(57)【要約】本発明は、コネクション部品（４０）に実装される圧力センサー部品にかかわり、横に突き出たダイアフラム（２０）を持つ分離体（１０）を備える。前記ダイアフラム（２０）は、伝達媒体（３２）によって前記ダイアフラム（２０）に作用する圧力を圧力トランスデューサ部品（３０）に伝達する流路（１２）の開口部をカバーする。実装するために、圧力センサー部品は、コネクション部品（４０）の実装開口部（４２）に固定される。ダイアフラム（２０）の突き出ている縁は、自己完結型の接続シーム（４４）によって、実装開口部（４２）を包囲するコネクション部品の表面（４１）に固定される。突き出たダイアフラムの代わりに、圧力センサー部品とコネクション部品との間の隙間をカバーするダイアフラムリングと組み合わせて、従来のダイアフラムを使用することもできる。【選択図】図１
2004520572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクション部品（４０）に実装するための圧力センサー部品であって、
圧力依存の信号を出力する圧力トランスデューサ部品（３０）と、
流路（１２）、膜（２０）、及び伝達媒体を有する分離体（１０）と、
を含み、
前記流路は、前記分離体の前面の外縁に、前記圧力センサー部品の実装方向と実質的に垂直に延在する、前記前面における第一の開口部と、前記分離体の第二の面における第二の開口部との間にあり、該第二の開口部を介して前記圧力トランスデューサ部品が前記流路１２に接続されており、
前記膜は、前記流路（１２）の前記第一の開口部を封止し、
前記伝達媒体は、前記流路（１２）内において、前記膜（２０）上の圧力を前記圧力トランスデューサ部品（３０）に伝達する、圧力センサー部品において、
前記膜（２０）は、前記分離体（１０）の前記前面の外縁を超えて横へ外側に広がる、
ことを特徴とする圧力センサー部品。
【請求項２】
前記分離体（１０）が、前記実装方向に関して実質的に軸対称の側面を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー部品。
【請求項３】
前記膜（２０）は、それ自体で閉じる分離体シーム（２１）に沿って、前記分離体（１０）の前面に接続される、
ことを特徴とする前述クレームの一つに記載の圧力センサー部品。
【請求項４】
前記分離体シーム（２１）は、溶接シーム、半田付けシーム、あるいは接着シームの形態である、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサー部品。
【請求項５】
前記分離体（１０）は、その前面でくぼみ（１４）を持ち、該くぼみは完全に前記分離体シーム（２１）に包囲される、
ことを特徴とする請求項１乃至４の一つに記載の圧力センサー部品。
【請求項６】
前記膜（２０）は、前記分離体シーム（２１）によって包囲された前記面の外側で、それ自体で閉じ、前記分離体シーム（２１）を囲む、それぞれ溝あるいは弓形である少なくとも一つの折り目を持つ、
ことを特徴とする請求項４乃至５の一つに記載の圧力センサー部品。
【請求項７】
前記膜（２０）は金属膜である、
ことを特徴とする前述クレームの一つに記載の圧力センサー部品。
【請求項８】
圧力センサー装置であって、
前述クレームの一つに記載の圧力センサー部品と、
該圧力センサー部品を受け入れるための開口部（４２）を一表面（４１）に持つコネクション部品（４０）と、
を含み、
前記圧力センサー部品は、前記分離体（１０）の前面が前記開口部（４２）の周りの前記表面（４１）の縁部分と同一平面上にあるように、前記開口部（４２）に固定され、
前記膜（２０）の突き出た部分が、前記開口部（４２）の周りで、それ自体で閉じるコネクションシーム（４４）に沿って前記表面（４１）の縁部分に接続される、
ことをさらに特徴とする圧力センサー装置。
【請求項９】
前記コネクションシーム（４４）は、溶接シーム、半田付けシーム、あるいは接着シームとして形成される、
ことを特徴とする請求項８に記載の圧力センサー装置。
【請求項１０】
前記開口部（４２）の内壁と前記分離体（１０）の側面が、相互に補完し合うねじ山（４６）、（１３）を持つ、
ことを特徴とする請求項８あるいは９に記載の圧力センサー装置。
【請求項１１】
前記開口部（４２）において前記実装された圧力センサー部品のねじりに抵抗する、少なくとも一つのねじりプロテクションが設けられる、
ことを特徴とする請求項８乃至１０の一つに記載の圧力センサー装置。
【請求項１２】
前記圧力センサー部品と前記コネクション部品（４０）との間の、少なくとも一つの溶接コネクション（４３）を備え、該溶接コネクション（４３）は、前記分離体（１０）の前面から離れた前記開口部（４２）の部分に形成される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサー装置。
【請求項１３】
分離体の前面に配置され、前記前面の縁を超えて横に広がる膜を持つ分離体を備える圧力センサー部品を実装する方法であって、
（ｉ）  前記圧力センサー部品を、コネクションの表面における開口部に挿入することによって、前記分離体の前面の縁と、前記開口部の周りの前記コネクションの表面を一つの平面に存在させるステップと、
（ｉｉ）それ自体で閉じ、前記開口部を包囲するシームに沿って、前記膜を前記コネクションの表面に固定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記シームは、溶接、半田付けあるいは接着によって形成される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１乃至７の一つに記載の圧力センサー部品を実装するための、請求項１３あるいは１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧力センサー部品は、前もってキャリブレーションされたセンサー部品であり、前記実装は前記キャリブレーションが維持されるものである、
ことを特徴とする請求項１３乃至１５の一つに記載の方法。
【請求項１７】
圧力センサー部品とコネクション部品（２４０）とを含む圧力センサー装置であって、
前記圧力センサー部品は、
圧力依存の信号を出力する圧力トランスデューサ部品と、
流路、膜（２２０）、及び伝達媒体を有する分離体（２１０）と、
を含み、
前記流路は、前記分離体の前面における第一の開口部と、前記分離体の第二の面における第二の開口部との間にあり、前記圧力トランスデューサ部品が前記第二の開口部を介して前記流路（１２）に接続されており、
前記膜は、その周囲が前記分離体の前面に存在し、それ自体で閉じるシームに沿って前記前面に固定され、かつ、前記流路の前記第一の開口部を封止し、
前記伝達媒体は、前記流路（１２）内において、前記膜上の圧力を前記圧力トランスデューサ部品（３０）に伝達し、
前記コネクション部品は、その一表面（２４１）に、前記圧力センサー部品を受け入れるための開口部（２４２）を備え、
前記圧力センサー部品は、前記分離体（２１０）の前面が前記開口部（２４２）の周りの前記表面（２４１）の縁部分と同一平面上にあるように、前記開口部（２４２）に固定される、圧力センサー装置において、
前記圧力センサー装置は、内側縁部分と外側縁部分を持つ膜リング（２６０）をさらに備え、前記内側縁部分は、それ自体で閉じる分離体シーム（２６１）によって前記分離体（２１０）の前面に固定され、前記外側縁部分は、前記開口部（２４２）の周りでそれ自体で閉じるコネクションシーム（２６２）によって、前記表面（２４１）に固定される、
ことを特徴とする圧力センサー装置。
【請求項１８】
前記膜リング（２６０）は、前記膜（２２０）と同じ材料で形成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の圧力センサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理サイドに金属膜あるいはダイアフラムを備える絶対、相対、差分圧力サンサーに係わる。特に、本発明は、処理コネクションに実装するための圧力センサーに係わる。
【背景技術】
【０００２】
処理サイドに金属膜を備える圧力センサーは、処理サイドにおける開口部が金属膜で閉じられた流路を備える筐体を含む。圧力トランスデューサの変形体が、処理から離れたサイドで流路の開口部に配置される。流路は、膜上の圧力を圧力トランスデューサの変形体に伝達する伝達流体で充填される。次に、圧力トランスデューサは、圧力によって生じた変形体の変位に基づいて計測信号を生成する。
【０００３】
処理サイドに金属膜を備えるこのような圧力センサーには別形が数多くある。可能な別形の数は、処理コネクションあるいはコネクション部品の数、および基本的センサーあるいは圧力センサー部品の数によって決まる。後者は、処理膜材料の数を伴う計測範囲の数と、異なる伝達流体の数の積である。
【０００４】
一つの圧力センサー系列に関して、軽く数千を超える別形が可能である。全ての別形を倉庫で保管することは非常に費用がかかり高いので、避けるべきである。処理コネクションの数はしばしば最大の要因であるので、一つの系列の圧力センサー部品をあらかじめ製造し、キャリブレーション済みで保管し用意するといった事が起こる。そして、必要に応じて、圧力センサーがふさわしいコネクション部品と溶接される。
【０００５】
しかし、キャリブレーションを脅かさずに、圧力センサー部品をコネクション部品と確実に接合することは、経験的に難しいことが分かっている。図３に示すように、圧力センサー部品１１０をコネクション部品１４０に溶接する場合、溶接接合部分は、処理圧力と起こりうる過度の圧力衝撃に耐えるために、 大きく深くなければならない。これは、圧力センサー部品に新たにキャリブレーションを行わなくても済むよう、機械的応力が処理膜１２０の動作領域に加わることを防ぐために、溶接接合部分をできるだけ薄く浅くするという要求条件に相反する。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、圧力に抵抗する能力に付随して妥協することなく、影響を与えずにコネクション部品に溶接することのできる圧力センサー部品を提供することである。
【０００７】
本発明の目的は、独立クレーム１の圧力センサー部品、独立クレーム８、１７の圧力センサー装置、および独立クレーム１３の方法によって解決される。本発明の他の有利な局面は、従属クレーム、明細書および図面によって記載される。
【０００８】
コネクション部品に実装するための本発明の圧力センサー部品は、圧力依存の信号を出力する圧力トランスデューサ部品と、前記圧力センサー部品の実装方向と垂直に分離体の前面の外縁に延在する、前記前面における第一の開口部と、前記圧力トランスデューサ部品が流路に接続される、分離体の第二の面における第二の開口部との間の流路と、該流路の前記第一の開口部を封止する膜と、該膜上の圧力を前記圧力トランスデューサ部品に伝達するための、前記流路における伝達媒体とを備える分離体と、を含み、前記膜は、前記分離体の前記前面の外縁を超えて横へ外側に広がる、
ことを特徴とする。
【０００９】
圧力センサー装置の準備に関しては、本発明の圧力センサー部品は、影響なしに適切なコネクション部品に実装することができる。すなわち、 圧力センサー部品のキャリブレーションは実装において維持される。
【００１０】
実施の形態において、基本的センサー部品は、処理コネクションとして形成されたコネクション部品の開口部にねじ込まれる。この場合、圧力センサー部品あるいは圧力センサー部品の分離体と、コネクション部品の間に隙間が残る可能性がある。膜はこの隙間をカバーする。したがって膜は、膜の外縁に沿ってコネクション部品に固定される。
【００１１】
この固定は、コネクションシーム、特に、それ自体で閉じる溶接シームとして実現されることが好ましい。しかし、半田付けシームあるいは接着シームなど、他の種類のシームも設けることができる。
【００１２】
センサー部品がコネクション部品の開口部に固定され、コネクションシームによって包囲された膜領域に十分弾性がある限り、シームが、開口部に作用する全圧力を伝えることはない。
【００１３】
この結果、例えば溶接による固定は十分小さく設計することができ、圧力センサー部品のキャリブレーションが実装において維持される。
さらなる局面において、本発明の解決方法は、突き出た膜を備える圧力センサー部品の代わりに、その周辺が完全に分離体の前面に存在する、通常の膜を備える圧力センサー部品を使用するという効果に修正される。しかし、この場合、補助的な膜リングが設けられる。圧力センサー部品はコネクション部品の実装面における開口部に配置され、膜リングは、一方では分離体の前面における閉じた分離体シームを使って固定され、もう一方では実装面における開口部の周囲に延在する、閉じたコネクションシームを使って固定される。
【００１４】
圧力センサー部品を固定するためには、分離体とコネクション部品の間の形状、力、あるいは摩擦によるコネクションが一般的に適しており、中でも形状によるコネクションが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を、図面に基づいてより詳しく説明する。
図２に示す圧力センサー部品は、圧力トランスデューサ３０と分離体１０を含み、分離体は、分離体の膜２０に接触する処理媒体から圧力トランスデューサを分離する。膜は、それ自体で閉じる分離体シーム２１に沿って、分離体の前面に固定される。このシームは、処理媒体に対して、分離体１０に配置された流路１２の前面開口部を封止する。流路１２は分離体の第二の面における第二の開口部を持ち、その開口部では、圧力トランスデューサ部品３０が流路１２に接続される。流路１２は、伝達流体３２で充填される。
【００１６】
圧力センサー部品の動作中、膜２０はそれにかかる圧力によって変形し、前面サイドでこの結果生じる容積の変化は、容積の変化を吸収する変形体３１を備える圧力トランスデューサ部品３０に、伝達流体３２によって伝達される。そして、圧力トランスデューサ部品３０によって、変形体３１のたわみの関数として、計測信号が生成される。
【００１７】
圧力トランスデューサ部品３０として特に好ましいのは、容量トランスデューサ、あるいは変形依存の電気抵抗を持つトランスデューサである。
図２に示す実施例では、圧力トランスデューサ部品３０は、分離体と一体となった筐体１１で囲われる。しかし、原則的には、本発明の教示から逸脱しない限り、あらゆる他のタイプの圧力トランスデューサ部品３０の実装が可能である。
【００１８】
図２の圧力センサー部品においては、分離体１０の前面は、膜と前面の間で十分大きい、圧力依存の容量を提供するために、くぼみがある。図２に示されているように、このくぼみは平らな床面を持っている。しかし、この床面は、同様に、膜の波形構造に並行に走る波形パターンも持っている。このように、膜とくぼみの面との間の平均的な間隔を短くすることができ、その結果くぼみと膜の間の伝達流体の量が最小限になる。
【００１９】
この代わりに、膜は、平らな前面上で、わずかに隆起させることもできる。
本発明によれば、図１に示すように、膜２０は、圧力センサー部品がコネクション部品４０に組み込まれた後に、圧力センサー部品とコネクション部品４０の間に残りうる隙間をカバーし、またコネクション部品の境界面４１に固定することができるほど十分な所まで、分離体１０の前面の外縁を超えて横へ外側に広がる。固定は、好ましくは、溶接シーム、半田付けシームあるいは接着シームの形態で、それ自体で閉じるコネクションシーム４４によって行われる。
【００２０】
本発明の他の実施例において、コネクションシームが溶接シームである場合に起こりうる応力を中和するために、分離体シーム２１とコネクションシーム４４との間の膜に、中和手段が備えられる。中和手段は、それ自体で閉じ、分離体シームを完全に囲む、少なくとも一本線の突起、あるいは折り目にすることができる。一本線の突起あるいは折り目は、分離体１０の前面の外縁を超えて広がる膜の縁領域に存在することが好ましい。
【００２１】
本発明の圧力センサー部品は、キャリブレーションを行うことができる。すなわち、コネクション部品における実装が進行する前に、圧力センサー部品を特徴付けるパラメータを決定、設定することができる。コネクションシーム４４は分離体１０と開口部４２の間の隙間を封止するだけで、最低限の強さしか必要としないので、このキャリブレーションは、後に圧力センサー部品が接続部品に実装されても何等影響されない。溶接接合部分としてのコネクションシームの形成においては、比較的小さい熱エネルギーだけを加える必要がある。また、分離体１０の前面とコネクション部品４０の包囲面４１の間の隙間は、コネクションシーム４４の近傍で起こりうる応力を、分離体１０からしっかり分離する。
【００２２】
図１に示された分離体１０は、好ましくは円筒形の断面を持ち、その側面に、コネクション部品４０の開口部４２にねじ込まれることができるように、ねじ山１３を備える。一実施例に関しては、圧力センサー部品の位置を決めるために止め具（不図示）が設けられる。このような止め具は、例えば、分離体１０と開口部４２に相補的な軸対称のショルダー面を設けることによって実現することができる。図１に示すように、圧力センサー部品とコネクション部品の間で、溶接、半田付け、あるいは接着コネクション４３によって、ねじりによるプロテクションを実現することもできる。これを実現するためには、例えば、開口部分４２の内壁を越えて、前面から最も遠く離れた分離体１０の側面の端部といった、分離体の前面からできるだけ遠い所に、溶接コネクションを確実に配置することが重要である。
【００２３】
ねじりによるプロテクションを備えるねじ山の他に、他の形状あるいは力による合わせコネクションも、同様に、コネクション部品において、圧力センサー部品の位置を固定するのに適している。
【００２４】
膜２１がしばしば薄い金属膜であることを考えると、保管し実装している間に膜の突き出た縁部分を保護することは重要である。他の可能性の中では、負圧によって膜に保持される吸引アダプタがこの目的にかなっている。適切な実施例では、このアダプタは圧力センサー部品の実装のためのツールとして機能する。そして、吸引アダプタは、空気を導入することによって、例えば実装の後に、力を加えずに膜から取りはずすことができる。
【００２５】
突き出た膜を備える圧力センサー部品の代わりとして、膜リングと組み合わせた従来の圧力センサー部品も、本発明を実施するのに適している。この種の実施例は図４に示されている。この実施例において、分離体２１０を備える圧力センサー部品は、コネクション部品２４０の表面２４１における開口部にねじ込まれる。分離体２１０は、その外縁が完全に分離体の前面に位置している膜２２０を持つ。コネクション部品の表面２４１と分離体の前面との間の隙間を封止するために、膜リング２６０が設けられ、この膜リングは、それ自体で閉じられた分離体シーム２６１によって分離体の前面に固定され、また、それ自体で閉じるコネクションシーム２６１によって、コネクション部品２４０の表面２４１に固定される。
【００２６】
膜リングに弾力があり、伝達する力が小さいと、コネクションシーム、分離体シームそれぞれの負荷も同様に小さくなる。この結果、双方のシームは同様に最小の大きさにすることができる。このようにして、圧力センサー部品のキャリブレーションに影響を与えずに、溶接接合部分としてシームを形成することができる。
【００２７】
膜リングを使用する上述の実施例は、一方では、壊れやすく突き出した膜がないために、実装前の圧力センサー部品の取り扱いを簡単にし、また他方では、分離体の側面を適宜形成することによって、圧力センサー部品を処理から離れたサイドから、コネクション部品の実装開口部にねじ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の圧力センサー装置の一実施例を示す長手方向の断面図である。
【図２】本発明の圧力センサー部品の一実施例を示す長手方向の断面図である。
【図３】従来技術の圧力センサー装置を示す長手方向の断面図である。
【図４】本発明の圧力センサー装置の他の実施例を示す長手方向の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  分離体
１１  筐体
１２  流路
１３  ねじ山
１４  くぼみ
２０  突出膜
２１  分離体シーム
３０  圧力トランスデューサ部品
３１  変形体
３２  伝達流体
４０  コネクション部品
４１  コネクション部品の表面
４２  実装開口部
４３  溶接コネクション
４４  コネクションシーム
４６  ねじ山
１１０  分離体
１２０  膜
１３０  圧力センサー部品
１４０  コネクション部品
１５０  大型溶接シーム
２１０  分離体
２２０  膜
２２１  膜の固定シーム
２４０  コネクション部品
２４１  コネクション面
２６０  膜リング
２６１  分離体シーム
２６２  コネクションシーム
【国際公開パンフレット】
2004520572.tif 000003
2004520572.tif 000004
2004520572.tif 000005
2004520572.tif 000006
2004520572.tif 000007
2004520572.tif 000008
2004520572.tif 000009
2004520572.tif 000010
2004520572.tif 000011
2004520572.tif 000012
2004520572.tif 000013
2004520572.tif 000014
2004520572.tif 000015
2004520572.tif 000016
2004520572.tif 000017
2004520572.tif 000018
【国際調査報告】
2004520572.tif 000019
2004520572.tif 000020
2004520572.tif 000021
2004520572.tif 000022