JPH05288620A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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Publication number
JPH05288620A
JPH05288620A JP8686992A JP8686992A JPH05288620A JP H05288620 A JPH05288620 A JP H05288620A JP 8686992 A JP8686992 A JP 8686992A JP 8686992 A JP8686992 A JP 8686992A JP H05288620 A JPH05288620 A JP H05288620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
diaphragm
piston body
liquid
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP8686992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisatoshi Hirota
久寿 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TGK Co Ltd
Original Assignee
TGK Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by TGK Co Ltd filed Critical TGK Co Ltd
Priority to JP8686992A priority Critical patent/JPH05288620A/en
Publication of JPH05288620A publication Critical patent/JPH05288620A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a pressure sensor which achieves high measuring accuracy in a measuring range and moreover, eliminates damage that may be caused when a fluid to be measured reaches a pressure exceeding the upper limits of the measuring range. CONSTITUTION:This apparatus is provided with a diaphragm 2 which comprises a flexible thin film arranged with the surface thereof facing a fluid to be measured, a piston body 7 arranged on the rear side of the diaphragm 2 and an energizing means 18 to energize the piston body 7 from the rear side. Moreover, a liquid 9 sealed between the diagram 2 and the piston body 7 and a pressure detector 10 for detecting the pressure of the liquid 9 are so arranged that the liquid 9 can pass freely between the diaphragm 2 and the piston body 7 and a passing liquid stopper 17 is provided to let the rear of the diaphragm 2 get tight almost over the entire surface thereof when the pressure of the fluid to be measured exceeds a specified value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、流体の圧力を測定す
るための圧力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for measuring the pressure of fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧力センサには、測定の必要がある圧力
範囲の上限より高い圧力が被測定流体側からかかる場合
があり、そのような場合にも圧力センサが破損してしま
っては不都合である。
2. Description of the Related Art A pressure sensor may be subjected to a pressure higher than the upper limit of the pressure range to be measured from the fluid to be measured side. Even in such a case, it is inconvenient if the pressure sensor is damaged. is there.

【0003】そこで従来は、例えばシリコン単結晶基板
にピエゾ抵抗を形成した圧力検出器を用いた圧力センサ
等では、シリコン単結晶基板を厚くする等して圧力検出
部分の強度を高め、測定圧力範囲の上限を越える圧力が
加わったときでもそれに耐えられるようにしていた。
Therefore, conventionally, for example, in a pressure sensor using a pressure detector in which a piezoresistor is formed on a silicon single crystal substrate, the strength of the pressure detecting portion is increased by thickening the silicon single crystal substrate to increase the measurement pressure range. Even when a pressure exceeding the upper limit of was applied, it was able to withstand it.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコン単結
晶基板の厚さを厚くすると、被測定流体の圧力変化に対
するシリコン単結晶基板の変形量が小さくなって感度が
低下するので、必要な圧力測定範囲における測定精度が
悪くなってしまう欠点がある。
However, if the thickness of the silicon single crystal substrate is increased, the amount of deformation of the silicon single crystal substrate with respect to the pressure change of the fluid to be measured becomes small and the sensitivity is lowered. There is a drawback that the measurement accuracy in the range becomes poor.

【0005】そこで本発明は、測定範囲における測定精
度が良く、しかも、被測定流体が測定範囲の上限を越え
る圧力になっても破損しない圧力センサを提供すること
を目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a pressure sensor which has a high measurement accuracy in the measurement range and which is not damaged even when the fluid to be measured has a pressure exceeding the upper limit of the measurement range.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の圧力センサは、表面が被測定流体に面する
ように配置された可撓性薄膜からなるダイアフラムと、
上記ダイアフラムの裏面側に配置されたピストン体と、
上記ピストン体を裏側から付勢する付勢手段と、上記ダ
イアフラムと上記ピストン体との間に封入された液体
と、上記液体の圧力を検出するための圧力検出器と、上
記ダイアフラムと上記ピストン体との間に上記液体が自
由に通過できるように設けられ、上記被測定流体の圧力
が所定圧を越えたときに上記ダイアフラムの裏面がほぼ
全面にわたって密着するように配置された通液ストッパ
とを設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a pressure sensor of the present invention comprises a diaphragm made of a flexible thin film arranged so that its surface faces the fluid to be measured.
A piston body arranged on the back side of the diaphragm,
A biasing means for biasing the piston body from the back side, a liquid sealed between the diaphragm and the piston body, a pressure detector for detecting the pressure of the liquid, the diaphragm and the piston body. And a liquid passage stopper arranged so that the liquid can freely pass therethrough, and the back surface of the diaphragm comes into close contact with the substantially entire surface when the pressure of the fluid to be measured exceeds a predetermined pressure. It is characterized by being provided.

【0007】[0007]

【作用】被測定流体の圧力はダイアフラムで受けられ、
ダイアフラムとピストン体との間に封入された液体もそ
れと同じ圧力になり、その圧力が圧力検出器により検出
される。
[Function] The pressure of the fluid to be measured is received by the diaphragm,
The liquid enclosed between the diaphragm and the piston body also has the same pressure, and the pressure is detected by the pressure detector.

【0008】被測定流体の圧力が付勢手段の付勢力より
大きくなると、ダイアフラムとピストン体とが、間に液
体を封入した状態で全体に押し下げられ始める。そし
て、被測定流体の圧力が測定範囲の上限である所定圧に
達すると、ダイアフラムの裏面がストッパ面に密着し、
被測定流体の圧力がそれ以上上昇してもダイアフラムが
それ以上変位することができなくなる。
When the pressure of the fluid to be measured becomes larger than the urging force of the urging means, the diaphragm and the piston body start to be pushed down as a whole with the liquid sealed between them. Then, when the pressure of the fluid to be measured reaches a predetermined pressure which is the upper limit of the measurement range, the back surface of the diaphragm comes into close contact with the stopper surface,
Even if the pressure of the fluid to be measured rises further, the diaphragm cannot be displaced any further.

【0009】したがって、封入液体及びその圧力を検出
する圧力検出器には、上記の所定圧を越える圧力が加わ
らない。
Therefore, the pressure exceeding the above-mentioned predetermined pressure is not applied to the enclosed liquid and the pressure detector for detecting the pressure thereof.

【0010】[0010]

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1は圧
力センサを示しており、圧力測定口1内には被測定流体
が導かれる。この圧力測定口1に面して、可撓性薄膜か
らなるダイアフラム2が、表面側が被測定流体に面する
ように配置され、その外縁部は、表裏両面からOリング
3,4によって水密にシールされている。
Embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a pressure sensor, and a fluid to be measured is introduced into the pressure measurement port 1. A diaphragm 2 made of a flexible thin film is arranged facing the pressure measurement port 1 so that the front surface faces the fluid to be measured, and its outer edge portion is watertightly sealed by O-rings 3 and 4 from both front and back surfaces. Has been done.

【0011】ダイアフラム2の裏面側の外縁部を押さえ
るハウジング6は、シリンダ状に形成されていて、その
内側に、電気絶縁材からなるピストン体7がダイアフラ
ム2の裏面に対向して進退自在に配置されている。そし
て、ピストン体7の外面とハウジング6の内面との間は
Oリング8によってシールされている。
The housing 6 for pressing the outer edge of the back surface of the diaphragm 2 is formed in a cylindrical shape, and a piston body 7 made of an electrically insulating material is arranged inside the housing 6 so as to face the back surface of the diaphragm 2 and move back and forth. Has been done. An O-ring 8 seals between the outer surface of the piston body 7 and the inner surface of the housing 6.

【0012】ダイアフラム2とピストン体7との間の空
間には、例えばシリコンオイル等の液体9が封入されて
いて、この空間には空気等の気体は存在しない。そし
て、この液体9に面するピストン体7の上面には、液体
9の圧力を検出するための圧力検出器10が取り付けら
れている。
A liquid 9 such as silicon oil is enclosed in the space between the diaphragm 2 and the piston body 7, and no gas such as air exists in this space. A pressure detector 10 for detecting the pressure of the liquid 9 is attached to the upper surface of the piston body 7 facing the liquid 9.

【0013】この圧力検出器10は、シリコン単結晶基
板11の表面にピエゾ抵抗を形成して、シリコン単結晶
基板11の変形量をピエゾ抵抗効果により検出して液体
9の圧力を検出するものである。なお、液体9としてシ
リコンオイルを用いてあるので、シリコン単結晶基板1
1が液体9によって腐食させられるようなことがない。
This pressure detector 10 forms a piezoresistor on the surface of the silicon single crystal substrate 11 and detects the deformation amount of the silicon single crystal substrate 11 by the piezoresistive effect to detect the pressure of the liquid 9. is there. Since silicon oil is used as the liquid 9, the silicon single crystal substrate 1
The liquid 1 is not corroded by the liquid 9.

【0014】圧力検出器10からの出力信号(電圧)
は、増幅回路等が形成された回路基板13を介して、出
力端子14から外部に出力される。15は正極端子、1
6は負極端子である。
Output signal (voltage) from the pressure detector 10
Is output from the output terminal 14 to the outside through the circuit board 13 on which the amplifier circuit and the like are formed. 15 is a positive electrode terminal, 1
6 is a negative electrode terminal.

【0015】液体9が封入されたダイアフラム2とピス
トン体7との間の空間には、例えば焼結金属などのよう
な通液性のある材料により形成されて、ダイアフラム2
側とピストン体7側との間を液体9が自由に通過できる
ようにしたストッパ板17がハウジング6に固着されて
いる。
The space between the diaphragm 2 in which the liquid 9 is enclosed and the piston body 7 is formed of a liquid-permeable material such as sintered metal, and the diaphragm 2
A stopper plate 17 that allows the liquid 9 to freely pass between the side and the piston body 7 side is fixed to the housing 6.

【0016】また、ピストン体7の裏面とハウジング6
の底部との間には圧縮コイルバネ18が装着されてお
り、この圧縮コイルバネ18によって、ピストン体7は
所定の付勢力でストッパ板17の裏面に押し付けられた
状態で停止している。
Further, the rear surface of the piston body 7 and the housing 6
A compression coil spring 18 is mounted between the piston body 7 and the bottom of the stopper plate 17 and is stopped by the compression coil spring 18 while being pressed against the back surface of the stopper plate 17 by a predetermined urging force.

【0017】図2は、上記実施例の動作を示す線図であ
り、被測定流体圧があまり高くなくて、ピストン体7に
作用する液体9の圧力が圧縮コイルバネ18の付勢力よ
りも小さい状態では、(イ)のO−A間のように、被測
定流体圧とダイアフラム2の内側に封入された液体9の
圧力とは同じであり、(ロ)に示されるように、その間
の圧力信号出力は圧力変化に対してリニアであり、
(ハ)に示されるように、その間ピストン体7は移動し
ない。
FIG. 2 is a diagram showing the operation of the above embodiment, in which the measured fluid pressure is not so high that the pressure of the liquid 9 acting on the piston body 7 is smaller than the urging force of the compression coil spring 18. Then, the measured fluid pressure is the same as the pressure of the liquid 9 sealed inside the diaphragm 2 as in O-A of (a), and the pressure signal between them is as shown in (b). The output is linear with pressure changes,
As shown in (c), the piston body 7 does not move during that time.

【0018】被測定流体圧が上昇して、ピストン体7に
作用する液体9の圧力が圧縮コイルバネ18の付勢力よ
り大きくなると、(ハ)に示されるようにピストン体7
が圧縮コイルバネ18を圧縮する方向に移動を始める。
When the fluid pressure to be measured rises and the pressure of the liquid 9 acting on the piston body 7 becomes larger than the urging force of the compression coil spring 18, as shown in FIG.
Starts moving in the direction of compressing the compression coil spring 18.

【0019】この時、液体9は、ダイアフラム2側から
ストッパ板17を通過してピストン体7側に移動する。
そして、(イ)のA−B間のように、液体9の圧力上昇
は被測定流体圧に比べて緩やかになり、(ロ)に示され
るように、圧力信号出力は常に液体9の圧力に対してリ
ニアである。
At this time, the liquid 9 moves from the diaphragm 2 side to the piston body 7 side through the stopper plate 17.
Then, the pressure rise of the liquid 9 becomes gentler than the fluid pressure to be measured, such as between A and B in (a), and the pressure signal output is always the pressure of the liquid 9 as shown in (b). On the other hand, it is linear.

【0020】被測定流体圧が測定の必要な上限圧に達す
ると、図3に示されるように、ダイアフラム2の裏面が
ストッパ板17の表面に密着して、ダイアフラム2がそ
れ以上移動できなくなる。
When the measured fluid pressure reaches the upper limit pressure required for measurement, as shown in FIG. 3, the back surface of the diaphragm 2 comes into close contact with the surface of the stopper plate 17, and the diaphragm 2 cannot move any more.

【0021】すると、図2の(イ)に示されるように、
圧力測定口1内の被測定流体の圧力がそれ以上いくら上
昇しても、ダイアフラム2の内側の液体9の圧力は変化
せず、したがって、(ロ)に示されるように圧力信号出
力も変化せず、(ハ)に示されるようにピストン体7も
停止したままになる。
Then, as shown in FIG.
No matter how much the pressure of the fluid to be measured in the pressure measurement port 1 rises, the pressure of the liquid 9 inside the diaphragm 2 does not change, and therefore the pressure signal output also changes as shown in (b). Instead, the piston body 7 also remains stopped as shown in (c).

【0022】図4は、本発明の第2の実施例を示してお
り、ダイアフラム2に可撓性薄肉の金属板を用いたもの
である。また、ストッパ板17の表面は内方を少し窪ま
せて形成されている。このように構成しても、第1の実
施例と全く同様に動作する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which the diaphragm 2 uses a flexible thin metal plate. Further, the surface of the stopper plate 17 is formed by slightly recessing the inside. Even with this configuration, the operation is exactly the same as in the first embodiment.

【0023】図5は、本発明の第3の実施例を示してお
り、ピストン体7が移動したときにその移動したことを
外部に伝える電気開閉器20を内蔵したものであり、被
測定流体の圧力が測定範囲の上限に達したときに、電気
開閉器20がピストン体7に押されて閉じるようにした
ものである。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which incorporates an electric switch 20 for transmitting the movement of the piston body 7 to the outside when the piston body 7 is moved. The electric switch 20 is pushed by the piston body 7 to close when the pressure reaches the upper limit of the measurement range.

【0024】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば圧力検出器10はピストン体7以外
の場所に設けてもよく、圧縮コイルバネ18に代えて、
荷重が一定以上になると反転する反転板ばね等を用いる
こともできる。
The present invention is not limited to the above embodiment, for example, the pressure detector 10 may be provided in a place other than the piston body 7, and instead of the compression coil spring 18,
It is also possible to use an inversion leaf spring or the like that inverts when the load exceeds a certain level.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明の圧力センサによれば、被測定流
体の圧力が測定を必要とする圧力範囲を越えても、圧力
検出器には必要な測定圧を越える圧力がかからないので
圧力検出器が破損せず、圧力検出器は、測定する必要の
ある圧力範囲の圧力に耐えられるだけの強度を保有すれ
ばよくて必要以上に強固に形成する必要がないので、必
要な圧力範囲で感度が高くて優れた測定精度を有するこ
とができる。
According to the pressure sensor of the present invention, even if the pressure of the fluid to be measured exceeds the pressure range required to be measured, the pressure detector does not receive a pressure higher than the required measurement pressure. Does not break, and the pressure detector only needs to have the strength to withstand the pressure in the pressure range that needs to be measured, and it does not need to be made stronger than necessary, so the sensitivity in the required pressure range is high. It is possible to have high and excellent measurement accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a first embodiment.

【図2】第1の実施例の動作を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation of the first embodiment.

【図3】第1の実施例の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the first embodiment.

【図4】第2の実施例の縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view of a second embodiment.

【図5】第3の実施例の縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ダイアフラム 7 ピストン体 9 液体 10 圧力検出器 17 ストッパ板 18 圧縮コイルバネ 2 Diaphragm 7 Piston body 9 Liquid 10 Pressure detector 17 Stopper plate 18 Compression coil spring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面が被測定流体に面するように配置され
た可撓性薄膜からなるダイアフラムと、 上記ダイアフラムの裏面側に配置されたピストン体と、 上記ピストン体を裏側から付勢する付勢手段と、 上記ダイアフラムと上記ピストン体との間に封入された
液体と、 上記液体の圧力を検出するための圧力検出器と、 上記ダイアフラムと上記ピストン体との間に上記液体が
自由に通過できるように設けられ、上記被測定流体の圧
力が所定圧を越えたときに上記ダイアフラムの裏面がほ
ぼ全面にわたって密着するように配置された通液ストッ
パとを設けたことを特徴とする圧力センサ。
1. A diaphragm made of a flexible thin film, the surface of which faces the fluid to be measured, a piston body arranged on the back side of the diaphragm, and a biasing means for urging the piston body from the back side. A biasing means, a liquid enclosed between the diaphragm and the piston body, a pressure detector for detecting the pressure of the liquid, and the liquid passing freely between the diaphragm and the piston body. A pressure sensor, which is provided so as to be capable of being provided, and which is provided with a liquid passage stopper arranged so that the back surface of the diaphragm is brought into close contact with substantially the entire surface when the pressure of the fluid to be measured exceeds a predetermined pressure.
JP8686992A 1992-04-08 1992-04-08 Pressure sensor Pending JPH05288620A (en)

Priority Applications (1)

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JP8686992A JPH05288620A (en) 1992-04-08 1992-04-08 Pressure sensor

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JP8686992A JPH05288620A (en) 1992-04-08 1992-04-08 Pressure sensor

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JP (1) JPH05288620A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521702A (en) * 2000-02-03 2003-07-15 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Pressure sensor for detecting fluid pressure
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