特開 2024-149418 センサアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024149418

(43)【公開日】2024-10-18

(54)【発明の名称】センサアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/06 20060101AFI20241010BHJP

【ＦＩ】

G01L19/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024059364

(22)【出願日】2024-04-02

(31)【優先権主張番号】18/295949

(32)【優先日】2023-04-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518345815

【氏名又は名称】ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110004347

【氏名又は名称】弁理士法人大場国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】デイヴィッド エリック ワグナー

(72)【発明者】

【氏名】ヴィンセント ウォング

(72)【発明者】

【氏名】クオン グエン

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055BB01

2F055BB05

2F055CC02

2F055EE23

2F055FF11

2F055GG25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】センサの最大許容厚さによって決定される最大ダイヤフラムサイズ制限の影響による、性能低下を防止する圧力センサを提供する。
【解決手段】センサアセンブリ１は、センサ１０とアダプタ３０とを備える。センサは、ポート１５０およびキャビティを有するハウジング１００と、ポートに配置され、かつキャビティを閉塞するダイヤフラムと、キャビティに配置されたダイとを含む。ダイヤフラムは第１の平面で延びる。アダプタは、ハウジングに接続されたベース部分と、ベース部分から延びる端部分５０とを有する。端部分は、第１の平面に対して垂直な第２の平面で延びる合わせ面５２を有する。アダプタは、合わせ面をハウジングのポートに接続する、アダプタを通って延びるアダプタ通路４０を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサアセンブリ（１）であって、
センサ（１０）であり、ポート（１５０）およびキャビティ（１６０）を有するハウジング（１００）と、前記ポート（１５０）に配置され、かつ前記キャビティ（１６０）を閉塞するダイヤフラム（２００）と、前記キャビティ（１６０）に配置されたダイ（３００）とを含み、前記ダイヤフラム（２００）は第１の平面（Ｐ１）で延びる、センサ（１０）と、
アダプタ（３０）であり、前記ハウジング（１００）に接続されたベース部分（３２）と、前記ベース部分（３２）から延びる端部分（５０）とを有し、前記端部分（５０）は、前記第１の平面（Ｐ１）に対して垂直な第２の平面（Ｐ２）で延びる合わせ面（５２）を有し、前記アダプタ（３０）は、前記合わせ面（５２）を前記ハウジング（１００）の前記ポート（１５０）に接続する、前記アダプタ（３０）を通って延びるアダプタ通路（４０）を有する、アダプタ（３０）とを備える、
センサアセンブリ（１）。

【請求項2】

前記ハウジング（１００）は、第１の面（１１２）と前記第１の面（１１２）とは反対側の第２の面（１１４）とを有する本体（１１０）を有し、前記ポート（１５０）は前記第１の面（１１２）から延びる、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項3】

前記ベース部分（３２）は、前記ハウジング（１００）の前記ポート（１５０）に接続された内面（３４）と、前記ハウジング（１００）とは反対側を向く外面（３６）とを有し、前記アダプタ通路（４０）は前記内面（３４）内に延びる、請求項２に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項4】

前記アダプタ通路（４０）は、前記内面（３４）から前記第２の平面（Ｐ２）に平行な第１の方向に延びる第１の部分（４２）と、前記第１の部分（４２）から前記合わせ面（５２）へ延びる第２の部分（４４）とを有し、前記第２の部分（４４）は前記第１の部分（４２）に対して垂直である、請求項３に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項5】

前記ベース部分（３２）は、前記内面（３４）内に延び、かつ前記ダイヤフラム（２００）に対向するチャンバ（３７）を有し、前記アダプタ通路（４０）は前記チャンバ（３７）で終端する、請求項３に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項6】

前記合わせ面（５２）は、前記合わせ面（５２）内に延びる凹部（５４）を有し、前記アダプタ通路（４０）は、前記合わせ面（５２）の前記凹部（５４）で終端する、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項7】

前記凹部（５４）に配置されたアダプタシール（６０）をさらに備え、前記アダプタシール（６０）はエラストマー材料または金属材料である、請求項６に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項8】

前記センサ（１０）と前記アダプタ（３０）との間に配置された本体シール（２０）をさらに備え、前記本体シール（２０）は、前記ダイヤフラム（２００）の、前記キャビティ（１６０）とは反対側で、前記ポート（１５０）に配置されている、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項9】

前記本体シール（２０）は、溶接部（２９）によって前記ハウジング（１００）および前記アダプタ（３０）に接続されている、請求項８に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項10】

前記本体シール（２０）は、前記本体シール（２０）を通って延び、かつ前記アダプタ通路（４０）を前記ポート（１５０）に接続する中央通路（２８）を有する、請求項８に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項11】

前記センサアセンブリ（１）は、前記第２の平面（Ｐ２）に平行な方向にアセンブリ厚さ（Ｔ）を有し、前記アセンブリ厚さ（Ｔ）は、前記第１の平面（Ｐ１）に平行な方向のアセンブリ高さ（Ｈ）よりも小さい、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項12】

前記ダイ（３００）は、前記キャビティ（１６０）の圧力に従って撓むことが可能な薄膜（３０２）を有する、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項13】

前記ポート（１５０）は第１のポート（１５２）であり、前記キャビティ（１６０）は第１のキャビティ（１６２）であり、前記ダイヤフラム（２００）は前記センサ（１０）の第１のダイヤフラム（２０２）であり、前記センサ（１０）は、第２のポート（１５４）と、第２のキャビティ（１６４）と、前記第２のポート（１５４）に配置され、かつ前記第２のキャビティ（１６４）を閉塞する第２のダイヤフラム（２０４）とを含み、前記薄膜（３０２）は、前記第１のキャビティ（１６２）の第１の圧力（Ｐ１）と前記第２のキャビティ（１６４）の第２の圧力（Ｐ２）との差圧に従って撓むことが可能である、請求項１２に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項14】

前記ハウジング（１００）は、前記第１のポート（１５２）と前記第２のポート（１５４）とを接続する層流通路（１４６）を有し、前記層流通路（１４６）に配置された層流要素（６２）をさらに備える、請求項１３に記載のセンサアセンブリ（１）。

【請求項15】

前記アダプタ（３０）の前記端部分（５０）と前記ハウジング（１００）との間に配置された加熱要素（９０）と、前記ポート（１５０）の流体媒体の温度を測定する温度センサ（８０）とをさらに備える、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサアセンブリに関し、より詳細には、ダイヤフラムを有するセンサを備えるセンサアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

圧力センサは、一般に、ハウジングと、ハウジングに取り付けられたダイヤフラムとを有する。油がハウジングの通路内に配置され、検出ダイが、ハウジングにおいて油の中に配置される。外圧がダイヤフラムに加えられると、ダイヤフラムは撓み、ダイを取り囲む油に外圧を伝達し、同じ外圧をダイに付与する。ダイは、外圧に従って撓んで、外圧を表す電気信号を発生させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ダイヤフラムのサイズが大きくなると、ダイヤフラムは剛性が低くなり、少ない内圧の変化で、温度変化による油量の増加を吸収することができる。大きいダイヤフラムは、低圧範囲の用途において、より良好な性能が必要なセンサに使用される。しかしながら、例えば質量流量コントローラにおけるこれらの圧力センサの最近の用途では、グループ化された１つまたは複数のセンサの全体の占有面積を小さくするために、センサ厚さを薄くする必要がある。したがって、低圧範囲の用途における、ダイヤフラムを有する圧力センサは、センサの最大許容厚さによって決定される最大ダイヤフラムサイズの制限により、性能が低くなる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

センサアセンブリは、センサと、センサに接続されたアダプタとを備える。センサは、ポートおよびキャビティを有するハウジングと、ポートに配置され、かつキャビティを閉塞するダイヤフラムと、キャビティに配置されたダイとを含む。ダイヤフラムは、第１の平面で延びる。アダプタは、ハウジングに接続されたベース部分と、ベース部分から延びる端部分とを有する。端部分は、第１の平面に対して垂直な第２の平面で延びる合わせ面（接合面、mating surface）を有する。アダプタは、合わせ面をハウジングのポートに接続する、アダプタを通って延びるアダプタ通路を有する。

【0005】

以下で、添付図面を参照しながら、本発明を例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態によるセンサアセンブリの斜視図である。

【図2】センサアセンブリのセンサの断面斜視図である。

【図3】センサアセンブリのアダプタの斜視図である。

【図4】アダプタの断面斜視図である。

【図5】センサアセンブリの部分透過斜視図である。

【図6】別の実施形態によるセンサアセンブリの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下で、添付図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態について詳細に説明する。図中、同一の参照数字は同一の要素を指す。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が当業者に本開示の概念を伝えるように提供される。加えて、以下の詳細な説明では、説明の目的で、開示する実施形態の徹底的な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細を記載する。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくても１つまたは複数の実施形態を実施することもできることが明らかであろう。

【0008】

図面全体を通じて、図面を明確にするために、複数の同一の要素のうちの１つのみが図中で符号付けされることがあるが、本明細書の要素の詳細な説明は、図中に同一に現れる要素のそれぞれに同様に当てはまる。明細書全体を通じて、「高さ方向」、「深さ方向」、および「幅方向」などの方向の記述子が使用される。これらの記述子は、単に説明を明確にするため、および様々な方向を区別するためのものである。これらの方向の記述子は、開示する要素の特定の向きを示唆または要求するものではない。

【0009】

実施形態によるセンサアセンブリ１が、図１に示されている。センサアセンブリ１は、センサ１０と、センサ１０に取り付けられたアダプタ３０とを備える。

【0010】

図２に示すように、センサ１０は、ハウジング１００と、ハウジング１００に配置された複数のダイヤフラム２００と、ハウジング１００に配置されたダイ３００と、ハウジング１００を通って延びる複数のピン４００とを含む。

【0011】

図２に示すように、ハウジング１００は、第１の面１１２と第１の面１１２とは高さ方向Ｈに反対側の第２の面１１４とを有する本体１１０を含む。本体１１０は、第１の面１１２と第２の面１１４とを接続する複数の側壁１１６を有する。図示の実施形態において、側壁１１６は、本体１１０の略矩形の形状を形成する。他の実施形態において、本体１１０は、側壁１１６によって形成された異なる多角形形状を有することができる。

【0012】

図２に示すように、ハウジング１００は、本体１１０を通って延びる複数の通路１２０を有する。通路１２０は、側壁１１６のうちの１つを通って高さ方向Ｈに対して垂直な幅方向Ｗに延びる主通路１２２を含む。主通路１２２は、本体１１０を部分的に通って延びる。

【0013】

通路１２０は、図２に示す、主通路１２２から延びる複数のキャビティ通路１３０を含む。図示の実施形態において、キャビティ通路１３０は、主通路１２２に対して垂直な高さ方向Ｈに延びる。図２に示す実施形態において、キャビティ通路１３０は、主通路１２２が入る側壁１１６とは反対側の主通路１２２の端部から延びる第１のキャビティ通路１３２と、第１のキャビティ通路１３２と主通路１２２が入る側壁１１６との間で主通路１２２から延びる第２の通路１３４とを含む。

【0014】

図２に示すように、通路１２０は、本体１１０を通って延びる複数のピン通路１４０を含む。ピン通路１４０は、第２の面１１４を通って高さ方向Ｈに延びる。図示の実施形態において、ピン通路１４０は、主通路１２２の端部に隣接して位置し、主通路１２２とは交差しない。

【0015】

図２に示すように、ハウジング１００は、本体１１０から延びる複数のポート１５０を有する。図示の実施形態において、ポート１５０は、本体１１０の第１の面１１２から高さ方向Ｈに延びる第１の壁１５３を有する第１のポート１５２と、本体１１０の第１の面１１２から高さ方向Ｈに延びる第２の壁１５５を有する第２のポート１５４とを含む。図示の実施形態において、第１の壁１５３と第２の壁１５５とは、同一の広がり（coextensive）を有し、第１のポート１５２と第２のポート１５４との間に幅方向Ｗに単一の壁で形成されている。別の実施形態において、第１の壁１５３と第２の壁１５５とは、本体１１０から突出する別個のポート１５２、１５４を画定するように、幅方向Ｗに沿って互いに分離されていてもよい。

【0016】

ハウジング１００は、複数のキャビティ１６０を有する。図２に示す実施形態において、キャビティ１６０は、第１のポート１５２に配置された第１のキャビティ１６２と、第２のポート１５４に配置された第２のキャビティ１６４とを含む。キャビティ１６０は、本体１１０内に延びる、ハウジング１００の開口部である。第１のキャビティ通路１３２は、主通路１２２を第１のキャビティ１６２に接続し、第２のキャビティ通路１３４は、主通路１２２を第２のキャビティ１６４に接続する。図示の実施形態において、ピン通路１４０は、本体１１０の第２の面１１４から高さ方向Ｈに第１のキャビティ１６２内へ延びる。

【0017】

図示の実施形態において、ハウジング１００は、金属材料から単一部品で一体に形成されている。別の実施形態において、ハウジング１００を、複数の部品から形成し、互いに組み立てて、前述したハウジング１００の要素を形成してもよい。他の実施形態において、ハウジング１００を、金属以外の導電性材料から形成してもよく、または非導電性材料から形成してもよい。

【0018】

図２に示すように、ダイヤフラム２００は、ハウジング１００のポート１５０に配置されている。ダイヤフラム２００はそれぞれ、弾性的に可撓性の材料から形成されている。ダイヤフラム２００の弾性的に可撓性の材料は、ステンレス鋼などの薄い金属材料であってよく、または、より詳細に後述するように、力を伝達可能な他の導電性もしくは非導電性の可撓性材料であってよい。ダイヤフラム２００は、平面の要素であってよく、または図示の実施形態のように、波形の断面形状を有していてもよい。

【0019】

図２に示すように、ダイヤフラム２００はそれぞれ、幅方向Ｗおよび深さ方向Ｄを含む平面に直径２０８を有し、深さ方向Ｄは、幅方向Ｗおよび高さ方向Ｈに対して垂直である。実施形態において、直径２０８は８ｍｍ超である。ダイヤフラム２００が正方形形状または別の多角形形状などの円形形状以外の形状を有することのできる他の実施形態において、直径２０８は、ダイヤフラム２００の最大外寸を表す。

【0020】

図２に示す実施形態において、ダイヤフラム２００は、第１のポート１５２に配置された第１のダイヤフラム２０２と、第２のポート１５４に配置された第２のダイヤフラム２０４とを含む。第１のダイヤフラム２０２は、第１のポート１５２の第１の壁１５３に取り付けられ、第１のキャビティ１６２を閉塞する。第２のダイヤフラム２０４は、第２のポート１５４の第２の壁１５５に取り付けられ、第２のキャビティ１６４を閉塞する。ダイヤフラム２０２、２０４を、第１の溶接部２０９によって、または任意の他の形態の取付部によって、壁１５３、１５５に取り付けることができる。第１の溶接部２０９は、レーザ溶接部、抵抗溶接部、または任意の他の種類の溶接部であってよい。図２に示すように、第１のダイヤフラム２０２と第２のダイヤフラム２０４とは、第１の平面Ｐ１において互いに同一平面上にある。

【0021】

図２に示すように、ダイ３００は、第１のキャビティ１６２に配置され、ハウジング１００の本体１１０に取り付けられている。ダイ３００は、圧電式圧力センサであり、図示の実施形態において第１の薄膜３０２を有し、この第１の薄膜３０２は、その両側の圧力に従って弾性的に撓むことが可能である。ダイ３００は、第１の平面Ｐ１に平行なダイ平面ＰＤに沿って、ハウジング１００に取り付けられている。

【0022】

図２に示すように、ピン４００はそれぞれ、ピン通路１４０のうちの１つに配置され、ハウジング１００の外側の第１の端部４０２から第１のキャビティ１６２に配置された反対側の第２の端部４０４へ延びる。ピン４００は、ニッケルおよび／または金を含む金属合金などの導電性材料から形成されている。ピン４００のそれぞれの第２の端部４０４は、ワイヤボンド(wirebond)４２０によって第１のキャビティ１６２のダイ３００に電気的に接続されている。

【0023】

図２に示すように、ピン４００はそれぞれ、ピン通路１４０においてピン４００の周りに配置されたピンシール４１０を有する。ピンシール４１０は、ピン通路１４０において、ピン４００をハウジング１００に対して気密にシールする。実施形態において、ピンシール４１０はガラス材料であり、ハウジング１００およびピン４００とのガラス－金属結合(glass-to-metal bond)を形成する。

【0024】

センサ１０は、主通路１２２、キャビティ通路１３０、およびキャビティ１６０に油５００が充填されている。油５００は、ポート１５０に取り付けられたダイヤフラム２００によってキャビティ１６０に保持されている。油５００が主通路１２２、キャビティ通路１３０、およびキャビティ１６０に充填されると、図２に示すように、通路シール６００が、側壁１１６に隣接する主通路１２２の端部に位置決めされて、センサ１０の油５００を保持およびシールする。実施形態において、通路シール６００はガラス材料であり、ハウジング１００とのガラス－金属結合を形成する。他の実施形態において、油５００の代わりに異なる非圧縮性液体を使用してもよい。

【0025】

図２に示すように、センサアセンブリ１は、ハウジング１００のポート１５０に配置され、かつハウジング１００に取り付けられた複数の本体シール２０を含むことができる。本体シール２０のそれぞれは、第１の面２２と、第１の面２２とは高さ方向Ｈに反対側の第２の面２４とを有する。本体シール２０はそれぞれ、外周２６と、本体シール２０を通って延びる中央通路２８とを有する。図示の実施形態において、本体シール２０はそれぞれ円形の部材であるが、ハウジング１００のポート１５０の形状に一致する任意の形状であってよい。

【0026】

図２に示すように、本体シール２０は、ダイヤフラム２００の、キャビティ１６０とは反対側で、ポート１５０に配置されている。実施形態において、本体シール２０はそれぞれ、金属材料から形成されている。図２に示すように、本実施形態において、本体シール２０のそれぞれの第１の面２２は、ポート１５０のうちの１つに着座し、本体シール２０のそれぞれの外周２６は、第２の溶接部２９において、それぞれのポート１５２、１５４の壁１５３、１５５に溶接されている。本実施形態において、本体シール２０の第２の面２４は、高さ方向Ｈにおいて壁１５３、１５５の外面と同一平面にある。第２の溶接部２９は、レーザ溶接部、抵抗溶接部、または任意の他の種類の溶接部であってよい。
他の実施形態において、本体シール２０は、Ｏリングなどのエラストマー材料であってよく、または、Ｗリング、Ｃリング、Ｅリング、もしくは、ハウジング１００のポート１５０に取り付けることができ、後述するように機械加工面と気密シールを形成することができる任意の種類のシール要素などの別の種類の圧縮性金属材料であってよい。

【0027】

図１、図３、および図４に示すように、アダプタ３０は、ベース部分３２と、ベース部分３２から延びる端部分５０とを有する。

【0028】

図３および図４に示すように、ベース部分３２は、内面３４と、内面３４とは高さ方向Ｈに反対側の外面３６とを有する。ベース部分３２は、内面３４内に延びる複数のチャンバ３７を有する。チャンバ３７の数は、ハウジング１００のポート１５０の数に対応し、図示の実施形態において、ベース部分３２は、内面３４内に延びる第１のチャンバ３８と第２のチャンバ３９とを有する。第１のチャンバ３８および第２のチャンバ３９は、ベース部分３２の内面３４に凹み、互いに幅方向Ｗに分離されている。

【0029】

図１、図３、および図４に示すように、端部分５０は、深さ方向Ｄにおいてベース部分３２の端部に位置する。端部分５０は、ベース部分３２のフランジを形成する。図示の実施形態において、端部分５０は、幅方向Ｗにおいてベース部分３２と同じ幅を有するが、ベース部分３２の内面３４および外面３６から高さ方向Ｈに突出する。別の実施形態において、端部分５０は、高さ方向Ｈにおいてベース部分３２と同じ高さを有していてもよく、ベース部分３２の側面から幅方向Ｗに突出してもよい。さらなる実施形態において、端部分５０は、ベース部分３２から高さ方向Ｈおよび幅方向Ｗの両方に突出してもよい。

【0030】

図３に示すように、端部分５０は、高さ方向Ｈおよび幅方向Ｗによって画定された第２の平面Ｐ２で延びる合わせ面５２を有する。第２の平面Ｐ２における合わせ面５２は、ベース部分３２の内面３４および外面３６に対して垂直である。端部分５０は、合わせ面５２内に延びる一対の凹部５４を有する。図示の実施形態において、凹部５４は円形形状を有しているが、他の実施形態において、正方形形状などの他の形状を有していてもよい。

【0031】

図３および図４に示すように、複数のアダプタ通路４０が、アダプタ３０を通って延びる。アダプタ通路４０は、合わせ面５２をアダプタ３０のチャンバ３７に接続する。図４に示すように、アダプタ通路４０はそれぞれ、チャンバ３７のうちの１つにおいて内面３４から第２の平面Ｐ２に平行な高さ方向Ｈに延びる第１の部分４２と、第１の部分４２から深さ方向Ｄに合わせ面５２へ延びる第２の部分４４とを有する。第２の部分４４は、第１の部分４２に対して垂直である。図示の実施形態において、アダプタ通路４０のそれぞれの第２の部分４４は、合わせ面５２の凹部５４のうちの１つで終端する。

【0032】

図示の実施形態において、アダプタ３０は、金属材料から単一部品で一体に形成されている。別の実施形態において、アダプタ３０を、複数の部品から形成し、互いに組み立てて、前述したアダプタ３０の要素を形成してもよい。他の実施形態において、アダプタ３０を、金属以外の導電性材料から形成してもよく、または非導電性材料から形成してもよい。

【0033】

図１の実施形態に示すように、センサアセンブリ１は、合わせ面５２の凹部５４のそれぞれに配置され、かつアダプタ通路４０を取り囲むアダプタシール６０を含む。アダプタシール６０は、弾性的に圧縮性であり、Ｏリングなどのエラストマー材料であってよく、または、Ｗリング、Ｃリング、Ｅリング、もしくは機械加工面と気密シールを形成することができる任意の種類のシール要素などの金属材料であってよい。

【0034】

図１および図５において、センサアセンブリ１は、組み立てられた状態で示されている。図５で、アダプタ３０は、組立状態のセンサアセンブリ１の様々な部品の説明を容易にするために透過的であるが、図５は、アダプタ３０が透過的な材料特性を有することを示すものではない。アダプタ３０の可能な材料は、詳細に前述されている。

【0035】

図１および図５に示すように、アダプタ３０のベース部分３２は、ハウジング１００に接続されている。センサ１０とアダプタ３０との間に本体シール２０が配置された状態で、ベース部分３２の内面３４は、ハウジング１００のポート１５０に当接して接続されている。内面３４を、ポート１５０および本体シール２０に溶接することができる。アダプタ３０の外面３６は、ハウジング１００とは反対側を向く。ベース部分３２は、アダプタ３０の端部分５０がセンサ１０の端部から高さ方向Ｈに突出する状態で、ハウジング１００に取り付けられている。

【0036】

図５に示すように、ベース部分３２のチャンバ３７のそれぞれが、ハウジング１００のポート１５０のうちの１つに深さ方向Ｄに位置合わせされている。チャンバ３７はそれぞれ、ポート１５０のうちの１つに配置された本体シール２０のうちの１つおよびダイヤフラム２００のうちの１つに対向する。アダプタ通路４０はそれぞれ、合わせ面５２を、チャンバ３７のうちの１つと、本体シール２０のうちの１つを通って延びる中央通路２８のうちの１つとに流体接続する。この中央通路２８は、アダプタ通路４０を、ポート１５０のうちの１つに、ポート１５０に配置されたダイヤフラム２００の外側で接続する。アダプタ通路４０は、合わせ面５２をハウジング１００のポート１５０に接続する。

【0037】

センサアセンブリ１の使用時に、合わせ面５２は、マニホルドまたは他の面に取り付けられ、それを通って、液体またはガスなどの流体媒体が、合わせ面５２においてアダプタ３０のアダプタ通路４０に入り、アダプタ通路４０および本体シール２０の中央通路２８を通ってダイヤフラム２００に送られる。

【0038】

センサアセンブリ１の取付け向きで、合わせ面５２の第２の平面Ｐ２は、ダイヤフラム２００の第１の平面Ｐ１に対して垂直である。センサアセンブリ１は、合わせ面５２の第２の平面Ｐ２に平行な深さ方向Ｄに延びるアセンブリ厚さＴと、ダイヤフラム２００の第１の平面Ｐ１に平行な高さ方向Ｈに延びるアセンブリ高さＡとを有する。アセンブリ高さＡは、図２に示すダイヤフラム２００の直径２０８によって概ね決まる。アセンブリ厚さＴは、アセンブリ高さＡよりも小さい。実施形態において、ダイヤフラム２００の直径２０８は８ｍｍ超であり、アセンブリ厚さＴは８ｍｍ未満である。本発明によるセンサアセンブリ１は、アダプタ３０にアダプタ通路４０を組み込むことにより、アセンブリ厚さＴによって決まるセンサアセンブリ１の占有面積を比較的小さく維持しながら、ダイヤフラム２００がより大きい直径２０８を有することを可能にする。センサアセンブリ１は、低圧用途において、センサアセンブリ１の最大許容アセンブリ厚さＴを超えることなく、流体媒体の圧力を測定する際の性能を向上させるために、より高感度のダイヤフラム２００の使用を可能にする。

【0039】

センサアセンブリ１を使用して流体媒体の圧力を測定する間、センサアセンブリ１は、例えば、第１の圧力Ｒ１および第２の圧力Ｒ２を受ける。第１の圧力Ｒ１は、アダプタ通路４０のうちの１つを通り、本体シール２０のうちの１つの中央通路２８を通って伝達され、第１のポート１５２の第１のダイヤフラム２０２に作用する。第１のダイヤフラム２０２は、第１の圧力Ｒ１に比例して撓み、これに対応して、第１の圧力Ｒ１を第１のキャビティ１６２の油５００に伝達する。第１のキャビティ１６２の油５００は、第１の圧力Ｒ１を、図２に示すダイ３００の第１の薄膜３０２の第１の側に付与する。第２の圧力Ｒ２は、アダプタ通路４０のうちの１つを通り、本体シール２０のうちの１つの中央通路２８を通って伝達され、第２のポート１５４の第２のダイヤフラム２０４に作用する。
第２のダイヤフラム２０４は、第２の圧力Ｒ２に比例して撓み、これに対応して、第２の圧力Ｒ２を第２のキャビティ１６４の油５００に伝達する。図２に示すように、第２のキャビティ１６４の油５００は、主通路１２２およびキャビティ通路１３０に接続され、これらの領域１２２、１３０、１６４のそれぞれの油５００は、第２のダイヤフラム２０４の撓みによって第２の圧力Ｒ２を受ける。第１のキャビティ通路１３２の油５００は、第２の圧力Ｒ２を、ダイ３００の第１の薄膜３０２の第２の側に付与する。

【0040】

図２に示す実施形態において、第１の薄膜３０２は、第１のキャビティ１６２の第１の圧力Ｒ１と第２のキャビティ１６４の第２の圧力Ｒ２との差圧に従って撓む。第１の薄膜３０２の撓みにより、第１の薄膜３０２の両側の差圧を表す電気信号を発生させる。電気信号は、ダイ３００に接続されたピン４００を介してセンサ１０から外部に出力されてよい。別の実施形態において、第１の薄膜３０２は、第１のキャビティ１６２の第１の圧力Ｒ１のみを受け、第１の薄膜３０２の反対側に作用する真空または所定の圧力を有し、第１の薄膜３０２が、第１のキャビティ１６２の第１の圧力Ｒ１の絶対測定に従って撓むようになっている。別の実施形態において、センサ１０のダイ３００は、第１の薄膜３０２に加えて第２の薄膜を有することができる。第２の薄膜は、絶対圧力を測定することができ、第１の薄膜３０２と単一部品で一体に形成されてよい。

【0041】

図１～図５に示すセンサアセンブリ１において、センサ１０は、２つのポート１５０、２つのキャビティ１６０、および２つのダイヤフラム２００を有する。これに対応して、図示の実施形態のセンサアセンブリ１は、２つの本体シール２０を有し、アダプタ３０は、本体シール２０を介してポート１５０に連通する２つのアダプタ通路４０を有する。他の実施形態において、センサ１０は、１つのキャビティ１６０を有する１つのポート１５０と、ポート１５０に配置された１つのダイヤフラム２００とを有していてもよく、これに対応して、センサアセンブリ１は、１つの本体シール２０と、アダプタ３０の１つのアダプタ通路４０とを有していてもよい。
他の実施形態において、例えば図６の実施形態で後述するように、センサ１０は、３つ以上のポート１５０、キャビティ１６０、およびダイヤフラム２００と、対応する数の本体シール２０およびアダプタ３０のアダプタ通路４０とを有していてもよい。センサアセンブリ１の様々な実施形態において、これらの部品の数は変化し得るが、上記の機構は一貫しており、それぞれの実施形態に当てはまる。

【0042】

別の実施形態によるセンサアセンブリ１が、図６に示されている。同一の参照符号は同一の要素を指し、ここでは主に、図１～図５に示すセンサアセンブリ１の実施形態との違いを詳細に説明する。センサアセンブリ１は、例えば、質量流量計または質量流量コントローラで使用することができる。

【0043】

図６に示すように、本実施形態のセンサ１０は、第３のポート１５６に、第３のキャビティを閉塞する第３のダイヤフラム２０６を有する。本実施形態において、第１のキャビティ１６２を閉塞する、第１のポート１５２の第１のダイヤフラム２０２は、絶対圧力を測定するように撓むことが可能な薄膜を有するダイを含むことができる。第２のポート１５４の第２のダイヤフラム２０４と第３のポート１５６の第３のダイヤフラム２０６とはそれぞれ、差圧を測定するように撓むことが可能な薄膜を有するダイをそれぞれ含む第２のキャビティ１６４と第３のキャビティとを閉塞する。

【0044】

図６に示す実施形態において、センサアセンブリ１は、本体１１０の側壁１１６のうちの１つに取り付けられ、かつハウジング１００の本体１１０の通路１２０に連通する弁７０を備える。弁７０は、ハウジング１００の通路１２０およびポート１５０内への流体媒体の流れを調整するように制御可能である。

【0045】

ハウジング１００の通路１２０は、本体１１０を通って延びる第１の弁通路１４２、第２の弁通路１４４、および層流通路(laminar passageway)１４６を含む。第１の弁通路１４２は、弁７０を第１のポート１５２に接続する。第２の弁通路１４４は、弁７０を第２のポート１５４に接続する。層流通路１４６は、第２のポート１５４を第３のポート１５６に接続する。図６に示す実施形態において、端部分５０は、端部分５０の幅方向Ｗにおける両端部に位置する一対の合わせ面５２を有することができる。

【0046】

図６のセンサアセンブリ１は、層流通路１４６に配置された層流要素(laminar flow element)６２を備える。弁７０により、流体媒体が第２の弁通路１４４に入ることができ、流体媒体が第２のポート１５４を通過した後、層流要素６２は、流体媒体の流れを分割して、第２のポート１５４のダイによって測定された差圧が、第３のポート１５６のダイによって測定された差圧とは異なるようにする。層流要素６２は、質量流量測定および制御の用途で使用される任意の種類の層流要素であってよい。

【0047】

図６のセンサアセンブリ１は、第３のポート１５６の流体媒体の温度を測定する温度プローブ８０と、アダプタ３０の端部分５０とハウジング１１０との間に配置された加熱要素９０とを備える。流体またはガスの温度を制御するために使用されるヒータカートリッジまたは任意の他の種類の加熱要素などの加熱要素９０は、温度プローブ８０から温度信号を受け取り、第３のポート１５６の流体媒体の温度を、第２のポート１５４の流体媒体の温度に略等しくなるよう維持するように作動する。このように温度を維持することにより、高温ガス用途における流体媒体のより正確な測定が可能になる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】