(57)【要約】【課題】定格圧力の精度を維持しつつ、許容過負荷を超える圧力が作用しても零点変化を抑制する圧力センサを提供する。【解決手段】ダイアフラム２が過剰に変形することを規制するネジ８を備え、ダイアフラム２が過剰に変形してしまう許容過負荷を超える圧力が作用する場合にネジ８によってダイアフラム２を規制し、ダイアフラム２のそれ以上の変形を防止し、零点変化を抑制すると共にダイアフラム２の破損を防止する。また、ネジ８を備えただけで、許容過負荷を定格圧力から過剰に大きくすることもなく、許容過負荷と定格圧力の関係は従来どおりであるので、定格圧力の精度を維持することができる。【選択図】　図１
2004012310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧を受けて変形するダイアフラムと、
該ダイアフラムに設置されて前記ダイアフラムの変形を電気信号に変換する歪ゲージと、
前記ダイアフラムが過剰に変形することを規制する規制手段と、
を備えたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記規制手段は、前記ダイアフラムを規制する規制位置が調整可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記規制手段は、前記ダイアフラムが過剰に変形することを規制する時に前記ダイアフラムが流体圧を受ける面とは反対側の面に先端が押し当てられるネジであることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記規制手段の規制位置の調整は、前記歪ゲージの出力を監視しながら行われることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記規制手段の規制位置の調整は、前記ダイアフラムの流体圧を受ける面の位置を監視しながら行われることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧力センサ。
【請求項６】
製作中に許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに作用させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに複数回繰り返し作用させることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
製作中に前記規制手段と前記ダイアフラムが規制時に接触する接触部をなじませておくことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項９】
許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに作用させて前記接触部を接触させてなじませておくことを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体等の圧力を検出する圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の圧力センサは、例えば薬品工場や食品工場で検出対象が薬品や食品（牛乳，ビール，その他）等の流体であるサニタリ用の装置に使用されるものである。従来技術の圧力センサは、図１０の概略断面図に示されるものである。
【０００３】
図１０において、圧力センサ１０１は、概略、流体圧を直接受ける感圧部としてのダイアフラム１０２と、金属製ケース１０３と、を備えた構成である。
【０００４】
ケース１０３は、開口をダイアフラム１０２によって覆われた円筒部と、円筒部の取付口側端に設けられた外向きフランジと、を備えている。
【０００５】
ケースのフランジは、取付口１０４のフランジとクランプ１０５で結合するためのものである。このため、両フランジの外周は、同径となっている。また、クランプ１０５によって結合された両フランジの間には、漏れを防止するパッキン１０６が配置されている。
【０００６】
ダイアフラム１０２の内側（図示上側）表面には、流体の圧力によるダイアフラム１０２の変形を電気信号に変換する歪ゲージ１０７が、直接、設置されている。即ち、流体圧によるダイアフラム１０２の変形で、直接、ダイアフラム１０２の表面に設置された歪ゲージ１０７が変形する構成になっている。
【０００７】
以上の構成の圧力センサ１０１では、流体圧によってダイアフラム１０２が変形することに伴い歪ゲージ１０７も変形し、変形した歪ゲージ１０７の抵抗値の変化を電気信号として取り出し、外部へ出力している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧力センサは、一般に、定格圧力と許容過負荷という重要特性を有している。
【０００９】
定格圧力は、圧力センサの仕様を保って測定できる上限の最大負荷、つまり１００万回、１０００万回などの繰り返し圧力が作用しても、圧力ゼロでのオフセット出力（零点）が変化しない圧力のことである。圧力センサは、通常、この定格圧力以下で使用されるものである。
【００１０】
許容過負荷は、定格圧力を超えてしまい、圧力センサの仕様外ではあるが、零点が変化しない圧力のことである。
【００１１】
上記のような従来技術の圧力センサの許容過負荷は、定格圧力の１．５倍〜２倍である。この許容過負荷の値を超える圧力が作用すると圧力センサの零点が変化し、さらにこのような許容過負荷の値を超える圧力が繰り返し作用すると歪ゲージが伸びきって出力を得られなくなり、最終的には圧力センサが破損してしまう。
【００１２】
例えば、ウォーターハンマ等の過大な圧力が作用すると圧力センサの零点が大きく変化し、圧力センサが適正圧力を表示できなくなってしまう。
【００１３】
一方で、上記のような圧力センサの破損を防止するために圧力センサの許容過負荷を例えば定格圧力の２倍以上等に過剰に大きくすると、測定したい範囲の圧力（定格圧力）の精度が確保できなくなるという問題が生じてしまう。
【００１４】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、定格圧力の精度を維持しつつ、許容過負荷を超える圧力が作用しても零点変化を抑制する圧力センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
流体圧を受けて変形するダイアフラムと、
該ダイアフラムに設置されて前記ダイアフラムの変形を電気信号に変換する歪ゲージと、
前記ダイアフラムが過剰に変形することを規制する規制手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成では、ダイアフラムが過剰に変形してしまう許容過負荷を超える圧力が作用する場合に規制手段によってダイアフラムを規制し、ダイアフラムのそれ以上の変形を防止し、零点変化を抑制すると共にダイアフラムの破損を防止する。
【００１７】
また、この構成では、規制手段を備えただけで、許容過負荷を定格圧力から過剰に大きくすることもなく、許容過負荷と定格圧力の関係は従来どおりであるので、定格圧力の精度を維持することができる。
【００１８】
ここで、定格圧力は、圧力センサの仕様を保って測定できる上限の最大負荷、つまり１００万回、１０００万回などの繰り返し圧力が作用しても、圧力ゼロでのオフセット出力（零点）が変化しない圧力のことである。圧力センサは、通常、この定格圧力以下で使用されるものである。
【００１９】
許容過負荷は、定格圧力を超え、圧力センサの仕様外ではあるが、定格圧力と同様に零点が変化しない圧力のことである。
【００２０】
前記規制手段は、前記ダイアフラムを規制する規制位置が調整可能に設けられたことが好適である。
【００２１】
これにより、ダイアフラムの変化に合わせて規制手段を高精度に加工する必要がなくなり、容易に規制位置でダイアフラムの規制ができる。
【００２２】
前記規制手段は、前記ダイアフラムが過剰に変形することを規制する時に前記ダイアフラムが流体圧を受ける面とは反対側の面に先端が押し当てられるネジであることが好適である。
【００２３】
ここでいうネジはねじ山を有する部品の総称であり、ねじ込み深さによって規制位置を調節可能にする。
【００２４】
前記規制手段の規制位置の調整は、前記歪ゲージの出力を監視しながら行われることが好適である。
【００２５】
これにより、規制位置を精度高く調整できる。
【００２６】
前記規制手段の規制位置の調整は、前記ダイアフラムの流体圧を受ける面の位置を監視しながら行われることが好適である。
【００２７】
これにより、規制位置を精度高く調整できる。
【００２８】
製作中に許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに作用させることが好適である。
【００２９】
これにより、ダイアフラムの応力の高い部分が永久変形し硬化するので、その後、作用させた許容過負荷よりも低い圧力が作用してもダイアフラムの変形は進まず、零点変化は微小にとどまる。
【００３０】
許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに複数回繰り返し作用させることが好適である。
【００３１】
これにより、許容過負荷以上の圧力を繰り返し作用させるほど零点変化が微小となり、実使用時に零点変化の少ない圧力センサを安定提供できる。
【００３２】
製作中に予め前記規制手段と前記ダイアフラムが規制時に接触する接触部をなじませておくことが好適である。
【００３３】
これにより、実使用時にダイアフラムが規制手段との接触を繰り返すことによって規制位置がずれてしまうことが防止できる。
【００３４】
許容過負荷以上の圧力を前記ダイアフラムに作用させて前記接触部を接触させてなじませておくことが好適である。
【００３５】
これにより、接触部をなじませる工程と許容過負荷以上の圧力を作用させてダイアフラムの応力の高い部分を永久変形させ硬化させる工程とが同時に行え、工程数が削減できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図９を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００３７】
図１は実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。圧力センサ１は、従来技術と同様に、例えば薬品工場や食品工場で検出対象が薬品や食品（牛乳，ビール，その他）等の流体であるサニタリ用の装置に使用されるものである。
【００３８】
図１において、圧力センサ１は、概略、流体圧を直接受ける感圧部としてのダイアフラム２と、規制手段としてのネジ８及び円板９と、ハウジングとしての金属製ケース３と、を備えた構成である。
【００３９】
ケース３は、開口をダイアフラム２によって覆われた円筒部３ａと、円筒部３ａの取付口側端に設けられた外向きフランジ３ｂと、を備えている。
【００４０】
フランジ３ｂは、取付口４のフランジ４ａとクランプ５で結合するためのものであり、フランジ３ｂの外周は、取付口４のフランジ４ａと同径となっている。そして、両フランジ３ｂ，４ａがクランプ５で締結される。クランプ５としては、作業者が締結を行うヘルール式のクランプ等が使用される。
【００４１】
また、クランプ５によって結合された両フランジ３ｂ，４ａの間には、漏れを防止するパッキン６が配置されている。
【００４２】
ダイアフラム２は、肉厚が厚い中心部と、中心部の周りの中心部よりも肉厚が薄く図示下面が流体圧を受ける受圧面である検出部と、検出部の外周端部の肉厚を厚くして設けた外環部と、外向きフランジを取付口側端に有し外環部から取付口側へ延びる肉厚の薄い円筒部と、を備える円板状である。
【００４３】
このダイアフラム２では、検出部の外周端部である外環部とケース３との間に隙間を形成し、検出部とケース３を非接触状態に維持し、検出部の熱膨張による径方向の変形を許容し、かつ、ケース３の変形が検出部に影響を及ぼさないようにしている。
【００４４】
ダイアフラム２の検出部は、流体と接触する図示下面の受圧面で流体圧を受けて変形するものである。
【００４５】
ダイアフラム２の外環部は、円筒部の変形が検出部へ伝わることを防止しており、円筒部の変形が検出部に伝わって検出部が変形してしまい検出精度が悪化することを防止する。
【００４６】
ダイアフラム２の円筒部は、検出部の熱膨張による変形又はケース３の変形を吸収し、検出部又はケース３のどちらか一方の変形が他方と影響し合うことを防止する。即ち、検出部の熱膨張による変形がケース３で阻害されることを防止でき、また、ケース３の変形が検出部を変形させてしまうことが防止できる。
【００４７】
また、円筒部は、検出部の受圧面と垂直方向に延びており、円筒部のフランジ外周がケース３に固定された固定位置を検出部の受圧面と同一面方向から異ならせてケース３の円筒部３ａの内側へ位置させ、かつ、外環部とケース３との間に隙間を形成しつつ、検出部を支持することが可能となっている。
【００４８】
このダイアフラム２の形状は、ダイアフラム２の検出部をケース３の円筒部３ａの内側へ凹ませている状態である。このため、圧力センサ１を取り外した単体時に、清掃等でダイアフラム２の検出部に衝撃を与えることが回避することができ、取り扱いが安易である。
【００４９】
ダイアフラム２は、円筒部開口の内側端に外向きの外周端部が全周的に電子ビーム，レーザ等によりビーム溶接されてケース３の円筒部３ａの開口に固定されている。
【００５０】
ダイアフラム２の検出部の受圧面とは反対側のケース３の円筒部３ａの内側（図示上側）表面には、検出部の流体圧の受圧による変形を電気信号に変換する歪ゲージ７が、直接、設置されている。即ち、流体圧による検出部の変形で、直接、検出部表面に設置された歪ゲージ７が変形する構成になっている。
【００５１】
円板９は、ケース３の円筒部３ａ内でダイアフラム２から離れた位置に配置される。円板９は、ケース３の円筒部３ａの内側段部に引掛けてケース３に対して圧入や溶接などの方法によって強固に固定されている。
【００５２】
この円板９には、ネジ８がねじ込まれるねじ溝付きの孔９ａが表裏面を貫通して中心に設けられている。
【００５３】
ネジ８は、胴部にねじ山を有しており、円板９の孔９ａにねじ込まれて螺合している。ネジ８の先端はダイアフラム２側に突き出た平らな形状であり、この先端でダイアフラム２の中央部に接触することができるようになっている。
【００５４】
このネジ８の頭部と円板との間には、ネジ８を図示上側の一方向に押し付けるバネ１０が設けられている。バネ１０の付勢によってネジ８は精度よく位置決めされている。
【００５５】
以上の構成の圧力センサ１では、流体圧によってダイアフラム２の検出部が変形することに伴い歪ゲージ７も変形し、変形した歪ゲージ７の抵抗値の変化を電気信号として取り出し、外部へ出力している。
【００５６】
このような本実施の形態の圧力センサ１は、従来技術と同様に、検出対象が薬品や食品（牛乳，ビール，その他）等の流体であり、例えば流体が腐敗して雑菌が繁殖することを防止するために１５０℃の高温蒸気等の加熱流体による滅菌や０℃のアルコール等の低温流体による消毒といった洗浄が行われる等、低温流体・高温流体が交互に繰り返し流れる使用条件に使用されるものである。
【００５７】
また、この圧力センサ１は、従来と同様に定格圧力と許容過負荷という重要特性を有している。
【００５８】
定格圧力は、圧力センサ１の仕様を保って測定できる上限の最大負荷、つまり１００万回、１０００万回などの繰り返し圧力が作用しても、圧力ゼロでのオフセット出力（零点）が変化しない圧力のことである。圧力センサ１は、通常、この定格圧力以下で使用されるものである。
【００５９】
許容過負荷は、定格圧力を超えてしまい、圧力センサ１の仕様外ではあるが、零点が変化しない圧力のことである。圧力センサ１の許容過負荷は、従来と同様に定格圧力の１．５倍〜２倍である。
【００６０】
この圧力センサ１では、ダイアフラム２が過剰に変形してしまう許容過負荷を超える圧力（例えばウォーターハンマ等）が作用する場合にネジ８がダイアフラム２に接触することによってダイアフラム２を規制し、ダイアフラム２のそれ以上の変形を防止し、零点変化を抑制すると共にダイアフラム２の破損を防止する。
【００６１】
また、この圧力センサ１では、ネジ８及び円板９を備えただけで、許容過負荷を定格圧力の２倍以上と定格圧力から過剰に大きくすることもなく、許容過負荷と定格圧力の関係は従来どおりであるので、定格圧力の精度を維持することができる。
【００６２】
次に、上記構成の圧力センサ１の製作時のネジ８の位置決めについて説明する。上記の圧力センサ１では、ネジ８の先端に接触することによってダイアフラム２の過度の変形が規制される。このため、ネジ８の位置決めは、十分精度のよい調整を行う必要があるため、以下の方法が採られる。
【００６３】
（１）圧力作用状態で、圧力センサ１の出力を監視しながらネジ位置を調整する方法（図２（ａ）参照）。
【００６４】
まず、圧力センサ１に定格圧力又は少し定格圧力を超えた圧力（例えば定格圧力の１倍〜１．５倍）を作用させる。この時、ダイアフラム２の中央部は、流体側とは反対方向に数μｍ〜数十μｍ突出するように変形する。
【００６５】
このダイアフラムの中央部が変形した状態で、圧力センサ１の出力を監視しながらネジ８をねじ込み、ネジ８の先端をダイアフラム２の中央部に接触させる。
【００６６】
ネジ８の先端がダイアフラム２の中央部に接触すると、圧力センサ１の出力が変化する。このポイントから元の出力（加圧圧力に相当する出力）に戻るまでネジ８をねじ込み方向と反対に戻してその位置で固定する。この位置が規制位置となる。
【００６７】
なお、ネジ８はバネ１０の作用によって一方向に押し付けられることで精度よくこの位置で固定される。また、ネジ８にネジロック剤を塗布しておけば、ネジ８はこの位置で安定的に固定される。
【００６８】
（２）無圧力状態で、圧力センサ１の出力変化位置からネジ８を所定量戻してネジ位置を調整する方法（図２（ｂ）参照）。
【００６９】
ダイアフラム２の中央部は、定格圧力が作用した場合に数μｍ〜数十μｍ変位する。この変位の値はダイアフラム２の形状と定格圧力が決まるとほぼ一定の値となる。そこで、予めネジ８による規制位置となる変位の値を定めておき、無圧力状態の位置から規制位置までネジ８を所定量戻してネジ位置の調整を行う。
【００７０】
まず、予めネジ８による規制位置となる変位の値を定める。そして、無圧力状態でネジ８をねじ込み、ネジ８の先端をダイアフラム２の中央部に接触させる。
【００７１】
ネジ８の先端がダイアフラム２の中央部に接触すると、圧力センサ１の出力が変化する。このポイントから予め定めた規制位置に戻るまでネジ８をねじ込み方向と反対に戻してその位置で固定する。この位置が規制位置となる。
【００７２】
なお、ネジ８の位置決め精度１μｍの調整が必要な場合には、例えばネジピッチ０．５ｍｍのネジでは角度で約０．７度の調整が必要であり、ネジをねじ込み方向と反対に戻す位置決めは容易ではないが、ネジピッチを０．１ｍｍや０．２ｍｍとすることでネジをねじ込み方向と反対に戻す調整は戻す角度も大きくなり容易となる。
【００７３】
上記（１）、（２）ではネジ８の位置決め調整を圧力センサ１の出力を監視しながら行う方法を示したが、この他にも図３に示すようにダイアフラム２の流体圧を受ける受圧面側に変位計２０１を配置してその変位計２０１の値を監視し、その値の変化でネジ８の先端がダイアフラム２に接触したことを確認する方法でも同様な効果が得られる。
【００７４】
また、上記構成の圧力センサ１の製作時に許容過負荷以上の圧力を作用させることについて説明する。圧力センサ１は、完成後にさらに零点変動が少なく、使用耐久しても規制位置がずれないことが望ましい。このため、製作時に許容過負荷以上の圧力を作用させてその目的を達成する。
【００７５】
具体的には、圧力センサ１が組み上がった状態で、許容過負荷以上の圧力を作用させる。
【００７６】
これにより、第１の効果として、ダイアフラム２の応力の高い部分が永久変形し硬化するので、その後、作用させた許容過負荷よりも低い圧力が作用してもダイアフラム２の変形は進まず、零点変化は微小にとどまる。特に、ダイアフラム２がＳＵＳ３１６Ｌに代表されるオーステナイト系のステンレスであるとこの効果は大きい。
【００７７】
なお、本実施の形態では、圧力センサ１には、既にネジ８が取付けられた状態で許容過負荷以上の圧力を作用させる場合について説明しているが、上記第１の効果はネジ８の取付け前でも行えることは言うまでも無い。
【００７８】
また、第２の効果として、許容過負荷以上の圧力を作用させることで、ネジ８の先端とダイアフラム２との接触部を接触させてなじませることができる。
【００７９】
ネジ８による規制位置の設定はμｍ単位で行う必要があるが、ネジ８やダイアフラム２の接触部分には粗さが数μｍあり、この粗さが残っていると接触を繰り返すうちに粗さの先端が削れて行き、数μｍ規制位置がずれることになってしまい、精密に位置決めしてもその位置決めの効果が少なくなってしまう。
【００８０】
また、ネジ８は加工精度上、ダイアフラム２との接触面に対してμｍ単位で傾いており、この傾いた状態でネジ８の先端とダイアフラム２との接触が起こると位置決めがずれることになってしまい、精密に位置決めしてもその位置決めの効果が少なくなってしまう。
【００８１】
これらの上記の問題が第２の効果によって解消される。すなわち、図４（ａ）のように表面が粗い状態で、許容過負荷以上の圧力を作用させることで、ネジ８の先端とダイアフラム２との接触部を接触させると、図４（ｂ）に示すように接触部の粗さの先端が削れてなじみ、精密位置決めの効果が発揮できる。
【００８２】
また、図４（ｃ）に示すようにネジ８がダイアフラム２との接触面に対して傾いた状態で、許容過負荷以上の圧力を作用させることで、ネジ８の先端とダイアフラム２との接触部を接触させると、図４（ｃ）の点線に示すようにネジ８の先端の突出した傾きがなくなって接触面同士が平行となり、精密位置決めの効果が発揮できる。
【００８３】
このように、許容過負荷以上の圧力を作用させることで上記の第１の効果と第２の効果を同時に得ることができるので、接触部をなじませる工程と許容過負荷以上の圧力を作用させてダイアフラム２の応力の高い部分を永久変形させ硬化させる工程とが同時に行え、工程数が削減できる。
【００８４】
なお、第２の効果を発揮するネジ８とダイアフラム２が規制時に接触する接触部をなじませておく方法として、許容過負荷以上の圧力を作用させることでネジ８の先端とダイアフラムとの接触部を接触させていたが、図５に示すようにダイアフラム２の中央部に流体圧等とは異なる荷重をロッド等から直接かけることでネジ８の先端とダイアフラム２との接触部を接触させてなじませることもできる。
【００８５】
接触部をなじませるには数十ｋｇの荷重が必要であるが、定格圧力５０ＫＰａ、１００ＫＰａ等の低圧の圧力センサでは圧力による荷重が低く、許容過負荷以上の圧力を作用させてもなじみが不十分な場合があり、この場合に図５の直接荷重をかける方法が有効である。
【００８６】
上記の圧力センサ１の製作時に許容過負荷以上の圧力を作用させることで、過大圧に対する零点変化は低下できるが、この場合図６の（ａ）に示すように圧力センサ１の重要特性である直線性が悪化する場合がある。
【００８７】
これは、許容過負荷以上の圧力を作用させたことでダイアフラム２が永久変形し、図７に示すように、許容過負荷以上の圧力を作用させる前のダイアフラム２の中央部は（ａ）の位置で定格圧力作用下でもネジ８の先端に接触していなかったのに対し、永久変形後はダイアフラム２の中央部が点線で示す（ｂ）の位置に変位し定格圧力に達する前にダイアフラム２がネジ８の先端に当たってしまう。
【００８８】
これを解消するため、許容過負荷以上の圧力を作用させた後に、ネジ８の位置決め調整を行う。これにより、図６（ｂ）に示すように圧力センサの重要特性である直線性が良好となる。また、ダイアフラム２の中央部は図７の（ａ）の位置となり、定格圧力作用下でもネジの先端に接触しなくなる。
【００８９】
表１に上記構成の圧力センサ１の試作品での結果を示す。ここでの圧力センサは定格圧力１ＭＰａであり、許容過負荷を５倍（５ＭＰａ）にし、製作時に作用させた圧力は定格圧力の２倍（２ＭＰａ）や６倍（６ＭＰａ）とし、ネジによる規制位置は定格圧力の１．１倍（１．１ＭＰａ）の位置にしている。
【００９０】
【表１】
2004012310.tif 000003
この結果、本実施の形態の圧力センサ１の方が従来技術に比較して零点変化が少なく、特に、製作時に作用させる圧力を大きくした方がより効果的に零点変化を少なくすることができ、製作時に作用させる圧力は許容過負荷以上の圧力であるとより好適である。
【００９１】
上記の方法で製作した圧力センサ１は、過大圧に対して零点変化が小さいものが得られる。しかし、精密位置決めがうまくいかない場合や製造上のばらつきがでた場合には、零点変化が０．５％以下とならないことがある。
【００９２】
このような場合には、許容過負荷以上の圧力を複数回繰り返し作用させる。許容過負荷以上の圧力を繰り返し作用させると、その後の零点変化が微小となる。このことは図８に示すように、圧力センサ１に許容過負荷以上の圧力を繰り返し作用させると、零点は初期に大きく変化し、その後繰り返されても零点変化が微小となることから明らかである。
【００９３】
上記のように許容過負荷以上の圧力を複数回繰り返し作用させた場合には、その後の零点変化が微小となることから、実使用時に零点変化の少ない圧力センサ１を安定提供できる。
【００９４】
表２に上記許容過負荷以上の圧力を複数回繰り返し作用させた圧力センサ１の試作品での結果を示す。ここでの圧力センサは定格圧力１ＭＰａであり、許容過負荷を５倍（５ＭＰａ）にし、製作時に作用させた圧力は定格圧力の６倍（６ＭＰａ）とし、ネジによる規制位置は定格圧力の１．１倍（１．１ＭＰａ）の位置にしている。ただし、位置決め精度が表１での試作品より悪く、ばらつきが大きいものである。一方の対比する圧力センサには製作時に定格圧力の６倍の圧力を１回だけ作用させ、本効果を得る圧力センサには製作時に定格圧力の６倍の圧力を１０回作用させている。
【００９５】
【表２】
2004012310.tif 000004
この結果、許容過負荷以上の圧力を複数回繰り返し作用させた圧力センサ１の方が１度だけ許容過負荷以上の圧力を作用させたものに比較して零点変化が少なく、ばらつきもない。このため、製造時に許容過負荷以上の圧力を複数回繰り返し作用させた場合には実使用時に零点変化の少ない圧力センサ１を安定提供できる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、定格圧力が１ＭＰａの圧力センサの例を示したが、他の定格圧力が５０ＫＰａや５００ＫＰａ等の場合でも同様に構成することができる。
【００９７】
また、許容過負荷の値は定格圧力の５倍だけでなく、圧力を高くすれば６倍や８倍でも同様に成立することができる。本発明者は定格圧力の１０倍まで同様な効果が得られることを確認している。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、円板にネジがねじ込まれる構成を示していたが、これに限られず、例えば図９に示すようにケースの内周にねじ溝を形成してネジを直接ケースにねじ込む構成でもよいし、またその他ネジを用いないストッパによる規制手段を備える構成でもよい。
【００９９】
なお、本実施の形態での説明においては、ダイアフラムは中心が厚く外周に応力緩和部を有する形状としたが、例えば中心が厚くないもの、完全にフラットなもの、応力緩和部を有しないものなどでも本発明を適用することができる。
【０１００】
また、以上の説明では、ヘルール式の圧力センサを例に挙げていたが、その他の形状の圧力センサでも本発明を適用することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ダイアフラムが過剰に変形してしまう許容過負荷を超える圧力が作用する場合に規制手段によってダイアフラムを規制し、ダイアフラムのそれ以上の変形を防止し、零点変化を抑制すると共にダイアフラムの破損を防止する。
【０１０２】
また、規制手段を備えただけで、許容過負荷を定格圧力から過剰に大きくすることもなく、許容過負荷と定格圧力の関係は従来どおりであるので、定格圧力の精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る圧力センサのネジ位置調整状態を示す図である。
【図３】実施の形態に係る圧力センサのネジ位置調整状態を示す図である。
【図４】ネジの先端とダイアフラムとの接触部を接触させてなじませる状態を示す図である。
【図５】ネジの先端とダイアフラムとの接触部を接触させてなじませる他の方法を示す図である。
【図６】圧力センサの直線性を圧力作用後と位置調整後で比較したグラフである。
【図７】ダイアフラムとネジの先端との位置関係を示す図である。
【図８】圧力作用回数と零点変化の関係を示すグラフである。
【図９】実施の形態に係る圧力センサの他の例を示す断面図である。
【図１０】従来技術の圧力センサを示す断面図である。
【符号の説明】
１　圧力センサ
２　ダイアフラム
３　ケース
４　取付口
５　クランプ
６　パッキン
７　歪ゲージ
８　ネジ
９　円板
１０　バネ
２０１　変位計
【図１】
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【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】
2004012310.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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