JPS6345524A - 差圧伝送器 - 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】 本発明は差圧伝送器に係り、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
圧側と低圧倒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である。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。したがっ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アプラムの変位に基づ
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。中央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、中央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、中央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６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、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。

このため本発明は、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の本体部とによっ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、中央ダ
イアフラムの端縁部付近を、第１本体部に溶接により固
定し、かつ溶接部の内側を第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ものである。

以下本発明に基づ〈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４ｏ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１
０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１ｏの外側を取り
巻くドーナツ状のセラミックプリント基板１５は、差圧
センサ１ｏ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ック基板用保護カバー１６が設けら
れている。差圧センサ１０上のブリッジ抵抗と基板１５
とは導体によって接続され、さらにハーメチックシール
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の表面側はセラミック基板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６
差圧センサ１ｏの裏面側は支持体１２に形成された孔を
通って導圧路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６ｏ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７５
，７６等により固定される。この場合、〇−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２８および
３８を、ボルト７１．７３等および締付ナツト７２．７
４等によってパツキン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った場所、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
２０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って
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０本体２８の他方の凹部の
底も波形に形成されており、その波形に沿った波形に形
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２
８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５０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
に沿っ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
っ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１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
よって過負荷保護室４２と４４とに隔離される。また、
フランジ３７の凹部と本体３８の凹部によって形成され
る第２の部屋は、低圧側シールダイアフラム３０によっ
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３
２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５ｏ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ィ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１゜
の表面に伝達される。同時にオリフィスの低圧側から取
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ったとき
に、その過負荷流体圧がそのまま差圧センサ１ｏ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
４ｏ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４ｏを、本体２８に電子ビ−ム溶接に
より接合し、さらに本体３８の尖頭部３９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
に過負荷が加わった場合、過負荷の印加前と印加後とで
は、零点が変動しなかった。さらにノンリニアリティの
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３
９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
み込まれたウニイブ輸４９で押し付けた点にある。ウニ
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の支点部はウニイブ輸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際、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、−右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１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、ノンリニ
アリティ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、２
４，３４・・・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・・・ウニイブ輪、５０・・
・連結金具、５２゜５４・・・導圧路、５５・・・シー
ル金具。 早　１　　口

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前記中央の部屋を中央ダイアフ
   ラムで仕切り、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、かつ溶接部の内側を
   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。