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公開番号2024169982
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023086885
出願日2023-05-26
発明の名称圧力センサ
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G01L 19/06 20060101AFI20241129BHJP(測定;試験)
要約【課題】導圧用パイプに生じる熱応力がセンサ素子に伝達されることが緩和されて特性が良好でかつ高い耐圧性能を有する圧力センサを提供する。
【解決手段】センサ素子3と、センサ素子3より熱膨張係数が大きい材料によって形成された筐体(ハウジング5)と、筐体を貫通する状態でセンサ素子3および筐体に固着された少なくとも1本の導圧用パイプ4とを備える。導圧用パイプ4の筐体に固着された部分とセンサ素子3に固着された部分との間に固着された応力吸収部材31を備える。応力吸収部材31は、筐体とセンサ素子3との熱膨張係数の差に起因して導圧用パイプ4がセンサ素子3に対して変位することを抑制する変位抑制構造35を構成している。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
圧力を計測するセンサ素子と、
前記センサ素子より熱膨張係数が大きい材料によって形成され、前記センサ素子を収容する筐体と、
前記筐体を貫通する状態で前記センサ素子および前記筐体に固着され、圧力伝達媒体によって満たされた少なくとも１本の導圧用パイプと、
前記導圧用パイプの前記筐体に固着された部分と前記センサ素子に固着された部分との間に固着された応力吸収部材とを備え、
前記応力吸収部材は、前記筐体と前記センサ素子との熱膨張係数の差に起因して前記導圧用パイプが前記センサ素子に対して変位することを抑制する変位抑制構造を構成していることを備えていることを特徴とする圧力センサ。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記導圧用パイプは、互いに平行に並ぶように２箇所にそれぞれ配設され、
２本の前記導圧用パイプどうしは、前記応力吸収部材によって固着されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記筐体の前記導圧用パイプが貫通する壁の内面には、前記センサ素子に向けて開口する凹部が形成され、
前記応力吸収部材は、前記凹部に嵌合していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記変位抑制構造は、１本の導圧用パイプのみに固着された前記応力吸収部材と、
前記筐体における前記導圧用パイプが貫通する壁の内面に開口し、前記応力吸収部材が嵌合する凹部とを含むことを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記応力吸収部材は、前記センサ素子を形成する材料またはこの材料と熱膨張係数が近似する材料によって形成されていることを特徴とする圧力センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングを貫通して先端にセンサ素子が接続された導圧用パイプを備えた圧力センサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
工業用に用いられる圧力計測機器は、シリコンなどから構成されるセンサ素子を、金属などから構成される筐体に内蔵している。筐体の内部に収容されているセンサ素子は、ダイアフラムを有しており、印加される圧力に応じてダイアフラムが撓むことにより発生する応力をピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化に変換し、電気信号として出力する。従来の圧力計測機器としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１に開示されている圧力計測機器は、センサ素子がセラミックからなる筐体に収容された構造の圧力センサを備えている。この圧力センサにおいて、センサ素子の受圧部には、ダイアフラムに被計測圧力を伝達するために、２本の導圧用パイプが接続されている。導圧用パイプの内部には、非圧縮性オイルなどの圧力伝達媒体が充填されている。
導圧用パイプは、センサ素子に接着剤によって固着されている。また、導圧用パイプは、筐体に半田によって固着されている。センサ素子は、筐体に軟接着剤によって相対的に変位可能に接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１３４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す圧力センサにおいては、センサ素子の熱膨張係数と筐体の熱膨張係数とが異なることが原因で問題が生じることがあった。例えば、筐体と導圧用パイプとの半田接合時の熱や、周囲の温度の熱で筐体の温度が上昇すると、筐体はセンサ素子より大きく熱膨張するために、２本の導圧用パイプがセンサ素子との接続部分を起点として筐体の膨張する方向に歪み、導圧用パイプに熱応力が生じる。この熱応力の発生に伴ってセンサ素子に発生した応力がダイアフラムのセンサゲージに伝達されると、例えば圧力センサの出力値がドリフトを起こすことがある。すなわち、従来の圧力センサでは、導圧用パイプに発生する熱応力が原因で圧力センサの特性が悪影響を受けるおそれがあるという問題があった。また、導圧用パイプが歪むことに起因してセンサ素子に応力が生じることによって、センサ素子の耐圧性能が低くなるという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、導圧用パイプに生じる熱応力がセンサ素子に伝達されることが緩和されて特性が良好でかつ高い耐圧性能を有する圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明に係る圧力センサは、圧力を計測するセンサ素子と、前記センサ素子より熱膨張係数が大きい材料によって形成され、前記センサ素子を収容するハウジングと、前記ハウジングを貫通する状態で前記センサ素子および前記ハウジングに固着され、圧力伝達媒体によって満たされた少なくとも１本の導圧用パイプと、前記導圧用パイプの前記ハウジングに固着された部分と前記センサ素子に固着された部分との間に固着された応力吸収部材とを備え、前記応力吸収部材は、前記筐体と前記センサ素子との熱膨張係数の差に起因して前記導圧用パイプが前記センサ素子に対して変位することを抑制する変位抑制構造を構成しているものである。
【０００８】
本発明は、前記圧力センサにおいて、前記導圧用パイプは、互いに平行に並ぶように２箇所にそれぞれ配設され、２本の前記導圧用パイプどうしは、前記応力吸収部材によって固着されていてもよい。
【０００９】
本発明は、前記圧力センサにおいて、前記ハウジングの前記導圧用パイプが貫通する壁の内面には、前記センサ素子に向けて開口する凹部が形成され、前記応力吸収部材は、前記凹部に嵌合していてもよい。
【００１０】
本発明は、前記圧力センサにおいて、前記変位抑制構造は、１本の導圧用パイプのみに固着された前記応力吸収部材と、前記ハウジングにおける前記導圧用パイプが貫通する壁の内面に開口し、前記応力吸収部材が嵌合する凹部とを含んでいてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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