(57)【要約】【課題】  簡易かつ簡便な方法で相対圧形圧力センサを絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）ことができる絶対圧形圧力センサの製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  内部に基準圧力室Ｓ１を有し、かつ、一端が前記基準圧力室Ｓ１と連通しているとともに、他端が大気に開放された導圧孔２１ｃを有する相対圧形圧力センサ２０を、前記導圧孔２１ｃの他端が上方に開口するように真空チャンバ内に配置する段階と、前記導圧孔２１ｃの他端の上に半田２５を載置する段階と、前記真空チャンバ内を真空引きする段階と、前記半田２５が溶けるまで前記半田を加熱する段階とを具備することを特徴とする。【選択図】  図３
2006023115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基準圧力室を有し、かつ、一端が前記基準圧力室と連通しているとともに、他端が大気に開放された導圧孔を有する相対圧形圧力センサを、前記導圧孔の他端が上方に開口するように真空チャンバ内に配置する段階と、
前記導圧孔の他端の上に半田を載置する段階と、
前記真空チャンバ内を真空引きする段階と、
前記半田が溶けるまで前記半田を加熱する段階とを具備することを特徴とする絶対圧形圧力センサの製造方法。
【請求項２】
真空ポンプと、
前記真空ポンプにより内部空間が真空引きされる真空チャンバと、
内部に基準圧力室を有し、かつ、一端が前記基準圧力室と連通しているとともに、他端が大気に開放された導圧孔を有する相対圧形圧力センサが載置されるホルダ、および該ホルダを加熱するヒータを備えるとともに、前記真空チャンバ内に設置された加熱手段とを具備することを特徴とする絶対圧形圧力センサの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶対圧形圧力センサの製造方法および製造装置に関するもので、既存の相対圧形（ゲージ圧形）圧力センサを、絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶対圧形圧力センサおよび相対圧形圧力センサはそれぞれ、絶対圧形は絶対圧形として、相対圧形は相対圧形として製造される（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平５−８７６６２号公報
【特許文献２】特開平５−２２３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
絶対圧形圧力センサは、全く圧力のない真空の状態を０（零）として測定するものであるため、基準圧力室の内部圧力を真空の状態にし、かつその状態を維持させるための工程を設けなければならず、製造工程が煩雑化し、その分製造コストも高くなってしまうといった欠点を有している。
一方、相対圧形圧力センサは、大気圧を基準にして、これを０（零）として測定するものであるため、絶対圧形圧力センサのように基準圧力室の内部圧力を真空の状態にしておく必要がなく、製造工程が絶対圧形圧力センサに比べて簡略化されており、製造コストも抑えられるようになっている。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易かつ簡便な方法で絶対圧形圧力センサを製造したり、相対圧形圧力センサを絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）ことのできる絶対圧形圧力センサの製造方法および製造装置を提供することを目的としている
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の絶対圧形圧力センサの製造方法は、内部に基準圧力室を有し、かつ、一端が前記基準圧力室と連通しているとともに、他端が大気に開放された導圧孔を有する相対圧形圧力センサを、前記導圧孔の他端が上方に開口するように真空チャンバ内に配置する段階と、前記導圧孔の他端の上に半田を載置する段階と、前記真空チャンバ内を真空引きする段階と、前記半田が溶けるまで前記半田を加熱する段階とを具備することを特徴とする。
このような絶対圧形圧力センサの製造方法によれば、導圧孔の上に予め所定量の半田が載せられた相対圧形圧力センサを真空チャンバ内に配置した後に、あるいは真空チャンバ内に配置された相対圧形圧力センサの導圧孔の上に所定量の半田を載せた後に、真空チャンバ内および基準圧力室内を、例えば、真空ポンプなどにより真空引きして真空の状態として、その状態でさらに半田を加熱して半田を溶かし、溶けた半田によって導圧孔の他端が塞がれて、基準圧力室内に真空状態が形成された絶対圧形圧力センサが製造される。
【０００６】
請求項２に記載の絶対圧形圧力センサの製造装置は、真空ポンプと、前記真空ポンプにより内部空間が真空引きされる真空チャンバと、内部に基準圧力室を有し、かつ、一端が前記基準圧力室と連通しているとともに、他端が大気に開放された導圧孔を有する相対圧形圧力センサが載置されるホルダ、および該ホルダを加熱するヒータを備えるとともに、前記真空チャンバ内に設置された加熱手段とを具備することを特徴とする。
このような絶対圧形圧力センサの製造装置によれば、導圧孔の他端が上方に開口するように相対圧形圧力センサをホルダの上に載置した後に、あるいは導圧孔の上に予め所定量の半田が載せられた相対圧形圧力センサをホルダの上に載置した後に、真空チャンバ内および基準圧力室内を真空ポンプにより真空引きして真空の状態とし、その状態でヒータを作動させてホルダ、相対圧形圧力センサ、および半田を、半田が溶ける温度まで加熱することによって半田を溶かし、溶けた半田によって導圧孔の他端が塞がれて、基準圧力室内に真空状態が形成された絶対圧形圧力センサが製造される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による絶対圧形圧力センサの製造方法および製造装置によれば、簡易かつ簡便な方法で絶対圧形圧力センサを製造することができ、また、相対圧形圧力センサを絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）ことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明による絶対圧形圧力センサの製造装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態における絶対圧形圧力センサの製造装置１０は、容器（真空チャンバ）１１と、真空ポンプ１２と、加熱器（加熱手段）１３と、温度調整器１４とを主たる要素として構成されたものである。
【０００９】
容器１１は、外部から透視可能な光学的に透明な材料からなる、概略立方体の外観を呈する中空の容器で、容器本体１１ａと扉１１ｂとを備えるものである。
容器本体１１ａの正面側（図１において左下側）には開口部１１ｃが設けられており、この開口部１１ｃを通して、作業者が容器本体１１ａの内部に形成された内部空間Ｓにアクセスできるようになっている。
扉１１ｂは、容器本体１１ａの開口部１１ｃを塞いだり開放したりすることができるように構成されたものであり、その一辺（図１において下側の辺）は図示しないヒンジを介して容器本体１１ａに取り付けられており、また、その他辺（図１において左側の辺）には図示しない係止手段（例えば、フックとツメとからなるパッチン錠やフック錠等）が設けられている。
したがって、この扉１１ｂが閉じられるとともに、係止手段により扉１１ｂが容器本体１１ａに密着して固定されると、容器１１の内部には密閉空間が形成されるようになっている。
また、容器本体１１ａの上面の正面側中央部には真空計１１ｄが設けられており、容器１１内の真空度を測定することができるようになっている。
【００１０】
真空ポンプ１２は、その一端が容器本体１１ａの一側面（図１において右下側の面）の下側後方部に接続された、容器１１の内部空間Ｓと連通するホース１２ａを介して、扉１１ｂが閉じられた状態でこの内部空間Ｓ内を真空の状態にするためのポンプであり、例えば、機械的に空気をかき出す回転真空ポンプである。
【００１１】
加熱器１３は、図２に示すように、ホルダ１５と、ヒータ１６と、ホルダケース１７とを主たる要素として構成されたものである。
【００１２】
ホルダ１５は、例えば、アルマイト処理が施されたアルミニウム合金（Ａ５０５２等）から作られたもので、その上面に圧力センサを載置することのできる、平面視円形（図１参照）の凹所１５ａが複数個（本実施形態においては１６個）形成されたものである。
【００１３】
ヒータ１６は、例えば、内部に配置された発熱線（ニクロム線等）に電流を流すことによって発生するジュール熱により加熱されるものであり、ヒータ１６の温度は温度調整器１４により、例えば、凹所１５ａに載置された圧力センサの温度が約２１０℃になるように調整される。
また、ヒータ１６は、例えば、ナベ小ネジ１６ａ等の締結部材を介してその上面がホルダ１５の下面と接するように取り付けられている。すなわち、ヒータ１６で発生した熱が効率よくホルダ１５に伝達されるようになっている。
【００１４】
ホルダケース１７は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）から作られたもので、ホルダ１５の下端部外周を囲繞するとともに、その内部にヒータ１６および断熱材１８を収容するものである。断熱材１８は、ヒータ１６の全体を覆うように（取り囲むように）配置されており、ヒータ１６の熱のほとんどすべてがホルダ１５に伝達されるようになっている。
また、ホルダケース１７の下面には、鉛直下方に延在する脚部１７ａが４本設けられている。
【００１５】
温度調整器１４は、図１に示すように、ケーブル１４ａを介してヒータ１６（図２参照）に接続されており、その正面に配置されたノブ１４ｂを回すことによりヒータ１６の温度を適宜所望の温度に調整できるように構成されたものである。
【００１６】
ここで、ホルダ１５の凹所１５ａに載置される処理前の圧力センサ（相対圧形圧力センサとして既に製造されたもの。以下、「相対圧形圧力センサ」という）２０の一具体例について、図４を用いて説明する。
【００１７】
相対圧形圧力センサ２０は、略円筒状の外観を有するもので、台座２１とダイヤフラム部２２とを主たる要素として構成されたものである。
台座２１は、図４に示すように、断面コ字状の部材であり、その中心部には台座２１の一表面（図４において上側の面）２１ａと他表面（図４において下側の面）２１ｂとを連通する導圧孔２１ｃが設けられている。台座２１の材質としては、測定対象の圧力媒体におかされることがないものであればなんでも良いが、一例を挙げるとすれば、ガラス体やセラミック、あるいは金属（例えば、ステンレスやハステロイＣ等）、もしくはシリコン等を挙げることができる。
【００１８】
ダイヤフラム部２２は、セラミック、あるいは金属（例えば、ステンレスやハステロイＣ等）、もしくはシリコン等からなる薄肉円盤状の部材であり、その内側表面２２ａには、ひずみゲージによるホイートストンブリッジ回路２３が形成されている。圧力媒体の圧力の検出は、圧力媒体がダイヤフラム部２２の外側表面２２ｂの中央部（あるいは、内側表面２２ａの中央部）に加わることにより、ダイヤフラム部２２が撓んで（歪んで）ホイートストンブリッジ回路２３内部のエネルギー構造が変化し、これに伴いキャリヤ（正孔または電子）の移動量が変化して、その物質の電気抵抗が変化する、いわゆるピエゾ抵抗効果によりなされる。
なお、圧力媒体の圧力が加わる側とは反対の側、すなわち、ダイヤフラム部２２の内側表面２２ａの中央部（あるいは、外側表面２２ｂの中央部）には、大気圧がかかっており、これにより相対圧（ゲージ圧）を測定することができるようになっている。
【００１９】
つぎに、このような相対圧形圧力センサ２０を、上述した絶対圧形圧力センサの製造装置１０を用いて絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）方法、すなわち、絶対圧形圧力センサの製造方法について図面を用いて説明する。
まず、容器１１の扉１１ｂを図１に示すように開け、容器本体１１ａの開口部１１ｃを通して容器本体１１ａ内に配置されたホルダ１５の各凹所１５ａ内に、図３（ａ）に示すように、導圧孔２１ｃが上方に向けて開口するように相対圧形圧力センサ２０をそれぞれ一つずつ嵌め入れる（載置する）。
そして、各凹所１５ａ内に載置した相対圧形圧力センサ２０の導圧孔２１ｃの上に、この導圧孔２１ｃを塞ぐのに十分な半田２５をそれぞれ一つずつ載置する。
【００２０】
すべての相対圧形圧力センサ２０の導圧孔２１ｃの上に半田２５を載置し終えたら、扉１１ｂを閉じて、係止手段により扉１１ｂを容器本体１１ａに固定し、容器１１の内部に密閉空間が形成されるようにする。
容器１１の内部が密閉空間とされたら、真空ポンプ１２を作動させ、ホース１２ａを介して容器１１の内部空間Ｓを真空の状態にする。このとき、半田２５は導圧孔２１ｃの上にただ単に載置されているだけなので、半田２５の表面と導圧孔２１ｃの開口端との隙間から、相対圧形圧力センサ２０の内部空間、すなわち、導圧孔２１ｃと連通する基準圧力室Ｓ１内の空気も吸い出される（吸引される）こととなり、相対圧形圧力センサ２０の基準圧力室Ｓ１内もまた真空の状態となる。容器１１内が真空の状態になったか否かは容器本体１１ａの上面に取り付けられた真空計１１ｄにより知ることができる。
【００２１】
真空計１１ｄにより、容器１１内が真空の状態になったのを確認した後、温度調整器１４のスイッチ１４ｃ（図１参照）を入れて、ヒータ１６を加熱させる。このとき、凹所１５ａに載置された相対圧形圧力センサ２０の温度が、例えば、約２１０℃になるように、ノブ１４ｂが調整される（回される）。ヒータ１６が加熱され、相対圧形圧力センサ２０の温度が約１８３℃に達すると、半田２５が溶け始めるとともに図３（ｃ）のように変形して導圧孔２１ｃを完全に塞ぐようになる。
半田２５が溶けて、すべての相対圧形圧力センサ２０の導圧孔２１ｃが半田２５により塞がれたのを確認したら、温度調節器１４のスイッチ１４ｃを切ってヒータ１６の加熱を停止させるとともに、真空ポンプ１２の作動を停止させて容器１１内を大気圧状態に復帰させ、ホルダ１５の凹所１５ａ内に載置されている、基準圧力室Ｓ１内に真空の状態が形成された絶対圧形圧力センサ３０を取り出し、一連の作業を終了する。
なお、真空ポンプ１２は、半田２５が固まるまで運転される。すなわち、半田２５が固まってから真空ポンプ１２の作動が停止されるようになっている。
【００２２】
このように、本発明による絶対圧形圧力センサの製造方法および／または絶対圧形圧力センサの製造装置によれば、簡易かつ簡便な方法で相対圧形圧力センサを絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）ことができる。
【００２３】
なお、絶対圧形圧力センサに変更される前の相対圧形圧力センサの形状は、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、内部に基準圧力室を有するとともに、この基準圧力室と大気とを連通する導圧孔を有するものであればいかなるものであっても良い。
また、ホルダに形成された凹所の平面視形状は、上述したような円形のものに限定されるものではなく、相対圧形圧力センサの形状に合わせて適宜変更され得るものである。
さらに、導圧孔の上に載置される半田の形状は、図３（ｂ）に示すような球状のものに限定されるものではなく、例えば、線状の半田を短く切ったようなものであっても良い。
さらにまた、図３を用いて説明した製造方法では、相対圧形圧力センサをホルダの凹所に載置した後、導圧孔の上に半田を載せるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、容器の外で導圧孔の上に予め半田を載せておいて、それをホルダの凹所に載置するようにしても良い。
【００２４】
また、上述した実施形態では相対圧形圧力センサ２０としてひずみゲージ式のものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、静電容量式のものであっても良い。
【００２５】
さらに、本発明は、既存の相対圧形圧力センサを絶対圧形圧力センサに変更する（造り変える）だけでなく、絶対圧形圧力センサを最初から製造するのにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による絶対圧形圧力センサの製造装置の一実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】図１に示す加熱器の縦断面図である。
【図３】本発明による絶対圧形圧力センサの製造方法を説明するための図であって、（ａ）はホルダの各凹所に相対圧形圧力センサを載置した状態、（ｂ）は相対圧形圧力センサの導圧孔の上に半田を載置した状態、（ｃ）は半田が加熱されて溶け、導圧孔を塞いだ状態を示す縦断面図である。
【図４】図３に示す相対圧形圧力センサを説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    絶対圧形圧力センサの製造装置
１１    容器（真空チャンバ）
１２    真空ポンプ
１３    加熱器（加熱手段）
１５    ホルダ
１６    ヒータ
２０    相対圧形圧力センサ
２１ｃ  導圧孔
２５    半田
３０    絶対圧形圧力センサ
Ｓ１    基準圧力室
【図１】
2006023115.tif 000003
【図２】
2006023115.tif 000004
【図３】
2006023115.tif 000005
【図４】
2006023115.tif 000006