JP2641027B2 - 圧力センサ装置 - Google Patents

圧力センサ装置

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JP2641027B2 JP5353787A JP35378793A JP2641027B2 JP 2641027 B2 JP2641027 B2 JP 2641027B2 JP 5353787 A JP5353787 A JP 5353787A JP 35378793 A JP35378793 A JP 35378793A JP 2641027 B2 JP2641027 B2 JP 2641027B2
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0002Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in ohmic resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0023Fluidic connecting means for flowthrough systems having a flexible pressure transmitting element

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流体の配管系に組みつけ
られて用いられる圧力センサ装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】圧力制御、流量制御などに用いられる圧
力センサとして、ダイアフラムと歪抵抗素子または静電
容量変化とを組み合わせたものが主流をなしている。こ
のタイプのものが広く採用されている理由は、小型であ
り、造が簡単であり、さらに動く部分が小さいからで
ある。
【0003】周知のとおり、半導体の技術分野において
は、素子、デバイス、その他を作製する場合に、これに
適した雰囲気が形成されるが、このような場合も、雰囲
気ガス、パージガスを供給するための配管系に圧力セン
サが介在される。
【0004】図4図5は上述した配管系に圧力センサ
が装備された例を示している。図4において、ガス供給
源1、ガス消費設備2は、一次側ガス供給路3および二
次側ガス供給路4と、これらの接続部間に介在されたセ
ンサ保持体5とを介して相互に接続されている。センサ
保持体5は、図5を参照して明らかなように、断面円形
の流路6と断面円形のセンサ用穴7とが互いに交差して
いて、その交差箇所に薄肉のダイアフラム8が介在して
おり、キャップ型のケーシング9がセンサ用穴7の端部
に施されている。図4において、歪ゲージを主体にした
圧力センサ11はセンサ保持体5のセンサ用穴7に装填
されており、この状態が図5に明示されている。さら
に、圧力センサ11には、増幅部、表示部、その他を含
む指示計器12が図4のように取りつけらる。
【0005】上記において所定のガスが、ガス供給源1
一次側ガス供給路3センサ保持体5二次側ガス供
給路4ガス消費設備2のように流れるとすると、ダイ
アフラム8はそのガス圧を受けてひずむ。センサ保持体
5に組みつけられた圧力センサ11はこのときにダイア
フラム8の歪を検知し、その歪検知量に対応したガス圧
を指示計器12に表示するので、配管系のガス圧が所定
のレベルにあるか否かをチェックすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した圧力センサ装
置の場合は、センサ保持体5に起因したつぎの課題が残
されている。 [課題1]流路6の内面が円曲面やダイアフラム8の底
面が平坦面であるため流路6内の一部に図5のごとき
凹み10が生じ、ここにガスが残留する。このような残
留ガスは、半導体の技術分野において素子、デバイスな
どを作製する場合に、配管系を通過する雰囲気ガスの純
度、クリーン度を低下させ、製品の致命的な欠陥を惹き
起こす。 [課題2]流路6が断面円形であるため平坦な底面を
もつダイアフラム8をセンサ保持体5と一体に形成する
のが困難である。したがって、ダイアフラム8をセンサ
保持体5と別体に形成し、これをセンサ保持体5に組み
つけざるを得ないが、こうした場合は、圧力センサ装置
の加工、組立、シール処理などに多くの手数を要し、圧
力センサ装置のコストアップが避けられない。 [課題3]流路6内の枢要な箇所(ダイアフラム8の底
面側)にある凹み10が円滑なガス流動性を阻害するの
で、ダイアフラム8が安定に動作しがたく、検知圧力に
誤差をともないやすい。これらは、圧力センサ装置が腐
食性流体(気体または液体)の配管系、凝固性液体の配
管系などに装備される場合においても共通する課題であ
る。
【0007】[発明の目的]本発明はこのような技術的
課題を解決するために、圧力センサ装置の流路内に流体
を残留させないこと、および、ダイアフラムを含む構成
を簡潔化して圧力センサ装置のコストダウンをはかるこ
と、および、圧力センサ装置のダイアフラムを安定に動
作させることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のものは所期の目的を達成するために、内部が流路によ
り開通されているセンサ保持体と、センサ保持体に装着
される圧力センサとを備えた圧力センサ装置において、
センサ保持体が金属からなること、および、流路がこれ
の長さ方向にわたり一定した形状のものであって、流路
内面がその流路方向に沿う平坦面を有していること、お
よび、センサ用穴がセンサ保持体の外面から流路平坦面
に向けて形成されていること、および、これら流路平坦
面とセンサ用面との間の部分が、センサ保持体と一
体をなす厚さの均一なダイアフラムになっていること、
よび、ダイアフラムの外径とセンサ用穴の内径とが互
いに等しく、かつ、ダイアフラムの内面が流路の平坦面
に対して面一であること、および、圧力センサがセンサ
保持体のセンサ用穴に装着されていることを特徴とす
る。
【0009】 本発明における センサ保持体の流路は、
求項1記載のものにおいて、請求項2記載のごとく平坦
面を有する断面多角形であったり、または、請求項3記
載のごとく平坦面を有する断面円弧形であったりする
とが望ましい。
【0010】
【作用】本発明に係る圧力センサ装置は、これを流体の
配管系に接続して用いる。このようにした場合は、セ
ンサ保持体の流路内部がここを通過する流体の圧力を受
けるので、その流体圧に応じた歪がダイアフラムに生
じ、かつ、ダイアフラムの歪が、センサ保持体のセンサ
用穴に装着された圧力センサを介して検知されるので、
配管系の圧力を検知することができる。
【0011】 本発明に係る圧力センサ装置の場合は、ダ
イアフラムの内面と流路の平坦面とが面一であるので、
流路の内面に有害な凹みが生じない。すなわち、流路内
面に有害な凹みがないために、流体がセンサ保持体の流
路内を円滑に流れることとなり、パージに際してもセン
サ保持体の流路内に流体を残留させることがなく、ダイ
アフラムも円滑に流れる流体の圧力を受けて安定に動作
する。
【0012】
【実施例】本発明に係る圧力センサ装置を図示の実施例
に基づいて説明する。
【0013】図1〜図3において、21はセンサ保持
体、31は圧力センサ、41は指示計器をそれぞれ示
す。
【0014】 センサ保持体21は、たとえばステンレス
スチール(SUS316L)のような金属からなる。セ
ンサ保持体21は、金属成形加工、および/または、機
械加工(ワイヤカッタによる加工含む)、および/また
は、電気加工(放電加工を含む)を介して形成された流
路22、センサ用穴23、ダイアフラム24、その他を
備えている。センサ保持体21の内部を一端から他端に
わたって開通している流路22は、図2のごとき断面四
角形、または、図3のごとき断面円弧形に形成されたも
のである。したがって、流路22は、流路内面の少なく
とも一部にその流路方向に沿う平坦面25を有してい
る。流路22としては、これが平坦面25を有するので
あれば、四角形以外の断面多角形(三角形以上)や円弧
形以外の異形断面のものでもよい。センサ用穴23は、
センサ保持体21の外面から平坦面25に向けて形成さ
れたものである。このようなセンサ用穴23の断面形状
は、断面円形、断面多角形のいずれでもよく、通常、セ
ンサ用穴23の断面形状として、円形とか四角形とか
採用される。ダイアフラム24は、センサ用穴23がセ
ンサ保持体21形成されるのにともなって同時に形成
されるというものである。ということは、ダイアフラム
24はセンサ保持体21と一体であって、センサ用穴2
3の内径に等しい外径を有するということになる。しか
ダイアフラム24は、センサ用穴23の底面が流路2
2の平坦面25に平行した平坦面であるために均一な厚
さを有し、その内面が平坦面25と面一である。その
他、センサ保持体21には、各端部(接続口部)の外周
に配管接続用のネジ部26、27が形成されており、セ
ンサ用穴23をもつ部分の外周にケーシング装着用のネ
ジ部28が形成されている。
【0015】 圧力センサ31は、公知ないし周知のもの
からなり、機械的なもの、電気的ないし電子的なもの、
または、これらが複合されたものをあげることができ
る。より具体的な圧力センサ31として、歪式センサ、
半導体歪抵抗式センサ、静電容量式センサ、力平衡式ト
ランスミッタなどが任意に採用される。一例として、圧
力センサ31が半導体歪抵抗式センサからなる場合
は、歪ゲージ、ICなどを含む検知素子32が、センサ
保持体21のセンサ用穴23内に装着されたり、検知素
子32と電気的に接続された出力部(電装部)33がセ
ンサ保持体21のネジ部28に装着されたりする。
【0016】 指示計器41も、公知ないし周知のものか
らなり、増幅部、表示部、その他を備えている。指示計
器41は、圧力センサ31の出力部33と電気的に接続
されている。
【0017】 本発明に係る圧力センサ装置は、これを圧
力検知すべき配管系に接続するときに、ネジ部26、2
7を介して所定の配管と接続される。このような配管系
において所定の流路を高圧ガスが流れるとき、ダイアフ
ラム24はセンサ保持体21の流路22内を通過する高
圧ガスの圧力を受けて歪を生じる。高圧ガスの圧力に応
じたダイアフラム24の歪量は、センサ保持体21のセ
ンサ用穴23に装着された圧力センサ31の検知素子3
2を介して検知され、その検知信号(電気的に変換され
た圧力値)が圧力センサ31の出力部33から指示計器
41へ入力されるので、指示計器41上において配管系
の圧力を監視することができる。
【0018】 本発明に係る圧力センサ装置の場合は、セ
ンサ保持体21の流路22の内面にガスを残留させるよ
うな有害な凹みがない。したがって、はじめに原料ガス
を配管系に流し、つぎに原料ガスの供給を止めてパージ
ガスを配管系に流し、その後に別の原料ガスを配管系に
流すようなケースのときに、センサ保持体21の流路2
2内にガスが残留しない。ということは、供給ガスの純
度、クリーン度保持されるということである。それ
に、センサ保持体21の流路22内をガスが円滑に流れ
るから、ダイアフラム24も安定に動作する。
【0019】 本発明に係る圧力センサ装置の場合は、液
体の配管系に使用して、その系の圧力を検知することも
できる。本発明に係る圧力センサ装置において、センサ
保持体21としては、直線型のほかに、エルボ型、T
型、クロス型(十字型)なども採用され、特に、T型、
クロス型のセンサ保持体21は管継手をも兼ねる。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る圧力センサ装置はつぎのよ
うな効果を有する。[効果1] センサ保持体においては、流路形状が一定で
あり、流路の内面が平坦面を有し、しかも、ダイアフラ
ムの内面が流路の平坦面と面一である。このような流路
の場合は、流体を残留させるような凹みや段差が内部に
ないから、パージを要する流体の配管系に当該圧力セン
サ装置を接続して用いるときに、流体の純度クリーン
度を低下させることがない。[効果2] センサ用をセンサ保持体に形成するとき
に、これにともなってダイアフラムが形成されるから要
部の加工が容易になり、ダイアフラムの精度を十分に確
保することができる。特にダイアフラムがセンサ保持体
と一体であるので、ダイアフラムの組付、シール処理な
どが不要になる。したがって圧力センサ装置のコストダ
ウンをはかることができる。[効果3]既述のとおり、センサ保持体の流路内には凹
みや段差がないから、 流路内を通過する流体が円滑な流
動性を示し、ダイアフラムも安定して動作する。それに
ダイアフラムは、センサ用穴と同径の小さなものであ
り、流路内の圧力を小さな面積で受けたときこれに対し
て鋭敏に応動するというものである。このようなダイア
フラムによるときは、高精度かつ高感度の圧力検知を期
待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧力センサ装置の一実施例を示し
た縦断側面図である。
【図2】本発明に係る圧力センサ装置の一実施例を示し
た縦断正面図である。
【図3】本発明に係る圧力センサ装置の他実施例を示し
た縦断正面図である。
【図4】従来の圧力センサ装置をこれの使用例と共に略
示した説明図である。
【図5】従来の圧力センサ装置の縦断正面図である。
【符号の説明】
21 センサ保持体 22 流路 23 センサ用穴 24 ダイアフラム 25 平坦面 31 圧力センサ 32 検知素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−66136(JP,A) 特開 平7−19980(JP,A) 実開 昭48−41092(JP,U) 実開 平3−68037(JP,U) 実開 昭57−16840(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部が流路により開通されているセンサ
    保持体と、センサ保持体に装着される圧力センサとを備
    えた圧力センサ装置において、センサ保持体が金属から
    なること、および、流路がこれの長さ方向にわたり一定
    した形状のものであって、流路内面がその流路方向に沿
    う平坦面を有していること、および、センサ用穴がセン
    サ保持体の外面から流路平坦面に向けて形成されている
    こと、および、これら流路平坦面とセンサ用面との
    間の部分が、センサ保持体と一体をなす厚さの均一な
    イアフラムになっていること、および、ダイアフラムの
    外径とセンサ用穴の内径とが互いに等しく、かつ、ダイ
    アフラムの内面が流路の平坦面に対して面一であるこ
    と、および、圧力センサがセンサ保持体のセンサ用穴に
    装着されていることを特徴とする圧力センサ装置。
  2. 【請求項2】 センサ保持体の流路が、平坦面を有する
    断面多角形からなる請求項1記載の圧力センサ装置。
  3. 【請求項3】 センサ保持体の流路が、平坦面を有する
    断面円弧形からなる請求項1記載の圧力センサ装置。
JP5353787A 1993-12-28 1993-12-28 圧力センサ装置 Expired - Lifetime JP2641027B2 (ja)

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