JPS5927233A - 差圧伝送器 - Google Patents

差圧伝送器

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Publication number
JPS5927233A
JPS5927233A JP13625782A JP13625782A JPS5927233A JP S5927233 A JPS5927233 A JP S5927233A JP 13625782 A JP13625782 A JP 13625782A JP 13625782 A JP13625782 A JP 13625782A JP S5927233 A JPS5927233 A JP S5927233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
main body
differential pressure
pressure transmitter
property
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13625782A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Shimada
智 嶋田
Hiroji Kawakami
寛児 川上
Kazuji Yamada
一二 山田
Shigeyuki Kobori
小堀 重幸
Yoshitaka Matsuoka
松岡 祥隆
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13625782A priority Critical patent/JPS5927233A/ja
Publication of JPS5927233A publication Critical patent/JPS5927233A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、差圧を靜電容蓋の変化として検知する差圧伝
送器に関する。
従来、この種の差圧伝送器はその要部が第1図に示すよ
うに構成されていた。金属ダイヤフラム1があシ、この
金属ダイヤフラムlは互いの対向面に凹陥部が形成され
た凹形ガラスレンズ3によって挾持されている。谷凹形
ガラスレンズ3の凹陥部面には蒸層によシ形成された金
属亀甑31が被着されている。したがって各金属114
431と前記釜属ダイヤフラム1との間には容N2が形
成され、この容量2は@記金属ダイヤフラム1の変位に
よって変化するものである。なお、前記凹形ガラスレン
ズ1はバックアッププレート32によって補強され、金
属ダイヤフラムlの変位は、前記各凹陥部に通じる貫通
孔33からの圧力差PI −P2に応じて生じるように
なっている。
しかしながら、このように構成された差圧伝送器は、等
静圧が加わると金属ダイヤフラム1と凹形ガラスレンズ
3のヤング率差により金属ダイヤフラムの張力が変化し
差圧による変位感度が変動してしまい、また、異種材料
を組み合わせているために温度変化によって熱歪が生じ
温度誤差を生じ易いという欠点があった。また、一対の
各凹形ガラスレンズをそれぞれ全く左右対称に加工する
のは製作上−難となり、したがって金属ダイヤフラム1
を中−心とした2つの容量において初期不整が生ずると
いう欠点があった。さらに、金属タイャフラム1に過負
荷片圧が加わった際に図中破線に示すように凹形ガラス
レンズ3の凹陥部に当接してその変形を拘束し、片圧除
去後において金属ダイヤフラム1が中心位置に復帰する
構成になっているものであるが、片圧は通′帛測定する
差圧の数100〜1000倍にも及ぶことから、凹形ガ
ラスレンズ3の寸法、加圧仕上US’S密t−iするも
のであった。場らVこ、金属タイ・′7ラム1の差圧に
対する変位の比例性ケ確保するため面内に光分な初期張
力を与えながら周辺部を固着させなければならない欠点
を有していた。
本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたもので
あり、高温特性、尚耐圧特性を有し、簡単なJJu上、
組立により特性揃いのよい差圧伝送器を提供するもので
ある。
このような目的全達成するために本発明は、外周部よシ
それ以外の領域の肉厚金薄くしてなるダイヤフラムと、
このダイヤフラムの両側面にそれぞれ配置され前自己外
周部にて固足挾持する一対の本体と、各本体と前記ダイ
ヤフラムとの間の空間と本体外部に通じる各jQ導通孔
、からなり、前記ダイヤフラムと各本体はセラミックス
で構成されかつ前記タ゛イヤフラム面とこの面に対向す
る本体部は導電層からなる電極が形成されるように構成
したものである。
以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明による差圧伝送器の一実施例を示す全体
断面である。圧力PI+J’2による差圧全検出するこ
とから全体は圧右苅称構造となっている。Sic、A7
20s等の結晶性セラミックス材からなるダイヤフラム
11がある。このダイヤフラム11は第3図にて詳細を
示すように外周部が厚肉、それ以外の領域にて薄肉とな
っている円形形状で、厚肉の外周部は本体との支持部と
なるようになっている。また、このダイヤフラムの両面
にはそれぞれ4電層からなる電極13が形成されこれら
各電極13はダイヤフラム側面にて互いに接続されてい
る。このダイヤフラム11←L本体3に挾持されること
によシ支持されている。この本体3のダイヤフラム11
との対向面に接着用のガラス絶縁膜32が被着されてお
り、前記ダイヤフラムiH−支持する場合には、このダ
イヤフラム11を一対の本体3に挾持した状態にてガラ
スの融点下に加熱しガラス間に畦土を加える静電接着法
によシ接着するようになっている。なお、前記ダイヤフ
ラム11の挟持部以外の各本体3間にはスペーサ4がブ
し在されており、このスペーサ4は第2図に示すように
ダイヤフラム11のt&11の取出し線15、および前
記電極11と対向する本体3Il!jの各電極31の取
出し線36の取出し領域のみが切欠かれた形状をしてい
る。なお、前記接着用のガラス絶縁膜32はその熱膨張
係数が本体3と近似したパイレックスガラス、あるいは
コバーガラスが用いられ、本体3面に約10μmの厚さ
に被着させて前記ダイヤフラム11およびスペーサ4と
張り会わされるようになっている。ガラス絶縁膜32の
本体3面への破着はたとえば高周波スパッタリング法、
成気泳動法あるいは遠心沈降法が使用される。本体3に
形成される各電極31はたとえばイオン打込み法めるい
は拡散法によって導電層を形成することによって形成さ
れ、その層14.は約1〜2μmになっている。
前記取出し線15.36が取出される側の本体3には取
出しlfM15.36’i内包させる円筒状のホルダ5
が接層されており、このホルダ5内にはモールドされた
樹脂51が充填されている。さらにこのホルダ5には増
幅器ケース8が取イ」けられており、この増幅器ケース
8には増幅器9が内蔵さ扛、前記取出し線15.36か
らの出力が入力されるようになっている。
さらに、前記本体3の対向面にはシールダイヤフラム3
4が配置され、このシールダイヤフラム34の外周には
Au−Ge、 Au−8i等の低温共晶ろう、Mo−M
n等の高温共晶ろう全弁して固層されこのシールダイヤ
フラム34と本体3との間および本体3に貫通された導
通孔33を通じてダイヤ     −フラム11と本体
3の内壁にはシリコン油6が封入されている。また、台
シールダイヤフラム34の外面はそれぞれ7ランジ7に
よって空間室に而しするように前記フランジ7は気密パ
ツキン7′fr:介して本体3にボルト72およびナツ
ト7で固定されている。
このように構成した差圧伝送器はダイヤフラム11から
の取出し線14と電極バッド35からの取出し線36の
間に靜亀容歇C1が、またもう一方の電極パッドからの
取出し線の間に静電容1kCzが形成される。この場合
、ダイヤフラム11の凹陥部はアルカリエツチングある
いはイオンシリング法により数μm〜10μm程度に精
度よく加工できることから前記C1とC2の各容重はほ
とんど同じ値にすることができる。7ランジ7に導びか
れた圧力はソールタイヤフラム6に作用し、シリコン旧
6はコ鍾当なダンピング効果を受けなから導通孔33を
移動し、タイヤフラム1.1iiませる。このダイヤフ
ラム11の変位量に応じてダイヤフラム11と電佛31
1田の隙間が差動的に変位する。この場合、人力である
圧力差PIP2と静畦容諷とツノ間には次の(1)式が
成立する。
ここでKは比例定数 この容はの和と差の比を電気信号として増幅器91で増
幅J−ることにょシ、各編に比例した電気信号を得る。
なお、差圧伝送器は両側に加わる100気圧以上の等静
圧を受けながら微少な差圧PIF220.1気圧を高精
度に検出する機能が要求されるため、全体の構成部品に
はこれに則1える耐圧、強度が必要となる。たとえばフ
ランジ7を締付けるボルト72、ナンド73は7ランジ
7の受圧面梢にかかる何トンもの力全受けるため、気密
を深つため本体3を光分に締イづけ゛〔おく必秩がある
。この力はタイヤフラム12にも加わるため、これか変
形して有性に悲′#譬を及ぼすため、タイヤフラムの外
周部にスペー?4を設は前−1力を分数させたものであ
る。
P+またkiP 2のい−!゛れかの圧力が勾、に大気
解放される場合にも破壊してはならず、この上うな過負
fdf片圧が解放された鏝はダイヤフラム11−第4図
の実線に示すように元の位置に正確に復帰することが必
鮫となる。このような機能全満足させるためにはダイヤ
フラムは筒弾性材料であることが望ましく、たとえばS
iCあるいはAtzOsなどのように結晶性のセラミッ
クがそれに適応したものとなる。また、ダイヤフラム1
1の変形を極力小さく抑えるため本体3との隙間2を約
10/Amと小さくして応カケ小さくする。この場合、
セラミック自体は誘電体であることから固定電極との間
に形成した静電各線に対し直列容はとなりセンサの感度
を低下させることとなる。それ故、セラミックからなる
ダイヤフラム11の表面にはボロン等の導電性金属tイ
オン打込法あるいは拡散法によって1〜2μmの深さに
形成させ、この導電層を可動電極にしている。また、ダ
イヤフラム外周厚肉部に形成する絶縁膜はピンホールの
ない絶縁耐圧の尚い膜質が要求されるとともに、ダイヤ
フラム11および本体3とほぼ熱)′F3張係斂が等し
いものが要求される。したがって、ダイヤフラム11お
よび本体3と同一の材料あるいはこれに近似した熱膨張
係数のガラスをスパッタリング法等で表面に被着させ、
除歪温度でアニールした後、融点より低い温度に加熱し
、数巨vの電圧を印加することが適当となる。
したがって、上述した実施例によれば、(1)全体が同
−膜質であるため熱歪が少なく、温度変化による静′眠
容量変化が極めて少なくなる。(2)全体がセラミック
スで構成されているため、品い温度まで使用できかつ軽
量となる。(3)ダイヤフラムに設けたわずかの凹陥部
で静電容量全形成することから圧力差による静電容祉の
変化が大きく感度が高くなるとともに小型化、高耐圧化
が図れるようになる。(4)同陳の理由により、過負荷
片圧が加わってもダイヤフラムはわずかの撓みで本体3
に当接することになり、その発生応力か小さく、片圧除
去後は正確に元の位置に復帰させることができる。
(5)夕°イヤフラムは高弾性の結晶性セラミックであ
ることからヒステリシスを少なくすることができる。(
6)本体にモールドで1産できるためコス)k低減させ
ることができる。(カダイヤフラムの凹陥部卵重はその
深さがわずかな量であるため、同一プロセスかつ短時間
で、各靜直容承を正確にバランスより製作することがで
きる。
以上述べた実施例では、タイヤフラムに形成された1極
および本体に形成された電極との互いの接触全防止する
ために絶縁1i!I’に介在させた構成としたものであ
るが、必ずしもこのような構成とする必侵はなく、第5
図に示すように、支持部を除く可動ダイヤフラム11と
対向する本体3の領域のみに′電極31を設け、この電
・陰31は本体3内に組み込まれた取出線36金介して
取出してもよイコとはいうまでもない。
以上述べたことから明らかなように、本発明による差圧
伝送器によれば、高温特性、尚耐圧特性を有し、j劇単
な加工、組立により特性揃いのよいものki41ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の差圧伝送器の一例を示す四部断面図、第
2図は本発明による差圧伝送器の一実施例ケ示す全体(
n成図、第3図は第2図の要部全拡大した断面図、第4
図は本発明による差圧伝送器の効果を示す説明図、第5
図は本発明による差圧1へ送器の他の実施例金示す要部
構成図である。 3・・・本体、4・・・スベーナ、5・・・ホルダ、6
・・・シリコン油、11・・・ダイヤフラム、15.3
6・・・取出し線、31・・・亀(1臥 32・・・ガ
ラス絶縁膜、34・・・7−ルダイヤフラム。 茅I 目 茅2 目 茅30 41θO $4− 固

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、外周部よシそれ以外の領域の肉厚ケ薄くしてなるダ
    イヤフラムと、このダイヤフラムの両側面にそれぞれ配
    置され前記外周部にて固定挾持する一対の本体と、各本
    体と前記ダイヤフラムとの間の窒間と本体外部に通じる
    各導通孔と、からなシ、前記ダイヤフラムと各本体はセ
    ラミックスで構成されかつ前記ダイヤスラム面とこの而
    に対向する本体面には導電層からなる電極が形成されて
    いることを特徴とする差圧伝送器。
JP13625782A 1982-08-06 1982-08-06 差圧伝送器 Pending JPS5927233A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13625782A JPS5927233A (ja) 1982-08-06 1982-08-06 差圧伝送器

Applications Claiming Priority (1)

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JP13625782A JPS5927233A (ja) 1982-08-06 1982-08-06 差圧伝送器

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Publication Number Publication Date
JPS5927233A true JPS5927233A (ja) 1984-02-13

Family

ID=15170948

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13625782A Pending JPS5927233A (ja) 1982-08-06 1982-08-06 差圧伝送器

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JP (1) JPS5927233A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0221810A (ja) * 1988-07-09 1990-01-24 Shibuya Kogyo Co Ltd 物品処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0221810A (ja) * 1988-07-09 1990-01-24 Shibuya Kogyo Co Ltd 物品処理装置

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