JPS6147370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は差圧電送器に係り、２箇所の系内圧力
が流体を介して伝達される受圧部と、その受圧部
に伝達された高圧側と低圧側の圧力の差を電気信
号として取り出す差圧検出部を備えた差圧伝送器
に関するものである。

半導体差圧センサを用いる差圧伝送器におい
て、受圧部内にダイアフラムで仕切られた部屋を
複数設け、その受圧部から離れた場所に差圧検出
部を設けてある。流体系の２つの場所から流体を
介して伝達された各圧力は、各部屋のダイアフラ
ムを変形させる。それらダイアフラムの受圧側の
反対側に形成された室は差圧センサに連通してお
り、しかも独立に密封されている。そして、これ
らの密封された封入部にはそれぞれ圧力伝達用の
封入液体が満たされている。したがつて一方のダ
イアフラムの変位に基づく圧力および他方のダイ
イアフラムの変位に基づく圧力が差圧センサに印
加される。これにより差圧センサは印加された封
入液の差圧、すなわち伝送器に導入された液体の
圧力の差に対応する量だけ変位し、その変位に応
じた電気的出力信号を発生する。

ところで、従来の差圧伝送器においては中央の
部屋の中央ダイアフラムが受圧部の本体に溶接に
より固定されていた。そのダイアフラムの溶接部
の周辺は熱影響により焼なまし状態となるため、
ダイアフラムの運動の支点は溶接部から離れ、か
つその支点は溶接条件により変化するので、ダイ
アフラムが一方側へ変位したときの動作特性と、
他方側へ変位したときの動作特性を同じにするこ
とができず、零点変動が大きくなり、直線性が低
下し、安定した高い測定精度が得られないという
問題がある。さらに、最近は極めて高圧力下での
差圧力を測定することが要望されているので、高
圧力下で差圧センサの片面のみに圧力が印加され
る場合を考慮すると、上述の安定した高い測定精
度は得られない。

本発明の目的は、上述の問題を解消することに
ある。すなわち中央ダイアフラムの支点部分を明
確に規定できる構造とし、零点変動がなく、直線
性の優れた差圧伝送器を提供することにある。

本発明では、受圧部を第１の部屋を有する第１
本体部および第２の部屋を有する第２本体部で構
成し、前記各部屋をシールダイアフラムで仕切
り、前記第１の本体部と第２の本体部とによつて
中央の部屋を構成するとともに中央の部屋を中央
ダイアフラムで仕切り、シールダイアフラムおよ
び中央ダイアフラムを耐食性金属材料で形成する
とともに、中央ダイアスフラムの端縁部付近を、
第１本体部に溶接により固定し、かつ第２本体部
に設けた突出部により押しつけるように構成した
こを特徴とする。

以下本発明に基づく実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図
である。第１図の差圧伝送器は、半導体差圧セン
サ１０が内蔵された差圧検出部１と、高圧側シー
ルダイアフラム２０、低圧側シールダイアフラム
３０、および中央ダイアフラム４０が内蔵された
受圧部２を備えている。

半導体差圧センサ１０は円板上に形成された単
結晶シリコンからなり、拡散技術により抵抗が形
成されている。差圧センサ１０の裏面側は中心付
近が突出した円形凹部を有しており、その裏面の
外周囲付近が、薄いガラスを介して支持体１２に
接合されている。この差圧センサ１０および支持
体１２は、シール金具５５内に納められ、連結金
具５０、シール金具５５、プレート５７で囲まれ
るように配置されている。差圧センサ１０の外側
を巻くドーナツ状のセラミツクプリント基板１５
は、差圧センサ１０とほぼ同一平面となるように
配置され、それを被うようにセラミツク基板用保
護カバー１６が設けられている。差圧センサ１０
上のブリツジ抵抗と基板１５とは導体によつて接
続され、さらにハーメチツクシールされたリード
線６１を介してプリント回路６２に接続されてい
る。プリント回路６２は温度補償用サーミスタ等
を有する補償基板６０を介してコネクタ６５に接
続されている。連結金具５０とシール金具５５と
は溶接接合され、シール金具５５とプレート５７
も溶接接合されている。差圧センサ１０の表面側
はセラミツク基板１５と保護カバー１６との間隙
が、連結金具５０の導圧路５２に通じており、こ
れらの通路に封入液が満たされている。差圧セン
サ１０の裏面側は支持体１２に形成された孔を通
つて導圧路５４に通じており、これらの通路には
封入液が満たされている。補償基板６０の周囲は
コネクターカバー６３で被われ、シール金具５５
の外周囲には保護カバー５６が配置される。差圧
検出部１は、増幅部本体ケース６６に固定ねじ７
５，７６等により固定される。この場合、Ｏ―リ
ング５８により気密が保たれる。

受圧部２は、フランジ２７および３７、本体２
８および３８を、ボルト７１，７３等および締付
ナツト７２，７４等によつてパツキン７７，７８
を介在して締付けて耐圧性と気密性を得ている。
フランジ２７，３７にはそれぞれ凹部が形成され
ており、フランジ２７の凹部には系内高圧流体導
圧口２４が開口し、フランジ３７の凹部には系内
低圧流体導圧口３４が開口している。各導圧口２
４，３４はプロセス内の異なつた場所、例えば流
体の上流側と下流側に連通しており、各凹部には
プロセス流体が導入されている。フランジ２７，
３７および本体２８，３８はステンレス鋼で形成
されている。円柱状の本体２８の円柱上面と下面
にはそれぞれ凹部が形成される。一方の凹部は底
部が波形に形成されており、その底部波形に応じ
た波形が形成された高圧側シールダイアフラム２
０が、底部に近接して配置するように、ダイアフ
ラムの端縁部付近を本体２８に電子ビーム溶接で
接合している。

フランジ２７の凹部と本体２８の一方の凹部と
によつて第１の部屋が形成されるが、この第１の
部屋は高圧側シールダイアフラム２０により、高
圧側流体室２１と高圧側受圧室２２とに隔離され
る。本体２８の他方の凹部の底も波形に形成され
ており、その波形に沿つた波形に形成された中央
ダイアフラム４０が配置される。他方の凹部と中
央ダイアフラム４０とは過負荷保護室４２を形成
するように近接して配置されている。中央ダイア
フラム４０の端縁部周囲付近は、電子ビーム溶接
により本体２８に接合されている。導圧路２５お
よびダンパ２９は高圧側受圧室２２と過負荷保護
室４２とを連通している。本体２８と連結金具５
０とは溶接接合されている。

円板状の本体３８の上面と下面にもそれぞれ凹
部が形成される。一方の凹部の底は中央ダイアフ
ラム４０の波形に沿つた波形に沿つた波形に形成
されている。他方の凹部の底も波形に形成されて
おり、その底部に沿つて波形形成された低圧側シ
ールダイアフラム３０が近接して配置される。低
圧側シールダイアフラム３０の端縁部周囲付近
は、本体３８に電子ビーム溶接により接合されて
いる。円板状の本体３８は、本体２８内に嵌合さ
れる。第２図に示すように本体３８の尖頭部３９
は、本体２８に溶接接合された中央ダイアフラム
４０の溶接接合部より内側を、高負荷力で押し付
る。中央ダイアフラム４０を有する中央の部屋
は、中央ダイアフラム４０によつて過負荷保護室
４２と４４とに隔離される。また、フランジ３７
の凹部と本体３８の凹部によつて形成される第２
の部屋は、低圧側シールダイアフラム３０によつ
て、低圧側流体室３１と低圧側受圧室３２とに隔
離される。導圧路３５は、低圧側流体室３１と低
圧側受圧室３２とを連通している。

過負荷保護室４２，４４の容積は受圧室２２，
３２の容積よりも大きい。これにより一方のシー
ルダイアフラムに過大圧が加わり、そのシールダ
イアフラムが本体に着座しても、中央ダイアフラ
ム４０は着座動作しない。過負荷保護室４２は、
本体２８に形成された導圧路および連結金具５０
の導圧路５２を介して半導体センサ１０の表面側
に連結しており、これら導圧路２５、高圧側受圧
室２２を含めて第１封入部を成している。この独
立した第１封入部には非圧縮性の液体であるシリ
コンオイルが満たされている。過負荷保護室４４
は、本体３８および本体２８に形成された導圧路
および連結金具５０の導圧路５４を介して差圧セ
ンサ１０の裏面側に連通しており、これらおよび
導圧路３５、低圧側受圧室３２を含めて第２封入
部を成している。この独立した第２封入部にもシ
リコンオイルが満たされている。

このような構成の差圧伝送器において、図示さ
れていない系の流路中のオリフイスの高圧側から
取り出されたプロセス流体の圧力は、導圧口２４
から高圧側流体室２１に伝達されてシールダイア
フラム２０を押圧する。この高圧流体に圧力変化
が発生すると、その変化は第１封入部の封入液に
より中央ダイアフラム４０の一方の面に伝達され
るとともに、導圧路５２を介して差圧センサ１０
の表面に伝達される。同時にオリフイスの低圧側
から取り出されたプロセス流体の圧力は、導圧口
３４から低圧側流体室３１に伝達されてシールダ
イアフラム３０を押圧する。この低圧流体に圧力
が発生すると、その変化は第２封入部の封入液に
より中央ダイアフラム４０の他方の面に伝達され
るとともに、導圧路５４を介して差圧センサ１０
の裏面に伝達される。

中央ダイアフラム４０の存在は、高圧側流体室
２１または低圧側流体室３１のいずれかに過負荷
が加わつたときに、その過負荷流体圧がそのまま
差圧センサ１０に伝達されるのを阻止する。

シールダイアフラム２０，３０および中央ダイ
アフラム４０は、差圧伝送器としての動作圧力範
囲に応じて大きさが決められている。

中央ダイアフラム４０を、本体２８に電子ビー
ム溶接により接合し、さらに本体３８の尖頭部３
９により溶接点の内周部を強力に押し付けること
により、一方の流体室に過負荷が加わつた場合、
過負荷の印加前と印加後とでは、零点が変動しな
かつた。さらにノンリニアリテイの著しい改善が
できた。すなわち中央ダイアフラム４０の動作の
支点は溶接部分ではなく、本体３８の尖頭部３９
であるため、溶接の際に生じる熱影響は皆無であ
り、さらに溶接条件に左右されることはない。そ
れゆえに中央ダイアフラム４０が一方側へ変位し
たときと他方側へ変位したときに、中央ダイアフ
ラム４０の運動の支点は固く機械的に固定されて
いるので、動作特性を一致させることができるか
らである。

第３図は、本発明の他の実施例を説明する図で
あり、第１図と異なるのは中央ダイアフラム４０
を本体３８に組み込まれたウエイブ輪４９で押し
付けた点にある。ウエイブ輪２９は本体３８に溶
接されている。この構造によれば、中央ダイアフ
ラム４０の支点部はウエイブ輪２９により常に一
定の圧力で押えるようになる。すなわち本体２８
に本体３８を嵌合して溶接する、本体３８に印加
させる負荷力を小さくできるとともに、溶接の条
件による影響を皆無にすることができる。それゆ
え中央ダイアフラム４０の運動支点は、一方側へ
変位したときと他方側へ変位したときに一致する
ので、両方向の特性が一致した差圧伝送器が得ら
れ、零点変動がなく、ノンニリアリテイの著しい
改善ができる。

以上説明したように、本発明によれば、長期安
定して測定精度のすぐれた差圧伝送器を得ること
ができるので、その効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面
図、第２図は第１図の要部の詳細を示す断面図、
第３図は本発明の他の実施例の要部を示す断面図
である。 １……差圧検出部、２……受圧部、１０……半
導体差圧センサ、２０，３０……シールダイアフ
ラム、２１，３１……流体室、２２，３２……受
圧室、２４，３４……流体導圧口、２７，３７…
…フランジ、２８，３８……本体、３９……尖頭
部、４０……中央ダイアフラム、４９……ウエイ
ブ輪、５０……連結金具、５２，５４……導圧
路、５５……シール金具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 系内の２つの場所における圧力が流体を介し
   て伝達される受圧部と、この受圧部に伝達された
   圧力の差を電気信号として取り出すための差圧セ
   ンサを有する差圧検出部とを備えた差圧伝送器に
   おいて、前記差圧部を第１の部屋を有する第１本
   体部および第２の部屋を有する第２本体部で構成
   し、前記各部屋をシールダイアフラムで仕切り、
   前記第１の本体部と第２の本体部とによつて中央
   の部屋を構成するとともに前記中央の部屋を中央
   ダイヤフラムで仕切り、前記シールダイアフラム
   および中央ダイアフラムを耐食性金属材料で形成
   するとともに、前記中央ダイアフラムの端縁部付
   近を、前記第１本体部に溶接により固定し、かつ
   前記第２本体部に設けた突出部により押しつける
   ように構成したことを特徴とする差圧伝送器。