JPH11132887A - Pressure sensor - Google Patents
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- JPH11132887A JPH11132887A JP29585697A JP29585697A JPH11132887A JP H11132887 A JPH11132887 A JP H11132887A JP 29585697 A JP29585697 A JP 29585697A JP 29585697 A JP29585697 A JP 29585697A JP H11132887 A JPH11132887 A JP H11132887A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧力検出装置に関す
るものであり、特に、圧力検出装置のダイアフラムの凸
部形状に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure detecting device, and more particularly, to a convex shape of a diaphragm of the pressure detecting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、液体等の圧力検出を行うものとし
て圧力センサと称される圧力検出装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a pressure detecting device called a pressure sensor for detecting the pressure of a liquid or the like.
【０００３】つまり、このような圧力検出装置１００は
図７に示されるように、ステム１には２つの貫通孔が開
けられ、その１つの孔には導体のピン３が周囲を絶縁し
た状態で固定されて、ステム１の凹部に検出素子２が接
着剤等により固定されている。また、ステムに固定され
たピンの先端は圧力の検出を行う検出素子にワイヤーボ
ンディング等の方法により電気的に接続され、金属製の
突起を有するダイアフラム４をステム１に固定し、圧力
検出する圧力媒体と検出素子とを完全に隔絶されるよう
にする。That is, in such a pressure detecting device 100, as shown in FIG. 7, two through holes are formed in the stem 1 and a conductor pin 3 is provided in one of the holes in a state where the periphery is insulated. After being fixed, the detecting element 2 is fixed to the concave portion of the stem 1 with an adhesive or the like. Further, the tip of the pin fixed to the stem is electrically connected to a detecting element for detecting pressure by a method such as wire bonding, and the diaphragm 4 having a metal projection is fixed to the stem 1, and the pressure for detecting pressure is detected. The medium and the detection element are completely isolated.
【０００４】この場合、検出素子が配置される凹部には
シリコンオイル等の非腐蝕性の液体５が液体注入孔１１
から充填されており、液体は鋼球６により完全密封され
る。ステムの外周にはシール用のＯリング１０が嵌ま
り、筐体７内に収められる。このように筐体内にステム
が配設された状態で、筐体から外れないように抜け防止
を図るストッパー８で固定されている。上記のような構
成の圧力検出装置は、例えば、ＵＳＰ ４，５６３，９
０３号に開示されている。[0004] In this case, a non-corrosive liquid 5 such as silicon oil is filled in a liquid injection hole 11 in a concave portion where the detecting element is arranged.
And the liquid is completely sealed by the steel balls 6. An O-ring 10 for sealing is fitted on the outer periphery of the stem, and is housed in the housing 7. In the state where the stem is disposed in the housing in this manner, the stem is fixed by the stopper 8 for preventing the stem from coming off from the housing. For example, US Pat. No. 4,563,9.
No. 03.
【０００５】このような圧力検出装置を外部の被検出物
に接続する場合、筐体に設けられたポート９から導入さ
れた圧力（被検出物の圧力）はダイアフラム、封入され
た液体を介して検出素子に伝達されるものとなり、検出
素子２へと伝わり、その後、検出素子２に設けられた歪
ゲージが変形し、変形した信号が電気信号に変換され
て、ピン３を介して圧力検出装置外部の信号処理回路へ
伝達される。When such a pressure detecting device is connected to an external object to be detected, a pressure (pressure of the object to be detected) introduced from a port 9 provided in the housing is passed through a diaphragm and a sealed liquid. The signal is transmitted to the detection element and is transmitted to the detection element 2. Thereafter, the strain gauge provided on the detection element 2 is deformed, and the deformed signal is converted into an electric signal. The signal is transmitted to an external signal processing circuit.
【０００６】[0006]
【本発明が解決しようとする課題】圧力検出装置のダイ
アフラムは、被圧力検出媒体と検出素子を隔絶し、検出
素子にとって電触の原因となる圧力媒体が直接検出素子
に触れないようにすると共にその圧力をできるだけ誤差
無く内部の封入液体に伝達するという機能が求められ
る。SUMMARY OF THE INVENTION A diaphragm of a pressure detecting device separates a pressure-receiving medium from a detecting element and prevents a pressure medium which causes electrical contact for the detecting element from directly touching the detecting element. A function of transmitting the pressure to the internal sealed liquid with as little error as possible is required.
【０００７】しかしながら、このような構造の圧力検出
装置において、温度変化が生じると、検出素子のまわり
のシリコンオイル等の液体が膨張、収縮し、金属製のダ
イアフラムの変形を生じさせるものとなる。ダイアフラ
ムのバネ性よって被圧力検出媒体と内部の封入液体の間
に圧力差が生じ、これが圧力検出装置の出力の零点温度
ドリフトとなって現れる。このため、温度による影響を
できるだけ少なくするためには、ダイアフラムに以下に
述べる特性が要求されることが実験により判明した。However, in the pressure detecting device having such a structure, when a temperature change occurs, a liquid such as silicon oil around the detecting element expands and contracts, thereby causing deformation of the metal diaphragm. Due to the spring property of the diaphragm, a pressure difference is generated between the pressure detection medium and the enclosed liquid, and this appears as a zero point temperature drift of the output of the pressure detection device. For this reason, it has been found through experiments that the diaphragm requires the following characteristics in order to minimize the influence of temperature.
【０００８】まず最初に、ダイアフラムのばね定数がで
きるだけ小さいことが求められる。これはダイアフラム
により封入された液体の膨張、収縮により、ダイアフラ
ムの変形が発生しても、ポートを通過する圧力検出媒体
とダイアフラムにより封入された液体との間の圧力差が
小さくなり、その結果、圧力検出装置の零点の温度ドリ
フトが小さくなるからである。First, it is required that the spring constant of the diaphragm be as small as possible. This is because, even if the diaphragm is deformed due to expansion and contraction of the liquid sealed by the diaphragm, the pressure difference between the pressure detection medium passing through the port and the liquid sealed by the diaphragm is reduced, and as a result, This is because the temperature drift at the zero point of the pressure detection device is reduced.
【０００９】そして、第２にはダイアフラムのばね特性
が線形、即ち、ダイアフラムの変形に伴う容積変化量
と、その時の内部圧力の変化量の関係が線形であること
が求められる。このことは、上記した圧力検出装置の零
点温度ドリフトが温度に対して線形であることを意味す
る。この場合、圧力検出装置の温度特性が線形であれ
ば、温度ドリフトが大きくても増幅回路での温度補正が
容易にできるという利点がある。Second, it is required that the spring characteristic of the diaphragm is linear, that is, the relationship between the volume change due to the deformation of the diaphragm and the internal pressure change at that time is linear. This means that the zero point temperature drift of the above-described pressure detecting device is linear with respect to the temperature. In this case, if the temperature characteristic of the pressure detecting device is linear, there is an advantage that temperature correction in the amplifier circuit can be easily performed even if the temperature drift is large.
【００１０】しかしながら、従来より圧力検出装置によ
く用いられている代表的な従来の金属製のダイアフラム
（図４に示す形状）のものを圧力検出装置の内部に用い
た場合と用いない場合とでは、図６の（ａ）に示される
ように、ダイアフラムに起因する温度ドリフトが発生す
るため、これを補正する必要があった。However, a typical conventional diaphragm made of metal (having a shape shown in FIG. 4) which has been often used in a pressure detecting device is used in a case where the diaphragm is used inside the pressure detecting device and when it is not used. As shown in FIG. 6A, since a temperature drift occurs due to the diaphragm, it is necessary to correct the temperature drift.
【００１１】この場合、圧力検出装置の検出範囲（フル
スケール）を２００ｋｇｆ／ｃｍ2であるとすると、ダ
イアフラムに起因する温度ドリフトが約１％ＦＳ（フル
スケールに対しての変化割合が１％を示す）程度現れて
いる。従って、ダイアフラムの要求特性から考えると、
ダイアフラムのバネ定数を小さくすると言うことが必要
となる。In this case, assuming that the detection range (full scale) of the pressure detecting device is 200 kgf / cm 2 , the temperature drift caused by the diaphragm is about 1% FS (the rate of change with respect to the full scale is 1%. Shown) degree. Therefore, considering the required characteristics of the diaphragm,
It is necessary to reduce the spring constant of the diaphragm.
【００１２】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、圧力検出装置のダイアフラムのばね
特性を改善し、零点温度ドリフトの発生を抑え、精度の
向上を図ることを技術的課題とする。Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is a technical object of the present invention to improve the spring characteristics of a diaphragm of a pressure detecting device, suppress the occurrence of zero-point temperature drift, and improve accuracy. Make it an issue.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、ポートを有する筐体と、該筐
体内部に配設され凹部を有したステムと、該凹部に連通
する導体と、前記凹部に固定され前記導体が電気的に接
続される圧力検出素子と、前記凹部に満たされ圧力を前
記圧力検出素子に伝達する液体と、該液体を封入するダ
イアフラムを備えた圧力検出装置において、前記ダイア
フラムは高さ０．０７５〜０．１５ｍｍの同心円状の凸
部を有し、更に前記凸部は前記ダイアフラムの前記ステ
ムとの当接面の内側をダイアフラムの有効外周とした場
合、該有効外周から略３分の２の領域に前記凸部は配置
するものとした。Technical means taken to solve the above-mentioned problems include a housing having a port, a stem provided inside the housing and having a recess, and a communication with the recess. A pressure detecting element fixed to the concave portion and electrically connected to the conductor, a liquid filled in the concave portion and transmitting pressure to the pressure detecting element, and a pressure including a diaphragm for sealing the liquid. In the detection device, the diaphragm has a concentric convex portion having a height of 0.075 to 0.15 mm, and the convex portion defines an effective outer periphery of the diaphragm on an inner side of a contact surface of the diaphragm with the stem. In this case, the convex portion is arranged in a region approximately two-thirds from the effective outer periphery.
【００１４】上記の構成により、ダイアフラムの高さが
０．０７５〜０．１５ｍｍの同心円状の凸部を設けたこ
とによりばね特性の線形性を許容範囲に保ったまま、ば
ね定数を小さくすることが可能になり、更に、ダイアフ
ラムのステムとの当接面の内側をダイアフラムの有効外
周とした場合、凸部を有効外周から略３分の２の領域に
前記凸部は配置すれば、更にばね定数が小さく、ダイア
フラムとしては柔らかいものとなるために、零点温度ド
リフトを抑え、圧力検出装置の精度が向上するものとな
る。According to the above configuration, the spring constant is reduced while maintaining the linearity of the spring characteristic within an allowable range by providing concentric convex portions having a diaphragm height of 0.075 to 0.15 mm. In addition, when the inside of the contact surface of the diaphragm with the stem is the effective outer periphery of the diaphragm, if the convex portion is arranged in a region approximately two-thirds from the effective outer periphery, the spring can be further increased. Since the constant is small and the diaphragm is soft, the zero point temperature drift is suppressed and the accuracy of the pressure detecting device is improved.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は本発明の圧力検出装置１００であ
り、図２の（ａ）は図１に示す圧力検出素子（以下、検
出素子と称す）２の要所部分拡大図である。また、
（ｂ）は検出素子２の圧力を受ける側（図１に示す検出
素子２の下側）に設けられた検出部２ａを示す。FIG. 1 shows a pressure detecting device 100 according to the present invention. FIG. 2A is an enlarged view of a main part of a pressure detecting element (hereinafter referred to as a detecting element) 2 shown in FIG. Also,
(B) shows the detection unit 2a provided on the side receiving the pressure of the detection element 2 (under the detection element 2 shown in FIG. 1).
【００１７】そこで、図１を参照して説明を行うと、圧
力検出装置１００は筐体７の中に配設されるステム１を
有している。ステム１はＳＵＳ３０４、鉄等を含んだ金
属から成り、図１に示す上下方向に貫通孔を有し、その
貫通孔にはニッケル、鉄等から成る導体のピン３が挿通
され、ステム１とピン３が重合する部分はガラス溶着に
より固定されている。また、ステム１はポート９に連通
し圧力を受ける側に段部を有する凹部１ａの空間を有
し、凹部１ａの底部１ｅに検出素子２がエポキシ、フロ
ロシリコン系の接着剤により固定されている。Therefore, referring to FIG. 1, the pressure detecting device 100 has a stem 1 disposed in a housing 7. The stem 1 is made of a metal containing SUS304, iron, and the like, and has a through hole in the vertical direction shown in FIG. 1, into which a conductor pin 3 made of nickel, iron, or the like is inserted. The portion where 3 is polymerized is fixed by glass welding. The stem 1 communicates with the port 9 and has a space of a recess 1a having a step on the side receiving the pressure, and the detection element 2 is fixed to the bottom 1e of the recess 1a with an epoxy or fluorosilicone adhesive. .
【００１８】そこで、検出素子２について図２を参照し
て詳しく説明すると、検出素子２はポート９からの圧力
を受ける側に検出部２ａを有し、ガラス等でできた台座
２ｂに真空室２ｃが内部形成されたシリコンチップ２ｄ
が、台座２ｂと陽極接合により接合されている。シリコ
ンチップ上にはブリッジ型で構成される拡散抵抗（歪ゲ
ージ）２ａａが（ｂ）図に示されるような構成で配設さ
れる。このように、真空室２ｃがシリコンチップ上に形
成されることで、中央部が薄肉となって変位し易くな
る。The detection element 2 will be described in detail with reference to FIG. 2. The detection element 2 has a detection section 2a on the side receiving the pressure from the port 9, and a vacuum chamber 2c is mounted on a base 2b made of glass or the like. Silicon chip 2d in which is formed
Are joined to the pedestal 2b by anodic bonding. On the silicon chip, a bridge-type diffused resistor (strain gauge) 2aa is provided in a configuration as shown in FIG. As described above, since the vacuum chamber 2c is formed on the silicon chip, the central portion becomes thin and is easily displaced.
【００１９】各歪ゲージ２ａａからは各々の電極パッド
２ａｂに対して電気的にパターン接続されており、電極
パッド２ａｂからはワイヤボンディングにより接続され
たピン３を介して圧力検出装置１００の外部に配設され
る図示しない信号処理装置に信号が伝達される構成にな
っている。検出素子２が配置される凹部１ａは、後述す
る金属製のダイアフラム４がステム１に溶接される接合
面１ｂを有している。この凹部１ａに液体５が以下に示
す方法により満たされる。Each of the strain gauges 2aa is electrically connected to each of the electrode pads 2ab in a pattern, and is externally provided from the electrode pads 2ab through the pins 3 connected by wire bonding. The signal is transmitted to a signal processing device (not shown) provided. The concave portion 1a in which the detecting element 2 is disposed has a joining surface 1b to which a metal diaphragm 4 described later is welded to the stem 1. The concave portion 1a is filled with the liquid 5 by the following method.
【００２０】つまり、ステム１に液体５をダイアフラム
４により封入した状態でダイアフラム４を固定する場
合、ピン３および検出素子２が組付けられたステム１に
対してステム１の外周の溝にＯリング等のシール部材１
０を嵌め込み、サブアッシー化する。このようにサブア
ッシー化されたステム１の凹部１ａを上方に向けた状態
で、図示しない治具内にサブアッシー化されたステム１
を配設し、凹部１ａにシリコンオイル等の非腐食性の液
体５を接合面１ｂの上まで満たした状態で、同心円状の
凸部４ａ，４ｂを有するダイアフラム４（図３参照）を
液体５の中に浸して接合面１ｂの上に置く。ダイアフラ
ム４がステム１の接合面１ｂに設置された後、接合面１
ｂに一致する環状の突起が設けられた溶接用の補助リン
グ１２、および補助リングの上に溶接用電極をセットす
る。この場合、補助リングの突起によりダイアフラム４
をステム１側へと荷重をかけて押圧する。この状態で溶
接用電極と金属性のステム間で通電を行った場合には、
補助リングのもつ突起に電流が集中し、集中電流の熱に
より、ダイアフラム４がステム１の接合面１ｂへ固定さ
れるものである。That is, when the diaphragm 4 is fixed in a state where the liquid 5 is sealed in the stem 1 by the diaphragm 4, an O-ring is provided in a groove on the outer periphery of the stem 1 with respect to the stem 1 on which the pin 3 and the detecting element 2 are assembled. Sealing member 1
0 is inserted and sub-assembly is performed. With the recess 1a of the stem 1 sub-assembled as described above facing upward, the stem 1 sub-assembled in a jig (not shown).
The diaphragm 4 (see FIG. 3) having the concentric convex portions 4a and 4b is filled with the non-corrosive liquid 5 such as silicone oil up to the joint surface 1b in the concave portion 1a. And placed on the joint surface 1b. After the diaphragm 4 is installed on the joining surface 1b of the stem 1, the joining surface 1
The welding electrode is set on the welding auxiliary ring 12 provided with an annular projection corresponding to b, and the auxiliary ring. In this case, the projection of the auxiliary ring makes the diaphragm 4
Is pressed against the stem 1 while applying a load. If current is applied between the welding electrode and the metallic stem in this state,
The current is concentrated on the projection of the auxiliary ring, and the diaphragm 4 is fixed to the joint surface 1b of the stem 1 by the heat of the concentrated current.
【００２１】このような方法でダイアフラム４がステム
１に固定された状態で、筐体７の中に嵌め込まれ、更
に、筐体７からの抜け防止を図るために環状のストッパ
８が嵌め込まれて固定されているものである。With the diaphragm 4 fixed to the stem 1 by such a method, the diaphragm 4 is fitted into the housing 7, and an annular stopper 8 is further fitted to prevent the diaphragm 4 from coming off from the housing 7. It is fixed.
【００２２】次に、本発明のダイアフラム４の形状につ
いて説明を行う。Next, the shape of the diaphragm 4 of the present invention will be described.
【００２３】通常、被圧力検出媒体の圧力を検出する圧
力検出装置では、同心円状の金属製のダイアフラムであ
れば、ダイアフラムの中央部の変位量が最大で０．３ｍ
ｍ程度であるために、０．３ｍｍ以下の領域でのばね特
性について実験を行って検証した。Usually, in a pressure detecting device for detecting the pressure of a medium to be subjected to pressure detection, if a concentric metal diaphragm is used, the displacement of the central portion of the diaphragm is at most 0.3 m.
Since the length is about m, the spring characteristics in a region of 0.3 mm or less were verified by experiments.
【００２４】図５に示されるように、図４の形状のダイ
アフラムの凸部４ａ，４ｂ，・の高さを変化させた場
合、圧力とダイアフラム中央部の変位の関係を示したグ
ラフから言えることは、凸部の高さが０．２〜０．３ｍ
ｍと大きい場合は線形性は良好であるが、ばね定数が大
きい( ばねが硬い) ため、同じ変位を生じさせるための
圧力が大きくなる。換言すれば、圧力検出装置１００の
零点温度ドリフトへの影響がそれだけ大きいことを示し
ている。これに対して、ダイアフラム４の凸部の高さが
０．０７５〜０．１５ｍｍでは多少の非線形性が現れる
が、ばね定数はかなり小さくなり、圧力検出装置１００
への零点温度ドリフトの影響がかなり低減できること
が、この図から推測できる。As shown in FIG. 5, when the heights of the convex portions 4a, 4b,... Of the diaphragm having the shape shown in FIG. 4 are changed, it can be said from a graph showing the relationship between the pressure and the displacement of the central portion of the diaphragm. Has a height of 0.2 to 0.3 m
When m is large, the linearity is good, but since the spring constant is large (the spring is hard), the pressure for causing the same displacement becomes large. In other words, it shows that the influence on the zero point temperature drift of the pressure detection device 100 is correspondingly large. On the other hand, when the height of the convex portion of the diaphragm 4 is 0.075 to 0.15 mm, some non-linearity appears, but the spring constant is considerably small, and the pressure detecting device 100
It can be inferred from this figure that the influence of the zero point temperature drift on the temperature can be considerably reduced.
【００２５】更に、凸部４ａ，４ｂ，・の高さが低くな
ると、変位領域が小さいときにはばね定数は小さいもの
の、非線型性が大きく現れる。これは総合的に見ると大
きな変位が確保できず、ばね定数が大きくなってしまっ
ている。従って、凸部の高さだけで見ると０．０７５〜
０．１５ｍｍの範囲が、ダイアフラム４のばね定数が小
さく、圧力検出装置１００への影響が少ないといえる。Further, when the heights of the projections 4a, 4b,... Are reduced, when the displacement area is small, the spring constant is small, but the nonlinearity is large. This means that a large displacement cannot be secured when viewed comprehensively, and the spring constant has increased. Therefore, when viewed only from the height of the projection, 0.075 to
In the range of 0.15 mm, it can be said that the spring constant of the diaphragm 4 is small and the influence on the pressure detecting device 100 is small.
【００２６】次に、凸部の高さ以外の形状パラメータ
（凸部をどの位置に配置するか）について述べる。ダイ
アフラム４のばね特性に影響を及ぼす形状パラメータ
（以下、形状と称す）としては凸部４ａ，４ｂ，・のＲ
形状、設けられる位置、数、幅等たくさんあるが、数々
の実験を行い検討した結果、ダイアフラム上での凸部の
位置がばね特性に大きな影響を及ぼすことを見出した。Next, a description will be given of the shape parameters other than the height of the convex portion (in which position the convex portion is arranged). Shape parameters (hereinafter, referred to as shapes) that affect the spring characteristics of the diaphragm 4 include R of the convex portions 4a, 4b,.
Although there are many shapes, positions, numbers, widths, and the like provided, as a result of conducting a number of experiments and studies, it was found that the position of the convex portion on the diaphragm has a great effect on the spring characteristics.
【００２７】図６の（ｂ）は（ａ）で選定された範囲の
中でその中間の高さが０．１ｍｍのダイアフラム４につ
いて、同心円状に配置した３個の凸部のうち一個を省略
し、その組み合せ（内、中、外：凸部４ａ，４ｂの位置
が内側、中側、外側を示す）を変えて、異なった位置に
配置して実験を行った結果である。この結果より、外側
に２個の凸部４ａ，４ｂを配置したダイアフラム４が最
もバネ定数が小さく、実験結果から凸部を３個設け、同
心円状にする場合に比べて、３分の２程ばね定数が低く
なることがわかる。FIG. 6B shows one of three concentrically arranged convex portions of the diaphragm 4 having a height of 0.1 mm in the middle in the range selected in FIG. The results are obtained by changing the combination (inner, middle, and outer: the positions of the protrusions 4a and 4b indicate the inside, the inside, and the outside) and arranging them at different positions to perform an experiment. From this result, the diaphragm 4 in which the two convex portions 4a and 4b are arranged on the outside has the smallest spring constant, and it is about two-thirds as compared with the case where three convex portions are provided and concentrically formed based on the experimental results. It turns out that a spring constant becomes low.
【００２８】以上のことから、金属製のダイアフラム４
に設けられる凸部４ａ，４ｂは高い程ばねが硬く( ばね
定数が大きく) なり、ばねとしての線形領域は拡大す
る。これに対し、凸部４ａ，４ｂが低い場合または凸部
がない場合には、小さな変位におけるばね定数が非常に
小さくなるが、その反面、非線形性が大きく現れるもの
となる。From the above, the metal diaphragm 4
The higher the protruding portions 4a and 4b provided, the harder the spring (the larger the spring constant) and the wider the linear region as the spring. On the other hand, when the convex portions 4a and 4b are low or when there are no convex portions, the spring constant at a small displacement becomes very small, but on the other hand, a large nonlinearity appears.
【００２９】従ってダイアフラム全体としてのばね定数
をできるだけ小さくし、且つ非線形性を小さく押さえる
ためには、ダイアフラム上の比較的歪みの大きい部分に
凸部を配置し、歪みの少ない部位にはむしろ凸部を配置
しない方が全体として良好なばね特性を得ることができ
る。凸部の高さが０．１ｍｍ程度の場合は、ダイアフラ
ム４が変化する外周、つまり、ダイアフラム４がステム
１の接合面１ｂの内側（ダイアフラム４の中心４ｃ側）
をダイアフラム４の有効外周４ｄとした場合、有効外周
から略３分の２の領域が比較的歪みが大きくなる。この
ため、この部分（有効外周から略３分の２の領域）に凸
部４ａ，４ｂを配置すれば、最もばね特性を向上するこ
とができるものとなる。Therefore, in order to reduce the spring constant of the entire diaphragm as much as possible and to suppress the non-linearity as small as possible, a convex portion is arranged on a relatively large distortion portion on the diaphragm, and a convex portion is rather formed on a portion where the distortion is small. The better spring characteristics can be obtained as a whole without the arrangement. When the height of the projection is about 0.1 mm, the outer periphery where the diaphragm 4 changes, that is, the diaphragm 4 is inside the joint surface 1b of the stem 1 (on the center 4c side of the diaphragm 4)
Is the effective outer circumference 4 d of the diaphragm 4, the distortion is relatively large in a region approximately two-thirds from the effective outer circumference. Therefore, if the projections 4a and 4b are arranged in this portion (a region approximately two-thirds from the effective outer circumference), the spring characteristics can be most improved.
【００３０】尚、ダイアフラム４の凸部４ａ，４ｂを設
ける方向は、ポート９側、検出素子２側のどちらにあっ
ても良い。また、ダイアフラム４は筐体側に固定または
挟持されていても良く、この場合にはダイアフラム４の
可動部分の外周を有効外周４ｄとすることができる。The direction in which the projections 4a and 4b of the diaphragm 4 are provided may be on either the port 9 side or the detection element 2 side. Further, the diaphragm 4 may be fixed or sandwiched on the housing side. In this case, the outer periphery of the movable portion of the diaphragm 4 can be set as the effective outer periphery 4d.
【００３１】[0031]
【効果】本発明によれば、ポートを有する筐体と、該筐
体内部に配設され凹部を有したステムと、該凹部に連通
する導体と、前記凹部に固定され前記導体が電気的に接
続される圧力検出素子と、前記凹部に満たされ圧力を前
記圧力検出素子に伝達する液体と、該液体を封入するダ
イアフラムを備えた圧力検出装置において、前記ダイア
フラムは高さ０．０７５〜０．１５ｍｍの同心円状の凸
部を有し、更に前記凸部は前記ダイアフラムの前記ステ
ムとの当接面の内側をダイアフラムの有効外周とした場
合、該有効外周から略３分の２の領域に前記凸部は配置
するものとした。According to the present invention, a housing having a port, a stem provided inside the housing and having a recess, a conductor communicating with the recess, and the conductor fixed to the recess are electrically connected to each other. In a pressure detecting device including a pressure detecting element to be connected, a liquid filled in the concave portion and transmitting a pressure to the pressure detecting element, and a diaphragm for sealing the liquid, the diaphragm has a height of 0.075 to 0. 15 mm concentric convex part, furthermore, when the convex part is the effective outer periphery of the diaphragm when the inside of the contact surface of the diaphragm with the stem is in the area of approximately two thirds from the effective outer periphery. The projections were arranged.
【００３２】このことにより、ダイアフラムの高さが
０．０７５〜０．１５ｍｍの同心円状の凸部を設けれ
ば、ばね特性の線形性を許容範囲に保ったまま、ばね定
数を小さくすることが可能になり、更に、ダイアフラム
のステムとの当接面の内側をダイアフラムの有効外周と
した場合、凸部を有効外周から略３分の２の領域に前記
凸部は配置すれば、更にばね定数が小さく、ダイアフラ
ムとしては柔らかいものとなるために、圧力検出装置の
ダイアフラムのばね特性を改善し、零点温度ドリフトの
発生を抑え、精度の向上を図ることができる。Thus, if a concentric convex portion having a diaphragm height of 0.075 to 0.15 mm is provided, the spring constant can be reduced while maintaining the linearity of the spring characteristic within an allowable range. If the inside of the contact surface of the diaphragm with the stem is the effective outer periphery of the diaphragm, the convex portion is arranged in a region approximately two-thirds from the effective outer periphery. And the diaphragm becomes soft, so that the spring characteristics of the diaphragm of the pressure detecting device can be improved, zero point temperature drift can be suppressed, and the accuracy can be improved.
【図１】 本発明の一実施形態における圧力検出装置の
構造を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a pressure detecting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 （ａ）は図１に示す圧力検出素子の要所部分
拡大図であり、（ｂ）はその検出部を示した図である。2A is a partially enlarged view of a main part of the pressure detection element shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a view showing a detection unit thereof.
【図３】 本発明の一実施形態における圧力検出装置の
ダイアフラムの形状を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a shape of a diaphragm of the pressure detecting device according to the embodiment of the present invention.
【図４】 従来のダイアフラムの形状を示した図であ
る。FIG. 4 is a view showing a shape of a conventional diaphragm.
【図５】 ダイアフラムの凸部を変化させた場合でのダ
イアフラムにかかる圧力とダイアフラム中央部の変位の
関係を示したグラフであり、（ａ）は従来のダイアフラ
ムを用いたグラフを示し、（ｂ）は（ａ）で選定された
範囲内でダイアフラムの凸部の高さを一定にし、同心円
状の凸部の配置を組み合せ変化させたグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure applied to the diaphragm and the displacement of the center of the diaphragm when the convex portion of the diaphragm is changed. FIG. 5 (a) shows a graph using a conventional diaphragm, and FIG. 7) is a graph in which the height of the convex portion of the diaphragm is kept constant within the range selected in (a) and the arrangement of the concentric convex portions is changed in combination.
【図６】 圧力検出装置の温度と零点変化のドリフトの
割合を示したグラフであり、（ａ）は従来のダイアフラ
ムを用いた場合を示し、（ｂ）は本発明のダイアフラム
を用いた場合を示したグラフである。FIGS. 6A and 6B are graphs showing the temperature of the pressure detection device and the rate of drift of the zero point change, wherein FIG. 6A shows the case where a conventional diaphragm is used, and FIG. 6B shows the case where the diaphragm of the present invention is used. It is a graph shown.
【図７】 従来の圧力検出装置の構造を示した図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a structure of a conventional pressure detecting device.
１ ステム １ａ 凹部 １ｂ 接合面 １ｃ 段部 ２ 圧力検出素子（検出素子） ３ ピン（導体） ４ ダイアフラム ４ａ，４ｂ 凸部 ４ｃ 中心 ４ｄ 有効外周 ５ 液体 ９ ポート １００ 圧力検出装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stem 1a Recess 1b Joining surface 1c Step 2 Pressure detecting element (detecting element) 3 Pin (conductor) 4 Diaphragm 4a, 4b Convex part 4c Center 4d Effective outer circumference 5 Liquid 9 Port 100 Pressure detector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織 田 幸 久 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yukihisa Oda 2-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. Aisin Seiki Co., Ltd.
Claims (1)
設され凹部を有したステムと、該凹部に連通する導体
と、前記凹部に固定され前記導体が電気的に接続される
圧力検出素子と、前記凹部に満たされ圧力を前記圧力検
出素子に伝達する液体と、該液体を封入するダイアフラ
ムを備えた圧力検出装置において、 前記ダイアフラムは高さ０．０７５〜０．１５ｍｍの同
心円状の凸部を有し、更に前記凸部は前記ダイアフラム
の前記ステムとの当接面の内側をダイアフラムの有効外
周とした場合、該有効外周から略３分の２の領域に前記
凸部は配置されることを特徴とする圧力検出装置。1. A housing having a port, a stem disposed inside the housing and having a recess, a conductor communicating with the recess, and a pressure fixed to the recess and electrically connected to the conductor. In a pressure detecting device including a detecting element, a liquid that is filled in the concave portion and transmits a pressure to the pressure detecting element, and a diaphragm that seals the liquid, the diaphragm has a concentric shape having a height of 0.075 to 0.15 mm. In the case where the inside of the contact surface of the diaphragm with the stem is the effective outer periphery of the diaphragm, the convex portion is disposed in a region approximately two-thirds from the effective outer periphery. Pressure detection device characterized by being performed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29585697A JPH11132887A (en) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29585697A JPH11132887A (en) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | Pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132887A true JPH11132887A (en) | 1999-05-21 |
Family
ID=17826083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29585697A Pending JPH11132887A (en) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | Pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11132887A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042883A (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Saginomiya Seisakusho Inc | Liquid-sealed-type pressure sensor |
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| JP2020159918A (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日本電産コパル電子株式会社 | Pressure sensor |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29585697A patent/JPH11132887A/en active Pending
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