JP2548932Y2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は圧力センサに関し、特
に、金属ダイアフラムの変位をストレンゲージの抵抗値
の変化に変換することにより、圧力を検出するようにし
た圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】一般に、この種の圧力セ
ンサは図３に示すように構成されている。すなわち、こ
の圧力センサは、内部に圧力導入孔２３を介して外部と
連通する空所２２が設けられている金属製のボディ２１
と、このボディ２１の空所２２内に金属製の筒状のスタ
ンド２８を介して設けられて、前記圧力導入孔２３を介
して印加される圧力の大きさに応じて変位する薄肉円板
状の起歪部２４ａ、およびこの起歪部２４ａの周縁部に
一体に形成される筒状の固定部２４ｂからなる金属ダイ
アフラム２４と、この金属ダイアフラム２４の起歪部２
４ａ上に貼着あるいは拡散等により一体に設けられて、
起歪部２４ａの変位量に応じて抵抗値を変化させるスト
レンゲージ２５と、前記空所２２内にポッティング剤２
６を介して一体に設けられて、前記ストレンゲージ２５
の抵抗値の変化を増幅して外部に取り出す回路部材２７
とを具えている。

【０００３】この場合、前記スタンド２８の上端部およ
び下端部には、それぞれ径方向外方に環状に張り出るフ
ランジ部２８ａ、２８ｂが一体に形成されていて、下端
側のフランジ部２８ｂを前記ボディ２１の空所２２の底
面に形成した凹部２２ａ内に嵌合させた状態で、フラン
ジ部２８ｂの外周面と凹部２２ａの内周面との間を電子
ビーム溶接等により一体に溶接することで、前記スタン
ド２８は、ボディ２１の空所２２内に一体に溶着される
ようになっている。

【０００４】また、前記金属ダイアフラム２４は、その
固定部２４ｂの下端部を前記スタンド２８の上端側のフ
ランジ部２８ａの上面に設けた凸部２８ｃの外側に嵌合
させた状態で、固定部２４ｂの下端面とスタンド２８の
フランジ部２８ａの上面との間を電子ビーム溶接等によ
り一体に溶接することで、スタンド２８に一体に溶着さ
れるようになっている。

【０００５】さらに、前記回路部材２７の回路と前記金
属ダイアフラム２４の起歪部２４ａ上のストレンゲージ
２５との間はワイヤボンディング等により接続されてい
るとともに、前記回路部材２７の回路は端子２７ａを介
して外部に出力されるようになっている。

【０００６】そして、上記のように構成した圧力センサ
のボディ２１を被検出部に接続して、被検出部から圧力
導入孔２３内に圧力が印加されると、その圧力の大きさ
に応じてボディ２１の空所２２内に設けられている金属
ダイアフラム２４の起歪部２４ａが変位するとともに、
起歪部２４ａの変位量に応じて起歪部２４ａ上のストレ
ンゲージ２５がその抵抗値を変化させ、このときのスト
レンゲージ２５の抵抗値の変化を回路部材２７の回路で
増幅処理して、回路部材２７に接続されている端子２７
ａを介して外部に取り出して処理することによって、被
検出部の圧力を検出することができるようになってい
る。

【０００７】そして、上記のように構成した圧力センサ
にあっては、スタンド２８とボディ２１との間、および
スタンド２８と金属ダイアフラム２４との間を溶接した
場合、溶接による熱によって両者は熱膨脹することにな
るが、この場合、両者は材質が異なるために線膨脹係数
が異り、そのため、スタンド２８の上端側のフランジ部
２８ａと下端側のフランジ２８ｂ部との間に薄肉部を設
けて、この薄肉部を径方向内外に膨脹あるいは収縮変形
させることで、金属ダイアフラム２４に作用する溶接時
の応力を緩和するようになっているが、これだけでは十
分でなく、どうしても金属ダイアフラム２４の内部に熱
による歪みが蓄積されてしまうので、金属ダイアフラム
２４の特性が不安定になってしまい、使用の際の補正に
手間がかかってしまうという問題点があった。

【０００８】また、スタンド２８とボディ２１との間、
およびスタンド２８と金属ダイアフラム２４の２箇所を
電子ビーム溶接等により溶接しなければならないので、
金属ダイアフラム２４のボディ２１内への取り付け作業
に非常に手間がかかってしまうという問題点もあった。

【０００９】さらに、スタンド２８を介して金属ダイア
フラム２４をボディ２１内に取り付けるようになってい
るために、金属ダイアフラム２４を小型化することがで
きず、したがって、全体が大型化してしまうという問題
点もあった。

【００１０】この考案は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、金属ダイアフラムをボ
ディに溶接する際、金属ダイアラフムの内部に蓄積され
る歪みの量をできるだけ低減させることにより、金属ダ
イアフラムの特性を安定させるとともに、金属ダイアフ
ラムのボディへの溶接作業を容易にすることによって、
製造コストを低減させ、さらに、金属ダイアフラムを小
型化することによって、全体を小型化することのできる
圧力センサを提供することを目的とするものである。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの考案は、内部に圧力導入孔を介して外部と
連通する空所が設けられるボディと、前記空所内に設け
られて前記圧力導入孔を介して導入される圧力の大きさ
に応じて変位する薄肉円板状の起歪部及び該起歪部の周
縁部に一体に設けられる筒状の固定部からなる金属ダイ
アフラムと、前記起歪部に設けられて起歪部の変位量に
応じて抵抗値を変化させるストレインゲージと、前記空
所内に設けられて前記ストレインゲージの抵抗値の変化
を増幅処理して外部に取り出す回路部材とを具えた圧力
センサにおいて、前記ボディの空所内の前記金属ダイア
フラムが設けられる部位に、内周側に前記圧力導入孔が
貫通し外周側に環状の溝部が形成される状態で筒状の台
座部を一体に形成するとともに、前記金属ダイアフラム
の固定部の端部に環状のフランジ部を一体に形成し、該
フランジ部が嵌合し得る凹部を前記台座部の上面に設け
るとともに、前記凹部内に前記金属ダイアフラムのフラ
ンジ部を嵌合させて該フランジ部の外周面と前記凹部の
内周面との間を一体に溶接した手段を採用したものであ
る。

【００１２】

【作用】この考案は前記のような手段を採用したことに
より、金属ダイアフラムをボディに溶接した際に生じる
熱による歪みは、ボディの空所内に設けた台座部が経方
向内外に膨脹あるいは収縮変形することで緩和されるこ
とになり、したがって、金属ダイアフラムの内部に蓄積
される歪みの量を軽減することができることになる。ま
た、ボディの空所内に設けた台座部に金属ダイアフムを
直接溶接するようにしたので、溶接箇所が少なくなると
ともに、金属ダイアフラムを小型化することができるの
で、全体を小型化することができることになる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に示すこの考案の実施例について
説明する。図１および図２には、この考案による圧力セ
ンサの一実施例が示されていて、図１は部分縦断面図、
図２は図１に示すものの部分拡大断面図である。

【００１４】すなわち、この圧力サンサは、内部に圧力
導入孔３を介して外部と連通する空所２が形成されてい
る金属製のボディ１と、このボディ１の空所２内に設け
られて、圧力導入孔３を介して印加される圧力の大きさ
に応じて変位する薄肉円板状の起歪部４ａ、およびこの
起歪部４ａの周縁部に一体に形成される筒状の固定部４
ｂからなる金属ダイアフラム４と、この金属ダイアフラ
ム４の起歪部４ａ上に貼着あるいは拡散等により所定の
パターンで一体に設けられるとともに、起歪部４ａの変
位量に応じて抵抗値を変化させるストレンゲージ５と、
前記空所２内にポッティング剤６を介して固着されると
ともに、前記ストレンゲージ５の抵抗値の変化を増幅し
て処理する回路が組み込まれている回路部材７とを具え
ている。

【００１５】この場合、前記ボディ１の空所２内の底面
側には、筒状の台座部８が一体に形成されていて、この
台座部８の内周側に前記圧力導入孔３が貫通するように
なっているとともに、台座部８の外周面と空所２の内面
との間には、所定の幅の溝部９が環状に形成され、さら
に、台座部８の上面中央部には凹部８ａが形成されてい
て、この凹部８ａの中心部に前記圧力導入孔３が貫通す
るようになっている。

【００１６】また、前記金属ダイアフラム４の筒状の固
定部４ｂの下端部には、径方向外方に環状に張り出るフ
ランジ部４ｃが一体に形成されていて、このフランジ部
４ｃの外径は前記台座部８の凹部８ａの内径とほぼ同一
寸法に形成されていて、このように形成した金属ダイア
フラム４のフランジ部４ｃを前記台座部８の凹部８ａ内
に嵌合させた状態で、フランジ部４ｃの外周面と凹部８
ａの内周面との間を電子ビーム溶接等により溶接するこ
とで、金属ダイアフラム４は台座部８上に一体に溶着さ
れるようになっている。

【００１７】さらに、前記回路部材７の回路と前記金属
ダイフラム４の起歪部４ａ上のストレンゲージ５との間
はワイヤボンディング等により接続されるようになって
いるとともに、回路部材７の回路は図示しない端子を介
して外部に出力されるようになっている。

【００１８】そして、上記のように構成した圧力センサ
のボディ１を被検出部に接続して、被検出部からボディ
１の圧力導入孔３を介して圧力が印加されると、その圧
力の大きさに応じてボディ１の空所２内の金属ダイアフ
ラム４の起歪部４ａが変位するとともに、起歪部４ａの
変位量に応じて起歪部４ａ上のストレンゲージ５がその
抵抗値を変化させ、このときのストレンゲージ５の抵抗
値の変化を回路部材７の回路で増幅処理して、回路部材
７に接続されている図示しない端子を介して外部に取り
出して処理することにより、被検出部の圧力を検出する
ことができることになる。

【００１９】上記のように構成した圧力センサにあって
は、台座部８の内周側に圧力導入孔３が貫通していると
ともに、台座部８の外周側に環状の溝部９を形成して、
台座部８を径方向内外に変形しやすくしてあるので、金
属ダイアフラム４を台座部８に溶接する場合、金属ダイ
アフラム４と台座部８との材質が異なることにより両者
の線膨脹係数が異なったとしても、溶接時における熱に
よって台座部８が径方向内外に膨脹あるいは収縮変形す
ることで、金属ダイアフラム４に作用する溶接時の応力
を緩和することができることになり、また、圧力作用時
に溶接部に発生する応力をも緩和することができること
になる。これにより、金属ダイアフラム４の内部に蓄積
される熱による歪みの量を著しく軽減することができる
ことになるので、金属ダイアフラム４の特性を安定させ
ることができることになる。また、使用の際の補正も容
易にできることになる。

【００２０】また、金属ダイアフラム４をスタンドを使
用せずに、ボディ１の空所２内の台座部８に直接溶着す
るようにしたことにより溶接箇所が少なくなり、これに
より、金属ダイアフラム４のボディ１への取り付け作業
が容易となるので、製造コストを低減させることもでき
ることになる。

【００２１】また、金属ダイアフラム４をボディ１に直
接取り付けるようにしたことにより、金属ダイアフラム
４を小型化することができるので、全体を著しく小型化
することもできることになる。

【００２２】

【考案の効果】この考案は前記のように構成したことに
より、以下のような効果を奏することになる。すなわ
ち、 １）金属ダイアフラムのフランジ部を、ボディ内台座部
の上面に設けた凹部内に嵌合させ、この状態で、フラン
ジ部の外周面と凹部の内周面との間を一体に溶接した構
成としたことにより、圧力負荷によって金属ダイアフラ
ムが外側に膨らむように変形しようとする。これに対し
て、金属ダイアフラムはボディと溶接固定されているだ
けでなく、ボディ凹部の内周面がその膨脹を抑える構造
となっているので、圧力負荷に対して信頼性の高い、す
なわち強度の高い構造となる。 ２）ボディの空所内の台座部の外周側に環状の溝部を設
けた構成としたことにより、金属ダイアフラムとボディ
材質の違いからそれぞれの線膨脹係数に差があるので、
溶接熱による溶接部およびその近傍の径方向への膨脹、
溶接後の冷却による溶接部およびその近傍の径方向への
収縮の程度にそれぞれ差が生じる。しかし、この溶接部
である円筒状の台座部外周に設けた溝で溶接熱による径
方向への膨脹、収縮に対して自由度を持たせ、ダイアフ
ラム感圧部への溶接熱による残留歪みの影響を緩和でき
る。

【００２３】また、金属ダイアフラムをボディに直接溶
着するようにしたので、金属ダイアフラムのボディへの
溶接作業が容易となり、これにより製造コストを低減さ
せることができき、安価な圧力センサを提供することが
できることになる。

【００２４】さらに、金属ダイアフラムをボディに直接
溶着するようにしたことにより、金属ダイアフラムを小
型化することができるので、全体を著しく小型化するこ
とができることになる等の優れた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による圧力センサを示した部分縦断面
図である。

【図２】図１に示すものの部分拡大断面図である。

【図３】従来の圧力センサを示した部分縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２１……ボディ ２、２２……空所 ３、２３……圧力導入孔 ４、２４……金属ダイアフラム ４ａ、２４ａ……起歪部 ４ｂ、２４ｂ……固定部 ４ｃ、２８ａ、２８ｂ……フランジ部 ５、２５……ストレンゲージ ６、２６……ポッティング剤 ７、２７……回路部材 ８……台座部 ８ａ、２２ａ……凹部 ９……溝部 ２７ａ……端子 ２８……スタンド ２８ｃ……凸部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に圧力導入孔を介して外部と連通す
   る空所が設けられるボディと、前記空所内に設けられて
   前記圧力導入孔を介して導入される圧力の大きさに応じ
   て変位する薄肉円板状の起歪部及び該起歪部の周縁部に
   一体に設けられる筒状の固定部からなる金属ダイアフラ
   ムと、前記起歪部に設けられて起歪部の変位量に応じて
   抵抗値を変化させるストレインゲージと、前記空所内に
   設けられて前記ストレインゲージの抵抗値の変化を増幅
   処理して外部に取り出す回路部材とを具えた圧力センサ
   において、 前記ボディの空所内の前記金属ダイアフラムが設けられ
   る部位に、内周側に前記圧力導入孔が貫通し外周側に環
   状の溝部が形成される状態で筒状の台座部を一体に形成
   するとともに、前記金属ダイアフラムの固定部の端部に
   環状のフランジ部を一体に形成し、該フランジ部が嵌合
   し得る凹部を前記台座部の上面に設けるとともに、前記
   凹部内に前記金属ダイアフラムのフランジ部を嵌合させ
   て該フランジ部の外周面と前記凹部の内周面との間を一
   体に溶接したことを特徴とする圧力センサ。