JP4717237B2 - 圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーおよび圧力センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液封型の圧力センサに用いられるダイヤフラム保護カバーおよび該ダイヤフラム保護カバーを用いた圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の液封型圧力センサの構成を示す断面図である。
この図に示すように液封型圧力センサは、圧力検出エレメント１０と、継手部３０と、コネクタ部４０とにより構成されている。
圧力検出エレメント１０は、金属製のエレメントハウジング１１と、エレメントハウジング１１の中央開口部１２にハーメチック固着されたハーメチックガラス１３と、該ハーメチックガラス１３に貫通状態でハーメチック装着されたリードピン１４、オイル充填用パイプ１５、センサチップマウント用ガラス部材１６と、前記センサチップマウント用ガラス部材１６の上端面に固着された圧力検出用センサチップ１７とからなっている。圧力検出用センサチップ１７と前記リードピン１４とは、図示しないワイヤなどにより接続されており、センサチップ１７からの電気信号はリードピン１４を介して外部に導出される。
【０００３】
また、前記エレメントハウジング１１の中央開口部１２の上側開口縁部には、金属ダイヤフラム２０と、これを覆う連通孔２１を有するダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）２２とが、それらの外周縁部を溶接することで気密に固着されている。エレメントハウジング１１の中央開口部１２、ハーメチックガラス１３および金属ダイヤフラム２０とにより、シリコンオイルなどのオイルが封入される液封室２３が形成される。
オイル充填用パイプ１５は、液封室２３にオイルを充填する充填口として使用され、オイル充填完了後に外側のパイプ先端をつぶして密着され、その部分を溶接される。これにより、オイルが液封室２３に封止される。
【０００４】
圧力検出エレメント１０は、Ｏリング２４と共に、継手部３０のエレメント収納孔３１内に嵌め込まれ、リードピン１４に結線材３５が導通接続されて、結線材３５とコネクタ部４０の端子４１とが導通接続される。コネクタ部４０はＯリング２５とともに継手部３０のエレメント収納孔３１内に嵌め込まれ、エレメント収納孔３１の開口縁部３２がかしめられることにより、圧力検出エレメント１０を挟んだ状態で継手部３０と固定結合される。
【０００５】
継手部３０は、センサ取り付け用ねじ部３３により被測定部に取り付けられるようになされており、被測定流体圧通路３４、前記フラムカバー２０の連通孔２１を介して、流体の圧力が前記金属ダイヤフラム２０に伝達される。金属ダイヤフラム２０は極めて薄いため圧力が低下されることなくオイルに伝達され、この圧力により、センサチップ１７のシリコンダイヤフラムが変形し、ピエゾ抵抗素子で検出した電気信号が前記リードピン１４、端子４１を介して外部に取り出されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、前記圧力検出エレメント１０を拡大して示した断面図である。
通常、ダイヤフラム２０は極めて薄いため、ダイヤフラム２０を前記圧力検出エレメント１０に溶接する場合は、エレメントハウジング１１の開口縁部と金属製のリングによりダイヤフラム２０を挟み込み溶接を行う。図中２６は溶接部を示している。ここで用いるリングは、フラムに直接不要なものが触れないようにする為にキャップ状にすることが知られている。このキャップ状とされたリングがダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）である。
【０００７】
図３の断面図に示すように、このフラムカバー２２の形状は、通常は、前記ダイヤフラムを挟み込む平坦部（周縁部）と立ち上がり部と平たんな中央部とからなる形状とされているが、溶接を行うことにより、図４に示すように、溶接の歪みにより変形してしまう。すなわち、フラムカバー２２の中央部がダイヤフラム側に変形するという現象が発生する。
このように溶接によりフラムカバーが変形することにより、ダイヤフラムとフラムカバーが接近してしまうこととなる。
例えば、前述のように液封室２３にオイルが封止されている場合、温度が上昇するとオイルが膨張する。この膨張量をダイヤフラムが吸収するのであるが、ダイヤフラムとフラムカバーが接近しすぎているとダイヤフラムがオイルの膨張を吸収しきれないうちにフラムカバーと接触してしまい温度特性を悪くしてしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するために、溶接条件を変えることが考えられるが、現実的には、さほど溶接範囲に余裕がなく管理が困難である。
また、フラムカバーの高さを高くすることが考えられる。この方法は、パッケージの寸法と絞りの深さによっては採用できるが、製品の全高を高くする必要が生じる場合があり、また、フラムカバーを絞り加工で製造する場合には、平坦部が変形したり、絞り部が切れるという問題が生じる。
さらに、フラムカバーを厚くすることが考えられるが、この場合には、溶接の信頼性（溶け込み深さ）に限界がある。フラムカバーが厚いと溶接がヘッダーまで届かないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、溶接による変形が少ない圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーを提供することを目的としている。
また、生産性を落とさずに、温度特性の安定した圧力センサを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーは、金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサに用いられる前記ダイヤフラム保護カバーであって、その中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されているものである。
また、本発明の圧力センサは、金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサであって、前記ダイヤフラム保護カバーの中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の圧力センサ用保護カバーを用いた圧力検出エレメント１０の構成を示す断面図である。この図から明らかなように、圧力検出エレメント１０の構成要素は、前述した従来の圧力検出エレメント１０と同様である。ただし、本発明においては、ダイヤフラム保護カバー２２の中央部が図中上方、すなわち、ダイヤフラムの位置する側と逆側に凸（例えば、半球状）とされている。
溶接によるダイヤフラム保護カバー２２の変形の方向は、前記図４に関して説明したように、ダイヤフラム２０側方向のみであり一定であった。そこで、本発明では、ダイヤフラム保護カバーの形状をこのように逆側に凸とすることで、変形に強い形状としている。このような形状とすることにより、前記図４に示した溶接による変形を無視できる程度の量（０．０５mm程度）に抑えることができた。
このことにより、ダイヤフラム保護カバー２２が溶接により変形することがなくなり、ダイヤフラム２０との隙間も充分に確保され、パッケージにも問題がない形状が得られる。また、温度特性も安定した製品とすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧力センサによれば、フラム溶接によるフラムカバーの変形が抑えられることにより、フラムカバーと金属フラムとの隙間を適正に保つことができ、温度特性を安定させることが可能となる。
また、溶接による歪みを受けてもフラムカバーが簡単には変形しない形状とすると同時に、プレス成形が容易であり、無理の無い形状のフラムカバーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のダイヤフラム保護カバーを用いた圧力検出エレメントの構成を示す断面図である。
【図２】 従来の圧力センサの構成を示す断面図である。
【図３】 従来の圧力センサにおける圧力検出エレメントの構成を示す断面図である。
【図４】 溶接によりダイヤフラム保護カバーが変形した様子を示す図である。
【符号の説明】
１１ エレメントハウジング
１２ 中央開口部
１３ ハーメチックガラス
１４ リードピン
１６ センサチップマウント用ガラス部材
１７ 圧力検出用センサチップ
２０ ダイヤフラム
２１ 連通孔
２２ ダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）
２３ 液封室
２６ 溶接部
【発明の属する技術分野】
本発明は、液封型の圧力センサに用いられるダイヤフラム保護カバーおよび該ダイヤフラム保護カバーを用いた圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の液封型圧力センサの構成を示す断面図である。
この図に示すように液封型圧力センサは、圧力検出エレメント１０と、継手部３０と、コネクタ部４０とにより構成されている。
圧力検出エレメント１０は、金属製のエレメントハウジング１１と、エレメントハウジング１１の中央開口部１２にハーメチック固着されたハーメチックガラス１３と、該ハーメチックガラス１３に貫通状態でハーメチック装着されたリードピン１４、オイル充填用パイプ１５、センサチップマウント用ガラス部材１６と、前記センサチップマウント用ガラス部材１６の上端面に固着された圧力検出用センサチップ１７とからなっている。圧力検出用センサチップ１７と前記リードピン１４とは、図示しないワイヤなどにより接続されており、センサチップ１７からの電気信号はリードピン１４を介して外部に導出される。
【０００３】
また、前記エレメントハウジング１１の中央開口部１２の上側開口縁部には、金属ダイヤフラム２０と、これを覆う連通孔２１を有するダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）２２とが、それらの外周縁部を溶接することで気密に固着されている。エレメントハウジング１１の中央開口部１２、ハーメチックガラス１３および金属ダイヤフラム２０とにより、シリコンオイルなどのオイルが封入される液封室２３が形成される。
オイル充填用パイプ１５は、液封室２３にオイルを充填する充填口として使用され、オイル充填完了後に外側のパイプ先端をつぶして密着され、その部分を溶接される。これにより、オイルが液封室２３に封止される。
【０００４】
圧力検出エレメント１０は、Ｏリング２４と共に、継手部３０のエレメント収納孔３１内に嵌め込まれ、リードピン１４に結線材３５が導通接続されて、結線材３５とコネクタ部４０の端子４１とが導通接続される。コネクタ部４０はＯリング２５とともに継手部３０のエレメント収納孔３１内に嵌め込まれ、エレメント収納孔３１の開口縁部３２がかしめられることにより、圧力検出エレメント１０を挟んだ状態で継手部３０と固定結合される。
【０００５】
継手部３０は、センサ取り付け用ねじ部３３により被測定部に取り付けられるようになされており、被測定流体圧通路３４、前記フラムカバー２０の連通孔２１を介して、流体の圧力が前記金属ダイヤフラム２０に伝達される。金属ダイヤフラム２０は極めて薄いため圧力が低下されることなくオイルに伝達され、この圧力により、センサチップ１７のシリコンダイヤフラムが変形し、ピエゾ抵抗素子で検出した電気信号が前記リードピン１４、端子４１を介して外部に取り出されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、前記圧力検出エレメント１０を拡大して示した断面図である。
通常、ダイヤフラム２０は極めて薄いため、ダイヤフラム２０を前記圧力検出エレメント１０に溶接する場合は、エレメントハウジング１１の開口縁部と金属製のリングによりダイヤフラム２０を挟み込み溶接を行う。図中２６は溶接部を示している。ここで用いるリングは、フラムに直接不要なものが触れないようにする為にキャップ状にすることが知られている。このキャップ状とされたリングがダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）である。
【０００７】
図３の断面図に示すように、このフラムカバー２２の形状は、通常は、前記ダイヤフラムを挟み込む平坦部（周縁部）と立ち上がり部と平たんな中央部とからなる形状とされているが、溶接を行うことにより、図４に示すように、溶接の歪みにより変形してしまう。すなわち、フラムカバー２２の中央部がダイヤフラム側に変形するという現象が発生する。
このように溶接によりフラムカバーが変形することにより、ダイヤフラムとフラムカバーが接近してしまうこととなる。
例えば、前述のように液封室２３にオイルが封止されている場合、温度が上昇するとオイルが膨張する。この膨張量をダイヤフラムが吸収するのであるが、ダイヤフラムとフラムカバーが接近しすぎているとダイヤフラムがオイルの膨張を吸収しきれないうちにフラムカバーと接触してしまい温度特性を悪くしてしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するために、溶接条件を変えることが考えられるが、現実的には、さほど溶接範囲に余裕がなく管理が困難である。
また、フラムカバーの高さを高くすることが考えられる。この方法は、パッケージの寸法と絞りの深さによっては採用できるが、製品の全高を高くする必要が生じる場合があり、また、フラムカバーを絞り加工で製造する場合には、平坦部が変形したり、絞り部が切れるという問題が生じる。
さらに、フラムカバーを厚くすることが考えられるが、この場合には、溶接の信頼性（溶け込み深さ）に限界がある。フラムカバーが厚いと溶接がヘッダーまで届かないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、溶接による変形が少ない圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーを提供することを目的としている。
また、生産性を落とさずに、温度特性の安定した圧力センサを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーは、金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサに用いられる前記ダイヤフラム保護カバーであって、その中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されているものである。
また、本発明の圧力センサは、金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサであって、前記ダイヤフラム保護カバーの中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の圧力センサ用保護カバーを用いた圧力検出エレメント１０の構成を示す断面図である。この図から明らかなように、圧力検出エレメント１０の構成要素は、前述した従来の圧力検出エレメント１０と同様である。ただし、本発明においては、ダイヤフラム保護カバー２２の中央部が図中上方、すなわち、ダイヤフラムの位置する側と逆側に凸（例えば、半球状）とされている。
溶接によるダイヤフラム保護カバー２２の変形の方向は、前記図４に関して説明したように、ダイヤフラム２０側方向のみであり一定であった。そこで、本発明では、ダイヤフラム保護カバーの形状をこのように逆側に凸とすることで、変形に強い形状としている。このような形状とすることにより、前記図４に示した溶接による変形を無視できる程度の量（０．０５mm程度）に抑えることができた。
このことにより、ダイヤフラム保護カバー２２が溶接により変形することがなくなり、ダイヤフラム２０との隙間も充分に確保され、パッケージにも問題がない形状が得られる。また、温度特性も安定した製品とすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧力センサによれば、フラム溶接によるフラムカバーの変形が抑えられることにより、フラムカバーと金属フラムとの隙間を適正に保つことができ、温度特性を安定させることが可能となる。
また、溶接による歪みを受けてもフラムカバーが簡単には変形しない形状とすると同時に、プレス成形が容易であり、無理の無い形状のフラムカバーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のダイヤフラム保護カバーを用いた圧力検出エレメントの構成を示す断面図である。
【図２】 従来の圧力センサの構成を示す断面図である。
【図３】 従来の圧力センサにおける圧力検出エレメントの構成を示す断面図である。
【図４】 溶接によりダイヤフラム保護カバーが変形した様子を示す図である。
【符号の説明】
１１ エレメントハウジング
１２ 中央開口部
１３ ハーメチックガラス
１４ リードピン
１６ センサチップマウント用ガラス部材
１７ 圧力検出用センサチップ
２０ ダイヤフラム
２１ 連通孔
２２ ダイヤフラム保護カバー（フラムカバー）
２３ 液封室
２６ 溶接部
Claims (2)
- 金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサに用いられる前記ダイヤフラム保護カバーであって、
その中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されていることを特徴とする圧力センサ用ダイヤフラム保護カバー。 - 金属製のエレメントハウジングの中央開口部の上側開口縁部に、金属製のダイヤフラムと該ダイヤフラムを覆う金属製のダイヤフラム保護カバーとが、それらの外周縁部を溶接することで固着されている液封型の圧力センサであって、
前記ダイヤフラム保護カバーの中央部が、前記ダイヤフラム側と逆側に球状に凸になるように形成されていることを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087406A JP4717237B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーおよび圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087406A JP4717237B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーおよび圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286575A JP2002286575A (ja) | 2002-10-03 |
| JP4717237B2 true JP4717237B2 (ja) | 2011-07-06 |
Family
ID=18942656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087406A Expired - Lifetime JP4717237B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 圧力センサ用ダイヤフラム保護カバーおよび圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4717237B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103792037A (zh) * | 2012-11-01 | 2014-05-14 | 许春萌 | 一种压力表防护装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6148096B2 (ja) * | 1979-09-17 | 1986-10-22 | Siemens Ag | |
| JPH04220540A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Saginomiya Seisakusho Inc | 圧力センサ及びその製造法 |
| JPH05149814A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Fuji Electric Co Ltd | 二重ダイヤフラム式半導体圧力センサ |
| JPH09257615A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-10-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体圧力センサとその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5811685A (en) * | 1996-12-11 | 1998-09-22 | Mks Instruments, Inc. | Fluid pressure sensor with contaminant exclusion system |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087406A patent/JP4717237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6148096B2 (ja) * | 1979-09-17 | 1986-10-22 | Siemens Ag | |
| JPH04220540A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Saginomiya Seisakusho Inc | 圧力センサ及びその製造法 |
| JPH05149814A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Fuji Electric Co Ltd | 二重ダイヤフラム式半導体圧力センサ |
| JPH09257615A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-10-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体圧力センサとその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103792037A (zh) * | 2012-11-01 | 2014-05-14 | 许春萌 | 一种压力表防护装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002286575A (ja) | 2002-10-03 |
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