JPH01109230A - 圧力検出器 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧力検出器に間し、特に高圧流体の圧力を検
出するのに適した精度の良い圧力検出器に間する。

［従来の技術］ この種の圧力検出器としては、筒状の検出器ハウジング
内に一端閉鎖の筒体よりなるセンシングボディを挿通配
設し、該センシングボディの閏鎖端を受圧ダイヤフラム
となし、その裏面に半導体歪ゲージを密着固定したもの
が一般的である。

そして、上記センシングボディの開口から内部へ導入さ
れ、上記受圧ダイヤフラムに作用する圧力は、上記ダイ
ヤフラムの歪量を歪ゲージで検出することにより測定さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記センシングボディとハウジングの接触部
は、通常、溶接により密着固定されている。しかしなが
ら、溶接部の腐食によりシール性が低下しなり、あるい
は、特に高圧流体を測定する場合にはセンシングボディ
全体に高圧がかかるため、溶接部が破損してセンシング
ボディのずれや、甚だしい場合にはセンシングボディの
抜けが生ずるおそれがあり、シール性、安全性等の面で
高い信頼性が要求される高圧用圧力検出器として満足で
きるものとは言えなかった。

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、セン
シングボディをハウジングに確実に密着固定し、高圧用
として高い信頼性を有する圧力検出器を提供することを
目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、筒状ハウジング１
内に挿通配設され、一端閉鎖の筒体内部を圧力導入部と
なしてその閉鎖端に薄肉の受圧ダイヤフラム２１を形成
したセンシングボディ２と、上記ダイヤフラム２１の受
圧面と反対側の端面に密着固定された半導体歪ゲージ３
とを有する圧力検出器において、上記センシングボディ
２の挿入端部外周に段部２２を設けて閉鎖端側を小径と
なし、かつ上記段部２２を上記ハウジング１内周に突設
したストッパ一部１１に嵌合せしめるとともに、上記セ
ンシングボディ２外周を上記ハウジング１内周に密着固
定せしめである。

［作用効果］ かかる構造の圧力検出器において、センシングボディ２
はハウジング１に強固に密着固定されるとともに、セン
シングボディ２外周には段部を設けてハウジング１内周
に突設したストッパ一部１１に嵌合せしめであるから、
圧力導入部より高圧が導入されてもセンシングボディ２
のずれが生ずるおそれがない、また、仮に過大圧力によ
ってセンシングボディ２とハウジング１の接合部が損な
われても、センシングボディ２の抜けを防止することが
できるから、高圧流体のシール性、安全性゛が飛躍的に
向上し、高圧用として高い信頼性を有する圧力検出器が
実現できる。

［実施例］ 第１図において、圧力検出器のハウジング１は中央部に
貫通孔を有する筒体であり、大径の上半部外周を六角面
となすとともに下半部外周には取付用ネジ部１２が形成
しである。

上記ハウジング１の貫通孔内にはセンシングボディ２が
挿通配設しである。センシングボディ２は上端閉鎖の筒
体で下端は開口しており、筒体内部は圧力導入路としで
ある。センシングボディ２外周には、中央部付近に段部
２２を設けてセンシングボディ２上半部、即ち閉鎖端側
を下半部より小径となしである。また、上記ハウジング
１には、上端部内周にストッパ一部１１を突設してあり
、該ストッパ一部１１に上記段部２２を嵌合せしめであ
る。そして、大径とした上記センシングボディ２下半部
は、外周をニッケルロウ層５を介することにより上記ハ
ウジング１内周に密着固定しである。

上記センシングボディ２は、熱膨張率の小さいＦｅ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ系合金で構成され、その上端面は中心部を薄肉
として受圧用ダイヤフラム２１としである（第２図）。

ダイヤフラム２１の上面は全面を酸化して酸化層２３が
形成しである。そして、該酸化１２３上に低融点ガラス
層２４を介して半導体歪ゲージ３が接合しである。

半導体歪ゲージ３は、これを囲むようにハウジング１の
上面に設けたリング状セラミック基板４上の電極にワイ
ヤ６で接続しである。半導体歪ゲージ３の上方には信号
処理用のＩＣ回路を形成したセラミック基板７が配設さ
れ、信号処理回路は基板７を支持するピン７１を介して
上記基板４上の電極に接続されている。

ハウジング１の上面外周縁には筒状カバー８が接合され
、該カバー８の上方開口にはリードホルダ８１が密嵌し
である。そして、上記基板７より延出するリード線７２
が上記ホルダ８１を貫通して検出器外へ延びている。な
お、第１図中、８２はシールリングであり、８３はシー
ル樹脂である。

半導体歪ゲージ３はＳｔ基板面の４ケ所にボロン（Ｂ）
をドープして、第３図に示す如く、Ｐ型半導体歪ゲージ
素子３１．３２．３３．３４を形成したものであり、素
子３１．３３は上記ダイヤフラム２１の中心部直上に位
置し、素子３３．３４はダイヤフラム２１の周縁部直上
に位置している。そして、これら素子３１〜３４はＳＬ
基板上に形成した電極リード（図略）により互いに接続
されて、第４図に示す如きフルブリッジを構成している
。

上記センシングボディ２とハウリング１および半導体歪
ゲージ３との接合は大略第５図に示す手順で行なわれる
。まず、センシングボディ２表面を酸洗浄して脱脂を行
ない、次にセンシングボディ２の外周にニッケルメッキ
を行なう。

センシングボディ２の脱炭処理はＮ２とＮ２を混合した
還元性ないし弱還元性雰囲気中に水煮気を供給して行な
い、８００℃〜１１００℃で１時間程度行なう。

次にセンシングボディ２をハウジング１内に挿通配設し
、これらの接触部をロウ付けする。ロウ付けはニッケル
ロウをセンシングボディ２とハウジング１の間に挟み、
真空中で、１０００℃〜１１００℃で、行なう。この時
、歪がダイヤフラム２１にかからないようにセンシング
ボディ２の上部外周とハウジング１の間には隙間を設け
る。

ロウ付けによりハウジング１と一体となしたセンシング
ボディ２について、次いで酸化処理を行なう。酸化処理
は０２雰囲気に８００℃で１０分間、あるいは１０００
℃で０．５分間さらし、１゜５μｍ〜５．５μｍの深さ
で酸化層２３を形成する。

ガラス層２４の形成は上記酸化層２３上にガラスペース
トを印刷し、これを仮焼（約４５０℃）することにより
行ない、ガラスの厚みを仕上りで４０μｍ〜６０μｍと
する。上記ガラスペーストはガラス粉を有機溶材中に混
入して得る。仮焼した上記ガラス層２４に半導体歪ゲー
ジ３を載せ、本焼成（約４５０℃）すると上記半導体歪
ゲージ３はセンシングボディ２上に強固に接合される。

かかる構造の圧力検出器において、導入圧によりダイヤ
フラム２１が変形するとこれに一体に接合された半導体
歪ゲージ３に歪応力を生じ、該歪ゲージ３上の歪ゲージ
素子３１．３３の抵抗値が大きく変化して測定圧力に応
じたリニヤかつ高感度の出力信号が得られる。この時、
上記センシングボディ２とハウジング１との接合部には
高圧流体により大きな負荷がかかるが、上記構造の圧力
検出器によれば、上記センシングボディ２はロウ付けに
よりハウジング１に強固に密着固定されており、しかも
センシングボディ２は段部２２によりハウジング１のス
トッパ一部１１に支持されているので、センシングボデ
ィ２のずれや抜けを防止できる。

また、ロウ付けにより接合するため、センシングボディ
２をハウジング１の圧力導入路入口まで延長する必要が
なく、センシングボディの小型化によるコスト低減が図
れる。

第６図には本発明の第２の実施例を示す。図において、
センシングボディ２の上端部には、外周に段部２２を設
けて閉鎖端側を小径としてあり、該段部２２は、上記ハ
ウジング１内周に突設したストッパ一部１１に嵌合せし
めである。

上記センシングボディ２外周には渭２５が形成してあり
、該消２５には０リング２６が配設されて、上記センシ
ングボディ２とハウジング１をシールしている。上記セ
ンシングボディ２の下端は、上記ハウジング１ｒＭ目端
まで延びてこれと一致せしめである。上記センシングボ
ディ２は、下端開口周縁を突出せしめてフランジ２７と
してあり、該フランジ２７をハウジング１の開口周縁に
設けたフランジ１３に溶接固定しである。

上記ｔｌｌｊｍによれば、センシングボディ２とハウジ
ング１とを、Ｏリング２６と溶接とで２重にシールした
から、万一溶接部が損なわれた場合でも０リング２６に
よるシールが作用し高い信頼性が確保できる。

第７図〜第８図には本発明の第３の実施例を示す。第７
図において、センシングボディ２は上端閉鎖の筒体であ
り、外周に段部２２を設けて閉鎖端側を小径としである
。上記センシングボディ２の下端部２８はテーパ状とし
てあり、該テーパ部２８には、一端が図略の被検出体に
接続され、外周に締付は用のナツトフレア９１を配した
圧力導入パイプ９の他端を、上記テーパ部２８に沿うテ
ーパ状となして嵌合せしめである（第８図）。上記ハウ
ジング１下端部内周には、上記ナツトフレア９１のねじ
込み用のねじが切ってあり、上記ナツトフレア９１を上
記ハウジング１下端開口より螺挿せしめて、センシング
ボディ２を上記パイプ９を介して締付は固定しである。

同時に、上記センシングボディ２とハウジング１の間が
シールされる。

上記構造によれば、センシングボディ２とハウジング１
とをパイプ９およびナツトフレア９１により強固に密着
固定せしめられるので、センシングボディ２とハウジン
グ１を溶接等で接合する必要がなく、構造が簡単でしか
も高いシール性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は圧
力検出器の全体断面図、第２図はセンシングボディと半
導体歪ゲージ素子の接合構造を示す要部断面図、第３図
は半導体歪ゲージの平面図、第４図は半導体歪ゲージ素
子の接続図、第５図は接合方法を示す概略図であり、第
６図は本発明の第２の実施例を示す圧力検出器の全体断
面図であり、第７図〜第８図は本発明の第３の実施例を
示し、第７図は圧力検出器の全体断面図、第８図はセン
シングボディとハウジングとの接合構造を示す要部断面
図である。 １・・・ハウジング ２・・・センシングボデ、イ ３・・・半導体歪ゲージ ９・・・圧力導入パイプ １１・・・ストッパ一部 ２１・・・受圧ダイヤフラム ２２・・・段部 ２６・・・０リング ２８・・・テーパ部 ９１・・・ナツトフレア 第１　図 第２図 第３図　　　　　　　　第４図 第６図 第５図 第７１！２１ｆ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状ハウジング内に挿通配設され、一端閉鎖の筒
   体内部を圧力導入部となしてその閉鎖端に薄肉の受圧ダ
   イヤフラムを形成したセンシングボディと、上記ダイヤ
   フラムの受圧面と反対側の端面に密着固定された半導体
   歪ゲージとを有する圧力検出器において、上記センシン
   グボディの外周に段部を設けて閉鎖端側を小径となし、
   かつ上記段部を上記ハウジング内周に突設したストッパ
   ー部に嵌合せしめるとともに、上記センシングボディ外
   周を上記ハウジング内周に密着固定せしめたことを特徴
   とする圧力検出器。
2. （２）上記センシングボディ外周をロウ付けによって上
   記ハウジング内周に固定せしめた特許請求の範囲第１項
   記載の圧力検出器。
3. （３）上記センシングボディの開口端を上記ハウジング
   に溶接固定するとともに、上記センシングボディ外周に
   はＯリングを配して上記センシングボディと上記ハウジ
   ングとの間をシールした特許請求の範囲第１項記載の圧
   力検出器。
4. （４）上記センシングボディの開口端部外周をテーパ状
   となし、一端が被検出体に接続する圧力導入パイプの他
   端を、上記テーパ部に沿うテーパ状となして上記テーパ
   部に嵌合せしめ、上記パイプ外周に配したナットフレア
   をハウジング内に螺挿して、上記パイプを介して上記セ
   ンシングボディを上記ハウジングに締付け固定した特許
   請求の範囲第１項記載の圧力検出器。