JPH0367140A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧力検出装置に関し、更に詳しくは、本体部
材とスナップ嵌合キャンプ部材を有する簡単な構造の圧
力検出装置に関する。

〔発明の背景〕

圧力検出装置の分野にかいて、媒体の検出された圧力を
電気信号に確実に変換する装置が求められている。一般
に、このような装置は、加圧された媒体に対して抵抗薄
膜を渡したピエゾ抵抗圧力セルを用いている。圧力の下
で薄膜の塑性伸びが生じると、測定された抵抗は、所定
の圧力に相関している信号を生じる。しかし、装置が、
たとえば過酷な環境のような熱サイクル下に置かれた時
、特別な問題が生じてくる。熱サイクルによう、材料が
膨張することがしばしばあう、装置は抵抗薄膜にｖ４−
）た信号を伝達してし筐う。言い換えると、周囲の熱サ
イクルによシ、検出薄膜は機械的に伸張して、誤った電
気信号を発生する。

圧力検出装置には、これら装置の複雑な構造に起因した
問題が他にもある。ある圧力検出装置は、多くの取付は
部材から成シ、取付は部材間でリードを接着しなければ
ならない。″また、他の装置は。

多くのパーツすなわち取付は部材を結合して、完成品を
作るため、ねじ付きスリーブをクリンプしたうまたは移
動しなければならない。これら構造では、組み立てに多
くの工程を必要とするので製造コストが高い場合が多い
。

したがって、媒体の加圧された圧力を正確に検出しかつ
検出された圧力を、圧力検出装置が置かれている周囲の
熱サイクルに関係なく電気信号に変換する圧力検出装置
が必要とされている。

さらに、リード接着を必要とせずに組立て中に電気接続
を行なうことができ、また再使用可能でしかもキャップ
部材を本体部材にスナップ嵌合する簡単ｉ構造の圧力検
出装置が必要とされている。

〔発明の概要〕

本発明は、本体部材を貫通して延びるチェンバ開口を有
する本体部材から成る圧カドランスデューサを提供する
。本体部材は、加圧された媒体を受ける第１端部と、圧
力検出装置を支持する第２端部を有している。圧力検出
装置を本体部材の第２端部に取多つけ、かつ本体部材の
第２端部において高トよび低圧力分離を行なうポジティ
ブ・シールを供給するシールが設けられている。圧カド
ランスデューサは、本体部材の第２端部にスナップ嵌合
するように構成されたキャンプ部材を有している。キャ
ップ部材は、圧力検出装置によシ発生された信号を電気
的に検出しかつ伝達する導電部材をさらに有している。

以下、添付の図面に基いて、本発明の実施例に関し説明
する。

〔実施例〕

本発明における詳細な記載は、本発明の理解を助けるた
めであって、本発明は本発明の思想の範囲にかいて様々
に改変し得、本発明がこれら詳細な記載に限定されない
ことは、当業者には明白であろう。

第１図は、本発明の圧力検出袋［１０ｔ−示している。

圧力検出装置１０は、本体部材１２とキャップ部材１８
から成っている。また、圧力検出袋［１０ば、装置１０
の内部から装置１０の外部素子に圧力応答信号を伝達す
る装置を含んでいる。

したがって、リードフレーム導電部材２２ば、キャップ
部材１８中に配置された導電部材の第１端部２４と、キ
ャンプ部材１Ｂから突出して、装置１０の外部部材と電
気的に接続する導電部材の第２端部２６とを有している
。装置１０ば、接着することなくキャップ部材１８を本
体部材１２に接続する部材を有している。後述するよう
に、キャップ部材１Ｂは、本体部材１２にスナップ嵌合
するように構成されている。このようなスナップ嵌合に
よシ、高価ではなく、確実で、しかも再使用可能な圧力
検出装置用キャンプ部材を提供することができる。

第２図は、圧力検出装置１０の側断面図を示している。

第１図訃よび第２図に示すように、本体部材１２は、細
長い形をしている。第２図に釦いて、細長い本体部材１
２の第１端部３０は、中空チェンバ３５を形成している
面３２を有している。

中空チェンバ３５は、本体部材１０を軸方向に貫通し、
加圧された媒体を受けるように構成されている。本体部
材１２ば、面４０を有する第２端部３８を有している。

面４０は凹部４４を有している。凹部４４は、第２端部
の面４０にかいて中空チェンバ３５の回りに設けられ、
かつ本体部材の第２端部に卦いて拡大した中空チェンバ
３５ａを形成している。さらに、第２端部のネック延長
部分４８は、第２端部の面４０から軸方向に延びている
。また、ネック延長部分４８は、外側に向いた可撓性の
傾斜縁部５２．５３を有している。

本発明の圧力検出装置１０は、チェンバ内の媒体圧力を
検出するトランスデユーサ装置を有している。トランス
デユーサ装置は、本体部材の第２端部の面４０の近くで
チェンバ３５にわたって延びている導電性部材を有する
機械−電気歪ゲージ、トランスデユーサ・ダイ５６から
戒っている。

従来の圧力検出装置では、トランスデユーサ・ダイ５６
に類似した圧力検出膜における環１しくない熱サイクル
作用に起因した特別な問題があった。

トランスデユーサ５６ば、歪ゲージと一般に呼ばれてい
るタイプのものである。したがって、トランスデユーサ
・ダイ５６は、加圧された媒体に置かれ検出装置の一面
に他の面とは異なる圧力を生じた場合の可塑性伸びに耐
えることができる検出装置と表している。、膜の伸びが
生じると、検出装置に配置された溝室部材は、相関した
電気信号を装置の外にある部材に伝送する。したがって
、加圧された媒体の検出圧力が決定される。しかし、圧
力検出装置自身が周囲の温度サイクルによシ収縮または
膨張すると、相関信号にかなシの誤差が生じてくる。

したがって、本発明は、熱サイクル歪に関係なくトラン
スデユーサ・ダイ５６を有効的に作動するため、本体部
材１２にトランスデユーサ・ダイ５６を取うつける装置
を含んでいる。トランスデユーサ・ダイ５６ｔ−取りつ
ける装置は、第２端部の面４０の凹部４４に配置された
密封装置６０を含んでいる。密封装置６０を使用するこ
とにより、本体部材の第２端部３Ｂにおいて、加圧され
る中空チェンバ３５にかける高および低圧力分離を行な
うポジティブ・シールを供給する。密封装置６０として
様々□材料を使用することができるが、ここでは、接着
エラストマ材料で構成している。さらに望捷しくは、接
着エラストマ材料は、たとえばゼネラル・エレクトリッ
ク・カンパニ製の登録商標名ＦＲＶ１１０６という名の
フルオロシリコン材料である。このフルオロシリコン材
料を使用することによシ、本体部材１２の塑性構造と同
様のフルオロシリコン材料の膨張率による熱サイクル歪
を適切に除去することができる。実際、同様の理由で、
本体部材１２とキャップ部材１８は、それぞれ同じ材料
、望ましくはプラスチック材料で構成されている。第２
図に示すように、本体部材１２の膨張會たは収縮を生じ
る熱サイクル歪によシ密封装置６０が分離したつ、普た
は本体部材１２からのトランスデユーサ・ダイ５６また
は密封装置６０が損傷せたは分離しないように、トラン
スデユーサ・ダイ５６は、実質的に凹部４４中に位置す
る密封袋Ｎ６０に配置されている。これにより、本体部
材１２とトランスデユーサ・ダイ５６との間は非常に確
実に密封され、圧力検出装置１０の寿命を延ばすことに
なる。

圧力検出装置において電気接続を行なう装置は、従来よ
り様々ある。しかし、本発明に類似した大抵の従来装置
は、適切に接続するためには接Ｍを必要とする電気接続
部材を含んでいる。これとは対照的に、本発明の圧力検
出装置１０は、導１！素子をトランスデユーサ・ダイの
リードに接着する必要は全く虚い。すなわち、本発明は
、キャンプ部材１８を本体部材１２にスナップ嵌合する
簡単な構造を有している。後述するように、このスナッ
プ嵌合構造は、再使用可能、試験効率の改善、組立てに
ふ・ける部品当シの労働時間の割合の低減などの利点を
有する他、製造コストが安くすむ。

キャップ部材１８は、第１図および第２図に示すように
本体部材１２の第２端部３８にスナップ嵌合するように
構成されている。第２図に示すｌうに、キャンプ部材１
８は、トランスデユーサ・ダイ５６を保護しかつこれに
部分的に接触し７′いる６また、キャップ部材１Ｂとト
ランスデユーサ・ダイ５６の接触により、トランスデユ
ーサ・ダイ５６の圧力応答形状変化を電気的に検出しか
つこれを装置１０の外部の装置に伝達する。さらに詳細
には、キャンプ部材１Ｂは、リード取付は部分６８と周
辺壁部分子２を有している。壁部分子２は、底面Ｔ３と
、外側に面した側面７４と、内側に面した傾斜側面７５
，７６．７７を有している。

これら内側に面した傾斜側面７５，７６．７７は、キャ
ンプ部材１８のリード取付は部分６８の一部を機械的に
押圧してトランスデユーサ・ダイ５６と電気的に接触さ
せることによシ、本体部材のネック延長部分４８の傾斜
縁部５２と押圧係合するよう構成されている。

第２図に示した本発明の圧力検出装置１００組立国に訃
いて、キャップ部材１８の傾斜側面７５゜７６．７７は
、本体部材のネック延長部分４８の可撓傾斜縁部５２と
係合接触している。取シクは順序は、キャンプ部材１８
の壁部分の底面Ｔ３を本体部材１８の第２端面外側リン
プ４０ａの方に移動する過程を含んでいる。傾斜した縁
部Ｔ５が可撓性の傾斜縁部５２と接触しわずかに押圧さ
れる時、キャップ部材の面Ｔ６は、傾斜した縁部５３に
対してスナップすなわちバネ係合する。キャンプ部材１
８を本体部材１２から取シ除こうとする場合、第２図の
矢印Ａの方向に半径方向の圧力を与えればよい。この半
径方向の圧力によう、ネック延長部４８の傾釧縁部とキ
ャンプ部材１８の傾斜縁部との係合接触が解除される。

このように、キャンプ部材１８を本体部材１２から分離
することは、キャンプ部材１８とトランスデユーサ・ダ
イ５６との電気接触の分離と同様に、簡単に行なうこと
ができる。本発明と実質的に同様の利点は、可撓性のキ
ャップと硬質のネック延長部、またはこれらの適当な組
合せによっても得ることができる。

本発明の重要な利点は、導電性素子と圧力検出装置の圧
力検出ダイとの間が接着結合されているのでは々く、機
械的な押圧によって結合されることである。第２．３．
４図は、本発明の目的を達成する１つの構造を示してい
る。図示のように、本実施例の圧力検出装置１０は、リ
ード取付は部分６８を有するキャップ部材１８を含んで
しる。

リード取付は部分６８は、金属リードフレーム導電素子
８０を備えた金属オン・エラストマ部材から成っている
ことが望ましい。また、リードフレーム導電素子８０は
、キャップ部材の内面８１から延び、かつキャンプ部材
１８が本体部材１２に取付けられるトランスデユーサ・
ダイ５６の導電素子と電気接触するよう配置されている
第１端部８２から成っている。リードフレーム導電素子
８０は、キャンプ部材１８から突出した第２端部８４を
有し、圧力検出装置１０の外にある装置と電気接続する
。キャップ部材１８は、リードフレーム導電素子８０が
リード取付は部分６８中に保護のため埋込筐れた第１端
部８２と、キャップ部材１８の外側の側面７４から突出
した第２端部を含んでいるように構成されかつ配置され
たリード取付は部分６８を有している。さらに、リード
フレーム導電素子８０は、金メツキのリードフレームを
Ｖしている。第４図に示すように、トランスデユーサ・
ダイ５６は、リード取付は部分６８、導電素子の第１端
部８２、トランスデユーサ・ダイ５６間の機械的および
電気的接触を容易にするよう配置された、金バンブよう
な複数の導電性金属バンプを有している。

以上のように、本発明の圧力検出装置１０ば、熱サイク
ルを受ける環境において高い信頼性を有している。筐た
、本発明の圧力検出装置１０は、簡単にしかも確実に組
立および分解することができる。この構造は、組立られ
た装置をすばやく試験することができる一方、試験結果
が拒否の場合構成素子をすばやく切υ離す装置を供給し
ているので製造サイクル効率を高めることができる。こ
れは、時間を節約するだけでなく、破損した構成素子に
接着されこれと一緒に廃棄されてし遣う高価な各副構成
素子や作業量をかなう低減することができる。以上のよ
うに、本発明のある実施例に基いて説明してきたが、本
発明はこれら実施例に限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本体部材とスナップ嵌合部材を有する完全に組
み立てられた圧力検出装置の側面図で、第２図はキーヤ
ツブ部材と本体部材の傾ｆｔ＋縁の面構造を示した圧力
検出装置の側断面図で、第３図はキャップ部材の外側に
面した側面から突出した導電素子の第２端部を有する圧
力検出装置のキャップ部材の上面図で、第４図は中空圧
力チェンバの第２端部にわたって配置されたトランスデ
ユーサ・ダイを示し、かつ本体部材の第２端部にかける
ネック延長部分を示した第】図の線４−４に沿った断面
図である。 １０・・・・圧力検出装置、１２・・・・本体部材、１
８・・・・キャップ部材、２・・２・・・・導！部材、
３５・・・・中空チェンバ、４４・・・凹部、 ４ ・ネック延長部、 トランスデユーサ・グイ、 ０ ・密封 装置、 ・導電素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）貫通した中空チエンバ（３５）と、圧力媒体を受
   ける第１端部（３０）と、第２端部（３８、４４）とを
   有する本体部材（１２）と； （ｂ）上記第２端部によつて支持され、上記中空チエン
   バ（３５）内の媒体圧力を感知すると共に、圧力を感知
   し且つ上記本体部材（１２）の中空チエンバ（３５）内
   の加圧された媒体の力によつて発生した信号群を伝送す
   る導電素子を具備した圧力検出器（５６）と； （ｃ）上記圧力検出器（５６）を上記本体部材（１２）
   に取付け且つ本体部材の第２端部（３８）で高圧と低圧
   の分離を保持する密封状態を形成する密封手段（６０）
   と； （ｄ）上記本体部材の第２端部（３８）にスナップ係合
   取付された手段（５２、７５、７６）と、上記圧力検出
   器（５６）で発生した信号群を電気的に感知・伝送する
   導電リード（８０）と、上記圧力検出器（５６）の電気
   的導電素子と上記導電リード（８０）とを非隔着接触さ
   せる手段（８２）とを具備したキャップ部材（１８）と
   ； から構成されることを特徴とする圧力検出装置。