(57)【要約】【課題】キャップとホルダーとの相対位置精度を良くし、キャップへの熱膨張による荷重を緩和し、高精度圧力測定をするとともに、安価で、特別な製造装置を必要としない圧力測定装置を提供すること。【解決手段】支持体２に固定された圧力センサチップ４と、圧力センサチップ４に対向する磁界発生部５を保持するとともに支持体２にスペーサ６を介して固定されたホルダー２０と、ホルダー２０より熱膨張係数が小さくホルダー２０の周囲に設けたキャップ８とを備えた圧力測定装置１０において、キャップ８より剛性が低くホルダー２０の外側に設けた、ホルダー２０とキャップ８との位置決めをする突起部（位置決め部材）３０を備えたことを特徴とするもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に固定された圧力センサチップと、この圧力センサチップに対向する磁界発生部を保持するとともに前記支持体にスペーサを介して固定されたホルダーと、このホルダーより熱膨張係数が小さく前記ホルダーの周囲に設けたキャップとを備えた圧力測定装置において、
前記キャップより剛性が低く前記ホルダーの外側に設けた、前記ホルダーと前記キャップとの位置決めをする位置決め部材
を備えたことを特徴とする圧力測定装置。
【請求項２】
前記位置決め部材は、前記ホルダーの外側に突出し、前記キャップの内側に接触する突起部から形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定装置。
【請求項３】
前記突起部は、前記ホルダーの前記スペーサ近傍に形成されることを特徴とする請求項２に記載の圧力測定装置。
【請求項４】
前記突起部は、前記ホルダーの外側に沿って形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力測定装置。
【請求項５】
前記突起部は、前記ホルダーの外側の複数箇所に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力測定装置。
【請求項６】
前記突起部は、内部に空間を有するアーチ状に形成されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の圧力測定装置。
【請求項７】
前記突起部は、前記ホルダーと一体形成されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の圧力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力測定装置に関し、特に、キャップと内蔵部材との相対位置精度が良く、高精度測定ができ、かつ安価な圧力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液体、気体などの圧力を測定する圧力測定装置として、図４に示す構造を有する圧力測定装置が知られている。
【０００３】
図４において、圧力測定装置１は、支持体２、台座３、圧力センサチップ４、磁界発生部５、スペーサ６、ホルダー７およびキャップ８を備える。
【０００４】
圧力センサチップ４は、半導体単結晶からなるセンサチップであり、凹部において測定圧を受圧する測定ダイアフラムを形成する。測定ダイアフラムには、半導体エピタキシャル成長層からなるシェルが形成され、シェル内部には振動梁が形成され封止される。
【０００５】
圧力センサチップ４の振動梁は、後述する磁界発生部５から印加される磁場と振動梁に接続された閉ループ自励発振回路（図示しない）とにより、受圧した測定圧力に応じた固有振動数で発振する。閉ループ自励発振回路に接続された圧力測定処理部（図示しない）が、この発振信号から測定圧力を算出する。
【０００６】
圧力センサチップ４は、ガラスなどの台座３を介して支持体２に固定される。圧力センサチップ４に磁場を印加するために、圧力センサチップ４に磁界発生部５を対向させる。
【０００７】
ホルダー７は、磁界発生部５を内側に保持するとともに、スペーサ６を介して支持体２に固定されることによって、磁界発生部５を圧力センサチップ４に対向させることができる。
【０００８】
なお、磁界発生部５は、例えば、永久磁石（図示しない）とこれを囲み保持するヨーク（図示しない）とから構成され、永久磁石またはヨークから圧力センサチップ４へ磁場が印加される。
【０００９】
キャップ８は、支持体２の一部、スペーサ６およびホルダー７を囲むように周囲に設けられ、キャップ８の下面は、支持体２に溶接固定される。
【００１０】
例えば、キャップ８の材料は金属、ホルダー７の材料は樹脂であるので、キャップ８の熱膨張係数は、ホルダー７の熱膨張係数より小さい。
【００１１】
ここで、圧力測定装置１の周囲温度が上昇した場合、熱膨張の大きいホルダー７がキャップ８に接触し、荷重が加わってしまうことがある。これを防止するため、熱膨張係数差による熱膨張寸法差を考慮して、ホルダー７の外形は、キャップ８の内径より、この寸法差分小さくして製造する。
【００１２】
このため、温度が低い場合（例えば室温）、ホルダー７とキャップ８との間に隙間が生じ、圧力測定装置１の組み立ての際、この隙間にばらつきが生じるため、ホルダー７とキャップ８との相対位置精度が悪くなる。
【００１３】
相対位置精度の悪化によって、ホルダー７に保持されている磁界発生部５の発生磁場にばらつきが生じるので、測定圧力にばらつきが生じて、圧力測定精度が悪くなる。
【００１４】
これを防止するため、ホルダー７とキャップ８の熱膨張係数を近くし、弾性を有するキャップ８を用いた圧力測定装置が、特許文献１、２に開示されている。熱膨張係数が近いことによって、ホルダー７とキャップ８との隙間を無くす、または僅かにできるので、ホルダー７とキャップ８との相対位置精度が良くなる。また、弾性を有することによって、キャップ８への熱膨張による荷重が吸収、緩和される。
【００１５】
この他に、ホルダー７とキャップ８との相対位置精度を良くする方法として、カメラを使用して高精度な相対位置決めができる製造装置によって、圧力測定装置の組み立てが行われている。
【００１６】
【特許文献１】実開平４−１１６７４８号公報
【特許文献２】実開平６−２１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、弾性を有するキャップ８を用いた場合、キャップ８の部品費が高くなるという問題がある。
【００１８】
また、カメラを使用して高精度な相対位置決めができる製造装置によって組み立てを行う場合、特別な製造装置が必要であるとともに、組み立て費用が高くなるという問題がある。
【００１９】
つまり、部品費および組み立て費用を含めた圧力測定装置の製造費用が高くなるという問題がある。
【００２０】
本発明の目的は、キャップとホルダーとの相対位置精度を良くし、キャップへの熱膨張による荷重を緩和し、高精度圧力測定をするとともに、安価で、特別な製造装置を必要としない圧力測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
支持体に固定された圧力センサチップと、この圧力センサチップに対向する磁界発生部を保持するとともに前記支持体にスペーサを介して固定されたホルダーと、このホルダーより熱膨張係数が小さく前記ホルダーの周囲に設けたキャップとを備えた圧力測定装置において、
前記キャップより剛性が低く前記ホルダーの外側に設けた、前記ホルダーと前記キャップとの位置決めをする位置決め部材
を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記位置決め部材は、前記ホルダーの外側に突出し、前記キャップの内側に接触する突起部から形成されることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記突起部は、前記ホルダーの前記スペーサ近傍に形成されることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の発明において、
前記突起部は、前記ホルダーの外側に沿って形成されることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項２または３に記載の発明において、
前記突起部は、前記ホルダーの外側の複数箇所に形成されることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２から５のいずれか一項に記載の発明において、
前記突起部は、内部に空間を有するアーチ状に形成されることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項２から６のいずれか一項に記載の発明において、
前記突起部は、前記ホルダーと一体形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、位置決め部材は、キャップより剛性が低く、ホルダーの外側に設けられていて、ホルダーとキャップとの位置決めを行う。この低剛性の位置決め部材は、ホルダーをキャップに組み立てる際に撓み、相対位置の変動を吸収して抑えるので、キャップとホルダーとの相対位置精度を良くすることができる。
【００２３】
周囲温度が上昇した場合、ホルダーがキャップより大きく熱膨張するが、位置決め部材はさらに撓んで、熱膨張による相対位置の変動および荷重を吸収する。これにより、熱の影響に対して、キャップとホルダーとの相対位置精度を良くし、キャップへの熱膨張による荷重を緩和でき、高精度な圧力測定をすることができる。
【００２４】
さらに、位置決め部材およびホルダーの部品費は弾性を有するキャップより安価にできるとともに、圧力測定装置は特別な製造装置を使用しないで製造することができる。これによって、部品費および組み立て費用を含めた圧力測定装置の製造費用を安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１の実施例］
第１の実施例について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る圧力測定装置１０の構造を表す縦断面図の例である。
【００２６】
図１において、圧力測定装置１０は、支持体２、台座３、圧力センサチップ４、磁界発生部５、スペーサ６、キャップ８、ホルダー２０および突起部（位置決め部材）３０を備える。なお、図４（背景技術）と同一の構成要素は同一符号を付しており、その説明は省略する。
【００２７】
本発明に係る圧力測定装置１０は、ホルダー２０に、位置決め部材として形成された、ホルダー２０より薄肉の突起部３０を設けた点が特徴であるため、この点を中心に説明する。
【００２８】
突起部３０は、ホルダー２０の外側に突出して設けてあり、ホルダー２０をキャップ８に組み立てる際、ホルダー２０とキャップ８との相対的な位置決めを行う。なお、突起部３０はキャップ８より剛性が低い。
【００２９】
ホルダー２０は、突起部３０を介してキャップ８と位置決めされて組み立てられる。詳細には、突起部３０は、キャップ８の内側に接触することによって、ホルダー２０とキャップ８との位置決めがなされる。
【００３０】
ホルダー２０は、磁界発生部５を内側に保持するとともに、スペーサ６を介して支持体２に固定されていて、突起部３０は、ホルダー２０のスペーサ６近傍（ホルダー２０の下端部分）に形成されている。
【００３１】
また、突起部３０は、ホルダー２０の外側に沿って形成されている。つまり、ホルダー２０の外周全体に形成されている。
【００３２】
つぎに、突起部３０を設けたホルダー２０をキャップ８に組み立てる方法について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、図１で表したホルダー２０と突起部３０の右側部分の組み立て前の拡大断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）で表したホルダー２０と突起部３０を、キャップ８に組み立てた状態の拡大断面図である。
【００３３】
組み立てるには、まず図２（ａ）のホルダー２０と突起部３０を、キャップ８の内部に下側（開口部側）から挿入する。
【００３４】
図２（ｂ）において、ホルダー２０と突起部３０とをキャップ８の内部に押し込んでいくと、キャップ８より低剛性の突起部３０は、キャップ８の内側に接触して撓む。この撓んだ状態で、ホルダー２０の上面がキャップ８の上部内面に接触するまで押し込む。以上で組み立ては完了する。このように、突起部３０は撓むので、押し込み易く、組み立て容易である。
【００３５】
本実施例によれば、以下を実現できる。
（１）低剛性の突起部３０は、ホルダー２０をキャップ８に組み立てる際に撓み、相対位置の変動を吸収して抑えるので、キャップ８とホルダー２０との相対位置精度を良くすることができる。
【００３６】
（２）周囲温度が上昇した場合、ホルダー２０がキャップ８より大きく熱膨張するが、突起部３０はさらに撓んで、熱膨張による相対位置の変動および荷重を吸収する。これにより、熱の影響に対して、キャップ８とホルダー２０との相対位置精度を良くし、キャップ８への熱膨張による荷重を緩和でき（例えば、図１の溶接箇所への荷重）、高精度な圧力測定をすることができる。
【００３７】
（３）さらに、突起部３０およびホルダー２０の部品費は弾性を有するキャップより安価にできるとともに、圧力測定装置１０は特別な製造装置を使用しないで製造することができる。これによって、部品費および組み立て費用を含めた圧力測定装置１０の製造費用を安価にすることができる。
【００３８】
また、突起部３０は、ホルダー２０のスペーサ６近傍に限られず、ホルダー２０の中央部分または上端部分に形成しても、上述した（１）〜（３）を実現することができる。
【００３９】
ここで、図１のように、突起部３０をホルダー２０のスペーサ６近傍に形成した場合、突起部３０は、ホルダー２０の中央部分または上端部分に形成された場合より、磁界発生部５と圧力センサチップ４との対向部分に近い所で位置決めをすることができる。これによって、磁界発生部５から圧力センサチップ４に印加される磁場のばらつきがより抑えられ、圧力測定精度が向上する。
【００４０】
また、ホルダー２０の外側に沿って突起部３０を形成する場合、ホルダー２０と突起部３０の製造が容易となり、より製造費用を安価にすることができる。
【００４１】
［第２の実施例］
第２の実施例の突起部は、図１のように、ホルダー２０の外側に沿って突起部３０を形成する場合と異なり、ホルダーの外側の複数箇所に部分的に形成される（例えば、ホルダー２０の外周の一部分）ことを特徴とする。
【００４２】
第２の実施例について図３を用いて説明する。図３は、図２（ｂ）と同様に、ホルダー２０ａと突起部３０ａを、キャップ８ａに組み立てた状態の拡大断面図である。
【００４３】
図３において、突起部３０ａは、内部に空間を有するアーチ状に形成されている。ホルダー２０ａと突起部３０ａとをキャップ８ａの内部に押し込んでいくと、キャップ８ａに接触する突起部３０ａの部分が、内部空間側に撓む（へこむ）ことによって位置決めをすることができる。このような突起部３０ａが、ホルダー２０ａの外側の複数箇所に部分的に形成されている。
【００４４】
本実施例によれば、第１の実施例で説明した（１）〜（３）を実現することができるほか、突起部３０ａは、ホルダー２０ａに部分的に形成されていてキャップ８ａとの接触部分が少なく、突起部３０ａの表面は弓状で滑らかなので、ホルダー２０ａをキャップ８ａに押し込む際に摩擦が少なく、組み立て容易であり、より製造費用を安価にすることができる。
【００４５】
突起部３０ａの形状はアーチ状に限られず、例えば、摩擦が少なく組み立て容易である半球状であってもよい。突起部３０ａは、第１の実施例と同様に、ホルダー２０ａのスペーサ６近傍に形成されてもよい。
【００４６】
ホルダー２０ａとキャップ８ａとの位置決めを安定して行うには、３点以上で接触することが好ましいので、突起部３０ａは、ホルダー２０ａの外側に３個以上あることが好ましい。
【００４７】
また、第１および第２の実施例において、突起部はホルダーと一体形成されることによって、ホルダーと突起部の製造が容易となり、より製造費用を安価にすることができる。
【００４８】
また、第１の実施例の図１の突起部３０を図３のアーチ状にしてもよく、相対位置精度向上、荷重緩和、高精度圧力測定、組み立て容易および安価な製造費用などを実現できる。
【００４９】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。例えば、位置決め部材として突起部３０、３０ａを用いて説明したが、位置決め部材は位置決め可能であれば他の構造であってもよい。また、本発明は、前述した各構成要素の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した圧力測定装置の構造を表す縦断面図の例である。
【図２】（ａ）は、図１で表したホルダーと突起部の組み立て前の拡大断面図の例である。（ｂ）は、（ａ）で表したホルダーと突起部を、キャップに組み立てた状態の拡大断面図の例である。
【図３】ホルダーと突起部を、キャップに組み立てた状態の拡大断面図の他の例である。
【図４】背景技術で示した圧力測定装置の構造を表す縦断面図の例である。
【符号の説明】
【００５１】
２  支持体
３  台座
４  圧力センサチップ
５  磁界発生部
６  スペーサ
８、８ａ  キャップ
１０  圧力測定装置
２０、２０ａ  ホルダー
３０、３０ａ  突起部（位置決め部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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