KR101016495B1 - 격막식 압력 센서 - Google Patents

Abstract

두께가 얇은 수압막을 사용할 수 있는 구성을 구비하는 동시에 응답 성능이 우수하고, 계측 오차가 적은 격막식 압력 센서를 제공한다.

하우징(1) 내를 수압막(30)에 의해 제1 실(31)과 제2 실(32)로 구획하여, 제1 실(31)에는 압력 전달 매체를 충전하는 동시에 제1 실(31)에는 압력 전달 매체의 압력을 계측 가능하게 압력 센서(9)를 설치하고, 제2 실(32)에는 계측 대상 유체의 압력을 공급하여 수압막(30)의 변위에 따라 변화되는 제1 실(31) 내의 압력 전달 매체의 압력을 압력 센서(9)로 검출하여 계측 대상 유체의 압력을 계측 가능하게 한 격막식 압력 센서에 있어서, 수압막(30)의 두께를 0.2㎜ 이하로 하는 동시에 하우징의 제1 실(31)의 내벽(31A) 및 제2 실(32)의 내벽(32A)의 형상을 수압막(30)이 최대 변형되었을 때의 형상과 대략 일치시켜, 압력 센서(9)에 통하는 제1 실의 내벽(31A)에는 복수의 가는 구멍(33)을 형성하였다.

하우징, 수압막, 내벽, 압력 센서, 압력 전달 매체

Description

격막식 압력 센서{DIAPHRAGM PRESSURE SENSOR}

본 발명은 압력 계측 분야에 속하며, 부르동관식 압력계나 전기식 압력 센서 등의 시판되는 압력 센서를, 산이나 알카리성 유체에 의한 적응, 오염을 기피하는 분야, 금속 이온 용출을 기피하는 분야에서의 적응을 가능하게 한 것으로, 기계, 화학, 전기(반도체), 식품 등 매우 다방면에 걸친 격막식 압력 센서에 관한 것이다.

일반적으로 하우징 내를 수압막에 의해 제1 실과 제2 실로 구획하여, 상기 제1 실에는 압력 전달 매체를 충전하는 동시에, 당해 제1 실에는 압력 전달 매체의 압력을 계측 가능하게 압력 센서를 설치하고, 상기 제2 실에는 계측 대상 유체의 압력을 공급하여 상기 수압막의 변위에 따라 변화되는 압력 전달 매체의 압력을 상기 압력 센서로 검출하여 계측 대상 유체의 압력을 계측 가능하게 한 격막식 압력 센서가 알려져 있다.

이러한 종류의 격막식 압력 센서로, 황산이나 염산, 혹은 암모니아 등의 부식성 유체의 압력 계측을 행할 경우에는 수압막 등의 접액부에 내식성을 갖는 하스테로이(등록 상표) C나 탄탈 등의 특수한 금속을 사용하거나, 혹은 금속 이온의 용 출이나 오염을 기피하는 반도체 공업 관계 등에서는 수압막에 테플론(등록 상표) 등의 수지를 사용한 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌1 참조).

<특허 문헌1> 일본 특허 공개 제2006-275702호

그러나, 종래의 구성에서는 수압막의 두께(t)가 강도적으로 「t≥0.5㎜」로 두껍기 때문에 그 질량이 커져 응답 성능이 뒤떨어진다는 문제가 있었다．

또한, 하우징을 제1 실측의 제1 하우징과 제2 실측의 제2 하우징으로 분할하여 구성한 경우에는 제1 하우징 및 제2 하우징의 각 맞춤면의 사이에 시일 부재로서, 예를 들어 O링을 개재 장착해야 하는데, 종래 이것이 격막식 압력 센서의 소형화를 저해하는 요인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 기술이 갖는 과제를 해소하여, 두께가 얇은 수압막을 사용할 수 있는 구성을 구비하는 동시에 응답 성능이 우수하며 계측 오차가 적은 격막식 압력 센서를 제공하는 것이다.

또한, 하우징을 제1, 제2 하우징으로 분할하여 구성한 경우에 각 하우징의 맞춤면 사이에 O링 등을 개재 장착하는 일 없이 맞춤면을 시일할 수 있는 격막식 압력 센서를 제공하는 것이다.

본 발명은, 하우징 내를 수압막에 의해 제1 실과 제2 실로 구획하여, 상기 제1 실에는 압력 전달 매체를 충전하는 동시에, 당해 제1 실에는 압력 전달 매체의 압력을 계측 가능하게 압력 센서를 설치하고, 상기 제2 실에는 계측 대상 유체의 압력을 공급하여 상기 수압막의 변위에 따라 변화되는 제1 실 내의 압력 전달 매체의 압력을 상기 압력 센서로 검출하여 계측 대상 유체의 압력을 계측 가능하게 한 격막식 압력 센서에 있어서, 상기 수압막은 수지제이고, 그 두께를 0.2㎜ 이하로 하는 동시에, 상기 하우징을 제1 실측의 제1 하우징과 제2 실측의 제2 하우징으로 분할하여 형성하고, 상기 제2 하우징을 내식성이 우수한 수지 재료로 형성하는 동시에, 상기 제1 하우징을 상기 수지 재료보다 경도가 높은 재료로 형성하고, 상기 제1 하우징에는 V자의 돌기를 형성하고, 상기 제2 하우징에는 상기 돌기가 끼워지는 V자 홈을 형성하고, 홈의 V자가 이루는 각도를 돌기의 V자가 이루는 각도보다 크게 설정하고, 상기 하우징의 제1 실의 내벽 및 제2 실의 내벽의 형상을, 상기 수압막이 최대 변형되었을 때의 카테나리 곡선 형상과 대략 일치시키고, 상기 압력 센서로 통하는 상기 제1 실의 내벽에는 복수의 가는 구멍을 형성하고, 상기 수압막이 조립 시에 상기 내벽의 형상과 대략 동일 형상으로 소성 변형되어, 상기 제2 실측에 지지되고, 상기 수압막의 주연부가 상기 돌기 및 상기 홈 사이에 끼움 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 하우징의 제1 실의 내벽 및 제2 실의 내벽의 형상을 수압막이 최대 변형되었을 때의 형상과 대략 일치시켰기 때문에, 만약 계측 대상 유체의 압력이 과대하여 그 압력이 수압막에 부여되어 상기 수압막이 최대 변형되었다고 해도 수압막은 제1 실의 내벽면에 균등하게 접촉되기 때문에, 수압막으로의 응력 집중은 없어 상기 막압을 0.2㎜ 이하로 얇게 해도 파손되지 않고 강도적으로 견딜 수 있는 것으로 된다．

또한, 제1 실의 내벽에는 압력 센서로 통하는 복수의 가는 구멍을 갖기 때문에, 가령 수압막이 최대 변형되어 상기 수압막이 제1 실의 내벽에 접촉되어도, 상기 수압막에는 가는 구멍에 대응하는 부분에만 압력이 가해진다. 따라서, 제1 실의 내벽에 압력 센서로 통하는 큰 구멍을 형성하는 것과 비교하여, 수압막에 가해지는 압력이 감소되어 상기 막압을 0.2㎜ 이하로 얇게 해도 파손되지 않고 강도적으로 견딜 수 있는 것이 된다.

상기 수압막이 상기 내벽의 형상과 대략 동일 형상으로 소성 변형되어, 상기 제2 실에 미리 변형된 상태로 지지되어 있어도 된다．

또한, 상기 하우징을 제1 실측의 제1 하우징과 제2 실측의 제2 하우징으로 분할하여 구성하고, 제1 하우징 및 제2 하우징의 한 쪽의 맞춤면에 단면이 대략 쐐기 형상인 돌기를 형성하고, 다른 쪽의 맞춤면에는 상기 돌기가 끼워지는 단면이 대략 쐐기 형상인 홈을 형성하여 이들 돌기 및 홈 사이에 상기 수압막의 주연부를 끼움 지지해도 된다.

또한, 상기 제1 하우징을 내식성이 우수한 수지 재료로 형성하는 동시에, 상기 제1 하우징을 상기 수지 재료보다도 경도가 높은 재료로 형성하고, 제1 하우징에 상기 돌기를 형성하고, 제2 하우징에 상기 홈을 형성해도 된다.

상기 수압막이 수지 박막에 의해 금속 박막, 수지제의 시일제, 혹은 내액성을 갖는 그리스 중 어느 하나를 샌드위치 구조로 하여 구성되어 있어도 된다.

본 발명은, 하우징의 제1 실의 내벽 및 제2 실의 내벽의 형상을 수압막이 최대 변형되었을 때의 형상과 대략 일치시켰기 때문에, 만약 계측 대상 유체의 압력이 과대하여 그 압력이 수압막에 부여되어 상기 수압막이 최대 변형되었다고 해도 수압막은 제1 실의 내벽면에 균등하게 접촉되기 때문에, 수압막으로의 응력 집중은 없어 상기 막압을 0.2㎜ 이하로 얇게 해도 파손되지 않고 강도적으로 견딜 수 있는 것으로 된다．

또한, 제1 실의 내벽에는 압력 센서로 통하는 복수의 가는 구멍을 갖기 때문에, 만약 수압막이 최대 변형되어 상기 수압막이 제1 실의 내벽에 접촉되어도 상기 수압막에는 가는 구멍에 대응하는 부분에만 압력이 가해진다. 따라서, 제1 실의 내벽에 압력 센서로 통하는 큰 구멍을 형성하는 것과 비교하여, 수압막에 가해지는 압력이 감소되어 상기 막압을 0.2㎜ 이하로 얇게 해도 파손되지 않고 강도적으로 견딜 수 있는 것으로 된다．

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부의 도면을 참조하여 설명한다.

도1의 (A)에 있어서, 참조 부호 1은 하우징을 나타내고, 이 하우징(1)은 상부 하우징(제1 하우징)(3)과 하부 하우징(5)(제2 하우징)으로 분할되어 구성된다.

상부 하우징(3)의 상부에는 설치 구멍(7)이 형성되고, 설치 구멍(7)에는 시판되는 부르동관식의 압력 센서(9)가 나사 결합된다. 또한, 상부 하우징(3)의 양측부에는 충전 구멍(11) 및 니들 밸브 구멍(13)이 동일 축선 상에 형성되고, 니들 밸브 구멍(13)에는 O링으로 시일한 상태로 니들 밸브 본체(15)가 축 방향으로 진퇴 가능하게 끼워 맞추어져, 니들 밸브 본체(15)의 선단(15A)은 충전 구멍(11)의 내측 단부(11A)를 폐색하는 것이 가능하다.

상부 하우징(3)의 하부에는 맞춤면(3A)이 설치되고, 맞춤면(3A)에는 하부 하우징(5)의 맞춤면(5A)이 접촉되어, 상부 하우징(3)과 하부 하우징(5)은 복수의 볼트(17)[도1의 (B)]로 체결되어 있다. 하부 하우징(5)은 테플론 수지제이며, 상부 하우징(3)은 테플론 수지보다도 경도가 큰 재질(예를 들어, PBT, POM이나 PPS 수지 등이나, 금속제)이다.

상부 하우징(3)의 맞춤면(3A)에는 도2에 도시한 바와 같이 내주측에 한층 높 게 된 맞춤면(3B)이 설치되고, 상기 맞춤면(3B)에는 단면이 대략 쐐기 형상인 돌기(21)가 고리 형상으로 형성되어 있다. 하부 하우징(5)의 맞춤면(5A)에는 상기 맞춤면(3B)에 대응하여 내주측에 한층 낮게 된 맞춤면(5B)이 설치되고, 상기 맞춤면(5B)에는 돌기(21)가 끼워 맞추어지는 단면이 대략 쐐기 형상인 홈(23)이 고리 형상으로 형성되어 있다.

하부 하우징(5)의 하부에는 접속 구멍(25)이 형성되고, 접속 구멍(25)에는 관(도시하지 않음)이 접속되어 상기 관을 통하여 계측 대상 유체가 공급된다.

수압막(30)은, 도1에 도시한 바와 같이 하우징(1)의 내부를 제1 실(31)과 제2 실(32)로 구획하고 있으며, 제1 실(31) 및 제2 실(32) 각각의 용적은 수압막(30)의 변위에 따라 변화된다. 수압막(30)은, 도2에 도시한 바와 같이 중앙부(30A)가 수압막(30)의 최대 변형 시의 형상까지 제2 실(32)측에 미리 소성 변형되어 있고, 평판 형상의 주연부(30B)가 도1에 도시한 바와 같이 맞춤면(3A, 3B, 5A, 5B) 및 돌기(21)와 홈(23) 사이에 끼움 지지되고, 이에 의해 상부 하우징(3) 및 하부 하우징(5) 사이에 지지되어 있다. 이 경우, 수압막(30)이 맞춤면(3A, 3B, 5A, 5B) 사이를 시일하기 위해 O링 등의 시일 부재가 불필요해진다. 홈(23)의 V자가 이루는 각도를 돌기(21)의 V자가 이루는 각도보다도 크게 설정하여 체결 시의 수압막(30)의 파손을 방지하고 있다.

수압막(30)은 접액부측의 수압막 재질로서, 예를 들어 테플론계 수지를 이용하고, 압력 센서(9)측의 수압막 재질로서 금이나 탄탈, 티탄, SUS316 등의 금속박을 이용하고, 그 위에 PTFE나, FEP, PFA, FTFE 수지 등의 박막을 배치하고, 2 종류 이상의 수압막 재료로 샌드위치 구성하는데, 그 두께(t)는 「t≤0.2㎜」로 얇게 형성되어 있다. 수압막(30)은 샌드위치 구조에 한정되지 않고, 수지 박막에 의해 수지제의 시일제(예를 들어 니치아스 주식회사 제품의 NAFKON PASTE), 테플론과 동등한 내액성을 갖는 그리스(예를 들어 다이킨 주식회사 제품의 DAIFLO GREASE) 등을 샌드위치 구조로 해도 된다. 수압막(30)을 테플론계의 수지 박막만으로 구성한 경우에는 측정 대상 유체가 통과할 가능성을 갖고 있으나, 본 구성에서는 금속 박막, 수지제의 시일제, 혹은 내액성을 갖는 그리스 중 어느 하나를 샌드위치 구조로 하여 구성하기 때문에, 측정 대상 유체의 통과율을 저감시킬 수 있어 안전 계측이 가능하게 된다.

하우징(1)의 제1 실(31)의 내벽(31A) 및 제2 실(32)의 내벽(32A)의 형상은 수압막(30)이 최대 변형되었을 때의 형상(예를 들어, 카테나리 곡선의 형상)과 대략 일치하도록 형성되어 있다. 제1 실(31)의 내벽(31A)에는 제1 실(31)과 설치 구멍(7)을 연통하는 복수의 가는 구멍(33)(「직경 d1≤2㎜」)이 형성되고, 가는 구멍(33)은 도3에 도시한 바와 같이 설치 구멍(7)의 구멍 직경의 범위 내에 밀하게 형성된다.

또한, 제2 실(32)의 내벽(32A)에는 제2 실(32)과 접속 구멍(25)을 연통하는 가는 구멍(34)(「직경 d2≤1㎜」)이 형성된다.

도1의 (A)를 참조하면 상부 하우징(3)과 하부 하우징(5) 사이에 수압막(30)을 끼워 하우징(3, 5) 사이를 체결한 후, 상부 하우징(3)의 설치 구멍(7)에 압력 센서(9)를 연결한다. 이어서, 니들 밸브 본체(15)를 후퇴시켜, 충전 구멍(11), 설 치 구멍(7) 및 제1 실(31)을 연통한 후에 충전 구멍(11)을 통하여 제1 실(31) 내에 실리콘·오일 등의 압력 전달 매체를 충전한다. 충전 시에는 충전 구멍(11)으로부터 「진공, 충전, 진공, 충전…」의 반복 작용을 행하여, 액중의 기포를 배제하고 충전을 행한다. 충전 후에는 니들 밸브 본체(15)를 전진시켜, 상기 니들 밸브 본체(15)의 선단(15A)으로 충전 구멍(11)의 내측 단부(11A)를 폐색한다. 그리고, 충전 구멍(11)에 폐색 플러그(도시하지 않음)를 나사 결합한다.

부르동관식의 압력 센서(9)는 외부 진동이나 맥동 계측에 약하여 정기적으로 교환되는 경우가 많다. 이러한 경우, 압력 전달 매체를 다시 진공 충전해야 하나, 종래 충전 구멍은 그대로 개방되어 있었기 때문에 충전 완료 후, 플러그를 체결할 때에 압력 전달 매체의 액체 중에 공기가 재혼입되고, 또한 플러그를 비틀어 넣을 때 내부 가압을 발생시켜 제로점 조정의 작업이 어려웠다.

본 구성에서는 니들 밸브 본체(15)로 충전 구멍(11)의 내측 단부(11A)를 폐색한 후에 충전 구멍(11)을 폐색 플러그로 폐색하기 때문에, 폐색 플러그 체결 시의 공기 혼입, 내부 가압을 방지할 수 있어 고도의 조정을 실현할 수 있다.

상기 수압막(30)을 형성할 경우, 예를 들어 조립 시에 소성 변형하면 된다. 이 경우, 상기한 바와 같이 샌드위치 구성한 평판 형상의 「1 내지 복수매의 박막 」으로 이루어지는 수압막의 소재를 준비하고, 이 평판 형상의 수압막을 상부 하우징(3)과 하부 하우징(5) 사이에 끼우고, 하부 하우징(5)의 접속 구멍(25)으로부터 임의의 압력을 부하시켜 방치한다. 이에 의해, 수압막의 중앙부를 상부 하우징(3)의 내벽(31A)에 설치한 「수압막이 변형되는 최대 변형 상태의 카테나리 곡선 형상 」으로 밀착시켜 과대 압력으로 소성 변형시킨다. 이 구성에서는 카테나리 곡선 형상을 간단히 형성할 수 있다.

격막식 압력 센서에서는 압력 전달 매체(충전 액체)가 압력 센서(9)와 압력 평형 상태에 있을 경우에 비록 그 압력이 100MPa이라는 과대 압력 상태라도 철근 콘크리트벽에 눌려진 「종이」와 같이 수압막(30)의 두께(t)가 1㎛이어도 파손될 일은 없다. 이러한 생각으로, 수압막(30)으로서 「t≤0.2㎜」의 막을 사용했다. 이러한 종래를 초과하는 얇은 수압막(30)의 적용에 의해 질량의 삭감에 의한 운동 에너지 경감을 꾀할 수 있어, 압력 계측의 응답 성능이 대폭 향상되어, 그 결과 응답 성능이 우수한 전기식의 트랜스듀서의 적용을 가능하게 했다.

수압막(30)의 운동 에너지(E)는 그 질량을 m, 속도를 V로 하면, E=mV²/2로 표현된다. 압력을 받는 유효 면적을 A, 수압막의 두께를 t, 수압막 재질의 비중량을 γ로 하면, E=(A·t)γ·V²/2로 표현된다.

작동 압력(≒오차 압력)을 일정하게 하면, 압력을 받는 유효 면적(A)의 소형화는 곤란하다. 한 쪽의 두께(t)에 대해서는 시판되는 테플론·고무(FPM)제 다이어프램의 두께 「t=0.5㎜」를, 예를 들어 「t=0.1㎜」로 하면 응답 성능을 대충 「0.5/0.1=5」배 향상시킬 수 있다.

또한, 과대 압력이 부하된 경우에도 수압막이 파손되지 않도록 제1 실(31)의 내벽(31A)의 형상을, 수압막(30)이 최대 변형되었을 때의 형상(예를 들어, 카테나리 곡선의 형상)과 대략 일치시켰다. 그로 인해, 과대 압력이 부여되어, 수압 막(30)이 최대 변형된 경우에는 제1 실(31)의 내벽(31A)에 균등하게 접촉된다. 결국, 과대 압력이 수압막에 부하된 경우에도 내벽(31A)에 유지·밀착되어, 수압막(30)으로의 응력 집중이 없어 「t≤0.2㎜」의 얇은 수압막이어도 막이 파손되지 않는다.

수압막(30)을 지지하는 하우징에 있어서, 압력 센서(9)와 수압막(30) 사이를 연통하는 유로를 복수개의 가는 구멍(33)으로 했기 때문에 과대 압력이 부하되어도 상기 수압막(30)에는 가는 구멍(33)에 대응하는 부분에만 압력이 가해진다.

가는 구멍(33)의 내경을, 예를 들어 1㎛로 한 경우 1MPa의 과대 압력 시에 상기 가는 구멍(33)에 부하되는 힘(F)은 F≒π·10(㎏/㎠)(1/10000)2/4≒7.9×10^-2㎎으로, 수압막(30)에는 미소한 힘밖에 작용하지 않는다. 따라서, 제1 실(31)의 내벽(31A)에 압력 센서(9)로 통하는 큰 구멍을 형성한 것과 비교하여, 「t≤0.2㎜」의 얇은 수압막이어도 파손되지 않고 안전하게 계측 가능하게 되었다. 제1 실(31)의 내벽(31A)의 가는 구멍(33)이 「직경 d1≤2㎜」이기 때문에 「t≤0.2㎜」의 얇은 수압막(30)에, 예를 들어 10MPa 이상의 과대 압력이 부하되어도 막이 파손되지 않는다.

접액부인 하부 하우징(5)에 테플론계 재료를 이용하는 동시에 비접액부인 상부 하우징(3)에는 강도적으로 강한 재료를 이용하고, 게다가 강성이 높은 상부 하우징(3)의 맞춤면에 돌기(21)를 형성함으로써, 양 하우징(3, 5)의 체결 시에는 상부 하우징(3)의 V자 형상의 돌기(21)가 수압막(30)을 개재하여 하부 하우징(5)의 V 자 형상의 홈(23)에 파고 들어, 누설이 없는 확실한 시일을 기능시켜 O링 등의 시일재를 불필요하게 하여, 계측기의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 테플론이나 폴리에틸렌 등의 수지제 수압막(30)은 기체를 투과하기 때문에 장시간, 수압막(30)에 압력을 부하시키고 있으면, 수압막(30)을 개재하여 압력 전달 매체(충전 액체)로 부하 기체가 용출되어, 부하 압력이 제로가 되어도 용출 기체의 압력에 의해 압력 센서(9)의 제로점이 이동할 우려가 있다.

본 구성에서는 수압막(30)에 있어서는 접액측에 테플론계 박막을 사용하고, 압력 센서(9)측에는 코어 재료로서, 예를 들어 금, 탄탈, 티탄, SUS316 등의 금속박을 배치하고, 또한 그 위에 테플론계 박막을 배치하여 샌드위치 구조로 했기 때문에 계측 대상 유체로서, 예를 들어 기체가 접액측의 테플론계 박막을 침투해도 코어 재료에 의해 저지되어, 그것이 제1 실(31)에 이르는 일이 없다.

압력 센서(9)가, 용적 변화가 큰 「부르동관식 압력계」일 경우 수압막(30)이 평판이면 수압막(30)의 외경을 크게 해야만 한다.

이 구성에서는 수압막(30)의 중앙부(30A)가 상기 수압막(30)의 최대 변형 시의 형상까지 제2 실(32)측에 미리 소성 변형되어, 계측 대상 유체의 압력이 부가 된 경우에는 제1 실(31)측으로 반전되어 변위되기 때문에 평판 형상의 막과 비교하여 수압막(30)의 외경을 크게 하지 않고, 큰 용적 변화를 실현할 수 있다.

도4에 있어서, 횡축은 압력 센서(9)를 하우징(1)에 장착하여 압력을 부하했을 때의 압력 센서(9)의 계측값을 나타내고, 종축은 압력 센서(9)를 하우징(1)에 장착하지 않고 직접 압력을 부하했을 때의 압력 센서(9)의 계측값을 나타낸다. 이 하우징(1)에 설치한 수압막(30)의 두께(t)는 「t=0.1㎜」이다. 도4로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 양자의 상관 계수(R)는 「R²=1」로 완전 일치하고, 비례 상수는 「0.9997」로 0.003의 차이가 있으나, 이 차이는 압력 센서(9)의 정밀도에 의한 개체 차이라고 생각되기 때문에 하우징(1) 장착에 의한 오차는 「제로」였다.

도5는 다른 실시 형태를 도시한다. 또한, 도5에서 도1과 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 도시하고, 그 설명을 생략한다. 두께 「t≤0.2㎜」의 수압막(30)을 적용하여, 응답 성능을 좋게 한 결과, 도5에 도시한 바와 같이 압력 센서에 응답 성능이 우수한 맥동 계측 가능한 전기식 압력 센서 「전기식 트랜스듀서」(9A)를 이용하는 것이 가능하게 되었다. 응답 성능 중시의 경우에는 계측 부위에 연통되는 유로(36)의 내경(d2)이 「d2≥8㎜」로 형성된다. 또한, 가는 구멍(33)의 내경(d1)이「d1≥2㎜」로 형성된다. 그런데, 도2에 도시하는 바와 같이, 맥동이나 워터·해머 현상에 약한 부르동관식의 압력 센서(9)를 사용한 경우, 압력 센서(9)가 파손될 우려가 있다. 따라서, 도2에 도시하는 구성에서는, 맥동 평활화를 위해 가는 구멍(34)의 직경이 「d2≤1㎜」로 좁혀져, 맥동 억제가 도모된다. 계측부의 가는 구멍(34)을 「d2≤1㎜」로 함으로써, 맥동 압력의 평균 압력 계측을 가능하게 하여, 워터·해머 현상 시에도 압력계의 손상을 회피하여, 고정밀도·고내구 성능을 실현할 수 있다. 이 결과, 도2 또는 도5에 도시하는 바와 같이, 직경(d2)이 상이한 2 종류의 하부 하우징(5)을 이용함으로써 부르동관식의 압력 센서를 포함하는, 시판되는 모든 압력 센서의 적용이 가능하게 된다.

도1의 (A)는 본 발명의 한 실시예를 도시하는 단면도, 도1의 (B)는 저면도.

도2는 하우징의 단면도.

도3은 상부 하우징의 저면도.

도4는 격막식 압력 센서의 계측 정밀도를 도시하는 도면．

도5의 (A)는 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도, 도5의 (B)는 저면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하우징

3 : 상부 하우징(제1 하우징)

5 : 하부 하우징(제2 하우징)

9 : 압력 센서

11 : 충전 구멍

13 : 니들 밸브 구멍

15 : 니들 밸브 본체

21 : 돌기

23 : 홈

30 : 수압막

31 : 제1 실

32 : 제2 실

Claims (7)

1. 하우징 내를 수압막에 의해 제1 실과 제2 실로 구획하여, 상기 제1 실에는 압력 전달 매체를 충전하는 동시에, 당해 제1 실에는 압력 전달 매체의 압력을 계측 가능하게 압력 센서를 설치하고, 상기 제2 실에는 계측 대상 유체의 압력을 공급하여 상기 수압막의 변위에 따라 변화되는 제1 실 내의 압력 전달 매체의 압력을 상기 압력 센서로 검출하여 계측 대상 유체의 압력을 계측 가능하게 한 격막식 압력 센서에 있어서,

   상기 수압막은 수지제이고, 그 두께를 0.2㎜ 이하로 하는 동시에,

   상기 하우징을 제1 실측의 제1 하우징과 제2 실측의 제2 하우징으로 분할하여 형성하고, 상기 제2 하우징을 수지 재료로 형성하는 동시에, 상기 제1 하우징을 상기 수지 재료보다 경도가 높은 재료로 형성하고, 상기 제1 하우징에는 V자의 돌기를 형성하며, 상기 제2 하우징에는 상기 돌기가 끼워지는 V자의 홈을 형성하고,

   홈의 V자가 이루는 각도를 돌기의 V자가 이루는 각도보다도 크게 설정하고,

   상기 하우징의 제1 실의 내벽 및 제2 실의 내벽의 형상을, 상기 수압막이 최대 변형되었을 때의 카테나리 곡선 형상과 일치시키고,

   상기 압력 센서로 통하는 상기 제1 실의 내벽에는 직경 2mm 이하의 구멍을 복수개 형성하고,

   상기 수압막이 조립 시에 상기 제2 실의 내벽의 형상과 동일 형상으로 소성 변형되어, 상기 제2 실측에 지지되고, 상기 수압막의 주연부가 상기 돌기 및 상기 홈 사이에 끼움 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 격막식 압력 센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 수압막이 금속 박막, 수지제의 시일제 혹은 그리스 중 어느 하나를 사이에 두고 그 양쪽을 수지 박막으로 덮은 샌드위치 구조로 하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 격막식 압력 센서.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images