JPH0733143Y2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は圧力センサに関し、特に、信頼性、組立性に
優れる圧力センサに関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

一般に、圧力の印加によってダイアフラムを変位させる
とともに、このダイアフラムを変位量を歪みゲージの抵
抗値の変化量に変換し、さらに、この歪みゲージの抵抗
値の変化量を増幅して外部に取り出すことによって圧力
を検出するようになっている圧力センサにあっては、第
７図に示すように構成されている。

すなわち、第７図に示す圧力センサは、略円筒状をなす
ボディ21内に、圧力を感受させる金属ダイアフラム22を
配設するとともに、この金属ダイアフラム22の上面に歪
みゲージ23を配設し、さらに、前記ボディ21内に前記歪
みゲージ23からの信号を増幅して外部に出力する回路部
材24を配設することによって構成されている。

前記ボディ21には圧力を導入する小径孔25、前記金属ダ
イアフラム22および歪みゲージ23を収納する中径孔26、
前記回路部材24を収納する大径孔27がそれぞれ連設され
ており、前記圧力を導入する小径孔25は大気開放してい
るとともに、前記大径孔24の開口部には蓋部材34がかし
め取付けされていて内部が閉塞されている。

なお、前記中径孔26の内周面にはねじ部26aが設けられ
ている。

前記金属ダイアフラム22は円盤状をなすとともに、その
中央部には一方の面に開口する凹所28は設けられてお
り、この凹所28によって前記金属ダイアフラム22の中央
部はその周縁部よりも薄肉となっており、この中央部の
薄肉部22aで印加される圧力を感受するようになってい
る。また、前記金属ダイアフラム22の外周面には環状の
凹溝36が穿設されており、この凹溝36内には環状のＯリ
ング30が設けらるようになっている。

前記歪みゲージ23は、前記金属ダイアフラム22の中央部
の凹所28と反対側の面に設けられており、この場合、前
記歪みゲージ23はスパッタ、蒸着、フォトリソ等の成膜
法によって金属ダイアフラム22の上面に所定のパターン
で形成されるものである。

なお、前記歪みゲージ23にはフレキシブルサーキット29
の一端が接続されている。

そして、前記金属ダイアフラム22の前記ボディ21内に設
けるには、中央部の凹所28を圧力導入孔である小径孔25
側に対向させて中径孔26内に装着するとともに、その外
側（大径孔27側）から固定リング31を介してナット32を
中径孔26の内周面のねじ部26aに螺合させて締めつける
ことによって、中径孔26内に確実に固定されるものであ
る。この場合、金属ダイアフラム22の外周面の凹溝36内
に環状のＯリング30を予め設けておくことによって、金
属ダイアフラム22と中径孔26の内周面との間が完全にシ
ールされるものである。

前記回路部材24は、前記ボディ21内の大径孔27内に配設
されるものであり、この回路部材24には前記歪みゲージ
23からの信号を増幅して外部に出力するための回路が組
み込まれており、この回路には前記歪みゲージ23に接続
されているフレキシブルサーキット29の他端が接続され
ているとともに、この回路部材24の回路の一部には導電
体であるブラシ33の一端が接続され、さらにこのブラシ
33の他端は大径孔27の内周面、すなわちボディ21に接触
（アース）して、前記回路部材24の回路内に高電圧が加
わった場合に、回路部材24の回路および前記歪みゲージ
23を保護するようになっている。さらに、この回路部材
24の前記蓋部材34側の面にも図示しないフレキシブルサ
ーキットの一端が接続されており、このフレキシブルサ
ーキットの他端には前記部材34を貫通して内部に引き込
まれているリード線35の一端が接続されている。

上記のように構成される圧力センサを用いて圧力を検出
するには、圧力導入孔である小径孔25を圧力検出部に接
続する。そして圧力検出部から小径孔25を介して圧力が
印加されると、この小径孔25を介して導入された圧力が
中径孔26内に設けられている金属ダイアフラム22の中央
部の薄肉部22aに印加されることになる。

そして、圧力を感受した金属ダイアフラム22の中央部の
薄肉部22aは圧力の印加方向と反対方向に変位すること
になり、このときの金属ダイアフラム22の変位量に応じ
て金属ダイアフラム22の中央部の薄肉部22aの圧力印加
方向と反対側の面に設けられている歪みゲージ23も一体
に変形し、その抵抗値を変化させることになる。

そして、この歪みゲージ23の抵抗値の変化量を、歪みゲ
ージ23に接続しているフレキシブルサーキット29を介し
て回路部材24の回路が感知するとともに、この抵抗値の
変化量を増幅してリード線35を介して外部に出力し、そ
れによって印加された圧力を検出するようになってい
る。

また、上記の圧力検出過程において、入力電圧が異常に
高くなった場合には、回路部材24に接続されているブラ
シ33を介して高電圧をボディ21に逃してやることによっ
て、高電圧から歪みゲージ23および回路部材24の回路を
保護するようになっている。

しかしながら、上記のように構成される従来の圧力セン
サにあっては、回路部材24の回路とボディ21との間のア
ースを導電体であるブラシ33のボディ21への接触力に頼
っていたために、ボディ21への接触力（押し付け力）に
ばらつきがあり、そのために接触不良が生じてしまって
長期的に安定して使用することができずに信頼性が低下
してしまうという問題点を有していた。

また、金属ダイアフラム22の取付けや回路部材24の取付
けおよび回路部材24のボディ21へのアースの調整に手間
がかかってしまうために、組立作業性が悪いという問題
点を有していた。

この考案は上記のような従来のもののもつ問題点を解決
したものであって、回路部材の回路とボディとの間を接
触不良を起こすことなく確実にアースすることができ
て、長期的に安定して使用できるとともに、金属ダイア
フラムの取付けや回路部材の取付けが容易にできて組立
作業性に優れる圧力センサを提供することを目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためにこの考案は、 筒状をなすボディと、このボディ内に設けられ、圧力の
作用によって変位するダイアフラムと、このダイアフラ
ムに設けられ、このダイアフラムの変位によって抵抗値
を変化させる歪みゲージと、前記ボディに設けられ、前
記歪みゲージの抵抗値の変化量を外部に出力する回路部
材とを具えた圧力センサにおいて、前記回路部材に導電
部材を印刷配線するとともに、この導電部材を前記ボデ
ィに接触させた手段を採用したものであり、さらに、前
記ボディ内には、前記回路部材を付勢してそれに設けた
前記導電部材の前記ボディへの接触力を強める付勢部材
が設けれている手段を採用したものである。

〔作用〕

この考案は上記の手段を採用したことにより、回路部材
の回路とボディとの間は、回路部材に設けた導電体がボ
ディに直接接触することによってアースされることとな
り、また、このとき、回路部材が付勢部材によってボデ
ィに付勢されることによって回路部材上の導電体はボデ
ィに確実に接触することとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの考案の実施例について説明する。

第１図にはこの考案による圧力センサの一実施例が示さ
れていて、この実施例に示す圧力センサは、ボディ１
と、ダイアフラムである金属ダイアフラム２と、歪みゲ
ージ３と、回路部材４とから構成されている。

前記ボディ１は、略円筒状をなすとともに、その内部に
は圧力導入孔である小径孔５と、この小径孔５に連設さ
れるとともに、前記金属ダイアフラム２および歪みゲー
ジ３を収納する中径孔６と、この中径孔６に連設される
とともに、前記回路部材４を収納する大径孔７とがそれ
ぞれ設けられている。

前記金属ダイアフラム２は、円盤状をなすとともに、中
央部には一方の面に開口する凹所８が設けられており、
この凹部８によって金属ダイアフラム２の中央部はその
周縁部よりも薄肉となっており、この薄肉部2aによって
印加される圧力を感受するようになっている。

前記歪みゲージ３は、第２図に示すように、前記金属ダ
イアフラム２の中央部の凹所８と反対側の面に設けられ
ており、この場合、前記従来と同様に、スパッタ、蒸
着、フォトリソ等の成膜法によって金属ダイアフラム２
の上面に所定のパターンで形成されるものである。

なお、前記歪みゲージ３にはフレキシブルサーキット９
の一端が接続されている。

そして、前記金属ダイアフラム２を、前記ボディ１内の
中径孔６内に設けるには、中央部の凹所８を圧力導入孔
となる小径孔５側に対向させるとともに、中径孔６の底
面とこの金属ダイアフラム２との間にＯリング10を介し
て前記中径孔６内に設けるとともに、その外側（大径孔
７側）から固定リング11を介してボディ１の内周面の一
部をかしめることによって、中径孔６内に確実に固定さ
れるものである。

また、前記回路部材４は、前記大径孔７内に設けられ、
この回路部材４にも前記従来と同様に、前記歪みゲージ
３からの信号を増幅して外部に出力するための回路が組
み込まれており、さらにこの回路には前記歪みゲージ３
に接続されているフレキシブルサーキット９の他端が接
続されているとともに、この回路部材４の周縁部には第
３図に示す銅箔等から形成される導電部材12が印刷配線
等によって設けられており、さらに、この導電部材12も
前記回路に接続されるようになっている。

そして、前記回路部材４をボディ１の大径孔７内に設け
るには、周縁部に印刷配線した導電部材12を大径孔７の
段部7aの底面に接触させるようにして大径孔７内に設け
るとともに、その外側（圧力導入方向と反対側）にばね
等の付勢部材13を設け、さらに、大径孔７の開口部に蓋
部材14をかしめ取付けして内部を閉塞する。

この場合、蓋部材14の外周面に設けられている環状の凹
溝15内に環状のＯリング16を設けておくことによって、
蓋部材14とボディ１の内周面との間を確実にシールでき
るものである。

さらに、前記回路部材４の前記蓋部材14側の面にもフレ
キシブルサーキット17が接続されており、このフレキシ
ブルサーキット17の他端は前記蓋部材14に設けられてい
るターミナル18が接続されており、さらに、このターミ
ナル18にはリード線19の一端が接続されており、このリ
ード線19は前記蓋部材14を貫通してボディ１の外部に引
き出されている。

上記のように構成されるこの考案による圧力センサを用
いて圧力を検出する場合には、圧力導入孔となる小径孔
５を圧力検出部に接続する。

そして、圧力検出部から圧力が印加されると、その圧力
は圧力導入孔である小径孔５を介して中径孔６内の金属
ダイアフラム２の中央部の薄肉部2aに印加され、このと
きの圧力の大きさに応じて金属ダイアフラム２の中央部
の薄肉部2aが圧力の印加方向と反対側に変位することに
なる。

そして、この金属ダイアフラム２の変位によって金属ダ
イアフラム２の中央部の薄肉部2aに設けられている歪み
ゲージ３も金属ダイアフラム２の変位量に応じて変形し
てその抵抗値を変化させることになり、このときの歪み
ゲージ３の抵抗値の変化量を前記回路部材の回路によっ
て増幅して外部に取り出し、それによって印加された圧
力を検出することになる。

この場合、前記回路部材４と前記ボディ１との間をアー
スしている銅箔等の導電部材12はばね等の付勢部材13の
付勢力によってボディ１の大径孔７の段部7aの底面に強
く押し付けられているので、使用中に両者間の接触力が
低下して接触不良を起こすことは確実に防止できること
になる。

したがって、回路部材４の回路はボディ１に確実にアー
スされることになり、それによって、入力電圧に異常が
発生しても確実に回路部材４の回路および歪ゲージ３を
保護できることになるので、長期的に安定して使用でき
て信頼性を著しく向上させることができることとなる。

また、金属ダイアフラム２はボディ１内へかしめ取付け
されることになり、また、回路部材４のもボディ１に装
着した後にばね等の付勢部材13を介してその外側から蓋
部材14をかしめ取付けすることによって取付けられるの
で、組立作業性を著しく向上させることができることと
なる。

なお、前記実施例においては、回路部材４をボディ１に
付勢するのにばね13によって付勢したが、第６図に示す
ような板ばねを使用して第４図および第５図のように付
勢しても良いものである。

〔考案の効果〕

この考案は前記のように構成したことにより、回路部材
の回路はボディに確実にアースされることとなり、しか
も、回路部材はばね等の付勢部材によってボディに常に
付勢された状態となるので、回路部材の回路とボディと
の間の接触力が低下することもなく、長期的に確実なア
ースが得られることになり、したがって、長期的に安定
して使用できて信頼性を著しく向上させることができる
ことになる。

また、金属ダイアフラム、回路部材のボディへの取付け
は、かしめることによって取付けられることになるの
で、取付け作業性を著しく向上させることができること
になるなどの優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による圧力センサの一実施例を示す概
略断面図、第２図は第１図に示すものの金属ダイアフラ
ムと歪みゲージを示す斜視図、第３図は第１図に示すも
のの導電部材を示す斜視図、第４図および第５図はこの
考案による圧力センサの他の実施例を示す概略断面図、
第６図は第４図および第５図に使用する板ばねを示す斜
視図、第７図は従来の圧力センサを示す概略断面図であ
る。 １、21……ボディ ２、22……金属ダイアフラム ３、23……歪みゲージ ４、24……回路部材 ５、25……小径孔 ６、26……中径孔 ７、27……大径孔 ８、28……凹所 ９、17、29……フレキシブルサーキット 10、16、30……Ｏリング 11、31……固定リング 12……導電部材 13……付勢部材 14、34……蓋部材 15、36……凹溝 18……ターミナル 19、35……リード線 20……板ばね 32……ナット 33……ブラシ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状をなすボディ（１）と、該ボディ
   （１）内に設けられ、圧力の作用によって変位するダイ
   アフラム（２）と、該ダイアフラム（２）に設けられ、
   該ダイアフラム（２）の変位によって抵抗値を変化させ
   る歪みゲージ（３）と、前記ボディ（１）に設けられ、
   前記歪みゲージ（３）の抵抗値の変化量を外部に出力す
   る回路部材（４）とを具えた圧力センサにおいて、前記
   回路部材（４）に導電部材（12）を印刷配線するととも
   に、この導電部材（12）を前記ボディ（１）に接触させ
   たことを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】前記ボディ（１）内には、前記回路部材
   （４）を付勢してそれに設けた前記導電部材（12）の前
   記ボディ（１）への接触力を強める付勢部材（13）、
   （20）が設けられている請求項１記載の圧力センサ。