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半導体圧力センサと、貫通孔の他端側を覆って支持部材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る受圧室に媒体が充填される圧力検出装置において、組付け状態で受圧室の圧力が増大してしまうことを防止する。
【解決手段】貫通孔10の一端には外方に臨む段部10bを形成して大径孔部10aが設けられ、自然な状態では圧力導入管5aの外径よりも大きな内径を有する環状の弾性シール部材11が大径孔部10aに挿入され、貫通孔10に圧力導入管5aが嵌入された状態で弾性シール部材11を段部10bとの間に挟圧して該弾性シール部材11の内周を圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接させるシール挟圧部材25が、支持部材9に取付けられる。

【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、貫通孔の一端部に弾性シール部材を装着した状態で、該弾性シール部材の内周に圧力導入管の外周を摺接させつつ該圧力導入管を貫通孔に嵌入するようにしている。
【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、圧力導入管の支持部材への組付け時に圧力導入管の外周に弾性シール部材の内周が摺接するので、液密に密閉された状態にある受圧室の容積を減少させるようにして圧力導入管が支持部材に嵌入されることになり、圧力導入管の組付け状態で受圧室の圧力が増大しており、検出可能な圧力の下限値が制限されてしまう。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、組付け状態で受圧室の圧力が増大してしまうことを防止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、前記貫通孔の一端には外方に臨む段部を形成して大径孔部が設けられ、自然な状態では前記圧力導入管の外径よりも大きな内径を有するとともに一部を支持部材から外方に突出させる環状の弾性シール部材が前記大径孔部に挿入され、前記貫通孔に前記圧力導入管が嵌入された状態で前記弾性シール部材を前記段部との間に挟圧して該弾性シール部材の内周を前記圧力導入管の外周に全周にわたって密接させるシール挟圧部材が、前記支持部材に取付けられることを特徴とする。
【0006】
なお実施例のナット25が本発明のシール挟圧部材に対応する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の上記構成によれば、圧力導入管を貫通孔に嵌入する際には、貫通孔の一端の大径孔部に挿入されている弾性シール部材は、圧力導入管の外周に接触することはなく、圧力導入管および支持部材間はシールされていない。したがって圧力導入管の嵌入によって受圧室の容積が減少しても受圧室の圧力が増大することはなく、圧力導入管の嵌入完了後にシール挟圧部材を支持部材に取付けることで弾性シール部材の内周が圧力導入管の外周に全周にわたって密接することで受圧室のシール性が保持されることになるので、組付け状態で受圧室の圧力が増大してしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
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。
【0009】
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は組付け過程を順次示す圧力検出装置の要部縦断面図である。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
前記貫通孔10の一端部には、一端を外部に開口した大径孔部10aが外方に臨む環状の段部10bを形成するようにして同軸に設けられており、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の内面との間に環状の弾性シール部材11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。
【0014】
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12の周縁部が支持される。該ダイヤフラム12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12間には受圧室13が形成され、該受圧室13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。
【0015】
支持部材9における円盤部9a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14の外周部全周が、前記円盤部9aとの間にダイヤフラム12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12の外周部両面と、円盤部9aおよび挟持部材14との間には、リング状のシール部材15,16が挟まれる。前記挟持部材14の中央部にはダイヤフラム12とは反対側に突出する連結筒部14aが一体に突設されており、該連結筒部14aに前記継手4が螺合等によって接続される。
【0016】
ところで、支持部材9の円盤部9aにおいてダイヤフラム12の一面に臨む面17は、ダイヤフラム12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、この面17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12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12の一面中央部を周縁部に当接させるようにして圧力導入管5aの外径よりも小径に形成される小径絞り孔部10dが、ダイヤフラム12とは反対側に臨む環状の受け段部10cを前記貫通孔10の他端寄りに形成するようにして設けられる。
【0017】
支持部材9における円筒部9bの外周には雄ねじ24が刻設されており、シール挟圧部材であるナット25が前記雄ねじ24に前記挿通孔18の周縁で前記支持板19に当接するようにして螺合される。このナット25の一端には半径方向内方に張り出す挟圧鍔部25aが一体に設けられる。
【0018】
前記支持部材9における円筒部9b、前記ナット25、半導体圧力センサ1、センサモジュール7および基板8は、開口端を支持部材9の円盤部9aに当接させる有底円筒状のカバー22で覆われる。このカバー22の周方向複数箇所にはねじ部材21…が螺合されており、それらのねじ部材21…の先端を当接、係合せしめる環状溝20が、前記ナット25の外周に設けられる。
【0019】
ところでハウジング5の圧力導入管5aおよび支持部材9間に介装される弾性シール部材11は、自然な状態では前記圧力導入管5aの外径よりも大きな内径を有するものであり、図2(a)で示すように、ナット25を緩めた状態では、弾性シール部材11はその一部を円筒部9bから突出させるようにして貫通孔10の大径孔部10aに挿入される。この状態で圧力導入管5aを段部10cに当接するまで貫通孔10に嵌入しても弾性シール部材11の内周は圧力導入管5aの外周に接触することはない。
【0020】
而して図2(b)で示すように、前記圧力導入管5aが貫通孔10に嵌入された状態でナット25を締めつけると、該ナット25が備える挟圧鍔部25aが支持部材9からの弾性シール部材11の突出部に当接し、ナット25をさらに締めつけることにより、弾性シール部材11が挟圧鍔部25aおよび段部10b間に挟圧され、弾性シール部材11の内周が圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接され、弾性シール部材11の外周が大径孔部10aの内周に全周にわたって密接されることになる。
【0021】
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12側の端部には、ダイヤフラム12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12の一面中央部を周縁部に当接させる小径絞り孔部10d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12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12間に形成される受圧室13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。
【0022】
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10d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12に設定圧以上の過大な圧力が作用してダイヤフラム12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12の変形量は比較的小さく抑えられる。しかも受圧室13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10の他端部内でのダイヤフラム12の変形に応じた容積減少分の圧力増加が受圧室13内で生じるだけである。
【0023】
このようにして受圧室13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12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。
【0024】
しかも貫通孔10の一端には外方に臨む段部10bを形成して大径孔部10aが設けられ、自然な状態では圧力導入管5aの外径よりも大きな内径を有するとともに一部を支持部材9から外方に突出させる環状の弾性シール部材11が大径孔部10aに挿入され、貫通孔10に圧力導入管5aが嵌入された状態で弾性シール部材11を前記段部10bとの間に挟圧して該弾性シール部材11の内周を圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接させるナット25が支持部材9に取付けられる。
【0025】
すなわちナット25を緩めた状態で圧力導入管5aを貫通孔10に嵌入する際には、大径孔部10aに挿入されている弾性シール部材11は、圧力導入管5aの外周に接触することはなく、圧力導入管5aおよび支持部材9間はシールされていない。したがって圧力導入管5aの嵌入によって受圧室13の容積が減少しても受圧室13の圧力が増大することはなく、圧力導入管5aの嵌入完了後にナット25を支持部材9に取付けることで弾性シール部材11の内周が圧力導入管5aの外周に全周にわたって密接することで受圧室13のシール性が保持されることになるので、組付け状態で受圧室13の圧力が増大してしまうことを防止することができる。
【0026】
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】
【0027】
【図1】圧力検出装置の縦断面図である。
【図2】組付け過程を順次示す圧力検出装置の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【0028】
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
10a・・・大径孔部
10b・・・段部
11・・・弾性シール部材
12・・・ダイヤフラム
13・・・受圧室
25・・・シール挟圧部材であるナット

【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)に周縁部が支持されるダイヤフラム(12)と、該ダイヤフラム(12)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(12)間に形成される受圧室(13)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)の一端には外方に臨む段部(10b)を形成して大径孔部(10a)が設けられ、自然な状態では前記圧力導入管(5a)の外径よりも大きな内径を有するとともに一部を支持部材(9)から外方に突出させる環状の弾性シール部材(11)が前記大径孔部(10a)に挿入され、前記貫通孔(10)に前記圧力導入管(5a)が嵌入された状態で前記弾性シール部材(11)を前記段部(10b)との間に挟圧して該弾性シール部材(11)の内周を前記圧力導入管(5a)の外周に全周にわたって密接させるシール挟圧部材(25)が、前記支持部材(9)に取付けら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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