JPS5822933A - 耐圧防爆形絶対圧力変換器 - Google Patents

耐圧防爆形絶対圧力変換器

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JPS5822933A
JPS5822933A JP12138681A JP12138681A JPS5822933A JP S5822933 A JPS5822933 A JP S5822933A JP 12138681 A JP12138681 A JP 12138681A JP 12138681 A JP12138681 A JP 12138681A JP S5822933 A JPS5822933 A JP S5822933A
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JP
Japan
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pressure
liquid
diaphragm
chamber
absolute pressure
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Pending
Application number
JP12138681A
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English (en)
Inventor
Tadahiro Hayashi
林 忠広
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS5822933A publication Critical patent/JPS5822933A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/141Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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、耐圧防爆形絶対圧力変換器に係り、特に半導
体絶対圧力センサを用いた耐圧防爆形絶対圧力変換器に
関するものである。
この棺の絶対圧力変換器の従来例を第1図に示す。第1
図において、(1)は本体ケーシングで、厚肉筒状をな
し、1端にはプロセス流体と接する隔液ダイアフラム(
2)が固定リング(3)ヲ介して溶接固定されており、
他端には★板(4)が溶接されている。
(5)ハセンサハウジングで、有底円筒状をなし、本体
ケーシング(1)内を二つの室に分割するように開口端
を隔液ダイアフラム(2)に向けて本体ケーシング(1
)に気密に内嵌固定され底部に中心孔(6)ヲ有すると
ともに円筒内壁にその軸線方向に気密に貫通取着された
複数の気密端子(7)を具えている。(8)はシリコン
台で、中心孔を有する円板状tl−なし、センサハウジ
ング(5)の底部の中心孔(6)に内嵌固定されたパイ
プ状の支持部材(9)を介し七ンサノ1ウジング(5)
の内面と離間して同心的に支持されて−る。
allIhllIh受圧ダイマスラム部に凹所を有する
シリコン単結晶からなり、シリコン台(8)の隔液ダイ
アフラム(2)に対向する面に凹所を有する面が当接固
着されている。受圧ダイア7ラム(1(Iの凹所を有す
る面と反対の面にはこの受圧ダイアフラムと異なる導電
形の不純物を拡散して拡散ストレインゲージ抵抗0υが
複数形成されている。これらの拡散ストレインゲージ抵
抗0υにはそれぞれ電極層a7Jが設けられ、これらの
電極層02とセンナハウジング(5)の複数の気密端子
(7)の1端との間はそれぞれ金線などの導体峙で結線
されている。かくして、受圧ダイアフラムQ(1,拡散
ストレインゲージ抵抗0υ、シリコン台(8)は半導体
絶対圧力センサを構成する。センサハウジング(5)と
蓋板(4)で囲まれた室(141に突出している複数の
気密端子(7)の他端にはそれぞれ出力リード線a9が
接続され、室α◆に連通した導出口αeからハーメチッ
クシールαηt−介シて・外部に導出され図示してぃな
一電気回路へ接続されている。そして、室04を真空に
するとともに、隔り室賭にはクリコンオイルのような封
入液(11を充填する。
かかる構成の絶対圧力変換器において、隔液ダイアフラ
ム(2)に圧力Pが印加されると封入液Q!Jを介して
受圧ダイア7うAQIに応力を受けるため、受圧ダイア
フラム〔aの表面に形成された拡散ストレインゲージ抵
抗aυの抵抗値が変化する。この抵抗値変化は、受圧ダ
イアフラムQ(Iの凹所を有する面がパイプ状支持部材
(9)ヲ介して室a4に連通し真空になっているため真
空を基準とした絶対圧に対応しているので、ホイートス
トンブリッジ回路を構成して絶対圧力に対応した電圧変
化を検出することができる。
しかしながら、この従来例の絶対圧力変換器においては
、真空基準室a4がセンサハウジング(5)、本体ケー
シング(1)、蓋板(4)等によって構成され、また内
部VCはリード巌α$も包含しているため、これらの各
構成部分を同一条件で同一のクリーンネスに仕上るのが
難しく、真空基準室04を高真空にして封じ込んでも、
時間が鮭過するにつれて各構成部の壁からインナーガス
が放出され、徐々に真空度が低下する欠点があった。こ
のため、ゼロ点ドリフトヲ生じたり、数十Torr  
以下の絶対圧力を測定する場合などに精度良く計れない
等の問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、真空基
準室を受圧ダイアフラムの凹所とシリコン台とで囲まれ
た空間あるいはこの空間に連通させ次パイプ状支持部材
の内部空間と前記空間を合わせた空間のいずれか一方に
設け、すなわち真空基準室を構成要素を最小に限定して
インナーガスの放出による真空度の低下を極力回避する
ことによりゼロ点の長期安定性に優れ、且つ低い絶対圧
力も測定可能とし、さらにセンサノ・ウジングと蓋板と
で囲まれた室にも封入液を充填するととにより気密端子
と出力リード線との接続部への爆発性ガスの侵入防止機
能を高めて耐圧防爆性を向上した耐圧防爆形絶対圧力変
換器を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第2
図は本発明の一実施例を示す断面図である。なお、#I
1図と同等部分[ij同一符号を付し詳細説明全省略す
る。票2図にお9て、半導体絶対圧力センサを構成して
いる受圧ダイアフラム00は、中央部に導圧のための孔
を有しない円板状のシリコン台Q1)に凹所を有する面
を当接させて真空中でガラス融着等によ)接合される。
したかつて受圧ダイアフラム顛の凹所とシリコン台QD
とで真空基準室(2)が形成される。そして、シリコン
台Qυの受圧ダイアフラムa・に対向した面と反対側の
面の中央部のざぐりc!1にパイプ状支持部材−の1端
を固着し、このパイプ状支持部材(財)をセンナハウジ
ング(5)の中心孔(6) K内嵌して固定することに
より、受圧ダイアフラム(IIおよびシリコン台Qυは
センサハウジング(5)の内面から離間して同心的にセ
ンサハウジング(5)に絶縁されて固着される。隔液ダ
イアフラム(2)とセンサハウジング(5)で囲まれた
室α場にはシリコンオイルのような封入液Q!Jを充填
するとともに、センサハウジング(5)と蓋板(ハ)で
囲まれたua4にもシリコンオイルのような封入液匈を
充填する。なお、蓋板(ハ)は金属板で作られ、固定リ
ング(2)を介して本体ケーシング(1)K溶接されて
いる。
上記のように構成された本発明一実施例の耐圧防爆形絶
対圧力変換器では、隔液ダイアフラム(2)K圧力Pが
加わると、圧力Pは封入液a優を伝わ夛、受圧ダイアフ
ラムttoに応力が発生する。拡散ストレインゲージ抵
抗Iが形成されている面の凹所に真空基準室臼が形成さ
れているため、拡散ストレインゲージ抵抗01)l−j
真空と圧力Pとの差圧を検出しそれに対応して抵抗値変
化が生じる。したがって、ホイートストーンブリッジ回
路を構成してやると絶対圧力を電圧の変化に変換するこ
とができる。センサーハウジング(5)と1板(ハ)で
囲まれた室a4に充填された封入液@は、万一蓋板(ハ
)と本体ケーシング(1)との溶接にリークがあ、つ喪
場合にもガスよりリークしにくいので室α◆内へ爆発性
ガスが浸入することを防ぐことができ、室(14内の気
密端子(7)と出力リード線(ハ)との接続部等におけ
る火花発生に対する肪爆性能を向上することができる。
本発明による耐圧防爆形絶対圧力変換器では、真空基準
室(2)が受圧ダイアフラムQlとシリコン台12N)
との接合と同時に形成されるので比較的容易に半導体絶
対圧力センナが得られること、また、受圧ダイアフラム
(IQおよびシリコン台c11は半導体製造工程中で非
常にクリーンな状態に保たれており、真空基準室(2)
の形成後は、インナーガスの放出が極めて少なく安定し
た真空基準が得られる。このためゼロ点の長期安定性に
優れ、且つ低i絶対圧力の測定も可能となる。また、室
α4に封入液@を充填し念ことにより、万一蓋板(ハ)
と本体ケーシング(1)との溶接にリークがあつ念場合
にも爆発性ガスの室α尋への浸入が防止され、本体ケー
シング(1)内部の導電部分は全て封入液中に浸漬され
るようにした友め耐圧防爆性が向上された。
なお、本発明は第2図に示した実施例に限らず、例えば
第3図のように実施することもできる。第2図の実施例
と異なる個所のみ抽出して説明すれば、半導体絶対圧力
センナを構成するシリコン台(8)は中心に貫通孔を有
し、この貫通孔に1端を挿入固着されたパイプ状支持部
材(9)によシセンサハウジング(5)に支持され九構
造で、受圧ダイアフラム囲の凹所はパイプ状支持部材(
9)の内部空間と連通している。そして、パイプ状支持
部材(9)のセンサーハウジング(5)の底部から室I
に突出している先端にガラスチューブOIを気密に取シ
付け、このガラスチューブ(至)から内部の空間を真空
引きした後、ガラスチューブ(至)の端部を封じ切るこ
とにより真空基準室0υを形成している。その後、蓋板
(ハ)を固定リングcRヲ介して本体ケーシング(1)
に溶接し、室a◆内に封入液@を充填する。このような
構成の耐圧防爆形絶対圧力変換器も第2図の実施例と同
等な効果を得ることができる。
以上詳述したように本発明によれば、ゼロ点の長期安定
性に優れ、且つ低い絶対圧力の測定が可能で、さらに耐
圧防爆性の向上された耐圧防爆形絶対圧力変換器を提供
することができる0
【図面の簡単な説明】
第1図は耐圧防爆形絶対圧力変換器の従来例を示すlr
面図、第2図は本発明による耐圧防爆形絶対圧力変換器
の一実施例を示す断面図、第3図は同じく他の実施例を
示す断面図である。 1・・・本体ケーシング 2・・・隔液ダイアフラム5
・・・センサハウジング 6・・・中心孔7・・・気密
端子    8・・・シリコン台9・・・パイプ状支持
部材 10・・・受圧ダイアフラム11・・・拡散スト
レインゲージ抵抗 12・・・電極層     13・・・導体14・・・
室       15・・・出力リード線18・・・室
       19・・・封入液21・・・シリコン台
  22・・・真空基準室23・・ざぐり     2
4・・・パイプ状支持部材25・・・蓋板      
26・・・固定リング27・・・封入液    30・
・・ガラスチューブ31・・・真空基準室 代理人 弁理士  井 上 −男 第  1  図 第  2  図 第3図 /jδブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一面に拡散ストレインゲージ抵抗を有し他面に凹F9′
    rヲ有するシリコン単結晶製の受圧ダイアフラムが前記
    凹所を真空にしてシリコン台に接合されてなる半導体絶
    対圧力センサを支持部材を介して支持するとともにその
    一端が前記拡散ストレインゲージ抵抗に接続された気密
    端子を貫通して有するセンサハウジングが、一端を隔液
    ダイアフラムで閉塞された本体ケーシングP3にその内
    部空間を2分して液密に装着され、このセンサハウジン
    グと前記隔液ダイアフラムとで閉塞され次本体ケーシン
    ダ内部空間に封入液が充填されるとともに前記センサハ
    ウジングを貫通した気密端子の他端と前記本体ケーシン
    グからシールされて導出される出力リード線との接続部
    分が位置する密閉された本体ケーシング内部空間に封入
    液が充填され、前記隔液ダイアフラムを介して半導体絶
    対圧力センサの拡散ストレインゲージ抵抗を有する面に
    印加された被測定圧力の絶対圧力を電気信号にに換して
    出力する耐圧防爆形絶対圧力変換器。
JP12138681A 1981-08-04 1981-08-04 耐圧防爆形絶対圧力変換器 Pending JPS5822933A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3406522A1 (de) * 1984-02-11 1985-09-12 Pelikan Ag, 3000 Hannover Gehaeuse fuer von hand gehaltene geraete, insbesondere schreibgeraete
JPH0187230U (ja) * 1987-11-30 1989-06-08
USRE33518E (en) * 1983-04-29 1991-01-15 Baxter International, Inc. Pressure transducer assembly
WO2012062606A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Absolutdruckmessumformer mit überlastmembran
CN105928809A (zh) * 2016-07-07 2016-09-07 宏大矿业有限公司 金属管爆炸复合时内管膨胀速度测量装置及测量方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54153684A (en) * 1978-05-24 1979-12-04 Hitachi Ltd Pressure transducer

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