JP2005069736A - 圧力センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表面に歪抵抗ゲージを形成した薄板状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの変位に沿った曲面からなる凹部を有し、この凹部を前記ダイヤフラムに対峙させて設けられるストッパ部材とを備える。特に凹部の曲面を、ダイヤフラムの半径をr、厚みをt、曲げ剛性をDとしたとき、ダイヤフラムの中心からの距離xでの深さyがその過大圧保護動作圧力pに対して、[y=pr4(1−x2/r2)2/64D]なる4次関数で示される凹面として形成する。
【選択図】 図1
Description
ちなみにこの種の圧力センサ装置は、ダイヤフラムを有するセンサチップ1を、例えば図11に示すようなメータボディ2に組み込んで構成される。このメータボディ2は、その本体部3に一対の受圧部をなすバリアダイヤフラム4a,4bを備え、センサ部5に組み込んだセンサチップ(圧力センサ)1と上記各バリアダイヤフラム4a,4bとの間を、大径のセンタダイヤフラム6により隔離された圧力緩衝室7a,7bを介してそれぞれ連通させ、センサチップ1と各バリアダイヤフラム4a,4bとを結ぶ連通路8a,8bにそれぞれシリコーンオイル等の圧力伝搬媒体をそれぞれ封入した構造を有する。
y = pr4(1−x2/r2)2/64D
D = Et3/12(1−ν2)
但し、Eはヤング率、νはポアソン比
なる4次関数で示される凹面として形成したことを特徴としている。
更にこれらのストッパ部材における前記凹部の頂部から前記ダイヤフラムの両面にそれぞれ圧力伝搬媒体を導く流体通路、およびこれらの流体通路にそれぞれ連接されて該流体通路に封入された前記圧力伝搬媒体に圧力を伝達する一対の受圧部を有する基台とを備えることを特徴としている。
図1は本発明に係る圧力センサ装置の基本的な構成を示す要部断面図であり、11は所定径の肉薄のダイヤフラム12を形成したベース体である。このベース体11は、シリコン(Si)やガラス等の脆性材料からなる。また13は、前記ダイヤフラム12に対峙する凹部14を有し、前記ベース体11に接合一体化されたストッパ部材である。上記凹部14は、前記ダイヤフラム12の変位に沿った曲面を有するもので、前記ダイヤフラム12の半径をr、厚みをt、およびその曲げ剛性をDとしたとき、前記ダイヤフラム12の中心からの距離xでの深さyが、その過大圧保護動作圧力pに対して
y = pr4(1−x2/r2)2/64D
D = Et3/12(1−ν2)
但し、Eはヤング率、νはポアソン比
なる4次関数で示される凹面として形成されている。即ち、凹部14をなす曲面は、いわゆる非球面と称される4次曲面からなる。
y=0.012x4−0.032x2+0.021
なる4次関数で示される。そして前記凹部14の曲面は、この4次関数で示されるダイヤフラム12の変位面に沿うように形成されている。
但し、この場合にはダイヤフラム12を形成するベース体11自体が薄板化されてその一部がダイヤフラム12として用いられるので、このダイヤフラム12をその両面から挟み込んで接合一体化される一対のストッパ部材13を含めて、その全体をシリコン(Si)やガラス等からなる所定の厚みの台座15上に固定支持する構造とすることが望ましい。また上記ダイヤフラム(ダイヤフラム面)12に圧力を導入するための圧力導入孔16については、図2に示すようにストッパ部材13に設けられた凹部14の頂部に、該凹部14の曲面を損なうことのない程度の大きさの貫通孔としてそれぞれ設けるようにすれば良い。
4a,4b 受圧部
6 センターダイヤフラム
11 ベース体
12 ダイヤフラム
13 ストッパ部材
14 凹部
16 圧力導入孔
21 ベース体(ダイヤフラム)
21a 主ダイヤフラム部
21b 副ダイヤフラム部
22 第1のストッパ部材
22a 凹部(凹曲面)
22b 溝
22c 導入孔
23 第2のストッパ部材
23a 凹部(凹曲面)
23b 溝
23c 導入孔
R11,〜R24 歪み抵抗ゲージ
Claims (6)
- 表面に歪抵抗ゲージを形成したダイヤフラムと、
このダイヤフラムの変位に沿った曲面からなる凹部を有し、この凹部を前記ダイヤフラムに対峙させて設けられるストッパ部材と
を具備したことを特徴とする圧力センサ装置。 - 前記ストッパ部材は、ダイヤフラムの両面にそれぞれ設けられるものである請求項1に記載の圧力センサ装置。
- 前記ストッパ部材が有する凹部の曲面は、前記ダイヤフラムの半径をr、厚みをt、およびその曲げ剛性をDとしたとき、前記ダイヤフラムの中心からの距離xでの深さyが、その過大圧保護動作圧力pに対して
y = pr4(1−x2/r2)2/64D
D = Et3/12(1−ν2) 但し、Eはヤング率、νはポアソン比
なる4次関数で示されるものである請求項1または2に記載の圧力センサ装置。 - 前記ストッパ部材は、前記ダイヤフラムの変位に沿った曲面をなす凹部の頂部に、前記ダイヤフラムへの圧力伝搬媒体の導入孔を備えたものである請求項1または2に記載の圧力センサ装置。
- 表面に歪抵抗ゲージを形成したダイヤフラムと、
このダイヤフラムの変位に沿った曲面の凹部を有し、この凹部を前記ダイヤフラムに対峙させて該ダイヤフラムの両面にそれぞれ設けられる一対のストッパ部材と、
これらのストッパ部材における前記凹部の頂部から前記ダイヤフラムの両面にそれぞれ圧力伝搬媒体を導く流体通路、およびこれらの流体通路にそれぞれ連接されて該流体通路に封入された前記圧力伝搬媒体に圧力を伝達する一対の受圧部を備えた基台と
を具備したことを特徴とする圧力センサ装置。 - 前記ダイヤフラムと一対のストッパ部材とからなるセンサチップは、圧力緩衝体を介して前記基台に組み付けられるものである請求項5に記載の圧力センサ装置。
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