WO2022085497A1 - 圧力温度センサ - Google Patents

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WO2022085497A1
WO2022085497A1 PCT/JP2021/037442 JP2021037442W WO2022085497A1 WO 2022085497 A1 WO2022085497 A1 WO 2022085497A1 JP 2021037442 W JP2021037442 W JP 2021037442W WO 2022085497 A1 WO2022085497 A1 WO 2022085497A1
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pressure
measuring body
temperature
temperature sensor
diaphragm
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/037442
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French (fr)
Inventor
忠由 松下
健太郎 山本
一宏 高橋
恵三 大石
浩志 小北
Original Assignee
イーグル工業株式会社
株式会社バルコム
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Publication date
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Priority to JP2022556939A priority patent/JPWO2022085497A1/ja
Priority to EP21882638.6A priority patent/EP4235132A1/en
Priority to US18/032,517 priority patent/US20230384177A1/en
Publication of WO2022085497A1 publication Critical patent/WO2022085497A1/ja

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    • G—PHYSICS
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    • G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
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    • G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0002—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in ohmic resistance

Definitions

  • the present invention relates to a pressure temperature sensor capable of measuring the pressure and temperature of a fluid to be measured.
  • a pressure temperature sensor is used.
  • the pressure temperature sensor includes a pressure measuring body that outputs a pressure signal according to the pressure of the fluid to be measured and a temperature measuring body that outputs a temperature signal according to the temperature of the fluid to be measured, and outputs the pressure signal and the temperature signal to an external device. It is possible to transmit to.
  • a pressure measuring body and a temperature measuring body are arranged in the fluid to be measured, and the fluid to be measured may be chemically and mechanically affected and damaged. Therefore, an isolation type pressure temperature sensor in which the pressure measuring body and the temperature measuring body are indirectly in contact with the fluid to be measured is widely used.
  • the pressure measuring body and the temperature measuring body are arranged in the accommodation space defined by the sensor body and the diaphragm, and the transmission body is filled in the accommodation space.
  • the pressure measuring body outputs a pressure signal corresponding to the pressure of the transmitter receiving the pressure of the fluid to be measured through the diaphragm.
  • the temperature measuring body outputs a temperature signal corresponding to the temperature of the transmitter that has received the temperature of the fluid to be measured via the diaphragm. After that, the pressure signal and the temperature signal are converted into a pressure measurement value and a temperature measurement value by an integrated circuit or the like provided on the substrate.
  • the pressure temperature sensor shown in Patent Document 1 which is an example of such an isolation type pressure temperature sensor, integrally includes a pressure measuring body and a temperature measuring body in a storage space filled with a transmitter such as silicone oil.
  • the sensor chip is arranged.
  • the sensor chip is a semiconductor diaphragm type having a bridge circuit.
  • When pressure is applied to the sensor chip the intermediate voltage of the bridge circuit that functions as a pressure measuring body changes, and the sensor chip outputs a pressure signal corresponding to this change. Further, when the temperature of the sensor chip changes, the voltage across the bridge circuit that functions as a temperature measuring body changes, and the sensor chip outputs a temperature signal corresponding to this change.
  • the pressure and temperature can be measured by the sensor chip integrally provided with the pressure measuring body and the temperature measuring body. Therefore, it is possible to reduce the size.
  • the structure of the pressure temperature sensor as in Patent Document 1 is limited. Furthermore, the pressure change of the transmitter affects the temperature measuring body. Similarly, temperature changes in the transmitter affect the pressure gauge. As a result, the pressure temperature sensor as in Patent Document 1 could not measure an accurate value with each measuring body.
  • Patent Document 1 it is difficult for a pressure temperature sensor as in Patent Document 1 to correct, for example, the influence of temperature on pressure measurement according to a temperature signal. For this reason, the measured pressure and temperature measurements were inaccurate. By the way, it is also possible to obtain an accurate pressure measurement value or temperature measurement value by obtaining the relationship between these pressure and temperature by calibration in advance.
  • the sensor chip is manufactured by using a semiconductor process, and the variation among production lots is very large. Therefore, since the sensor chip needs to be calibrated for pressure and temperature for each solid, there is also a problem that it takes a lot of time and effort.
  • the pressure temperature sensor shown in Patent Document 2 which is another example of the pressure temperature sensor, has a pressure measuring body and a temperature measuring body separately. Specifically, the pressure measuring body is arranged in the accommodation space filled with the transmitter. The temperature measuring body is arranged so as to project from the center of the diaphragm toward the fluid to be measured. The temperature measuring body is configured by the thermistor arranged in the cap-shaped storage portion being filled with a resin having high thermal conductivity and fixed.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-121871 pages 6 to 8, FIG. 2
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-2885 pages 6-9, FIG. 1
  • the pressure measuring body and the temperature measuring body are separate bodies, and the pressure signal or the temperature signal can be output individually. Therefore, the pressure temperature sensor as in Patent Document 2 can correct the influence of the temperature on the pressure measuring body according to the temperature signal.
  • the temperature measuring body is partially exposed to the fluid to be measured and arranged, while the pressure measuring body is arranged in the transmitter. Therefore, when the temperature of the fluid to be measured changes, the temperature change transmitted to the pressure measuring body is delayed from the temperature change transmitted to the temperature measuring body, and the measured value of the pressure cannot be obtained accurately even if the above correction is performed. There was something.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a pressure temperature sensor capable of accurately measuring pressure.
  • the pressure temperature sensor of the present invention is used.
  • the diaphragm that defines the accommodation space together with the sensor body, With a transmitter filled in the containment space, A pressure measuring body and a temperature measuring body are arranged in the accommodation space. According to this, even if the temperature of the sealed fluid changes, for example, the pressure temperature sensor can correct the value of the pressure measured by the pressure measuring body at the accurate temperature measured by the temperature measuring body. This allows the pressure temperature sensor to accurately measure the pressure.
  • the pressure measuring body and the temperature measuring body may be arranged on the sensor body side. According to this, the measuring body is installed on the stationary side. Therefore, the physical change given to the measuring body is small.
  • a bonding wire electrically connected to the pressure measuring body or the temperature measuring body is provided.
  • a cushioning member for cushioning the transmitter may be arranged between the diaphragm, the pressure measuring body, the temperature measuring body, and the bonding wire.
  • the cushioning member may be arranged closer to the diaphragm than the pressure measuring body and the temperature measuring body. According to this, the space between the diaphragm and the cushioning member becomes narrow. As a result, even if a high pressure is applied from the fluid to be measured in a short time, a large pressure does not act on the transmitter in the space in which the pressure measuring body and the temperature measuring body are housed.
  • a through hole may be formed in the cushioning member. According to this, the through hole functions as an orifice. Therefore, the cushioning member has a simple structure.
  • the cushioning member may be formed so that the axis of the through hole deviates from the pressure measuring body and the temperature measuring body. According to this, the transmitter moving through the through hole is less likely to act directly on the pressure measuring body and the temperature measuring body. Thereby, the pressure measuring body and the temperature measuring body are protected.
  • the temperature measuring body may be a resistance measuring body. According to this, the influence of the pressure acting on the temperature measuring body is reduced. Therefore, the pressure temperature sensor can measure the temperature and pressure more simply and accurately.
  • the pressure measuring body and the temperature measuring body may be separate bodies. According to this, the separate pressure measuring body and temperature measuring body are arranged in a common accommodation space. As a result, the pressure temperature sensor can adopt a measuring body suitable for each measured value, and can have a structure that is less affected by the other measured value.
  • the pressure temperature sensor may mutually correct the measured value of the pressure measuring body and the measured value of the temperature measuring body. According to this, the pressure temperature sensor can accurately measure pressure and temperature.
  • the pressure temperature sensor according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the upper, lower, left, and right sides when viewed from the front side of FIG. 2 will be described as the upper and lower sides of the pressure temperature sensor. More specifically, the upper side of the paper surface on which the connector 11 is arranged will be described as the upper side of the pressure temperature sensor, and the lower side of the paper surface on which the diaphragm cover 22 is arranged will be described as the lower side of the pressure temperature sensor.
  • the pressure temperature sensor 1 of the present invention is configured to be able to detect the pressure to be measured, and uses a battery (not shown) as a power source. Further, the pressure / temperature sensor 1 is fixed to an installed portion such as a pipe, a duct, or a tank (not shown), and detects the pressure and temperature of the measurement target inside the installed portion.
  • the measurement target is a fluid to be measured such as a liquid or a gas.
  • the pressure temperature sensor 1 is mainly composed of a power supply unit 2 and a sensor unit 10.
  • the pressure temperature sensor 1 is fixed to a pipe (not shown) and used by screwing a screw portion 2a formed at the lower end of the power supply unit 2 into a mounting port of a pipe (not shown).
  • the sensor unit 10 includes a connector 11, a substrate 12, a signal processing circuit 13, a plurality of electrode pins 14, a sensor body 15, a pressure measuring body 16, and the like, in order from the upper side. It is mainly composed of a temperature measuring body 17, a plurality of bonding wires 18, a spacer 19, an indoor cover 20 as a cushioning member, a diaphragm 21, and a diaphragm cover 22.
  • the connector 11 is electrically connected to the power supply unit 2.
  • a connector 11, a signal processing circuit 13, and a plurality of electrode pins 14 are electrically connected to the substrate 12.
  • the sensor body 15 is made of a metal material or a resin material.
  • the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 are arranged in the recess 150 of the sensor body 15.
  • the plurality of bonding wires 18 are electrically connected to the electrode pin 14 and the pressure measuring body 16 or the electrode pin 14 and the temperature measuring body 17.
  • the spacer 19 is arranged in the recess 150.
  • the diaphragm 21 is made of a metal material or a resin material.
  • the diaphragm cover 22 is made of a metal material or a resin material. Further, the accommodation space R defined by the sensor body 15 and the diaphragm 21 is filled with silicone oil S as a transmitter.
  • the sensor body 15 is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • the sensor body 15 is formed with a recess 150, a plurality of communication holes 151, and a communication passage 152.
  • the recess 150 is recessed upward in the axial direction from the lower end of the sensor body 15.
  • the communication hole 151 penetrates in the axial direction from the outer diameter side end of the bottom surface 150a of the recess 150.
  • the communication passage 152 penetrates in the axial direction on the outer diameter side of one communication hole 151 of the bottom surface 150a.
  • the communication holes 151 are arranged substantially evenly in the circumferential direction. Each communication hole 151 is sealed with a hermetic seal 23 with one electrode pin 14 inserted therein.
  • the upper end surface of the pressure measuring body 16 and the upper end surface of the temperature measuring body 17 are attached to the central portion of the bottom surface 150a with an adhesive.
  • the pressure measuring body 16 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device.
  • the pressure measuring body 16 has a sensing surface 16a, which is the lower surface thereof, arranged so as to face the diaphragm 21.
  • the resistance value of the gauge resistance (not shown) changes. Utilizing this, the pressure measuring body 16 outputs a voltage corresponding to the pressure as a pressure signal, that is, a measured value.
  • the temperature measuring body 17 has a sensing surface 17a, which is the lower surface thereof, arranged so as to face the diaphragm 21. When the temperature acting on the sensing surface 17a changes, the electric resistance value changes. Utilizing this, the temperature measuring body 17 outputs a voltage corresponding to the temperature as a temperature signal, that is, a measured value.
  • the temperature measuring body 17 is preferably a platinum resistance thermometer, and may be a resistance thermometer other than the platinum resistance thermometer, such as a copper resistance thermometer and a nickel resistance thermometer. ..
  • a spacer 19 formed in a cylindrical shape along a peripheral surface 150b substantially orthogonal to the bottom surface 150a is fitted. Further, the upper end surface of the spacer 19 is attached to the outer diameter side end portion of the bottom surface 150a by an adhesive.
  • the spacer 19 is made of aluminum. Further, the axial dimensions of the spacer 19 are formed to be substantially the same. The radial dimensions of the spacer 19 are substantially the same except that a thick width portion 190 that bulges toward the inner diameter side is partially formed. A continuous passage 191 penetrating in the axial direction is formed in the thick portion 190. The communication passage 191 is formed so as to be aligned with the communication passage 152 of the sensor body 15. A through passage 24 communicating with the accommodation space R is formed by these communication passages 152 and 191.
  • the through flow path 24 is a flow path used when filling the accommodation space R with the silicone oil S. After the silicone oil S is filled, the oil plug 25 is fitted to the upper end portion thereof and the through flow path 24 is sealed.
  • the interior cover 20 formed in a disk shape along the peripheral surface 150b is fitted in the recess 150.
  • the upper end surface of the interior cover 20 is attached to the lower end surface of the spacer 19 with an adhesive.
  • the interior cover 20 is made of aluminum.
  • the interior cover 20 has a base 200 and a peripheral wall 201.
  • the base 200 has a round flat plate shape.
  • the peripheral wall 201 is an annular shape extending upward in the axial direction from the outer peripheral side end portion of the base portion 200.
  • a through hole 202 penetrating in the axial direction is formed in the center of the base 200.
  • peripheral wall 201 of the interior cover 20 is formed to have substantially the same axial dimensions.
  • the radial dimension of the peripheral wall 201 is substantially the same except that a thin width portion 201a is formed in which a part of the inner diameter side is recessed toward the outer diameter side.
  • the thin width portion 201a is formed so as to be aligned with the thick width portion 190 of the spacer 19.
  • a diaphragm 21 is fixed to the lower end of the sensor body 15 by welding or an adhesive.
  • the accommodation space R formed between the recess 150 of the sensor body 15 and the diaphragm 21 is isolated from the fluid to be measured.
  • the accommodation space R is divided into a space R1 and a space R3.
  • the space R1 is defined by the bottom surface 150a of the recess 150, the spacer 19 and the interior cover 20.
  • the space R3 is defined by the interior cover 20, the peripheral surface 150b of the recess 150, and the diaphragm 21.
  • the space R1 and the space R3 are communicated with each other by the through hole 202 of the interior cover 20.
  • space R1 the space defined by the lower end surface of the thick width portion 190 of the spacer 19, the inner peripheral surface of the thin width portion 201a of the interior cover 20, and the upper end surface of the base portion 200 is referred to as space R2.
  • the height dimension of the peripheral wall 201 of the interior cover 20 more specifically, the dimension from the upper end surface of the base portion 200 to the upper end surface of the peripheral wall 201 is shorter than the thickness dimension of the base portion 200. be.
  • the height dimension of the space R2 is also shorter than the thickness dimension of the base 200.
  • the space R2 is a very narrow space in the space R1.
  • a dish-shaped diaphragm cover 22 is fixed to the lower end of the diaphragm 21 by welding or an adhesive. Further, a plurality of communication passages 22a penetrating in the axial direction are formed at the bottom of the diaphragm cover 22.
  • the fluid to be measured flows into the space between the diaphragm 21 and the diaphragm cover 22 through the communication passage 22a. Pressure and temperature are transmitted from the fluid under test to the silicone oil S via the diaphragm 21. Therefore, a voltage corresponding to the pressure of the silicone oil S can be obtained from the pressure measuring body 16. Further, a voltage corresponding to the temperature of the silicone oil S can be obtained from the temperature measuring body 17.
  • Each voltage obtained from the pressure measuring body 16 or the temperature measuring body 17 is an analog signal.
  • Each analog signal is amplified by an amplifier circuit (not shown) provided on the substrate 12, input to the signal processing circuit 13, converted into a digital signal by the A / D conversion unit, and then corrected by the correction unit.
  • the amplifier circuit may or may not be provided in the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17.
  • the pressure temperature sensor 1 of this embodiment outputs accurate pressure and temperature measured values to the external device as compared with the configuration in which the power supply unit 2, the external device, etc. are A / D converted. It is possible.
  • the above-mentioned correction in the signal processing circuit 13 will be described.
  • the correction unit compares the digitally converted temperature data with the reference data, and corrects the digitally converted pressure data according to this difference.
  • the pressure / temperature sensor 1 can accurately measure the pressure and the temperature.
  • the correction unit may compare the digitally converted pressure data with the reference data and correct the digitally converted temperature data according to this difference. Further, the correction unit may mutually correct the pressure data and the temperature data.
  • the correction unit has described an example of correction using the data after digital conversion
  • the analog data may be corrected and then converted by the A / D converter unit.
  • the pressure temperature sensor 1 of the present embodiment for example, even if the temperature of the sealed fluid changes, the value of the pressure measured by the pressure measuring body 16 at the accurate temperature measured by the temperature measuring body 17. Can be corrected. As a result, the pressure temperature sensor 1 can accurately measure the pressure.
  • the pressure and temperature act on the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 through the common silicone oil S.
  • the signal processing circuit 13 can correct the influence of the temperature on the pressure measuring body 16 without delay in time even if the temperature of the sealed fluid changes. Therefore, the pressure temperature sensor 1 can accurately measure the pressure.
  • the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 are arranged on the sensor body 15 which does not operate due to a pressure change or a temperature change. Therefore, the physical change given to the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 is small.
  • both the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 are arranged so that the sensing surfaces 16a and 17a face each other with respect to the diaphragm 21.
  • the sensing surfaces 16a and 17a are arranged so as to face the same direction. Therefore, the time difference between the temperature acting on the temperature measuring body 17 and the temperature acting on the pressure measuring body 16 is smaller.
  • the diaphragm 21 when a shock wave or the like is generated in the fluid to be measured and a high pressure acts on the diaphragm 21 in a short time, the diaphragm 21 is dented toward the space R3 side. At this time, the through hole 202 of the indoor cover 20 functions as an orifice that limits the flow rate of the silicone oil S flowing from the space R3 into the space R1. As a result, the diaphragm 21 is not significantly deformed. Therefore, a large force does not act from the silicone oil S on the pressure measuring body 16, the temperature measuring body 17, and each bonding wire 18.
  • the pressure measuring body 16 is a MEMS having an outer dimension of about several mm and a thin wall portion of less than 1 mm, there is a difficulty in durability against an external force. Further, the connection points of the bonding wires 18 connected to these are minute and may be peeled off by an external force. Therefore, in the pressure temperature sensor 1 of the present embodiment, the connection between the pressure measuring body 16 and the bonding wire 18 and the connection between the temperature measuring body 17 and the bonding wire 18 are protected by the indoor cover 20 as described above.
  • the bonding wire 18 is made of a metal such as gold or aluminum, but may be made of another material as long as the measurement signal can be transferred.
  • the interior cover 20 is arranged closer to the diaphragm 21 than the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. Even considering the difference between the diameter of the space R1 and the diameter of the space R3, the space R3 is narrower than the space R1. Therefore, even if a shock wave or the like is generated in the fluid to be measured and a high pressure acts on the diaphragm 21 in a short time, the amount of silicone oil S moving from the space R3 to the space R1 is small. In other words, a large pressure does not act on the silicone oil S in the space R1 in which the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 are housed.
  • the through hole 202 functions as an orifice. Therefore, the interior cover 20 capable of cushioning the silicone oil S has a simple structure.
  • the through hole 202 of the indoor cover 20 is arranged so that the axial center P indicated by the alternate long and short dash line passes between the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 arranged in the recess 150. Therefore, the silicone oil S moving through the through hole 202 is less likely to act directly on the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. Thereby, the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 are protected.
  • each electrode pin 14 is arranged on the outer diameter side of the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. Therefore, the connection between each electrode pin 14 and each bonding wire 18, the connection between the pressure measuring body 16 and the bonding wire 18, and the connection between the temperature measuring body 17 and the bonding wire 18 are preferably protected.
  • the plurality of electrode pins 14 are all arranged on the outer diameter side of the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. Therefore, the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17 can be arranged closer to each other as compared with the configuration in which the electrode pin 14 is arranged between the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. As a result, the time difference required for the temperature and pressure to act on the pressure measuring body 16 or the temperature measuring body 17 is further reduced.
  • the space R2 is a very narrow space in the space R1. Further, the space R2 is relatively separated from the through hole 202 of the interior cover 20. As a result, the influence of the pressure and temperature of the fluid to be measured from the space R2 to the through flow path 24 becomes difficult to reach.
  • the through flow path 24 communicates with the space R2 at the outer diameter end of the space R1.
  • the pressure and temperature of the fluid to be measured are in the space in the space R1 excluding the space R2, as compared with the configuration in which the axis of the through flow path 24 is located between the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17. Easy to communicate. As a result, the pressure / temperature sensor 1 can accurately and quickly measure the pressure and temperature of the fluid to be measured.
  • the temperature measuring body 17 is a resistance measuring body. From this, the influence of the pressure acting on the temperature measuring body 17 is reduced. Therefore, the pressure temperature sensor 1 can measure the temperature and pressure more simply and accurately.
  • the pressure measuring body 16 and the temperature measuring body 17, which are separate bodies, are arranged in the common storage space R filled with the silicone oil S.
  • the pressure temperature sensor 1 can adopt measuring bodies 16 and 17 suitable for each measured value, and can have a structure that is less affected by the other measured value.
  • the diaphragm cover 22 has a continuous passage 22a, which makes it difficult for impurities and the like to enter the space between the diaphragm cover 22 and the diaphragm 21. Therefore, the diaphragm cover 22 can protect the diaphragm 21.
  • the space R2 is composed of a thick portion 190 of the spacer 19 which is a separate body from each other and a thin width portion 201a of the interior cover 20.
  • the communication passage 191 communicating with the space R2 is formed in the spacer 19.
  • the interior cover 20 is made of aluminum having high thermal conductivity. As a result, heat is easily transferred to the silicone oil S in the space R1. Therefore, the pressure / temperature sensor 1 has good responsiveness for measuring pressure and temperature.
  • the interior cover 20 may be made of another metal or resin having high thermal conductivity, and is not limited to aluminum.
  • the spacer 19 and the interior cover 20 are both made of aluminum. As a result, the effect of thermal expansion due to the temperature of the silicone oil S is substantially the same. Therefore, the spacer 19 and the interior cover 20 are less likely to be damaged.
  • the spacer 19 and the interior cover 20 are preferably made of materials having the same coefficient of thermal expansion, but may be made of materials having different coefficients of thermal expansion.
  • the configuration is described as measuring the absolute pressure at which the atmospheric pressure does not act on the pressure measuring body, but the present invention is not limited to this, and the gauge pressure is applied by applying the atmospheric pressure on the pressure measuring body. It may be configured to measure.
  • the temperature measuring body has been described as being a resistance measuring body, but the temperature measuring body is not limited to this, and may be a thermocouple, a thermistor, a resistance element, or the like, and may be appropriately changed.
  • the pressure measuring body and the temperature measuring body have been described as being arranged on the bottom surface of the same recess, the present invention is not limited to this, and the pressure measuring body and the temperature measuring body may be arranged on the peripheral surface of the recess.
  • the transmitter has been described as having a structure of silicone oil, but the present invention is not limited to this, and may be water, air, oil, or the like, and may be appropriately changed.
  • the spacer has been described as having a thick width portion, but the spacer is not limited to this, and the radial dimension of the peripheral wall, that is, the thickness dimension is relatively longer and the circumferential direction than the thickness dimension of the peripheral wall of the interior cover. It may be substantially the same.

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Abstract

正確に圧力を測定可能な圧力温度センサを提供することを目的とする。　センサボディ１５と、センサボディ１５と共に収容空間Ｒを画成するダイアフラム２１と、収容空間Ｒに充填されている伝達体Ｓと、を備え、収容空間Ｒには、圧力測定体１６と、圧力測定体１６とは別体の温度測定体１７と、が配置されている。

Description

圧力温度センサ
　本発明は、被測定流体の圧力および温度を測定可能な圧力温度センサに関する。
　様々な分野において、機器の操作、保全等のために圧力や温度が利用されており、これら圧力と温度の両方が用いられることも多く、圧力と温度とを同時に得たいという要求に応えるために圧力温度センサが利用されている。圧力温度センサは、被測定流体の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力測定体と、被測定流体の温度に応じた温度信号を出力する温度測定体を備え、圧力信号および温度信号を外部機器に伝達可能となっている。
　このような圧力温度センサは、被測定流体内に圧力測定体および温度測定体が配置され被測定流体から化学的、機械的な影響を受け損傷することがある。そのため、圧力測定体および温度測定体を被測定流体に間接的に接触するようにした隔離方式の圧力温度センサが広く使用されている。
　隔離方式の圧力温度センサは、例えばセンサボディおよびダイアフラムによって画成された収容空間内に圧力測定体および温度測定体が配置され、収容空間内に伝達体が充填されている。圧力測定体は、ダイアフラムを介して被測定流体の圧力を受けた伝達体の圧力に応じた圧力信号を出力する。温度測定体は、ダイアフラムを介して被測定流体の温度を受けた伝達体の温度に応じた温度信号を出力する。その後、圧力信号および温度信号は、基板に設けられた集積回路等によって圧力測定値や温度測定値に変換される。
　このような隔離方式の圧力温度センサの一例である特許文献１に示される圧力温度センサは、シリコーンオイル等の伝達体が充填されている収容空間に、圧力測定体および温度測定体を一体に備えるセンサチップが配置されている。センサチップは、ブリッジ回路を備える半導体ダイアフラム式のものである。センサチップに圧力が印加されると、圧力測定体として機能するブリッジ回路の中間電圧が変化し、この変化に応じた圧力信号をセンサチップは出力する。また、センサチップの温度が変化すると、温度測定体として機能するブリッジ回路の両端電圧が変化し、この変化に応じた温度信号をセンサチップは出力する。
　このように特許文献１のような圧力温度センサにあっては、圧力測定体および温度測定体を一体に備えるセンサチップによって圧力および温度を測定可能である。そのため、小型化することが可能である。しかしながら、一体のセンサチップで２種の測定値を測定するため、特許文献１のような圧力温度センサはその構造が限定される。さらには、伝達体の圧力変化は温度測定体に影響を与える。同様に、伝達体の温度変化は圧力測定体に影響を与える。これらにより、特許文献１のような圧力温度センサはそれぞれの測定体で正確な値を測定することができなかった。
　そのため、特許文献１のような圧力温度センサは、例えば圧力の測定に及ぼした温度の影響を温度信号に応じて補正を行うことが困難である。このことから、測定された圧力測定値および温度測定値は正確性が乏しかった。ところで、これらの圧力と温度の関係を予めキャリブレーションによって求めておき、正確な圧力測定値や温度測定値を得ることも可能である。しかしながら、センサチップは半導体プロセスを用いて製造されており、生産ロット毎のバラツキが非常に大きい。そのため、センサチップは固体毎に圧力および温度に対するキャリブレーションが必要となることから、非常に手間がかかるという問題もある。
　圧力温度センサの他の例である特許文献２に示される圧力温度センサは、圧力測定体および温度測定体が別体となっている。具体的には、圧力測定体は伝達体が充填される収容空間に配置されている。温度測定体はダイアフラムの中央から被測定流体側に突出して配置されている。キャップ状の収納部に配置されたサーミスタが、熱伝導率の高い樹脂が充填されて固定されることで、温度測定体は構成されている。
特開２００９－１２１８７１号公報（第６～８頁、第２図） 特開２０１３－２８８５号公報（第６～９頁、第１図）
　このように特許文献２のような圧力温度センサにあっては、圧力測定体および温度測定体が別体であり、個別に圧力信号または温度信号を出力することができる。そのため、特許文献２のような圧力温度センサは、圧力測定体に及ぼす温度の影響を温度信号に応じて補正することができる。ところで、温度測定体は一部が被測定流体に曝されて配置されている一方、圧力測定体は伝達体中に配置されている。そのため、被測定流体の温度が変化した場合に圧力測定体に伝わる温度変化は温度測定体に伝わる温度変化よりも遅れが生じ、上述した補正を行っても圧力の測定値が正確に得られないことがあった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、正確に圧力を測定可能な圧力温度センサを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の圧力温度センサは、
　センサボディと、
　前記センサボディと共に収容空間を画成するダイアフラムと、
　前記収容空間に充填されている伝達体と、を備え、
　前記収容空間には、圧力測定体と、温度測定体と、が配置されている。
　これによれば、例えば被密封流体の温度が変化しても、圧力温度センサは温度測定体で測定した正確な温度で圧力測定体が測定した圧力の値を補正することができる。これにより、圧力温度センサは圧力を正確に測定することができる。
　前記圧力測定体および前記温度測定体は、前記センサボディ側に配置されていてもよい。
　これによれば、静止している側に測定体は設置されている。そのため、測定体に与える物理的変化は小さい。
　前記圧力測定体または前記温度測定体に電気的に接続されるボンディングワイヤを備え、
　前記収容空間には、前記ダイアフラムと、前記圧力測定体、前記温度測定体および前記ボンディングワイヤと、の間に、前記伝達体を緩衝する緩衝部材が配置されていてもよい。
　これによれば、ダイアフラムに被測定流体から短時間で高い圧力が作用してもダイアフラムは大きく変形しない。これにより、伝達体から圧力測定体、温度測定体およびボンディングワイヤ自身に大きな力は作用しない。そのため、圧力測定体、温度測定体、各ボンディングワイヤとボンディングワイヤの接続および温度測定体とボンディングワイヤの接続は保護されている。
　前記緩衝部材は、前記圧力測定体、前記温度測定体よりも前記ダイアフラムに近接配置されていてもよい。
　これによれば、ダイアフラムと緩衝部材との間の空間は狭くなる。これにより、被測定流体から短時間で高い圧力が作用しても、圧力測定体および温度測定体が収容される空間の伝達体に大きな圧力は作用しないようになっている。
　前記緩衝部材には、貫通孔が形成されていてもよい。
　これによれば、貫通孔はオリフィス機能を果たす。そのため、緩衝部材は構成が簡素である。
　前記緩衝部材は、前記貫通孔の軸心が前記圧力測定体および前記温度測定体から外れるように形成されていてもよい。
　これによれば、貫通孔を通じて移動する伝達体は圧力測定体および温度測定体に対して直接作用し難くなる。これにより、圧力測定体および温度測定体は保護されている。
　前記温度測定体は、測温抵抗体であってもよい。
　これによれば、温度測定体に作用する圧力の影響は軽減される。そのため、圧力温度センサはより簡素かつ正確に温度および圧力を測定することができる。
　前記圧力測定体と、前記温度測定体と、は別体であってもよい。
　これによれば、別体である圧力測定体および温度測定体は共通の収容空間に配置されている。これにより、圧力温度センサは、各々の測定値に適した測定体を採用可能で、他方の測定値から受ける影響が少ない構造とすることができる。
　前記圧力温度センサは、前記圧力測定体の測定値と、前記温度測定体の測定値と、を互いに補正するものでもよい。
　これによれば、圧力温度センサは、圧力と温度を正確に測定することができる。
本発明に係る実施例の圧力温度センサの斜視図である。 本発明に係る実施例の圧力温度センサの要部の断面図である。 スペーサの上面図である。 室内カバーの上面図である。
　本発明に係る圧力温度センサを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例に係る圧力温度センサにつき、図１～図４を参照して説明する。以下、図２の正面側から見て上下左右側を圧力温度センサの上下側として説明する。詳しくは、コネクタ１１が配置される紙面上側を圧力温度センサの上側、ダイアフラムカバー２２が配置される紙面下側を圧力温度センサの下側として説明する。
　本発明の圧力温度センサ１は、図１に示されるように、測定対象の圧力を検出可能に構成され、電池（図示略）を電源としている。また、圧力温度センサ１は、図示しない配管、ダクト、タンク等の被設置部に固定され、被設置部の内部における測定対象の圧力および温度を検出する。測定対象は、液体や気体等の被測定流体である。
　図１に示されるように、圧力温度センサ１は、電源ユニット２と、センサユニット１０から主に構成されている。例えば、図示しない配管の取付口に電源ユニット２の下端部に形成されるネジ部２ａを螺合させることにより、圧力温度センサ１は図示しない配管に固定されて使用される。
　図２に示されるように、センサユニット１０は、上方側から順に、コネクタ１１と、基板１２と、信号処理回路１３と、複数の電極ピン１４と、センサボディ１５と、圧力測定体１６と、温度測定体１７と、複数のボンディングワイヤ１８と、スペーサ１９と、緩衝部材としての室内カバー２０と、ダイアフラム２１と、ダイアフラムカバー２２と、から主に構成されている。
　コネクタ１１は電源ユニット２に電気的に接続されている。基板１２には、コネクタ１１、信号処理回路１３、複数の電極ピン１４が電気的に接続されている。センサボディ１５は、金属材料または樹脂材料により形成されている。
　圧力測定体１６および温度測定体１７は、センサボディ１５の凹部１５０内に配置されている。複数のボンディングワイヤ１８は、電極ピン１４と圧力測定体１６または電極ピン１４と温度測定体１７に電気的に接続されている。
　スペーサ１９は凹部１５０内に配置されている。ダイアフラム２１は金属材料または樹脂材料により形成されている。ダイアフラムカバー２２は金属材料または樹脂材料により形成されている。また、センサボディ１５とダイアフラム２１によって画成されている収容空間Ｒには、伝達体としてのシリコーンオイルＳが充填されている。
　センサボディ１５は、有底円筒状に形成されている。センサボディ１５には、凹部１５０と、複数の連通孔１５１と、連通路１５２が形成されている。凹部１５０は、センサボディ１５の下端から軸方向上方に凹んでいる。連通孔１５１は、凹部１５０の底面１５０ａの外径側端部から軸方向に貫通している。連通路１５２は、底面１５０ａの一つの連通孔１５１の外径側において軸方向に貫通している。
　連通孔１５１は、周方向に略等配に配置されている。各連通孔１５１は、電極ピン１４が１本ずつ挿通された状態でハーメチックシール２３により封止されている。
　凹部１５０には、底面１５０ａの中央部に圧力測定体１６の上端面および温度測定体１７の上端面が接着剤により貼着されている。
　圧力測定体１６は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスである。圧力測定体１６は、その下面であるセンシング面１６ａがダイアフラム２１に対向配置されている。センシング面１６ａに作用する圧力が変化すると図示しないゲージ抵抗の抵抗値は変化する。これを利用して、圧力測定体１６は、圧力に応じた電圧を圧力信号すなわち測定値として出力する。
　温度測定体１７は、その下面であるセンシング面１７ａがダイアフラム２１に対向配置されている。センシング面１７ａに作用する温度が変化すると電気抵抗値は変化する。これを利用して、温度測定体１７は、温度に応じた電圧を温度信号すなわち測定値として出力する。尚、温度測定体１７は、白金測温抵抗体であることが好ましく、銅測温抵抗体、ニッケル測温抵抗体等、白金測温抵抗体以外の他の測温抵抗体であってもよい。
　また、凹部１５０には、底面１５０ａに略直交する周面１５０ｂに沿って円筒状に形成されたスペーサ１９が嵌合されている。また、スペーサ１９の上端面は接着剤により底面１５０ａの外径側端部に貼着されている。
　図２，図３を参照して、スペーサ１９は、アルミニウムによって形成されている。また、スペーサ１９の軸方向寸法は略同一に形成されている。スペーサ１９の径方向寸法は内径側に膨出する厚幅部１９０が一部形成されている以外は略同一に形成されている。厚幅部１９０には、軸方向に貫通する連通路１９１が形成されている。この連通路１９１は、センサボディ１５の連通路１５２に位置合わせされて形成されている。これら連通路１５２，１９１によって収容空間Ｒに連通する貫通流路２４は形成されている。
　図２を参照して、貫通流路２４は、収容空間Ｒ内にシリコーンオイルＳを充填する際に使用される流路である。シリコーンオイルＳが充填された後、その上端部にオイルプラグ２５が嵌合されて貫通流路２４は封止されている。
　また、凹部１５０には、周面１５０ｂに沿って円盤状に形成された室内カバー２０が嵌合されている。室内カバー２０の上端面は接着剤によりスペーサ１９の下端面に貼着されている。
　図２，図４を参照して、室内カバー２０は、アルミニウムによって形成されている。室内カバー２０は、基部２００と、周壁２０１を有している。基部２００は丸平板状である。周壁２０１は、基部２００の外周側端部から軸方向上方側に延びる環状である。基部２００の中央には軸方向に貫通する貫通孔２０２が形成されている。
　また、室内カバー２０の周壁２０１は、軸方向寸法が略同一で形成されている。周壁２０１の径方向寸法は内径側の一部が外径側に凹む薄幅部２０１ａが形成されている以外は略同一に形成されている。この薄幅部２０１ａは、スペーサ１９の厚幅部１９０に位置合わせされて形成されている。
　また、センサボディ１５の下端には、ダイアフラム２１が溶接または接着剤により固定されている。センサボディ１５の凹部１５０とダイアフラム２１との間に形成された収容空間Ｒは被測定流体から隔離されている。
　収容空間Ｒについてより詳しくは、空間Ｒ１と、空間Ｒ３に区画されている。空間Ｒ１は、凹部１５０の底面１５０ａ、スペーサ１９および室内カバー２０によって画成されている。空間Ｒ３は、室内カバー２０、凹部１５０の周面１５０ｂおよびダイアフラム２１によって画成されている。空間Ｒ１および空間Ｒ３は、室内カバー２０の貫通孔２０２によって連通されている。
　また、空間Ｒ１の内、スペーサ１９の厚幅部１９０の下端面、室内カバー２０の薄幅部２０１ａの内周面および基部２００の上端面によって画成される空間は空間Ｒ２と呼ぶ。
　また、図２を参照して、室内カバー２０の周壁２０１の高さ寸法、より詳しくは、基部２００の上端面から周壁２０１の上端面までの寸法は、基部２００の厚み寸法よりも短寸である。これにより、空間Ｒ２の高さ寸法も基部２００の厚み寸法よりも短寸となっている。このように、空間Ｒ２は、空間Ｒ１の内、非常に狭い空間となっている。
　また、ダイアフラム２１の下端には、皿状に形成されたダイアフラムカバー２２が溶接または接着剤により固定されている。また、ダイアフラムカバー２２の底部には、軸方向に貫通する複数の連通路２２ａが形成されている。
　次に、圧力温度センサ１による圧力および温度の測定値の出力方法について説明する。配管の取付口に固定されている圧力温度センサ１は、ダイアフラム２１とダイアフラムカバー２２との間の空間に連通路２２ａを通じて被測定流体が流入している。この被測定流体からダイアフラム２１を介してシリコーンオイルＳに圧力および温度が伝達される。そのため、圧力測定体１６からシリコーンオイルＳの圧力に応じた電圧は得られる。また、温度測定体１７からシリコーンオイルＳの温度に応じた電圧は得られる。
　圧力測定体１６または温度測定体１７から得られた各電圧はアナログ信号である。各アナログ信号は、基板１２に設けられた図示しない増幅回路によって増幅された後、信号処理回路１３に入力されてＡ／Ｄコンバート部でデジタル信号に変換され、その後補正部で補正される。尚、増幅回路は、圧力測定体１６、温度測定体１７に設けられていてもよく、設けられていなくても良い。
　デジタル信号はアナログ信号よりもノイズ等の外的要因の影響を受け難い。このことから、電源ユニット２、外部機器等においてＡ／Ｄコンバートされる構成と比較して、本実施例の圧力温度センサ１は、正確な圧力および温度の測定値を外部機器に対して出力することが可能となっている。
　上述した、信号処理回路１３における補正について説明する。補正部では、デジタル変換された温度データを基準データと比較し、この差分に応じて、デジタル変換された圧力データを補正している。これにより、圧力温度センサ１は、圧力と温度を正確に測定することができる。
　尚、補正部では、デジタル変換された圧力データを基準データと比較し、この差分に応じて、デジタル変換された温度データを補正するものであってもよい。さらに、補正部では、圧力データと温度データを相互に補正するものであってもよい。
　さらに、補正部は、デジタル変換後のデータを用いて補正する例について説明したが、アナログデータを補正し、その後、Ａ／Ｄコンバータ部で変換するものであってもよい。
　以上説明してきたように、本実施例の圧力温度センサ１は、例えば被密封流体の温度が変化しても、温度測定体１７で測定した正確な温度で圧力測定体１６が測定した圧力の値を補正することができる。これにより、圧力温度センサ１は圧力を正確に測定することができる。
　また、共通のシリコーンオイルＳを通じて圧力および温度は圧力測定体１６および温度測定体１７に作用する。これにより、信号処理回路１３は被密封流体の温度が変化しても圧力測定体１６に及ぼす温度の影響を時間的に遅れることなく補正することができる。そのため、圧力温度センサ１は圧力を正確に測定することができる。
　また、圧力測定体１６および温度測定体１７は、圧力変化や温度変化によって動作しないセンサボディ１５に配置されている。そのため、圧力測定体１６および温度測定体１７に与える物理的変化は小さい。
　また、圧力測定体１６および温度測定体１７は、共にダイアフラム２１に対してセンシング面１６ａ，１７ａが対向配置されている。言い換えればセンシング面１６ａ，１７ａは同一方向を向いて配置されている。そのため、温度測定体１７に作用する温度と、圧力測定体１６に作用する温度との時間差はより小さくなっている。
　また、被測定流体に衝撃波等が生じ短時間で高い圧力がダイアフラム２１に作用すると、ダイアフラム２１は空間Ｒ３側に凹む。このとき、室内カバー２０の貫通孔２０２は空間Ｒ３から空間Ｒ１に流入するシリコーンオイルＳの流量を制限するオリフィスとして機能する。これにより、ダイアフラム２１は大きく変形しない。このことから、シリコーンオイルＳから圧力測定体１６、温度測定体１７および各ボンディングワイヤ１８に大きな力は作用しない。
　特に、圧力測定体１６は外寸数ｍｍ前後、薄肉箇所１ｍｍ未満のＭＥＭＳであるため、外力に対する耐久性に難がある。また、これらに接続される各ボンディングワイヤ１８の接続点は微小であって外力によって剥離する虞がある。そこで、本実施例の圧力温度センサ１においては、上述したように室内カバー２０により、圧力測定体１６とボンディングワイヤ１８の接続および温度測定体１７とボンディングワイヤ１８の接続は保護されている。尚、ボンディングワイヤ１８は金やアルミ等の金属により形成されるが、測定信号を移送できれば他の材質でもよい。
　また、室内カバー２０は、圧力測定体１６、温度測定体１７よりもダイアフラム２１に近接配置されている。空間Ｒ１の直径と空間Ｒ３の直径との差を考慮しても、空間Ｒ１よりも空間Ｒ３の方が狭い。このことから、被測定流体に衝撃波等が生じ短時間で高い圧力がダイアフラム２１に作用しても、空間Ｒ３から空間Ｒ１に移動するシリコーンオイルＳの量は少ない。言い換えれば、圧力測定体１６および温度測定体１７が収容される空間Ｒ１のシリコーンオイルＳに大きな圧力は作用しないようになっている。
　また、上述したように貫通孔２０２はオリフィス機能を果たす。そのため、シリコーンオイルＳを緩衝可能な室内カバー２０は構成が簡素である。
　また、室内カバー２０の貫通孔２０２は、一点鎖線で示す軸心Ｐが凹部１５０に配置された圧力測定体１６および温度測定体１７の間を通過するように配置されている。そのため、貫通孔２０２を通じて移動するシリコーンオイルＳは圧力測定体１６および温度測定体１７に対して直接作用し難くなる。これにより圧力測定体１６および温度測定体１７は保護されている。
　加えて、各電極ピン１４は、圧力測定体１６および温度測定体１７よりも外径側に配置されている。そのため、好適に各電極ピン１４と各ボンディングワイヤ１８の接続、圧力測定体１６とボンディングワイヤ１８の接続および温度測定体１７とボンディングワイヤ１８の接続は保護されている。
　また、複数の電極ピン１４は、いずれも圧力測定体１６、温度測定体１７の外径側に配置されている。そのため、圧力測定体１６、温度測定体１７の間に電極ピン１４が配置されている構成と比較して、圧力測定体１６、温度測定体１７を近付けて配置することができる。これにより、温度および圧力が圧力測定体１６または温度測定体１７に作用するまでにかかる時間差はより低減される。
　また、空間Ｒ２は、空間Ｒ１の内において非常に狭い空間である。また、空間Ｒ２は室内カバー２０の貫通孔２０２から相対的に離間している。これにより、空間Ｒ２から貫通流路２４に被測定流体の圧力や温度の影響は及び難くなっている。
　また、貫通流路２４は、空間Ｒ１の外径端の空間Ｒ２に連通している。例えば圧力測定体１６および温度測定体１７の間に貫通流路２４の軸が位置しているような構成と比較して、被測定流体の圧力および温度は空間Ｒ２を除く空間Ｒ１内の空間に伝達されやすい。これにより、圧力温度センサ１は、正確かつ短時間で被測定流体の圧力や温度を測定することができる。
　また、温度測定体１７は測温抵抗体である。このことから、温度測定体１７に作用する圧力の影響は軽減される。そのため、圧力温度センサ１はより簡素かつ正確に温度および圧力を測定することができる。
また、シリコーンオイルＳが充填されている共通の収容空間Ｒに、別体である圧力測定体１６および温度測定体１７は配置されている。これにより、圧力温度センサ１は、各々の測定値に適した測定体１６，１７を採用可能で、他方の測定値から受ける影響を少ない構造とすることができる。
　また、ダイアフラムカバー２２は、その連通路２２ａによってダイアフラム２１との間の空間に夾雑物等が侵入し難くなっている。そのため、ダイアフラムカバー２２は、ダイアフラム２１を保護することができる。
　また、空間Ｒ２は、互いに別体であるスペーサ１９の厚幅部１９０と室内カバー２０の薄幅部２０１ａとによって構成されている。空間Ｒ２に連通している連通路１９１は、スペーサ１９に形成されている。これらにより、空間Ｒ２および連通路１９１が一体に構成されている態様と比較して、本実施例の空間Ｒ２および連通路１９１は簡素に構成することができる。
　また、室内カバー２０は、熱伝導率の高いアルミニウムで形成されている。これにより、空間Ｒ１内のシリコーンオイルＳに熱は伝わりやすくなっている。そのため、圧力温度センサ１は、圧力および温度を計測する応答性が良い。尚、室内カバー２０は、熱伝導率の高い他の金属や樹脂で形成されていればよく、アルミニウムに限定されるものではない。
　また、スペーサ１９および室内カバー２０は、共にアルミニウムで形成されている。これにより、シリコーンオイルＳの温度による熱膨張の影響は略同一である。そのため、スペーサ１９および室内カバー２０は、破損し難くなっている。尚、スペーサ１９および室内カバー２０は、同じ熱膨張率の素材で形成されていることが好ましいが、異なる熱膨張率の素材で形成されていてもよい。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例では、圧力測定体に対して大気圧が作用しない絶対圧を測定する構成として説明したが、これに限らず、圧力測定体に対して大気圧を作用させることでゲージ圧を測定する構成としてもよい。
　また、温度測定体は、測温抵抗体である構成として説明したが、これに限らず、熱電対、サーミスタ、抵抗素子等であってもよく、適宜変更されてもよい。
　また、圧力測定体および温度測定体は、同じ凹部の底面に配置されている構成として説明したが、これに限らず、凹部の周面に配置されていてもよい。
　また、伝達体は、シリコーンオイルである構成として説明したが、これに限らず、水、空気、油等であってもよく、適宜変更されてもよい。
　また、スペーサは、厚幅部を有する構成として説明したが、これに限らず、周壁の径方向の寸法、すなわち厚み寸法が、室内カバーの周壁の厚み寸法よりも相対的に長寸かつ周方向に亘って略同一であってもよい。このような構成とすることで、スペーサをセンサボディに固定した後、貫通流路を形成することで、貫通流路および貫通流路が連通する空間の形成が容易となる。
１　　　　　　　　圧力温度センサ
１０　　　　　　　センサユニット
１５　　　　　　　センサボディ
１６　　　　　　　圧力測定体
１６ａ　　　　　　センシング面
１７　　　　　　　温度測定体
１７ａ　　　　　　センシング面
１８　　　　　　　ボンディングワイヤ
２０　　　　　　　室内カバー
２１　　　　　　　ダイアフラム
２０２　　　　　　貫通孔
Ｐ　　　　　　　　軸心
Ｒ　　　　　　　　収容空間
Ｓ　　　　　　　　シリコーンオイル（伝達体）

Claims (9)

  1. 　センサボディと、
    　前記センサボディと共に収容空間を画成するダイアフラムと、
    　前記収容空間に充填されている伝達体と、を備え、
    　前記収容空間には、圧力測定体と、温度測定体と、が配置されている圧力温度センサ。
  2. 　前記圧力測定体および前記温度測定体は、前記センサボディ側に配置されている請求項１に記載の圧力温度センサ。
  3. 　前記圧力測定体または前記温度測定体に電気的に接続されるボンディングワイヤを備え、
    　前記収容空間には、前記ダイアフラムと、前記圧力測定体、前記温度測定体および前記ボンディングワイヤと、の間に、前記伝達体を緩衝する緩衝部材が配置されている請求項１または２に記載の圧力温度センサ。
  4. 　前記緩衝部材は、前記圧力測定体、前記温度測定体よりも前記ダイアフラムに近接配置されている請求項３に記載の圧力温度センサ。
  5. 　前記緩衝部材には、貫通孔が形成されている請求項３または４に記載の圧力温度センサ。
  6. 　前記緩衝部材は、前記貫通孔の軸心が前記圧力測定体および前記温度測定体から外れるように形成されている請求項５に記載の圧力温度センサ。
  7. 　前記温度測定体は、測温抵抗体である請求項１ないし６のいずれかに記載の圧力温度センサ。
  8. 　前記圧力測定体と、前記温度測定体と、は別体である請求項１ないし７のいずれかに記載の圧力温度センサ。
  9. 　前記圧力温度センサは、前記圧力測定体の測定値と、前記温度測定体の測定値と、を互いに補正する請求項１ないし８のいずれかに記載の圧力温度センサ。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05332866A (ja) * 1992-06-04 1993-12-17 Fuji Electric Co Ltd 油封入型半導体圧力センサ
JP2009121871A (ja) 2007-11-13 2009-06-04 Denso Corp 圧力温度センサ
JP2013002885A (ja) 2011-06-14 2013-01-07 Denso Corp センサ装置
CN103454032A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种带热敏电阻的压力敏感芯体
JP2016070689A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 株式会社不二工機 圧力センサ
CN108871483A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 深圳电通纬创微电子股份有限公司 一种耐腐蚀燃气表温压补偿一体化传感器及其制造方法
US20190204174A1 (en) * 2016-08-16 2019-07-04 Endress+Hauser SE+Co. KG Filling body for reducing a volume of a pressure measurement chamber

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05332866A (ja) * 1992-06-04 1993-12-17 Fuji Electric Co Ltd 油封入型半導体圧力センサ
JP2009121871A (ja) 2007-11-13 2009-06-04 Denso Corp 圧力温度センサ
JP2013002885A (ja) 2011-06-14 2013-01-07 Denso Corp センサ装置
CN103454032A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种带热敏电阻的压力敏感芯体
JP2016070689A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 株式会社不二工機 圧力センサ
US20190204174A1 (en) * 2016-08-16 2019-07-04 Endress+Hauser SE+Co. KG Filling body for reducing a volume of a pressure measurement chamber
CN108871483A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 深圳电通纬创微电子股份有限公司 一种耐腐蚀燃气表温压补偿一体化传感器及其制造方法

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