(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を検出する静電容量型のダイヤフラム圧力センサの製造方法において、
短冊状に形成された非金属のダイアフラムを対向配置させ、該ダイアフラムのそれぞれ対向側に蒸着電極を形成して、圧力検出部材の受圧部を形成する工程と、
前記圧力検出部材において、電極出力端子が形成される端部を残して前記ダイアフラムの周囲に金属を蒸着する工程と、
前記圧力検出部材の前記端部と前記受圧部とのほぼ境界部に、可溶性のフランジを取り付ける工程と、
前記圧力検出部材の前記受圧部と前記フランジの周囲に、保護層としてニッケルメッキを施す工程と、
前記圧力検出部材において、前記ニッケルメッキされた保護層を残して、前記フランジを除去する工程と、
前記ニッケルメッキされた保護層の前記フランジを除去した部分に、取り付け用の保持部材を取り付ける工程と、
からなることを特徴とする静電容量型のダイヤフラム圧力センサの製造方法。
【請求項２】
前記ニッケルメッキを施す工程に先だって、前記電極出力端子が形成される前記圧力検出部材の端部を、ニッケルのメッキ液で侵されないようにメッキに対する保護膜で覆う工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ニッケルメッキされた保護層を濃硝酸に浸すことにより、ニッケル表面に強酸溶液に対する不導態膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサの製造方法に関し、特に、例えば薬液容器、薬液用配管における液圧を検出する静電容量型のダイヤフラム圧力センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、薬液容器、薬液用配管における液圧を検出する圧力センサは、圧力感知部としてダイヤフラムを備え、加えられた圧力によるダイヤフラムの歪みを電気信号に変換して圧力を検出するように構成されている。
【０００３】
このようなダイヤフラム圧力センサの一例は、特願２００２−１３０４４２号に、発明の名称「静電容量型のダイヤフラム圧力センサ」として開示されている。
【０００４】
かかるダイヤフラム圧力センサは、具体的に、対向配置された短冊状に形成されたダイアフラムとこれらダイアフラムのそれぞれ対向側に形成された蒸着電極とを含む受圧部を備えた圧力検出部材と、検出用液体に対して耐腐食性の材料で製造された、圧力検出部材の受圧部を収納する収納部材と、を備えている。
【０００５】
このようなダイヤフラム圧力センサは、収納部材を検出用液体に浸漬することによって、検出されるべき液圧が、収納部材を介して受圧部に伝達され、対向配置されたダイアフラムの間隙距離の変化による静電容量変化を生じさせるように構成されている。
【０００６】
前述のような従来のダイヤフラム圧力センサは、圧力検出部材の受圧部と、それを収納する収納部材との間に間隙を有しており、そのために、検出されるべき収納部材への圧力は、その間隙に満たされた受圧伝達物質としての介在物を通して、圧力検出部材の受圧部に伝達される。この介在物として使用される受圧伝達物質は、例えばシリコン接着剤であり、このため、検出用液体の温度等により圧力伝達係数が変化してドリフト等の不安定要素となり、また圧力伝達係数の直線性が損なわれ、結果として圧力センサの精度不良の原因となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、薬液容器、薬液用配管における液圧の感知部として作用するダイヤフラムを改善すると共に全体の構造を簡単にし、検出精度の高い圧力センサを提供し得る、その製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、流体の圧力を検出する静電容量型のダイヤフラム圧力センサの製造方法は、短冊状に形成されたダイアフラムを対向配置させて圧力検出部材を形成する工程と、圧力検出部材において、電極出力端子が形成される端部を残してダイアフラムの周囲に金属を蒸着して受圧部を形成する工程と、圧力検出部材の端部と受圧部とのほぼ境界部に、可溶性のフランジを取り付ける工程と、圧力検出部材の受圧部とフランジの周囲に、保護層としてニッケルメッキを施す工程と、圧力検出部材において、ニッケルメッキされた保護層を残して、フランジを除去する工程と、ニッケルメッキされた保護層のフランジを除去した部分に、取り付け用の保持部材を取り付ける工程と、を含んでいる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１Ａおよび図１Ｂは、静電容量型のダイヤフラム圧力センサの主要部を構成する短冊状の圧力検出部材１０を示すと共に、その製造のための基本的な工程を示している。
【００１１】
圧力検出部材１０は、説明を簡単にするために、短冊状の部材として図示され詳細は示されていないが、実際には、ガラス、サファイア等の非金属材料で短冊状に形成された二枚のダイアフラムを、スペーサを介して対向配置させ、二枚のダイアフラムのそれぞれ対向側に蒸着電極を形成して、一体的に構成される。対向する蒸着電極はそれぞれ、リード線を介して電極出力端子に接続される。
【００１２】
このように一体的に構成されたダイアフラムの全周囲に、メッキ処理の下地として、電極出力端子が形成される端部１０ｂを残し、錫、銅、銀、金のようなイオン化傾向の大きい金属を蒸着することによって、受圧部１０ａが形成されている（図１Ａ）。受圧部１０ａの蒸着電極はそれぞれ、リード線を介して、圧力検出部材１０の端部１０ｂに形成される電極出力端子１１に電気的に接続される。このように構成された受圧部１０ａは、二枚のダイアフラムのそれぞれ対向側に形成された蒸着電極によって電気的なコンデンサを構成し、従って、受圧部１０ａに圧力が加わることによって歪みが生じると、蒸着電極の間隙距離の変化による静電容量変化を生じる。このような静電容量変化は、電気信号として電極出力端子１１から出力され、出力された電気信号は圧力値に換算される。
【００１３】
次に、例えば薬液容器または薬液用配管内の薬液の液圧を検出するために、圧力検出部材１０に、後述されるように、薬液容器または薬液用配管への取り付け用の保持部材を形成する。圧力検出部材１０および保持部材は共に、その周囲に保護層としてニッケルメッキを電気鋳造法により直接施して（図１Ｂ）、実用的な静電容量型のダイヤフラム圧力センサとする。このニッケル保護層は、短冊状の圧力検出部材１０をメッキ液に浸す時間と、メッキ電流を制御することによって、適正な厚さにすることが可能である。また、ニッケル保護膜を更に濃硝酸に浸すことにより、ニッケル表面に不導態膜が形成され、その結果、強酸溶液に対して耐食性のある圧力センサを提供することが可能である。
【００１４】
尚、圧力センサの電極出力端子１１を含む電気信号部を構成する端部１０ｂを、メッキ液で侵されないようにシリコン等のメッキ保護膜１０ｃで覆うことが好ましい。
【００１５】
図２および図３は、実用的な圧力センサを形成する具体的な製造工程を示している。
図１Ａに示されたような短冊状の圧力検出部材１０において、錫、銅、銀、金のようなイオン化傾向の大きい金属を蒸着した受圧部１０ａと、電極出力端子１１を含む端部１０ｂとのほぼ境界部に、薬液容器または薬液用配管への取り付け用の保持部材を構成するために、円板状のフランジ２０を取り付ける（図２Ａ）。円板状のフランジ２０は、その中央部に圧力検出部材１０の断面に相当する貫通孔（図示せず）を有するように、シリコン、ワックス、アルミニウム等の材料で成型され、この貫通孔を介して圧力検出部材１０が挿通されて、受圧部１０ａと端部１０ｂとのほぼ境界部に位置決めされる。円板状のフランジ２０がシリコンまたはワックスで成型される場合に、その表面は全体に銅等の金属が蒸着される。また。円板状のフランジ２０がアルミニウムで成型される場合には、特にそれ以上の加工は必要ない。圧力検出部材１０と円板状のフランジ２０とは、金属の蒸着部において、例えば、導電性の銀ペイント２１を埋めることによって接着される（図２Ｂ）。
【００１６】
圧力センサの電極出力端子１１を含む電気信号部を構成する端部１０ｂは、次に処理されるメッキ液で侵されないようにシリコン等のメッキ保護膜１０ｃで覆う（図２Ｃ）。
【００１７】
このようにして形成された、円板状のフランジ２０を有する圧力検出部材１０は、メッキ保護膜１０ｃで覆われた端部１０ｂを残して、ニッケル電解溶液のメッキ槽に浸漬し、ニッケルによる電気鋳造を実施する。この結果、圧力検出部材１０の受圧部１０ａと円板状のフランジ２０の周囲全体にニッケルメッキ（保護）層２２が形成される（図２Ｄ）。
【００１８】
ニッケルメッキ層２２が形成された、フランジ２０を有する圧力検出部材１０は、次に、フランジ２０がシリコンまたはワックスで成型された場合には、溶剤の使用によりまたは加熱により、フランジ２０を溶かしだし、またフランジ２０がアルミニウムで成型された場合には、苛性ソーダによりフランジ２０を溶かしだして、これを除去する。これにより、外周に立ち上がり縁部を有する凹状のニッケルフランジ部２３を備え、且つ周囲がニッケルメッキ層で覆われた圧力検出部材１０が得られる（図２Ｅ）。
【００１９】
図３は、実用的な圧力センサを形成する具体的な製造工程のうち、特に取り付け用の保持部材の製造工程を示している。
図２Ｅに示された圧力検出部材１０は、凹状のニッケルフランジ部２３の外周縁部を、内側円板金具３１と外側リング金具３２との間に挿入し（図３Ａ）、取り付け用の保持部材３０を形成する（図３Ｂ）。内側円板金具３１は、その中央部に圧力検出部材１０の断面に相当する貫通孔３１ａを有しており、この貫通孔を介して圧力検出部材１０が挿通される。内側円板金具３１と外側リング金具３２とは、共にステンレス鋼で製造される。内側円板金具３１と外側リング金具３２とに挟まれたニッケルフランジ部２３の外周縁部は、例えば上方から電子ビーム溶接を行うことによって、外周縁部のニッケルと、内側円板金具３１および外側リング金具３２のステンレス鋼とが相互に溶け込み、確実に溶着されて一体となる。これにより、圧力センサを薬液容器または薬液用配管への取り付ける際の十分な機械的強度が保証される。
【００２０】
図４は、例えば薬液用配管４０に、本発明のダイヤフラム圧力センサ４１を取付けた状態の一例を示している。図示のように、ダイヤフラム圧力センサ４１の圧力検出部材１０の受圧部１０ａは、薬液用配管４０内の薬液４２に直接浸漬される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤフラム圧力センサにおける圧力検出部材の一部を構成する受圧部に、保護層としてニッケルメッキが直接施されているために、従来のダイヤフラム圧力センサのように受圧伝達物質としてのシリコン接着剤等の介在物が存在しない。従って、検出用液体の温度等による受圧伝達物質の圧力伝達係数の変化に起因する不安定要素が完全に排除され、極めて精度の高い圧力センサを提供することが可能になる。
【００２２】
また、本発明によれば、前述のように受圧伝達物質としてのシリコン接着剤等の介在物が存在しないために、圧力センサを真空容器中に設置してもその陰圧の影響による歪みを受けることがない。従って本発明のダイヤフラム圧力センサは、陽圧の測定のみならず、陰圧や真空圧の測定も可能となり、真空計として用いることが出来る。
【００２３】
更に、本発明によれば、ダイヤフラム圧力センサの圧力検出部材を短冊状とし、しかも受圧部に保護膜としてニッケルメッキが直接施されているので、極めて簡単な構造となっており、ダイヤフラム圧力センサの製造が極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａおよび図１Ｂは、本発明によるダイヤフラム圧力センサの主要部を構成する短冊状の圧力検出部材の製造のための基本的な工程を示す。
【図２】  図２Ａないし図２Ｅは、本発明による実用的なダイヤフラム圧力センサを形成する具体的な製造工程を示す。
【図３】  図３Ａおよび図３Ｂは、本発明による実用的なダイヤフラム圧力センサを形成する具体的な製造工程のうち、特に取り付け用の保持部材の製造工程を示す。
【図４】  図４は、本発明によるダイヤフラム圧力センサを、例えば薬液用配管に取付けた状態の一例を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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