(57)【要約】【課題】流路を導入する流体を変更する作業の迅速性と安全性を高めつつ、流体の圧力が負圧となる場合であっても流体の圧力を正確に検出する。【解決手段】圧力検出ユニット１０と、流路ユニット２０と、を備え、圧力検出ユニット１０が、ダイヤフラム１２ａを有する圧力センサ１２と、ダイヤフラム１２ａに接合された第１連結部１１と、を有し、流路ユニット２０が、ダイヤフラム２２と、ダイヤフラム２２に接合された第２連結部２３と、を有し、第１連結部１１および第２連結部２３のいずれか一方が磁石により形成されており、第１連結部１１および第２連結部２３のいずれか他方が磁石または磁性体により形成されており、流路ユニット２０が圧力検出ユニット１０に取り付けられた状態において、第１連結部１１と第２連結部２３とが磁力により吸引された状態で配置される圧力検出装置を提供する。【選択図】図３
2018136216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出部に伝達される圧力を検出する圧力検出ユニットと、
流体を導入する流路が形成された流路ユニットと、
前記流路ユニットを前記圧力検出ユニットに着脱可能に取り付ける取付機構と、を備え、
前記圧力検出ユニットが、
前記圧力検出部を有する圧力センサと、
前記圧力検出部に接合された第１連結部と、を有し、
前記流路ユニットが、
前記流路を流通する流体の圧力を受けて変位する受圧部と、
前記受圧部に接合された第２連結部と、を有し、
前記第１連結部および前記第２連結部のいずれか一方が磁石により形成されており、前記第１連結部および前記第２連結部のいずれか他方が磁石または磁性体により形成されており、
前記取付機構により前記流路ユニットが前記圧力検出ユニットに取り付けられた状態において、前記第１連結部と前記第２連結部とが磁力により吸引された状態で配置される圧力検出装置。
【請求項２】
前記第１連結部が磁石により形成されており、
前記第２連結部が磁性体により形成されている請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記第１連結部の前記流路ユニット側の端面が平面形状に形成されており、
前記第２連結部の前記圧力検出ユニット側の端面が前記第１連結部に向かって突出する球面状に形成されている請求項１または請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記第２連結部が、前記受圧部と前記圧力検出部とにより仕切られる内部空間に配置されており、
前記第１連結部が、前記圧力検出部の前記内部空間と接しない面に接合されており、
前記取付機構により前記流路ユニットが前記圧力検出ユニットに取り付けられた状態において、前記第１連結部と前記第２連結部とが前記圧力検出部を挟んで前記第１連結部と前記第２連結部とが磁力により吸引された状態で配置される請求項１または請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記圧力検出ユニットが、前記受圧部と前記圧力検出部とにより仕切られる内部空間と大気圧に維持される外部空間とを連通させる連通流路を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を流通する流体の圧力を検出する圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薬液等の液体を流通させる流路が形成されたボディと、保護シートを介して受圧面に伝達される液体の圧力を検出するセンサ本体とが一体化されたインライン型圧力センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示される圧力センサは、センサ本体の下面に取り付けられた保護シートを介してセンサ本体に伝達される流体の圧力を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０７９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される圧力センサは、流体の圧力により保護シートがセンサ本体の下面に押し付けられる場合には、流体が保護シートを押し付ける圧力に応じた検出値を得ることができる。
しかしながら、特許文献１に開示される圧力センサは、流体の圧力が低下して保護シートがセンサ本体の下面から引き離される力を受ける場合には、流体の圧力（負圧）に応じた検出値を得ることができない。これは、特許文献１に開示される圧力センサが、センサ本体の下面が押し付けられる力を検出値として得る静電容量タイプあるいは圧電タイプの圧力センサであるからである。そのため、特許文献１に開示される圧力センサは、流体の圧力が負圧となる場合に、流体の圧力を正確に検出することができなかった。
【０００５】
また、特許文献１に開示される圧力センサは、流路が形成されたボディとセンサ本体とが一体化されているため、検出対象の液体を変更する場合には、既存の流路を純水等で洗浄する必要がある。
しかしながら、流路を洗浄する方式では流路内に残存する液体を完全に除去することは困難であるとともに洗浄作業に多大な時間を要する。そのため、例えば、流路内が滅菌等されて完全に清潔な状態の流路が必要とされる医療分野やバイオテクノロジー関連分野等において、流路を洗浄して液体を変更する方式は作業の迅速性と安全性の観点で十分ではない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流路へ導入する流体を変更する作業の迅速性と安全性を高めつつ、流体の圧力が負圧となる場合であっても流体の圧力を正確に検出することを可能とした圧力検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
圧力検出部に伝達される圧力を検出する圧力検出ユニットと、流体を導入する流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットを前記圧力検出ユニットに着脱可能に取り付ける取付機構と、を備え、前記圧力検出ユニットが、前記圧力検出部を有する圧力センサと、前記圧力検出部に接合された第１連結部と、を有し、前記流路ユニットが、前記流路を流通する流体の圧力を受けて変位する受圧部と、前記受圧部に接合された第２連結部と、を有し、前記第１連結部および前記第２連結部のいずれか一方が磁石により形成されており、前記第１連結部および前記第２連結部のいずれか他方が磁石または磁性体により形成されており、前記取付機構により前記流路ユニットが前記圧力検出ユニットに取り付けられた状態において、前記第１連結部と前記第２連結部とが磁力により吸引された状態で配置される。
【０００８】
本発明の一態様にかかる圧力検出装置によれば、取付機構により、流路ユニットが圧力検出ユニットに着脱可能に取り付けられるため、流路へ導入する流体を変更する場合には、使用済みの流路ユニットを圧力検出ユニットから取り外し、未使用の流路ユニットを新たに圧力検出ユニットに取り付けることができる。
そのため、流路へ導入する流体を変更する場合に、多大な時間を要する流路の洗浄作業が不要となり作業の迅速性を高めることができる。また、未使用の流路ユニットを新たに使用できるため、安全性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様にかかる圧力検出装置によれば、取付機構により流路ユニットが圧力検出ユニットに取り付けられた状態において、圧力検出部に接合された第１連結部と受圧部に接合された第２連結部とが磁力により吸引された状態で配置される。そのため、流路を流通する流体の圧力が正圧である場合、流体の圧力により受圧部に接合された第２連結部が流路側から引き離され、第２連結部が第１連結部を圧力検出部へ向けて押し付ける。これにより、流体の圧力が正圧として圧力検出部により検出される。
また、流路を流通する流体の圧力が負圧である場合、流体の圧力により受圧部に接合された第２連結部が流路側へ引き寄せられ、第２連結部が磁力で連結した第１連結部を流路側へ引き寄せる。これにより、流体の圧力が負圧として圧力検出部により検出される。
【００１０】
このように、本発明の一態様にかかる圧力検出装置によれば、流路へ導入する流体を変更する作業の迅速性と安全性を高めつつ、流体の圧力が負圧となる場合であっても流体の圧力を正確に検出することを可能とした圧力検出装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の一態様にかかる圧力検出装置においては、前記第１連結部が磁石により形成されており、前記第２連結部が磁性体により形成されていてもよい。
使用済みとなって交換される流路ユニットに比較的安価な磁性体を用いることで、圧力検出装置を継続的に使用する際のランニングコストを低減することができる。
【００１２】
本発明の一態様にかかる圧力検出装置においては、前記第１連結部の前記流路ユニット側の端面が平面形状に形成されており、前記第２連結部の前記圧力検出ユニット側の端面が前記第１連結部に向かって突出する球面状に形成されていてもよい。
このようにすることで、第１連結部と第２連結部とが第１連結部の球面形状の先端の１点のみで連結されることとなり、第１連結部と第２連結部との間で圧力が伝達される位置が１点に定まる。そのため、第１連結部と第２連結部との間で圧力が伝達される位置が変動して圧力検出値に誤差が生じる不具合を抑制することができる。
【００１３】
本発明の一態様にかかる圧力検出装置においては、前記第２連結部が、前記受圧部と前記圧力検出部とにより仕切られる内部空間に配置されており、前記第１連結部が、前記圧力検出部の前記内部空間と接しない面に接合されており、前記取付機構により前記流路ユニットが前記圧力検出ユニットに取り付けられた状態において、前記第１連結部と前記第２連結部とが前記圧力検出部を挟んで前記第１連結部と前記第２連結部とが磁力により吸引された状態で配置される構成であってもよい。
【００１４】
本構成にかかる圧力検出装置によれば、第１連結部が圧力検出部の内部空間と接しない側の面に接合されているため、流路ユニットを圧力検出ユニットから取り外す際に、第１連結部と圧力検出部との接合部分には第１連結部が圧力検出部に近づく方向の磁力が作用する。そのため、第１連結部が圧力検出部の内部空間と接する側の面に接合されている場合に比べ、磁力の作用によって第１連結部が圧力検出部から剥離する不具合を抑制することができる。また、第１連結部と圧力検出部との接合部分が操作者により不用意に触られることがないため、操作者の不注意によって第１連結部が圧力検出部から剥離する不具合を抑制することができる。
【００１５】
本発明の一態様にかかる圧力検出装置においては、前記圧力検出ユニットが、膜状に形成される前記受圧部と膜状に形成される前記圧力検出部とにより仕切られる内部空間と大気圧に維持される外部空間とを連通させる連通流路を有していてもよい。
このようにすることで、流路ユニットの受圧部と圧力検出ユニットの圧力検出部とにより仕切られる内部空間が大気圧に維持される。そのため、圧力検出部による流体の圧力の検出を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流路へ導入する流体を変更する作業の迅速性と安全性を高めつつ、流体の圧力が負圧となる場合であっても流体の圧力を正確に検出することを可能とした圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の圧力検出装置を示す部分縦断面図である。
【図２】圧力検出ユニットから流路ユニットを取り外した圧力検出装置を示す部分縦断面図である。
【図３】図１に示す圧力検出装置のI部分の部分拡大図である。
【図４】図３に示す流路ユニットおよびナットのII-II矢視断面図である。
【図５】図４に示す流路ユニットおよびナットの底面図である。
【図６】第２実施形態の圧力検出装置を示す部分拡大図である。
【図７】第３実施形態の圧力検出装置を示す部分拡大図である。
【図８】第４実施形態の圧力検出装置を示す部分拡大図である。
【図９】第４実施形態の圧力検出装置の変形例を示す部分拡大図である。
【図１０】第４実施形態の圧力検出装置の他の変形例を示す部分拡大図である。
【図１１】第５実施形態の圧力検出装置を示す部分拡大図である。
【図１２】第６実施形態の圧力検出装置を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の圧力検出装置１００を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧力検出装置１００は、設置面Ｓに締結ボルト（図示略）で取り付けられた圧力検出ユニット１０と、流路２１ａが内部に形成された流路ユニット２０と、流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０に着脱可能に取り付けるナット３０（取付機構）とを備える。
【００１９】
図１に示すように、圧力検出ユニット１０は設置面Ｓに取り付けられ、流路ユニット２０はナット３０によって圧力検出ユニット１０に取り付けられる。圧力検出装置１００は、流路ユニット２０がナット３０によって圧力検出ユニット１０に取り付けられて一体化した状態で、設置面Ｓに取り付けられている。
【００２０】
次に、圧力検出ユニット１０について詳細に説明する。圧力検出ユニット１０は、ダイヤフラム１２ａに伝達される圧力を検出する装置である。圧力検出ユニット１０は、第１連結部１１と、圧力センサ１２と、圧力センサ１２を収容する本体部１３と、圧力センサ１２を本体部１３に配置した状態で保持するセンサ保持部１４と、圧力センサ１２とケーブル２００との間で電源および電気信号を伝達するためのセンサ基板（図示略）と、センサ基板を収容するハウジング１７とを備える。ケーブル２００は、センサ基板と外部の制御装置とを電気的に接続するものである。
【００２１】
第１連結部１１は、軸線Ｙ１に沿って円筒状に形成される永久磁石であり、例えば、ネオジム等により形成されている。第１連結部１１は、接着剤（例えば、エポキシ樹脂系接着剤）によって圧力センサ１２のダイヤフラム１２ａに接合されている。図３に示すように、第１連結部１１の流路ユニット２０側の端面は、軸線Ｙ１に直交する平面上に配置される平面形状となるように形成されている。第１連結部１１は、永久磁石の磁力により磁性体である第２連結部２３を引きつけて接触した状態を維持する。流路ユニット２０が有する第２連結部２３については後述する。
【００２２】
なお、以上の説明では、第１連結部１１を永久磁石とし、第２連結部２３を磁性体としたが、他の態様であってもよい。例えば、第１連結部１１と第２連結部２３の双方を永久磁石としてもよい。また、第１連結部１１を磁性体とし、第２連結部２３を永久磁石としてもよい。以上のように、本実施形態の圧力検出装置１００は、第１連結部１１および第２連結部２３のいずれか一方が磁石により形成されており、第１連結部１１および第２連結部２３のいずれか他方が磁石または磁性体により形成されているものとする。
以下では、第１連結部１１を永久磁石とし、第２連結部２３を磁性体とした例について説明する。
【００２３】
図３（図１のI部分の部分拡大図）に示すように、圧力センサ１２は、耐腐食性のある材料（例えば、サファイア）により薄膜状に形成されるダイヤフラム１２ａ（圧力検出面）と、ダイヤフラム１２ａに貼り付けられる歪抵抗（図示略）と、ダイヤフラム１２ａを保持するベース部１２ｃとを有する。
圧力センサ１２は、ダイヤフラム１２ａに伝達される圧力に応じて変形する歪抵抗の抵抗値の変化に応じた圧力信号を出力する歪式のセンサである。ベース部１２ｃにはダイヤフラム１２ａと連通する貫通穴１２ｂが形成されており、ダイヤフラム１２ａの一方の面（図３における下方の面）が大気圧に維持される。そのため、圧力センサ１２は、大気圧を基準にしたゲージ圧を検出するセンサとなっている。
【００２４】
本体部１３は、内部に圧力センサ１２を収容するとともにナット３０により流路ユニット２０が取り付けられる部材である。本体部１３は、例えば、ＳＵＳ３０４等の金属材料により形成されている。図３に示すように、本体部１３には、流路ユニット２０が有するダイヤフラム２２と圧力センサ１２が有するダイヤフラム１２ａとにより仕切られる内部空間Ｓ１と大気圧に維持される外部空間Ｓ２とを連通させる連通流路１２ｄが形成されている。
【００２５】
センサ保持部１４は、図１および図２に示すように、軸線Ｙ１（第１軸線）回りに円筒状に形成される部材であり、外周面に雄ねじが形成されている。センサ保持部１４は、本体部１３の内周側に圧力センサ１２を配置した状態で、外周面に形成された雄ねじを本体部１３の内周面に形成された雌ねじに締結することにより、圧力センサ１２を本体部１３に保持する。
【００２６】
センサ基板（図示略）は、圧力センサ１２が出力する圧力信号を増幅する増幅回路（図示略）と、増幅回路により増幅された圧力信号をケーブル２００の圧力信号線（図示略）に伝達するインターフェース回路と、ケーブル２００を介して外部から供給される電源電圧を圧力センサ１２へ伝達する電源回路（図示略）と、ゼロ点調整スイッチ（図示略）が押下された場合にゼロ点調整を行うゼロ点調整回路（図示略）等を備える。
ゼロ点調整回路は、ゼロ点調整スイッチ（図示略）が操作者により押下された場合に、その時点で圧力センサ１２が出力する圧力信号を初期値（ゼロ）として設定するように調整する回路である。
【００２７】
次に、流路ユニット２０について詳細に説明する。
図３−図５に示すように、流路ユニット２０は、流路本体２１と、ダイヤフラム（受圧部）２２と、第２連結部２３とを備える。
ここで、図４は、図３に示す流路ユニット２０およびナット３０のII-II矢視断面図である。また、図５は、図４に示す流路ユニット２０およびナット３０を下方からみた底面図である。
【００２８】
流路本体２１は、流入口２１ｂから流出口２１ｃへ向けて軸線Ｘ１に沿って延びる流通方向に流体を流通させる流路２１ａが内部に形成されたものである。流路本体２１は、例えば、ポリカーボネートにより形成されている。流路本体２１の軸線Ｘ１方向の略中央位置には、流路ユニット２０の下方へ向けて開口する流体室２４が形成されている。流体室２４は、軸線Ｙ１に直交する断面が円形となる空間であり、流路２１ａの一部を形成する。
【００２９】
流路本体２１の流入口２１ｂには流体を流入口２１ｂへ流入させる流入側配管（図示略）が取り付けられ、流路ユニット２０の流出口２１ｃには流出口２１ｃから流出する流体を流通させる流出側配管（図示略）が取り付けられる。流入口２１ｂから流出口２１ｃへ向けた流路２１ａを流通する流体の圧力は、圧力検出ユニット１０によって検出される。
【００３０】
ここで、流体とは、例えば、培養液，血液，透析液等の液体である。流路ユニット２０は、後述するナット３０により圧力検出ユニット１０に対して容易に着脱可能である。そのため、本実施形態の圧力検出装置１００では、流路２１ａを洗浄する機構を設けず、流路２１ａを有する流路ユニット２０を適宜のタイミングで交換できるようになっている。このような圧力検出装置１００は、流路内が滅菌等されて完全に清潔な状態の流路が必要とされる医療分野やバイオテクノロジー関連分野等において特に有効である。
また、図４においては、流入口２１ｂから流体が流入して流出口２１ｃから流体が流出するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図４に示す流入口２１ｂを流出口とし、図４に示す流出口２１ｃを流入口とするように、流体の流れ方向を逆としてもよい。また、流入口２１ｂまたは流出口２１ｃのいずれか一方を閉塞させ、流路の末端の閉塞した流路２１ａに導入された流体の圧力を検出するようにしてもよい。
【００３１】
ダイヤフラム２２は、耐腐食性のある材料（例えば、シリコン樹脂材料，ポリカーボネート）により薄膜状に形成される部材である。ダイヤフラム２２は軸線Ｙ１を中心軸とした平面視円形に形成される部材であり、流路本体２１の下面に接着あるいは溶着により接合されている。そのため、流体室２４へ導入された流体は、流体室２４から外部へ流体が流出することがない。ダイヤフラム２２は、薄膜状に形成されているため、流路２１ａの一部である流体室２４を流通する流体の圧力を受けて軸線Ｙ１方向に変位する。
【００３２】
第２連結部２３は、軸線Ｙ１に沿って円筒状に形成される磁性体であり、ＪＩＳ規格にて規定されるＳ４５Ｃ等の鉄材によって形成されている。第２連結部２３は、接着剤（例えば、エポキシ樹脂系接着剤）によってダイヤフラム２２の圧力検出ユニット１０側の面に接合されている。図３に示すように、第２連結部２３の圧力検出ユニット１０側の端面は、軸線Ｙ１に沿って第１連結部１１に向かって突出する球面状に形成されている。第２連結部２３は、永久磁石である第１連結部１１の磁力により引きつけられて第１連結部１１と接触した状態に維持される。
【００３３】
次に、ナット３０を用いて流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０に取り付ける機構について説明する。
図２および図４に示すように、ナット３０は、軸線Ｙ１に沿って円筒状に形成される部材であり、内周面に軸線Ｙ１回りに延びる無端状の環状突起部３１が形成されている。一方、流路ユニット２０の下端側の外周面には、軸線Ｙ１回りに延びる無端状の環状溝部２５が形成されている。弾性変形可能な材料（例えば、樹脂材料）により形成されるナット３０は、流路ユニット２０の下端側の外周面に向けて押し込まれることにより、環状突起部３１が環状溝部２５に係合した状態となる。
【００３４】
図２および図４に示すように、環状突起部３１が環状溝部２５に係合した状態において、環状突起部３１の内周面と環状溝部２５の外周面との間には、微小な隙間が設けられる。そのため、ナット３０は、流路ユニット２０に取り付けられた状態で、流路本体２１に対して軸線Ｙ１回りに相対的に回転可能となっている。これにより、作業者は、流路ユニット２０を保持した状態で、ナット３０を軸線Ｙ１回りに回転させることが可能となる。
【００３５】
作業者は、設置面Ｓに設置された圧力検出ユニット１０に流路ユニット２０を取り付ける場合、以下のような手順で作業する。
第１に、図２に示すように、流路ユニット２０の中心軸を圧力検出ユニット１０の中心軸である軸線Ｙ１と一致させるように流路ユニット２０を配置する。そして、流路ユニット２０を軸線Ｙ１に沿って下方へ移動させ、流路ユニット２０の下方に形成された凹所２０ａに本体部１３が挿入された状態とする。
【００３６】
次に、作業者は、流路ユニット２０を把持しながら、ナット３０を軸線Ｙ１回りに締結方向に回転させることにより、ナット３０の内周面に形成された雌ねじ３２を本体部１３の外周面に形成された雄ねじ１３ａに締結する。ナット３０の雌ねじ３２と圧力検出ユニット１０の雄ねじ１３ａを締結することにより、流路ユニット２０の第２連結部２３が圧力検出ユニット１０の第１連結部１１に徐々に近付いて接触し、図１および図３に示す状態となる。以上のようにして、流路ユニット２０が圧力検出ユニット１０に取り付けられる。
【００３７】
なお、以上においては、未使用の流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０に取り付ける手順を説明した。使用済みの流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０から取り外す手順は、以上で説明した手順の逆となる。
作業者は、図１に示す状態で流路ユニット２０を把持しながら、ナット３０を軸線Ｙ１回りに締結解除方向に回転させることにより、ナット３０の雌ねじ３２と圧力検出ユニット１０の雄ねじ１３ａとの締結を解除する。
【００３８】
本実施形態の圧力検出装置１００は、ダイヤフラム１２ａに接合された第１連結部１１とダイヤフラム２２に接合された第２連結部２３とナット３０の雌ねじ３２と圧力検出ユニット１０の雄ねじ１３ａを締結することにより接触させる。そのため、第１連結部１１と第２連結部２３とが不用意に接触してダイヤフラム１２ａおよびダイヤフラム２２が損傷することを防止することができる。
【００３９】
図１および図３に示すように、本実施形態の圧力検出装置１００では、ナット３０により流路ユニット２０が圧力検出ユニット１０に取り付けられた状態において、永久磁石で形成された第１連結部１１の磁力によって磁性体で形成された第２連結部２３が第１連結部１１に引き寄せられて接触した状態となっている。そのため、流体室２４の流体の圧力が正圧となった場合、ダイヤフラム２２が軸線Ｙ１に沿って下方に変位し、その変位が第２連結部２３と第１連結部１１を介してダイヤフラム１２ａに伝達される。
【００４０】
また、流体室２４の流体の圧力が負圧となった場合、ダイヤフラム２２が軸線Ｙ１に沿って上方に変位する。第２連結部２３が磁力によって第１連結部１１と接触した状態に維持されるため、ダイヤフラム２２および第２連結部２３が流体室２４側に引き寄せられると、第１連結部１１およびダイヤフラム１２ａも流体室２４側に引き寄せられる。これにより、流体室２４の流体の負圧によってダイヤフラム２２が変位した場合、第１連結部１１に接合されるダイヤフラム１２ａが流体室２４側に引き寄せられ、ダイヤフラム１２ａの変形にともなって歪抵抗の抵抗値が負圧を示す値に変化する。
【００４１】
以上説明した本実施形態の圧力検出装置１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の圧力検出装置１００によれば、ナット３０により、流路ユニット２０が圧力検出ユニット１０に着脱可能に取り付けられるため、流路２１ａを流通させる流体を変更する場合には、使用済みの流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０から取り外し、未使用の流路ユニット２０を新たに圧力検出ユニット１０に取り付けることができる。
そのため、流路２１ａを流通させる流体を変更する場合に、多大な時間を要する流路２１ａの洗浄作業が不要となり作業の迅速性を高めることができる。また、未使用の流路ユニット２０を新たに使用できるため、安全性を高めることができる。
【００４２】
また、本実施形態の圧力検出装置１００によれば、ナット３０により流路ユニット２０が圧力検出ユニット１０に取り付けられた状態において、ダイヤフラム１２ａに接合された第１連結部１１とダイヤフラム２２に接合された第２連結部２３とが磁力により接触した状態で配置される。そのため、流路２１ａを流通する流体の圧力が正圧である場合、流体の圧力によりダイヤフラム２２に接合された第２連結部２３が流路２１ａ側から引き離され、第２連結部２３が第１連結部１１をダイヤフラム１２ａへ向けて押し付ける。これにより、流体の圧力が正圧としてダイヤフラム１２ａの歪抵抗により検出される。
また、流路２１ａを流通する流体の圧力が負圧である場合、流体の圧力によりダイヤフラム２２に接合された第２連結部２３が流路２１ａ側へ引き寄せられ、第２連結部２３が磁力で連結した第１連結部１１を流路２１ａ側へ引き寄せる。これにより、流体の圧力が負圧としてダイヤフラム１２ａの歪抵抗により検出される。
【００４３】
このように、本実施形態の圧力検出装置に１００よれば、流路２１ａを流通させる流体を変更する作業の迅速性と安全性を高めつつ、流体の圧力が負圧となる場合であっても流体の圧力を正確に検出することを可能とした圧力検出装置１００を提供することができる。
【００４４】
また、本実施形態の圧力検出装置１００においては、第１連結部１１が磁石により形成されており、第２連結部２３が磁性体により形成されている。
使用済みとなって交換される流路ユニット２０に比較的安価な磁性体を用いることで、圧力検出装置１００を継続的に使用する際のランニングコストを低減することができる。
【００４５】
本実施形態の圧力検出装置１００においては、第１連結部１１の流路ユニット２０側の端面が平面形状に形成されており、第２連結部２３の圧力検出ユニット１０側の端面が第１連結部１１に向かって突出する球面状に形成されている。
このようにすることで、第１連結部１１と第２連結部２３とが第１連結部１１の球面形状の先端の１点のみで連結されることとなり、第１連結部１１と第２連結部２３との間で圧力が伝達される位置が１点に定まる。そのため、第１連結部１１と第２連結部２３との間で圧力が伝達される位置が変動して圧力検出値に誤差が生じる不具合を抑制することができる。
【００４６】
本実施形態の圧力検出装置１００においては、圧力検出ユニット１０が、ダイヤフラム２２とダイヤフラム１２ａとにより仕切られる内部空間Ｓ１と大気圧に維持される外部空間Ｓ２とを連通させる連通流路１２ｄを有する。
このようにすることで、流路ユニット２０のダイヤフラム２２と圧力検出ユニット１０のダイヤフラム１２ａとにより仕切られる内部空間Ｓ１が大気圧に維持される。そのため、ダイヤフラム１２ａによる流体の圧力の検出を正確に行うことができる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の圧力検出装置について、図面を参照して説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第２実施形態の圧力検出装置は、圧力検出ユニット１０のダイヤフラム１２ａに接合される第１連結部１１Ａに位置決め穴１１Ａａが形成されている点で、第１実施形態と異なる。
図６に示すように、第１連結部１１Ａの流路ユニット２０側の端面は、軸線Ｙ１に直交する平面上に配置される平面形状となるように形成されている。また、第１連結部１１Ａの流路ユニット２０側の端面には、位置決め穴１１Ａａが形成されている。
【００４９】
図６に示す位置決め穴１１Ａａは、下方に向けて凹んだ円錐状の内面を有する穴である。図６に示すように、位置決め穴１１Ａａは、軸線Ｙ１に沿った縦断面において下方に向けて凹んだＶ字形状となっている。第２連結部２３が第１連結部１１Ａに磁力により接触した状態で、第２連結部２３の球面状の端面の中心位置は、位置決め穴１１Ａａと一致した位置となる。
【００５０】
図６に示すように、第２連結部２３の球面状の端面の一部が、軸線Ｙ１と一致する中心位置において位置決め穴１１Ａａに収容された状態となる。そのため、第１連結部１１Ａと第２連結部２３の接触位置に外力が作用した場合でも、第１連結部１１Ａの中心位置が位置決め穴１１Ａａの位置からずれないように保持される。そのため、ダイヤフラム２２に作用する流体の圧力が軸線Ｙ１と一致した位置からダイヤフラム１２ａに伝達され、ダイヤフラム１２ａにより流体の圧力を正確に検出することができる。
【００５１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態の圧力検出装置について、図面を参照して説明する。
第３実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第３実施形態の圧力検出装置は、流路ユニット２０のダイヤフラム２２に接合される第２連結部２３Ａの圧力検出ユニット１０側の端面が平面形状である点で、第１実施形態と異なる。
図７に示すように、第２連結部２３Ａの圧力検出ユニット１０側の端面は、軸線Ｙ１に直交する平面上に配置される平面形状となるように形成されている。また、第１連結部１１の流路ユニット２０側の端面は、軸線Ｙ１に直交する平面上に配置される平面形状となるように形成されている。
【００５３】
このように、第３実施形態の圧力検出装置では、第１連結部１１と第２連結部２３Ａの互いに対向する端面が平面形状となっている。そのため、第１連結部１１の端面と第２連結部２３Ａの端面とが接触した際の接触面積が大きくなり、第１連結部１１と第２連結部２３Ａとが磁力により接触する接触力が大きくなる。そのため、本実施形態の圧力検出装置と第１実施形態の圧力検出装置とで同じ磁力を有する永久磁石を採用した場合、本実施形態の圧力検出装置の方が、第１連結部１１と第２連結部２３Ａとの接触力を大きくすることができる。
第１連結部１１と第２連結部２３Ａとの接触力を大きくすることにより、ダイヤフラム２２とそれに接合される第２連結部２３Ａがダイヤフラム１２ａから離れる方向に移動する際に、第２連結部２３Ａが第１連結部１１を引き付ける吸引力が増加する。そのため、第１連結部１１の移動に対して第１連結部１１が第２連結部２３Ａに接触しながら移動可能な距離が増大する。よって、本実施形態の圧力検出装置の方が、第１実施形態の圧力検出装置よりも、負圧の計測範囲が拡大する。
【００５４】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態の圧力検出装置について、図面を参照して説明する。
第４実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、同一の符号を付して説明を省略する。
第４実施形態の圧力検出装置は、第２連結部２３Ｂが、磁性体２３Ｂａと磁性体２３Ｂａを収容する樹脂製のカバー部２３Ｂｂとにより形成される点で、第１実施形態の圧力検出装置と異なる。
【００５５】
図８に示すように、本実施形態の第２連結部２３Ｂは、磁性体２３Ｂａと磁性体２３Ｂａを収容する樹脂製のカバー部２３Ｂｂとにより形成されている。磁性体２３Ｂａは接着剤によりダイヤフラム２２に接合されている。また、カバー部２３Ｂｂは、接着剤または熱溶着によりダイヤフラム２２に接合されている。
【００５６】
本実施形態の第２連結部２３Ｂは、磁性体２３Ｂａが内部空間Ｓ１に露出しないようにカバー部２３Ｂｂによって保護される。そのため、本実施形態の第２連結部２３Ｂによれば、磁性体２３Ｂａと第１連結部１１とが接触して互いに摩耗する不具合や、磁性体２３Ｂａが内部空間Ｓ１に露出して腐食する不具合等を防止することができる。
【００５７】
なお、図８に示す第２連結部２３Ｂは、磁性体２３Ｂａの周囲のみをカバー部２３Ｂｂで覆うものであったが、他の態様であってもよい。例えば、図９に示す第２連結部２３Ｃのように、磁性体２３Ｃａの周囲だけでなくダイヤフラム２２の圧力検出ユニット１０側の端面全体を樹脂製のカバー部２３Ｃｂで覆う変形例としてもよい。本変形例によれば、ダイヤフラム２２の圧力検出ユニット１０側の端面全体がカバー部２３Ｃｂにより覆われるので、ダイヤフラム２２を保護することができる。また、磁性体２３Ｃａがダイヤフラム２２から剥離する不具合を抑制することができる。
【００５８】
また、図９に示す第２連結部２３Ｃの構成に加え、第１連結部１１Ｂを永久磁石１１Ｂａと永久磁石１１Ｂａを収容する樹脂製のカバー部１１Ｂｂとにより形成する他の変形例としてもよい。
図１０に示すように、他の変形例の第１連結部１１Ｂは、永久磁石１１Ｂａが内部空間Ｓ１に露出しないようにカバー部１１Ｂｂによって保護される。そのため、本変形例の第１連結部１１Ｂによれば、永久磁石１１Ｂａと第２連結部２３Ｃとが接触して互いに摩耗する不具合や、永久磁石１１Ｂａが内部空間Ｓ１に露出して腐食する不具合等を防止することができる。また、ダイヤフラム１２ａの流路ユニット２０側の端面全体がカバー部１１Ｂｂにより覆われるので、ダイヤフラム１２ａを保護することができる。また、永久磁石１１Ｂａがダイヤフラム１２ａから剥離する不具合を抑制することができる。
【００５９】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態の圧力検出装置について、図面を参照して説明する。
第５実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
第５実施形態の圧力検出装置は、第２連結部２３Ｄがダイヤフラム２２とインサート成形により一体的に形成されている点で第１実施形態の圧力検出装置と異なっている。
図１１に示すように、本実施形態の圧力検出装置は、第２連結部２３Ｄの流路２１ａ側が、上端部の軸線Ｙ１回りの径が大きく、上端部よりも下部の軸線Ｙ１回りの径が小さい形状となっている。また、第２連結部２３Ｄは、インサート成形により、樹脂材料によって形成されるダイヤフラム２２と一体となるように形成されている。
【００６１】
本実施形態の圧力検出装置は、第２連結部２３Ｄがダイヤフラム２２と一体となっており、第２連結部２３Ｄをダイヤフラム２２に接着剤や熱溶着により接合する必要がない。そのため、第２連結部２３Ｄをダイヤフラム２２に接合する場合に比べ、圧力検出装置を製造する際の製造コストを低減することができる。
【００６２】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態の圧力検出装置について、図面を参照して説明する。
第６実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
第１実施形態の圧力検出装置１００は、第１連結部１１がダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接する面に接合されるものであった。それに対して、本実施形態の圧力検出装置は、第１連結部１１Ｂがダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接しない面に接合されるものである。
【００６４】
図１２に示すように、本実施形態の圧力検出装置は、永久磁石により円筒状に形成される第１連結部１１Ｂがダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接しない面に接合されている。ダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接しない面には、この面に付与される圧力を大気圧に維持するための貫通穴１２ｂが形成されている。本実施形態においては、貫通穴１２ｂに第１連結部１１Ｂを配置することで内部空間Ｓ１が大きくなることを抑制している。
【００６５】
本実施形態の圧力検出装置は、第１連結部１１Ｂがダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接しない側の面に接合されている。また、本実施形態の圧力検出装置は、第２連結部２３Ｅがダイヤフラム２２の内部空間Ｓ１と接する側の面に接合されている。そのため、流路ユニット２０を圧力検出ユニット１０から取り外す際に、第１連結部１１Ｂとダイヤフラム１２ａとの接合部分には、第１連結部１１Ｂがダイヤフラム１２ａに近づく方向の磁力が作用する。これは、第１連結部１１Ｂが、第２連結部２３Ｅを吸引する磁力を発生させるからである。そのため、第１実施形態のように第１連結部がダイヤフラム１２ａの内部空間Ｓ１と接する側の面に接合されている場合に比べ、磁力の作用によって第１連結部がダイヤフラム１２ａから剥離する不具合を抑制することができる。
【００６６】
また、第１連結部１１Ｅが内部空間Ｓ１からダイヤフラム１２ａにより隔離された空間に配置されている。そのため、第１連結部１１Ｅとダイヤフラム１２ａとの接合部分が操作者により不用意に触れることがないため、操作者の不注意によって第１連結部１１Ｅがダイヤフラム１２ａから剥離する不具合を抑制することができる。
【００６７】
〔他の実施形態〕
以上の説明において、流路ユニット２０は、流路本体２１と流路本体２１に接合されるダイヤフラム２２とを有するものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、流路ユニット２０は、流路本体２１とダイヤフラム２２とを単一の材料で一体に形成したものであってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０    圧力検出ユニット
１１    第１連結部
１２    圧力センサ
１２ａ  ダイヤフラム（圧力検出部）
１２ｂ  貫通穴
１２ｃ  ベース部
１２ｄ  連通流路
１３    本体部
１３ａ  雄ねじ
１４    センサ保持部
１７    ハウジング
２０    流路ユニット
２１    流路本体
２１ａ  流路
２１ｂ  流入口
２１ｃ  流出口
２２    ダイヤフラム（受圧部）
２３    第２連結部
２４    流体室
２５    環状溝部
３０    ナット（取付機構）
３１    環状突起部
３２    雌ねじ
１００  圧力検出装置
２００  ケーブル
Ｓ      設置面
Ｓ１    内部空間
Ｘ１，Ｙ１  軸線
【図１】
2018136216.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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