JPH10185733A

JPH10185733A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH10185733A
Application number: JP34477896A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishigami; 敦史石上; Naohiro Taniguchi; 直博谷口; Masami Hori; 正美堀; Norikimi Kaji; 紀公梶
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力導入管がボディに固定された状態を維持
できる圧力センサを提供する。【解決手段】開口端部１１を形成する貫通孔１２を設
けた筒状のボディ１と、ボディ１に装着されたセンサエ
レメント２と、別の貫通孔４１を設けてボディ１の筒内
部１４に配設された固定管４とを備え、センサエレメン
ト２は、基台２１と、ボディ１の貫通孔１２の一方側に
配された基端部が基台２１に固着されるとともに、先端
部に雄ねじ部２２ｃを設けた圧力導入管２２と、基端部
端面２２ｄに密着固定された圧力センサ部２３とを設
け、固定管４は雌ねじ部４２を設けてその雌ねじ部４２
が回転し雄ねじ部２２ｃと互いに螺合して圧力導入管２
２をボディ１に固定してなる圧力センサにおいて、前記
ボディ１の他方側開口端部１１ｂと、前記固定管４にお
ける前記雌ねじ部４２の反対側端部４２ａとを接合した
接合部４ａを４箇所形成した構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐圧性の高い金属
製のボディにパッケージされて、高圧流体の圧力を測定
する圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図６
に示す構成のものが存在する。このものは、両開口端部
Ａ１を形成する貫通孔Ａ２を設けた筒状の金属製のボデ
ィＡと、ボディＡに装着されたセンサエレメントＢと、
別の貫通孔Ｃ１を設けてボディＡの筒内部に配設された
固定管Ｃとを備え、センサエレメントＢは、樹脂製の基
台Ｂ１と、測定対象である流体を圧力を持って導入する
圧力導入孔Ｂ２１を設けボディＡの貫通孔Ａ２の一方側
に配された基端部が基台Ｂ１に固着されるとともに、先
端部にねじ部Ｂ２２を設けた金属製の圧力導入管Ｂ２
と、圧力導入管Ｂ２の基端部端面に密着固定されて圧力
導入孔Ｂ２１を遮蔽することによって圧力を電気信号に
変換する圧力センサ部Ｂ３とを設け、固定管Ｃは別のね
じ部Ｃ２を有して、その別のねじ部Ｃ２が回転し、ねじ
部Ｂ２２と互いに螺合して圧力導入管Ｂ２をボディＡに
固定する。

【０００３】さらに詳しくは、圧力導入管Ｂ２はねじ部
Ｂ２２である雄ねじが外周部に形成され、固定管Ｃは別
のねじ部Ｃ２である雌ねじが内周部に形成される。基端
部を基台Ｂ１に固着された圧力導入管Ｂ２は、ボディＡ
の貫通孔Ａ２の一方側に配するよう、その貫通孔Ａ２に
挿通される。その状態で、ボディＡの筒内部に配設され
た固定管Ｃを回転すると、固定管Ｃは別のねじ部Ｃ２が
圧力導入管Ｂ２のねじ部Ｂ２２と互いに螺合して、圧力
導入管Ｂ２をボディＡに固定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、固定管Ｃの別のねじ部Ｃ２が圧力導入管Ｂ２
のねじ部Ｂ２２と互いに螺合して圧力導入管Ｂ２をボデ
ィＡに固定した状態で、空気等の流体の圧力を高圧に至
るまで測定できる。

【０００５】しかしながら、固定管Ｃはねじ部Ｂ２２と
螺合しているだけであるので、振動等が負荷されたとき
回転して圧力導入管Ｂ２を固定できなくなるばかりか、
ボディＡの筒内部から外れる場合があった。

【０００６】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、圧力導入管がボディに固
定された状態を維持できる圧力センサを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、両開口端部を形成する
貫通孔を設けた筒状で金属製のボディと、ボディに装着
されたセンサエレメントと、別の貫通孔を設けてボディ
の筒内部に配設された固定管とを備え、センサエレメン
トは、樹脂製の基台と、測定対象である流体を圧力を持
って導入する圧力導入孔を設けボディの貫通孔の一方側
に配された基端部が基台に固着されるとともに、先端部
にねじ部を有した金属製の圧力導入管と、基端部端面に
密着固定されて圧力導入孔を遮蔽することによって圧力
を電気信号に変換する圧力センサ部とを設け、固定管は
別のねじ部を設けてその別のねじ部が回転しねじ部と互
いに螺合して圧力導入管をボディに固定してなる圧力セ
ンサにおいて、前記ボディの他方側開口端部と、前記固
定管における前記別のねじ部の反対側端部とを接合した
接合部を少なくとも１箇所形成した構成にしてある。

【０００８】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記接合部はレーザ溶接でもって複数個形
成された構成にしてある。

【０００９】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のにおいて、前記固定管は前記反対側端部から軸に沿っ
て突出した突壁部が、前記別の貫通孔を外囲するよう設
けられた構成にしてある。

【００１０】請求項４記載のものは、請求項１乃至３記
載のものにおいて、前記圧力導入管は軸に対する直交方
向へ突出した鍔部が前記基端部に設けられるとともに、
その鍔部及び前記ボディの一方側開口端部とそれぞれ密
着する密着手段が、前記圧力導入管を外囲して設けられ
た構成にしてある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３に基づいて以下に説明する。１はボディで、鋼又は
ステンレス等の金属により、一方側開口端部１１ａ及び
他方側開口端部１１ｂからなる開口端部１１を有して筒
状に形成され、一方側が六角ボルト状で他方側が雄ねじ
を有したボルト状で、軸方向での略中心位置に第１貫通
孔１２が設けられ、その第１貫通孔１２の一方側に第１
凹部１３を、また他方側に第２凹部１４をそれぞれ設
け、その第２凹部１４が段部１４ａを有して筒内部を形
成している。また、第１凹部１３及び第２凹部１４のそ
れぞれが、第１貫通孔１２と連通した同心円状に形成さ
れる。

【００１２】２はセンサエレメントで、基台２１と圧力
導入管２２と圧力センサ部２３とを有して構成されてい
る。基台２１は、絶縁性の樹脂により、底部を有して略
角筒状に形成され、内部が収容空間となっている。

【００１３】圧力導入管２２は、コバール又はＦｅＮｉ
合金等の金属により、円筒状に形成され、測定対象であ
る流体を圧力を持って導入する圧力導入孔２２ａが設け
られ、軸方向に対する直交方向へ突出した鍔部２２ｂを
基端部に設け、その基端部が基台２１に一体成形によっ
て固着される。さらにねじ部、すなわち雄ねじ部２２ｃ
が先端部の外周部に形成される。そして、基端部つまり
鍔部２２ｂが、ボディ１の第１貫通孔１２の一方側に配
するようその第１貫通孔１２に挿通されて、基台２１が
第１凹部１３に収容される。

【００１４】圧力センサ部２３は、シリコンダイアフラ
ム２３ａと、軸孔２３ｃを有したガラス台座２３ｂとを
設けて、シリコンダイアフラム２３ａがピエゾ抵抗（図
示せず）を配することによって歪みゲージを形成して、
流体の圧力を電気信号に変換する。シリコンダイアフラ
ム２３ａが軸孔２３ｃを遮蔽するようガラス台座２３ｂ
の一面に密着固定されるとともに、そのガラス台座２３
ｂの他面が半田付けによって、圧力導入管２２の圧力導
入孔２２ａ及び軸孔２３ｃの互いの軸を一致させた状態
で、圧力導入管２２の基端部端面２２ｄに密着固定され
る。つまり、圧力導入孔２２ａが圧力センサ部２３によ
って遮蔽される。

【００１５】３は密着手段で、Ｏリング３１と、リング
状に形成された金属からなるワッシャ３２とで構成さ
れ、Ｏリング３１が合成ゴム又は合成樹脂により、リン
グ状で断面円形状に形成されて押圧されると弾性変形を
生じる。Ｏリング３１及びワッシャ３２が圧力導入管２
２の外周部を外囲した状態で、鍔部２２ｂ及びボディ１
の一方側開口端部１１ａとの間に配設されてそれぞれと
密着する。

【００１６】４は固定管で、鉄又はステンレス合金等の
金属により、第２貫通孔４１を有して円筒状に形成さ
れ、別のねじ部が、すなわち雌ねじ部４２が一端部側の
内周部に、突出部４３が軸方向に対して直交方向へ突出
して他端部側の外周部に、またスリット４４がその突出
部４３にそれぞれ設けられる。そして、ボディ１の筒内
部である第２凹部１４に配設されて、第２貫通孔４１が
圧力導入管２２の第１貫通孔１２と連通するとともに、
スリット４４に工具を挿入し回転することによって雌ね
じ部４２が回転して雄ねじ部２２ｃと互いに螺合する。

【００１７】端子５は、基台２１に固着されて、基台２
１の内部に配された内部端子５１と外部に配され折曲形
成された外部端子５２とを有し、内部端子５１がシリコ
ンダイアフラム２３ａに設けられた電極（図示せず）と
ワイヤボンディングでもって電気的に接続されている。

【００１８】プリント基板６は、回路が形成されたセラ
ミック基板により、ボディ１の第１凹部１３に固定され
るとともに、外部端子５２が挿通され半田付けされるこ
とによって、圧力センサ部２３と電気的に接続される。
端子ブロック７は、３個のコネクタ用端子７１を同時成
形して形成され、コネクタ用端子７１がプリント基板６
を介して端子５と接続される。

【００１９】コネクタ８は、合成樹脂により、角筒状の
着脱部８１と、その着脱部８１の外形よりも大きな径の
円筒状の台座部８２とを有して形成され、台座部８２が
ボディ１の第１凹部１３に嵌挿され、このとき端子ブロ
ック７のコネクタ用端子７１が着脱部８１の筒内に突出
して導出される。

【００２０】ここで、圧力導入管２２を外囲した状態
で、ワッシャ３２が圧力導入管２２の鍔部２２ｂとＯリ
ング３１との間に、Ｏリング３１がワッシャ３２とボデ
ィ１の一方側開口端部１１ａとの間に配するよう、圧力
導入管２２がボディ１の第１貫通孔１２に挿通されると
ともに、固定管４がボディ１の第２凹部１４に配設され
る。

【００２１】固定管４は回転すると突出部４３とボディ
１の段部１４ａとが当接した状態で、雌ねじ部４２が回
転して圧力導入管２２の雄ねじ部２２ｃと螺合する。Ｏ
リング３１が押圧されて均一に弾性変形して、密着手段
３が鍔部２２及びボディの一方側開口端部１１ａとそれ
ぞれ密着し、Ｏリング３１が圧力導入管２２の外周面及
びボディ１の一方側開口端部１１ａのそれぞれと接触す
るとともに、圧力導入管２２がボディ１に固定される。

【００２２】この状態で、ボディ１の他方側開口端部１
１ｂと、固定管４に形成された突出部４３における雌ね
じ部４２の反対側端部４３ａとを、レーザビーム溶接で
もって接合して、円形状の接合部４ａを４箇所形成す
る。ここで、レーザビーム溶接は瞬間的に照射されたレ
ーザの熱で金属を高温化し溶融して接合する溶接方法で
ある。

【００２３】このものの動作を説明する。空気等の高圧
流体は、固定管４の第２貫通孔４１を経由して圧力導入
管２２の圧力導入孔２２ａに導入される。このとき、固
定管４は接合部４ａでボディ１の他方側開口端部１１ｂ
と接合されているので回転せず、したがって、圧力導入
管２２は雄ねじ部２２ｃが固定管４の雌ねじ部４２と螺
合した状態でボディ１に固定され維持されて、たとえ振
動が負荷されたとしても可動することがない。このよう
に、圧力導入管２２がボディ１に固定された状態で、Ｏ
リング３１が押圧されて圧力導入管２２の外周面及びボ
ディ１の一方側開口端部１１ａのそれぞれと接触し、か
つ圧力センサ部２３が圧力導入孔２２ａを遮蔽するよう
圧力導入管２２の基端部端面２２ｄに密着固定されてい
る。したがって、流体は圧力導入孔２２ａから外部へ漏
れることなく、その圧力を圧力センサ部２３に負荷す
る。

【００２４】流体の圧力が圧力センサ部２３に負荷され
ると、圧力センサ部２３に形成されたシリコンダイヤフ
ラム２３ａが、流体の圧力と大気圧との差に比例して撓
む。そして、そのシリコンダイヤフラム２３ａに形成さ
れたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに比例して変化
し、この抵抗値を電気信号として端子５に出力し、プリ
ント基板６に設けられた増幅素子（図示せず）で増幅し
て、コネクタ用端子７１に出力して、流体の圧力を測定
する。

【００２５】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、ボディ１の他方側開口端部１１ｂ
と、固定管４における雌ねじ部４２の反対側端部４３ａ
とを接合した接合部４ａを４箇所形成したから、圧力導
入管２２に設けられた雄ねじ部２２ｃと固定管４に設け
られた雌ねじ部４２とを互いに螺合し固定した状態で、
固定管４が接合部４ａでボディ１と接合されて回転する
ことがなくなって、たとえ振動等が発生しても、ボディ
１の第２凹部１４から外部へ外れることなく、圧力導入
管２２を固定管４でもってボディ１に固定した状態を維
持することができる。

【００２６】また、接合部４ａが瞬間的にレーザを照射
して溶接するレーザ溶接でもって形成されたから、ボデ
ィ１の他方側開口端部１１ｂと、固定管４における雌ね
じ部４２の反対側端部４３ａとが溶接時の熱に起因する
変形を生じることなく接合部４ａを確実に形成できると
ともに、複数個形成されたから、他方側開口端部１１ｂ
と固定管４とをさらに確実に固定することができる。

【００２７】また、鍔部２２ｂが圧力導入管２２の基端
部に設けられるとともに、その鍔部２２ｂ及びボディ１
の一方側開口端部１１ａとそれぞれ密着する密着手段３
が設けられたから、Ｏリング３１が圧力導入管２２を外
囲した状態で鍔部２２ｂ及び一方側開口端部１１ａとの
間で挟み込まれ押圧されて密着し、圧力導入管２２の外
周面及びその一方側開口端部１１ａのそれぞれと接触し
て、その外周面を介して流体が漏れることなく、圧力導
入管２２を外部と気密性よく気密封止できる。

【００２８】なお、第１実施形態では、接合部４ａをレ
ーザ溶接でもって形成したが、レーザ溶接ではなく他の
手段、たとえば接着材等を用いて形成してもよく、さら
に４個形成したが４個でなく１個でもよく、限定されな
い。

【００２９】また、第１実施形態では、雄ねじ部２２ｃ
を圧力導入管２２の先端外周部に、雌ねじ部４２を固定
管４の一端内周部にそれぞれ設けたが、雄ねじ部２２ｃ
を固定管４の一端外周部に、雌ねじ部４２を圧力導入管
２２の先端内周部にそれぞれ設けてもよく、限定されな
い。

【００３０】本発明の第２実施形態を図４乃び図５に基
づいて以下に説明する。なお、第２実施形態では第１実
施形態と異なる機能について述べることとし、第１実施
形態と実質的に同一機能を有する部材については、同一
符号を付して説明を省略する。

【００３１】固定管４は、他端部から、すなわち雌ねじ
部４２の反対側端部４３ａから軸方向に沿って突出した
突壁部４５が、第２貫通孔４１を外囲するよう設けられ
ている。

【００３２】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、突壁部４５が固定管４における雌
ねじ部４２の反対側端部４３ａから軸に沿って突設され
て、第２貫通孔４１を外囲したから、レーザ溶接したと
き発生した溶融物が突壁部４５によって第２貫通孔４１
から遮蔽され、突壁部４５が圧力導入孔２２ａへの溶融
物の侵入を阻止して、圧力導入管２２がつまったり圧力
センサ部２３が破損されることを防止することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載のものは、ボディの他方側
開口端部と、固定管における別のねじ部の反対側端部と
を接合した接合部を少なくとも１箇所形成したから、圧
力導入管に設けられたねじ部と固定管に設けられた別の
ねじ部とを互いに螺合した状態で、固定管が接合部でボ
ディと接合されて回転することがなくなって、たとえば
振動等が発生しても固定管がボディの筒内部から外れる
ことなく、圧力導入管を固定管でもってボディに固定し
た状態を維持することができる。

【００３４】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、接合部が瞬間的にレーザを照射して
溶接するレーザ溶接でもって形成されたから、ボディの
他方側開口端部と固定管における別のねじ部の反対側端
部とが溶接時の熱に起因する変形を生じることなく、接
合部を確実に形成できるとともに、複数個形成されたか
ら、ボディと固定管とを確実に固定することができる。

【００３５】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のの効果に加えて、突壁部が固定管における別のねじ部
の反対側端部から軸に沿って突設されて、別の貫通孔を
外囲したから、レーザ溶接したとき発生した溶融物が突
壁部によって別の貫通孔から遮蔽され、突壁部が圧力導
入孔への溶融物の侵入を阻止して、圧力導入管がつまっ
たり圧力センサ部が破損されることを防止することがで
きる。

【００３６】請求項４記載のものは、請求項１乃至３記
載のものの効果に加えて、鍔部が圧力導入管の基端部に
設けられるとともに、その鍔部及びボディの一方側開口
端部とそれぞれ密着する密着手段が設けられたから、密
着手段が圧力導入管を外囲した状態で鍔部及び一方側開
口端部との間で挟み込まれ押圧されて密着し、圧力導入
管の外周面及びその一方側開口端部のそれぞれと接触し
て、その外周面を介して流体が漏れることなく、圧力導
入管を外部と気密性よく気密封止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正断面図である。

【図２】同上の右側面図である。

【図３】同上の左側面図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す正断面図である。

【図５】同上の固定管の斜視図である。

【図６】従来例を示す正断面図である。

【符号の説明】

１ボディ１１開口端部１１ａ一方側開口端部１１ｂ他方側開口端部１２第１貫通孔（貫通孔）１４第２凹部（筒内部）２センサエレメント２１基台２２圧力導入管２２ａ圧力導入孔２２ｂ鍔部２２ｃ雄ねじ部（ねじ部）２２ｄ基端部端面２３圧力センサ部３密着手段４固定管４ａ接合部４１第２貫通孔（別の貫通孔）４２雌ねじ部（別のねじ部）４３ａ反対側端部４５突壁部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梶紀公大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両開口端部を形成する貫通孔を設けた筒
状で金属製のボディと、ボディに装着されたセンサエレ
メントと、別の貫通孔を設けてボディの筒内部に配設さ
れた固定管とを備え、センサエレメントは、樹脂製の基
台と、測定対象である流体を圧力を持って導入する圧力
導入孔を設けボディの貫通孔の一方側に配された基端部
が基台に固着されるとともに、先端部にねじ部を有した
金属製の圧力導入管と、基端部端面に密着固定されて圧
力導入孔を遮蔽することによって圧力を電気信号に変換
する圧力センサ部とを設け、固定管は別のねじ部を設け
てその別のねじ部が回転しねじ部と互いに螺合して圧力
導入管をボディに固定してなる圧力センサにおいて、前記ボディの他方側開口端部と、前記固定管における前
記別のねじ部の反対側端部とを接合した接合部を少なく
とも１箇所形成してなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】前記接合部はレーザ溶接でもって複数個
形成されたことを特徴とする請求項１記載の圧力セン
サ。
【請求項３】前記固定管は前記反対側端部から軸に沿
って突出した突壁部が、前記別の貫通孔を外囲するよう
設けられたことを特徴とする請求項２記載の圧力セン
サ。
【請求項４】前記圧力導入管は軸に対する直交方向へ
突出した鍔部が前記基端部に設けられるとともに、その
鍔部及び前記ボディの一方側開口端部とそれぞれ密着す
る密着手段が、前記圧力導入管を外囲して設けられたこ
とを特徴とする請求項１乃至３記載の圧力センサ。