JP2776168B2 - 圧力センサ応用装置 - Google Patents

圧力センサ応用装置

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尚 宇野
伸一 中根
良雄 堀池
誠 坪井
一高 浅野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス等の腐食性流体の
圧力を検出し、圧力検出値、圧力変化率をもとにガスの
正常供給監視やガス燃焼機器の空燃比制御を行う圧力セ
ンサ応用装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧力を精度よくはかることのできる小型
圧力センサとして半導体式圧力センサがガスメータに使
うことが考えられている。従来の半導体式圧力センサを
図5を用いて説明する。
【0003】図において1は圧力センサの外枠、2は
ガスの導入部、3はガスの導入部の先端、4はシリコン
基板、5は圧力検出部であるシリコン基板上にエッチン
グにより設けられた厚み数ミクロンのシリコン膜であ
り、このシリコン膜上に機械的歪により抵抗値の変化す
る半導体抵抗が形成されている。6は大気の導入部、7
は増幅回路等の電気回路が形成されたプリント基板、8
は入出力端子、9はプラスチック樹脂によりモールドし
たもの、10はセンサケース11と圧力センサ外枠1と
を接合する接着剤、またシリコン膜5上には、ガスに含
まれるゴミや水分を直接接触しないようにゲル12がコ
ーティングされている。ガスの導入部2から加わるガス
圧と、大気の導入部6から加わる大気圧との差圧により
シリコン膜5に機械的な歪を生じる。そしてその歪みは
ガス圧と大気圧との差圧に比例する。シリコン膜5が歪
を起すとシリコン膜5上に形成された抵抗値が歪の大き
さに比例して変化する。従ってこの抵抗値の変化を検出
し増幅して出力することによりガス圧と大気圧の差圧を
測定することができる。またプリント基板7上に形成さ
れた電気回路は前記抵抗値の変化を増幅する機能を有し
ている。入出力端子8はプリント基板7上の電気回路及
びシリコン膜5上の抵抗に電源を供給するための電源端
子、抵抗値の変化を増幅して出力するための出力端子、
及びグランド端子である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、シリコン膜5へは、ゲル12を介して圧力
を受ける構成であるため、ガスに直接触れるのは、ゲル
12、接着剤10、センサケース1である。このうちゲ
ル12、接着剤10は、おもに高分子材料で構成されて
いるが、ガスに直接触れる部分にあるためガスに侵され
やすく、膨潤してしまいガスを透過し、最悪の場合、モ
ールド剤9を介して大気側へガスが漏れてしまうという
課題があった。また、温度変動によって、ガスが液化と
気化を繰り返すうちに、膨潤と収縮によって変形、変質
してしまったり、ガス中のゴミを付着してしまい、その
結果ガス圧と大気圧との差圧を正確に計ることができな
くなるという課題があった。
【0005】また、例えばこのような圧力センサを使用
した圧力検出装置では、長期間の使用に対しセンサ主要
構成部の変形、変質によるガス漏れ等の発生は致命的で
あり、信頼が低いという課題もあった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、そ
的は、被測定ガスに直接触れる材料の膨潤と収縮等に
よる変形、変質を防止することでセンサ外部へのガス漏
れを防止し、また被測定ガス中のゴミの付着によって起
るセンサ特性劣化と圧力センサ自身の感度変化、経年変
化をも防止することにより、長期間、正確なガス圧力測
定が可能な信頼性の高い圧力センサを実現し、被測定ガ
ス容器、通路における計測ガス圧力値によって、被制御
部を制御する圧力センサ応用装置の長期信頼性を確保す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、被測定流体の圧力と基準圧力との差圧を
測定するために設けられ前記被測定流体を導入する被測
定流体導入部、前記基準圧力となる基準流体を導入する
基準流体導入部、前記被測定流体導入部と前記基準流体
導入部との間に設けられ前記差圧を検出する圧力検出部
、前記圧力検出部と前記被測定流体を直接接触させな
耐ガス性、耐薬品性を有する液体隔壁部と、表面張力
によって前記液体隔壁部がこぼれ出ない穴径に形成され
た被測定流体導入部先端とで構成された圧力センサと、
前記圧力センサからの測定圧力信号が入力され、測定圧
力値をもとに被制御部に制御出力信号を出力する圧力検
出制御部とを備えたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記構成によって、下記の作用が得ら
れる。
【0009】圧力検出部へは、液体隔壁部を介してガス
圧力のみが正確に伝達され、かつゲル、接着剤等の高分
子材料は、ガスに直接触れないためガスに侵されず、従
って膨潤せず、またガス中のゴミの付着によるセンサ特
性劣化も発生しない。また液体隔壁部は単一構成物であ
るため感度の経年変化も少ない。よって、被測定ガス容
器、通路におけるガス圧力を耐ガス性を有する圧力セン
サによって検知し、被測定ガス圧力値に応じた制御出力
信号、たとえば、ガス燃焼器具の燃料調節器に供給ガス
圧力変動量をフィードバックする空燃比制御信号を出力
する装置等の長期信頼性を確保できる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図1からを参照
して説明する。なお上記従来例と同一構成要素には同一
符号を付与して説明する。 図1は実施例の圧力センサ
応用装置の制御ブロック図である。同図において、13
は、ガスを供給するガス配管、14は、供給されるガス
の圧力を検出する圧力センサ、15は、ガス燃焼器具1
6に内蔵された比例弁等のガス燃焼量調節手段、17は
供給ガスを燃焼させるバーナ、18は、圧力センサ14
からの圧力検出信号を入力し、所定の燃焼量に応じて、
ガス燃焼量調節手段15に燃焼量調節信号を出力すると
ともに、他のガス燃焼機器19のガス使用によるガス圧
力変動、つまりガス供給量変動を検出し、ガス燃焼量調
節手段15に燃焼量調節信号を出力する圧力検出制御部
である。ガス燃焼量調節手段15は圧力検出制御部18
の被制御部である。
【0011】また、図は圧力センサ14の実施例の断
面図である。同図において、20は、ガスの導入部2部
分、すなわちガスの導入部の先端3とゲル12との間に
充填された液体隔壁部(フッソ系オイル)である。ガス
の導入部の先端3は、表面張力によって液体隔壁部(フ
ッソ系オイル)21がこぼれ出ないような穴径に形成さ
れている。フッソ径オイルは、耐ガス性、耐薬品性を有
し、かつ体積圧縮率が少ないため、ガス圧力を正確に圧
力検出部5に伝達できる。またゲル12、接着剤10の
高分子材料特有は、膨潤現象を起こさず、よって体積変
化、変質等が発生しないため、ガスを透過させガス漏れ
を起こすこともない。
【0012】図参考例としての圧力センサ応用装置
の制御ブロック図である。同図において、ガス配管13
の圧力を検出する圧力センサ14は、基準流体導入部6
を大気へ解放し、大気との差圧を検出するように接続さ
れている。ガス配管13の圧力センサ14取付位置の下
流側には、ガスの流量を計量するガスメータ21、さら
にその下流にガスを遮断する遮断弁22が接続されてい
る。23は圧力異常検出部で、圧力センサ14から圧力
検出信号を、ガスメータ21からガス流量信号を入力
し、所定の正常時のガス圧力範囲と比較し、正常圧力範
囲外(異常圧力検知)時に遮断出力信号を遮断弁22
出力するように接続されている。
【0013】圧力異常検出部23は圧力センサ14から
圧力検出信号を、ガスメータ21からガス流量信号を入
力し、次のようなガス圧力正常・異常判定を行う。
【0014】図4は各時刻における圧力センサ14から
の圧力検出信号である。圧力検出信号はガス圧力に比例
したアナログ出力信号を出力するように構成されてい
る。
【0015】1.ガス使用時の圧力変動検査(ガス圧力
調整値検査) 図4に示すように、T=T0〜T1,T2〜のガス使用
時において、圧力検出信号が正常時の所定のガス圧力範
囲(液化プロパンガスでは、圧力調整器より下流側は2
00〜350mmH2O)と比較し、上記正常圧力範囲
外(異常圧力検知)時に、圧力調整値異常を検出する。
【0016】2.ガス非使用時の圧力変動を検査(ガス
漏れ検査) 図4に示すように、T=T1〜T2のガス非使用時にお
いて、ガス配管13の日照、外気温度変動等によるガス
圧力上昇(閉塞ガスの圧力上昇:ボイルーシャルルの法
則によると、36.5[mmH2O/度]である。)が発
生すれば、ガス配管13およびガスメータ21からのガ
ス漏れはない。
【0017】上記したように、常時、ガス使用時および
非使用時における圧力変動、圧力動作範囲を検査し、圧
力異常を検出できるので長期間にわたり高信頼性のある
圧力センサ応用装置が実現する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の圧力センサ
応用装置によれば、以下に示す効果がある。
【0019】圧力検出部と被測定流体を直接接触させ
ない耐ガス性、耐薬品性を有する液 隔壁部とが連接す
ることにより、ゲル、接着剤等の高分子材料の膨潤と収
縮等による変形、変質を防止し、またガス中のゴミの付
着によるセンサ特性劣化をも防止し、センサ構成が簡単
でかつ液体隔壁部の感度特性の経年変化の極めて少ない
力センサと、この圧力センサーにより被測定ガス容
器、通路において計測したガス圧力値によって、被制御
部を制御する圧力センサ応用装置の長期信頼性を確保す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における圧力センサ応用装置
の制御ブロック図
【図2】同装置における圧力センサの構造を示す断面図
【図3】本発明の参考例としての圧力センサ応用装置の
制御ブロック図
【図4】同装置の圧力変化特性図
【図5】従来の圧力センサの構造を示す断面図
【符号の説明】
2 被測定流体導入部 6 基準流体導入部 14 圧力センサ 15 被制御部 18 圧力検出制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀池 良雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 坪井 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 浅野 一高 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−164220(JP,A) 実開 昭62−201035(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定流体の圧力と基準圧力との差圧を測
    定するために設けられ、前記被測定流体を導入する被測
    定流体導入部と、前記基準圧力となる基準流体を導入す
    る基準流体導入部と、前記被測定流体導入部と前記基準
    流体導入部との間に設けられ前記差圧を検出する圧力検
    出部と、前記圧力検出部と前記被測定流体を直接接触さ
    せない耐ガス性、耐薬品性を有する液体隔壁部と、表面
    張力によって前記液体隔壁部がこぼれ出ない穴径に形成
    された被測定流体導入部先端とで構成された圧力センサ
    と、前記圧力センサからの測定圧力信号を入力し、測定
    圧力値をもとに被制御部に制御出力信号を出力する圧力
    検出制御部とで構成された圧力センサ応用装置。
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JPH04164220A (ja) * 1990-06-18 1992-06-09 Agency Of Ind Science & Technol ガス圧力異常検知装置

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