JP2003161665A - 耐蝕型圧力センサ - Google Patents
耐蝕型圧力センサInfo
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Abstract
象はなく高精度の圧力検出ができる耐蝕型圧力センサを
提供する。 【解決手段】 本発明の耐蝕型圧力センサ10は、感圧
抵抗素子21を積層する単結晶質サファイアダイアフラ
ム17と、円形の切欠部13Aを有する底部13の内側
に単結晶質サファイアダイアフラム17を設けたボディ
ー本体部11とを備え、切欠部13Aを介し結晶質サフ
ァイアダイアフラム17にかかる圧力を検出することと
した。
Description
の薬品剤の気体圧または液体圧を検出する耐蝕型圧力セ
ンサに関する。
どの薬品剤の気体圧または液体圧を検出するものがあ
る。
防ぐために、薬品剤の気体圧または液体圧を受ける円形
状に形成された金属ダイアフラムにフッ素樹脂のコーテ
ングをしたものである。コーテングされた金属ダイアフ
ラムは、切欠部が形成されたボディー本体部の底部の内
側にOリングを介し固定されている。
圧または液体圧を検出するときには、コーテングされた
金属ダイアフラムに切欠部を介し気体圧または液体圧が
加わると、コーテングされた金属ダイアフラムはその圧
力を受け撓み、その圧力変化をコーテングされた金属ダ
イアフラムに形成された歪検出素子により検出する。
蝕を防ぐために、薬品剤の気体圧または液体圧を受ける
セラミックダイアフラムにフッ素樹脂のコーテングをし
たものもある。コーテングされたセラミックダイアフラ
ムは、切欠部が形成されたボディー本体部の底部の内側
にOリングを介し固定されている。この従来の圧力セン
サは、コーテングされた金属ダイアフラムの場合と同様
に薬品剤の気体圧または液体圧を検出する。
侵蝕を防ぐために、フッ素樹脂膜のダイアフラムを用い
て内部にシリコンオイルを封入した二重ダイアフラム構
造のものもある。この従来の圧力センサにより薬品剤の
気体圧または液体圧を検出するときには、フッ素樹脂膜
のダイアフラムに気体圧または液体圧が加わると、その
圧力は封入しているシリコンオイルに伝達され、そのシ
リコンオイルの圧力変化を圧力検出素子により検出す
る。
薬品剤の気体圧または液体圧を検出する圧力センサに
は、次のような問題があった。
をした金属ダイアフラムを用いて薬品剤の侵蝕を防ぎ、
薬品剤の気体圧または液体圧を検出することができる
が、フッ素樹脂は接着性が低いためコーテングしたフッ
素樹脂層と金属ダイアフラムとの間の密着性が低く剥離
する可能性があり、また、フッ素樹脂層は膜厚を薄くす
る必要性があることから耐久性が低く長期信頼性に問題
があった。
ラミックダイアフラムを用いて薬品剤の侵蝕を防ぎ、薬
品剤の気体圧または液体圧を検出する場合も、同様に長
期信頼性に問題があった。
フッ素樹脂膜のダイアフラムを用いて薬品剤の侵蝕を防
ぎ、薬品剤の気体圧または液体圧を検出することができ
るが、フッ素樹脂膜のダイアフラムはシリコンオイルに
気体圧または液体圧を効果的に伝達するために薄板とな
っており、気体圧または液体圧がフッ素樹脂膜のダイア
フラムに長期間かかると破損する可能性があり長期信頼
性に問題があり、また、フッ素樹脂膜のダイアフラムの
破損により、圧力を検出する気体や液体に密封されてい
るシリコンオイルが漏れるという問題があった。また、
フッ素樹脂膜のダイアフラムは、中心から対称的に歪ま
ない可能性もあり精度面にも問題をかかえていた。
って、長期信頼性を有し、シリコンオイル漏れの現象は
なく高精度の圧力検出ができる耐蝕型圧力センサを提供
することを目的とする。
サは、感圧抵抗素子を形成する単結晶質サファイアダイ
アフラムと、円形の切欠部を有する底部の内側に前記単
結晶質サファイアダイアフラムを設けたボディー本体部
とを備え、前記切欠部を介し前記結晶質サファイアダイ
アフラムにかかる圧力を検出することとした。
ムは、前記ボディー本体部の内部に固定される台座と前
記底部の内側とに挟まれ、前記ボディー本体部に固定さ
れることとした。
ムと前記底部の内側とは表面処理され、前記表面処理さ
れた面が合わされ前記単結晶質サファイアダイアフラム
は前記底部に固定されることとした。
で形成することとした。高温状態まで計測が可能であ
る。ダイアフラム部以外においても薬品剤による侵蝕を
受ける可能性は極めて低い。
質サファイアダイアフラム上にエピタキシャル成長させ
たシリコン半導体を積層して形成することとした。
て、図面を用いて説明する。
圧力センサ10の断面図である。
10は、感圧抵抗素子21(図2参照)を積層した単結
晶質サファイアダイアフラム17と、円筒部12と底部
13とを有し、底部13には導通穴13Bに接続する円
形の切欠部13Aが形成され単結晶質サファイアダイア
フラム17が内側に設けられるカップ形状のフッ素樹脂
で形成されたボディー本体部11と、ボディー本体部1
1に形成されたネジ部12Aと、ネジ部16Aによりボ
ディー本体部11の内部に固定される円筒形状のセラミ
ックの台座16とにより構成され、導通穴13Bと切欠
部13Aとを介し単結晶質サファイアダイアフラム17
にかかる圧力を検出するものである。
台座16と、底部13の内側とに挟まれボディー本体部
11に固定されている。単結晶質サファイアダイアフラ
ム17が薬品環境下での影響を受けることはなく、ボデ
ィー本体部11には、単結晶質サファイアダイアフラム
17が直接圧力を受けるように底部13の中央部に導通
穴13Bと切欠部13Aは形成されている。
しているため薬品剤の影響を受け難く、また、フッ素樹
脂は耐熱性の高いPTFEやPFAなどを選択すること
により、200°Cまでの温度範囲での使用が可能であ
る。
部13の内側の接合部14とは、例えば研磨加工などの
表面処理を行い、表面処理された単結晶質サファイアダ
イアフラム17と底部13の面が接合部14で合わさ
れ、台座16により単結晶質サファイアダイアフラム1
7は固定される。そのため単結晶質サファイアダイアフ
ラム17とボディー本体部11の接合部14の表面処理
により、高密着性を持って固定される。また、底部13
には環状溝13CにOリング15を設け二重の気密構造
にすることもできる。
圧や液体圧を検出するときには、矢印Pに示すように気
体圧や液体圧が導通穴13Bと切欠部13Aを介し単結
晶質サファイアダイアフラム17に加わったとき、単結
晶質サファイアダイアフラム17は内側に撓み、その撓
みを単結晶質サファイアダイアフラム17に積層した感
圧抵抗素子21(図2参照)により検出して圧力信号と
し、高精度で圧力の検出が行われる。
限らず、また、搬送管内を流れる気体や液体の流体圧の
検出や、容器内の圧力を検出することもできる。
出する気体や液体に薬品剤が入っていてもその薬品環境
下での影響を受けることはなく、単結晶質サファイアダ
イアフラム17で圧力を受けるため、フッ素樹脂などの
保護膜形成を不要とし、前記した剥離や耐久性やシリコ
ンオイルの漏れの問題はなく、長期信頼性を有し高精度
の圧力検出をすることができる。
晶質サファイアダイアフラム17の断面図である。
ダイアフラム17上にエピタキシャル成長させシリコン
半導体を積層して形成したもので、予め定めた位置に複
数個設定することができ、単結晶質サファイアダイアフ
ラム17が圧力を受け撓むことにより長さや断面積が変
化して抵抗値が変化するものであり、ホイートストン・
ブリッジの回路構成にして圧力に応じた電圧信号を出力
し、圧力検出を行うことができる。
膜により保護され、また、半導体の製造技術を応用しシ
リコン半導体を積層しているため、350°Cまで安定
した特性を得ることができる。
素子を形成する単結晶質サファイアダイアフラムと、円
形の切欠部を有する底部の内側に前記単結晶質サファイ
アダイアフラムを設けたボディー本体部とを備え、前記
切欠部を介し前記結晶質サファイアダイアフラムにかか
る圧力を検出することとしたため、圧力を受けるダイア
フラムに化学的に安定している単結晶サファイアを用い
ることで、圧力を検出する気体や液体に薬品剤が入って
いてもその薬品環境下での影響を受けることはなく、長
期信頼性を有し高精度の圧力検出をすることができる。
ムは、前記ボディー本体部の内部に固定される台座と前
記底部の内側とに挟まれ、前記ボディー本体部に固定さ
れることとしたため、単結晶質サファイアダイアフラム
を確実に固定することができる。
ムと前記底部の内側とは表面処理され、前記表面処理さ
れた面が合わされ前記単結晶質サファイアダイアフラム
は前記底部に固定されることとしたため、単結晶質サフ
ァイアダイアフラムを高密着で固定することができる。
で形成することとしたため、高温状態まで計測ができ、
また、薬品剤による侵蝕を受ける可能性は極めて低くす
ることができる。
質サファイアダイアフラム上にエピタキシャル成長させ
たシリコン半導体を積層して形成することとしたため、
前記単結晶質サファイアダイアフラムと前記感圧抵抗素
子は原子結合している。そのため、歪みによる変位が前
記切欠部を均一に変形させ、前記切欠部円の中心を基準
として対称に変形すると、前記接合部に支えられた前記
単結晶質サファイアダイアフラムの前記感圧抵抗素子の
抵抗比率が一定となる。
り、付随して出力されるホイートストンブリッジの出力
電圧もリニアな出力となるため、優れた圧力―出力電圧
の特性を得ることができる。また、高温状態まで安定し
た圧力―出力電圧の特性を得ることができる。
断面図である。
イアフラムの断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 感圧抵抗素子を形成する単結晶質サファ
イアダイアフラムと、円形の切欠部を有する底部の内側
に前記単結晶質サファイアダイアフラムを設けたボディ
ー本体部とを備え、前記切欠部を介し前記結晶質サファ
イアダイアフラムにかかる圧力を検出することを特徴と
する耐蝕型圧力センサ。 - 【請求項2】 前記単結晶質サファイアダイアフラム
は、前記ボディー本体部の内部に固定される台座と前記
底部の内側とに挟まれ、前記ボディー本体部に固定され
ることを特徴とする請求項1に記載の耐蝕型圧力セン
サ。 - 【請求項3】 前記単結晶質サファイアダイアフラムと
前記底部の内側とは表面処理され、前記表面処理された
面が合わされ前記単結晶質サファイアダイアフラムは前
記底部に固定されることを特徴とする請求項1に記載の
耐蝕型圧力センサ。 - 【請求項4】 前記ボディー本体部は、フッ素樹脂で形
成することを特徴とする請求項1に記載の耐蝕型圧力セ
ンサ。 - 【請求項5】 前記感圧抵抗素子は、前記単結晶質サフ
ァイアダイアフラム上にエピタキシャル成長させたシリ
コン半導体を積層して形成することを特徴とする請求項
1に記載の耐蝕型圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001359594A JP3947389B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 耐蝕型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001359594A JP3947389B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 耐蝕型圧力センサ |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003161665A true JP2003161665A (ja) | 2003-06-06 |
JP2003161665A5 JP2003161665A5 (ja) | 2005-07-14 |
JP3947389B2 JP3947389B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=19170568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001359594A Expired - Lifetime JP3947389B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 耐蝕型圧力センサ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3947389B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6114563A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体複合センサ |
JPS6297934U (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-22 | ||
JPH11118650A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-30 | Rkc Instr Inc | 圧力センサ |
JP2001174353A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-29 | Endress & Hauser Gmbh & Co | 圧力測定装置 |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359594A patent/JP3947389B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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JPS6114563A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体複合センサ |
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JP2001174353A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-29 | Endress & Hauser Gmbh & Co | 圧力測定装置 |
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