JP2014126502A - Capacitance type pressure sensor - Google Patents

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正志 関根
Takuya Ishihara
卓也 石原
Ishin Tochigi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the generation of a trouble such as a zero-point shift and the like by preventing a liquid (water) from intruding from an introduction part at low cost with a simple structure.SOLUTION: A plate surface is made to intersect at a right angel in the passing direction F of a measurement fluid between an introduction part 10A of the measurement fluid and a sensor diaphragm 32, and a first baffle (first stage baffle) 71 and a second baffle (second stage baffle) 72 are arranged to be opposed to each other. The first baffle 71 is arranged in the upstream side of the passing direction F of the measurement fluid than the second baffle 72, and the second baffle 72 is arranged in the downstream side of the passing direction F of the measurement fluid than the first baffle 71. Further, the first baffle 71 has an opening 71a formed in the central part only of the plate surface, and the second baffle 72 has one or more openings 72a formed in the peripheral part of the plate surface.

Description

この発明は、被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出する静電容量型圧力センサに関するものである。   The present invention relates to a capacitance-type pressure sensor that detects a change in a diaphragm that is bent under the pressure of a fluid to be measured as a change in capacitance.

従来より、被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出する静電容量型圧力センサは広く知られている。例えば、半導体製造装置などにおける製造プロセス中の真空状態を計測するために静電容量型圧力センサが利用されており、この真空状態を計測するための静電容量型圧力センサを隔膜真空計と呼んでいる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitance type pressure sensor that detects a change in a diaphragm that is bent under the pressure of a fluid to be measured as a change in capacitance has been widely known. For example, a capacitive pressure sensor is used to measure a vacuum state during a manufacturing process in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and the capacitive pressure sensor for measuring the vacuum state is called a diaphragm vacuum gauge. It is out.

この隔膜真空計は、被測定流体の導入部を有するハウジングを有し、このハウジングの導入部を通して導かれてくる被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出する。この隔膜真空計において、導入部とダイアフラムとの間には、被測定流体の通過方向にその板面を直交させて、被測定流体に含まれる不要かつ支障のある物質(以下、この物質を汚染物質と呼ぶ)のダイアフラムへの堆積を防止するバッフルが設けられている。   This diaphragm vacuum gauge has a housing having an introduction portion of a fluid to be measured, and detects a change in the diaphragm that is bent by receiving the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction portion of the housing as a change in capacitance. To do. In this diaphragm vacuum gauge, an unnecessary and troublesome substance contained in the fluid to be measured (hereinafter, this material is contaminated) between the introduction part and the diaphragm with its plate surface orthogonal to the direction of passage of the fluid to be measured. A baffle is provided to prevent deposition of the material (referred to as material) on the diaphragm.

図8に従来の隔膜真空計におけるバッフルの取付構造を示す。同図において、100はハウジング、100Aはハウジング100に設けられた被測定流体の導入部であり、この導入部100Aとダイアフラム(図示せず)との間に被測定流体の通過方向Fにその板面を直交させて円板状の1枚のバッフル101を設けている。   FIG. 8 shows a baffle mounting structure in a conventional diaphragm vacuum gauge. In the figure, reference numeral 100 denotes a housing, and 100A denotes an introduction portion of a fluid to be measured provided in the housing 100. The plate is arranged between the introduction portion 100A and a diaphragm (not shown) in the passage direction F of the fluid to be measured. One disk-shaped baffle 101 is provided with the surfaces orthogonal to each other.

バッフル101には、その外周部に所定の角度間隔でタブ101aが形成されており、このタブ101a間の隙間101bを被測定流体が通過して、ダイアフラムへと送られる。すなわち、導入部100Aを通して導かれてくる被測定流体がバッフル101の中央の板面に当たって迂回し、バッフル101のタブ101a間の隙間101bを通過して、ダイアフラムへと送られる。これにより、ダイアフラムに被測定流体が直接当たることがなく、被測定流体に含まれる汚染物質のダイアフラムへの堆積が防止される。   Tabs 101a are formed on the outer periphery of the baffle 101 at predetermined angular intervals, and the fluid to be measured passes through the gap 101b between the tabs 101a and is sent to the diaphragm. That is, the fluid to be measured guided through the introduction part 100A hits the center plate surface of the baffle 101, detours, passes through the gap 101b between the tabs 101a of the baffle 101, and is sent to the diaphragm. As a result, the fluid to be measured does not directly hit the diaphragm, and deposition of contaminants contained in the fluid to be measured is prevented.

特開2011−149946号公報JP 2011-149946 A 特許第4607889号公報Japanese Patent No. 4607890 特開2002−111011号公報JP 2002-1111011 A

このような隔膜真空計は、半導体製造装置の他、凍結乾燥装置などでも利用されている。しかしながら、凍結乾燥装置では、プロセス時の通常環境では被測定流体(気体)がバッフル101の隙間101bを通して導かれるが、CIP洗浄と呼ばれる非プロセス時の特殊環境では、CIP洗浄時(スプレー)の液体(水)がバッフル101の隙間101bを通して侵入し、ダイアフラムに到達する。このため、零点シフトなどの不具合が発生するという問題が生じていた。   Such a diaphragm vacuum gauge is used not only in semiconductor manufacturing apparatuses but also in freeze-drying apparatuses. However, in the freeze-drying apparatus, the fluid to be measured (gas) is guided through the gap 101b of the baffle 101 in the normal environment at the time of the process. However, in the special environment at the time of non-process called CIP cleaning, the liquid at the time of CIP cleaning (spray) (Water) enters through the gap 101b of the baffle 101 and reaches the diaphragm. For this reason, the problem that troubles, such as a zero point shift, generate | occur | produced.

なお、特許文献1には、導入部とダイアフラムとの間に、被測定流体の通過方向にその板面を直交させて、2枚のバッフルを対向配置した構成が示されている。すなわち、図9に示すように、バッフルを2段構成とし、1段目のバッフル102を被測定流体の通過方向Fの上流側に配置し、2段目のバッフル103を被測定流体の通過方向Fの下流側に配置するようにしている。   Note that Patent Document 1 discloses a configuration in which two baffles are arranged opposite to each other between the introduction portion and the diaphragm so that the plate surface thereof is orthogonal to the passage direction of the fluid to be measured. That is, as shown in FIG. 9, the baffle has a two-stage configuration, the first-stage baffle 102 is arranged upstream of the measured fluid passage direction F, and the second-stage baffle 103 is placed in the measured fluid passage direction. It arrange | positions to the downstream of F.

図10に特許文献1に示された1段目のバッフル102の平面図を示す。図11に特許文献1に示された2段目のバッフル103の平面図を示す。1段目のバッフル102は、導入口の直径より大きい直径を備える中央部分102aと、この中央部分102aの周囲に形成された多数の周辺開口部102bとを備えている。中央部分102aには被測定流体が通過する開口は設けられていない。周辺開口部102bは、円周方向において等間隔の連続したセクタ(長細孔)として形成され、径方向に異なる直径ごとに配列されている。2段目のバッフル103は、図8に示したバッフル101と同様に、外周部に所定の角度間隔でタブ103aが形成されており、このタブ103a間の隙間103bを被測定流体が通過する。   FIG. 10 shows a plan view of the first stage baffle 102 disclosed in Patent Document 1. FIG. FIG. 11 is a plan view of the second-stage baffle 103 disclosed in Patent Document 1. FIG. The first stage baffle 102 includes a central portion 102a having a diameter larger than the diameter of the introduction port, and a large number of peripheral openings 102b formed around the central portion 102a. The central portion 102a is not provided with an opening through which the fluid to be measured passes. The peripheral openings 102b are formed as continuous sectors (long pores) at equal intervals in the circumferential direction, and are arranged for different diameters in the radial direction. As in the baffle 101 shown in FIG. 8, the second stage baffle 103 has tabs 103a formed at predetermined angular intervals on the outer peripheral portion, and the fluid to be measured passes through the gap 103b between the tabs 103a.

この特許文献1に示された2段構成のバッフルを図8に示した隔膜真空計に採用すると、導入部100Aからの液体(水)の侵入に対して有効であると考えられる。すなわち、1段目のバッフル102と2段目のバッフル103とで流体の通過位置が異なるため、気体に比べると流動性の低い液体(水)が通過しにくくなり、ダイアフラムに到達する液体(水)の量が減少するものと考えられる。   When the two-stage baffle shown in Patent Document 1 is employed in the diaphragm vacuum gauge shown in FIG. 8, it is considered effective against the intrusion of liquid (water) from the introduction section 100A. That is, since the fluid passage position is different between the first-stage baffle 102 and the second-stage baffle 103, liquid (water) having lower fluidity than gas is less likely to pass, and the liquid (water) that reaches the diaphragm ) Is considered to decrease.

しかしながら、この特許文献1に示された2段構成のバッフルでは、導入部100Aからの液体(水)の侵入に対しては有効ではあるが、1段目のバッフル102の構造が複雑となり、高コストとなる。   However, the two-stage baffle disclosed in Patent Document 1 is effective for intrusion of liquid (water) from the introduction portion 100A, but the structure of the first-stage baffle 102 is complicated, and high Cost.

なお、特許文献2には、導入部とダイアフラムとの間に、被測定流体の通過方向にその板面を直交させて、3枚のバッフルを対向配置した構成が示されている。この特許文献2に示された構成も、1段目と2段目のバッフルは特許文献1に示されたものと同じであって、この特許文献2に示された3段構成のバッフルを採用しても、特許文献1に示された2段構成のバッフルを採用した場合と同様の問題が生じる。   Note that Patent Document 2 shows a configuration in which three baffles are arranged so as to face each other between the introduction portion and the diaphragm with the plate surface orthogonal to the direction in which the fluid to be measured passes. The configuration shown in Patent Document 2 is the same as that shown in Patent Document 1 for the first and second baffles, and the three-stage baffle shown in Patent Document 2 is adopted. Even so, the same problem as in the case where the two-stage baffle disclosed in Patent Document 1 is employed occurs.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で、低コストに、導入部からの液体(水)の侵入を防止し、零点シフトなどの不具合の発生を低減することが可能な静電容量型圧力センサを提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. The object of the present invention is to provide a simple structure, at low cost, to prevent the intrusion of liquid (water) from the introduction section, and to shift the zero point. It is an object of the present invention to provide a capacitance type pressure sensor that can reduce the occurrence of problems such as the above.

このような目的を達成するために、本発明に係る静電容量型圧力センサは、被測定流体の導入部を有するハウジングと、導入部を通して導かれてくる被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出するセンサチップと、導入部とダイアフラムとの間に被測定流体の通過方向にその板面を直交させて対向配置され被測定流体に含まれる汚染物質のダイアフラムへの堆積を防止する第1および第2のバッフルとを備え、第1のバッフルは、第2のバッフルよりも被測定流体の通過方向の上流側に配置され、板面の中央部にのみ開口を有し、第2のバッフルは、第1のバッフルよりも被測定流体の通過方向の下流側に配置され、板面の周辺部に1つ以上の開口を有することを特徴とする。   In order to achieve such an object, a capacitance type pressure sensor according to the present invention bends in response to a housing having an introduction portion for a fluid to be measured and the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction portion. A sensor chip that detects a change in the diaphragm as a change in capacitance, and a contaminant that is contained in the fluid to be measured is disposed between the introduction portion and the diaphragm so that the plate surface is orthogonal to the direction in which the fluid to be measured passes. First and second baffles for preventing accumulation on the diaphragm, and the first baffle is disposed upstream of the second baffle in the passage direction of the fluid to be measured, and only at the center of the plate surface. The second baffle has an opening and is arranged downstream of the first baffle in the passage direction of the fluid to be measured, and has one or more openings in the periphery of the plate surface.

この発明によれば、ハウジングの導入部とダイアフラムとの間に、被測定流体の通過方向にその板面を直交させて、第1のバッフルと第2のバッフルとが対向配置される。すなわち、バッフルを2段構えの構成とし、第1のバッフル(1段目のバッフル)を被測定流体の通過方向の上流側に配置し、第2のバッフル(2段目のバッフル)を被測定流体の通過方向の下流側に配置する。そして、1段目のバッフルと2段目のバッフルとで流体の通過位置が異なるようにすることで、気体に比べると流動性の低い液体(水)を通過しにくくする。ここまでは、特許文献1と同じである。   According to the present invention, the first baffle and the second baffle are arranged to face each other between the introduction portion of the housing and the diaphragm so that the plate surface is orthogonal to the direction in which the fluid to be measured passes. That is, the baffle has a two-stage configuration, the first baffle (first baffle) is arranged upstream in the direction of passage of the fluid to be measured, and the second baffle (second baffle) is measured. It arrange | positions in the downstream of the passage direction of a fluid. By making the passage position of the fluid different between the first-stage baffle and the second-stage baffle, it is difficult for liquid (water) having low fluidity to pass through compared to gas. Up to this point, the process is the same as that of Patent Document 1.

このとき、特許文献1では、半導体製造プロセスの特殊物質を想定していたため、1段目のバッフルの中央部分には開口を設けずに、この中央部分の周囲に多数の周辺開口部を設け、中央部分に当てて迂回させた被測定流体を1段目のバッフルの周辺開口部を通過させて2段目のバッフルに送ることにより、半導体製造プロセスの特殊物質の侵入を防いでいる。この構造が結果的に侵入防止対象物質(CIP洗浄であれば水)を通過しにくくし、2段目のバッフルに侵入防止対象物質を接触させにくくし、ダイアフラムへの侵入防止対象物質の到達を低減させている。この半導体製造プロセスの特殊物質を想定した構造が1段目のバッフルを複雑化する要因であることに発明者は着眼した。   At this time, in Patent Document 1, since a special substance for the semiconductor manufacturing process was assumed, an opening was not provided in the central portion of the first stage baffle, but a large number of peripheral openings were provided around the central portion. By passing the fluid to be measured, which is detoured by being applied to the center portion, through the peripheral opening of the first baffle to the second baffle, invasion of special substances in the semiconductor manufacturing process is prevented. As a result, this structure makes it difficult for the intrusion prevention target substance (water for CIP cleaning) to pass through, making it difficult for the invasion prevention target substance to come into contact with the second stage baffle, and preventing the invasion prevention target substance from reaching the diaphragm. It is reduced. The inventor noticed that the structure assuming the special material of the semiconductor manufacturing process is a factor complicating the first stage baffle.

そして、CIP洗浄の用途であれば、2段目のバッフルに侵入防止対象物質である水が接触すること自体は問題ないので、この設計上の制約の差異に基づき構造を簡易化できることに、発明者は想到した。具体的には、1段目のバッフルの被測定流体の通過位置を中央にして、2段目のバッフルの被測定流体の通過位置を周辺部にする。これにより、1段目のバッフルの板面の周辺部に開口を設ける特許文献1の構造に比べ、1段目のバッフルと2段目のバッフルとの間の被測定流体の通過方向に直交する方向への流体の流れる経路が長くなり、流動性の低い液体(水)をさらに通過させにくくすることができるようになる。また、1段目のバッフルは、その板面の中央部にのみ開口を設ければよく、その構造が簡単となる。また、1段目のバッフルと2段目のバッフルの何れかを回転させても流体の通過位置の距離は変わらないので、製造も簡単となる。これにより、特許文献1の2段構成のバッフルよりも、導入部からの液体(水)の侵入をさらに低減するとともに、低コスト化を実現できるようになる。   And if it is a use of CIP cleaning, there is no problem in contact with water which is a substance to be prevented from entering the second-stage baffle, so that the structure can be simplified based on the difference in design restrictions. The person came up with the idea. Specifically, the passage position of the fluid to be measured of the first stage baffle is set to the center, and the passage position of the fluid to be measured of the second stage baffle is set to the peripheral portion. Accordingly, as compared with the structure of Patent Document 1 in which an opening is provided in the peripheral portion of the plate surface of the first stage baffle, it is orthogonal to the passing direction of the fluid under measurement between the first stage baffle and the second stage baffle. The path through which the fluid flows in the direction becomes longer, and it becomes possible to make it difficult for liquid (water) having low fluidity to pass therethrough. Further, the first-stage baffle only needs to have an opening at the center of the plate surface, and the structure is simplified. In addition, even if one of the first-stage baffle and the second-stage baffle is rotated, the distance of the fluid passage position does not change, so that the manufacturing is simplified. As a result, compared to the baffle having the two-stage configuration disclosed in Patent Document 1, the intrusion of liquid (water) from the introduction portion can be further reduced, and the cost can be reduced.

なお、本発明において、第1および第2のバッフルの少なくとも一方の板面に、第1のバッフルと第2のバッフルとの間の被測定流体の通過方向に直交する方向への流体の流れる経路を長くする凹凸を形成するようにしてもよい。すなわち、第1および第2のバッフルの板面の両方に凹凸を形成するようにしてもよく、第1のバッフルの板面のみに凹凸を形成するようにしてもよく、第2のバッフルの板面のみに凹凸を形成するようにしてもよい。これにより、第1のバッフルと第2のバッフルとの間の被測定流体の通過方向に直交する方向への流体の流れる経路がさらに長くなり、流動性の低い液体(水)をさらに通過させにくくすることができるようになる。   In the present invention, the flow path of the fluid in the direction perpendicular to the passage direction of the fluid to be measured between the first baffle and the second baffle on at least one plate surface of the first and second baffles. Concavities and convexities that lengthen the length may be formed. That is, unevenness may be formed on both the plate surfaces of the first and second baffles, or may be formed only on the plate surface of the first baffle. Concavities and convexities may be formed only on the surface. As a result, the flow path of the fluid in the direction perpendicular to the direction of passage of the fluid to be measured between the first baffle and the second baffle is further lengthened, and it is difficult for liquid (water) having low fluidity to pass therethrough. Will be able to.

本発明によれば、バッフルを2段構えの構成とし、第1のバッフルを被測定流体の通過方向の上流側に配置し、第2のバッフルを被測定流体の通過方向の下流側に配置し、第1のバッフルはその板面の中央部にのみ開口を有するものとし、第2のバッフルはその板面の周辺部に1つ以上の開口を有するものとしたので、簡単な構造で、低コストに、導入部からの液体(水)の侵入を防止し、零点シフトなどの不具合の発生を低減することが可能となる。   According to the present invention, the baffle has a two-stage configuration, the first baffle is arranged upstream in the passage direction of the fluid to be measured, and the second baffle is arranged downstream in the passage direction of the fluid to be measured. The first baffle has an opening only in the center of the plate surface, and the second baffle has one or more openings in the peripheral portion of the plate surface. It is possible to prevent liquid (water) from entering from the introduction portion and reduce the occurrence of problems such as zero shift.

本発明に係る静電容量型圧力センサの一実施の形態(隔膜真空計)の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of one Embodiment (diaphragm vacuum gauge) of the electrostatic capacitance type pressure sensor which concerns on this invention. この隔膜真空計に用いる第1のバッフルの平面図である。It is a top view of the 1st baffle used for this diaphragm vacuum gauge. この隔膜真空計に用いる第2のバッフルの平面図である。It is a top view of the 2nd baffle used for this diaphragm vacuum gauge. この隔膜真空計に用いる第2のバッフルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the 2nd baffle used for this diaphragm vacuum gauge. 1段目のバッフルおよび2段目のバッフルの板面の両方に凹凸を形成するようにした例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the unevenness | corrugation in both the board surface of a 1st step baffle and a 2nd step baffle. 1段目のバッフルの板面のみに凹凸を形成するようにした例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the unevenness | corrugation only in the board surface of the 1st step baffle. 2段目のバッフルの板面のみに凹凸を形成するようにした例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the unevenness | corrugation only in the plate | board surface of the 2nd baffle. 従来の隔膜真空計におけるバッフルの取付構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the attachment structure of the baffle in the conventional diaphragm vacuum gauge. 特許文献1に示された2段構成のバッフルの配置状況を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning condition of the baffle of 2 steps | paragraph structure shown by patent document 1. 特許文献1に示された2段構成のバッフルの1段目のバッフルの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a first-stage baffle of a two-stage baffle disclosed in Patent Document 1. 特許文献1に示された2段構成のバッフルの2段目のバッフルの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a second baffle of a two-stage baffle disclosed in Patent Document 1.

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図1はこの発明に係る静電容量型圧力センサの一実施の形態(隔膜真空計)の要部を示す縦断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of one embodiment (diaphragm vacuum gauge) of a capacitance type pressure sensor according to the present invention.

この隔膜真空計1は、パッケージ10と、パッケージ10内に収容された台座プレート20と、同じくパッケージ10内に収容され台座プレート20に接合されたセンサチップ30と、パッケージ10に直接取付けられパッケージ10内外を導通接続する電極リード部40とを備えている。また、台座プレート20は、第1の台座プレート21と第2の台座プレート22とから構成され、パッケージ10に対して隔間しており、支持ダイアフラム50のみを介してパッケージ10に支持されている。   This diaphragm vacuum gauge 1 includes a package 10, a pedestal plate 20 accommodated in the package 10, a sensor chip 30 that is also accommodated in the package 10 and joined to the pedestal plate 20, and is directly attached to the package 10. And an electrode lead portion 40 that conducts electrical connection between the inside and the outside. The pedestal plate 20 includes a first pedestal plate 21 and a second pedestal plate 22. The pedestal plate 20 is spaced from the package 10 and is supported by the package 10 only through the support diaphragm 50. .

パッケージ10は、ロアハウジング11、アッパーハウジング12、及びカバー13から構成されている。なお、ロアハウジング11、アッパーハウジング12、及びカバー13は、耐食性の金属であるインコネルからなり、それぞれ溶接により接合されている。   The package 10 includes a lower housing 11, an upper housing 12, and a cover 13. The lower housing 11, the upper housing 12, and the cover 13 are made of Inconel, which is a corrosion-resistant metal, and are joined by welding.

ロアハウジング11は、径の異なる円筒体を連結した形状を備え、その大径部11aは支持ダイアフラム50との接合部を有し、その小径部11bは被測定流体が流入する導入部10Aをなしている。   The lower housing 11 has a shape in which cylindrical bodies having different diameters are connected, the large diameter portion 11a has a joint portion with the support diaphragm 50, and the small diameter portion 11b forms an introduction portion 10A into which a fluid to be measured flows. ing.

アッパーハウジング12は略円筒体形状を有し、カバー13、支持ダイアフラム50、台座プレート20、及びセンサチップ30を介してパッケージ10内に独立した真空の基準真空室10Bを形成している。なお、基準真空室10Bにはいわゆるゲッター(図示せず)と呼ばれる気体吸着物質が備わり、真空度を維持している。   The upper housing 12 has a substantially cylindrical shape, and forms an independent vacuum reference vacuum chamber 10 </ b> B in the package 10 through the cover 13, the support diaphragm 50, the base plate 20, and the sensor chip 30. The reference vacuum chamber 10B is provided with a gas adsorbing material called a getter (not shown) to maintain the degree of vacuum.

また、アッパーハウジング12の支持ダイアフラム50の取付け側には周方向適所にストッパ12aが突出形成されている。なお、このストッパ12aは、被測定流体の急激な圧力上昇により台座プレート20が過度に変移するのを規制する役目を果たしている。   Further, a stopper 12a is projected and formed at an appropriate position in the circumferential direction on the side of the upper housing 12 where the support diaphragm 50 is attached. The stopper 12a plays a role of restricting the pedestal plate 20 from excessively shifting due to a sudden increase in pressure of the fluid to be measured.

また、カバー13は円形のプレートからなり、カバー13の所定位置には電極リード挿通孔13aが形成されており、ハーメチックシール60を介して電極リード部40が埋め込まれ、この部分のシール性が確保されている。   Further, the cover 13 is made of a circular plate, and an electrode lead insertion hole 13a is formed at a predetermined position of the cover 13, and the electrode lead portion 40 is embedded through a hermetic seal 60, and the sealing performance of this portion is ensured. Has been.

一方、支持ダイアフラム50はケーシング10の形状に合わせた外形形状を有するインコネルの薄板からなり、第1の台座プレート21と第2の台座プレート22との間に挟まれた状態で、その外周部(周囲縁部)が上述したアッパーハウジング11とロアハウジング12の縁部に挟まれて溶接等により接合されている。なお、支持ダイアフラム50の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、各台座プレート21,22より充分薄い厚さとなっている。また、台座プレート20(21,22)および支持ダイアフラム50の中央部分には、センサチップ30に被測定流体を導くための導入孔50aが形成されている。   On the other hand, the support diaphragm 50 is an Inconel thin plate having an outer shape matched to the shape of the casing 10, and is sandwiched between the first pedestal plate 21 and the second pedestal plate 22, and the outer peripheral portion ( The peripheral edge) is sandwiched between the edges of the upper housing 11 and the lower housing 12 and joined by welding or the like. The thickness of the support diaphragm 50 is, for example, several tens of microns in the case of the present embodiment, and is sufficiently thinner than the pedestal plates 21 and 22. In addition, an introduction hole 50 a for guiding the fluid to be measured to the sensor chip 30 is formed in the central portion of the base plate 20 (21, 22) and the support diaphragm 50.

第1の台座プレート21および第2の台座プレート22は、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなり、第1の台座プレート21はケーシング10の内面から離間させた状態で支持ダイアフラム50の下面に接合され、第2の台座プレート22はケーシング10の内面から離間させた状態で支持ダイアフラム50の上面に接合されている。   The first pedestal plate 21 and the second pedestal plate 22 are made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, and the first pedestal plate 21 is spaced from the inner surface of the casing 10 on the lower surface of the support diaphragm 50. The second pedestal plate 22 is joined to the upper surface of the support diaphragm 50 while being separated from the inner surface of the casing 10.

なお、各台座プレート21,22は、支持ダイアフラム50の厚さに対して上述の通り十分に厚くなっており、かつ支持ダイアフラム50を両台座プレート21,22でいわゆるサンドイッチ状に挟み込む構造を有している。これによって、支持ダイアフラム50と台座プレート20の熱膨張率の違いによって発生する熱応力でこの部分が反るのを防止している。   Each pedestal plate 21, 22 is sufficiently thick as described above with respect to the thickness of the support diaphragm 50, and has a structure in which the support diaphragm 50 is sandwiched between both pedestal plates 21, 22. ing. This prevents this portion from warping due to thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the support diaphragm 50 and the base plate 20.

また、第2の台座プレート22には酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアでできた上面視矩形状のセンサチップ30が酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。なお、このセンサチップ30の接合方法については、特許文献3に詳しく記載されているのでここでの説明は省略する。   A sensor chip 30 having a rectangular shape in a top view made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, is bonded to the second pedestal plate 22 via an aluminum oxide-based bonding material. In addition, since the joining method of this sensor chip 30 is described in detail in Patent Document 3, a description thereof is omitted here.

センサチップ30は上面視で1cm角以下の大きさを有し、四角角型の薄板からなるスペーサ31と、スペーサ31に接合されかつ圧力の印加に応じてひずみが生じるセンサダイアフラム32と、センサダイアフラム32に接合して真空の容量室(リファレンス室)30Aを形成するセンサ台座33を有している。また、真空の容量室30Aと基準真空室10Bとはセンサ台座33の適所に穿設された図示しない連通孔を介して共に同一の真空度を保っている。   The sensor chip 30 has a size of 1 cm square or less in a top view, a spacer 31 made of a rectangular thin plate, a sensor diaphragm 32 that is bonded to the spacer 31 and generates a strain in response to application of pressure, and a sensor diaphragm. The sensor pedestal 33 is formed so as to form a vacuum capacity chamber (reference chamber) 30A. The vacuum capacity chamber 30 </ b> A and the reference vacuum chamber 10 </ b> B maintain the same degree of vacuum through communication holes (not shown) drilled at appropriate positions on the sensor base 33.

なお、スペーサ31、センサダイアフラム32、及びセンサ台座33はいわゆる直接接合によって互いに接合され、一体化したセンサチップ30を構成している。このセンサチップ30の構成要素とされるセンサダイアフラム32が本発明でいうダイアフラムに相当する。   The spacer 31, the sensor diaphragm 32, and the sensor pedestal 33 are joined together by so-called direct joining to constitute an integrated sensor chip 30. The sensor diaphragm 32 which is a component of the sensor chip 30 corresponds to the diaphragm referred to in the present invention.

また、センサチップ30の容量室30Aには、センサ台座33の凹部33aに金又は白金等の導体でできた固定電極33b,33cが形成されているとともに、これと対向するセンサダイアフラム32の表面上に金又は白金等の導体でできた可動電極32b,32cが形成されている。また、センサチップ30の上面には金又は白金からなるコンタクトパッド35,36が形成され、これらの固定電極33b,33cと可動電極32b,32cはコンタクトパッド35,36と図示しない配線によって接続されている。   Further, in the capacity chamber 30A of the sensor chip 30, fixed electrodes 33b and 33c made of a conductor such as gold or platinum are formed in the recess 33a of the sensor pedestal 33, and on the surface of the sensor diaphragm 32 facing the fixed electrodes 33b and 33c. Further, movable electrodes 32b and 32c made of a conductor such as gold or platinum are formed. Further, contact pads 35 and 36 made of gold or platinum are formed on the upper surface of the sensor chip 30, and the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrodes 32b and 32c are connected to the contact pads 35 and 36 by wiring (not shown). Yes.

一方、電極リード部40は電極リードピン41と金属製のシールド42とを備え、電極リードピン41は金属製のシールド42にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール43によってその中央部分が埋設され、電極リードピン41の両端部間で気密状態を保っている。そして、電極リードピン41の一端はパッケージ10の外部に露出して図示しない配線によって隔膜真空計1の出力を外部の信号処理部に伝達するようになっている。なお、シールド42とカバー13との間にも上述の通りハーメチックシール60が介在している。また、電極リードピン41の他方の端部には導電性を有するコンタクトバネ45,46が接続されている。   On the other hand, the electrode lead portion 40 includes an electrode lead pin 41 and a metal shield 42. The electrode lead pin 41 is embedded in the metal shield 42 with a hermetic seal 43 made of an insulating material such as glass, An airtight state is maintained between both end portions of the lead pin 41. One end of the electrode lead pin 41 is exposed to the outside of the package 10 so that the output of the diaphragm vacuum gauge 1 is transmitted to an external signal processing unit through a wiring (not shown). A hermetic seal 60 is interposed between the shield 42 and the cover 13 as described above. Further, conductive contact springs 45 and 46 are connected to the other end of the electrode lead pin 41.

コンタクトバネ45,46は、導入部10Aから被測定流体が急に流れ込むことで発生する急激な圧力上昇により支持ダイアフラム50が若干変移しても、コンタクトバネ45,46の付勢力がセンサチップ30の測定精度に影響を与えない程度の十分な柔らかさを有している。   Even if the support diaphragm 50 is slightly changed due to a sudden pressure increase caused by a sudden flow of the fluid to be measured from the introduction portion 10A, the contact springs 45 and 46 have a biasing force of the contact springs 45 and 46 of the sensor chip 30. It is soft enough not to affect the measurement accuracy.

この隔膜真空計1において、センサチップ30のセンサダイアフラム32と導入部10Aとの間には、導入部10Aからの被測定流体の出口に、被測定流体の通過方向Fにその板面を直交させて、インコネルからなる第1のバッフル71と第2のバッフル72とが対向配置されている。すなわち、バッフルを2段構えの構成とし、第1のバッフル71を被測定流体の通過方向Fの上流側に配置し、第2のバッフル72を被測定流体の通過方向Fの下流側に配置している。   In this diaphragm vacuum gauge 1, between the sensor diaphragm 32 of the sensor chip 30 and the introduction part 10A, the plate surface is orthogonal to the measurement fluid passage direction F at the outlet of the measurement fluid from the introduction part 10A. Thus, the first baffle 71 and the second baffle 72 made of Inconel are arranged to face each other. That is, the baffle has a two-stage configuration, the first baffle 71 is disposed upstream of the measured fluid passage direction F, and the second baffle 72 is disposed downstream of the measured fluid passage direction F. ing.

図2に第1のバッフル71の平面図を示す。第1のバッフル71は、円板状とされ、その板面の中央部にのみ、被測定流体の導通路(流路)として開口71aが形成されている。この開口71aは小さく絞った穴であり、小さいほど水の侵入は減らせるが、隔膜真空計1の応答速度の仕様を満足させる程度の径をもつこととする。   FIG. 2 shows a plan view of the first baffle 71. The first baffle 71 has a disk shape, and an opening 71a is formed only at the center of the plate surface as a conduction path (flow path) for the fluid to be measured. The opening 71a is a narrowed hole. The smaller the opening 71a, the smaller the penetration of water. However, the opening 71a has a diameter that satisfies the response speed specification of the diaphragm vacuum gauge 1.

例えば、凍結乾燥装置におけるCIP洗浄においては、開口71aの径を0.5mm程度まで小さくすることが好ましい。なお、この例では、開口71aの径は、上限として1mm、下限は応答速度計算を実施して決定することにしている。   For example, in CIP cleaning in a freeze-drying apparatus, it is preferable to reduce the diameter of the opening 71a to about 0.5 mm. In this example, the diameter of the opening 71a is 1 mm as an upper limit, and the lower limit is determined by performing a response speed calculation.

図3に第2のバッフル72の平面図を示す。第2のバッフル72も、円板状とされ、その板面の周辺部に、被測定流体の導通路(流路)として開口72aが形成されている。この例では、第2のバッフル72の外周部に、120゜間隔で3つの切欠が開口72aとして形成されている。なお、第2のバッフル72は、第1のバッフル71よりもその径がやや大きくされている。   FIG. 3 shows a plan view of the second baffle 72. The second baffle 72 is also formed in a disk shape, and an opening 72a is formed in the periphery of the plate surface as a conduction path (flow path) for the fluid to be measured. In this example, three cutouts are formed as openings 72 a at 120 ° intervals on the outer periphery of the second baffle 72. The diameter of the second baffle 72 is slightly larger than that of the first baffle 71.

次に、この隔膜真空計1の動作について説明する。なお、この実施の形態において、隔膜真空計1は凍結乾燥装置の必要な場所に取付けられているものとする。   Next, the operation of the diaphragm vacuum gauge 1 will be described. In this embodiment, it is assumed that the diaphragm vacuum gauge 1 is attached to a required place of the freeze-drying apparatus.

〔プロセス時の通常環境での被測定流体(気体)の微圧測定〕
凍結乾燥装置において、プロセス時の通常環境では、被測定流体(気体)が隔膜真空計1の導入部10Aからバッフル71,72を通り、導入孔50aを通って、センサダイアフラム32に送られる。
[Fine pressure measurement of the fluid (gas) to be measured in the normal environment during the process]
In the freeze-drying apparatus, in a normal environment during the process, a fluid to be measured (gas) is sent from the introduction part 10A of the diaphragm vacuum gauge 1 through the baffles 71 and 72, through the introduction hole 50a, and sent to the sensor diaphragm 32.

この際、被測定流体(気体)が微圧であっても、センサチップ30の容量室30A内は真空のため、センサダイアフラム32が撓んで、センサチップ30の固定電極33b,33cと可動電極32b,32cとの間隔が変化する。これによって、固定電極33b,33cと可動電極32b,32cとで構成されたコンデンサの容量値(静電容量)が変化する。この静電容量の変化を電極リード部40によって隔膜真空計1の外部に取り出すことで、被測定流体(気体)の微圧を測定することができる。   At this time, even if the fluid to be measured (gas) is at a low pressure, the inside of the capacity chamber 30A of the sensor chip 30 is vacuum, so that the sensor diaphragm 32 is bent, and the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrode 32b of the sensor chip 30 are bent. , 32c change. As a result, the capacitance value (capacitance) of the capacitor formed by the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrodes 32b and 32c changes. By taking out the change in the electrostatic capacitance to the outside of the diaphragm vacuum gauge 1 by the electrode lead part 40, the fine pressure of the fluid to be measured (gas) can be measured.

また、隔膜真空計1の導入部10Aからの被測定流体(気体)は、バッフル71の板面の中央部に形成された71aを通り、バッフル72の板面の中央に当たって迂回し、バッフル72の周辺部の開口(切欠)72aを通過して、導入孔50aを通って、センサダイアフラム32に送られる。これにより、センサダイアフラム32に被測定流体(気体)が直接当たることがなく、被測定流体(気体)に含まれる汚染物質のセンサダイアフラム32への堆積が防止される。   Further, the fluid to be measured (gas) from the introduction portion 10 </ b> A of the diaphragm vacuum gauge 1 passes through 71 a formed at the center of the plate surface of the baffle 71, hits the center of the plate surface of the baffle 72, and detours. It passes through the peripheral opening (notch) 72a, passes through the introduction hole 50a, and is sent to the sensor diaphragm 32. As a result, the measured fluid (gas) does not directly hit the sensor diaphragm 32, and the contamination contained in the measured fluid (gas) is prevented from being deposited on the sensor diaphragm 32.

〔CIP洗浄(非プロセス時の特殊環境)〕
凍結乾燥装置において、CIP洗浄(非プロセス時の特殊環境)時には、導入部10Aからの液体(水)が隔膜真空計1の内部に侵入しようとする。この場合、第1のバッフル(1段目のバッフル)71は、その板面の中央部にのみ開口71aを有し、第2のバッフル(2段目のバッフル)72は、その板面の周辺部に3つの開口72aを有している。これにより、第1のバッフル71と第2のバッフル72とで流体の通過位置が異なるものとなり、気体に比べると流動性の低い液体(水)が通過しにくくなり、センサダイアフラム32に到達する液体(水)の量が減少する。
[CIP cleaning (special environment during non-process)]
In the freeze-drying apparatus, at the time of CIP cleaning (a special environment during non-process), the liquid (water) from the introduction unit 10A tends to enter the inside of the diaphragm vacuum gauge 1. In this case, the first baffle (first baffle) 71 has an opening 71a only at the center of the plate surface, and the second baffle (second baffle) 72 is around the plate surface. The part has three openings 72a. Thereby, the passage position of the fluid is different between the first baffle 71 and the second baffle 72, and it is difficult for liquid (water) having low fluidity to pass compared to gas, and the liquid reaching the sensor diaphragm 32. The amount of (water) decreases.

特に、本実施の形態では、1段目のバッフル71の板面の中央部にのみ開口71aを有するものとしているため、1段目のバッフルの板面の周辺部に開口を設ける特許文献1の構造(図10参照)に比べ、1段目のバッフル71と2段目のバッフル72との間の被測定流体の通過方向Fに直交する方向への流体の流れる経路が長くなり、流動性の低い液体(水)をさらに通過させにくくすることができる。また、1段目のバッフル71は、その板面の中央部にのみ開口71aを設ければよく、その構造が簡単となる。また、1段目のバッフル71と2段目のバッフル72の何れかを回転させても流体の通過位置の距離は変わらないので、製造も簡単となる。これにより、特許文献1の2段構JS成のバッフルよりも、導入部10Aからの液体(水)の侵入をさらに低減するとともに、低コスト化が実現されるものとなる。   In particular, in the present embodiment, since the opening 71a is provided only at the central portion of the plate surface of the first-stage baffle 71, an opening is provided in the peripheral portion of the plate surface of the first-stage baffle. Compared to the structure (see FIG. 10), the flow path of the fluid in the direction perpendicular to the passing direction F of the fluid to be measured between the first-stage baffle 71 and the second-stage baffle 72 becomes longer, and the fluidity A low liquid (water) can be further prevented from passing through. Further, the first-stage baffle 71 may be provided with the opening 71a only at the center of the plate surface, and the structure becomes simple. In addition, even if one of the first-stage baffle 71 and the second-stage baffle 72 is rotated, the distance of the fluid passage position does not change, so that the manufacturing is simplified. As a result, the intrusion of liquid (water) from the introduction portion 10A is further reduced and cost reduction is realized as compared with the two-stage JS formed baffle of Patent Document 1.

このようにして、本実施の形態の隔膜真空計1では、簡単な構造で、低コストに、導入部10Aからの液体(水)の侵入を防止し、零点シフトなどの不具合の発生を低減することができるようになる。   In this way, the diaphragm vacuum gauge 1 of the present embodiment has a simple structure, and at low cost, prevents the liquid (water) from entering the introduction section 10A and reduces the occurrence of problems such as zero shift. Will be able to.

なお、上述した実施の形態では、2段目のバッフル72の外周部に120゜間隔で3つの切欠を開口72aとして形成するようにしたが、図4(a)に示すように、開口72aとして形成する切欠の数を変更してもよく、図4(b)に示すように、切欠ではなく丸孔を開口72aとして形成したりしてもよい。   In the above-described embodiment, three notches are formed as openings 72a at 120 ° intervals on the outer periphery of the baffle 72 in the second stage. However, as shown in FIG. The number of notches to be formed may be changed. As shown in FIG. 4B, a round hole may be formed as the opening 72a instead of the notch.

また、上述した実施の形態において、1段目のバッフル71および2段目のバッフル72の少なくとも一方の板面に、1段目のバッフル71と2段目のバッフル72との間の被測定流体の通過方向Fに直交する方向への流体の流れる経路を長くする凹凸を形成するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the fluid to be measured between the first baffle 71 and the second baffle 72 is provided on at least one plate surface of the first baffle 71 and the second baffle 72. Concavities and convexities that lengthen the flow path of the fluid in the direction orthogonal to the passage direction F of the fluid may be formed.

すなわち、図5に示すように、1段目のバッフル71および2段目のバッフル72の板面の両方に凹凸を形成するようにしてもよいし、図6に示すように、1段目のバッフル71の板面のみに凹凸を形成するようにしてもよいし、図7に示すように、2段目のバッフル72の板面のみに凹凸を形成するようにしてもよい。   That is, as shown in FIG. 5, unevenness may be formed on both the plate surfaces of the first-stage baffle 71 and the second-stage baffle 72, or as shown in FIG. The unevenness may be formed only on the plate surface of the baffle 71, or the unevenness may be formed only on the plate surface of the baffle 72 in the second stage as shown in FIG.

なお、1段目のバッフル71および2段目のバッフル72の板面の両方に凹凸を形成する場合(図5)には、1段目のバッフル71の凹部71bに2段目のバッフル72の凸部72cを入り込ませ、2段目のバッフル72の凹部72bに1段目のバッフル71の凸部71cを入り込ませるようにする。   In the case where unevenness is formed on both the first baffle 71 and the plate surface of the second baffle 72 (FIG. 5), the second baffle 72 is placed in the recess 71b of the first baffle 71. The protrusion 72c is inserted, and the protrusion 71c of the first baffle 71 is inserted into the recess 72b of the second baffle 72.

このような凹凸を形成することにより、1段目のバッフル71と2段目のバッフル72との間の被測定流体の通過方向Fに直交する方向への流体の流れる経路がさらに長くなり、流動性の低い液体(水)をさらに通過させにくくすることができるようになる。   By forming such irregularities, the flow path of the fluid in the direction orthogonal to the passing direction F of the fluid to be measured between the first-stage baffle 71 and the second-stage baffle 72 is further increased. It becomes possible to make it difficult to pass a liquid (water) having low properties.

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

1…隔膜真空計(静電容量型圧力センサ)、10…パッケージ、10A…導入部、11…ロアハウジング、12…アッパーハウジング、13…カバー、20…台座プレート、21…第1の台座プレート、22…第2の台座プレート、30…センサチップ、31…スペーサ、32…センサダイアフラム、33…センサ台座、50…支持ダイアフラム、50a…導入孔、71…第1のバッフル(1段目のバッフル)71a…開口、71b…凹部、71c…凸部、72…第2のバッフル(2段目のバッフル)、72a…開口、72b…凹部、72c…凸部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diaphragm gauge (capacitance type pressure sensor), 10 ... Package, 10A ... Introduction part, 11 ... Lower housing, 12 ... Upper housing, 13 ... Cover, 20 ... Base plate, 21 ... 1st base plate, 22 ... second pedestal plate, 30 ... sensor chip, 31 ... spacer, 32 ... sensor diaphragm, 33 ... sensor pedestal, 50 ... support diaphragm, 50a ... introduction hole, 71 ... first baffle (first baffle) 71a ... opening, 71b ... concave, 71c ... convex, 72 ... second baffle (second baffle), 72a ... opening, 72b ... concave, 72c ... convex.

Claims (2)

被測定流体の導入部を有するハウジングと、
前記導入部を通して導かれてくる被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出するセンサチップと、
前記導入部と前記ダイアフラムとの間に前記被測定流体の通過方向にその板面を直交させて対向配置され前記被測定流体に含まれる汚染物質の前記ダイアフラムへの堆積を防止する第1および第2のバッフルとを備え、
前記第1のバッフルは、
前記第2のバッフルよりも前記被測定流体の通過方向の上流側に配置され、前記板面の中央部にのみ開口を有し、
前記第2のバッフルは、
前記第1のバッフルよりも前記被測定流体の通過方向の下流側に配置され、前記板面の周辺部に1つ以上の開口を有する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
A housing having an introduction section for a fluid to be measured;
A sensor chip that detects a change in the diaphragm that is deflected by receiving the pressure of the fluid to be measured guided through the introduction unit, as a change in capacitance;
A first and a first that prevent the deposition of contaminants contained in the fluid to be measured, which are disposed between the introduction portion and the diaphragm so as to face each other with the plate surface orthogonal to the direction of passage of the fluid to be measured. With two baffles,
The first baffle is:
It is arranged upstream of the second baffle in the passage direction of the fluid to be measured, and has an opening only at the center of the plate surface,
The second baffle is
The capacitance type pressure sensor, which is disposed downstream of the first baffle in the passage direction of the fluid to be measured and has one or more openings in a peripheral portion of the plate surface.
請求項1に記載された静電容量型圧力センサにおいて、
前記第1および第2のバッフルの少なくとも一方の板面に、
前記第1のバッフルと第2のバッフルとの間の前記被測定流体の通過方向に直交する方向への流体の流れる経路を長くする凹凸が形成されている
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
The capacitive pressure sensor according to claim 1,
On at least one plate surface of the first and second baffles,
Capacitance-type pressure characterized in that an unevenness is formed to lengthen a fluid flow path between the first baffle and the second baffle in a direction perpendicular to the direction of passage of the fluid to be measured. Sensor.
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