JPH08136380A

JPH08136380A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH08136380A
Application number: JP29581994A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Miyamoto; 英顕宮本; Kyoichi Ishikawa; 亨一石川
Original assignee: Stec KK
Current assignee: Stec KK
Priority date: 1994-11-05
Filing date: 1994-11-05
Publication date: 1996-05-31
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JP3410568B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流体のデッドボリュームが生じず、また、耐
腐食性樹脂などのコーティングを簡単に行うことができ
る圧力センサを提供すること。【構成】ダイヤフラム６と、このダイヤフラム６に加
わる圧力を電気信号に変換する圧電体とを一体化した受
圧部９がセンサケース２の凹部１１に設けられた圧力セ
ンサにおいて、外面がフラットなダイヤフラム部１５
と、このダイヤフラム部１５と一体的に形成されたシャ
フト部１６とを有するプランジャ１４を、前記凹部１１
を覆うようにして、前記センサケース２に被着するとと
もに、ダイヤフラム部１５の変位をシャフト部１６を介
してダイヤフラム６に伝達するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧力センサに関し、
特に、圧力を受けるダイヤフラムと、このダイヤフラム
に加わる圧力を電気信号に変換する圧電体とを一体化し
た受圧部がセンサケースの凹部に設けられた小型圧力セ
ンサの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型圧力センサは、受圧面である
ダイヤフラムの保護とこのダイヤフラム外周部での応力
集中を緩和するため、ダイヤフラムはセンサケースの凹
部内に設けられていた。図３は、このような圧力センサ
を示すもので、図３（Ａ）において、１は圧力センサ、
２はそのセンサケースである、このセンサケース２は、
れぞれステンレス鋼など耐腐食性素材よりなる第１部材
３と第２部材４とからなり、ビーム溶接などにより一体
化されている。５は接合部である。

【０００３】そして、前記第１部材３は筒体状で、その
底部に圧力を受けるダイヤフラム６が張設されている。
そして、このダイヤフラム６の裏面には、図３（Ａ）の
Ａ−Ａ線矢視図である図３（Ｂ）に示すように、ダイヤ
フラム６に加わる圧力を電気信号に変換する半導体歪み
センサなどの圧電体７が回路パターン８とともに形成さ
れ、これら６，７，８によって受圧部９が構成されてい
る。

【０００４】また、第２部材３は、容器状で、内部に適
宜の回路基板（図示してない）を有し、圧電体７側を覆
うように第１部材３に対して設けられている。なお、１
０は第２部材４から導出されるリード線である。

【０００５】上記構成の圧力センサによれば、筒体状の
第１部材３によって形成される凹部１１（例えば、直径
１０ｍｍ、深さ５ｍｍ）の底部に形成されたダイヤフラ
ム６の外面（図示例では上面）にガスや液体など流体の
圧力が加えられると、これが圧力に比例して変形し、そ
の変形量が圧電体７によって電気信号に変換され、この
信号を処理することにより圧力を検出できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧力センサ１においては、その構造上次のような問
題があった。すなわち、ダイヤフラム６など受圧部９が
凹部１１の底部に形成されているため、この凹部１１で
流体の溜まりが生じ、所謂デッドボリュームとなる。そ
して、圧力測定の対象としては、半導体装置の製造に用
いられるガスや液体など、かなり腐食性が強いものもあ
るため、流体に接触する部分、つまり、ダイヤフラム６
の外面に、フッ素樹脂など耐腐食性樹脂をコーティング
する必要がある。しかし、圧力センサ１の組立後に前記
部分をコーティングすると、コーティング樹脂の膜厚を
均一にするのが難しく、また、熱処理に関しても処理温
度に限界がある。そのため、製造工程中にコーティング
する方法が検討されているが、熱処理条件や歪みなどの
問題で工程の複雑化、再現性の欠如などを引き起こして
いる。

【０００７】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、流体のデッドボリュームが生じず、また、耐
腐食性樹脂などのコーティングを簡単に行うことができ
る圧力センサを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、ダイヤフラムと、このダイヤフラム
に加わる圧力を電気信号に変換する圧電体とを一体化し
た受圧部がセンサケースの凹部に設けられた圧力センサ
において、外面がフラットなダイヤフラム部と、このダ
イヤフラム部と一体的に形成されたシャフト部とを有す
るプランジャを、前記凹部を覆うようにして、前記セン
サケースに被着するとともに、ダイヤフラム部の変位を
シャフト部を介してダイヤフラムに伝達するように構成
している。

【０００９】

【作用】上記構成の圧力センサにおいては、外面がフラ
ットなダイヤフラム部を有するプランジャが、本来の受
圧部であるダイヤフラムの上部に形成される凹部を覆う
ため、圧力センサ部分に流体のデッドボリュームが生ず
ることがない。そして、前記フラットなダイヤフラム部
を耐腐食性樹脂などによってコーティングするだけでよ
いので、耐腐食性の圧力センサを簡単に得ることができ
る。

【００１０】

【実施例】図１および図２は、この発明の一実施例を示
す。これらの図において、図３における符号と同一のも
のは同一物であるので、その説明は省略する。まず、図
１は、この発明の圧力センサ１２の一例を示すもので、
この図１において、１３は圧力センサ１の第１部材３の
上部外周に設けられた精密ねじ部である。そして、１４
は本来の受圧部であるダイヤフラム６に代わって、流体
の圧力を受けるプランジャで、ダイヤフラム６の上方に
形成される凹部１１を覆うようにして第１部材３に被着
されている。

【００１１】前記プランジャ１４は、外面（図示例では
上面）がフラットで、例えば平面視円形の受圧部として
のダイヤフラム部１５と、このダイヤフラム部１５の下
面側中央にダイヤフラム部１５と一体的に形成され、ダ
イヤフラム部１５の変位を前記ダイヤフラム６に伝達す
るための適宜太さのシャフト部１６とからなる。そし
て、このプランジャ１４は、第１部材３と同様に、ステ
ンレス鋼よりなり、ダイヤフラム１５の周端の肉厚のフ
ランジ部１７の内側には、前記精密ねじ部１３と螺合す
る精密ねじ部１８が形成されている。また、１９はフラ
ンジ部１７を貫通するように設けられる通気孔で、プラ
ンジャ１４を第１部材３に螺着したとき形成されるプラ
ンジャ１４の下部空間２０（図２参照）を外部と連通さ
せるものである。

【００１２】そして、この実施例では、前記シャフト部
１６の下部端面に円錐状の凹み２１が形成される一方、
ダイヤフラム６の上部中央肉厚部２２に逆円錐状の凹み
２３が形成されており、これらの凹み２１，２３に収容
されるようにして、例えば鋼鉄製の球体２４が設けられ
ている。

【００１３】図２は、上記構成の圧力センサ１２を例え
ばガスが流れる流路２５に臨むようにして取り付けた状
態を示すもので、流路側壁２６に段部２７を形成し、こ
の段部２７にシール部材２８を介装し、フランジ部１７
を押さえ部材２９によって段部２７方向に押圧した状態
で取り付けられる。

【００１４】上記構成の圧力センサ１２においては、ダ
イヤフラム部１５の外面に圧力が加わると、その圧力に
応じて、ダイヤフラム部１５が受圧面に対して垂直方向
に変位する。この変位により、ダイヤフラム部１５と一
体的に設けられたシャフト部１６が変位し、さらにこの
動きが球体２４を介してダイヤフラム６に伝えられ、こ
れによって、圧電体７がひずみ、ダイヤフラム６自体に
圧力が加わったときと同様に電気信号を出力し、これに
より、圧力の測定が行われる。

【００１５】そして、前記圧力センサ１２においては、
外面がフラットなダイヤフラム部１５を有するプランジ
ャ１４が、本来の受圧部であるダイヤフラム６の上部に
形成される凹部１１を覆うため、新たに形成された受圧
部に凹凸がなく、したがって、流体のデッドボリューム
が生ずることがない。

【００１６】また、腐食性の流体などが直接接するダイ
ヤフラム部１５に耐腐食性をもたせるため、フッ素樹脂
などの耐腐食性樹脂をコーティングする場合、次のよう
な理由で、非常に簡単にコーティングすることができ
る。すなわち、ダイヤフラム部１５の外面がフラットで
あること、および、プランジャ１４と圧力センサ１は、
組み合わせる前は別々の部品であり、しかも、プランジ
ャ１４には電気部品が含まれてないから、プランジャ１
４の受圧部であるダイヤフラム部１５に耐腐食性樹脂を
容易にコーティングすることができるのである。さら
に、ダイヤフラム部１５の外面を前記コーティング以外
の研磨など表面処理することも容易に行なえる。

【００１７】なお、上述のように構成されたプランジャ
１４を圧力センサ１に螺合する際、任意の締めつけ力
（トルク）を加えることが可能であり、予めダイヤフラ
ム６にプランジャ１４より任意の応力（トルク）をかけ
ておくことにより、大気圧（外気圧）より負の圧力が生
じたとしても測定することができる。

【００１８】そして、前記ダイヤフラム部１５の厚みを
適宜設定することにより、本来の受圧部であるダイヤフ
ラム６に伝達される変位を適宜変えることができ、それ
によって、圧力センサ１２の出力感度を変えることがで
きる。

【００１９】また、この実施例においては、ダイヤフラ
ム部１５の変位をシャフト部１６を介してダイヤフラム
６に伝達する場合、シャフト部１６とダイヤフラム６と
の間に介装した球体２４を介して伝達するようにしてい
るため、シャフト部１６のダイヤフラム６に対する位置
ずれによる出力変動を巧みに防ぐことができる。

【００２０】上述したように、この実施例においては、
プランジャ１４によってダイヤフラム６の上部に形成さ
れる凹部１１を覆うようにしているが、プランジャ１４
の下方に形成される空間２０は、プランジャ１４のフラ
ンジ部１７に形成された通気孔１９を介して外部と連通
しているため、空間２０内部の気体が熱によって膨張あ
るいは収縮を起こしても、前記通気孔１９によって圧力
調整が行われる。

【００２１】さらに、上述の実施例では、プランジャ１
４を圧力センサ１のセンサケース２と同じ材質（この場
合、ステンレス鋼）で形成していたが、両者１４，２を
必ずしも同じ材料で構成する必要はなく、熱膨張係数の
近い材料を用いるようにしてあればよい。このようにす
ることにより、温度影響による出力変動を効果的に抑え
ることができるからである。

【００２２】さらにまた、上述の実施例では、プランジ
ャ１４をセンサケース２に対して螺着しているので、両
者１４，２の結合・分離が容易であるといった利点もあ
る。そして、この螺着に代えて、図２において、符号３
０で示す箇所において、ビーム溶接したり、強力な接着
剤を用いて接着するようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、外面がフラットなダイヤフラム部を有するプランジ
ャが、本来の受圧部であるダイヤフラムの上部に形成さ
れる凹部を覆うため、流体のデッドボリュームが生ずる
ことがない。また、腐食性の流体などが直接接するダイ
ヤフラムの外面がフラットであるので、この外面に耐腐
食性樹脂などを簡単にコーティングすることができ、小
型で測定精度が高く、しかも、耐腐食性に優れた圧力セ
ンサを安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の圧力センサの一例を示す一部を破断
した分解斜視図である。

【図２】前記圧力センサの取付け状態の一例を示す断面
図である。

【図３】従来の圧力センサを示す図で、（Ａ）は断面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。

【符号の説明】

２…センサケース、６…ダイヤフラム、９…受圧部、１
１…凹部、１４…プランジャ、１５…ダイヤフラム部、
１６…シャフト部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤフラムと、このダイヤフラムに加
わる圧力を電気信号に変換する圧電体とを一体化した受
圧部がセンサケースの凹部に設けられた圧力センサにお
いて、外面がフラットなダイヤフラム部と、このダイヤ
フラム部と一体的に形成されたシャフト部とを有するプ
ランジャを、前記凹部を覆うようにして、前記センサケ
ースに被着するとともに、ダイヤフラム部の変位をシャ
フト部を介してダイヤフラムに伝達するように構成した
ことを特徴とする圧力センサ。