JP2005209548A - Pressure sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To expand the tolerance to a mounting stress by dispersing and relieving the stress in mounting. <P>SOLUTION: A protection plate 7 covering a diaphragm is fixed to a substrate 3 constituting a housing of the pressure sensor 1 as a reinforcing member, and the protection plate 7 is fixed to the substrate 3 with a plurality of welded parts 7D which are welded in a circular arc shape along its peripheral edge part. The mounting stress applied to a fixing hole 3C when the pressure sensor 1 is fixed to a device to be measured is distributed and relieved without being concentrated on one point because the welded parts 7D are divided. Therefore, the distortion of the diaphragm can be suppressed even when the fixing force is stronger than usual. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は小型で特に流体の微小な差圧を検出するのに好適な圧力センサーを提唱するものである。   The present invention proposes a pressure sensor which is small and particularly suitable for detecting a minute differential pressure of a fluid.

従来から検出部に圧力変動を伝達する手段としてダイアフラムを使用してその変位を検出する圧力センサーがある。例えばその例として検出部にスイッチ機構を有した圧力スイッチがあり、実開昭６３−１０２１４０号公報や実開昭６４−４１９４３号公報などに示されている。この圧力スイッチはスイッチの金属製基板に対して金属ダイアフラムとそれを覆う保護板を配置し、それぞれの端面を合わせた状態でレーザーによる突合せ溶接などで固定している。この圧力スイッチはダイアフラムと保護板との平面形状を合わせるとともに、基板とあわせた３つの部品をその全周に亘って一度に溶接することで、これらの部品の保持固定とダイアフラム周縁部の気密固定とを同時に行うことができる。しかしこのように３つの部品を一度に溶接する場合、ダイアフラムが薄い金属箔であることやそれぞれの部品の材質による熱容量の違いなどから溶接条件をあわせることが難しい。そこで本出願人はダイアフラムと保護板をそれぞれ基板に対して別々に溶接固定する圧力スイッチを提案した。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a pressure sensor that detects displacement by using a diaphragm as means for transmitting pressure fluctuation to a detection unit. For example, there is a pressure switch having a switch mechanism in the detection unit, which is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-102140 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-41343. In this pressure switch, a metal diaphragm and a protective plate covering the metal diaphragm are arranged on the metal substrate of the switch, and are fixed by butt welding using a laser or the like with the respective end faces being aligned. This pressure switch matches the planar shape of the diaphragm and the protective plate, and welds and fixes the three parts together with the substrate all around at once, so that these parts are held and fixed at the periphery of the diaphragm. Can be performed simultaneously. However, when three parts are welded at a time in this way, it is difficult to match the welding conditions due to the fact that the diaphragm is a thin metal foil and the heat capacity varies depending on the material of each part. Therefore, the present applicant has proposed a pressure switch in which the diaphragm and the protection plate are separately welded to the substrate.

この圧力スイッチの一例について縦断面図を示す図４と平面図を示す図５、及び取付状態の断面図を示す図６を参照して説明する。圧力スイッチ１０１は流体圧力をダイアフラムによって受けると共にこのダイアフラムによって流体を密閉し、前記圧力よって変位するダイアフラムの動きを検出部であるスイッチ機構に伝えて信号状態を変化させるものである。   An example of this pressure switch will be described with reference to FIG. 4 showing a longitudinal sectional view, FIG. 5 showing a plan view, and FIG. 6 showing a sectional view of an attached state. The pressure switch 101 receives the fluid pressure by the diaphragm, seals the fluid by the diaphragm, and transmits the movement of the diaphragm displaced by the pressure to the switch mechanism as the detection unit to change the signal state.

圧力スイッチ１０１はケース１０２と基板１０３からなるハウジングを有している。このハウジングの基板１０３は金属板に貫通孔１０３Ａを設けたものであり、この貫通穴１０３Ａがハウジングの受圧側開口部となっている。この貫通穴１０３Ａをふさぐようにして金属製のダイアフラム１０４がレーザー溶接などにより貫通孔の周縁部に気密に固定されている。さらに基板１０３にはダイアフラム１０４の表面を覆うように保護板１０５が配置され、この保護板１０５には流通孔１０５Ａが穿たれ、ダイアフラム１０４と保護板１０５との間に形成された受圧室１０５Ｂにこの流通孔１０５Ａを通して測定流体が出入り可能にされている。   The pressure switch 101 has a housing composed of a case 102 and a substrate 103. The housing substrate 103 has a metal plate provided with a through hole 103A, and the through hole 103A serves as a pressure receiving side opening of the housing. A metal diaphragm 104 is hermetically fixed to the peripheral edge of the through hole by laser welding or the like so as to block the through hole 103A. Further, a protective plate 105 is disposed on the substrate 103 so as to cover the surface of the diaphragm 104. A flow hole 105 A is formed in the protective plate 105, and a pressure receiving chamber 105 B formed between the diaphragm 104 and the protective plate 105 is formed. The measurement fluid can enter and exit through the circulation hole 105A.

ダイアフラム１０４の受圧室１０５Ｂと逆の面にはアクチュエータピン１０６が保持体１０７を貫通して配置されている。アクチュエータピン１０６はダイアフラム１０４によって駆動されるものであり、その図示上端部はスイッチを構成する導電性の弾性可動片１０８に当接する。この可動片１０８の先端には可動接点１０９が固定され、対向して配置された固定接点１１０と接離可能にされており、それぞれの接点は導電体を介して端子１１１Ａ及び１１１Ｂに接続されている。   An actuator pin 106 is disposed through the holding body 107 on the surface of the diaphragm 104 opposite to the pressure receiving chamber 105B. The actuator pin 106 is driven by the diaphragm 104, and the upper end of the actuator pin 106 is in contact with the conductive elastic movable piece 108 constituting the switch. A movable contact 109 is fixed to the tip of the movable piece 108 so as to be able to come into contact with and separate from a fixed contact 110 arranged opposite to each other. Each contact is connected to the terminals 111A and 111B via a conductor. Yes.

この圧力スイッチ１０１は図６に示すように検出対象機器２０１の容器２０１Ａに設けられた取付用開口部２０１Ｂに対してボルト２０２などを使用して固定される。容器２０１Ａと圧力スイッチの基板１０３との間にはコルクパッキン２０３が配置されることにより、取付用開口部２０１Ｂは気密に封止される。この検出対象機器の容器２０１Ａ内部側、つまり基板１０３の受圧室側に検出対象の圧力をかけることにより、ダイアフラム１０４がその圧力に応答して動作するとともにアクチュエータピン１０６を駆動しスイッチを開閉駆動する。   As shown in FIG. 6, the pressure switch 101 is fixed to a mounting opening 201 </ b> B provided in the container 201 </ b> A of the detection target device 201 using a bolt 202 or the like. By installing the cork packing 203 between the container 201A and the pressure switch substrate 103, the mounting opening 201B is hermetically sealed. By applying the pressure of the detection target to the inside of the container 201A of the detection target device, that is, the pressure receiving chamber side of the substrate 103, the diaphragm 104 operates in response to the pressure, and the actuator pin 106 is driven to open / close the switch. .

この圧力スイッチ１０１においては、ダイアフラム１０４を覆う保護板１０５を例えば図５の底面図に示すように数箇所の溶接点１０５Ｃでスポット溶接している。スポット溶接を採用することでダイアフラムの固定作業で行われるレーザー溶接機よりも安価な溶接装置を使用できるとともに溶接作業を容易にすることができるという利点がある。   In this pressure switch 101, the protective plate 105 covering the diaphragm 104 is spot welded at several welding points 105C as shown in the bottom view of FIG. 5, for example. By adopting spot welding, there is an advantage that a welding apparatus that is less expensive than a laser welding machine that is performed in a diaphragm fixing operation can be used and the welding operation can be facilitated.

これらの圧力スイッチに使用されるダイアフラムは薄い金属箔からなり、微小圧力を検出する場合には特に薄くすることになる。そのため僅かなひずみがダイアフラムの動作に影響を及ぼし、圧力スイッチとしての動作特性を変化させ所定の性能が発揮されないことがある。そのため製造時においてはダイアフラムにこのようなひずみを発生しないようにすることはもちろんであるが、それでもなお従来の圧力スイッチにおいては検出対象機器に完成品を取付ける際にダイアフラムにひずみを発生してしまう場合がある。例えば取付けの際のボルトの締め付けによりダイアフラムにひずみが発生し、動作圧力が変化したり動作不能になってしまうなどの問題がある。   Diaphragms used in these pressure switches are made of thin metal foil, and are particularly thin when detecting minute pressures. For this reason, a slight distortion affects the operation of the diaphragm, and the operating characteristics of the pressure switch are changed, and the predetermined performance may not be exhibited. For this reason, of course, it is necessary to prevent such a distortion from being generated in the diaphragm at the time of manufacturing. There is a case. For example, there is a problem in that the diaphragm is distorted due to tightening of bolts at the time of mounting, and the operating pressure changes or becomes inoperable.

これは圧力スイッチが検出対象機器の開口部に取付けられる際に、その基板の一方の面をパッキンに押し付けられるようにして気密を保つようにされているためであり、特に取付け用のボルトの締め付けが強すぎた場合にボルト周辺に局所的な力が集中するために基板に曲げを発生させてしまうことによる。また封止部にコルクパッキンなどの面状の封止材を使用する場合には力をかけた分だけ封止材が変形していくので、締め付け量による管理も難しい。しかしその一方でボルトの締め付けが弱すぎる場合には取付け面での気密不良が発生する可能性があるので、ボルトの締付けトルクを精度よく管理する必要がある。このような取付けによる基板の曲げやゆがみを減らす方法としては、パッキンに対して均一な力が働くように基板の厚みを充分に増やし剛性を上げることやボルトなどによる固定位置を増やすなどの方法が考えられる。しかしどちらの場合にも圧力スイッチが大型化してしまうという問題があり、固定箇所を増やすことは工程数の増加や管理作業の煩雑化につながる。   This is because when the pressure switch is installed in the opening of the device to be detected, one side of the board is pressed against the packing to keep it airtight. This is because if the force is too strong, the local force concentrates around the bolt, causing the substrate to bend. In addition, when a planar sealing material such as cork packing is used for the sealing portion, the sealing material is deformed as much as force is applied, so that it is difficult to manage by the tightening amount. On the other hand, if the bolts are tightened too weakly, there is a possibility that an airtight defect on the mounting surface may occur. Therefore, it is necessary to accurately manage the bolt tightening torque. As a method of reducing the bending and distortion of the board due to such attachment, there are methods such as increasing the thickness of the board sufficiently to increase the rigidity and increasing the fixing position with bolts so that a uniform force acts on the packing. Conceivable. However, in either case, there is a problem that the pressure switch becomes large, and increasing the number of fixing points leads to an increase in the number of processes and a complicated management operation.

また保護板を先に述べた従来例のように円形にしてその周縁部を全周にわたってレーザー溶接などで基板に溶接することにより基板の剛性を高めることはできるが、基板全体の剛性が上がるものではないので保護板の外側で基板に僅かな曲げが発生する。この場合、基板の曲げによる応力が前記保護板の溶接部分の中でもボルトに近い一点に集中的に加わるので、ボルトを適正値を超えて強く締め付けたとき等には応力が集中した部分で保護板の溶接部分やダイアフラムの固定部にもひずみが発生することがある。そのためやはりトルク管理を行わないと基板に発生する曲げの影響で発生するダイアフラムのひずみを抑えることはできなかった。さらに複数のボルトなどで締め付けを行う際には応力の偏りによる基板のゆがみが発生しないようにそれぞれのボルトの締め付けトルクのバランスや締め付けを行う順番等にも気を配る必要がある。このように従来は圧力スイッチの取付において高い精度での作業管理が必要とされている。   In addition, it is possible to increase the rigidity of the substrate by making the protective plate circular as in the conventional example described above and welding the peripheral edge of the protective plate to the substrate by laser welding etc., but the rigidity of the entire substrate is increased. Therefore, a slight bending occurs in the substrate outside the protective plate. In this case, stress due to bending of the substrate is concentrated at one point near the bolt in the welded portion of the protective plate. Therefore, when the bolt is tightened beyond the appropriate value, the protective plate Strain may also occur in the welded part of the metal and the fixed part of the diaphragm. Therefore, if the torque is not managed, it is impossible to suppress the distortion of the diaphragm generated due to the bending effect generated on the substrate. Furthermore, when tightening with a plurality of bolts or the like, it is necessary to pay attention to the balance of tightening torques of the respective bolts and the order of tightening so as not to cause distortion of the substrate due to stress bias. Thus, conventionally, work management with high accuracy is required in the installation of the pressure switch.

実開昭６３−１０２１４０号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-102140 実開昭６４−４１９４３号公報Japanese Utility Model Publication No. 64-41943

本発明により解決しようとする課題は、従来の圧力センサーが取付け作業時に高い精度での取付け応力の管理や複雑な作業工程を必要とすることにある。   The problem to be solved by the present invention is that the conventional pressure sensor requires a highly accurate installation stress management and a complicated operation process during the installation operation.

本発明の圧力センサーは、ダイアフラムの受圧面にはダイアフラムを覆うようにして保護板が配置されるとともにこの保護板はその周縁部に沿って線状にハウジングに固着されており、その固着位置が複数箇所に分断されていることを特徴としている。   In the pressure sensor of the present invention, a protective plate is disposed on the pressure receiving surface of the diaphragm so as to cover the diaphragm, and this protective plate is linearly fixed to the housing along its peripheral edge, and the fixed position is It is characterized by being divided into multiple locations.

保護板とハウジングとの溶接位置を線状に設けることでハウジングの剛性を高めることができるとともにその溶接位置を部分的に分断して応力を分散する構造とすることで、保護対象機器への取付けにおける応力がダイアフラム固定部まで伝わりにくくしてダイアフラムのひずみの発生を抑えることができる。そのため従来と比べて取付けボルトの締め付けトルクの管理など応力管理が容易になり、取付作業をより簡単にすることができる。   By providing a welded position between the protective plate and the housing in a linear shape, the rigidity of the housing can be increased, and the welded position can be partially divided to disperse the stress, so that it can be attached to the device to be protected. It is difficult to transmit the stress in the diaphragm to the diaphragm fixing portion, and the generation of the diaphragm distortion can be suppressed. Therefore, stress management such as management of tightening torque of mounting bolts becomes easier than in the past, and mounting work can be further simplified.

またこの固着位置を対象機器への取付位置近傍で分断しておくことにより、圧力センサーを検出対象機器に取付ける際の応力をより効果的に分散することができる。   In addition, by dividing the fixing position in the vicinity of the attachment position to the target device, it is possible to more effectively disperse the stress when the pressure sensor is attached to the detection target device.

圧力センサーの取付時にかかる応力に対して保護板によってハウジングの剛性を上げると同時に取付けによる応力を分散・緩和してダイアフラムにひずみが発生しにくい構造としたことで、取付けによってかかる力に対する許容範囲を広げることを可能にした。   The structure that prevents the diaphragm from being strained by increasing the rigidity of the housing with the protective plate against the stress applied when the pressure sensor is installed, and at the same time, reducing the stress caused by the installation, so that the allowable range for the force applied by the installation is reduced. Made it possible to spread.

以下、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の圧力センサーの縦断面図を示すものであり、図２には受圧面側から見た底面図を、さらに図３には図１の断面図における部分拡大図を示す。この圧力センサー１は電気絶縁性のケース２と金属製の基板３からなるハウジング４を有している。このハウジング４の開口部となる基板３の貫通孔３Ａの周縁部にはプレス加工により厚みを落としたダイアフラム取付部３Ｂが設けられており、このダイアフラム取付部３Ｂに金属製のダイアフラム５がリング状のあて板６とともに周囲を密着されて気密に溶接固定されている。さらにこのダイアフラムを覆うようにして金属製の保護板７が配置されている。基板３の一方の面には貫通孔３Ａを囲むようにケース収納部８が固定されている。このケース収納部８に前記ケース２が収納固定されハウジング４を構成する。また基板３にはその周縁部に対象機器への取付用固定部である複数の取付穴３Ｃが設けられており、ボルトなどによって対象機器のセンサー用開口部に取付けられる。   Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure sensor of the present invention. FIG. 2 is a bottom view seen from the pressure receiving surface side, and FIG. 3 is a partially enlarged view of the sectional view of FIG. The pressure sensor 1 has a housing 4 composed of an electrically insulating case 2 and a metal substrate 3. A diaphragm mounting portion 3B whose thickness is reduced by press working is provided at the peripheral edge portion of the through hole 3A of the substrate 3 serving as an opening of the housing 4, and a metal diaphragm 5 is formed in a ring shape on the diaphragm mounting portion 3B. The outer plate 6 and its surroundings are in close contact with each other and are hermetically fixed by welding. Further, a metal protection plate 7 is disposed so as to cover the diaphragm. A case housing portion 8 is fixed to one surface of the substrate 3 so as to surround the through hole 3A. The case 2 is housed and fixed in the case housing portion 8 to constitute a housing 4. The substrate 3 is provided with a plurality of mounting holes 3C, which are fixing portions for mounting to the target device, at the peripheral edge thereof, and is attached to the sensor opening of the target device with bolts or the like.

このダイアフラム５はその周囲を基板３のダイアフラム取付部３Ｂとあて板６とで挟まれレーザー溶接により一体且つ気密に固定される。ダイアフラム５は浅い皿状に絞り成形されており、検出すべき圧力によって膨出方向を反転可能にされている。保護板７には流通孔７Ａが穿たれており、ダイアフラム５と保護板７との間に構成された受圧室７Ｂに測定流体が出入りできるようにされている。この保護板７は圧力センサー１の取扱い時などにおいてダイアフラム５に直接触れることを防止するための金属板であり、また中央部分７Ｃをダイアフラム側に膨出しておくことでダイアフラムが保護板側に過大に移動することを防止している。   The periphery of the diaphragm 5 is sandwiched between the diaphragm mounting portion 3B of the substrate 3 and the contact plate 6, and is fixed integrally and hermetically by laser welding. The diaphragm 5 is drawn into a shallow dish shape, and the bulging direction can be reversed by the pressure to be detected. The protective plate 7 is provided with a flow hole 7 </ b> A so that the measurement fluid can enter and leave the pressure receiving chamber 7 </ b> B formed between the diaphragm 5 and the protective plate 7. The protective plate 7 is a metal plate for preventing the diaphragm 5 from being directly touched when the pressure sensor 1 is handled, and the diaphragm is excessively expanded to the protective plate side by expanding the central portion 7C toward the diaphragm side. Is prevented from moving to.

ダイアフラム５の受圧室と逆の面にはダイアフラム５によって駆動される電気絶縁性のアクチュエータピン９が保持体１０を貫通して配置されている。合成樹脂などの電気絶縁物で構成された保持体１０上には検出部であるスイッチ機構として可動接点１１を有する導電性の弾性可動片１２と固定接点１３が配置されている。可動片１２は弾性を有する金属片であり無負荷時には可動接点１１を所定の圧力で固定接点１３に当接するように偏倚力が与えられている。前記アクチュエータピン９の先端は可動片１２に接触可能にされており、ダイアフラム５により駆動されたアクチュエータピン９によって可動片１２が駆動されることで可動接点１１−固定接点１３間が開閉される。それぞれの接点は導電体を介して端子１４Ａ及び１４Ｂに接続されている。   On the surface of the diaphragm 5 opposite to the pressure receiving chamber, an electrically insulating actuator pin 9 driven by the diaphragm 5 is disposed through the holding body 10. A conductive elastic movable piece 12 having a movable contact 11 and a fixed contact 13 as a switch mechanism serving as a detection unit are disposed on a holding body 10 made of an electrical insulator such as synthetic resin. The movable piece 12 is a metal piece having elasticity, and a biasing force is applied so that the movable contact 11 abuts the fixed contact 13 with a predetermined pressure when there is no load. The tip of the actuator pin 9 is brought into contact with the movable piece 12. When the movable piece 12 is driven by the actuator pin 9 driven by the diaphragm 5, the movable contact 11 and the fixed contact 13 are opened and closed. Each contact is connected to the terminals 14A and 14B via a conductor.

この圧力センサー１は受圧室７Ｂを圧力測定対象に接続することにより、受圧室側と検出部側との圧力差に応答するダイアフラム５が変位してスイッチを開閉駆動する。またダイアフラム５はスナップアクションを伴って反転する様に設定されることにより、可動片の駆動は急峻に行われ接点の開閉動作を確実に行うことができる。なお、スナップアクション機能を検出部であるスイッチ機構の側に持たせた場合にはダイアフラムによるスナップアクションは必ずしも必要ではなく、また検出部にアナログ信号を出力する荷重センサーなどを使用する場合にはスナップアクション機能自体も必須ではないことは言うまでもない。   The pressure sensor 1 connects the pressure receiving chamber 7B to a pressure measurement target, whereby the diaphragm 5 responding to the pressure difference between the pressure receiving chamber side and the detection unit side is displaced to open and close the switch. Further, the diaphragm 5 is set so as to be reversed with a snap action, so that the movable piece is driven steeply and the contact opening / closing operation can be reliably performed. Note that when the snap action function is provided on the side of the switch mechanism that is the detection unit, the snap action by the diaphragm is not necessarily required, and when using a load sensor that outputs an analog signal to the detection unit, the snap action is not necessary. Needless to say, the action function itself is not essential.

この圧力センサー１においては基板３の貫通孔３Ａの周縁部に設けられたダイアフラム取付部３Ｂに金属製のダイアフラム５がリング状のあて板６とともに周囲を密着されて気密に溶接固定されており、さらにこのダイアフラム取付部３Ｂの窪みに形状を合わせた金属製の保護板７が配置固定されている。この保護板７は図３の部分拡大図において溶接部７Ｄとして示すようにその周縁部をレーザー溶接などの方法で基板３に対して溶接されている。このように基板３に対する固定作業において、厚く熱容量の大きい保護板７の溶接を、薄く熱容量の小さいダイアフラムの溶接と別に行うことによって、それぞれの作業における溶接条件を決めやすくなり作業が容易になる。またこうすることでダイアフラム溶接時に加える熱量を最小限とすることができ、熱によるダイアフラムのひずみの発生を抑えることができる。   In this pressure sensor 1, a metal diaphragm 5 is closely attached to the periphery of the diaphragm mounting portion 3 </ b> B provided at the peripheral edge of the through-hole 3 </ b> A of the substrate 3 together with the ring-shaped cover plate 6 and is hermetically welded and fixed. Further, a metal protective plate 7 having a shape matched to the recess of the diaphragm mounting portion 3B is disposed and fixed. As shown as a welded portion 7D in the partially enlarged view of FIG. 3, the protective plate 7 is welded at its peripheral portion to the substrate 3 by a method such as laser welding. In this way, in the fixing operation to the substrate 3, the welding of the thick protective plate 7 with a large heat capacity is performed separately from the welding of the thin diaphragm with a small heat capacity, so that the welding conditions in each operation can be easily determined and the operation is facilitated. In addition, by doing this, the amount of heat applied during diaphragm welding can be minimized, and the generation of diaphragm distortion due to heat can be suppressed.

さらに保護板７の溶接部７Ｄは図２の底面図に示すように円形の保護板の周縁部に沿って複数の円弧として線状に溶接されている。また圧力センサーの対象機器への取付用固定部である取付穴３Ｃの近辺に保護板７と基板３との非溶接部を設けることで、溶接部７Ｄは途切れて複数の円弧とされている。従来のものにおいてはこのような非溶接部を設けることなく、保護板に補強材としての機能を持たせる場合には周縁部を全周にわたって溶接されていた。特に基板とダイアフラムと保護板とを同時に溶接するものにおいては気密を得るためにも周縁部を全周にわたって溶接することを必要としていた。   Further, as shown in the bottom view of FIG. 2, the welded portion 7 </ b> D of the protective plate 7 is welded linearly as a plurality of arcs along the peripheral edge of the circular protective plate. Further, by providing a non-welded portion between the protective plate 7 and the substrate 3 in the vicinity of the mounting hole 3C that is a fixing portion for mounting the pressure sensor to the target device, the welded portion 7D is interrupted to form a plurality of arcs. Conventionally, without providing such a non-welded part, the peripheral part is welded over the entire circumference when the protective plate has a function as a reinforcing material. In particular, in the case where the substrate, the diaphragm, and the protective plate are welded simultaneously, it is necessary to weld the peripheral portion over the entire circumference in order to obtain airtightness.

しかし従来例のように保護板を全周にわたって溶接すると保護板を溶接した範囲における基板の強度は上がるものの、前述したように取付力の許容範囲はあまり広くはならない。これは保護板による基板の補強では基板全体の剛性が上がるものではないので圧力センサーの取付けによって保護板より外側において基板に僅かな曲げが発生し、この曲げによる応力が前記保護板の溶接部分の中でもボルトに近い部分に集中的に加わるためだと考えられる。そのため特に取付ボルトを適性トルクを超えて強く締めた場合などには基板の曲げの影響が保護板との溶接部及びダイアフラム固定部にまで達し、ダイアフラムにその動作に影響を及ぼすようなひずみが発生することがあった。また開口部の気密を得るためには取付力をあまり低くすることもできないので適性トルク範囲は狭くなり、精度の高いトルク管理が必要となる。   However, when the protective plate is welded over the entire circumference as in the conventional example, the strength of the substrate in the range where the protective plate is welded increases, but as described above, the allowable range of the mounting force is not so wide. This is because reinforcement of the substrate by the protective plate does not increase the rigidity of the entire substrate, so that a slight bend is generated on the substrate outside the protective plate by mounting the pressure sensor, and the stress due to this bending is applied to the welded portion of the protective plate. It is thought that it is because it joins intensively in the part near the bolt. For this reason, especially when the mounting bolt is tightened more than the appropriate torque, the influence of the bending of the board reaches the welded part with the protective plate and the diaphragm fixing part, and distortion that affects the operation of the diaphragm is generated. There was something to do. In addition, in order to obtain the airtightness of the opening, the attaching force cannot be reduced so much that the appropriate torque range is narrowed, and highly accurate torque management is required.

そこで溶接位置などについて解析と実験を行ったところ、保護板等を基板の補強材として使用する場合には、応力を受ける位置を複数に分割して一箇所あたりにかかる応力を分散・低減させることでダイアフラムのひずみの発生を抑えられることが判った。そこで本発明の圧力センサーにおいてはハウジングの剛性を高めるために基板に対して保護板をその周縁部に沿って線状に固着するとともに、応力が過大に集中することを避けるためにその固着位置を複数箇所に分断している。また本実施例においては取付用固定部である取付穴３Ｃの近辺を非溶接部として溶接部を分割することで、対象機器への取付時に取付孔の至近部に集中する応力を複数の溶接部に対して分散することができる。また溶接部７Ｄは円形の保護板７の周縁に沿って円弧状にされることで溶接部の応力を二次元的に受けてより高い剛性を得ることができる。   Therefore, we analyzed and experimented on the welding position, etc., and when using a protective plate as a reinforcing material for the board, divide and reduce the stress applied to each location by dividing the stress receiving position into multiple parts. Thus, it was found that the distortion of the diaphragm can be suppressed. Therefore, in the pressure sensor of the present invention, in order to increase the rigidity of the housing, the protective plate is fixed linearly along the peripheral edge of the substrate, and the fixing position is set in order to avoid excessive concentration of stress. Divided into multiple locations. Further, in this embodiment, by dividing the welded portion with the vicinity of the mounting hole 3C, which is the mounting fixing portion, being a non-welded portion, the stress concentrated on the closest portion of the mounting hole at the time of mounting to the target device is a plurality of welded portions Can be distributed. Further, the welded portion 7D is formed in an arc shape along the peripheral edge of the circular protective plate 7 so that the stress of the welded portion can be received two-dimensionally to obtain higher rigidity.

圧力センサー１を検出対象機器に取付る際には、取付用ボルトで押さえられた基板３は取付孔３Ｃ近辺で僅かに変形する。しかし取付孔の至近部を保護板で固定しないことによって基板上で応力が分散・緩和されるとともに、溶接部７Ｄにかかる応力は複数の端部に分散されるので溶接部上の一点に対して応力が過大に集中することはなく、溶接部やダイアフラム固定部でのゆがみの発生は低減される。さらに保護板と基板とが線状に溶接固着されていることによってダイアフラム固定部は充分に剛性を高くされているので、適正な取付力をかけられたものはもちろん従来よりも強い力で取付けられた場合にも取付孔３Ｃ近辺で発生した僅かなゆがみはダイアフラムに影響を及ぼすことはない。そのため従来のものよりも締め付けトルク等の取付応力についての許容範囲を広げることができ、作業管理が容易になる。   When the pressure sensor 1 is attached to the device to be detected, the substrate 3 pressed by the attachment bolt is slightly deformed in the vicinity of the attachment hole 3C. However, by not fixing the proximity part of the mounting hole with the protective plate, the stress is dispersed and relaxed on the substrate, and the stress applied to the welded portion 7D is dispersed at a plurality of ends, so that one point on the welded portion is The stress does not concentrate excessively, and the occurrence of distortion at the welded part and the diaphragm fixing part is reduced. In addition, since the protective plate and the substrate are welded and fixed linearly, the diaphragm fixing part is sufficiently rigid so that it can be mounted with a force stronger than before, as well as the one with the appropriate mounting force applied. Even in this case, slight distortion generated in the vicinity of the mounting hole 3C does not affect the diaphragm. Therefore, the allowable range for the mounting stress such as the tightening torque can be expanded as compared with the conventional one, and the work management becomes easier.

なお本実施例の圧力センサーにおいては圧力検出のためのセンサー部にスイッチ機構を設けたものを例に説明したがその形式はこれに限るものではなく、ダイアフラムの動作を利用して信号変化させるセンサーであれば例えば光学センサーやひずみセンサーなど各種のセンサーを使用できることは言うまでもない。   In the pressure sensor of this embodiment, the sensor unit for detecting pressure is described as an example provided with a switch mechanism, but the type is not limited to this, and the sensor changes the signal using the operation of the diaphragm. It goes without saying that various sensors such as an optical sensor and a strain sensor can be used.

本発明によれば圧力センサーのハウジングの剛性を上げるとともに規定の取付力を多少超えても応力を分散できるような構造としたことにより、検出対象機器に対して圧力センサーを取付ける際に例えば取付用のボルトなどの締め付けトルクの許容範囲を広くできる。そのため従来のような精密なトルク管理をしなくてもダイアフラムの変形やひずみが発生しにくくなり、圧力センサーの取付作業が容易になる。   According to the present invention, the rigidity of the pressure sensor housing is increased and the stress can be dispersed even if the specified mounting force is slightly exceeded. The allowable range of tightening torque for bolts can be increased. For this reason, it is difficult for the diaphragm to be deformed or distorted without precise torque management as in the prior art, and the pressure sensor can be easily attached.

本発明の圧力センサーの一実施例を示す縦断面図The longitudinal cross-sectional view which shows one Example of the pressure sensor of this invention 図１の圧力センサーの底面図Bottom view of the pressure sensor in FIG. 図１の圧力センサーの部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of the pressure sensor of FIG. 従来の圧力センサーの一例を示す縦断面図A longitudinal sectional view showing an example of a conventional pressure sensor 図４の圧力センサーの底面図Bottom view of the pressure sensor in FIG. 図４の圧力センサーの取付状態を示す断面図Sectional drawing which shows the attachment state of the pressure sensor of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１：圧力センサー
２：ケース
３：基板
３Ａ：貫通孔
３Ｂ：ダイアフラム取付部
４：ハウジング
５：ダイアフラム
６：あて板
７：保護板
７Ａ：流通孔
７Ｂ：受圧室
７Ｄ：溶接部
９：アクチュエータピン
１１：可動接点
１２：弾性可動片
１３：固定接点
1: Pressure sensor 2: Case 3: Substrate 3A: Through hole 3B: Diaphragm mounting portion 4: Housing 5: Diaphragm 6: Address plate 7: Protection plate 7A: Flow hole 7B: Pressure receiving chamber 7D: Welded portion 9: Actuator pin 11 : Movable contact 12: elastic movable piece 13: fixed contact

Claims (3)

内部に検出部を収納配置し開口部が設けられたハウジングを有し、
このハウジングの開口部にはこれを塞ぐようにダイアフラムが気密に固定されており、
このダイアフラムの動きに連動して前記検出部が出力状態を変動する圧力センサーであり、
ダイアフラムの受圧面にはダイアフラムを覆うようにして保護板が配置されるとともにダイアフラムと保護板との間に受圧室を形成し、
この受圧室には流体が出入りするための流通孔が設けられており、
前記保護板はその周縁部に沿って線状にハウジングに固着されており、
その固着位置が複数箇所に分断されていることを特徴とする圧力センサー。 It has a housing in which the detection unit is housed and provided with an opening,
A diaphragm is airtightly fixed to the opening of the housing so as to close it.
The pressure sensor is a pressure sensor whose output state fluctuates in conjunction with the movement of the diaphragm.
A protective plate is disposed on the pressure receiving surface of the diaphragm so as to cover the diaphragm, and a pressure receiving chamber is formed between the diaphragm and the protective plate,
This pressure receiving chamber is provided with a flow hole for fluid to enter and exit,
The protective plate is fixed to the housing linearly along its peripheral edge,
A pressure sensor characterized in that the fixing position is divided into a plurality of locations. ハウジングには検出対象機器への取付用固定部が設けられており、
保護板とハウジングとの固着位置がこの取付用固定部近傍で途切れていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。 The housing is provided with a fixed part for attachment to the device to be detected,
The pressure sensor according to claim 1, wherein a fixing position between the protective plate and the housing is interrupted in the vicinity of the fixing portion for attachment. 保護板は円形とされ、
この保護板はハウジングに対してその外周を線状に溶接固着され、
その溶接部が複数の円弧とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサー。
The protective plate is round and
This protective plate is fixedly welded to the housing in a linear manner on the outer periphery,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the welded portion has a plurality of arcs.

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