高圧用圧力センサ

【目的】耐久性と、信頼性を向上せしめることができる高圧用圧力センサを提供する。
【構成】２１は被測定圧力Ｐ_０を供給する供給口２２を有するアウタケースであって、このアウタケース２１内における圧力供給口２２開口部には第２のダイアフラム２３の周縁部を受け止める段部２４が形成され、この段部２４と第２のダイアフラム２３との間に介在されるＯリング２５によって、その第２のダイアフラム２３は液密に接合されている。この第２のダイアフラム２３を可撓耐久性に優れた同質の金属板である２枚の薄板ダイアフラム素材２３Ａと２３Ｂとを重ね合せた構成とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、半導体拡散型歪ゲージを内装して、高圧である自動車用油圧等を検出するに有利な圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来において自動車用油圧を検出するために使用される従来の油圧センサの受圧部構造としては例えば図１に示す如き構造のものがある。つまり１はセンサケースであって、このケース１には受圧凹部２が形成され、この凹部２の奥面には歪ゲージ３が固定されている。またその凹部２の開口部にはダイアフラム４が、固定環５によって液密に被着されており、さらにそのダイアフラム４と半導体拡散型歪ゲージ３との間にはシリコンオイル６が充填されているものである。なお７は半導体拡散型歪ゲージ３より引き出される複数の電極を示す。
【０００３】そして上記ダイアフラム４に矢印で示す被測定圧力Ｐ₀ が作用されればその圧力でダイアフラム４を撓ませこのダイアフラム４の撓み力が半導体拡散型歪ゲージ３に伝達されることで、該歪ゲージ３からは、伝達圧力に応じた出力が生じ、これによって被測定圧力Ｐ₀ の値が検出されるものである。
【０００４】ところがかかる構造の圧力センサにあってはダイアフラムの全面に作用する被測定圧力がシリコンオイル６を介して半導体拡散型歪ゲージ３に作用される構造であるために、そのダイアフラム４に作用する被測定圧力Ｐ₀ が異常な高圧であると、その高圧力が半導体拡散型歪ゲージ３に作用し、その結果半導体拡散型歪ゲージ３が破損されてしまうという不具合が生じていた。従って例えば高圧用センサと、低圧用センサに対応できる複数種の半導体拡散型歪ゲージを予め用意しなければならない不便があった。
【０００５】そこでこの不便を解消するために、本発明者は図２に示す如き構造の圧力センサを先に出願している。つまりこの先願圧力センサは、インナケース８に圧力検出素子９が収容される凹部１０を形成し、該凹部１０を、その中に非圧縮性流体１１が封入されるように第１のダイアフラム１２で閉塞し、さらに測定圧力を受けて変位する第２のダイアフラム１３を前記インナケース８と一体のアウタケース１４に固定すると共に、前記第２のダイアフラム１３の変位を前記第１のダイアフラム１２に伝達する中間部材１５を前記第１及び第２のダイアフラムの間に介装してなる構造のものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところがかかる先願構造の圧力センサにあっては、圧力供給口１６より供給される圧力Ｐ₀ により、第２のダイアフラム１３が変動し、これによって中間部材１５を介して第１のダイアフラム１２を変動させるものであるが、上記第２のダイアフラム１３の撓み部１７は、図３の詳細図で示すように、インナケース８と、中間部材１５との間で形成される隙間１８に対応して形成されるものであって、この撓み部１７は、該第２のダイアフラムに繰返し作用される曲げ応力と引張応力により疲労が生じ、長期使用によってその撓み部１７が破損されやすい等のことからこの構造の圧力センサにあってはダイアフラムの変動量（撓み量）が大である高圧測定用の圧力センサには適さずかつ信頼性にも欠けるという不具合があった。尚図２に示される撓み部１７の斜線部は応力分布を示す。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる先行例による圧力センサの不具合に着目してなされたもので、第２のダイアフラムを、可撓耐久性に優れた薄型のダイアフラムを２枚以上重ね合せて構成することにより、高圧力を測定するための圧力センサとして耐久性と、信頼性を向上せしめることができる高圧用圧力センサを提供することにある。
【０００８】
【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基いて詳細に説明する。
【０００９】図４において、２１は被測定圧力Ｐ₀ を供給する供給口２２を有するアウタケースであって、このアウタケース２１内における圧力供給口２２開口部には第２のダイアフラム２３の周縁部を受け止める段部２４が形成され、この段部２４と第２のダイアフラム２３との間に介在されるＯリング２５によって、その第２のダイアフラム２３は液密に接合されている。
【００１０】この第２のダイアフラム２３の構成は、図５R>５において明示したように同質の金属板である２枚の薄板ダイアフラム素材２３Ａと２３Ｂとを重ね合せて構成したものであり、しかもそのダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂの厚さは、先行例で示されているダイアフラム１３の厚さの１／２、即ち２枚のダイアフラム素材２３Ａと２３Ｂとを重ね合せた厚さが、先行例のダイアフラム１３の厚さと等しいものである。
【００１１】２６はその第２のダイアフラム２３の上側周縁部に重ね合せられる環状のスペーサであり、このスペーサ２６の上側には、第１のダイアフラム２７が載置されている。２８は第１のダイアフラム、スペーサ２６、第１のダイアフラム２７を、前記段部２４に押圧固定するインナケースであって、このインナケースの下端中央部には凹部２９が形成され、この凹端面には半導体拡散型歪ゲージ３０が取り付けられている。３１はその半導体拡散型歪ゲージ３０の電極、３２は半導体拡散型歪ゲージ３０と第１のダイアフラム２７との空間に充填されているシリコンオイル、３３は第１のダイアフラム２７と第２のダイアフラム２３との間に介在されて、第２のダイアフラム２３の動作を第１のダイアフラム２７に伝達せしめるための側面略Ｔ字状の中間部材であって、その上側面は第１のダイアフラム２７に当接され、その下面は第２のダイアフラム２３に当接されている。
【００１２】以上が本実施例の構成であるが、次にその作用について述べると、今圧力供給口２２に被測定圧力を供給することにより、第２のダイアフラム２３が撓み、この第２のダイアフラム２３の撓みは中間部材３３を介して第１のダイアフラム２７に伝達されるために、この第１のダイアフラム２７の動作がシリコンオイル３２を介して半導体拡散型歪ゲージ３０に作用し、その結果被測定圧力の圧力が半導体拡散型歪ゲージ３０によって測定されるものである。
【００１３】このように本実施例にあっては、第２のダイアフラム２３を、薄板である２枚のダイアフラム素材２３Ａと２３Ｂとを重ね合せて先行例で示した第２のダイアフラムと等しい厚さとするものである。それぞれの薄板ダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂに生じる応力分布は図５の斜線で示すように、先行例の１枚の第２のダイアフラムにおいて生じる応力分布に比して小さくなる。すなわち第２のダイアフラム２３に作用する応力は、２枚のダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂに分担されるために各ダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂの最大応力は小さくなり、これによって第２のダイアフラム２３における疲労度が小さくなり耐久性及び信頼性が向上される。
【００１４】また薄板ダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂを重ね合せることで耐圧力は先行例と同様に優れ、高圧用として充分に耐え得る圧力センサが得られる。
【００１５】なお上記実施例では第２のダイアフラム２３を２枚の薄板ダイアフラム素材２３Ａと２３Ｂの重ね合せで構成したが、２枚に限るものではなくそれ以上の枚数を重ね合せるようにしても同等の効果が得られる。
【００１６】さらに上記実施例では、第１のダイアフラム２７を金属性ダイアフラムを使用しているが、これに限るものではなく、例えば図６に示す如くゴム弾性シート又はポリイミドなどのフィルム３４を設けることも可能である。
【００１７】なお、ダイアフラムの厚さの合計も従来例と同じにする必要はないことはいうまでもないことである。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明は、インナケース２８に、圧力検出素子３０が収容される凹部２９を形成し、この凹部２９を、その凹部内に非圧縮性流体３２を封入して第１のダイアフラム２７又は３４で閉塞し、さらに測定圧力を受けて変位し、かつ複数枚のダイアフラム素材２３Ａ，２３Ｂが重ね合さって構成される第２のダイアフラム２３を前記インナケース２８と一体のアウタケース２１に固定すると共に、前記第２のダイアフラム２３の変位を前記第１のダイアフラム２７又は３４に伝達する中間部材３３を、前記第１及び第２のダイアフラム間に介装してなる高圧用圧力センサであるから、これによれば第２のダイアフラムに作用する応力は複数枚のダイアフラムに分担されるために、各ダイアフラムに生じる最大応力は小さくなり、これによって第２のダイアフラムにおける疲労度合は小さく、耐久性、信頼性が大幅に向上される。また薄板である複数枚のダイアフラム素材を重ね合せることにより、高圧力を測定することも可能であって、高圧用圧力センサとしての実用性も大であるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の圧力センサの構造説明図。
【図２】先行例の圧力センサの構造説明図。
【図３】先行例の圧力センサの要部拡大図。
【図４】本発明実施例の圧力センサの構造説明図。
【図５】本発明実施例の圧力センサの要部拡大図。
【図６】本発明他の実施例の圧力センサの構造説明図。
【符号の説明】
２１…アウタケース２２…圧力供給口
２３…第２のダイアフラム２３Ａ，２３Ｂ…ダイアフラム素材
２４…段部２５…Ｏリング
２６…スペーサ２７…第１のダイアフラム
２８…インナケース２９…凹部
３０…半導体拡散型歪ゲージ３１…電極
３２…シリコンオイル３３…中間部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】インナケース（２８）に、圧力検出素子（３０）が収容される凹部（２９）を形成し、この凹部（２９）を、その凹部内に非圧縮性流体（３２）を封入して第１のダイアフラム（２７又は３４）で閉塞し、さらに測定圧力を受けて変位し、かつ複数枚のダイアフラム素材（２３Ａ），（２３Ｂ）が重ね合さって構成される第２のダイアフラム（２３）を前記インナケース（２８）と一体のアウタケース（２１）に固定すると共に、前記第２のダイアフラム（２３）の変位を前記第１のダイアフラム（２７又は３４）に伝達する中間部材（３３）を、前記第１及び第２のダイアフラム間に介装してなることを特徴とする高圧用圧力センサ。

【図１】