(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出流体の圧力により変位可能な薄板状のダイアフラムと、前記ダイアフラムに配置されるとともに、前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、を備えた圧力センサモジュールであって、
前記ダイアフラムの前記検出部側の面とは反対側の面に対向して配置されるとともに、保持部材により形成される保持空間を介して設けられて、前記被検出流体の圧力により変位可能な薄膜層と、
前記薄膜層の変位を前記ダイアフラムに伝達する変位伝達部と、
前記保持空間および外部空間を連通させる通気孔と、
を備え、
前記薄膜層は、前記ダイアフラムに対向する底面部と、この底面部の外周部から前記ダイアフラムと反対側に延出する筒状部と、を備えた略カップ状に形成され、前記筒状部の外周端が前記保持部材に固定される
ことを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記保持部材は、前記ダイアフラムおよび前記薄膜層の外周部に形成される環状部材であることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記通気孔は、前記環状部材に複数形成されていることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記変位伝達部は、前記ダイアフラムおよび前記薄膜層の双方に固定されたことを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記変位伝達部は、前記底面部の略中心位置の前記ダイアフラム側に突出するとともに、前記底面部の表面から前記変位伝達部の先端にかけて湾曲する状態に形成されたことを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記底面部の前記変位伝達部が設けられる側とは反対側に、前記底面部の表面から先端にかけて湾曲する状態に突出形成される突出部を備えたことを特徴とした圧力モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記薄膜層、前記変位伝達部、および前記突出部は一体成形されていることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部は一体成形されていることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記ダイアフラムの検出部側面に対向して台座部が設けられ、前記検出部は、前記ダイアフラムの検出部側面、および前記台座部の前記ダイアフラムと対向する面に設けられる一対の電極によってコンデンサを形成したことを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記検出部は、前記ダイアフラムの変位によるひずみを検出するひずみ検出部であることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記ひずみ検出部は、前記ダイアフラムと所定間隔をあけて配置され、前記ダイアフラムと連結部により連結される弾性変形可能な検出部本体に設けられることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記ひずみ検出部は、前記ダイアフラムに当接して配置されることを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の圧力センサモジュールにおいて、
前記ダイアフラムの前記薄膜層側の面に薄膜を貼り付けたことを特徴とした圧力センサモジュール。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の圧力センサモジュールと、
前記圧力センサモジュールを内部に収納するとともに、前記薄膜層の前記ダイアフラムとは反対側面が臨む状態に開口する開口部を備えたケースと、
を具備したことを特徴とした圧力検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の圧力検出装置において、
前記ケースは、一部に前記保持部材を備え、前記薄膜層の外周部を固定して前記ダイアフラムおよび前記薄膜層の間に保持空間を形成することを特徴とした圧力検出装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の圧力検出装置において、
前記ケースは、前記薄膜層の前記ダイアフラム側に配置される上ケース部、および前記薄膜層の前記ダイアフラムと反対側に配置される下ケース部を備え、前記薄膜層は、前記上ケース部および前記下ケース部に挟持されて固定されることを特徴とした圧力検出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の圧力検出装置において、
前記上ケース部および前記下ケース部のうち少なくともいずれか一方は、前記薄膜層が固定される位置の少なくとも一部に固定溝を有し、前記薄膜層は、外周部に前記固定溝に嵌合する固定突起を備え、この固定突起を前記固定溝に嵌合した状態で前記上ケースおよび前記下ケースに挟持されて固定されることを特徴とした圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサモジュール、および圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、腐食性の強いガスや薬液の配管などに使用される圧力トランスミッタや圧力測定装置などがある。このような圧力トランスミッタや圧力測定装置などは、腐食性の強いガスや薬液などと接し、その圧力を検知する圧力センサモジュールが設けられている（例えば、特許文献１および特許文献２参照)。
【０００３】
特許文献１に記載のダイアフラム圧力センサは、開口部側にＰＦＡ（PerFluoroAlkoxylalkane）製の圧力導入部材が嵌合されている。この圧力導入部材には、ＰＦＡ製の受圧架台が溶着され、この受圧架台の内部側の面にダイアフラムが接着されている。そして、ダイアフラムのさらに内側面に圧力センサ部が設けられていて、被検出流体であるガスや薬液などの圧力によるダイアフラムの変位を抵抗変化に変換して電気信号として取り出している。ここでこのダイアフラムの表面は、腐食性の強いガスや薬液により腐食されるのを防ぐため、ＰＦＡ樹脂により防護加工されている。
【０００４】
特許文献２に記載の圧力センサモジュールは、キャビティのリップ上に可撓性膜が設置され、この可撓性膜の頂部に圧力センサが設けられて、被検出流体の圧力により可撓性膜が変位し、この変位量を圧力センサにて検出することで被検出流体の圧力を検出している。この可撓性膜は、例えばテフロン（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標)などにより形成され、この可撓性膜の上表面には、溝部、もしくはチャンネルのパターンが形成され、ピンホール通路を残した状態で形成されている。また、この可撓性膜の圧力センサ側の面とは反対側の面の側方からキャビティ中央領域中へ逸散する通路が形成されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１０７１１号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特許第３３２３５１３号公報（第６頁、図４〜図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のダイアフラム圧力センサでは、ＰＦＡの受圧架台と圧力センサのダイアフラムとを接着剤にて直接貼り付けて接着している。しかしながら、このような構成では、被検出流体の腐食性ガス成分がダイアフラム側に透過するおそれがある。このような場合、ダイアフラムが腐食したり、ダイアフラムに接着された受圧架台が剥離したりする。このため、圧力センサとしての耐久寿命に限界があり、長時間の使用などに不向きである。
【０００７】
また、特許文献２に記載の圧力センサモジュールは、薄いテフロン（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標)製の可撓性膜が圧力センサに押し当てられた構成である。しかしながら、このような構成では、上記特許文献１と同様に、被検出流体の腐食性ガス成分が透過する場合がある。特に長時間の使用などにより、可撓性膜から被検出流体の腐食性ガス成分が透過した場合、このような透過したガス成分により圧力センサが腐食し、圧力センサの破損の原因となるおそれもある。
【０００８】
本発明は、長時間の使用でも測定精度を維持できる長寿命な圧力センサモジュール、および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】
【０００９】
本発明の圧力センサモジュールは、被検出流体の圧力により変位可能な薄板状のダイアフラムと、前記ダイアフラムに配置されるとともに、前記ダイアフラムの変位を検出する検出部と、を備えた圧力センサモジュールであって、前記ダイアフラムの前記検出部側の面とは反対側の面に対向して配置されるとともに、保持部材により形成される保持空間を介して設けられて、前記被検出流体の圧力により変位可能な薄膜層と、前記薄膜層の変位を前記ダイアフラムに伝達する変位伝達部と、前記保持空間および外部空間を連通させる通気孔と、を備え、前記薄膜層は、前記ダイアフラムに対向する底面部と、この底面部の外周部から前記ダイアフラムと反対側に延出する筒状部と、を備えた略カップ状に形成され、前記筒状部の外周端が前記保持部材に固定されるたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記ダイアフラムと前記薄膜層との間に保持空間が設けられ、この保持空間に外部空間と連通した通気孔が設けられている。これにより、例えば被検出流体の腐食性ガス成分などが薄膜層を透過したとしても、保持空間に形成された通気孔からこれらの腐食性ガス成分を除去または希釈することが可能となる。したがって、長時間の使用でも、腐食性のガスや薬液などでダイアフラムを腐食することがないので、検出精度を維持でき、圧力センサモジュールの長寿命化ができる。
しかも、前記薄膜層は、前記ダイアフラムに対向する底面部と、この底面部の外周部から前記ダイアフラムと反対側に延出する筒状部と、を備えた略カップ状に形成され、前記筒状部の外周端が前記保持部材に固定されるから、前記薄膜層の前記ダイアフラムとは反対側面、すなわち受圧面が受けた圧力を、変位伝達部周辺の局部に応力が集中することなく、カップ状の薄膜層全体に分散させることができる。したがって、薄膜層の厚みを薄くしても、十分な耐圧を維持することができ、薄膜層を薄くすることにより圧力センサモジュールの精度が良好になる。
【００１１】
また、本発明では、前記保持部材は、前記ダイアフラムおよび前記薄膜層の外周部に形成される環状部材であることが好ましい。
この発明によれば、環状部材がダイアフラムおよび薄膜層の外周部に環状に形成されて保持空間を形成している。これにより、この環状部材の高さ寸法分の保持空間が確実に確保できる。また、環状部材は、ダイアフラムおよび薄膜層の外周部に形成されるので、環状部材の内方側の薄膜層全体で被検出流体の圧力を受圧することができる。従って、圧力センサモジュールの圧力検出精度が向上する。
【００１２】
さらに、前記通気孔は、前記環状部材に複数形成されていることが好ましい。
この発明によれば、前記保持空間には、複数の通気孔が形成されている。これにより、前記保持空間は、これらの複数の通気孔からケースの外部に換気可能となる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層から保持空間に透過したとしても、複数の通気孔により効率よく被検出流体の腐食性ガス成分を除去または希釈できる。また、複数の通気孔のうち一部を保持空間に透過した被検出流体の腐食性ガス成分を除去するための排気用の通気孔とし、残部の通気孔を被検出流体の腐食性ガス成分の透過によって腐食性ガス雰囲気となった保持空間を積極的に置換するための送入用の通気孔としてもよい。この場合、保持空間内に透過した腐食性ガス成分を押し流すことができ、さらに効率よく保持空間の換気が実施できる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分の透過などによるダイアフラムの腐食を確実に防止できる。
【００１３】
また、前記変位伝達部は、前記保持空間の略中心軸上に設けられていることが好ましい。
この発明では、変位伝達部は、保持空間の略中心軸上、例えば保持空間が環状部材に囲まれた円筒形状に形成されている場合ではこの円筒の軸上に設けられている。これにより、変位伝達部は、被検出流体の圧力による変位量が最も多くなる薄膜層の略中心の変位をダイアフラムに伝達することができる。したがって、薄膜層の変位量を確実にダイアフラムに伝達することができる。
【００１４】
さらに、前記変位伝達部は、前記薄膜層の略中心と前記ダイアフラムの略中心とを連結して設けられることが好ましい。
この発明によれば、変位伝達部は、ダイアフラムおよび薄膜層の双方に固定されて、これらのダイアフラムおよび薄膜層を連結している。これにより、負圧によって薄膜層がダイアフラムから離れる方向に変位した場合や、微圧によって薄膜層が微量分しか変位しなかった場合などでも、確実にダイアフラムに薄膜層の変位を伝達できる。したがって、被検出流体の圧力の検出精度を高精度に維持できる。
【００１５】
また、前記変位伝達部は、前記底面部の略中心位置の前記ダイアフラム側に突出するとともに、前記底面部の表面から前記変位伝達部の先端にかけて湾曲する状態に形成されることが好ましい。
この発明によれば、薄膜層と変位伝達部との境界が湾曲している。これにより、この境界の一点に受圧面で受ける圧力が集中することがなく、境界の湾曲部に受けた圧力を分散させることができる。したがって、薄膜層の耐圧性をより向上させることが可能となる。
【００１６】
さらに、前記底面部の前記変位伝達部が設けられる側とは反対側に、前記底面部の表面から先端にかけて湾曲する状態に突出形成される突出部を備えることが好ましい。
この発明によれば、薄膜層の受圧面側に、薄膜層との境界が湾曲する状態で突出部が設けられる。これにより、薄膜層で受けた圧力を受圧面側に設けられる突出部の湾曲部でも分散させることができる。これにより、受圧面で受けた圧力をより分散させることができる。
【００１７】
さらには、これらの前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部は一体成形されていることが好ましい。
この発明によれば、前記薄膜層、前記保持部材、および前記変位伝達部が一体成形されているので、部品点数を減少させることができ、構成が容易になる。また、薄膜層および変位伝達部、薄膜層および突出部が剥離することがなく、耐圧性を維持させることができる。
【００１８】
また、前記薄膜層、前記環状部材、および前記変位伝達部は一体成形されていることが好ましい。
この発明によれば薄膜層と環状部材と変位伝達部とが、一体成形されているので、環状部材や変位伝達部が薄膜層から剥離することがない。したがって、これらの薄膜層、環状部材、および変位伝達部は、長時間の使用でも剥離などによる劣化が発生しない。さらに、これらの薄膜層、環状部材、および変位伝達部を一体成形するため、薄膜層と、環状部材および変位伝達部との接着作業が省略でき、生産性が良好になる。
【００１９】
そして、本発明では、前記薄膜層は、フッ素樹脂であることが好ましい。
この発明によれば、薄膜層にフッ素樹脂が用いられている。フッ素樹脂は、耐食性に優れているため、腐食性の強い被検出流体を用いた場合でも、ダイアフラムの腐食を防止できる。例えば、このフッ素膜樹脂として、テフロン樹脂（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標）などを用いた場合、ダイアフラムを被検出流体による腐食からより確実に防止できる。
【００２０】
また、本発明では、前記ダイアフラムの検出部側面に対向して台座部が設けられ、前記検出部は、前記ダイアフラムの検出部側面、および前記台座部の前記ダイアフラム側の面に設けられる一対の電極によってコンデンサを形成することが好ましい。
この発明によれば、圧力センサモジュールは、ダイアフラムと対向する台座部を備え、検出部は、ダイアフラムとこの台座部との互いに対向する面に設けられる一対の電極を備えている。これにより、これらの電極によりコンデンサが形成され、ダイアフラムの変位量に基づいてこのコンデンサの静電容量が変化する。そして、検出部は、この静電容量変化を検出することで、被検出流体の圧力の検出が可能となる。静電容量変化を検出する検出部では、ダイアフラムの少量の変位でも正確に検出することができ、さらに誤差が少ないので、高精度な圧力の検出が可能となる。
【００２１】
そして、本発明では、前記ひずみ検出部は、前記ダイアフラムと所定間隔をあけて配置され、前記ダイアフラムと連結部により連結される弾性変形可能な検出部本体に設けられることが好ましい。
この発明によれば、ひずみ検出部は、ダイアフラムと連結される検出部本体に設けられている。これにより、ひずみ検出部は、この検出部本体がダイアフラムの変位により弾性変形すると、この検出部本体の変形量を検出して、ダイアフラムの変位量を求めることができる。従って、簡単な構成で容易に圧力の検出が可能となる。
【００２２】
さらに、本発明では、前記検出部は、前記ダイアフラムに当接して配置されていてもよい。
この発明によれば、ダイアフラムに直接ひずみゲージを取り付けている。これにより、圧力センサモジュールの構成のさらなる簡略化が可能となる。したがって、生産コストを低減させることができる。さらに、ダイアフラムに直接ひずみゲージを設けているため、ダイアフラムの変位量を直接検出することができる。したがって、被検出流体の検出精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明では、前記ダイアフラムの前記薄膜層側の面に薄膜を貼り付けることが好ましい。
この発明によれば、ダイアフラムの開口部側に薄膜を貼り付けている。これにより、たとえ、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層を透過したとしても、ダイアフラムは薄膜により防護されているので腐食されることはなく、通気孔よりこのような腐食性ガス成分を即座に除去または希釈できる。したがって、より確実にダイアフラムの腐食を防止できるので、圧力センサモジュールの寿命をより確実に伸ばすことができる。
【００２４】
そして、本発明の圧力検出装置は、被検出流体が導入される開口部を有するケースと、上記のような圧力センサモジュールと、を備え、前記薄膜層が前記開口部を塞ぐ圧力検出装置であって、前記通気孔は、前記保持空間と前記圧力検出装置の外部とを連通することを特徴とする。
この発明では、長時間の使用でも、腐食性のガスや薬液などでダイアフラムを腐食することがないので、検出精度を維持でき、圧力検査装置の長寿命化が図れる。
【００２５】
また、前記ケースは、一部に前記保持部材を備え、前記薄膜層の外周部を固定して前記ダイアフラムおよび前記薄膜層の間に保持空間を形成することが好ましい。
この発明によれば、ケースに保持部材を設け、薄膜層をケースに固定して保持空間を形成する。この発明によれば、別途保持部材を用意することなく、ケースの一部で代用させることができ、生産性が良好になる。
【００２６】
さらに、前記ケースは、前記薄膜層の前記ダイアフラム側に配置される上ケース部、および前記薄膜層の前記ダイアフラムと反対側に配置される下ケース部を備え、前記薄膜層は、前記上ケース部および前記下ケース部に挟持されて固定されることが好ましい。
この発明によれば、上ケース部と下ケース部で薄膜層を挟持することで、容易に薄膜層を固定することができる。この際、薄膜層が例えばテフロン（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーの登録商標)などの弾性を有する合成樹脂で形成されていれば、上ケース部と下ケース部で薄膜層を挟持することで十分に密閉性を高めることができる。
【００２７】
さらに、前記上ケース部および前記下ケース部のうち少なくともいずれか一方は、前記薄膜層が固定される位置の少なくとも一部に固定溝を有し、前記薄膜層は、外周部に前記固定溝に嵌合する固定突起を備え、この固定突起を前記固定溝に嵌合した状態で前記上ケースおよび前記下ケースに挟持されて固定されることが好ましい。
この発明によれば、上ケース部または下ケース部に設けられる固定溝に薄膜層の固定突起を嵌合することで、薄膜層の固定をより強固にすることができ、薄膜層とケースとの密閉性をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る第１の実施の形態の圧力トランスミッタについて図面に基づいて説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態の圧力トランスミッタの構成）
図１において、圧力検出装置としての圧力トランスミッタ１は、配管内の所定の位置に接続され、配管内を流れる被検出流体の圧力を測定する圧力測定装置である。なお、ここでは圧力トランスミッタ１について説明するが、これに限らず、例えば、室内の圧力を検出し、その圧力値において異なる信号を発する圧力スイッチなどにも用いることができる。また、この圧力トランスミッタ１で測定可能な被検出流体としては、本実施の形態では、腐食性の強いガス、あるいは薬液などの流体を用いて説明するが、これに限らず、その他の気体、液体、ゲル状体など、様々な流体の圧力検出に用いることができる。この圧力トランスミッタ１は、一端に開口部１０Ａを有する略円筒状に形成されたケースとしてのケース１０と、このケース１０内に格納される例えば静電容量式の圧力センサ素子２０と、被検出流体の圧力を受圧する受圧部３０と、圧力センサ素子２０の静電容量の変化を所定の電気信号に変換する変換回路４０と、被検出流体を受圧部３０まで導く図示しない継ぎ手と、を備えている。そして、ケース１０内部に設けられる後述する台座部１３の一面に対向配置される圧力センサ素子２０と、受圧部３０などにより圧力センサモジュール２が構成されている。
【００３０】
ケース１０は、開口部１０Ａが設けられる第１ケース１１と、第１ケース１１に固定される第２ケース１２とから構成されている。
【００３１】
第１ケース１１は、略円形状の開口部１０Ａに図示しない継ぎ手が係合され、圧力センサ素子２０および受圧部３０の周囲を囲む略円筒状に形成されている。この第１ケース１１には、後述する連通孔１１１と、受圧部３０の開口部１０Ａ側の外周縁に沿って形成される凹部１１２と、を備えている。凹部１１２は、略環状に形成されていて、この凹部１１２と受圧部３０との間には、例えば、フッ素ゴムやカルレッツ（デュポン社の商標）などで形成されたＯリングなどのシール部材１１３を設けて、完全密閉処理が施されている。これにより、被検出流体が開口部１０Ａから受圧部３０の内部や連通孔１１１に進入することを防止している。
【００３２】
また、この開口部１０Ａには、図示しない継ぎ手が接続されている。継ぎ手は第１ケース１１の開口部１０Ａの内部に挿入され、第１ケース１１内部に設けられた受圧部３０に被検出流体を導入する図示しない圧力導入部を備えている。
【００３３】
さらに、第１ケース１１の略中心軸上には、略円柱状の台座部１３が形成されている。この台座部１３の開口部１０Ａ側には、圧力センサ素子２０が取り付けられている。また、台座部１３には、圧力センサ素子２０と変換回路４０とを電気的に接続する配線４１を挿通させる挿通孔が形成されている。さらに、台座部１３には、この台座部１３および後述する圧力センサ素子２０のダイアフラム２２の間に形成される変位空間２５と、第２ケース１２の内部空間とを連通する圧力調整孔１１５が形成されている。
【００３４】
第２ケース１２は、第１ケース１１の開口部１０Ａとは反対側の一端を覆って形成される。この第２ケース１２の内周側には、例えば、取り付け片１４が内方に突出して形成されており、第１ケース１１からこの取り付け片１４にねじ止めすることで、第１ケース１１と第２ケース１２とを固定している。また、第１ケース１１と第２ケース１２との間には、シール部材１１４が取り付けられ、完全に密閉された構成となっている。
【００３５】
第２ケース１２には、変換回路４０に接続された電気信号配線４２、および第２ケース１２の内部空間とケース１０の外部とを連通させるチューブ５１を１束にまとめたケーブル５０を挿通するための挿通孔１２１が設けられている。この挿通孔１２１の内周面には、雌ねじ部が形成され、この雌ねじ部に第１キャップ１５が螺合されている。この第１キャップ１５は、ケース１０内の密閉性を保つために、第１キャップ１５の雄ねじ山にシール部材を巻きつけた状態で挿通孔１２１に螺号されている。そしてこの第１キャップ１５の軸上にケーブル５０を挿通する挿通部１５１が形成されている。この挿通部１５１とケーブル５０との間にはシール部材１５２が設けられ、挿通部１５１における密閉性を保っている。そして、第１キャップ１５の先端は雄ねじ部が形成され、第２キャップ１６に螺号されている。この第２キャップ１６によりケーブル５０は固定されている。
【００３６】
圧力センサ素子２０は、図２に示すように、台座部１３の開口部１０Ａ側の面に形成される検出基板２１と、この検出基板２１に対向配置されるダイアフラム２２と、を備えている。ダイアフラム２２は、台座部１３の開口部１０Ａ側の外周縁に沿って形成される略環状の絶縁部材としての接合ガラス２３を介して取り付けられている。この接合ガラス２３は、台座部１３およびダイアフラム２２に、例えば接着剤により密着固定され、略密閉された変位空間２５を形成している。また、この変位空間２５は、前述した圧力調整孔１１５から第２ケース１２およびチューブ５１を介して外部に通気可能となる。このため、変位空間２５内の圧力は、外部の圧力、例えば大気圧などに保つことができる。
【００３７】
ダイアフラム２２は、略円盤状に形成されている。ダイアフラム２２は、前述したように、外周端が接合ガラス２３に接着固定されるとともに、外周縁が第１ケース１１の内周面に当接するように形成されている。また、ダイアフラム２２は、この接合ガラス２３に囲まれた面内部が、被検出流体の圧力の変化に応じて軸方向に変位可能に形成されている。このダイアフラム２２としては、本実施の形態では、耐磨耗、耐薬品、耐熱、絶縁性に優れたセラミック製ダイアフラムを用いるが、これに限らず、例えば、ステンレスなどで形成される金属製ダイアフラムや、シリコン製ダイアフラムなどを用いることができる。ただし、金属製ダイアフラムを用いる場合は、金属表面に絶縁性薄膜を貼り付けるなどして、ダイアフラムに形成される後述する電極とダイアフラムとを電気的に絶縁することが好ましい。また、ダイアフラム２２の受圧部３０側面には、薄膜２４が貼り付けられている。この薄膜２４としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE：PolyTetraFluoroEthylene)やパーフルオロアルコキシアルカン(PFA:PerFluoroAlkoxylalkane)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP:TetrafluoroEthyrene/hexafluoroPropylene)やテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ETFE:Ethylene/TetraFluoroEthylene)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF:PolyVinyliDeneFluoride)やポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE:PolyChloroTriFluoroEthylene)などの各種フッ素樹脂を用いることができる。これらのフッ素樹脂はいずれも耐薬品性に優れ、腐食性ガスや薬液などに侵されない。なお、薄膜２４は、これらのフッ素樹脂に限らず、その他の耐食性に優れた素材、例えば高密度ポリエチレンなどを用いてもよい。ただし、これらのフッ素樹脂やその他の耐食性に優れた素材であっても、例えば特定の有機溶媒には侵食されるなどの特性を持つ場合があるため、被検出流体の種類や特性によりこれらの素材を選択することが好ましい。
【００３８】
検出基板２１およびダイアフラム２２の互いに対向する面には、変位空間２５を挟んで検出部としての1対の電極が形成されている。ここで、被検出流体の圧力が変動すると、ダイアフラム２２は、その圧力に応じて変位し、圧力センサ素子２０の静電容量が変化する。また、これらの検出基板２１およびダイアフラム２２には、前述した台座部１３の挿通孔を挿通して一端部が変換回路４０に接続された配線４１が接続されている。そして、変換回路４０は、検出基板２１およびダイアフラム２２に設けられた電極の静電容量変化を検出し、電圧出力信号として変換して、電気信号配線４２にて接続されている計測装置に出力する。
【００３９】
受圧部３０は、ダイアフラム２２の開口部１０Ａ側に設けられている。この受圧部３０は、開口部１０Ａ側にて被検出流体と接触する略円盤状の薄膜層３１と、ダイアフラム２２の外周部に接着固定されて薄膜層３１を保持する保持部材としての環状部材と、薄膜層３１とダイアフラムとの間に設けられる変位伝達部としてのロット３３とを備えている。これらの薄膜層３１と環状部材３２とロット３３とは、溶融熱圧着により接着されている。なお、これらの薄膜層３１と環状部材３２とロット３３とは、フッ素樹脂にて一体成形されていてもよく、この場合、接着作業などを不要にできるので、生産性を良好にできる。さらに、薄膜層３１と環状部材３２およびロット３３とが剥離しないので、圧力センサモジュール２の寿命を長くできる。
【００４０】
薄膜層３１は、前述した薄膜２４と同様に、耐食性に優れたPTFEやPFA、ETFEやFEP、PVDFやPCTFEなどの各種フッ素樹脂や、その他の耐食性を有する合成樹脂で形成されている。この薄膜層３１の外周部のダイアフラム２２側と環状部材３２とは、例えば接着や融着などにより密着固定され、一体的に形成されている。また、薄膜層３１の外周部の開口部１０Ａ側と第１ケース１１との間には、前述したように環状のシール部材１１３が設けられ、密閉されている。
【００４１】
環状部材３２は、例えば所定高さ寸法を有する筒状に形成され、ダイアフラム２２と薄膜層３１との間に、保持空間３４を形成している。この環状部材３２は、例えば耐食性を有するフッ素樹脂などの素材で形成されていてもよく、硬度を有する合成樹脂や金属の表面をフッ素樹脂などでコーティングして形成されていてもよい。この環状部材３２は、外周面から内周面に貫通する通気孔３２１が所定の間隔をあけて複数形成されている。また、これらの通気孔３２１は、図１および図２に示すように、環状部材３２の略中心点に対して対称的となる位置に形成されている。そして、この通気孔３２１は、第１ケース１１の連通孔１１１に接続されている。前述したようにこの連通孔１１１は、第１ケース１１の外部と連通しているので、保持空間３４は、これらの通気孔３２１および連通孔１１１からケース１０の外部に換気が可能となっている。従って、例えば被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層３１を透過し、保持空間３４に透過したとしても、これらの被検出流体をこの通気孔３２１および連通孔１１１から第１ケース１１の外部雰囲気と置換することができる。なお、連通孔１１１に例えばポンプなどを接続してもよい。このような構成では保持空間３４内を効率よく換気できるので、たとえば被検出流体の腐食性ガス成分がこの保持空間３４に透過したとしても、効率よくこの腐食性ガス成分を除去または希釈できる。
【００４２】
ロット３３は、環状部材３２の高さ寸法を略同寸法の高さを有する柱状に形成されている。そして、ロット３３は、保持空間３４の略中心軸上、すなわち、ダイアフラム２２の略中心と薄膜層３１の略中心とを結んで設けられ、これらのダイアフラム２２および薄膜層３１を連結して設けられている。そして、ロット３３の他端は、ダイアフラム２２に接着固定されている。このロット３３は、薄膜層３１が被検出流体の圧力を受圧して変位したときに、その変位をダイアフラム２２に伝達する。従って、ロット３３は、比較的硬度があり、薄膜層３１が変位した場合に撓まない素材であることが好ましい。さらには、この薄膜層３１がロット３３の重みで撓まないよう、ロット３３は密度の小さい素材で形成されていることが好ましい。なお、ロット３３の重力を抑えるために、ロット３３は中空状に形成される形状であってもよい。
【００４３】
（第１の実施の形態の圧力トランスミッタの作用効果）
上記のような第１の実施の形態の圧力トランスミッタ１の圧力センサモジュール２では、ダイアフラム２２と薄膜層３１との間に保持空間３４が形成され、この保持空間３４に第１ケース１１の外部と連通した通気孔３２１および連通孔１１１とが設けられている。このため、被検出流体として、例えば腐食性のガスや薬液などを用いた場合、腐食性ガスや、薬液の腐食性ガス成分が薄膜層３１から保持空間３４まで透過したとしても、保持空間３４に形成された通気孔３２１から連通孔１１１を通ってケース１０の外部に透過した被検出流体を除去または希釈することができる。したがって、例えば、圧力センサモジュール２を長時間使用した場合でも、薄膜層３１を透過した腐食性ガス成分を即座に除去または希釈でき、被検出流体によるダイアフラム２２の腐食を防止できる。これにより、圧力センサモジュール２の測定精度を長時間維持できるとともに、圧力センサモジュール２の耐久力を長時間維持させることができるので、圧力センサモジュール２の長寿命化が図れる。
【００４４】
また、環状部材３２は、ダイアフラム２２および薄膜層３１の外周部に環状に形成されて保持空間３４を形成している。このため、この環状部材３２の高さ寸法分の保持空間３４が確実に確保できる。さらに、環状部材３２は、ダイアフラム２２および薄膜層３１の外周部に接着されているので、環状部材３２の内方全体で被検出流体の圧力を受圧でき、圧力センサモジュール２の圧力検出精度の向上を図れる。
【００４５】
そして、保持空間３４には、複数の通気孔３２１が形成されている。このため、保持空間３４はこれらの複数の通気孔３２１から連通孔１１１を通ってケース１０の外部に換気できる。したがって、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層３１から保持空間３４に透過したとしても、複数の通気孔３２１により保持空間３４に透過した腐食性ガス成分を除去できる。また、複数の通気孔３２１のうち一部を保持空間３４に透過した被検出流体の腐食性ガス成分を除去するための排気用の通気孔３２１とし、残部の通気孔３２１を被検出流体の腐食性ガス成分の透過によって腐食性ガス雰囲気となった保持空間３４を積極的に置換するための、送入用の通気孔３２１としてもよく、この場合、さらに効率よく保持空間３４の換気ができる。したがって、腐食性のガスや薬液などによるダイアフラム２２の腐食を確実に防止できる。
【００４６】
また、ロット３３は、ダイアフラム２２の略中心と薄膜層３１の略中心とを結ぶ保持空間３４の略中心軸上に設けられている。このため、被検出流体の圧力による薄膜層３１の変位が最も大きくなる位置にロット３３が設けられているので、このロット３３を介してダイアフラム２２に薄膜層３１の変位量を確実に伝達できる。
【００４７】
また、上述したように、受圧部３０の薄膜層３１と環状部材３２とロット３３とは、一体成形されていてもよく、この場合、被検出流体の腐食性ガス成分が保持空間３４の内部に透過したとしても、環状部材３２やロット３３が薄膜層から剥離することがない。したがって、これらの薄膜層３１、環状部材３２、およびロット３３は、長時間の使用でも剥離などによる劣化を防止できる。さらに、これらの薄膜層３１、環状部材３２、およびロット３３を一体成形するため、薄膜層３１と、環状部材３２およびロット３３との接着作業が省略でき、生産性が良好になる。
【００４８】
そして、薄膜層３１の素材として、フッ素樹脂が用いられている。このため、このようなフッ素樹脂は、耐食性に優れているので、被検出流体として腐食性の強いガスや薬液などを用いた場合でも浸食されることがなく、これらの腐食性のガスや薬液の腐食性ガス成分の保持空間への透過を効率よく防止できる。
【００４９】
また、圧力トランスミッタ１は、ケース１０内に固定される台座部１３に検出基板２１を固定し、この検出基板２１とダイアフラム２２との互いに対向する面に電極を形成することによりコンデンサを形成している。このため、ダイアフラム２２の変位量によりこのコンデンサの静電容量が変化し、この静電容量変化に応じて被検出流体の圧力を測定できる。したがって、ダイアフラム２２が微量分しか変位しなかったとしても、誤差が少なく、高精度な圧力の測定ができる。
【００５０】
また、ダイアフラム２２の開口部１０Ａ側に薄膜２４を貼り付けている。このため、被検出流体の腐食性ガス成分が薄膜層３１から保持空間３４内に透過したとしても、ダイアフラム２２は薄膜２４により防護されているので、ダイアフラム２２の腐食を防止できる。そして、通気孔よりこのような腐食性ガス成分を即座に除去または希釈できるので、透過した腐食性ガス成分によりこの薄膜２４が剥離することがない。したがって、より確実にダイアフラムの腐食を防止でき、圧力センサモジュールの長寿命化をより確実にできる。
【００５１】
また、通気孔３２１は、環状部材３２の略中心点に対して対称的な位置に形成されている。このため、一方の通気孔３２１から他方の通気孔３２１に空気を流すことで、スムーズな通気流路を構成することができる。したがって、保持空間３４の通気効率を向上させることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態の圧力トランスミッタについて図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、第１の実施の携帯において既に説明した部位には、同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略にする。
【００５３】
（第２の実施の形態の圧力トランスミッタの構成）
図３において、圧力検出装置としての圧力トランスミッタ１Ａは、第１の実施の形態の圧力トランスミッタ１Ａと同様に、配管内の所定の位置に接続され、配管内を流れる被検出流体としての被検出流体の圧力を測定する圧力測定装置である。また、この圧力トランスミッタ１Ａで測定可能な被検出流体としては、第１の実施の形態と同様に、腐食性の強いガス、あるいは薬液などの流体を用いて説明するが、これに限らず、その他の気体、液体、ゲル状体など、様々な流体の圧力検出に用いることができる。この圧力トランスミッタ１Ａは、一端に開口部１０Ａを有する略円筒状に形成されたケース１０と、このケース１０内に格納される例えば静電容量式の圧力センサ素子２０と、被検出流体の圧力を受圧する受圧部７０と、圧力センサ素子２０の静電容量の変化を所定の電気信号に変換する変換回路４０と、被検出流体を受圧部７０まで導く図示しない継ぎ手と、を備えている。そして、ケース１０内部に設けられる後述する台座部１３の一面に対向配置されるダイアフラム２２と、圧力センサ素子２０と、受圧部７０などにより圧力センサモジュール２Ａが構成されている。
【００５４】
ケース１０は、第１の実施の形態のケース１０と同様に、開口部１０Ａが設けられる第１ケース１１と、第１ケース１１に固定される第２ケース１２とから構成されている。
【００５５】
第１ケース１１は、略円形状の開口部１０Ａに図示しない継ぎ手が係合され、圧力センサ素子２０および受圧部７０の周囲を囲む略円筒状に形成されている。また、第１ケース１１は、通気孔としての連通孔１１１が形成されるとともに保持部材としても機能する上ケース１１０Ａと上ケース１１０Ａに嵌合可能な下ケース１１０Ｂとを備えている。また、上ケース１１０Ａには、下ケース１１０Ｂとの境界位置の内周面側において、薄膜固定部７１３を挟持する凹状部１１０Ｃが形成されている。さらに、下ケース１１０Ｂには、凹状部１１０Ｃと対向する所定の位置に略環状の固定溝１１０Ｄが、上ケース１１０Ａから遠ざかるにつれて幅寸法が短くなるテーパ状に形成されている。
【００５６】
そして、この開口部１０Ａに接続される継ぎ手は、第１ケース１１の開口部１０Ａの内部に挿入され、第１ケース１１内部に設けられた受圧部７０に被検出流体を導入する図示しない圧力導入部を備えている。
【００５７】
さらに、第１ケース１１の上ケース１１０Ａの略中心軸上には、略円柱状の台座部１３が配置されている。この台座部１３の開口部１０Ａ側には、圧力センサ素子２０が取り付けられている。そして、第１ケース１１の上ケース１１０Ａの内周面の一部と圧力センサ素子２０との間には、例えばＯリングなどのセンサ保持部材９０が設けられている。また、台座部１３には、圧力センサ素子２０と変換回路４０とを電気的に接続する配線４１を挿通させる挿通孔が形成されている。さらに、台座部１３には、この台座部１３および圧力センサ素子２０のダイアフラム２２の間に形成される変位空間２５と、第２ケース１２の内部空間とを連通する圧力調整孔１１５が形成されている。
【００５８】
第２ケース１２は、第１ケース１１の開口部１０Ａとは反対側の一端を覆って形成される。この第２ケース１２の内周側には、例えば、取り付け片１４が内方に突出して形成されており、第１ケース１１からこの取り付け片１４にねじ止めすることで、第１ケース１１と第２ケース１２とを固定している。また、第１ケース１１と第２ケース１２との間には、シール部材１１４が取り付けられ、完全に密閉された構成となっている。
【００５９】
また、第２ケース１２には、変換回路４０に接続された電気信号配線４２、および第２ケース１２の内部空間とケース１０の外部とを連通させるチューブ５１を１束にまとめたケーブル５０を挿通するための挿通孔１２１が設けられている。また、この挿通孔１２１の内周面に形成される雌ねじ部には、第１キャップ１５が螺合されている。この第１キャップ１５は、ケース１０内の密閉性を保つために、第１キャップ１５の雄ねじ山にシール部材を巻きつけた状態で挿通孔１２１に螺号される。そして、この第１キャップ１５の軸上にケーブル５０を挿通する挿通部１５１が形成されている。この挿通部１５１およびケーブル５０の間には、シール部材１５２が設けられ、挿通部１５１における密閉性を保っている。さらに、第１キャップ１５の先端には雄ねじ部が形成され、第２キャップ１６が螺号されている。この第２キャップ１６によりケーブル５０は固定されている。
【００６０】
圧力センサ素子２０は、第１の実施の形態と同様に、台座部１３の開口部１０Ａ側の面に形成される検出基板２１と、この検出基板２１に対向配置されるダイアフラム２２と、を備えている。ダイアフラム２２は、接合ガラス２３を介して取り付けられている。この接合ガラス２３は、台座部１３およびダイアフラム２２に、例えば接着剤により密着固定されて、略密閉された変位空間２５を形成している。そして、変位空間２５は、前述したように、圧力調整孔１１５から第２ケース１２およびチューブ５１を介して外部に通気可能となる。これにより、変位空間２５内の圧力は、外部の圧力、例えば大気圧などに保たれる。
【００６１】
ダイアフラム２２は、第１の実施の形態と同様に、略円盤状に形成されている。ダイアフラム２２は、前述したように、外周端が接合ガラス２３に接着固定されるとともに、外周縁が第１ケース１１の内周面に当接するように形成されている。また、ダイアフラム２２の接合ガラス２３に囲まれる面内部は、被検出流体の圧力の変化に応じて軸方向に変位可能と形成されている。このダイアフラム２２としては、第１の実施の形態と同様に、耐磨耗、耐薬品、耐熱、絶縁性に優れたセラミック製ダイアフラムを用いるが、これに限らず、例えば、ステンレスなどで形成される金属製ダイアフラムや、シリコン製ダイアフラムなどを用いることができる。ただし、金属製ダイアフラムを用いる場合は、金属表面に絶縁性薄膜を貼り付けるなどして、ダイアフラムに形成される後述する電極とダイアフラムとを電気的に絶縁することが好ましい。また、ダイアフラム２２の受圧部７０側面には、薄膜２４が貼り付けられている。この薄膜２４としては、第１の実施の形態と同様に、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE：PolyTetraFluoroEthylene)やパーフルオロアルコキシアルカン(PFA:PerFluoroAlkoxylalkane)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP:TetrafluoroEthyrene/hexafluoroPropylene)やテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ETFE:Ethylene/TetraFluoroEthylene)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF:PolyVinyliDeneFluoride)やポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE:PolyChloroTriFluoroEthylene)などの各種フッ素樹脂を用いることができる。これらのフッ素樹脂はいずれも耐薬品性に優れ、腐食性ガスや薬液などに侵されない。なお、薄膜２４は、これらのフッ素樹脂に限らず、その他の耐食性に優れた素材、例えば高密度ポリエチレンなどを用いてもよい。ただし、これらのフッ素樹脂やその他の耐食性に優れた素材であっても、例えば特定の有機溶媒には侵食されるなどの特性を持つ場合があるため、被検出流体の種類や特性によりこれらの素材を選択することが好ましい。
【００６２】
検出基板２１およびダイアフラム２２の互いに対向する面には、第１の実施の形態と同様に、変位空間２５を挟んで検出部としての1対の電極が形成されている。ここで、被検出流体の圧力が変動すると、ダイアフラム２２は、その圧力に応じて変位し、圧力センサ素子２０の静電容量が変化する。また、これらの検出基板２１およびダイアフラム２２には、前述した台座部１３の挿通孔を挿通して一端部が変換回路４０に接続された配線４１が接続されている。そして、変換回路４０は、検出基板２１およびダイアフラム２２に設けられた電極の静電容量変化を検出し、電圧出力信号として変換して、電気信号配線４２にて接続されている計測装置に出力する。
【００６３】
受圧部７０は、ダイアフラム２２の開口部１０Ａ側に設けられている。この受圧部７０は、薄膜層としてのカップ状受圧薄膜７１と、カップ状受圧薄膜７１と一体形成される変位伝達部としてのロット部７２と、カップ状受圧薄膜７１と一体形成される突出部７３と、を備えている。
【００６４】
カップ状受圧薄膜７１は、底面部７１１、筒状部７１２、および薄膜固定部７１３を備えている。底面部７１１は、薄膜２４に対向する位置に配置され、略円盤状に形成される。また、筒状部７１２は、この底面部７１１の円盤外周部から開口部１０Ａ側に湾曲して延出して形成される。これらの底面部７１１および筒状部７１２により、カップ状受圧薄膜７１はダイアフラム２２側が凸となる略カップ状に形成される。薄膜固定部７１３は、筒状部７１２の外周端部に設けられ、この筒状部７１２よりも肉厚に形成されている。また、この薄膜固定部７１３は、開口部１０Ａ側に突出する固定突起７１３Ａと、カップ状受圧薄膜７１の軸心から遠ざかる径方向に沿って延出する固定フランジ７１３Ｂと、を備えて形成されている。そして、カップ状受圧薄膜７１は、図４に示すように、薄膜固定部７１３が第１ケース１１の上ケース１１０Ａおよび下ケース１１０Ｂにより挟持されて固定される。すなわち、カップ状受圧薄膜７１は、薄膜固定部７１３の固定フランジ７１３Ｂを上ケース１１０Ａの凹状部１１０Ｃに密着させるとともに、この固定フランジ７１３Ｂと下ケース１１０Ｂとの間にＯリングなどのシール部材８０を介した状態で、薄膜固定部７１３の固定突起７１３Ａを下ケース１１０Ｂの固定溝１１０Ｄに嵌合させることで固定される。そして、カップ状受圧薄膜７１とダイアフラム２２との間に保持空間３４ができ、連通孔１１１により保持空間３４と圧力トランスミッタ１Ａの外部空間とが連通される。
【００６５】
ロット部７２および突出部７３は、底面部７１１の略中心位置に設けられる。ロット部７２は、底面部７１１のダイアフラム２２側に設けられ、突出部７３は、底面部７１１の開口部１０Ａ側に設けられている。そして、これらのロット部７２および突出部７３は、底面部７１１を挟んで略対称的に設けられている、すなわち、ロット部７２および突出部７３は、軸心からの径寸法が略同一寸法で、かつ略同一形状に形成され、同軸上に配置されている。また、ロット部７２には、図５に示すように、底面部７１１のダイアフラム２２側の表面からロット部７２の先端にかけて、所定の径寸法Ｒの円弧を描いて湾曲した湾曲部７２１が形成されている。また、突出部７３には、ロット部７２と同様に、底面部７１１の開口部１０Ａ側の表面から突出部７３の先端にかけて、所定の径寸法Ｒの円弧を描いて湾曲した湾曲部７３１が形成されている。さらに、ロット部７２の先端部は、ダイアフラム２２の略中心に接着固定されている。このロット部７２は、カップ状受圧薄膜７１が被検出流体の圧力を受圧して底面部７１１が軸心上で変位したときに、その変位をダイアフラム２２に伝達する。
【００６６】
（第２の実施の形態の圧力トランスミッタの作用効果）
上述したように、第２の実施の形態の圧力トランスミッタ１Ａの圧力センサモジュール２Ａでは、ダイアフラム２２とカップ状受圧薄膜７１との間に保持空間３４が形成され、この保持空間３４に第１ケース１１の外部と連通した連通孔１１１が設けられている。このため、第１の実施の形態の圧力トランスミッタ１と同様に、被検出流体として、例えば腐食性のガスや薬液などを用いた場合、腐食性ガスや、薬液の腐食性ガス成分がカップ状受圧薄膜７１から保持空間３４まで透過したとしても、保持空間３４に連通する連通孔１１１を通ってケース１０の外部に透過した被検出流体を除去または希釈することができる。したがって、例えば、圧力センサモジュール２Ａを長時間使用した場合でも、カップ状受圧薄膜７１を透過した腐食性ガス成分を即座に除去または希釈でき、被検出流体によるダイアフラム２２の腐食を防止できる。これにより、圧力センサモジュール２Ａの測定精度を長時間維持できるとともに、圧力センサモジュール２Ａの耐久力を長時間維持させることができるので、圧力センサモジュール２Ａの長寿命化が図れる。
【００６７】
また、カップ状受圧薄膜７１は、底面部７１１、および筒状部７１２により、ダイアフラム２２側が凸となる略カップに形成され、筒状部７１２の外周部が第１ケース１１に固定されている。このため、カップ状受圧薄膜７１の開口部１０Ａ側の面が受けた被検出流体の圧力により、ロット部７２に応力が集中することなく、カップ状受圧薄膜７１の全体に分散させることができる。したがって、カップ状受圧薄膜７１の耐圧性を向上させることができる。また、カップ状受圧薄膜７１の耐圧性が良好となるので、このカップ状受圧薄膜７１の厚み寸法を薄くしても十分な耐圧性を確保することができ、カップ状受圧薄膜７１の厚み寸法を薄くすることにより圧力センサモジュール２Ａの感度を良好にできるので、圧力検出の精度を良好にできる。
【００６８】
さらに、ロット部７２には、底面部７１１の表面から先端にかけて所定の径寸法Ｒの円弧を描いて湾曲する湾曲部７２１が設けられている。このため、カップ状受圧薄膜７１が被検出流体から圧力を受けた際に、この圧力がロット部７２と底面部７１１との境界の１点に集中せず、湾曲部７２１全体に応力を分散させることができる。したがって、カップ状受圧薄膜７１の耐圧性がさらに良好にできる。
【００６９】
さらには、カップ状受圧薄膜７１の底面部７１１の開口部１０Ａ側には、底面部７１１の表面から先端までが所定の半径Ｒで湾曲する湾曲部７３１を有する突出部７３が形成されている。このため、ロット部７２の湾曲部７２１と同様に、カップ状受圧薄膜７１が被検出流体から圧力を受けた際に、湾曲部７３１全体に応力を分散させることができる。したがって、カップ状受圧薄膜７１の耐圧性がより良好にできる。また、上記ロット部７２の湾曲部７２１と組み合わせることで、耐圧性がより一層強化され、さらに耐圧性が良好となるので、カップ状受圧薄膜７１の寿命を延長させることができる。
【００７０】
そして、このようなカップ状受圧薄膜７１、ロット部７２、および突出部７３が一体形成されている。このため、部品点数を削減することができ、生産性を良好にすることができる。また、カップ状受圧薄膜７１と、ロット部７２、突出部７３を別部材として接着製作した場合に比べ、一体成形することでロット部７２および突出部７３がカップ状受圧薄膜７１から剥離することがない。このため、ロット部７２や突出部７３の剥離によるカップ状受圧薄膜７１の耐圧性の悪化などを防止でき、良好な耐圧性を維持できる。
【００７１】
また、カップ状受圧薄膜７１は、テーパ状の固定溝１１０Ｄに固定突起７１３Ａが圧着されて固定される。このため、カップ状受圧薄膜７１の密閉度が向上し、さらに、Ｏリング８０を介して上ケース１１０Ａおよび下ケース１１０Ｂに挟持されるため、より密閉性を良好にできる。
【００７２】
さらに、第１ケース１１に直接カップ状受圧薄膜７１を取り付けるため、第1の実施の形態で用いた環状部材３２が不用となり構成をより簡単にできる。また、下ケース１１０Ｂを取り外すことで、容易にカップ状受圧薄膜７１を取り出すことができ、メンテナンス性を良好にできる。
【００７３】
［他の実施の形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００７４】
例えば、第１および第２の実施の形態において、受圧部３０と第１ケース１１との間に環状のシール部材を設けて密着させる構成を示したが、これに限らない。例えば、図６に示すように、第１ケース１１の開口部１０Ａには、薄膜層３１の外周部に沿って環状に受圧部３０側に突起する環状突起部１０Ａ１が形成されている。そして、受圧部３０および圧力センサ素子２０が、この環状突起部１０Ａ１と台座部１３との間に圧入されている。このような構成でも、受圧部３０と第１ケース１１とを密着させて密閉性を保つことができる。さらに、シール部材１１３を不要にできるので、部品点数の削減を図ることができる。
【００７５】
さらに、第１の実施の形態において、図７に示すように、薄膜層３１を直接第１ケース１１に貼り付ける構成としてもよい。さらに、図８に示すように、薄膜層３１と第１ケース１１とを一体成形してもよい。このような構成にすることで、薄膜層３１と第１ケース１１との剥離を確実に防止でき、さらに、シール部材１１３が不用になるので部品点数を削減することができる。
【００７６】
さらには、薄膜層３１が第１ケース１１に直接貼付固定されたり、第１ケースと一体成形されたりする場合、環状部材３２が設けられない構成としてもよい。この場合、第１ケースの一部が保持部材として機能し、薄膜層３１とダイアフラム２２との間に保持空間３４を形成する。
【００７７】
また、上記実施の形態では、受圧部３０は圧力センサ素子２０の開口部１０Ａ側に１つ設けられる構成であったが、図９のような構成としてもよい。図９において、圧力センサ素子２０の開口部１０Ａ側に第１受圧部３０Ａが設けられ、さらにその開口部１０Ａ側に第２受圧部３０Ｂが設けられている。このように複数の受圧部を設けることで、被検出流体の腐食性ガス成分の透過をより確実に抑えることができ、ダイアフラム２２の腐食をより確実に防止できる。
【００７８】
さらに、前述したように、連通孔１１１にポンプを接続して、保持空間３４の換気を効率よく実施できるような構成としてもよい。
【００７９】
そして、第２の実施の形態において、ロット部７２の湾曲部７２１および突出部の湾曲部７３１の円弧は、所定の径寸法の円弧状に形成されているとしたが、これに限定されない。すなわち、湾曲部７２１，７３１は、円弧状を描かなくとも、湾曲して形成されていればよい。湾曲形状であれば、第２の実施の形態と同様に、カップ状受圧薄膜７１が変位した際に湾曲部７２１，７３１に圧力を分散させることができ、耐圧性を向上させることができる。
【００８０】
また、第２の実施の形態において用いたカップ状受圧薄膜７１を、第１の実施の形態で用いた環状部材３２に取り付ける構成としてもよい。この場合、図１０に示すように、カップ状受圧薄膜７１の筒状部７１２の外周部に環状部材３２を例えば溶融圧着などにより固定する。このような構成では、第２の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜７１の薄膜固定部７１３が不用となり、カップ状受圧薄膜７１の構成が簡単になる。したがって、カップ状受圧薄膜７１の生産性を良好にできる。
【００８１】
また、前記第１および第２の実施の形態では、検出部として、静電容量式の圧力センサ素子２０を用いたが、これに限らない。例えば、抵抗ストレンゲージ式などを用いてもよく、例えば図１１および図１２に示すような構成としてもよい。図１１および図１２において、圧力センサモジュール２Ａには、ダイアフラム２２の受圧部３０とは反対側面に円筒状の接合ガラス２３を介して圧力検出部６０が設けられている。この圧力検出部６０は、接合ガラス２３に固定される検出部本体６１と、検出部本体６１からダイアフラム２２側に延びてダイアフラム２２の変位を検出部本体６１に伝達する連結部６２と、を備えている。
【００８２】
検出部本体６１は、一端部が接合ガラス２３に接着固定されるとともに他端部が接合ガラス２３の軸心に向かって伸びて形成されている。また、この検出部本体６１は、弾性変形可能な素材にて形成されていて、連結部６２によりダイアフラム２２の変位が伝達されると、この変位量により弾性変形する。検出部本体６１の略中心には、弾力保持孔部６１１が形成されている。この弾力保持孔部６１１は、連結部６２により伝達されるダイアフラム２２の変位を緩衝する。そして、検出部本体６１のダイアフラム２２と反対側の面には、ひずみ検出部としてのひずみゲージ６３が設けられている。このひずみゲージ６３は、検出部本体６１が弾性変形するとその変形量を検出する。そして、検出された変形量を電気信号に変換して図示しない回路基板部に出力する。この回路基板部では、入力された電気信号から検出部本体６１のひずみ量を認識し、ダイアフラム２２の変位量および被検出流体の圧力を演算処理して求める。
また、連結部６２は、先端部がダイアフラム２２の略中心に固定され、ダイアフラム２２の変位量を検出部本体６１に伝達している。したがって、例えば、被検出流体の圧力が負圧の場合において、ダイアフラム２２が受圧部３０側に変位したとしても、このダイアフラム２２の変位を正確に検出部本体６１に伝達できる。
【００８３】
このような構成においても、連結部６２でダイアフラム２２の変位量を確実に検出部本体に伝達することができるので、圧力センサモジュール２Ａは、被検出流体の圧力を良好に検出することができる。
【００８４】
また、ダイアフラムに直接ひずみゲージを取り付ける構成としてもよい。この場合、ダイアフラムの変位によるひずみ量を直接ひずみゲージで検出することができる。したがって、良好な検出精度を得ることができる。また、構成が簡略化するため、部品点数を減らすことができ、生産コストを低減できる。
【００８５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、被検出流体の圧力を検出する圧力センサモジュール、および圧力検出装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図２】第１の実施の形態における圧力センサモジュールおよび受圧部を示す断面図。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図４】第２の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜の一部を拡大した拡大断面図。
【図５】第２の実施の形態におけるカップ状受圧薄膜の一部を拡大した拡大断面図。
【図６】本発明に係る他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図７】本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図８】本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図９】本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図１０】本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力トランスミッタを示す断面図。
【図１１】本発明に係るさらに他の実施の形態における圧力センサモジュールを示す断面図。
【図１２】図１１における圧力センサモジュールを示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００８８】
１…圧力検出装置としての圧力トランスミッタ、２…圧力センサモジュール、１０…ケース、１０Ａ…開口部、１３…台座部、２１…検出部としての検出基板、２２…ダイアフラム、２３…絶縁部材としての接合ガラス、２４…薄膜、３１…薄膜層、３２…保持部材としての環状部材、３３…変位伝達部としてのロット、３４…保持空間、７１…薄膜層としてのカップ状受圧薄膜、７２…変位伝達部としてのロット部、７３…突出部、１１０Ａ…上ケース、１１０Ｂ…下ケース、１１０Ｄ…固定溝、３２１…通気孔、７１１…底面部、７１２…筒状部、７１３Ａ…固定突起。
【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】
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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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