JPH0552737U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属ダイアフラムの特性を安定させるととも
に、全体を小型化する。 【構成】 圧力導入孔３を介して外部と連通するボディ
１の空所２内に、内周側に前記圧力導入孔３が貫通し、
外周側に環状の溝部９が形成されるように、筒状の台座
部８を一体に形成する。この台座部８の上面に、薄肉円
板状の起歪部４ａと筒状の固定部４ｂとからなる金属ダ
イアフラム４の固定部４ｂに溶着する。溶接時の熱によ
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
による歪みの量を軽減させることができることになる。

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２４ａ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２６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２ ４ａ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２７ａ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たボディと、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、および この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 レンゲージと、前記空所内に設けられて、前記ストレ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であって、前記ボデ ィ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し、こ の台座部上に前記金属ダイアフラムの固定部を一体に溶接し、このとき前記台座 部が径方向内外に膨脹あるいは収縮変形することにより、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ように構成し、また、前記金属ダイアフラム の固定部の端部には環状のフランジ部が一体に設けられていて、このフランジ部 を前記台座部の上面に設けた凹部内に嵌合させた状態で、フランジ部の外周面と 凹部の内周面との間が一体に溶接されるようになっているという手段を採用した 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 ４ｂ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８ａ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、これにより、金属ダイフラム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て、金属ダイアフラムをボディに溶接する際に 、溶接の熱によって台座部を径方向内外に膨脹あるいは収縮変形させるようにし たことにより、金属ダイアフラムの内部に蓄積される溶接の熱による歪みの量を 著しく少なくすることができることになり、これにより、金属ダイアフラムの特 性を安定させることができることになるので、使用の際の補正が容易にできるこ とになる。

【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。

【提出日】平成４年９月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【考案の効果】

この考案は、前記のように構成して、金属ダイアフラムをボディに溶接する際 に、溶接の熱によって台座部を径方向内外に膨脹あるいは収縮変形させるように したことにより、金属ダイアフラムの内部に蓄積される溶接の熱による歪みの量 を著しく少なく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 する応力も小さく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 の特性を安定させることができることになるので、使用の際の補正が容易にでき ることになる。

【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 (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に圧力導入孔（３）を介して外部と
   連通する空所（２）が設けられたボディ（１）と、前記
   空所（２）内に設けられて、前記圧力導入孔（３）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（４ａ）、およびこの起歪部（４ａ）の周縁
   部に一体に設けられる筒状の固定部（４ｂ）からなる金
   属ダイアフラム（４）と、前記起歪部（４ａ）に設けら
   れて、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）内に設け
   られて、前記ストレンゲージ（５）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（７）とを具えた圧
   力センサであって、前記ボディ（１）の前記金属ダイア
   フラム（４）が設けられる部位に、内周側に前記圧力導
   入孔（３）が貫通し、外周側に環状の溝部（９）が形成
   される状態で、筒状の台座部（８）を一体に形成し、こ
   の台座部（８）上に前記金属ダイアフラム（４）の固定
   部（４ｂ）を一体に溶接し、このとき前記台座部（８）
   が径方向内外に膨脹あるいは収縮変形することにより、
   金属ダイアフラム（４）の内部に蓄積される歪みの量を
   軽減するように構成したことを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記金属ダイアフラム（４）の固定部
   （４ｂ）の端部には環状のフランジ部（４ｃ）が一体に
   設けられていて、このフランジ部（４ｃ）を前記台座部
   （８）の上面に設けた凹部（８ａ）内に嵌合させた状態
   で、フランジ部（４ｃ）の外周面と凹部（８ａ）の内周
   面との間が一体に溶接されるようになっている請求項１
   記載の圧力センサ。