(57)【要約】【課題】圧力検出器において、流体の圧力をより一層高精度に測定する。【解決手段】圧力検出器を構成する圧力伝達体２８は、流路２２と連通したボディ１６の貫通孔２４に挿通される伝達部材３２と、前記伝達部材３２のフランジ部３８に連結される連結部材３４とを有し、前記連結部材３４の頭部４６が圧力センサ１８のセンサ部５４に対して接着されている。また、フランジ部３８の外縁部に設けられたシール部４２が、ボディ１６におけるセンサ室２６の底面２６ａと圧力センサ１８の下面との間に挟持されている。そして、流路２２を流れる圧力流体によって圧力伝達体２８の軸部３６が上方へと押圧され、連結部材３４を介して圧力センサ１８のセンサ部５４が押圧されることで、前記圧力センサ１８で検出された押圧力に基づいた前記圧力流体の流量が検出される。【選択図】図１
2016205877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流路を有したボディと、該ボディに設けられ圧力センサの配置されるセンサ室と、前記流路から前記センサ室まで延在した貫通孔とを備えた圧力検出器において、
前記ボディの内部には、前記貫通孔に挿入され軸方向に沿って変位自在な軸部と、該軸部の端部に形成され半径外方向に拡径し前記センサ室に収納されるフランジ部とを有した圧力伝達体を備え、前記フランジ部が前記圧力センサの端面に臨むように配置されると共に、前記フランジ部の外周側にシール部が設けられることを特徴とする圧力検出器。
【請求項２】
請求項１記載の圧力検出器において、
前記フランジ部には、前記圧力センサの端面に当接する連結部材が設けられ、該連結部材と前記端面とが一体的に固定されることを特徴とする圧力検出器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧力検出器において、
前記シール部は、前記フランジ部と一体的に設けられることを特徴とする圧力検出器。
【請求項４】
請求項１又は２記載の圧力検出器において、
前記シール部は、前記フランジ部とは別体で設けられ、該フランジ部の端面に当接するスカート部と、
前記スカート部の外周側に設けられ、前記圧力センサの端面と前記ボディとの間に挟持される外縁部と、
を備えることを特徴とする圧力検出器。
【請求項５】
請求項４記載の圧力検出器において、
前記スカート部は、前記シール部の中心から前記外縁部に向かって前記軸部の軸方向に沿って折曲された断面波状に形成され、前記センサ室の底面と前記フランジ部の端面に対してそれぞれ接触することを特徴とする圧力検出器。
【請求項６】
請求項１又は２記載の圧力検出器において、
前記シール部は、前記フランジ部の外周側に設けられ、該フランジ部に対して摺動自在な別体で構成されることを特徴とする圧力検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路内を流通する流体の圧力を検出する圧力検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、例えば、半導体製造、医療品及び医薬品製造、食品加工、並びに化学工業等の製造工程において使用される薬液や純水等の液体の圧力を検出するための圧力検出器を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、流体の圧力をより一層高精度に測定することが可能な圧力検出器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】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体が流通する流路を有したボディと、該ボディに設けられ圧力センサの配置されるセンサ室と、流路からセンサ室まで延在した貫通孔とを備えた圧力検出器において、
ボディの内部には、貫通孔に挿入され軸方向に沿って変位自在な軸部と、軸部の端部に形成され半径外方向に拡径しセンサ室に収納されるフランジ部とを有した圧力伝達体を備え、フランジ部が圧力センサの端面に臨むように配置されると共に、フランジ部の外周側にシール部が設けられることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、圧力検出器におけるボディの内部に圧力伝達体を設け、圧力伝達体の軸部をセンサ室まで延在する貫通孔に変位自在に挿入し、軸部の端部に半径外方向に拡径するように形成されたフランジ部をセンサ室に収納すると共に、フランジ部を圧力センサの端面に臨むように配置し、フランジ部の外周側にシール部を設ける構成としている。
【０００７】
従って、流路を流通する流体の圧力によって圧力伝達体の軸部が押圧された際、軸部に接合されたフランジ部が圧力センサを直接押圧するため、圧力センサによって圧力をより高精度に測定することが可能となる。
【０００８】
また、フランジ部に、圧力センサの端面に当接する連結部材を設け、連結部材と端面とを一体的に固定するとよい。
【０００９】
さらに、シール部を、フランジ部と一体的に設けるとよい。
【００１０】
さらにまた、シール部は、フランジ部とは別体で設けられ、フランジ部の端面に当接するスカート部と、
スカート部の外周側に設けられ、圧力センサの端面とボディとの間に挟持される外縁部と、
を備えるとよい。
【００１１】
またさらに、スカート部を、シール部の中心から外縁部に向かって軸部の軸方向に沿って折曲した断面波状に形成し、センサ室の底面とフランジ部の端面に対してそれぞれ接触させるとよい。
【００１２】
また、シール部を、フランジ部の外周側に設け、フランジ部に対して摺動自在な別体で構成するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１４】
すなわち、圧力検出器におけるボディの内部に圧力伝達体を設け、圧力伝達体の軸部をセンサ室まで延在する貫通孔に変位自在に挿入し、軸部の端部に半径外方向に拡径するように形成されたフランジ部をセンサ室に収納すると共に、フランジ部を圧力センサの端面に臨むように配置し、フランジ部の外周側にシール部を設けることにより、流路を流通する流体の圧力によって圧力伝達体の軸部が押圧された際、軸部に接合されたフランジ部によって圧力センサが直接押圧されるため、流体の圧力を圧力センサによってより一層高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る圧力検出器の全体断面図である。
【図２】図１の圧力検出器における圧力センサ及び圧力伝達体近傍を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る圧力検出器の全体断面図である。
【図４】図３の圧力検出器における圧力センサ及び圧力伝達体近傍を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る圧力検出器の全体断面図である。
【図６】図５の圧力検出器における圧力センサ及び圧力伝達体近傍を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る圧力検出器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る圧力検出器を示す。
【００１７】
この圧力検出器１０は、図１及び図２に示されるように、圧力流体の供給・排出される第１及び第２ポート１２、１４を有したボディ１６と、前記ボディ１６の内部に収納される圧力センサ１８と、前記ボディ１６の上部を閉塞する蓋部材２０とを含む。なお、例えば、圧力流体としては、半導体装置に用いられる薬液や純水等が使用される。
【００１８】
ボディ１６は、例えば、樹脂製材料から形成され、その一側部に第１ポート１２が開口し、他側部に第２ポート１４が開口している。この第１及び第２ポート１２、１４は、水平方向に開口し、その端部にはそれぞれ図示しない配管が接続される。
【００１９】
第１ポート１２と第２ポート１４との間には、両者を接続するように流路２２が一直線状に形成され、前記流路２２を通じて前記第１ポート１２と前記第２ポート１４とが連通している。
【００２０】
また、ボディ１６には、流路２２の略中央部に形成され、該流路２２に対して直交して上方（矢印Ａ方向）に向かって延在する貫通孔２４が形成され、前記貫通孔２４には圧力伝達体２８が変位自在に挿入される。貫通孔２４は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って略同一直径で形成され、流路２２からボディ１６の上部に形成されたセンサ室２６まで延在することで互いに連通させている。
【００２１】
センサ室２６は、上方（矢印Ａ方向）に向かって開口した有底状に形成され、その底部には圧力伝達体２８の一部が配置されると共に、前記センサ室２６の底面２６ａには、外縁部近傍となる位置に一組の第１突起部３０が形成されている。この第１突起部３０は、底面２６ａに沿って環状に形成され、半径方向に所定間隔離間して一組設けられ、上方（矢印Ａ方向）に向かって突出するように形成される。
【００２２】
圧力伝達体２８は、例えば、弾性を有した樹脂製材料（例えば、テフロン（登録商標））から断面略Ｔ字状に形成された伝達部材３２と、該伝達部材３２に連結される連結部材３４とを含む。伝達部材３２は、略一定径で形成され貫通孔２４に挿入される軸部３６と、該軸部３６の上端部において半径外方向に拡径したフランジ部３８とを有し、前記軸部３６が前記貫通孔２４に沿って軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在に設けられる。なお、伝達部材３２の材質は、流路２２を流通する圧力流体の種類に応じて耐水性又は耐薬品性を有するものを用いてもよい。
【００２３】
フランジ部３８は、軸部３６を中心とした所定半径で円盤状に形成され、圧力センサ１８に臨む上面は、外縁部より内周側が所定深さだけ窪んだ凹部４０が形成されると共に、外縁部には圧力センサ１８とボディ１６との間の挟持されるシール部４２が形成される。なお、凹部４０もフランジ部３８と同様に略円形状に形成される。
【００２４】
そして、フランジ部３８は、圧力センサ１８に臨むようにセンサ室２６の底部に配置され、そのシール部４２が前記圧力センサ１８の下面に当接することで第１突起部３０と接触し、同時に、前記シール部４２の外周面に形成された第２突起部４４が前記センサ室２６の内壁面に当接する。この第２突起部４４は、フランジ部３８の外周面に沿って環状に形成され、該外周面から半径外方向にむかって突出して形成される。
【００２５】
連結部材３４は、例えば、樹脂製材料又は金属製材料から形成され、平板状の頭部４６を有したボルトからなり、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ったねじ部４８がフランジ部３８及び軸部３６の一部まで貫通したねじ孔５０に螺合されると共に、頭部４６が前記伝達部材３２の凹部４０内に収納される。すなわち、頭部４６の厚さは、凹部４０の深さと略同等に設定される。また、連結部材３４のねじ部４８と伝達部材３２の軸部３６とが同軸状となるように連結される。
【００２６】
そして、連結部材３４は、その上面が圧力センサ１８の下面へと当接し、且つ、例えば、接着剤５２（エポキシ樹脂）によって接着されることで一体となる。
【００２７】
これにより、圧力伝達体２８を構成する伝達部材３２が貫通孔２４及びセンサ室２６に沿って軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動することで、連結部材３４が一体的に移動すると共に該連結部材３４の移動作用下に圧力センサ１８の下面が前記連結部材３４の頭部４６によって押圧される。
【００２８】
圧力センサ１８は、例えば、外部からの押圧力を電気信号へと変換して外部へと出力可能に形成され、センサ室２６内において圧力伝達体２８の上部に設けられるセンサ部５４と、前記センサ部５４に配線５６を介して電気的に接続された基板５８とを備える。なお、基板５８には、圧力センサ１８で検出された圧力値を電気信号として外部に出力するリード線６０が接続されている。
【００２９】
センサ部５４は、圧力を受圧する受圧面として機能する下面の中央に連結部材３４の頭部４６が当接して接着されると共に、周縁部には伝達部材３２のシール部４２が当接するように設けられる。そして、センサ部５４は、センサ室２６に上方から挿入され螺合されるホルダ５９の下端部によってセンサ室２６の下部に保持される。
【００３０】
蓋部材２０は、センサ室２６を覆うようにボディ１６の上部に連結され、その中央部にはリード線６０の挿通される取出孔６２が形成される。この蓋部材２０の下端部には、環状溝を介してシールリング６４が装着され、ボディ１６の上部との間に保持されることで、前記蓋部材２０と前記ボディ１６との間の気密を保持している。そして、取出孔６２にリード線６０を挿通し、押え部材６６と共にナット６８を締め付けることで前記リード線６０が蓋部材２０に対して固定される。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態に係る圧力検出器１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３２】
先ず、ボディ１６の流路２２に圧力流体が流通していない初期状態においては、圧力伝達体２８における軸部３６の下端部には前記圧力流体の圧力が付与されていないため、該圧力伝達体２８が圧力センサ１８側（矢印Ａ方向）へと押圧され変位することがなく、連結部材３４の頭部４６によって圧力センサ１８が押圧されていない状態にある。そのため、圧力センサ１８では圧力が検出されることはない。
【００３３】
次に、上流側となる第１ポート１２から圧力流体が供給され、該圧力流体が流路２２を通じて第２ポート１４へと流通する際、流路２２内の圧力流体の圧力によって圧力伝達体２８の軸部３６が上方（矢印Ａ方向）へと押圧され、伝達部材３２の軸部３６が貫通孔２４に沿って軸方向に圧縮される。これにより、伝達部材３２に連結された連結部材３４の頭部４６によって圧力センサ１８のセンサ部５４が直接押圧され、該センサ部５４によって押圧力（押圧量）に基づいた電気信号が基板５８へと出力される。これにより、圧力センサ１８において流体の圧力が検出され、リード線６０を通じて外部へと出力される。
【００３４】
一方、上述した状態から圧力流体の圧力が低下した場合には、該流体による圧力伝達体２８に対する押圧力が低下するため、それに伴って、前記圧力伝達体２８の上方への圧縮状態が解除され、圧力センサ１８に対する押圧力（押圧量）が低下することで、前記押圧力に基づいた電気信号が出力されることで、前記圧力流体の圧力が低下したことが確認される。
【００３５】
さらに、圧力流体として負圧流体が流路２２に流れた場合には、圧力伝達体２８の軸部３６が前記流路２２側（矢印Ｂ方向）へと引っ張られる。この際、圧力伝達体２８が連結部材３４を介して圧力センサ１８に接着されているため、流路２２側への移動量に基づいて負圧流体の圧力を検出することが可能となる。
【００３６】
すなわち、圧力伝達体２８は、流路２２を流通する圧力流体の圧力に応じて貫通孔２４に沿って変位自在に設けられている。
【００３７】
また、この場合、流路２２から伝達部材３２における軸部３６の外周面と貫通孔２４との間へと圧力流体が流入してくることがあるが、圧力センサ１８のセンサ部５４と貫通孔２４との間には、伝達部材３２のフランジ部３８が設けられ、しかも、その外縁部がセンサ部５４とセンサ室２６の底面２６ａとの間に挟持されているため、前記貫通孔２４を通じて前記センサ室２６側へと流入した圧力流体が前記圧力センサ１８側へと浸入することが防止される。
【００３８】
さらに、フランジ部３８におけるシール部４２は、センサ室２６の底面２６ａに設けられた一組の第１突起部３０が当接し、且つ、その外周面に設けられた第２突起部４４が前記センサ室２６の内壁面に当接することで、前記センサ室２６と前記フランジ部３８との間を通じた圧力流体の漏出がより一層確実に防止され、該圧力流体の圧力センサ１８側への浸入がより一層確実に阻止される。
【００３９】
以上のように、第１の実施の形態では、圧力検出器１０において、圧力流体の流通する流路２２と圧力センサ１８の配置されるセンサ室２６とを連通する貫通孔２４に対して圧力伝達体２８を変位自在に設け、且つ、前記圧力伝達体２８における連結部材３４の頭部４６を前記圧力センサ１８のセンサ部５４へと直接当接させることで、前記圧力流体の圧力が前記圧力伝達体２８から前記圧力センサ１８へと直接伝達される。これにより、センサ部と圧力伝達体との間にシール部材が設けられ前記センサ部を間接的に押圧していた従来の圧力検出器と比較し、流体の圧力に基づいた押圧力でセンサ部５４を直接押圧することができるため、より高精度な流体の圧力を圧力センサ１８において測定することが可能となる。
【００４０】
また、圧力センサ１８のセンサ部５４を、圧力流体の流通する流路２２から所定距離だけ離間させて配置することができるため、前記圧力流体の温度による圧力センサ１８の検出精度の低下を防止し、高精度に圧力を検出することが可能となる。
【００４１】
さらに、圧力伝達体２８を構成する伝達部材３２の軸部３６が圧力流体の圧力を受ける構成としているため、シール部４２が前記圧力を受けることがなく、前記シール部４２が過度な変形をした場合に懸念される耐久性の低下を回避することができる。
【００４２】
さらにまた、圧力伝達体２８を構成する連結部材３４の頭部４６を圧力センサ１８の下面に対して接着することで、前記圧力伝達体２８の移動作用下に確実に前記圧力センサ１８の下面を押圧することが可能となる。
【００４３】
また、圧力伝達体２８において、圧力流体に直接触れ且つシールを行う伝達部材３２と、該圧力流体に直接的に触れることがなく圧力センサ１８に接着される連結部材３４とを別部材で構成することで、前記伝達部材３２と前記連結部材３４とを別の材質から形成することが可能となる。そのため、例えば、圧力流体が薬液等である場合には、耐薬品性を有する材質やテフロン（登録商標）等の弾性を有する材質から伝達部材３２のみを形成し、連結部材３４は、圧力センサ１８のセンサ部５４に対して接着可能な材質から形成することができ好適である。
【００４４】
また、貫通孔２４の内部に伝達部材３２の軸部３６を配置することで、該貫通孔２４においてデッドスペースが生じることを回避することができる。その結果、デッドスペースが生じた際に懸念される液溜りや細菌等の発生や気泡の発生を確実に防止し、圧力流体の圧力を高精度に検出することが可能となる。
【００４５】
次に、第２の実施の形態に係る圧力検出器１００を図３及び図４に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る圧力検出器１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
この第２の実施の形態に係る圧力検出器１００では、圧力伝達体１０２を構成する伝達部材１０４とシール部材１０６とを別体とし、前記シール部材１０６のスカート部１０８を前記伝達部材１０４のフランジ部１１０に対してセンサ室２６の底面２６ａ側（矢印Ｂ方向）に配置している点で、第１の実施の形態に係る圧力検出器１０と相違している。
【００４７】
この圧力検出器１００では、図３及び図４に示されるように、圧力伝達体１０２を構成する伝達部材１０４のフランジ部１１０が、圧力センサ１８の下面に当接している。シール部材１０６は、例えば、弾性材料から略円盤状に形成され、センサ室２６の底部において圧力センサ１８の下面に臨むように設けられている。このシール部材１０６は、略中央に形成され伝達部材１０４の軸部３６が挿通される挿通孔１１２と、該挿通孔１１２の外周側に形成されたスカート部１０８と、該スカート部１０８の外周側に形成された外縁部１１４とを有し、前記外縁部１１４が圧力センサ１８の下面とセンサ室２６の底面２６ａとの間に挟持されることで保持される。
【００４８】
スカート部１０８は、挿通孔１１２から外縁部１１４に向かって断面波状に形成され、複数回湾曲した上部がフランジ部１１０の下面に当接し、湾曲した下部がセンサ室２６の底面２６ａに当接している。すなわち、スカート部１０８がフランジ部１１０及びセンサ室２６の底面２６ａにそれぞれ複数箇所で当接することで、前記センサ室２６と前記フランジ部１１０との間の気密を保持している。
【００４９】
そして、上述した圧力検出器１００では、ボディ１６の流路２２内に圧力流体が流通することで、圧力伝達体１０２の軸部３６が上方（矢印Ａ方向）へと押圧され、フランジ部１１０を介して圧力センサ１８のセンサ部５４が直接押圧されることで該センサ部５４によって押圧力に基づいた電気信号が基板５８へと出力され流体の圧力が検出される。すなわち、センサ部と圧力伝達体との間にシール部材が設けられ前記センサ部を間接的に押圧していた従来の圧力検出器と比較し、流体の圧力に基づいた押圧力で前記センサ部５４を直接押圧することができるため、より高精度な流体の圧力を測定することが可能となる。
【００５０】
この際、シール部材１０６の外縁部１１４は、常に圧力センサ１８とセンサ室２６の底面２６ａとの間に挟持されたままであり、しかも、フランジ部１１０の上方（矢印Ａ方向）への移動に追従するようにスカート部１０８が変形し、その上部がフランジ部１１０の下面に当接したままの状態となるため、貫通孔２４と軸部３６との間を通じてセンサ室２６内へと流入した圧力流体が、センサ室２６内にて外周方向へと移動することが阻止され、その結果として圧力センサ１８側へと浸入してしまうことが阻止される。
【００５１】
次に、第３の実施の形態に係る圧力検出器１２０を図５及び図６に示す。なお、上述した第２の実施の形態に係る圧力検出器１００と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
この第３の実施の形態に係る圧力検出器１２０では、圧力伝達体１２２を構成する伝達部材１２４とシール部材１２６とを別体とし、該伝達部材１２４におけるフランジ部１２８の外周側に前記シール部材１２６を配置している点で、第２の実施の形態に係る圧力検出器１００と相違している。
【００５３】
この圧力検出器１２０では、図５及び図６に示されるように、圧力伝達体１２２を構成する伝達部材１２４のフランジ部１２８が、圧力センサ１８の下面とセンサ室２６の底面２６ａとの離間距離に応じて略同一厚さとなるように形成され、その外周側にリング状のシール部材１２６が設けられる。このシール部材１２６は、例えば、弾性材料から形成され、その外縁部底面から突出するように突部１３０が設けられる。そして、シール部材１２６は、圧力センサ１８の下面とセンサ室２６の底面２６ａとの間で挟持され、且つ、その突部１３０が前記底面２６ａに形成された窪み部１３２に挿入されることで好適に位置決めされ保持される。
【００５４】
また、シール部材１２６の内周面には、半径外方向に窪んだ環状溝を介してОリング１３４が装着され、伝達部材１２４におけるフランジ部１２８の外周面に対して常に当接している。
【００５５】
そして、上述した圧力検出器１２０では、ボディ１６の流路２２内に圧力流体が流通することで、圧力伝達体１２２の軸部３６が上方（矢印Ａ方向）へと押圧され、フランジ部１２８を介して圧力流体のセンサ部５４が直接押圧されることで該センサ部５４によって押圧力に基づいた電気信号が基板５８へと出力され流体の圧力が検出される。すなわち、センサ部と圧力伝達体との間にシール部材が設けられ前記センサ部を間接的に押圧していた従来の圧力検出器と比較し、流体の圧力に基づいた押圧力で前記センサ部５４を直接押圧することができるため、より高精度な流体の圧力を測定することが可能となる。
【００５６】
この際、シール部材１２６の外縁部は、常に圧力センサ１８とセンサ室２６の底面２６ａとの間に挟持されたままであり、しかも、フランジ部１２８の外周面に対してシール部材１２６に設けられたОリング１３４が摺接しているため、貫通孔２４と軸部３６との間を通じてセンサ室２６内へと流入した圧力流体が、センサ室２６内にて圧力センサ１８側（矢印Ａ方向）へと移動することが確実に阻止される。
【００５７】
なお、本発明に係る圧力検出器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１００、１２０…圧力検出器    １６…ボディ
１８…圧力センサ                    ２０…蓋部材
２２…流路                          ２４…貫通孔
２６…センサ室                      ２８、１０２、１２２…圧力伝達体
３０…第１突起部                    ３２、１０４、１２４…伝達部材
３４…連結部材                      ３６…軸部
３８、１１０、１２８…フランジ部    ４０…凹部
４２…シール部                      ４４…第２突起部
４６…頭部                          ５２…接着剤
１０６、１２６…シール部材          １０８…スカート部
１３４…Оリング
【図１】
2016205877.tif 000003
【図２】
2016205877.tif 000004
【図３】
2016205877.tif 000005
【図４】
2016205877.tif 000006
【図５】
2016205877.tif 000007
【図６】
2016205877.tif 000008