JPH0772029A - Pressure sensor - Google Patents
Pressure sensorInfo
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- JPH0772029A JPH0772029A JP13922394A JP13922394A JPH0772029A JP H0772029 A JPH0772029 A JP H0772029A JP 13922394 A JP13922394 A JP 13922394A JP 13922394 A JP13922394 A JP 13922394A JP H0772029 A JPH0772029 A JP H0772029A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は流体の圧力を検知する圧
力センサに係り、特に、例えば、半導体のウエット処理
において用いられる硝酸、塩酸等のような腐食性溶液の
圧力を検知する場合に好適に用いられる圧力センサに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for detecting the pressure of a fluid, and is particularly suitable for detecting the pressure of a corrosive solution such as nitric acid or hydrochloric acid used in the wet processing of semiconductors. The present invention relates to a pressure sensor used in.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、超ＬＳＩ等の半導体製造プロセス
においては、ウェハの表面洗浄やエッチング処理等にお
いて多数のウエット処理が行なわれており、これらの処
理では、通常の半導体用グレードより高純度、高清浄度
の腐食性溶液、すなわち、硝酸（ＨＮＯ3）、塩酸（Ｈ
Ｃｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化水素酸（ＨＦ）等を
含む腐食性溶液が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process such as a VLSI, a large number of wet processes such as surface cleaning and etching processes for wafers are performed. Highly clean corrosive solution, namely nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (H
Cl), sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), and other corrosive solutions are used.
【０００３】図５は、これらの溶液の圧力を検知するセ
ンサの一例である圧力センサ１を示している。この圧力
センサ１は略円筒状のステンレス製のハウジング２の先
端部壁面２a中央に、厚みを周囲より薄くしてなるダイ
ヤフラム部３が形成され、該ダイヤフラム部３には注入
されたシリコンオイル４を介してセンサ素子５の感圧部
５ａが密着され、該センサ素子５はＯリング６、センサ
押え板７及びセンサ押え螺子８により該ハウジング２内
に固定され、センサ押え螺子８には温度補償回路が形成
された温度補償基板９が当接され、該温度補償基板９に
はケーブル１０が接続され、このケーブル１０はキャッ
プ１１及びＯリング１２，１３によりハウジング２に固
定されている。この圧力センサ１は、Ｏリング１４を介
して腐食性溶液Ｓが充填されたケース１５に密着した状
態で固定されている。FIG. 5 shows a pressure sensor 1 which is an example of a sensor for detecting the pressure of these solutions. In this pressure sensor 1, a diaphragm portion 3 having a thickness smaller than the surroundings is formed at the center of a front end wall surface 2a of a substantially cylindrical housing 2 made of stainless steel, and the injected silicone oil 4 is filled in the diaphragm portion 3. The pressure-sensitive portion 5a of the sensor element 5 is brought into close contact therewith, and the sensor element 5 is fixed in the housing 2 by the O-ring 6, the sensor pressing plate 7 and the sensor pressing screw 8, and the sensor pressing screw 8 has a temperature compensation circuit. The temperature compensating substrate 9 having the above is abutted, and the cable 10 is connected to the temperature compensating substrate 9, and the cable 10 is fixed to the housing 2 by the cap 11 and the O-rings 12 and 13. The pressure sensor 1 is fixed in a state of being in close contact with a case 15 filled with the corrosive solution S via an O-ring 14.
【０００４】この圧力センサ１においては、センサ素子
５の感圧部５ａがシリコンオイル４及びダイヤフラム部
３を介して腐食性溶液Ｓの圧力を検知し、この圧力値は
電気信号に変換されて温度補償基板９により抵抗値の温
度変化が補正され、外部に取り出される。In this pressure sensor 1, the pressure sensitive portion 5a of the sensor element 5 detects the pressure of the corrosive solution S via the silicone oil 4 and the diaphragm portion 3, and this pressure value is converted into an electric signal to obtain the temperature. The compensation substrate 9 corrects the temperature change of the resistance value and takes it out.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記の圧力センサ１で
は、ハウジング２の材質がステンレスであるために硝酸
（ＨＮＯ3）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フ
ッ化水素酸（ＨＦ）等の強酸に侵され易く、耐薬品性が
不十分であるという欠点があった。また、感圧部５ａが
シリコンオイル４及びダイヤフラム部３を介して腐食性
溶液Ｓの圧力を検知しているために、シリコンオイル４
により測定精度及び応答性が低下し、測定精度及び応答
性を向上させることが難しいという欠点もあった。In the above pressure sensor 1, since the housing 2 is made of stainless steel, nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), etc. It has a drawback that it is easily attacked by strong acid and its chemical resistance is insufficient. Further, since the pressure sensitive portion 5a detects the pressure of the corrosive solution S via the silicone oil 4 and the diaphragm portion 3, the silicone oil 4
As a result, the measurement accuracy and responsiveness are lowered, and it is difficult to improve the measurement accuracy and responsiveness.
【０００６】そこで、本出願人は、耐薬品性および測定
精度を向上させることを目的として、ハウジングをフッ
素樹脂を主成分とする材料によって構成するとともに、
フッ素樹脂のガス透過性を補うためにハウジングのダイ
ヤフラム部に対向するセンサ素子の感圧部を耐薬品性の
優れたガラスによって構成する圧力センサを案出し、特
願平４ー２７６３７３号として出願した。[0006] Therefore, the applicant of the present invention, in order to improve the chemical resistance and measurement accuracy, the housing is made of a material containing a fluororesin as a main component, and
In order to supplement the gas permeability of the fluororesin, we devised a pressure sensor in which the pressure sensitive part of the sensor element facing the diaphragm part of the housing is made of glass with excellent chemical resistance, and filed as Japanese Patent Application No. 4-276373. .
【０００７】しかしながら、上記圧力センサにあって
は、以下の新たな問題点があることがわかった。すなわ
ち、フッ素樹脂は熱膨張量あるいは熱収縮量が大きく、
ハウジング全てをフッ素樹脂で作る場合、体積が大きく
なる分、温度変化に伴う熱伸縮量が増す。特に、ダイヤ
フラム部は極薄く作られているため、ハウジングが熱等
によって変形する場合、その影響を受け易いことから、
温度変化に伴う測定誤差が大きくなる欠点があった。ま
た、ダイヤフラム部に対してセンサ素子を同軸状に配置
するのが好ましいが、ダイヤフラム部はハウジングと一
体的に作られているため、組付時においてセンサ素子と
ダイヤフラム部とが同軸状位置からずれる場合には、そ
れを補正することができず、このことが前記測定誤差を
大きくさせるという欠点をより助長していた。However, it has been found that the above pressure sensor has the following new problems. That is, the fluororesin has a large amount of thermal expansion or thermal contraction,
When the entire housing is made of fluororesin, the amount of thermal expansion and contraction accompanying temperature changes increases as the volume increases. Especially, since the diaphragm part is made extremely thin, when the housing is deformed by heat etc., it is easily affected by it.
There is a drawback that the measurement error due to the temperature change becomes large. Further, it is preferable to dispose the sensor element coaxially with the diaphragm portion, but since the diaphragm portion is made integrally with the housing, the sensor element and the diaphragm portion are displaced from the coaxial position when assembled. In some cases, it could not be compensated, which further aggravated the measurement error.
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、耐薬品性を向上させることができるのは勿
論、それに加えて、センサとしての測定精度及び応答性
をさらに向上させることができる圧力センサを提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is of course possible to improve not only chemical resistance but also measurement accuracy and responsiveness as a sensor. It is to provide a pressure sensor capable of
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、ハウジングに壁面の厚さ
を周囲の壁面の厚さよりも薄く設定したダイヤフラム部
を設け、該ダイヤフラム部に感圧部が対向するように前
記ハウジング内にセンサ素子を収容し、ハウジングが流
体中に挿入されたときに流体の圧力を前記感圧部がダイ
ヤフラム部を介して検知する圧力センサにおいて、前記
ハウジングをフッ素樹脂を主成分とする材料によって構
成するとともに、前記センサ素子の感圧部をガラスによ
り構成し、しかも、前記ハウジングを、少なくともダイ
ヤフラム部を含む部分とセンサ素子を収容する部分とに
分れる多分割構造にしたことを特徴とする。請求項２記
載の発明では、前記ダイヤフラム部と前記感圧部とのい
ずれか一方に、互いに接近する方向へ突出する突出部を
設けたことを特徴とする。請求項３記載の発明では、前
記感圧部を構成する耐蝕性材料として、ガラスを用いた
ことを特徴とする。請求項４記載の発明では、前記感圧
部を構成する耐蝕性材料として、金属の表面にコーティ
ングしたセラミックスを用いたことを特徴とする。さら
に、請求項５記載の発明では、測定対象となる流体の圧
力をかける前の初期状態で、前記感圧部に予め初期圧力
をかけるように、前記ダイヤフラム部を前記感圧部に当
接させた状態でハウジング本体内に組み付けていること
を特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to claim 1, the housing is provided with a diaphragm portion in which the thickness of the wall surface is set thinner than the thickness of the surrounding wall surface, and the diaphragm portion is provided. In the pressure sensor, the sensor element is housed in the housing so that the pressure-sensitive portion faces each other, and the pressure-sensitive portion detects the pressure of the fluid when the housing is inserted into the fluid by the diaphragm portion. The housing is made of a material whose main component is fluororesin, the pressure-sensitive portion of the sensor element is made of glass, and the housing is divided into at least a portion including the diaphragm portion and a portion for housing the sensor element. It is characterized by having a multi-divided structure. The invention according to claim 2 is characterized in that one of the diaphragm portion and the pressure-sensitive portion is provided with a protruding portion that protrudes in a direction toward each other. The invention according to claim 3 is characterized in that glass is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion. The invention according to claim 4 is characterized in that a ceramic coated on the surface of a metal is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion. Further, in the invention according to claim 5, the diaphragm portion is brought into contact with the pressure sensitive portion so that the initial pressure is applied to the pressure sensitive portion in the initial state before the pressure of the fluid to be measured is applied. It is characterized in that it is assembled in the housing body in the closed state.
【００１０】[0010]
【作用】請求項１記載の圧力センサでは、ハウジングを
フッ素樹脂を主成分とする材料とすることにより、硝酸
（ＨＮＯ3）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フ
ッ化水素酸（ＨＦ）等を含む腐食性溶液に対する耐薬品
性が向上する。このフッ素樹脂は、腐食性溶液に対する
耐薬品性は優れているが、一般的に樹脂にはガス透過が
あるために腐食性ガスがダイヤフラム部を透過してハウ
ジング内に侵入しセンサ素子を劣化させてしまうという
欠点がある。そこで、前記センサ素子の感圧部を耐薬品
性に優れた耐蝕性材料とすることにより、センサ素子の
劣化を防止する。In the pressure sensor according to the first aspect of the present invention, nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), etc. are used by forming the housing from a material whose main component is fluororesin. Chemical resistance to corrosive solutions containing is improved. This fluororesin has excellent chemical resistance to corrosive solutions, but since the resin generally has gas permeation, the corrosive gas permeates the diaphragm part and enters the housing to deteriorate the sensor element. There is a drawback that it will end up. Therefore, the pressure-sensitive portion of the sensor element is made of a corrosion-resistant material having excellent chemical resistance to prevent the sensor element from deteriorating.
【００１１】また、前記ハウジングを、少なくともダイ
ヤフラム部を含む部分とセンサ素子を収容する部分とに
分れる多分割構造にし、前記センサ素子を収容する部分
であるハウジング本体の変形が直接ダイヤフラム部に伝
わらないようにしたため、ハウジングを腐食性溶液に対
する耐薬品性は優れているものの熱膨張量あるいは熱収
縮量が大きいフッ素樹脂で作ったところで、熱変形のダ
イヤフラム部への影響を少なくすることができ、もって
測定精度を向上させることができる。Further, the housing has a multi-divided structure that is divided into at least a portion including the diaphragm portion and a portion for accommodating the sensor element, and the deformation of the housing main body which is the portion for accommodating the sensor element is directly transmitted to the diaphragm portion. Since it is not made, the housing is made of fluororesin with a large amount of thermal expansion or thermal contraction although it has excellent chemical resistance to corrosive solutions, but the effect of thermal deformation on the diaphragm part can be reduced. Therefore, the measurement accuracy can be improved.
【００１２】また、請求項２記載の圧力センサによれ
ば、前記ダイヤフラム部と前記感圧部とのいずれか一方
に、互いに接近する方向へ突出する突出部を設け、この
突出部を介して両者を当接させるようにしたため、ダイ
ヤフラム部をセンサ素子の受圧部との当接部分を常に一
定箇所（例えば、ダイヤフラム部および受圧部の各中央
箇所）に設定することができ、ダイヤフラム部の変化を
一定の関係をもって受圧部に伝えることができる。ま
た、バランス良く当接させるために、該ダイヤフラム部
の受圧部対向面側をフラットに精密加工していたが、そ
のような手間は不要になる。Further, according to the pressure sensor of the second aspect, one of the diaphragm portion and the pressure-sensitive portion is provided with a projecting portion projecting in a direction in which they approach each other, and both are provided via this projecting portion. The contact portion of the diaphragm with the pressure receiving portion of the sensor element can always be set to a fixed position (for example, the central portion of each of the diaphragm portion and the pressure receiving portion), and the change of the diaphragm portion can be prevented. The pressure can be transmitted to the pressure receiving portion with a certain relationship. Further, in order to bring them into contact with each other in a well-balanced manner, the surface of the diaphragm portion facing the pressure receiving portion has been precision machined to a flat shape, but such a trouble is not necessary.
【００１３】請求項３記載の圧力センサによれば、前記
感圧部を構成する耐蝕性材料として、ガラスを用いてお
り、ガラスは加工が容易でかつ容易に入手できしかも非
常に耐蝕性に優れるので、本発明の圧力センサの感圧部
として好適である。According to the pressure sensor of the third aspect, glass is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion, and the glass is easy to process, is easily available, and has excellent corrosion resistance. Therefore, it is suitable as a pressure-sensitive portion of the pressure sensor of the present invention.
【００１４】請求項４記載の圧力センサによれば、前記
感圧部を構成する耐蝕性材料として、金属の表面にコー
ティングしたセラミックスを用いており、ベースとなる
金属として加工性に優れるものを用いれば、センサ素子
の感圧部を任意に形状に容易に加工することができる。
しかも、感圧部に必要な強度を、ベースとなる金属に持
たせることにより、セラミックスのコーティング層の厚
みは、耐薬品性を有するに必要最小限に止めることがで
き、このように、弾性としての機能が小さいセラミック
スのコーティング層をできるだけ薄くすることにより、
耐蝕性を維持しつつ測定精度をより向上させることがで
きる。According to the pressure sensor of the fourth aspect, ceramics coated on the surface of a metal is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion, and a base metal having excellent workability is used. For example, the pressure-sensitive portion of the sensor element can be easily processed into an arbitrary shape.
Moreover, by giving the base metal the necessary strength for the pressure-sensitive portion, the thickness of the ceramic coating layer can be kept to the minimum necessary to have chemical resistance. By making the ceramic coating layer with a small function as thin as possible,
The measurement accuracy can be further improved while maintaining the corrosion resistance.
【００１５】さらに、請求項５記載の発明では、初期状
態で感圧部に予め初期圧力をかけているため、この種圧
力センサで生じがちな測定時のヒステリシスの発生を未
然に防止でき、その分測定精度を向上させることができ
る。Further, in the invention according to the fifth aspect, since the initial pressure is applied to the pressure sensitive portion in the initial state in advance, it is possible to prevent the occurrence of hysteresis, which is apt to occur in this kind of pressure sensor, at the time of measurement. Minute measurement accuracy can be improved.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明に係る実施例の圧力センサにつ
いて図面を参照して説明する。 〈第１実施例〉図１ないし第３図は、圧力センサ２１の
第１実施例を示す図である。なお、この圧力センサ２１
は従来の圧力センサ１を改良したものであり、図１にお
いて図２と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を
省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIGS. 1 to 3 are views showing a first embodiment of the pressure sensor 21. The pressure sensor 21
Is a modification of the conventional pressure sensor 1. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００１７】この圧力センサ２１では、略円筒状のテフ
ロン（フッ素樹脂）製のハウジング２２の先端部壁面中
央に、厚みを周囲より薄くしてなるダイヤフラム部２３
が形成され、該ダイヤフラム部２３にはセンサ素子２４
の感圧部２４ａが密着されている。テフロン（フッ素樹
脂）は、硝酸（ＨＮＯ3）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2
ＳＯ4）、フッ化水素酸（ＨＦ）等を含む腐食性溶液に
腐食され難く、極めて耐薬品性に優れている。また、こ
こでは、感圧部２４ａを耐薬品性に優れたガラスとする
ことにより、ダイヤフラム部２３を透過した腐食性ガス
による劣化を防止している。In this pressure sensor 21, a diaphragm portion 23 having a thickness smaller than the surroundings is provided at the center of the wall surface of the tip portion of a housing 22 made of a substantially cylindrical Teflon (fluororesin).
Is formed, and a sensor element 24 is formed on the diaphragm portion 23.
The pressure-sensitive portion 24a is closely attached. Teflon (fluorine resin) is nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2
It is not easily corroded by corrosive solutions containing SO4), hydrofluoric acid (HF), etc., and has excellent chemical resistance. Further, here, the pressure-sensitive portion 24a is made of glass having excellent chemical resistance to prevent deterioration due to the corrosive gas that has permeated the diaphragm portion 23.
【００１８】前記ハウジング２２は、ダイヤフラム部２
３を含む流体導入部２５と、その後部に配置されてセン
サ素子２４を収容するハウジング本体２６とからなる２
分割構造になっている。ハウジング本体２６の前部に設
けられた雌螺子部２６ａは、流体導入部２５の後部に設
けられた雄螺子部２５ａに螺合され、またそれらの螺合
部分にピン２７が挿入されることにより、流体導入部２
５とハウジング本体２６とは一体的に連結されている。
流体導入部２５とハウジング本体２６とは、前記したよ
うにともにフッ素樹脂によって作られる。なお、２８は
ハウジング本体２６の外周を覆うハウジングカバー、２
９は中継基板である。The housing 22 has a diaphragm portion 2.
2 including a fluid introducing portion 25 including 3 and a housing main body 26 that is disposed at the rear portion and accommodates the sensor element 24
It has a divided structure. The female screw part 26a provided on the front part of the housing body 26 is screwed into the male screw part 25a provided on the rear part of the fluid introducing part 25, and the pin 27 is inserted into these screwed parts. , Fluid introduction part 2
5 and the housing body 26 are integrally connected.
The fluid introducing portion 25 and the housing body 26 are both made of fluororesin as described above. Reference numeral 28 denotes a housing cover that covers the outer periphery of the housing body 26, and
Reference numeral 9 is a relay board.
【００１９】また、前記ダイヤフラム部２３の中央に
は、図３に示すように感圧部２４ａ側へ突出する突出部
２８が形成されている。この突出部２８は、ダイヤフラ
ム部２３と同軸状に設けられる前記センサ素子２４の感
圧部２４ａの中央に当接する。Further, as shown in FIG. 3, a protrusion 28 is formed at the center of the diaphragm portion 23 so as to protrude toward the pressure sensitive portion 24a. The protruding portion 28 abuts on the center of the pressure-sensitive portion 24a of the sensor element 24 provided coaxially with the diaphragm portion 23.
【００２０】さらに、前記流体導入部２５を前記ハウジ
ング本体２６に組み付ける際、ダイヤフラム部２３に流
体の圧力が加わらない初期状態において、感圧部２４ａ
に予め所定の圧力が加わるように、前記ダイヤフラム部
２３の突出部２８を感圧部２４ａに当接させてかつ同突
出部２８を感圧部２４ａ側へ若干押圧させた状態で組み
付けている。Further, when the fluid introducing portion 25 is assembled to the housing main body 26, the pressure sensing portion 24a is in an initial state where the fluid pressure is not applied to the diaphragm portion 23.
The protrusion 28 of the diaphragm portion 23 is attached to the pressure-sensitive portion 24a so that a predetermined pressure is applied to the pressure-sensitive portion 24a, and the protrusion 28 is slightly pressed toward the pressure-sensitive portion 24a.
【００２１】この圧力センサ２１においては、センサ素
子２４の感圧部２４ａがダイヤフラム部２３にかかる腐
食性溶液の圧力を直接検知し、この圧力値は電気信号に
変換されて温度補償基板９により抵抗値の温度変化が補
正され、外部に取り出される。したがって、従来のよう
にシリコンオイルによる測定精度及び応答性の低下がな
く、測定精度及び応答性が向上する。In this pressure sensor 21, the pressure sensitive portion 24a of the sensor element 24 directly detects the pressure of the corrosive solution applied to the diaphragm portion 23, and this pressure value is converted into an electric signal and the temperature compensating substrate 9 causes resistance. The temperature change of the value is corrected and taken out. Therefore, unlike the conventional case, the measurement accuracy and response are not deteriorated by the silicone oil, and the measurement accuracy and response are improved.
【００２２】上記圧力センサ２１によれば、ハウジング
２２をテフロン（フッ素樹脂）製としたので、硝酸（Ｈ
ＮＯ3）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化
水素酸（ＨＦ）等を含む腐食性溶液に腐食され難く、耐
薬品性を大幅に向上させることができる。また、感圧部
２４ａを耐薬品性に優れたガラスとしたので、ダイヤフ
ラム部２３を透過した腐食性ガスによる劣化を防止する
ことができ、耐薬品性を大幅に向上させることができ
る。According to the pressure sensor 21, since the housing 22 is made of Teflon (fluorine resin), nitric acid (H
NO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), etc. are not easily corroded and the chemical resistance can be greatly improved. Further, since the pressure sensitive portion 24a is made of glass having excellent chemical resistance, deterioration due to the corrosive gas that has permeated the diaphragm portion 23 can be prevented, and chemical resistance can be greatly improved.
【００２３】また、前記ハウジング２２を、ダイヤフラ
ム部２３を含む部分である流体導入部２５と、センサ素
子２４を収容する部分であるハウジング本体２６との２
分割構造にしたので、ハウジング本体２６の変形が直接
ダイヤフラム部２３に伝わることがなく、ハウジング２
２を腐食性溶液に対する耐薬品性は優れているものの熱
膨張量あるいは熱収縮量が大きいフッ素樹脂で作ったと
ころで、ハウジング本体２６側のダイヤフラム部２３へ
の熱変形の影響を少なくすることができ、もって、耐薬
品性並びに測定精度を同時に向上させることができる。Further, the housing 22 includes a fluid introducing portion 25 which is a portion including the diaphragm portion 23 and a housing main body 26 which is a portion accommodating the sensor element 24.
Because of the divided structure, the deformation of the housing body 26 is not directly transmitted to the diaphragm portion 23, and the housing 2
When 2 is made of a fluororesin having excellent chemical resistance to a corrosive solution but having a large amount of thermal expansion or contraction, the influence of thermal deformation on the diaphragm portion 23 on the housing body 26 side can be reduced. Therefore, chemical resistance and measurement accuracy can be improved at the same time.
【００２４】また、上記のようにダイヤフラム部２３を
含む部分である流体導入部２５をハウジング本体２６か
ら分割する構造にしたので、加工対象が小さくなる分ダ
イヤフラム部２３の加工精度を上げることができ、合わ
せて、流体導入部２５をハウジング本体２６に組み付け
る際、両者の位置調整ができることから、ダイヤフラム
部２３をセンサ素子２４の感圧部２４ａに同軸状となる
よう正確に組み付けることができる。ダイヤフラム部２
３を感圧部２４ａに同軸状に配置するのが最もダイヤフ
ラム部の変位を検知し易くなることから、この点におい
ても測定精度を向上させることができる。Further, since the fluid introducing portion 25, which is the portion including the diaphragm portion 23, is divided from the housing main body 26 as described above, the processing accuracy of the diaphragm portion 23 can be increased as the processing object becomes smaller. In addition, since the positions of the fluid introducing portion 25 and the housing body 26 can be adjusted when the fluid introducing portion 25 is assembled, the diaphragm portion 23 can be accurately assembled to the pressure sensing portion 24a of the sensor element 24 so as to be coaxial. Diaphragm part 2
Since the displacement of the diaphragm portion can be detected most easily by arranging 3 coaxially with the pressure sensitive portion 24a, the measurement accuracy can be improved in this respect as well.
【００２５】また、前記ダイヤフラム部２３の中央に突
出部２８を設け、この突出部２８を介してダイヤフラム
部２３の変位をセンサ素子２４に伝えるようにしてお
り、ダイヤフラム部２３の変化を一定の関係をもって感
圧部２４ａに確実に伝えることができるため、より一
層、測定精度を向上させることができる。ちなみに、ダ
イヤフラム部２３に突出部２８を設けない場合には、ダ
イヤフラム部２３の変位をセンサ素子２４に伝えるため
に、ダイヤフラム部２３のセンサ素子２４への当接面を
フラットに仕上げ、かつこのフラットな当接面をセンサ
素子２４の感圧部２４ａの面に対して平行に仕上げる必
要があるが、実際の加工は難しく、所望どおりの精度が
出ず、ひいては測定精度が低下する不具合が生じる。Further, a protrusion 28 is provided at the center of the diaphragm portion 23, and the displacement of the diaphragm portion 23 is transmitted to the sensor element 24 via the protrusion 28, so that the change of the diaphragm portion 23 is fixed. Since the pressure can be reliably transmitted to the pressure sensitive portion 24a, the measurement accuracy can be further improved. Incidentally, when the diaphragm portion 23 is not provided with the protruding portion 28, in order to transmit the displacement of the diaphragm portion 23 to the sensor element 24, the contact surface of the diaphragm portion 23 to the sensor element 24 is finished flat, and However, it is necessary to finish the contact surface parallel to the surface of the pressure-sensitive portion 24a of the sensor element 24, but it is difficult to perform the actual processing, the desired accuracy is not obtained, and the measurement accuracy is lowered.
【００２６】さらに、この圧力センサ２１では、前記ダ
イヤフラム部２３の突出部２８を感圧部２４ａに当接さ
せてかつ同突出部２８を感圧部２４ａ側へ若干押圧させ
た状態で組み付け、これにより、初期状態で感圧部２４
ａに予め初期圧力をかけているので、この種圧力センサ
において、センサ素子自身の弾性に伴う測定時のヒステ
リシスの発生を未然に防止でき、その分測定精度を向上
させることができる。Further, in the pressure sensor 21, the protrusion 28 of the diaphragm portion 23 is attached to the pressure-sensitive portion 24a, and the protrusion 28 is slightly pressed toward the pressure-sensitive portion 24a. As a result, in the initial state, the pressure sensitive portion 24
Since the initial pressure is applied to a in advance, in this type of pressure sensor, it is possible to prevent the occurrence of hysteresis during measurement due to the elasticity of the sensor element itself, and the measurement accuracy can be improved accordingly.
【００２７】〈第２実施例〉第４図は圧力センサ２１の
第２実施例の要部を示す図である。前記第１実施例で
は、センサ素子２４の感圧部を構成する耐蝕性材料とし
てガラスを用いているが、この実施例では、センサ素子
２４の感圧部を構成する耐蝕性材料として金属３１の表
面にコーティングしたセラミックス３２を用いている。<Second Embodiment> FIG. 4 is a view showing the essential parts of a second embodiment of the pressure sensor 21. In the first embodiment, glass is used as the corrosion-resistant material that forms the pressure-sensitive portion of the sensor element 24, but in this embodiment, the metal 31 is used as the corrosion-resistant material that forms the pressure-sensitive portion of the sensor element 24. The ceramic 32 coated on the surface is used.
【００２８】金属３１は、例えば、耐熱性に優れるハス
テロイが用いられ、セラミックス３２としては炭化ケイ
素が用いられる。金属３１は有底円弧状に形成されてお
り、その円筒部はセンサ素子２４を把持する把持部とし
ての機能し、円板状の底部はその前記ダイヤフラム部２
３側に前記セラミックス３２をコーティングされて感圧
部として機能する。As the metal 31, for example, Hastelloy having excellent heat resistance is used, and as the ceramic 32, silicon carbide is used. The metal 31 is formed in an arc shape having a bottom, the cylindrical portion thereof functions as a grip portion for gripping the sensor element 24, and the disc-shaped bottom portion thereof is the diaphragm portion 2 thereof.
The ceramics 32 is coated on the side 3 to function as a pressure sensitive portion.
【００２９】この第２実施例の圧力センサによれば、セ
ンサ素子２４の感圧部を構成する耐蝕性材料として、金
属３１の表面にコーティングしたセラミックス３２を用
いており、ベースとなる金属として加工性に優れるもの
を用いれば、任意に形状に容易に加工することができ
る。しかも、センサ素子の感圧部に必要な強度を、ベー
スとなる金属に持たせることにより、セラミックス３２
のコーティング層の厚みは、耐薬品性を有するに必要最
小限に止めることができ、このように、弾性としての機
能が小さいセラミックス３２のコーティング層をできる
だけ薄くすることにより、耐蝕性を維持しつつ測定精度
をより向上させることが可能となる。According to the pressure sensor of the second embodiment, the ceramic 32 coated on the surface of the metal 31 is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion of the sensor element 24, and is processed as the base metal. By using a material having excellent properties, it can be easily processed into an arbitrary shape. Moreover, by providing the base metal with the strength required for the pressure sensitive portion of the sensor element, the ceramic 32
The thickness of the coating layer can be kept to the minimum necessary to have chemical resistance. Thus, by making the coating layer of the ceramic 32, which has a small elastic function, as thin as possible, corrosion resistance can be maintained. It is possible to further improve the measurement accuracy.
【００３０】なお、本発明は前記実施例のみに限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であ
れば、種々の変更を加え得るのは勿論である。例えば、
前記各実施例では、ハウジング２２を２分割構造にして
いるが、これに限られることなく、３分割あるいはそれ
以上の多分割構造にしてもよく、要は、ダイヤフラム部
２３を含む部分と、他の部分とを別体に構成すればよ
い。また、前記各実施例では、ダイヤフラム部２３の中
央に突出部２８を設けたが、これに限られることなく、
逆にダイヤフラム部２３に対向するセンサ素子２４の感
圧部２４ｅ側中央に突出部を設けてもよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example,
In each of the above-described embodiments, the housing 22 has a two-divided structure, but it is not limited to this and may have a multi-divided structure of three or more parts. It may be configured as a separate body from the part. Further, in each of the above-described embodiments, the protrusion 28 is provided at the center of the diaphragm portion 23, but the present invention is not limited to this.
Conversely, a protrusion may be provided at the center of the sensor element 24 facing the diaphragm portion 23 on the pressure sensitive portion 24e side.
【００３１】また、前記実施例では、センサ素子２４の
感圧部を構成するものとしてガラスあるいは金属の表面
にコーティングしたセラミックスを用いているが、これ
に限られることなく、硝酸（ＨＮＯ3）、塩酸（ＨＣ
ｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化水素酸（ＨＦ）等を含
む腐食性溶液に腐食され難い材料であれば、他の材料、
例えば、金属の表面に耐酸性の被膜を形成する不働態化
処理を行ったものであってもよい。In the above embodiment, the ceramics coated on the surface of glass or metal are used as the pressure-sensitive portion of the sensor element 24. However, the present invention is not limited to this, and nitric acid (HNO3) or hydrochloric acid is used. (HC
l), sulfuric acid (H2SO4), hydrofluoric acid (HF), etc.
For example, a passivation treatment for forming an acid resistant film on the surface of a metal may be performed.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の圧力
センサによれば、ハウジングをフッ素樹脂を主成分とす
る材料によって構成したから、硝酸（ＨＮＯ3）、塩酸
（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化水素酸（ＨＦ）
等を含む腐食性溶液に腐食され難く、耐薬品性を大幅に
向上させることができ、また、ダイヤフラム部にシリコ
ンオイル等を介在させることなく、センサ素子の感圧部
を直接当接させるようにしたので、測定精度及び応答性
の低下がなく測定精度及び応答性を大幅に向上させるこ
とができ、加えて、センサ素子の感圧部をガラスによっ
て構成したので、ダイヤフラム部を通る腐食性ガスによ
っても該感圧部が劣化することはない。As described above, according to the pressure sensor of the first aspect, since the housing is made of the material whose main component is the fluororesin, nitric acid (HNO3), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4). , Hydrofluoric acid (HF)
It is hard to be corroded by a corrosive solution containing, etc., chemical resistance can be greatly improved, and the pressure sensitive part of the sensor element can be directly contacted without interposing silicon oil etc. to the diaphragm part. As a result, the measurement accuracy and responsiveness are not degraded, and the measurement accuracy and responsiveness can be greatly improved.In addition, since the pressure-sensitive part of the sensor element is made of glass, it is possible to use corrosive gas that passes through the diaphragm part. However, the pressure-sensitive part does not deteriorate.
【００３３】また、前記ハウジングを少なくともダイヤ
フラム部を含む部分とセンサ素子を収容する部分とに分
れる多分割構造にし、前記センサ素子を収容する部分で
あるハウジング本体の変形が直接ダイヤフラム部に伝わ
らないようにしたため、ハウジングを腐食性溶液に対す
る耐薬品性は優れているものの熱膨張量あるいは熱収縮
量が大きいフッ素樹脂で作ったところで、ハウジング本
体の熱変形のダイヤフラム部への影響を少なくすること
ができ、もって測定精度を向上させることができ、合わ
せて、ダイヤフラム部をセンサ素子の感圧部に対し同軸
状となるように正確に位置合わせすることができる。Further, the housing has a multi-divided structure which is divided into at least a portion including the diaphragm portion and a portion for accommodating the sensor element, and the deformation of the housing main body which is the portion for accommodating the sensor element is not directly transmitted to the diaphragm portion. As a result, the housing is made of fluororesin that has excellent chemical resistance to corrosive solutions but has a large amount of thermal expansion or contraction, so it is possible to reduce the effect of thermal deformation of the housing body on the diaphragm part. As a result, the measurement accuracy can be improved, and in addition, the diaphragm portion can be accurately aligned so as to be coaxial with the pressure-sensitive portion of the sensor element.
【００３４】また、請求項２記載の圧力センサよれば、
ダイヤフラム部と感圧部とのいずれか一方に、互いに接
近する方向へ突出する突出部を設け、この突出部を介し
て両者を当接させるようにしたため、ダイヤフラム部の
変化を一定の関係をもって受圧部に伝えることができ、
したがって、さらに測定精度を向上させることができ
る。According to the pressure sensor of claim 2,
One of the diaphragm and the pressure-sensitive part is provided with a protrusion that protrudes toward each other, and the two abut on each other via this protrusion, so that changes in the diaphragm can be received with a certain relationship. I can tell the department
Therefore, the measurement accuracy can be further improved.
【００３５】また、請求項３記載の圧力センサによれ
ば、感圧部を構成する耐蝕性材料として、ガラスを用い
ているので、耐蝕性に優れる構造を簡単かつ容易に作る
ことができる。According to the pressure sensor of the third aspect, since glass is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion, a structure having excellent corrosion resistance can be easily and easily manufactured.
【００３６】また、請求項４記載の圧力センサによれ
ば、感圧部を構成する耐蝕性材料として、金属の表面に
コーティングしたセラミックスを用いており、ベースと
なる金属として加工性に優れるものを用いれば、センサ
素子の感圧部を任意に形状に容易に加工することができ
る。しかも、感圧部に必要な強度を、ベースとなる金属
に持たせることにより、セラミックスのコーティング層
の厚みは、耐薬品性を有するに必要最小限に止めること
ができ、このように、弾性としての機能が小さいセラミ
ックスのコーティング層をできるだけ薄くすることによ
り、耐蝕性を維持しつつ、測定精度をより向上させるこ
とができる。According to the pressure sensor of the fourth aspect, ceramics coated on the surface of a metal is used as the corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion, and a base metal having excellent workability is used. If used, the pressure-sensitive portion of the sensor element can be easily processed into an arbitrary shape. Moreover, by giving the base metal the necessary strength for the pressure-sensitive portion, the thickness of the ceramic coating layer can be kept to the minimum necessary to have chemical resistance. By making the ceramic coating layer having a small function as thin as possible, it is possible to further improve the measurement accuracy while maintaining the corrosion resistance.
【００３７】さらに、請求項５記載の発明では、初期状
態で感圧部に予め初期圧力をかけているため、この種圧
力センサで生じがちな測定時のヒステリシスの発生を未
然に防止でき、より一層、測定精度を向上させることが
できる。Further, in the invention according to claim 5, since the initial pressure is applied in advance to the pressure sensitive portion in the initial state, it is possible to prevent the occurrence of hysteresis during measurement which is likely to occur in this kind of pressure sensor. The measurement accuracy can be further improved.
【図１】本発明の第１実施例の圧力センサを示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing a pressure sensor of a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＸ方向の矢視図である。FIG. 2 is a view in the X direction of FIG.
【図３】ダイヤフラム部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a diaphragm portion.
【図４】本発明の第２実施例の圧力センサの要部を示す
断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an essential part of a pressure sensor of a second embodiment of the present invention.
【図５】従来の圧力センサを示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional pressure sensor.
２１ 圧力センサ ２２ ハウジング ２３ ダイヤフラム部 ２４ センサ素子 ２４ａ 感圧部 ２５ 流体導入部 ２６ ハウジング本体 ２８ 突出部 ３１ 金属 ３２ セラミックス ９ 温度補償基板 １０ ケーブル Ｓ 腐食性溶液 21 Pressure Sensor 22 Housing 23 Diaphragm Section 24 Sensor Element 24a Pressure Sensing Section 25 Fluid Introducing Section 26 Housing Main Body 28 Projecting Section 31 Metal 32 Ceramics 9 Temperature Compensating Board 10 Cable S Corrosive Solution
Claims (5)
厚さよりも薄く設定したダイヤフラム部を設け、該ダイ
ヤフラム部に感圧部が対向するように前記ハウジング内
にセンサ素子を収容し、ハウジングが流体中に挿入され
たとき流体の圧力を前記感圧部がダイヤフラム部を介し
て検知する圧力センサにおいて、 前記ハウジングをフッ素樹脂を主成分とする材料によっ
て構成するとともに、前記センサ素子の感圧部を耐蝕性
材料により構成し、しかも、前記ハウジングを、少なく
ともダイヤフラム部を含む部分とセンサ素子を収容する
部分とに分れる多分割構造にしたことを特徴とする圧力
センサ。1. A housing is provided with a diaphragm portion whose wall thickness is set thinner than the thickness of the surrounding wall surface, and a sensor element is housed in the housing so that the pressure sensing portion faces the diaphragm portion, In a pressure sensor in which the pressure-sensitive part detects the pressure of the fluid when it is inserted into the fluid through the diaphragm part, the housing is made of a material whose main component is fluororesin, and the pressure-sensitive part of the sensor element is A pressure sensor characterized in that the portion is made of a corrosion-resistant material, and the housing has a multi-divided structure that is divided into at least a portion including a diaphragm portion and a portion that accommodates a sensor element.
記ダイヤフラム部と前記感圧部とのいずれか一方に、互
いに接近する方向へ突出する突出部を設けたことを特徴
とする圧力センサ。2. The pressure sensor according to claim 1, wherein one of the diaphragm portion and the pressure-sensitive portion is provided with a protruding portion that protrudes in a direction toward each other.
いて、前記感圧部を構成する耐蝕性材料として、ガラス
を用いたことを特徴とする圧力センサ。3. The pressure sensor according to claim 1, wherein glass is used as a corrosion-resistant material forming the pressure-sensitive portion.
いて、前記感圧部を構成する耐蝕性材料として、金属の
表面にコーティングしたセラミックスを用いたことを特
徴とする圧力センサ。4. The pressure sensor according to claim 1, wherein a ceramic coated on the surface of a metal is used as the corrosion resistant material forming the pressure sensitive portion.
力センサにおいて、測定対象となる流体の圧力をかける
前の初期状態で、前記感圧部に予め初期圧力をかけるよ
うに、前記ダイヤフラム部を前記感圧部に当接させた状
態でハウジング本体内に組み付けていることを特徴とす
る圧力センサ。5. The pressure sensor according to any one of claims 2 to 4, wherein an initial pressure is applied to the pressure sensing portion in an initial state before applying the pressure of the fluid to be measured, A pressure sensor, wherein the diaphragm portion is assembled in the housing body in a state of being in contact with the pressure sensitive portion.
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|---|---|---|---|
| JP6139223A JP2552093B2 (en) | 1993-06-29 | 1994-06-21 | Pressure sensor |
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