WO2005119194A1

WO2005119194A1 - 圧力センサモジュール、および圧力検出装置

Info

Publication number: WO2005119194A1
Application number: PCT/JP2005/010022
Authority: WO
Inventors: Kenji Nagasawa; Ayumu Sakamoto; Takahiro Shimada
Original assignee: Nagano Keiki Co., Ltd.
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2005-12-15
Also published as: EP1754963B1; JP4065894B2; KR100970038B1; TW200604504A; EP1754963A1; JPWO2005119194A1; US7367233B2; US20070227254A1; KR20070034478A; EP1754963A4; TWI359263B

Abstract

　ダイアフラム２２と薄膜層３１との間に保持空間３４を形成し、この保持空間３４に第１ケースの外部と連通する通気孔３２１を設けた。これにより、被検出流体として、例えば腐食性のガスや薬液などを用いた場合、被検出流体の腐食性ガス成分が保持空間３４に透過したとしても、通気孔３２１からケースの外部に透過した腐食性ガス成分体を換気できる。したがって、被検出流体によるダイアフラム２２の腐食を防止でき、圧力センサモジュール２の長寿命化が図れる。

Description

明細書

圧力センサモジュール、および圧力検出装置

技術分野

[0001] 本発明は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサモジュール、および圧力検出装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、腐食性の強いガスや薬液の配管などに使用される圧力トランスミッタや圧力測定装置などがある。このような圧力トランスミッタや圧力測定装置などは、腐食性の強いガスや薬液などと接し、その圧力を検知する圧力センサモジュールが設けられている（例えば、特許文献 1および特許文献 2参照)。

[0003] 特許文献 1に記載のダイアフラム圧力センサは、開口部側に PFA(PerFluoroAlkox ylalkane)製の圧力導入部材が嵌合されている。この圧力導入部材には、 PFA製の受圧架台が溶着され、この受圧架台の内部側の面にダイァフラムが接着されている。そして、ダイァフラムのさらに内側面に圧力センサ部が設けられていて、被検出流体であるガスや薬液などの圧力によるダイァフラムの変位を抵抗変化に変換して電気信号として取り出している。ここでこのダイァフラムの表面は、腐食性の強いガスや薬液により腐食されるのを防ぐため、 PFA榭脂により防護加工されている。

[0004] 特許文献 2に記載の圧力センサモジュールは、キヤビティのリップ上に可撓性膜が設置され、この可撓性膜の頂部に圧力センサが設けられて、被検出流体の圧力により可撓性膜が変位し、この変位量を圧力センサにて検出することで被検出流体の圧力を検出している。この可撓性膜は、例えばテフロン (ィー 'アイ'デュポン 'ドウ'ヌムール'アンド'カンパ-一の登録商標)などにより形成され、この可撓性膜の上表面には、溝部、もしくはチャンネルのパターンが形成され、ピンホール通路を残した状態で形成されている。また、この可撓性膜の圧力センサ側の面とは反対側の面の側方からキヤビティ中央領域中へ逸散する通路が形成されている。

[0005] 特許文献 1 :特許第 3410711号公報 (第 2頁、図 1)

特許文献 2 :特許第 3323513号公報 (第 6頁、図 4〜図 15) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、特許文献 1に記載のダイアフラム圧力センサでは、 PFAの受圧架台と圧力センサのダイァフラムとを接着剤にて直接貼り付けて接着している。しかしながら、このような構成では、被検出流体の腐食性ガス成分がダイアフラム側に透過するおそれがある。このような場合、ダイァフラムが腐食したり、ダイァフラムに接着された受圧架台が剥離したりする。このため、圧力センサとしての耐久寿命に限界があり、長時間の使用などに不向きである。

[0007] また、特許文献 2に記載の圧力センサモジュールは、薄いテフロン (ィー 'アイ'デュボン'ドウ ·ヌムール ·アンド 'カンパ-一の登録商標)製の可撓性膜が圧力センサに押し当てられた構成である。し力しながら、このような構成では、上記特許文献 1と同様に、被検出流体の腐食性ガス成分が透過する場合がある。特に長時間の使用などにより、可撓性膜から被検出流体の腐食性ガス成分が透過した場合、このような透過したガス成分により圧力センサが腐食し、圧力センサの破損の原因となるおそれもある

[0008] 本発明は、長時間の使用でも測定精度を維持できる長寿命な圧力センサモジユール、および圧力検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の圧力センサモジュールは、被検出流体の圧力により変位可能な薄板状のダイァフラムと、前記ダイァフラムに配置されるとともに、前記ダイァフラムの変位を検出する検出部と、を備えた圧力センサモジュールであって、前記ダイァフラムの前記検出部側の面とは反対側の面に対向して配置されるとともに、保持部材により形成される保持空間を介して設けられて、前記被検出流体の圧力により変位可能な薄膜層と、前記薄膜層の変位を前記ダイァフラムに伝達する変位伝達部と、前記保持空間および外部空間を連通させる通気孔と、を備えたことを特徴とする。

[0010] この発明によれば、前記ダイァフラムと前記薄膜層との間に保持空間が設けられ、この保持空間に外部空間と連通した通気孔が設けられている。これにより、例えば被検出流体の腐食性ガス成分などが薄膜層を透過したとしても、保持空間に形成された通気孔からこれらの腐食性ガス成分を除去または希釈することが可能となる。したがって、長時間の使用でも、腐食性のガスや薬液などでダイアフラムを腐食することがないので、検出精度を維持でき、圧力センサモジュールの長寿命化ができる。

[0011] また、本発明では、前記保持部材は、前記ダイァフラムおよび前記薄膜層の外周部に形成される環状部材であることが好まし、。

この発明によれば、環状部材がダイアフラムおよび薄膜層の外周部に環状に形成されて保持空間を形成している。これにより、この環状部材の高さ寸法分の保持空間が確実に確保できる。また、環状部材は、ダイァフラムおよび薄膜層の外周部に形成されるので、環状部材の内方側の薄膜層全体で被検出流体の圧力を受圧することができる。従って、圧力センサモジュールの圧力検出精度が向上する。

[0012] さらに、前記通気孔は、前記環状部材に複数形成されていることが好ましい。

この発明によれば、前記保持空間には、複数の通気孔が形成されている。これにより、前記保持空間は、これらの複数の通気孔力ケースの外部に換気可能となる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層から保持空間に透過したとしても、複数の通気孔により効率よく被検出流体の腐食性ガス成分を除去または希釈できる。また、複数の通気孔のうち一部を保持空間に透過した被検出流体の腐食性ガス成分を除去するための排気用の通気孔とし、残部の通気孔を被検出流体の腐食性ガス成分の透過によって腐食性ガス雰囲気となった保持空間を積極的に置換するための送入用の通気孔としてもよい。この場合、保持空間内に透過した腐食性ガス成分を押し流すことができ、さらに効率よく保持空間の換気が実施できる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分の透過などによるダイァフラムの腐食を確実に防止できる。

[0013] また、前記変位伝達部は、前記保持空間の略中心軸上に設けられていることが好ましい。

この発明では、変位伝達部は、保持空間の略中心軸上、例えば保持空間が環状部材に囲まれた円筒形状に形成されている場合ではこの円筒の軸上に設けられている。これにより、変位伝達部は、被検出流体の圧力による変位量が最も多くなる薄膜層の略中心の変位をダイァフラムに伝達することができる。したがって、薄膜層の変位量を確実にダイァフラムに伝達することができる。

[0014] さらに、前記変位伝達部は、前記薄膜層の略中心と前記ダイァフラムの略中心とを連結して設けられることが好まし、。

この発明によれば、変位伝達部は、ダイァフラムおよび薄膜層の双方に固定されて、これらのダイァフラムおよび薄膜層を連結している。これにより、負圧によって薄膜層がダイアフラム力離れる方向に変位した場合や、微圧によって薄膜層が微量分しか変位しなカゝつた場合などでも、確実にダイァフラムに薄膜層の変位を伝達できる。したがって、被検出流体の圧力の検出精度を高精度に維持できる。

[0015] そして、前記薄膜層は、前記ダイァフラムに対向する底面部と、この底面部の外周部から前記ダイァフラムと反対側に延出する筒状部と、を備えた略カップ状に形成され、前記筒状部の外周端が前記保持部材に固定されることが好ましい。

この発明によれば、前記薄膜層が略カップ状に形成されて、このカップの外周部が固定される。これにより、前記薄膜層の前記ダイァフラムとは反対側面、すなわち受圧面が受けた圧力を、変位伝達部周辺の局部に応力が集中することなぐカップ状の薄膜層全体に分散させることができる。したがって、薄膜層の厚みを薄くしても、十分な耐圧を維持することができ、薄膜層を薄くすることにより圧力センサモジュールの精度が良好になる。

[0016] また、前記変位伝達部は、前記底面部の略中心位置の前記ダイアフラム側に突出するとともに、前記底面部の表面力前記変位伝達部の先端にかけて湾曲する状態に形成されることが好ま、。

この発明によれば、薄膜層と変位伝達部との境界が湾曲している。これにより、この境界の一点に受圧面で受ける圧力が集中することがなぐ境界の湾曲部に受けた圧力を分散させることができる。したがって、薄膜層の耐圧性をより向上させることが可能となる。

[0017] さらに、前記底面部の前記変位伝達部が設けられる側とは反対側に、前記底面部の表面力先端にかけて湾曲する状態に突出形成される突出部を備えることが好ましい。

この発明によれば、薄膜層の受圧面側に、薄膜層との境界が湾曲する状態で突出部が設けられる。これにより、薄膜層で受けた圧力を受圧面側に設けられる突出部の湾曲部でも分散させることができる。これにより、受圧面で受けた圧力をより分散させることがでさる。

[0018] さら〖こは、これらの前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部は一体成形されて!、ることが好まし!/、。

この発明によれば、前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部が一体成形されているので、部品点数を減少させることができ、構成が容易になる。また、薄膜層および変位伝達部、薄膜層および突出部が剥離することがなぐ耐圧性を維持させることができる。

[0019] また、前記薄膜層、前記環状部材、および前記変位伝達部は一体成形されていることが好ましい。

この発明によれば薄膜層と環状部材と変位伝達部とが、一体成形されているので、環状部材ゃ変位伝達部が薄膜層から剥離することがない。したがって、これらの薄膜層、環状部材、および変位伝達部は、長時間の使用でも剥離などによる劣化が発生しない。さらに、これらの薄膜層、環状部材、および変位伝達部を一体成形するため、薄膜層と、環状部材および変位伝達部との接着作業が省略でき、生産性が良好になる。

[0020] そして、本発明では、前記薄膜層は、フッ素榭脂であることが好ましい。

この発明によれば、薄膜層にフッ素榭脂が用いられている。フッ素榭脂は、耐食性に優れているため、腐食性の強い被検出流体を用いた場合でも、ダイァフラムの腐食を防止できる。例えば、このフッ素膜榭脂として、テフロン榭脂 (ィー 'アイ'デュポン •ドウ'ヌムール 'アンド'カンパ-一の登録商標）などを用いた場合、ダイアフラムを被検出流体による腐食力より確実に防止できる。

[0021] また、本発明では、前記ダイァフラムの検出部側面に対向して台座部が設けられ、前記検出部は、前記ダイァフラムの検出部側面、および前記台座部の前記ダイァフラム側の面に設けられる一対の電極によってコンデンサを形成することが好ましい。この発明によれば、圧力センサモジュールは、ダイァフラムと対向する台座部を備え、検出部は、ダイァフラムとこの台座部との互いに対向する面に設けられる一対の電極を備えている。これにより、これらの電極によりコンデンサが形成され、ダイアフラムの変位量に基づいてこのコンデンサの静電容量が変化する。そして、検出部は、この静電容量変化を検出することで、被検出流体の圧力の検出が可能となる。静電容量変化を検出する検出部では、ダイァフラムの少量の変位でも正確に検出することができ、さらに誤差が少ないので、高精度な圧力の検出が可能となる。

[0022] そして、本発明では、前記ひずみ検出部は、前記ダイァフラムと所定間隔をあけて配置され、前記ダイァフラムと連結部により連結される弾性変形可能な検出部本体に設けられることが好ましい。

この発明によれば、ひずみ検出部は、ダイァフラムと連結される検出部本体に設けられている。これにより、ひずみ検出部は、この検出部本体がダイァフラムの変位により弾性変形すると、この検出部本体の変形量を検出して、ダイァフラムの変位量を求めることができる。従って、簡単な構成で容易に圧力の検出が可能となる。

[0023] さらに、本発明では、前記検出部は、前記ダイァフラムに当接して配置されていてもよい。

この発明によれば、ダイァフラムに直接ひずみゲージを取り付けている。これにより、圧力センサモジュールの構成のさらなる簡略ィ匕が可能となる。したがって、生産コストを低減させることができる。さらに、ダイァフラムに直接ひずみゲージを設けているため、ダイァフラムの変位量を直接検出することができる。したがって、被検出流体の検出精度を向上させることができる。

[0024] また、本発明では、前記ダイァフラムの前記薄膜層側の面に薄膜を貼り付けることが好ましい。

この発明によれば、ダイァフラムの開口部側に薄膜を貼り付けている。これにより、たとえ、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層を透過したとしても、ダイアフラムは薄膜により防護されているので腐食されることはなぐ通気孔よりこのような腐食性ガス成分を即座に除去または希釈できる。したがって、より確実にダイァフラムの腐食を防止できるので、圧力センサモジュールの寿命をより確実に伸ばすことができる。

[0025] そして、本発明の圧力検出装置は、被検出流体が導入される開口部を有するケースと、上記のような圧力センサモジュールと、を備え、前記薄膜層が前記開口部を塞ぐ圧力検出装置であって、前記通気孔は、前記保持空間と前記圧力検出装置の外部とを連通することを特徴とする。

この発明では、長時間の使用でも、腐食性のガスや薬液などでダイアフラムを腐食することがないので、検出精度を維持でき、圧力検査装置の長寿命化が図れる。

[0026] また、前記ケースは、一部に前記保持部材を備え、前記薄膜層の外周部を固定して前記ダイァフラムおよび前記薄膜層の間に保持空間を形成することが好ましい。この発明によれば、ケースに保持部材を設け、薄膜層をケースに固定して保持空間を形成する。この発明によれば、別途保持部材を用意することなぐケースの一部で代用させることができ、生産性が良好になる。

[0027] さらに、前記ケースは、前記薄膜層の前記ダイアフラム側に配置される上ケース部、および前記薄膜層の前記ダイァフラムと反対側に配置される下ケース部を備え、前記薄膜層は、前記上ケース部および前記下ケース部に挟持されて固定されることが好ましい。

この発明によれば、上ケース部と下ケース部で薄膜層を挟持することで、容易に薄膜層を固定することができる。この際、薄膜層が例えばテフロン (ィ一'アイ 'デュポン' ドウ'ヌムール 'アンド'カンパ-一の登録商標)などの弾性を有する合成樹脂で形成されていれば、上ケース部と下ケース部で薄膜層を挟持することで十分に密閉性を高めることができる。

[0028] さらに、前記上ケース部および前記下ケース部のうち少なくともいずれか一方は、前記薄膜層が固定される位置の少なくとも一部に固定溝を有し、前記薄膜層は、外周部に前記固定溝に嵌合する固定突起を備え、この固定突起を前記固定溝に嵌合した状態で前記上ケースおよび前記下ケースに挟持されて固定されることが好ましいこの発明によれば、上ケース部または下ケース部に設けられる固定溝に薄膜層の固定突起を嵌合することで、薄膜層の固定をより強固にすることができ、薄膜層とケースとの密閉性をより高めることができる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本発明に係る第 1の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。 [図 2]第 1の実施の形態における圧力センサモジュールおよび受圧部を示す断面図

[図 3]本発明に係る第 2の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。

[図 4]第 2の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜の一部を拡大した拡大断面図。

[図 5]第 2の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜の一部を拡大した拡大断面図。

[図 6]本発明に係る他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。

[図 7]本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。

[図 8]本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。

[図 9]本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。

[図 10]本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図

[図 11]本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力センサモジュールを示す断面図。

[図 12]図 11における圧力センサモジュールを示す分解斜視図。

符号の説明

[0030] 1…圧力検出装置としての圧力トランスミッタ、 2…圧力センサモジュール、 10· ··ケース、 10A…開口部、 13· ··台座部、 21· ··検出部としての検出基板、 22· ··ダイァフラム、 23· ··絶縁部材としての接合ガラス、 24· ··薄膜、 31· ··薄膜層、 32· ··保持部材としての環状部材、 33· ··変位伝達部としてのロット、 34…保持空間、 71· ··薄膜層としてのカップ状受圧薄膜、 72· ··変位伝達部としてのロット部、 73· ··突出部、 110A…上ケース、 110Β· ··下ケース、 110D…固定溝、 321· ··通気孔、 711· ··底面部、 712· ··筒状部、 713A…固定突起。

発明を実施するための最良の形態

[0031] [第 1の実施の形態]

以下、本発明に係る第 1の実施の形態の圧力トランスミッタについて図面に基づいて説明する。

[0032] (第 1の実施の形態の圧力トランスミッタの構成）

図 1において、圧力検出装置としての圧力トランスミッタ 1は、配管内の所定の位置に接続され、配管内を流れる被検出流体の圧力を測定する圧力測定装置である。なお、ここでは圧力トランスミッタ 1について説明する力これに限らず、例えば、室内の圧力を検出し、その圧力値にぉ、て異なる信号を発する圧力スィッチなどにも用いることができる。また、この圧力トランスミッタ 1で測定可能な被検出流体としては、本実施の形態では、腐食性の強いガス、あるいは薬液などの流体を用いて説明するが、これに限らず、その他の気体、液体、ゲル状体など、様々な流体の圧力検出に用いることができる。この圧力トランスミッタ 1は、一端に開口部 10Aを有する略円筒状に形成されたケースとしてのケース 10と、このケース 10内に格納される例えば静電容量式の圧力センサ素子 20と、被検出流体の圧力を受圧する受圧部 30と、圧力センサ素子 20の静電容量の変化を所定の電気信号に変換する変換回路 40と、被検出流体を受圧部 30まで導く図示しない継ぎ手と、を備えている。そして、ケース 10内部に設けられる後述する台座部 13の一面に対向配置される圧力センサ素子 20と、受圧部 30などにより圧力センサモジュール 2が構成されている。

[0033] ケース 10は、開口部 10Aが設けられる第 1ケース 11と、第 1ケース 11に固定される第 2ケース 12とから構成されている。

[0034] 第 1ケース 11は、略円形状の開口部 10Aに図示しない継ぎ手が係合され、圧力センサ素子 20および受圧部 30の周囲を囲む略円筒状に形成されている。この第 1ケース 11には、後述する連通孔 111と、受圧部 30の開口部 10A側の外周縁に沿って形成される凹部 112と、を備えている。凹部 112は、略環状に形成されていて、この凹部 112と受圧部 30との間には、例えば、フッ素ゴムやカルレッツなどで形成された Oリングなどのシール部材 113を設けて、完全密閉処理が施されている。これにより、被検出流体が開口部 10Aから受圧部 30の内部や連通孔 111に進入することを防止している。

[0035] また、この開口部 10Aには、図示しない継ぎ手が接続されている。継ぎ手は第 1ケース 11の開口部 10Aの内部に挿入され、第 1ケース 11内部に設けられた受圧部 30 に被検出流体を導入する図示しない圧力導入部を備えている。

[0036] さらに、第 1ケース 11の略中心軸上には、略円柱状の台座部 13が形成されている。この台座部 13の開口部 10A側には、圧力センサ素子 20が取り付けられている。また、台座部 13には、圧力センサ素子 20と変換回路 40とを電気的に接続する配線 41 を挿通させる揷通孔が形成されている。さら〖こ、台座部 13には、この台座部 13および後述する圧力センサ素子 20のダイアフラム 22の間に形成される変位空間 25と、第 2ケース 12の内部空間とを連通する圧力調整孔 115が形成されている。

[0037] 第 2ケース 12は、第 1ケース 11の開口部 10Aとは反対側の一端を覆って形成される。この第 2ケース 12の内周側には、例えば、取り付け片 14が内方に突出して形成されており、第 1ケース 11からこの取り付け片 14にねじ止めすることで、第 1ケース 11と第 2ケース 12とを固定している。また、第 1ケース 11と第 2ケース 12との間には、シール部材 114が取り付けられ、完全に密閉された構成となっている。

[0038] 第 2ケース 12には、変換回路 40に接続された電気信号配線 42、および第 2ケース 12の内部空間とケース 10の外部とを連通させるチューブ 51を 1束にまとめたケープル 50を揷通するための揷通孔 121が設けられている。この揷通孔 121の内周面には、雌ねじ部が形成され、この雌ねじ部に第 1キャップ 15が螺合されている。この第 1キヤップ 15は、ケース 10内の密閉性を保っために、第 1キャップ 15の雄ねじ山にシール部材を卷きつけた状態で揷通孔 121に螺号されている。そしてこの第 1キャップ 15 の軸上にケーブル 50を揷通する揷通部 151が形成されて!、る。この揷通部 151とケ一ブル 50との間にはシール部材 152が設けられ、揷通部 151における密閉性を保つている。そして、第 1キャップ 15の先端は雄ねじ部が形成され、第 2キャップ 16に螺号されている。この第 2キャップ 16によりケーブル 50は固定されている。

[0039] 圧力センサ素子 20は、図 2に示すように、台座部 13の開口部 10A側の面に形成される検出基板 21と、この検出基板 21に対向配置されるダイアフラム 22と、を備えている。ダイアフラム 22は、台座部 13の開口部 10A側の外周縁に沿って形成される略環状の絶縁部材としての接合ガラス 23を介して取り付けられて、る。この接合ガラス 23は、台座部 13およびダイアフラム 22に、例えば接着剤により密着固定され、略密閉された変位空間 25を形成している。また、この変位空間 25は、前述した圧力調整孔 115から第 2ケース 12およびチューブ 51を介して外部に通気可能となる。このため、変位空間 25内の圧力は、外部の圧力、例えば大気圧などに保つことができる。

[0040] ダイアフラム 22は、略円盤状に形成されている。ダイアフラム 22は、前述したように、外周端が接合ガラス 23に接着固定されるとともに、外周縁が第 1ケース 11の内周面に当接するように形成されている。また、ダイアフラム 22は、この接合ガラス 23に囲まれた面内部が、被検出流体の圧力の変化に応じて軸方向に変位可能に形成されている。このダイアフラム 22としては、本実施の形態では、耐磨耗、耐薬品、耐熱、絶縁性に優れたセラミック製ダイァフラムを用いる力これに限らず、例えば、ステンレスなどで形成される金属製ダイァフラムや、シリコン製ダイァフラムなどを用いることができる。ただし、金属製ダイアフラムを用いる場合は、金属表面に絶縁性薄膜を貼り付けるなどして、ダイァフラムに形成される後述する電極とダイァフラムとを電気的に絶縁することが好ましい。また、ダイアフラム 22の受圧部 30側面には、薄膜 24が貼り付けられている。この薄膜 24としては、例えば、ポリテトラフルォロエチレン（PTFE : Poly TetraFluoroEthylene)やパーフルォロアルコキシアルカン (PFA: PerFluoroAlkoxylalka ne)、テトラフルォロエチレン'へキサフルォロプロピレン共重合体（FEP:TetrafluoroEt hyrene/hexafluoroPropylene)ゃテトラフルォロエチレン'エチレン共重合体（ETFE:Et hylene/TetraFluoroEthylene) ,フッ化ビ-リデン榭脂 (PVDF:PolyVinyliDeneFluoride) やポリクロ口トリフルォロエチレン (PCTFE:PolyChloroTriFluoroEthylene)などの各種フッ素榭脂を用いることができる。これらのフッ素榭脂はいずれも耐薬品性に優れ、腐食性ガスや薬液などに侵されない。なお、薄膜 24は、これらのフッ素榭脂に限らず、その他の耐食性に優れた素材、例えば高密度ポリエチレンなどを用いてもよい。ただし、これらのフッ素榭脂やその他の耐食性に優れた素材であっても、例えば特定の有機溶媒には侵食されるなどの特性を持つ場合があるため、被検出流体の種類や特性によりこれらの素材を選択することが好ましい。

検出基板 21およびダイアフラム 22の互いに対向する面には、変位空間 25を挟んで検出部としての 1対の電極が形成されている。ここで、被検出流体の圧力が変動すると、ダイアフラム 22は、その圧力に応じて変位し、圧力センサ素子 20の静電容量が変化する。また、これらの検出基板 21およびダイアフラム 22には、前述した台座部 1 3の揷通孔を揷通して一端部が変換回路 40に接続された配線 41が接続されている。そして、変換回路 40は、検出基板 21およびダイアフラム 22に設けられた電極の静電容量変化を検出し、電圧出力信号として変換して、電気信号配線 42にて接続されている計測装置に出力する。

[0042] 受圧部 30は、ダイアフラム 22の開口部 10A側に設けられている。この受圧部 30は、開口部 10A側にて被検出流体と接触する略円盤状の薄膜層 31と、ダイアフラム 22 の外周部に接着固定されて薄膜層 31を保持する保持部材としての環状部材と、薄膜層 31とダイァフラムとの間に設けられる変位伝達部としてのロット 33とを備えている。これらの薄膜層 31と環状部材 32とロット 33とは、溶融熱圧着により接着されている。なお、これらの薄膜層 31と環状部材 32とロット 33とは、フッ素榭脂にて一体成形されていてもよぐこの場合、接着作業などを不要にできるので、生産性を良好にできる。さらに、薄膜層 31と環状部材 32およびロット 33とが剥離しないので、圧力センサモジュール 2の寿命を長くできる。

[0043] 薄膜層 31は、前述した薄膜 24と同様に、耐食性に優れた PTFEや PFA、 ETFEや F EP、 PVDFや PCTFEなどの各種フッ素榭脂や、その他の耐食性を有する合成樹脂で形成されている。この薄膜層 31の外周部のダイアフラム 22側と環状部材 32とは、例えば接着ゃ融着などにより密着固定され、一体的に形成されている。また、薄膜層 3 1の外周部の開口部 10A側と第 1ケース 11との間には、前述したように環状のシール部材 113が設けられ、密閉されている。

[0044] 環状部材 32は、例えば所定高さ寸法を有する筒状に形成され、ダイアフラム 22と薄膜層 31との間に、保持空間 34を形成している。この環状部材 32は、例えば耐食性を有するフッ素榭脂などの素材で形成されていてもよぐ硬度を有する合成樹脂や金属の表面をフッ素榭脂などでコーティングして形成されて、てもよ、。この環状部材 32は、外周面から内周面に貫通する通気孔 321が所定の間隔をあけて複数形成されている。また、これらの通気孔 321は、図 1および図 2に示すように、環状部材 32 の略中心点に対して対称的となる位置に形成されている。そして、この通気孔 321は、第 1ケース 11の連通孔 111に接続されている。前述したようにこの連通孔 111は、第 1ケース 11の外部と連通しているので、保持空間 34は、これらの通気孔 321および連通孔 111からケース 10の外部に換気が可能となっている。従って、例えば被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層 31を透過し、保持空間 34に透過したとしても、これらの被検出流体をこの通気孔 321および連通孔 111から第 1ケース 11の外部雰囲気と置換することができる。なお、連通孔 111に例えばポンプなどを接続してもよい。このような構成では保持空間 34内を効率よく換気できるので、たとえば被検出流体の腐食性ガス成分がこの保持空間 34に透過したとしても、効率よくこの腐食性ガス成分を除去または希釈できる。

[0045] ロット 33は、環状部材 32の高さ寸法を略同寸法の高さを有する柱状に形成されている。そして、ロット 33は、保持空間 34の略中心軸上、すなわち、ダイアフラム 22の略中心と薄膜層 31の略中心とを結んで設けられ、これらのダイアフラム 22および薄膜層 31を連結して設けられている。そして、ロット 33の他端は、ダイアフラム 22に接着固定されている。このロット 33は、薄膜層 31が被検出流体の圧力を受圧して変位したときに、その変位をダイアフラム 22に伝達する。従って、ロット 33は、比較的硬度があり、薄膜層 31が変位した場合に橈まない素材であることが好ましい。さらには、この薄膜層 31がロット 33の重みで橈まないよう、ロット 33は密度の小さい素材で形成されていることが好ましい。なお、ロット 33の重力を抑えるために、ロット 33は中空状に形成される形状であってもよヽ。

[0046] (第 1の実施の形態の圧力トランスミッタの作用効果）

上記のような第 1の実施の形態の圧力トランスミッタ 1の圧力センサモジュール 2では、ダイアフラム 22と薄膜層 31との間に保持空間 34が形成され、この保持空間 34に第 1ケース 11の外部と連通した通気孔 321および連通孔 111とが設けられて、る。このため、被検出流体として、例えば腐食性のガスや薬液などを用いた場合、腐食性ガスや、薬液の腐食性ガス成分が薄膜層 31から保持空間 34まで透過したとしても、保持空間 34に形成された通気孔 321から連通孔 111を通ってケース 10の外部に透過した被検出流体を除去または希釈することができる。したがって、例えば、圧力センサモジュール 2を長時間使用した場合でも、薄膜層 31を透過した腐食性ガス成分を即座に除去または希釈でき、被検出流体によるダイアフラム 22の腐食を防止できる。これにより、圧力センサモジュール 2の測定精度を長時間維持できるとともに、圧力センサモジュール 2の耐久力を長時間維持させることができるので、圧力センサモジュール 2の長寿命化が図れる。

[0047] また、環状部材 32は、ダイアフラム 22および薄膜層 31の外周部に環状に形成されて保持空間 34を形成している。このため、この環状部材 32の高さ寸法分の保持空間 34が確実に確保できる。さらに、環状部材 32は、ダイアフラム 22および薄膜層 31の外周部に接着されているので、環状部材 32の内方全体で被検出流体の圧力を受圧でき、圧力センサモジュール 2の圧力検出精度の向上を図れる。

[0048] そして、保持空間 34には、複数の通気孔 321が形成されている。このため、保持空間 34はこれらの複数の通気孔 321から連通孔 111を通ってケース 10の外部に換気できる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層 31から保持空間 34〖こ透過したとしても、複数の通気孔 321により保持空間 34に透過した腐食性ガス成分を除去できる。また、複数の通気孔 321のうち一部を保持空間 34に透過した被検出流体の腐食性ガス成分を除去するための排気用の通気孔 321とし、残部の通気孔 3 21を被検出流体の腐食性ガス成分の透過によって腐食性ガス雰囲気となった保持空間 34を積極的に置換するための、送入用の通気孔 321としてもよぐこの場合、さらに効率よく保持空間 34の換気ができる。したがって、腐食性のガスや薬液などによるダイアフラム 22の腐食を確実に防止できる。

[0049] また、ロット 33は、ダイアフラム 22の略中心と薄膜層 31の略中心とを結ぶ保持空間 34の略中心軸上に設けられている。このため、被検出流体の圧力による薄膜層 31 の変位が最も大きくなる位置にロット 33が設けられているので、このロット 33を介してダイアフラム 22に薄膜層 31の変位量を確実に伝達できる。

[0050] また、上述したように、受圧部 30の薄膜層 31と環状部材 32とロット 33とは、一体成形されていてもよぐこの場合、被検出流体の腐食性ガス成分が保持空間 34の内部に透過したとしても、環状部材 32やロット 33が薄膜層から剥離することがない。したがって、これらの薄膜層 31、環状部材 32、およびロット 33は、長時間の使用でも剥離などによる劣化を防止できる。さらに、これらの薄膜層 31、環状部材 32、および口ット 33を一体成形するため、薄膜層 31と、環状部材 32およびロット 33との接着作業が省略でき、生産性が良好になる。

[0051] そして、薄膜層 31の素材として、フッ素榭脂が用いられている。このため、このようなフッ素榭脂は、耐食性に優れているので、被検出流体として腐食性の強いガスや薬液などを用いた場合でも浸食されることがなく、これらの腐食性のガスや薬液の腐食性ガス成分の保持空間への透過を効率よく防止できる。

[0052] また、圧力トランスミッタ 1は、ケース 10内に固定される台座部 13に検出基板 21を固定し、この検出基板 21とダイアフラム 22との互いに対向する面に電極を形成することによりコンデンサを形成している。このため、ダイアフラム 22の変位量によりこのコンデンサの静電容量が変化し、この静電容量変化に応じて被検出流体の圧力を測定できる。したがって、ダイアフラム 22が微量分しか変位しな力つたとしても、誤差が少なぐ高精度な圧力の測定ができる。

[0053] また、ダイアフラム 22の開口部 10A側に薄膜 24を貼り付けている。このため、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層 31から保持空間 34内に透過したとしても、ダイァフラム 22は薄膜 24により防護されているので、ダイアフラム 22の腐食を防止できる。そして、通気孔よりこのような腐食性ガス成分を即座に除去または希釈できるので、透過した腐食性ガス成分によりこの薄膜 24が剥離することがない。したがって、より確実にダイァフラムの腐食を防止でき、圧力センサモジュールの長寿命化をより確実にできる。

[0054] また、通気孔 321は、環状部材 32の略中心点に対して対称的な位置に形成されている。このため、一方の通気孔 321から他方の通気孔 321に空気を流すことで、スムーズな通気流路を構成することができる。したがって、保持空間 34の通気効率を向上させることができる。

[0055] [第 2の実施の形態]

次に、本発明に係る第 2の実施の形態の圧力トランスミッタについて図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、第 1の実施の携帯において既に説明した部位には、同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略にする。

[0056] (第 2の実施の形態の圧力トランスミッタの構成）

図 3において、圧力検出装置としての圧力トランスミッタ 1Aは、第 1の実施の形態の圧力トランスミッタ 1Aと同様に、配管内の所定の位置に接続され、配管内を流れる被検出流体としての被検出流体の圧力を測定する圧力測定装置である。また、この圧力トランスミッタ 1Aで測定可能な被検出流体としては、第 1の実施の形態と同様に、腐食性の強いガス、あるいは薬液などの流体を用いて説明するが、これに限らず、その他の気体、液体、ゲル状体など、様々な流体の圧力検出に用いることができる。この圧力トランスミッタ 1Aは、一端に開口部 10Aを有する略円筒状に形成されたケース 10と、このケース 10内に格納される例えば静電容量式の圧力センサ素子 20と、被検出流体の圧力を受圧する受圧部 70と、圧力センサ素子 20の静電容量の変化を所定の電気信号に変換する変換回路 40と、被検出流体を受圧部 70まで導く図示しない継ぎ手と、を備えている。そして、ケース 10内部に設けられる後述する台座部 13の一面に対向配置されるダイアフラム 22と、圧力センサ素子 20と、受圧部 70などにより圧力センサモジュール 2Aが構成されて!、る。

[0057] ケース 10は、第 1の実施の形態のケース 10と同様に、開口部 10Aが設けられる第 1ケース 11と、第 1ケース 11に固定される第 2ケース 12とから構成されて、る。

[0058] 第 1ケース 11は、略円形状の開口部 10Aに図示しない継ぎ手が係合され、圧力センサ素子 20および受圧部 70の周囲を囲む略円筒状に形成されている。また、第 1ケース 11は、通気孔としての連通孔 111が形成されるとともに保持部材としても機能する上ケース 110Aと上ケース 110Aに嵌合可能な下ケース 110Bとを備えて、る。また、上ケース 110Aには、下ケース 110Bとの境界位置の内周面側において、薄膜固定部 713を挟持する凹状部 110Cが形成されている。さらに、下ケース 110Bには、凹状部 110Cと対向する所定の位置に略環状の固定溝 110Dが、上ケース 110Aから遠ざかるにつれて幅寸法が短くなるテーパ状に形成されて、る。

[0059] そして、この開口部 10Aに接続される継ぎ手は、第 1ケース 11の開口部 10Aの内部に挿入され、第 1ケース 11内部に設けられた受圧部 70に被検出流体を導入する図示しな!、圧力導入部を備えて、る。

[0060] さらに、第 1ケース 11の上ケース 110Aの略中心軸上には、略円柱状の台座部 13 が配置されている。この台座部 13の開口部 10A側には、圧力センサ素子 20が取り付けられている。そして、第 1ケース 11の上ケース 110Aの内周面の一部と圧力センサ素子 20との間には、例えば Oリングなどのセンサ保持部材 90が設けられている。また、台座部 13には、圧力センサ素子 20と変換回路 40とを電気的に接続する配線 41 を挿通させる揷通孔が形成されている。さら〖こ、台座部 13には、この台座部 13および圧力センサ素子 20のダイアフラム 22の間に形成される変位空間 25と、第 2ケース 12の内部空間とを連通する圧力調整孔 115が形成されて、る。

[0061] 第 2ケース 12は、第 1ケース 11の開口部 10Aとは反対側の一端を覆って形成される。この第 2ケース 12の内周側には、例えば、取り付け片 14が内方に突出して形成されており、第 1ケース 11からこの取り付け片 14にねじ止めすることで、第 1ケース 11と第 2ケース 12とを固定している。また、第 1ケース 11と第 2ケース 12との間には、シール部材 114が取り付けられ、完全に密閉された構成となっている。

[0062] また、第 2ケース 12には、変換回路 40に接続された電気信号配線 42、および第 2 ケース 12の内部空間とケース 10の外部とを連通させるチューブ 51を 1束にまとめたケーブル 50を揷通するための揷通孔 121が設けられている。また、この揷通孔 121 の内周面に形成される雌ねじ部には、第 1キャップ 15が螺合されている。この第 1キヤップ 15は、ケース 10内の密閉性を保っために、第 1キャップ 15の雄ねじ山にシール部材を卷きつけた状態で揷通孔 121に螺号される。そして、この第 1キャップ 15の軸上にケーブル 50を揷通する揷通部 151が形成されて!、る。この揷通部 151およびケーブル 50の間には、シール部材 152が設けられ、揷通部 151における密閉性を保っている。さらに、第 1キャップ 15の先端には雄ねじ部が形成され、第 2キャップ 16 が螺号されている。この第 2キャップ 16によりケーブル 50は固定されている。

[0063] 圧力センサ素子 20は、第 1の実施の形態と同様に、台座部 13の開口部 10A側の面に形成される検出基板 21と、この検出基板 21に対向配置されるダイアフラム 22と、を備えている。ダイアフラム 22は、接合ガラス 23を介して取り付けられている。この接合ガラス 23は、台座部 13およびダイアフラム 22に、例えば接着剤により密着固定されて、略密閉された変位空間 25を形成している。そして、変位空間 25は、前述したように、圧力調整孔 115から第 2ケース 12およびチューブ 51を介して外部に通気可能となる。これにより、変位空間 25内の圧力は、外部の圧力、例えば大気圧などに保たれる。

[0064] ダイアフラム 22は、第 1の実施の形態と同様に、略円盤状に形成されている。ダイァフラム 22は、前述したように、外周端が接合ガラス 23に接着固定されるとともに、外周縁が第 1ケース 11の内周面に当接するように形成されている。また、ダイアフラム 2 2の接合ガラス 23に囲まれる面内部は、被検出流体の圧力の変化に応じて軸方向に変位可能と形成されている。このダイアフラム 22としては、第 1の実施の形態と同様に、耐磨耗、耐薬品、耐熱、絶縁性に優れたセラミック製ダイアフラムを用いるが、これに限らず、例えば、ステンレスなどで形成される金属製ダイァフラムや、シリコン製ダイァフラムなどを用いることができる。ただし、金属製ダイァフラムを用いる場合は、金属表面に絶縁性薄膜を貼り付けるなどして、ダイァフラムに形成される後述する電極とダイァフラムとを電気的に絶縁することが好ましい。また、ダイァフラム 22の受圧部 70側面には、薄膜 24が貼り付けられている。この薄膜 24としては、第 1の実施の形態と同様に、例えば、ポリテトラフルォロエチレン（PTFE： PolyTetraFluoroEthylene) やパーフルォロアルコキシアルカン (PFA:PerFluoroAlkoxylalkane)、テトラフルォロェチレン ·へキサフルォロプロピレン共重合体（FEP:TetrafluoroEthyrene/hexafluoroPro pylene)ゃテトラフルォロエチレン 'エチレン共重合体（ETFE:Ethylene/TetraFluoroEt hylene)、フッ化ビ-リデン榭脂 (PVDF:PolyVinyliDeneFluoride)やポリクロ口トリフルォ口エチレン (PCTFE:PolyChloroTriFluoroEthylene)などの各種フッ素榭脂を用いることができる。これらのフッ素榭脂はいずれも耐薬品性に優れ、腐食性ガスや薬液などに侵されない。なお、薄膜 24は、これらのフッ素榭脂に限らず、その他の耐食性に優れた素材、例えば高密度ポリエチレンなどを用いてもよい。ただし、これらのフッ素榭脂やその他の耐食性に優れた素材であっても、例えば特定の有機溶媒には侵食されるなどの特性を持つ場合があるため、被検出流体の種類や特性によりこれらの素材を選択することが好ましい。

[0065] 検出基板 21およびダイアフラム 22の互いに対向する面には、第 1の実施の形態と同様に、変位空間 25を挟んで検出部としての 1対の電極が形成されている。ここで、被検出流体の圧力が変動すると、ダイアフラム 22は、その圧力に応じて変位し、圧力センサ素子 20の静電容量が変化する。また、これらの検出基板 21およびダイアフラム 22には、前述した台座部 13の揷通孔を揷通して一端部が変換回路 40に接続された配線 41が接続されている。そして、変換回路 40は、検出基板 21およびダイァフラム 22に設けられた電極の静電容量変化を検出し、電圧出力信号として変換して、電気信号配線 42にて接続されている計測装置に出力する。

[0066] 受圧部 70は、ダイアフラム 22の開口部 10A側に設けられている。この受圧部 70は、薄膜層としてのカップ状受圧薄膜 71と、カップ状受圧薄膜 71と一体形成される変位伝達部としてのロット部 72と、カップ状受圧薄膜 71と一体形成される突出部 73と、を備えている。

[0067] カップ状受圧薄膜 71は、底面部 711、筒状部 712、および薄膜固定部 713を備えている。底面部 711は、薄膜 24に対向する位置に配置され、略円盤状に形成される。また、筒状部 712は、この底面部 711の円盤外周部から開口部 10A側に湾曲して延出して形成される。これらの底面部 711および筒状部 712により、カップ状受圧薄膜 71はダイアフラム 22側が凸となる略カップ状に形成される。薄膜固定部 713は、筒状部 712の外周端部に設けられ、この筒状部 712よりも肉厚に形成されている。また、この薄膜固定部 713は、開口部 10A側に突出する固定突起 713Aと、カップ状受圧薄膜 71の軸心から遠ざ力る径方向に沿って延出する固定フランジ 713Bと、を備えて形成されている。そして、カップ状受圧薄膜 71は、図 4に示すように、薄膜固定部 713が第 1ケース 11の上ケース 110Aおよび下ケース 110Bにより挟持されて固定される。すなわち、カップ状受圧薄膜 71は、薄膜固定部 713の固定フランジ 713B を上ケース 110Aの凹状部 110Cに密着させるとともに、この固定フランジ 713Bと下ケース 110Bとの間に Oリングなどのシール部材 80を介した状態で、薄膜固定部 713 の固定突起 713Aを下ケース 110Bの固定溝 110Dに嵌合させることで固定される。そして、カップ状受圧薄膜 71とダイアフラム 22との間に保持空間 34ができ、連通孔 1 11により保持空間 34と圧力トランスミッタ 1Aの外部空間とが連通される。

[0068] ロット部 72および突出部 73は、底面部 711の略中心位置に設けられる。ロット部 72 は、底面部 711のダイアフラム 22側に設けられ、突出部 73は、底面部 711の開口部 10A側に設けられている。そして、これらのロット部 72および突出部 73は、底面部 71 1を挟んで略対称的に設けられている、すなわち、ロット部 72および突出部 73は、軸心からの径寸法が略同一寸法で、かつ略同一形状に形成され、同軸上に配置されている。また、ロット部 72には、図 5に示すように、底面部 711のダイアフラム 22側の表面からロット部 72の先端にかけて、所定の径寸法 Rの円弧を描いて湾曲した湾曲部 721が形成されている。また、突出部 73には、ロット部 72と同様に、底面部 711の開口部 10A側の表面力も突出部 73の先端にかけて、所定の径寸法 Rの円弧を描いて湾曲した湾曲部 731が形成されている。さらに、ロット部 72の先端部は、ダイアフラム 22の略中心に接着固定されている。このロット部 72は、カップ状受圧薄膜 71が被検出流体の圧力を受圧して底面部 711が軸心上で変位したときに、その変位をダイァフラム 22に伝達する。

[0069] (第 2の実施の形態の圧力トランスミッタの作用効果）

上述したように、第 2の実施の形態の圧力トランスミッタ 1Aの圧力センサモジュール 2Aでは、ダイアフラム 22とカップ状受圧薄膜 71との間に保持空間 34が形成され、この保持空間 34に第 1ケース 11の外部と連通した連通孔 111が設けられて、る。このため、第 1の実施の形態の圧力トランスミッタ 1と同様に、被検出流体として、例えば腐食性のガスや薬液などを用いた場合、腐食性ガスや、薬液の腐食性ガス成分が薄膜層 31から保持空間 34まで透過したとしても、保持空間 34に連通する連通孔 111 を通ってケース 10の外部に透過した被検出流体を除去または希釈することができる。したがって、例えば、圧力センサモジュール 2を長時間使用した場合でも、薄膜層 3 1を透過した腐食性ガス成分を即座に除去または希釈でき、被検出流体によるダイァフラム 22の腐食を防止できる。これにより、圧力センサモジュール 2の測定精度を長時間維持できるとともに、圧力センサモジュール 2の耐久力を長時間維持させることができるので、圧力センサモジュール 2の長寿命化が図れる。

[0070] また、カップ状受圧薄膜 71は、底面部 711、および筒状部 712により、ダイアフラム 22側が凸となる略カップに形成され、筒状部 712の外周部が第 1ケース 11に固定されている。このため、カップ状受圧薄膜 71の開口部 10A側の面が受けた被検出流体の圧力により、ロット部 72に応力が集中することなぐカップ状受圧薄膜 71の全体に分散させることができる。したがって、カップ状受圧薄膜 71の耐圧性を向上させることができる。また、カップ状受圧薄膜 71の耐圧性が良好となるので、このカップ状受圧薄膜 71の厚み寸法を薄くしても十分な耐圧性を確保することができ、カップ状受圧薄膜 71の厚み寸法を薄くすることにより圧力センサモジュール 2Aの感度を良好にできるので、圧力検出の精度を良好にできる。

[0071] さらに、ロット部 72には、底面部 711の表面から先端にかけて所定の径寸法 Rの円弧を描いて湾曲する湾曲部 721が設けられている。このため、カップ状受圧薄膜 71 が被検出流体力も圧力を受けた際に、この圧力がロット部 72と底面部 711との境界の 1点に集中せず、湾曲部 721全体に応力を分散させることができる。したがって、力ップ状受圧薄膜 71の耐圧性がさらに良好にできる。

[0072] さらには、カップ状受圧薄膜 71の底面部 711の開口部 10A側には、底面部 711の表面力も先端までが所定の半径 Rで湾曲する湾曲部 731を有する突出部 73が形成されている。このため、ロット部 72の湾曲部 721と同様に、カップ状受圧薄膜 71が被検出流体力も圧力を受けた際に、湾曲部 731全体に応力を分散させることができる。したがって、カップ状受圧薄膜 71の耐圧性がより良好にできる。また、上記ロット部 7 2の湾曲部 721と組み合わせることで、耐圧性がより一層強化され、さらに耐圧性が良好となるので、カップ状受圧薄膜 71の寿命を延長させることができる。

[0073] そして、このようなカップ状受圧薄膜 71、ロット部 72、および突出部 73がー体形成されている。このため、部品点数を削減することができ、生産性を良好にすることができる。また、カップ状受圧薄膜 71と、ロット部 72、突出部 73を別部材として接着製作した場合に比べ、一体成形することでロット部 72および突出部 73がカップ状受圧薄膜 71から剥離することがない。このため、ロット部 72や突出部 73の剥離によるカップ状受圧薄膜 71の耐圧性の悪ィ匕などを防止でき、良好な耐圧性を維持できる。

[0074] また、カップ状受圧薄膜 71は、テーパ状の固定溝 110Dに固定突起 713Aが圧着されて固定される。このため、カップ状受圧薄膜 71の密閉度が向上し、さらに、 Oリング 80を介して上ケース 110Aおよび下ケース 110Bに挟持されるため、より密閉性を良好にできる。

[0075] さらに、第 1ケース 11に直接カップ状受圧薄膜 71を取り付けるため、第 1の実施の形態で用いた環状部材 32が不用となり構成をより簡単にできる。また、下ケース 110 Bを取り外すことで、容易にカップ状受圧薄膜 71を取り出すことができ、メンテナンス性を良好にできる。

[0076] [他の実施の形態]

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなぐ本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

[0077] 例えば、第 1および第 2の実施の形態において、受圧部 30と第 1ケース 11との間に環状のシール部材を設けて密着させる構成を示したが、これに限らない。例えば、図

6に示すように、第 1ケース 11の開口部 10Aには、薄膜層 31の外周部に沿って環状に受圧部 30側に突起する環状突起部 10A1が形成されている。そして、受圧部 30 および圧力センサ素子 20が、この環状突起部 10A1と台座部 13との間に圧入されている。このような構成でも、受圧部 30と第 1ケース 11とを密着させて密閉性を保つことができる。さらに、シール部材 113を不要にできるので、部品点数の削減を図ることができる。

[0078] さらに、第 1の実施の形態において、図 7に示すように、薄膜層 31を直接第 1ケース 11に貼り付ける構成としてもよい。さらに、図 8に示すように、薄膜層 31と第 1ケース 1 1とを一体成形してもよい。このような構成にすることで、薄膜層 31と第 1ケース 11との剥離を確実に防止でき、さらに、シール部材 113が不用になるので部品点数を削減することができる。

[0079] さらには、薄膜層 31が第 1ケース 11に直接貼付固定されたり、第 1ケースと一体成形されたりする場合、環状部材 32が設けられない構成としてもよい。この場合、第 1ケースの一部が保持部材として機能し、薄膜層 31とダイアフラム 22との間に保持空間 34を形成する。

[0080] また、上記実施の形態では、受圧部 30は圧力センサ素子 20の開口部 10A側に 1 つ設けられる構成であった力図 9のような構成としてもよい。図 9において、圧力センサ素子 20の開口部 10A側に第 1受圧部 30Aが設けられ、さらにその開口部 10A側に第 2受圧部 30Bが設けられている。このように複数の受圧部を設けることで、被検出流体の腐食性ガス成分の透過をより確実に抑えることができ、ダイアフラム 22の腐食をより確実に防止できる。

[0081] さらに、前述したように、連通孔 111にポンプを接続して、保持空間 34の換気を効率よく実施できるような構成としてもよい。

[0082] そして、第 2の実施の形態において、ロット部 72の湾曲部 721および突出部の湾曲部 731の円弧は、所定の径寸法の円弧状に形成されているとしたが、これに限定されない。すなわち、湾曲部 721, 731は、円弧状を描かなくとも、湾曲して形成されていればよい。湾曲形状であれば、第 2の実施の形態と同様に、カップ状受圧薄膜 71 が変位した際に湾曲部 721, 731に圧力を分散させることができ、耐圧性を向上させることがでさる。

[0083] また、第 2の実施の形態において用いたカップ状受圧薄膜 71を、第 1の実施の形態で用いた環状部材 32に取り付ける構成としてもよい。この場合、図 10に示すように、カップ状受圧薄膜 71の筒状部 712の外周部に環状部材 32を例えば溶融圧着などにより固定する。このような構成では、第 2の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜 7 1の薄膜固定部 713が不用となり、カップ状受圧薄膜 71の構成が簡単になる。したがつて、カップ状受圧薄膜 71の生産性を良好にできる。

[0084] また、前記第 1および第 2の実施の形態では、検出部として、静電容量式の圧力センサ素子 20を用いた力これに限らない。例えば、抵抗ストレンゲージ式などを用いてもよく、例えば図 11および図 12に示すような構成としてもよい。図 11および図 12において、圧力センサモジュール 2Aには、ダイアフラム 22の受圧部 30とは反対側面に円筒状の接合ガラス 23を介して圧力検出部 60が設けられている。この圧力検出部 60は、接合ガラス 23に固定される検出部本体 61と、検出部本体 61からダイアフラム 22側に延びてダイアフラム 22の変位を検出部本体 61に伝達する連結部 62と、を備えている。

[0085] 検出部本体 61は、一端部が接合ガラス 23に接着固定されるとともに他端部が接合ガラス 23の軸心に向力つて伸びて形成されている。また、この検出部本体 61は、弹性変形可能な素材にて形成されていて、連結部 62によりダイアフラム 22の変位が伝達されると、この変位量により弾性変形する。検出部本体 61の略中心には、弾力保持孔部 611が形成されている。この弾力保持孔部 611は、連結部 62により伝達されるダイアフラム 22の変位を緩衝する。そして、検出部本体 61のダイアフラム 22と反対側の面には、ひずみ検出部としてのひずみゲージ 63が設けられている。このひずみゲージ 63は、検出部本体 61が弾性変形するとその変形量を検出する。そして、検出された変形量を電気信号に変換して図示しない回路基板部に出力する。この回路基板部では、入力された電気信号から検出部本体 61のひずみ量を認識し、ダイアフラム 22の変位量および被検出流体の圧力を演算処理して求める。

また、連結部 62は、先端部がダイアフラム 22の略中心に固定され、ダイアフラム 22 の変位量を検出部本体 61に伝達している。したがって、例えば、被検出流体の圧力が負圧の場合において、ダイアフラム 22が受圧部 30側に変位したとしても、このダイァフラム 22の変位を正確に検出部本体 61に伝達できる。

[0086] このような構成においても、連結部 62でダイアフラム 22の変位量を確実に検出部本体に伝達することができるので、圧力センサモジュール 2Aは、被検出流体の圧力を良好に検出することができる。

[0087] また、ダイァフラムに直接ひずみゲージを取り付ける構成としてもよ!ヽ。この場合、ダィァフラムの変位によるひずみ量を直接ひずみゲージで検出することができる。したがって、良好な検出精度を得ることができる。また、構成が簡略ィ匕するため、部品点数を減らすことができ、生産コストを低減できる。

[0088] その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

産業上の利用可能性

[0089] 本発明は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサモジュール、および圧力検出装置に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 被検出流体の圧力により変位可能な薄板状のダイァフラムと、

前記ダイァフラムに配置されるとともに、前記ダイァフラムの変位を検出する検出部と、

を備えた圧力センサモジュールであって、

前記ダイァフラムの前記検出部側の面とは反対側の面に対向して配置されるとともに、保持部材により形成される保持空間を介して設けられて、前記被検出流体の圧力により変位可能な薄膜層と、

前記薄膜層の変位を前記ダイァフラムに伝達する変位伝達部と、

前記保持空間および外部空間を連通させる通気孔と、

を備えたことを特徴とした圧力センサモジュール。

[2] 請求項 1に記載の圧力センサモジュールにお、て、

前記保持部材は、前記ダイァフラムおよび前記薄膜層の外周部に形成される環状部材である

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[3] 請求項 2に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記通気孔は、前記環状部材に複数形成されている

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[4] 請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお、て、前記変位伝達部は、前記保持空間の略中心軸上に設けられた

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[5] 請求項 1な、し請求項 4の、ずれかに記載の圧力センサモジュールにおヽて、前記変位伝達部は、前記ダイァフラムおよび前記薄膜層の双方に固定されたことを特徴とした圧力センサモジュール。

[6] 請求項 1に記載の圧力センサモジュールにお、て、

前記薄膜層は、前記ダイァフラムに対向する底面部と、この底面部の外周部から前記ダイァフラムと反対側に延出する筒状部と、を備えた略カップ状に形成され、前記筒状部の外周端が前記保持部材に固定されることを特徴とした圧力センサモジュール。

[7] 請求項 6に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記変位伝達部は、前記底面部の略中心位置の前記ダイアフラム側に突出するとともに、前記底面部の表面力前記変位伝達部の先端にかけて湾曲する状態に形成された

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[8] 請求項 7に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記底面部の前記変位伝達部が設けられる側とは反対側に、前記底面部の表面力先端にかけて湾曲する状態に突出形成される突出部を備えた

ことを特徴とした圧力モジュール。

[9] 請求項 8に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記薄膜層、前記変位伝達部、および前記突出部は一体成形されていることを特徴とした圧力センサモジュール。

[10] 請求項 1な!、し請求項 9の、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお、て、前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部は一体成形されていることを特徴とした圧力センサモジュール。

[11] 請求項 1な、し請求項 10の!、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお!/、て、前記薄膜層は、フッ素榭脂である

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[12] 請求項 1な!、し請求項 11の、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお、て、前記ダイァフラムの検出部側面に対向して台座部が設けられ、

前記検出部は、前記ダイァフラムの検出部側面、および前記台座部の前記ダイァフラムと対向する面に設けられる一対の電極によってコンデンサを形成した

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[13] 請求項 1な、し請求項 12の!、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお!/、て、前記検出部は、前記ダイァフラムの変位によるひずみを検出するひずみ検出部である

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[14] 請求項 13に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記ひずみ検出部は、前記ダイァフラムと所定間隔をあけて配置され、前記ダイァフラムと連結部により連結される弾性変形可能な検出部本体に設けられる

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[15] 請求項 14に記載の圧力センサモジュールにおいて、

前記ひずみ検出部は、前記ダイアフラムに当接して配置される

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[16] 請求項 1な、し請求項 15の!、ずれかに記載の圧力センサモジュールにお!/、て、前記ダイァフラムの前記薄膜層側の面に薄膜を貼り付けた

ことを特徴とした圧力センサモジュール。

[17] 請求項 1ないし請求項 16のいずれかに記載の圧力センサモジュールと、

前記圧力センサモジュールを内部に収納するとともに、前記薄膜層の前記ダイァフラムとは反対側面が臨む状態に開口する開口部を備えたケースと、

を具備したことを特徴とした圧力検出装置。

[18] 請求項 17に記載の圧力検出装置において、

前記ケースは、一部に前記保持部材を備え、前記薄膜層の外周部を固定して前記ダイァフラムおよび前記薄膜層の間に保持空間を形成する

ことを特徴とした圧力検出装置。

[19] 請求項 18に記載の圧力検出装置において、

前記ケースは、前記薄膜層の前記ダイアフラム側に配置される上ケース部、および前記薄膜層の前記ダイァフラムと反対側に配置される下ケース部を備え、

前記薄膜層は、前記上ケース部および前記下ケース部に挟持されて固定されることを特徴とした圧力検出装置。

[20] 請求項 19に記載の圧力検出装置において、

前記上ケース部および前記下ケース部のうち少なくともいずれか一方は、前記薄膜層が固定される位置の少なくとも一部に固定溝を有し、

前記薄膜層は、外周部に前記固定溝に嵌合する固定突起を備え、この固定突起を前記固定溝に嵌合した状態で前記上ケースおよび前記下ケースに挟持されて固定される

ことを特徴とした圧力検出装置。