JPH01288748A - シールダイヤフラム型圧力変換器 - Google Patents
シールダイヤフラム型圧力変換器Info
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- JPH01288748A JPH01288748A JP11973588A JP11973588A JPH01288748A JP H01288748 A JPH01288748 A JP H01288748A JP 11973588 A JP11973588 A JP 11973588A JP 11973588 A JP11973588 A JP 11973588A JP H01288748 A JPH01288748 A JP H01288748A
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、被測定媒体と半導体圧力変換素子とが直接接
触しないように、圧力伝達媒体を介して圧力測定するシ
ールダイヤフラム型圧力変換器に関する。
触しないように、圧力伝達媒体を介して圧力測定するシ
ールダイヤフラム型圧力変換器に関する。
従来、腐食性ガスや導電性微粒子を有したガスの圧力を
検出する場合、半導体圧力変換素子の感圧面を腐食から
保護したり、導電性微粒子の堆積により誤動作すること
を防止するために、半導体圧力変換素子を直接測定ガス
等に接触させずに、密封された圧力伝達媒体を介して圧
力を測定する所謂シールダイヤフラム型圧力変換器が知
られている。そして、そのシールダイヤフラム型圧力変
換器を構成する圧力伝達媒体には、−船釣に、非圧縮性
であり、化学的に不活性であるシリコンオイルが用いら
れている。
検出する場合、半導体圧力変換素子の感圧面を腐食から
保護したり、導電性微粒子の堆積により誤動作すること
を防止するために、半導体圧力変換素子を直接測定ガス
等に接触させずに、密封された圧力伝達媒体を介して圧
力を測定する所謂シールダイヤフラム型圧力変換器が知
られている。そして、そのシールダイヤフラム型圧力変
換器を構成する圧力伝達媒体には、−船釣に、非圧縮性
であり、化学的に不活性であるシリコンオイルが用いら
れている。
しかし、シリコンオイルは熱膨張係数が大きく、熱膨張
による体積変化が大きいために、圧力変換器における入
出力調整や出力の温度補償が難しいという問題があった
。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、密封された圧力伝達媒
体の温度変化による熱膨張の体積変化を相殺することに
より、半導体圧力変換素子の出力が温度変化により影嘗
されることの少ないシールダイヤフラム型圧力変換器を
提供することである。
による体積変化が大きいために、圧力変換器における入
出力調整や出力の温度補償が難しいという問題があった
。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、密封された圧力伝達媒
体の温度変化による熱膨張の体積変化を相殺することに
より、半導体圧力変換素子の出力が温度変化により影嘗
されることの少ないシールダイヤフラム型圧力変換器を
提供することである。
上記課題を解決するだめの発明の構成は、被測定媒体の
圧力を直接受けるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの受
圧を半導体圧力変換素子に伝達する密封された圧力伝達
媒体と、該圧力伝達媒体の圧力を検出する半導体圧力変
換素子とを有するシールダイヤフラム型圧力変換器にお
いて、前記圧力伝達媒体は熱膨張係数の絶対値が小さい
微粒子を含むことを特徴とする。
圧力を直接受けるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの受
圧を半導体圧力変換素子に伝達する密封された圧力伝達
媒体と、該圧力伝達媒体の圧力を検出する半導体圧力変
換素子とを有するシールダイヤフラム型圧力変換器にお
いて、前記圧力伝達媒体は熱膨張係数の絶対値が小さい
微粒子を含むことを特徴とする。
被測定媒体と半導体圧力変換素子とが直接接触しないシ
ールダイヤフラム型圧力変換器において、圧力伝達媒体
に熱膨張係数の絶対値が小さい微粒子を含ませることに
より、圧力伝達媒体の液体又はコロイドで構成される母
体の熱膨張を緩和させることができる。したがって、温
度変化により影響されることの少ないシールダイヤフラ
ム型圧力変換器を構成できる。
ールダイヤフラム型圧力変換器において、圧力伝達媒体
に熱膨張係数の絶対値が小さい微粒子を含ませることに
より、圧力伝達媒体の液体又はコロイドで構成される母
体の熱膨張を緩和させることができる。したがって、温
度変化により影響されることの少ないシールダイヤフラ
ム型圧力変換器を構成できる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は、本発明の一実施例であるシールダイヤプラム
型圧力変換器の縦断面図である。 シールダイヤフラム型圧力変換器１０は、ハウジング部
材１と半導体圧力変換素子３とシールダイヤフラム５と
圧力伝達媒体７とから構成されている。 そして、シールダイヤフラム５はハウジング部材１に溶
接にて固着され、半導体圧力変換素子３はハウジング部
材１に接着剤にて固着されることにより、シールダイヤ
フラム型圧力変換器１０の圧力伝達媒体７が充填される
密閉室が構成される。 このように構成されたシールダイヤフラム型圧力変換器
１０の圧力伝達媒体７が充填される密閉室に通じる図示
しない導入口から真空に引き、圧力伝達媒体７の中に浸
漬し、大気解放することにより、密閉室が圧力伝達媒体
７で完全に充填される。そして、導入口を封止してシー
ルダイヤフラム型圧力変換器１０が完成される。 そして、この圧力伝達媒体７は、母体をシリコンオイル
とし、β−ユークリプタイトの微粒子が混合されている
。 次に、第２図を参照して第１図における半導体圧力変換
素子３の構造について詳細に説明する。 半導体圧力変換素子３として通常拡散ダイヤフラムが使
用されており、被測定圧は非拡散面側に与えられ、拡散
面側には真空状態に密閉された図示しない基準室を形成
したり、或いは大気圧導入室が形成されている。そして
、ｎ形シリコン単結晶板よりなる半導体基板２１の非拡
散面側の中央部には凹部２３がエツチングにより刻設さ
れ、これにより受圧する薄肉部２５が形成されている。 又、半導体基板２１の薄肉部２５の拡散面側には結晶方
位に合わせてボロンを拡散させてｐ形の拡散層よりなる
複数個の半導体歪み抵抗素子２７が形成され、この半導
体歪み抵抗素子２７と接続された電極層２９を形成する
ためアルミニウムが蒸着されている。なお、３１はシリ
コン酸化皮膜である。このように構成された半導体基板
２１は凹部２３の形成面側を以てシリコンの熱膨張係数
に極めて近い熱膨張係数の結晶化ガラス板３３に接着剤
で固定され、この結晶化ガラス板３３は図示しないリー
ドフレームをガラス封着した基体の片面に接着剤で固着
される。この図示しない基体の片面より突出した図示し
ない各リードフレームの一端と電極層２９は金線等のリ
ード３５によって電気的に接続されている。 ここで、第１図に示されたシールダイヤフラム型圧力変
換器１０のシールダイヤフラム５が被測定媒体より圧力
を受けると、負の熱膨張係数のβ−ユータリブタイト微
粒子を含む圧力伝達媒体７を介して半導体圧力変換素子
３の非拡散面側に圧力が伝達され、半導体圧力変換素子
３に、その圧力に応じて撓みが生じ、半導体圧力変換素
子３の拡散面側に設けられた半導体歪み抵抗素子２７に
より、抵抗の変化が測定される。 そして、その抵抗の変化が圧力の変化として出力される
。 抵抗変化の測定は、第３図に示すように半導体圧力変換
素子３の拡散面側に設けられた半導体歪み抵抗素子２７
によるブリッジ回路を用いる。 又、ブリッジ回路には入出力調整や出力の温度補償を行
うための補償抵抗４０が設けられている。 第４図は第３図のブリッジ回路における補償抵抗４０が
無い状態、つまり、温度補償をしない時の零点出力の温
度特性を従来のシリコンオイルを圧力伝達媒体とするシ
ールダイヤフラム型圧力変換器と本発明の実施例である
β−ユークリプタイト微粒子を含むシリコンオイルを圧
力伝達媒体７とするシールダイヤフラム型圧力変換器１
０について示したグラフである。 このグラフでも分かるように、本発明の実施例であるシ
ールダイヤフラム型圧力変換器１０は、従来のシールダ
イヤフラム型圧力変換器と比べて温度に対する零点出力
の変化が少なくなっている。 又、第５図は第３図のブリッジ回路における補償抵抗４
０が有る状態、つまり、温度補償をした時の零点出力の
温度特性を従来のシールダイヤフラム型圧力変換器と本
発明の実施例であるシールダイヤスラム型圧力変換器１
０について示したグラフである。 このグラフで分かることは、更に、温度変化におけるシ
ールダイヤフラム型圧力変換器１０の出力誤差が改善さ
れていることである。 上記実施例では、圧力伝達媒体７に混入される微粒子と
して熱膨張係数が負であるβ−ユークリプタイト微粒子
を用いたが、その他の熱膨張係数が負のガラス微粒子を
用いても良い。又、母体にはシリコンオイルを用いたが
、シリコンオイルにアルミナの混合されたコロイドを用
いても良い。 又、圧力伝達媒体７に混入される微粒子と、その母体と
の混入の割合を変えることにより、温度に対する零点出
力の変化特性を変更することができる。
型圧力変換器の縦断面図である。 シールダイヤフラム型圧力変換器１０は、ハウジング部
材１と半導体圧力変換素子３とシールダイヤフラム５と
圧力伝達媒体７とから構成されている。 そして、シールダイヤフラム５はハウジング部材１に溶
接にて固着され、半導体圧力変換素子３はハウジング部
材１に接着剤にて固着されることにより、シールダイヤ
フラム型圧力変換器１０の圧力伝達媒体７が充填される
密閉室が構成される。 このように構成されたシールダイヤフラム型圧力変換器
１０の圧力伝達媒体７が充填される密閉室に通じる図示
しない導入口から真空に引き、圧力伝達媒体７の中に浸
漬し、大気解放することにより、密閉室が圧力伝達媒体
７で完全に充填される。そして、導入口を封止してシー
ルダイヤフラム型圧力変換器１０が完成される。 そして、この圧力伝達媒体７は、母体をシリコンオイル
とし、β−ユークリプタイトの微粒子が混合されている
。 次に、第２図を参照して第１図における半導体圧力変換
素子３の構造について詳細に説明する。 半導体圧力変換素子３として通常拡散ダイヤフラムが使
用されており、被測定圧は非拡散面側に与えられ、拡散
面側には真空状態に密閉された図示しない基準室を形成
したり、或いは大気圧導入室が形成されている。そして
、ｎ形シリコン単結晶板よりなる半導体基板２１の非拡
散面側の中央部には凹部２３がエツチングにより刻設さ
れ、これにより受圧する薄肉部２５が形成されている。 又、半導体基板２１の薄肉部２５の拡散面側には結晶方
位に合わせてボロンを拡散させてｐ形の拡散層よりなる
複数個の半導体歪み抵抗素子２７が形成され、この半導
体歪み抵抗素子２７と接続された電極層２９を形成する
ためアルミニウムが蒸着されている。なお、３１はシリ
コン酸化皮膜である。このように構成された半導体基板
２１は凹部２３の形成面側を以てシリコンの熱膨張係数
に極めて近い熱膨張係数の結晶化ガラス板３３に接着剤
で固定され、この結晶化ガラス板３３は図示しないリー
ドフレームをガラス封着した基体の片面に接着剤で固着
される。この図示しない基体の片面より突出した図示し
ない各リードフレームの一端と電極層２９は金線等のリ
ード３５によって電気的に接続されている。 ここで、第１図に示されたシールダイヤフラム型圧力変
換器１０のシールダイヤフラム５が被測定媒体より圧力
を受けると、負の熱膨張係数のβ−ユータリブタイト微
粒子を含む圧力伝達媒体７を介して半導体圧力変換素子
３の非拡散面側に圧力が伝達され、半導体圧力変換素子
３に、その圧力に応じて撓みが生じ、半導体圧力変換素
子３の拡散面側に設けられた半導体歪み抵抗素子２７に
より、抵抗の変化が測定される。 そして、その抵抗の変化が圧力の変化として出力される
。 抵抗変化の測定は、第３図に示すように半導体圧力変換
素子３の拡散面側に設けられた半導体歪み抵抗素子２７
によるブリッジ回路を用いる。 又、ブリッジ回路には入出力調整や出力の温度補償を行
うための補償抵抗４０が設けられている。 第４図は第３図のブリッジ回路における補償抵抗４０が
無い状態、つまり、温度補償をしない時の零点出力の温
度特性を従来のシリコンオイルを圧力伝達媒体とするシ
ールダイヤフラム型圧力変換器と本発明の実施例である
β−ユークリプタイト微粒子を含むシリコンオイルを圧
力伝達媒体７とするシールダイヤフラム型圧力変換器１
０について示したグラフである。 このグラフでも分かるように、本発明の実施例であるシ
ールダイヤフラム型圧力変換器１０は、従来のシールダ
イヤフラム型圧力変換器と比べて温度に対する零点出力
の変化が少なくなっている。 又、第５図は第３図のブリッジ回路における補償抵抗４
０が有る状態、つまり、温度補償をした時の零点出力の
温度特性を従来のシールダイヤフラム型圧力変換器と本
発明の実施例であるシールダイヤスラム型圧力変換器１
０について示したグラフである。 このグラフで分かることは、更に、温度変化におけるシ
ールダイヤフラム型圧力変換器１０の出力誤差が改善さ
れていることである。 上記実施例では、圧力伝達媒体７に混入される微粒子と
して熱膨張係数が負であるβ−ユークリプタイト微粒子
を用いたが、その他の熱膨張係数が負のガラス微粒子を
用いても良い。又、母体にはシリコンオイルを用いたが
、シリコンオイルにアルミナの混合されたコロイドを用
いても良い。 又、圧力伝達媒体７に混入される微粒子と、その母体と
の混入の割合を変えることにより、温度に対する零点出
力の変化特性を変更することができる。
本発明は、被測定媒体の圧力を直接受けるダイヤフラム
と、ダイヤフラムの受圧を半導体圧力変換素子に伝達す
る密封された圧力伝達媒体と、圧力伝達媒体の圧力を検
出する半導体圧力変換素子とを有するシールダイヤフラ
ム型圧力変換器において、圧力伝達媒体は熱膨張係数の
絶対値が小さい微粒子を含んでいるので、温度変化によ
る圧力変換器の密閉室の体積変化が殆どなく、測定され
る圧力において、温度変化による出力誤差が極めて少な
く、実用上問題とならないシールダイヤフラム型圧力変
換器を基本的な構成を変更することなく提供することが
できる。
と、ダイヤフラムの受圧を半導体圧力変換素子に伝達す
る密封された圧力伝達媒体と、圧力伝達媒体の圧力を検
出する半導体圧力変換素子とを有するシールダイヤフラ
ム型圧力変換器において、圧力伝達媒体は熱膨張係数の
絶対値が小さい微粒子を含んでいるので、温度変化によ
る圧力変換器の密閉室の体積変化が殆どなく、測定され
る圧力において、温度変化による出力誤差が極めて少な
く、実用上問題とならないシールダイヤフラム型圧力変
換器を基本的な構成を変更することなく提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の具体的な一実施例に係るシールダイヤ
フラム型圧力変換器を示す縦断面図。第２図は第１図に
おける半導体圧力変換素子を説明するための縦断面図。 第３図は第１図における半導体圧力変換素子のブリッジ
回路を示す回路図。 第４図は温度補償前の零点出力の変化の比較を示すグラ
フ。第５図は温度補償後の零点出力の変化の比較を示す
グラフである。 １ ハウジング部材 ３・・′半導体圧力変換素子５
シールダイヤフラム ７パ°圧力伝達媒体１０−シール
ダイヤフラム型圧力変換器特許出願人 豊田工機株式
会社
フラム型圧力変換器を示す縦断面図。第２図は第１図に
おける半導体圧力変換素子を説明するための縦断面図。 第３図は第１図における半導体圧力変換素子のブリッジ
回路を示す回路図。 第４図は温度補償前の零点出力の変化の比較を示すグラ
フ。第５図は温度補償後の零点出力の変化の比較を示す
グラフである。 １ ハウジング部材 ３・・′半導体圧力変換素子５
シールダイヤフラム ７パ°圧力伝達媒体１０−シール
ダイヤフラム型圧力変換器特許出願人 豊田工機株式
会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被測定媒体の圧力を直接受けるダイヤフラムと、該ダイ
ヤフラムの受圧を半導体圧力変換素子に伝達する密封さ
れた圧力伝達媒体と、該圧力伝達媒体の圧力を検出する
半導体圧力変換素子とを有するシールダイヤフラム型圧
力変換器において、前記圧力伝達媒体は熱膨張係数の絶
対値が小さい微粒子を含む ことを特徴とするシールダイヤフラム型圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11973588A JPH01288748A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | シールダイヤフラム型圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11973588A JPH01288748A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | シールダイヤフラム型圧力変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01288748A true JPH01288748A (ja) | 1989-11-21 |
Family
ID=14768832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11973588A Pending JPH01288748A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | シールダイヤフラム型圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01288748A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0533045U (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-30 | イーグル工業株式会社 | 圧力センサー |
| JP2009103574A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2010521692A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧力トランスミッタのためのナノ粒子改質充填流体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159680A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-21 | 株式会社共和電業 | 温度補償機能を有する計測機器 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP11973588A patent/JPH01288748A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159680A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-21 | 株式会社共和電業 | 温度補償機能を有する計測機器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0533045U (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-30 | イーグル工業株式会社 | 圧力センサー |
| JP2010521692A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧力トランスミッタのためのナノ粒子改質充填流体 |
| JP2009103574A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Denso Corp | 圧力センサ |
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