JP2005227137A - Differential pressure transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可撓性をもつ検出素子の両面にそれぞれ加わる被測定物の差圧を検出し、検出信号を引き出すように構成した差圧伝送器に関するものである。 The present invention relates to a differential pressure transmitter configured to detect a differential pressure of a measurement object applied to both surfaces of a flexible detection element and to extract a detection signal.
一般に、工場やプラントなどにおいて、液体、気体、蒸気等の流量測定や、液体の液位測定、圧力測定を行う場合には、そのセンサとして、差圧伝送器、圧力伝送器が使用される。 In general, when a flow rate measurement of liquid, gas, vapor or the like, a liquid level measurement, or a pressure measurement is performed in a factory or a plant, a differential pressure transmitter or a pressure transmitter is used as the sensor.
図6は差圧伝送器の構成例を示した図である。図6で、差圧伝送器は、本体部20と検出器30を備える。本体部20はフランジ20Aに導管40の第1の配管40Aを接続し、フランジ20Bに第2の配管40Bが接続されている。また、導管40には配管40Aと配管40Bの間にオリフィス板41を設ける。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the differential pressure transmitter. In FIG. 6, the differential pressure transmitter includes a
被測定物の流体50は導管40の配管40Aからフランジ20Aに導かれるとともに、オリフィス板41をとおり、配管40Bからフランジ20Bに導かれる。フランジ20Aおよびフランジ20Bに導かれた流体50は、それぞれシールダイヤフラム21を介してシリコンオイル23が充填された導管24A、24Bに導かれ、検出部30の高耐圧容器32内に備えられた検出素子31の両面に流体50の圧力がそれぞれ印加される。
The
このとき、シールダイヤフラム21に印加される圧力は、オリフィス板41により、配管40A側より配管40B側の方が低くなり、検出素子31に印加される圧力に差が生じるので、この差圧を検出し、ハーメ端子33により図示を省略した外部表示部等に出力される。
At this time, the pressure applied to the
図7は検出器30の内部構成例を示した図である。図7で、検出器30は、図6の導管24Bからのシリコンオイル23が導入される穴5Aを備えるブロック部5と、図6の導管24Bからのシリコンオイル23の圧力と導管24Aからのシリコンオイル23の圧力を受圧する検出素子4と、検出素子4が受圧した結果を電気的に取り出すリードピン6およびワイヤーボンド6Aを備える。
FIG. 7 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
検出素子4は、接着剤11をブロック部5上もしくは検出素子4上に塗布し、両者を接触させたうえで温度を上げるなどして硬化させ、ブロック部5上に固定される。
The
ブロック部5に検出素子4を固定するための接着剤11の材質は、耐圧強度を考慮して、エポキシ系や低融点ガラスを使用している。
The material of the adhesive 11 for fixing the
特許文献1には、金属板で形成されたダイヤフラムの起歪部における一方の面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上に歪みゲージ膜と配線膜を設けると共に、ダイヤフラムの表裏の各面に流体圧を導くように構成し、配線膜に生じる圧力検出信号を、ダイヤフラムの非起歪部に形成されたハーメチックシール構造を通して引き出される配線で、取り出すように構成された差圧センサの構成例が記載されている。
In
一般に、検出素子4はシリコンチップ等を使用する。また、ブロック部5は強度を保つため等の理由から、コバール等の金属により構成される。ここで、金属性のブロック部5が熱により膨張すると、検出素子4を固定している接着部分もひずみを生じ、検出素子4による正確な検出ができなくなる。
In general, the
検出素子4に、ブロック部5の膨張によるひずみを伝えないようにするためには、接着剤11の厚さを厚くする必要がある。しかし、接着剤の厚さを厚く塗布する事は容易ではなく、また接着後の高さの制御が難しいうえに、検出部4に差圧が印加されるため、接着部に横方向の圧力が加わることとなり、耐圧が低くなるという問題がある。
In order not to transmit the strain due to the expansion of the
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、検出素子とブロック部を固定する接着剤の厚さを厚くしてブロック部の熱ひずみを検出素子に伝えないようにしても、差圧に対する耐圧を下げない差圧伝送器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The thickness of the adhesive for fixing the detection element and the block portion is increased so that the thermal strain of the block portion is not transmitted to the detection element. Another object of the present invention is to provide a differential pressure transmitter that does not lower the pressure resistance against the differential pressure.
このような課題を達成するために、請求項1に記載の発明は、可撓性をもつ検出素子を有し、この検出素子をシール構造にしてブロック部に取り付け、一方の面と他方の面にそれぞれかかる圧力の差に基づく変形を電気信号に変換して伝送する差圧伝送器において、Oリングと接着剤を介して前記検出素子を前記ブロック部に取り付けたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to
請求項2の発明は、前記Oリングの内側に、前記Oリングの内径とほぼ同径の第1のバックアップリングを設けたことを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、前記Oリングの外側に、前記Oリングの外径とほぼ同径の第2のバックアップリングを設けたことを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、前記Oリングの内側に前記Oリングの内径とほぼ同径の第1のバックアップリングを設け、前記Oリングの外側に、前記Oリングの外径とほぼ同径の第2のバックアップリングを設けたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a first backup ring having a diameter substantially equal to the inner diameter of the O-ring is provided inside the O-ring, and a first backup ring having a diameter substantially equal to the outer diameter of the O-ring is provided outside the O-ring. 2 backup rings are provided.
請求項5の発明は、請求項2乃至4のいずれかの発明において、前記Oリングの径は前記バックアップリングの高さよりも高いことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the diameter of the O-ring is higher than the height of the backup ring.
請求項6の発明は、可撓性をもつ検出素子を有し、この検出素子を一方の面と他方の面との間をシール構造にしてブロック部に取り付け、一方の面と他方の面にそれぞれかかる圧力の差で前記検出素子が変形し、この変形を電気信号に変換して伝送する差圧伝送器において、Oリングと、前記ブロック部に形成され前記Oリングが収容される溝と、前記Oリングと前記検出素子の間に充填された接着剤を介して前記検出素子を前記ブロック部に取り付けたことを特徴とする。
The invention of
請求項7の発明は、前記溝は、前記Oリングの径より深さが浅いことを特徴とする。
The invention of
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれかの発明において、前記Oリングは、前記接着剤と同じ材質からなることを特徴とする。
The invention of claim 8 is the invention according to any one of
請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれかの発明において、Oリングおよび接着剤はゴム系の素材からなることを特徴とする。
The invention of claim 9 is the invention according to any one of
請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかの発明において、前記検出素子は、シリコンチップまたはシリコンおよびサポートガラスからなることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the detection element is made of a silicon chip or silicon and a support glass.
この発明によれば、検出素子とブロック部の接着部分にOリングを採用し、Oリングと接着剤を介して検出素子をブロック部に取り付けた。このため、検出素子とブロック部の接着高さが確保され、実質的に接着剤の厚さを一定にして厚く塗布する事が容易となるので、ブロック部が熱により膨張しても、そのひずみは検出素子を固定している接着部分に影響を与えず、検出素子による正確な検出が可能となる。 According to the present invention, an O-ring is adopted as a bonding portion between the detection element and the block portion, and the detection element is attached to the block portion via the O-ring and the adhesive. For this reason, the bonding height between the detection element and the block part is ensured, and it becomes easy to apply the adhesive with a substantially constant adhesive thickness. Does not affect the bonded portion to which the detection element is fixed, and enables accurate detection by the detection element.
また、Oリングの内側にOリングの内径とほぼ同径のバックアップリングを設けたので、検出部に差圧が印加され、接着部に横方向の圧力が加わっても、横方向の圧力は接着部全体ではなく、Oリングに装着されたバックアップリングとブロック部およびバックアップリングと検出素子の隙間部分にのみかかることとなり、耐圧が向上する。 In addition, since a backup ring having the same diameter as the inner diameter of the O-ring is provided inside the O-ring, even if a differential pressure is applied to the detection unit and a lateral pressure is applied to the bonding portion, the lateral pressure is bonded. Only the backup ring and block mounted on the O-ring and the gap between the backup ring and the detection element are applied to the O-ring, and the breakdown voltage is improved.
また、Oリングの外側にOリングの外径とほぼ同径のバックアップリングを設けたので、検出部に差圧が印加され、接着部に横方向の圧力が加わっても、横方向の圧力は接着部全体ではなく、Oリングに装着されたバックアップリングとブロック部およびバックアップリングと検出素子の隙間部分にのみかかることとなり、耐圧が向上する。 In addition, since a backup ring having the same diameter as the outer diameter of the O-ring is provided on the outside of the O-ring, even if a differential pressure is applied to the detection portion and a lateral pressure is applied to the bonding portion, the lateral pressure is This applies only to the backup ring and block mounted on the O-ring, not to the entire bonded portion, and to the gap between the backup ring and the detection element, thereby improving the pressure resistance.
また、Oリングの外側にOリングの外径とほぼ同径のバックアップリングを設けたとともに、Oリングの内側にOリングの内径とほぼ同径のバックアップリングを設けたので、検出部に差圧が印加され、接着部に横方向の圧力が加わっても、横方向の圧力は接着部全体ではなく、Oリングに装着されたバックアップリングとブロック部およびバックアップリングと検出素子の隙間部分にのみかかることとなり、さらに耐圧が向上する。 In addition, a backup ring having the same diameter as the outer diameter of the O-ring is provided outside the O-ring, and a backup ring having the same diameter as the inner diameter of the O-ring is provided inside the O-ring. Even if lateral pressure is applied to the bonded portion, the lateral pressure is applied not only to the entire bonded portion, but only to the backup ring and the block portion attached to the O-ring and the gap between the backup ring and the detection element. That is, the breakdown voltage is further improved.
また、Oリングおよび接着剤はゴム系の素材を使用したので、ブロック部が熱により膨張しても、そのひずみは検出素子を固定している接着部分で弾力的に吸収され、検出素子による正確な検出が可能となる。 In addition, because the O-ring and adhesive used rubber-based materials, even if the block part expands due to heat, the distortion is elastically absorbed by the adhesive part where the detection element is fixed, and the detection element is accurate. Detection is possible.
また、ブロック部の、検出素子取り付け面にOリングが収容される溝を設け、Oリングと接着剤を介して検出素子をブロック部に取り付けた。このため、検出素子とブロック部の接着高さが確保されるとともに、横方向の圧力はブロック部に設けられた溝の高さと検出素子の隙間部分にのみかかることとなり、耐圧が向上する。 Further, a groove for accommodating the O-ring was provided on the detection element mounting surface of the block part, and the detection element was attached to the block part via the O-ring and an adhesive. For this reason, the bonding height between the detection element and the block portion is ensured, and the lateral pressure is applied only to the height of the groove provided in the block portion and the gap portion between the detection elements, thereby improving the pressure resistance.
以下、本発明による差圧伝送器の構成を説明する。図1は本発明の一実施例の構成図である。図1で前出の図と同一のものは同一符号を付ける。図1で、検出部は、検出素子4とブロック部5とリードピン6とワイヤーボンド6Aと接着リング10を備える。図1で、検出素子4は接着リング10を介してブロック部5に固定されている。
Hereinafter, the structure of the differential pressure transmitter according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the same parts as those in the previous figure. In FIG. 1, the detection unit includes a
次に、接着リング10の構成を説明する。図2は接着リング10の平面図であり、Oリング1とバックアップリング2A、2Bと接着剤3を備える。Oリング1の材質は、例えばフルオロシリコーンゴムを使用し、接着剤3も、Oリング1と同じ材質を使用する。
Next, the configuration of the
図2(A)はOリング1の外周側にバックアップリング2Aが設けられたものである。図2(B)はOリング1の内周側にバックアップリング2Bが設けられたものである。図2(C)はOリング1の外周側にバックアップリング2Aが設けられ、内周側にバックアップリング2Bが設けられたものである。
FIG. 2A shows a
図3は図2(C)のA−A断面図であり、Oリング1の内周側と外周側にバックアップリング2A、2Bが取り付けられてバックアップリング2A、2Bの高さは、Oリング1の直径よりも低くなっており、上下面に接着剤3が充填されている。たとえば、Oリングの高さは100μm、バックアップリングの高さは50μm程度であり、その上にあらかじめ接着剤を300μm程度付けておく。
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2C. Backup rings 2A and 2B are attached to the inner and outer peripheral sides of the O-
次に、接着リング10を検出素子4とブロック部5の間に取り付けた状態を説明する。図4は本発明による検出素子4とブロック部5の取り付け状態説明図であり、検出素子4は、ブロック部5にOリング1の径の分だけ高さを保って固定される。
Next, a state in which the
次に、本発明による差圧伝送器の他の構成を説明する。図5は本発明の他の実施例の構成図である。図5で、検出部は、Oリング1と接着剤3と検出素子4とブロック部7を備え、他は図1と同様である。すなわち、図1の接着リング10の代わりに、ブロック部7の検出素子4を固定する部分にOリング1が収容される溝7Aを設け、Oリング1と検出素子4の間に充填された接着剤3を介して検出素子4をブロック部7に取り付け固定されている。溝7Aの高さは、Oリング1の径よりも低く構成されている。
Next, another configuration of the differential pressure transmitter according to the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention. In FIG. 5, the detection unit includes an O-
なお、接着リング10は、単体で作製するのが困難な場合は、ブロック部5上に接着剤3を付け、Oリング1を取り付け、さらにその外周、内周あるいはその両方にバックアップリングを取り付け、さらに接着剤を付けてその上から検出素子4を取り付けるというように、順番に積み上げるようにして作製してもよい。
In addition, when it is difficult to manufacture the
1 Oリング
2A、2B バックアップリング
3 接着剤
4 検出素子
5 ブロック部
6 リードピン
6A ワイヤーボンド
7 ブロック部
7A 溝
10 接着リング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
Oリングと接着剤を介して前記検出素子を前記ブロック部に取り付けたことを特徴とする差圧伝送器。 It has a detection element with flexibility, this detection element is attached to the block part with a seal structure, and deformation based on the difference in pressure applied to one surface and the other surface of the detection element is converted into an electric signal. In the differential pressure transmitter that transmits
A differential pressure transmitter, wherein the detection element is attached to the block portion via an O-ring and an adhesive.
Oリングと、前記ブロック部に形成され前記Oリングが収容される溝と、前記Oリングと前記検出素子の間に充填された接着剤を介して前記検出素子を前記ブロック部に取り付けたことを特徴とする差圧伝送器。 It has a detection element having flexibility, and this detection element is attached to the block portion with a seal structure between one surface and the other surface, and the difference in pressure applied to each of the one surface and the other surface In the differential pressure transmitter that deforms the detection element, converts the deformation into an electric signal, and transmits it.
The detection element is attached to the block part via an O-ring, a groove formed in the block part and accommodating the O-ring, and an adhesive filled between the O-ring and the detection element. Characteristic differential pressure transmitter.
The differential pressure transmitter according to claim 1, wherein the detection element is made of a silicon chip or silicon and support glass.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004036325A JP2005227137A (en) | 2004-02-13 | 2004-02-13 | Differential pressure transmitter |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014102108A (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Azbil Corp | Differential pressure sensor |
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2004
- 2004-02-13 JP JP2004036325A patent/JP2005227137A/en active Pending
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JP2014102108A (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Azbil Corp | Differential pressure sensor |
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