力センサ1との間にセンサモジュール7を挟む位置に配置される基板8で支持される。
【0011】
半導体圧力センサ1は支持部材9の一側に取付けられる。この支持部材9は、円盤部9aと、円盤部9aの一側中心部から同軸に突出する円筒部9bと、円盤部9aの他端外周から半径方向外方に張出す鍔部9cとを一体に有して、たとえば真鍮等の金属により形成されるものであり、該支持部材9の中心部には貫通孔10が設けられる。
【0012】
支持部材9の円盤部9aには、該円盤部9aの一面との間に取付け板11を挟むようにして複数の支柱12,12…が締結されており、前記基板8は、それらの支柱12,12…の先端にねじ部材13,13…で取付けられる。また前記取付け板11には、半導体圧力センサ1、センサモジュール7、基板8および各支柱12,12…を覆うカバー14が保持される。
【0013】
貫通孔10にその一端側から圧力導入管5aを嵌入させたハウジング5は、端子6…およびセンサモジュール7を介して基板8に支持されており、円筒部9bの先端に当接するようにして支持部材9の一側に取付けられる。
【0014】
前記貫通孔10の一端側には大径孔部10aが形成されており、半導体圧力センサ1のハウジング5が備える圧力導入管5aと、前記大径孔部10aの内面との間にリング状のシール部材15が介装され、圧力導入管5aは、貫通孔10にその一端側から流体密に嵌入されることになる。
【0015】
支持部材9の他側には、貫通孔10の他端側を覆う金属たとえばステンレス鋼製のダイヤフラム16の周縁部が支持される。該ダイヤフラム16の一面および前記半導体感圧要素2を臨ませて前記支持部材9、前記ハウジング5および前記ダイヤフラム16間には受圧室17が形成され、該受圧室17には少なくとも一部を圧縮性流体とした媒体が充填されるものであり、この実施例では前記媒体の全量が空気である。
【0016】
支持部材9の他側外周部すなわち鍔部9cの外周部には、金属たとえばステンレス鋼によって皿状に形成される挟持部材18の外周部全周が、前記鍔部9cとの間にダイヤフラム16の周縁部を挟持するようにしてかしめ結合される。而してダイヤフラム16の外周部両面と、鍔部9cおよび挟持部材18との間には、リング状のシール部材19,20が挟まれる。
【0017】
ところで、ダイヤフラム16の一面に臨む支持部材9の他面9dは、ダイヤフラム16から離反するにつれて小径となるテーパ状に形成されており、この他面9dの中央部に貫通孔10の他端が開口するのであるが、該貫通孔10の他端には、前記ダイヤフラム16の他面に作用する圧力が所定値以上となるのに応じて前記ダイヤフラム16の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部10bが、圧力導入管5aの外径よりも小径として設けられる。
【0018】
挟持部材18の中央部にはダイヤフラム16とは反対側に突出する連結筒21が連設され、該連結筒21に、前記継手4が接続される。
【0019】
次にこの実施例の作用について説明すると、支持部材9に設けられる貫通孔10のダイヤフラム16側の端部には、ダイヤフラム16に作用する圧力が所定値以上となるのに応じてダイヤフラム16の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部10bが、圧力導入管5aの外径よりも小径として設けられており、ダイヤフラム16の一面および半導体感圧要素2を臨ませて支持部材9、ハウジング5およびダイヤフラム16間に形成される受圧室17には少なくとも一部を圧縮性流体とした媒体(この実施例では全量を空気とした媒体)が充填される。
【0020】
すなわち貫通孔10の他端部内径は、圧力導入管5aの外径よりも小径である小径絞り孔部10bが設けられることにより比較的小径とされており、ダイヤフラム16に設定圧以上の過大な圧力が作用してダイヤフラム16の一面中央部が貫通孔10の他端周縁部に当接した後に圧力がさらに増大しても、貫通孔10の他端部内でのダイヤフラム16の変形量は比較的小さく抑えられる。しかも受圧室17に充填される媒体の少なくとも一部は圧縮性流体であるので、貫通孔19の他端部内でのダイヤフラム16の変形に応じた容積減少分の圧力増加が受圧室17内で生じるだけである。
【0021】
ここでダイヤフラム16の他面に作用する印可圧力がたとえば0〜0.5MPaの範囲で変化したときに、受圧室17内の圧力は、図2で示すように、たとえば0〜0.14MPaの範囲で変化するものであり、ダイヤフラム16の他面に作用する印可圧力が0.15MPa以上となると、ダイヤフラム16の一面中央部が貫通孔10の他端周縁部に当接し、印可圧力がさらに増大しても貫通孔10の他端部内でのダイヤフラム16の変形量が比較的小さく抑えられることにより、貫通孔19の他端部内でのダイヤフラム16の変形に応じた容積減少分の圧力増加が受圧室17内で生じるだけであるので、受圧室17内の圧力変化が小さく抑えられることになる。
【0022】
このようにして受圧室17に臨む半導体感圧要素2に過大な力が作用することを防止することができ、ダイヤフラム16への過大な圧力作用が生じても半導体感圧要素2の故障が生じることを防止することができる。
【0023】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】圧力検出装置の縦断面図である。
【図2】印可圧力変化に対する受圧室内の圧力変化を示す図である。
【符号の説明】
【0025】
1・・・半導体圧力センサ
2・・・半導体感圧要素
5・・・ハウジング
5a・・・圧力導入管
9・・・支持部材
10・・・貫通孔
10b・・・小径絞り孔部
16・・・ダイヤフラム
17・・・受圧室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
貫通孔(10)を有する支持部材(9)と、前記貫通孔(10)にその一端側から流体密に嵌入される圧力導入管(5a)を有するハウジング(5)内に半導体感圧要素(2)が内蔵されて成るとともに前記支持部材(9)の一側に取付けられる半導体圧力センサ(1)と、前記貫通孔(10)の他端側を覆って前記支持部材(9)の他側に周縁部が支持されるダイヤフラム(16)と、該ダイヤフラム(16)の一面および前記半導体感圧要素(2)を臨ませて前記支持部材(9)、前記ハウジング(5)および前記ダイヤフラム(16)間に形成される受圧室(17)に媒体が充填される圧力検出装置において、前記貫通孔(10)の他端には、前記ダイヤフラム(16)の他面に作用する圧力が所定値以上となるのに応じて前記ダイヤフラム(16)の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部(10b)が、前記圧力導入管(5a)の外径よりも小径として設けられ、前記受圧室(17)には、少なくとも一部を圧縮性流体とした前記媒体が充填されることを特徴とする圧力検出装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2007−10479(P2007−10479A)
【公開日】平成19年1月18日(2007.1.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−191533(P2005−191533)
【出願日】平成17年6月30日(2005.6.30)
【出願人】(000112635)フジコントロールズ株式会社 (11)
【Fターム(参考)】