JP3065792B2 - 差圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接歩留まりが向上さ
れ、面間距離が標準品とほぼ同じ寸法に構成出来る差圧
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、実開昭６３−８７５３６
号に示されている。図において、ハウジング１の両側に
フランジ２、フランジ３がねじ止めにより着脱可能な状
態で取り付けられている。両フランジ２，３には測定せ
んとする圧力ＰＨの高圧流体の導入口５、圧力ＰＬの低
圧流体の導入口４が設けられている。ハウジング１内に
圧力測定室６が形成されており、この圧力測定室６内に
センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８が設け
られている。

【０００３】センタダイアフラム７とシリコンダイアフ
ラム８はそれぞれ別個に圧力測定室６の壁に固定されて
おり、センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８
の両者でもって圧力測定室６を２分している。センタダ
イアフラム７と対向する圧力測定室６の壁には、バック
プレ―ト６Ａ，６Ｂが形成されている。センタダイアフ
ラム７は周縁部をハウジング１に溶接されている。シリ
コンダイアフラム８は全体が単結晶のシリコン基板から
形成されている。

【０００４】シリコン基板の一方の面にボロン等の不純
物を選択拡散して４っのストレンゲ―ジ８０を形成し、
他方の面を機械加工、エッチングし、全体が凹形のダイ
アフラムを形成する。４っのストレインゲ―ジ８０は、
シリコンダイアフラム８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、
２つが引張り、２つが圧縮を受けるようになっており、
これらがホイ―トストン・ブリッジ回路に接続され、抵
抗変化が差圧ΔＰの変化として検出される。

【０００５】支持体９は、ハ―メチック端子を備えてお
り、支持体９の圧力測定室６側端面に低融点ガラス接続
等の方法でシリコンダイアフラム８が接着固定されてい
る。ハウジング１の両側面には隔液ダイアフラム１２，
１３が設けられている。この隔液ダイアフラム１２，１
３と対向するハウジング１の壁１０Ａ，１１Ａに隔液ダ
イアフラム１２，１３と類似の形状のバックプレ―トが
形成されている。

【０００６】隔液ダイアフラム１２，１３とバックプレ
―ト１０Ａ，１１Ａとで形成される空間と、圧力測定室
６は、連通孔１４，１５を介して導通している。そし
て、隔液ダイアフラム１２，１３間にシリコンオイル等
の封入液１０１，１０２が満たされ、この封入液が連通
孔１６，１７を介してシリコンダイアフラム８の上下面
にまで至っている、封入液１０１，１０２はセンタダイ
アフラム７とシリコンダイアフラム８とによって２分さ
れているが、その量が、ほぼ均等になるように配慮され
ている。

【０００７】２１，２２はフランジ２，３に周縁部が溶
接固定され、測定流体側の流体圧ＰＨ，ＰＬが作用する
接液ダイアフラムである。接液ダイアフラム２１，２２
はモネル、タンタル、ハステロイ等の耐食性を有する材
料により形成されている。１０３，１０４は隔液ダイア
フラム１２，１３と、接液ダイアフラム２１，２２との
間に封入された封入液である。２３，２４は封入液１０
３，１０４を封入する為の導入通路で、その開口端はボ
ール２５およびねじ２６により、密封されている。

【０００８】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、接液ダイアフラム２２に作用する圧力が封
入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達され
る。一方、低圧側から圧力が作用した場合、接液ダイア
フラム２１に作用する圧力が封入液１０１によってシリ
コンダイアフラム８に伝達される。この結果、高圧側と
低圧側との圧力差に応じてシリコンダイアフラム８が歪
み

【０００９】、この歪み量がストレインゲ―ジ８０に因
って電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。而し
て、このような構成においては、従来からの一般的な標
準品を用い、単に接液ダイアフラム２１、２２を内設し
たフランジ２，３を側部ユニットとして取付れば良いの
で，標準品と共用化が図れ、且つ、耐腐食性の良好な差
圧測定装置が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、 （１）一般に，ハウジング１とフランジ２，３はステン
レスよりなる。接液ダイアフラム２１，２２は耐食性を
向上させるために、モネル、タンタル、チタン等が使用
されているが、ステンレスとモネル、タンタル、チタン
との溶接性は良くない。高腐食性測定流体に対処するた
めに、歩留まりが良くないのを覚悟の上で溶接している
のが現状である。

【００１１】（２）ステンレスの熱膨張係数は略１６×
１０^-6ｍｍ／ｍｍ℃、モネルの熱膨張係数は略１３×１
０^-6ｍｍ／ｍｍ℃、タンタルの熱膨張係数は略６×１０
^-6ｍｍ／ｍｍ℃、チタンの熱膨張係数は略９×１０^-6ｍ
ｍ／ｍｍ℃であり、熱膨張係数の差による、温度変動が
大きく、差圧測定装置の温度特性を悪くしていた。

【００１２】（３）側部ユニットが厚くなるため、差圧
測定装置の取付面間距離が大きくなり、耐食用でない標
準品の取付面間距離に合わず、標準の取付面間距離で配
管が構成されている場合には、別途アダプター等の特殊
装置が必要である。本発明は、この問題点を、解決する
ものである。本発明の目的は、溶接歩留まりが向上さ
れ、面間距離が標準品とほぼ同じ寸法に構成出来る差圧
測定装置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ステンレスからなるハウジングの両側面
にそれぞれ設けられ外周部がハウジングに固定された隔
液ダイアフラムと、該隔液ダイアフラムに加わる差圧を
封入液を介して検出する検出素子とを具備する差圧測定
装置において、外周部がハウジングに固定された隔液ダ
イアフラムと、前記隔液ダイアフラムの前記外周固定部
より外側に隔液ダイアフラムの前記外周固定部と間隔を
保って前記ハウジングの側面に一面が溶接固定されたニ
ッケル或いはニッケル合金からなるリング状の本体リン
グと、前記隔液ダイアフラムを覆って設けられ該本体リ
ングの他面に周縁が溶接固定されモネル或いはタンタル
或いはチタンからなる接液ダイアフラムと、前記ハウジ
ングと前記本体リングと該接液ダイアフラムと前記隔液
ダイアフラムとで形成される室と、前記ハウジングに設
けられた封入口と、前記間隔部分に一端が開口し該封入
口と前記室とを連通する連通孔と、該連通孔と前記室と
前記封入口とに封入される封入液とを具備したことを特
徴とする差圧測定装置を構成したものである。

【００１４】

【作用】以上の構成において、高圧側から圧力が作用し
た場合、接液ダイアフラム３４に作用する圧力が封入液
１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達される。
一方、低圧側から圧力が作用した場合、接液ダイアフラ
ム３３に作用する圧力が封入液１０１によってシリコン
ダイアフラム８に伝達される。この結果、高圧側と低圧
側との圧力差に応じてシリコンダイアフラム８が歪み、
この歪み量がストレインゲ―ジ８０に因って電気的に取
出され、差圧の測定が行なわれる。

【００１５】而して、ステンレスのハウジングの側面に
一面が溶接固定されたニッケル或いはニッケル合金から
なるリング状の本体リングと、隔液ダイアフラムを覆っ
て設けられ本体リングの他面に周縁が溶接固定されモネ
ル或いはタンタル或いはチタンからなる接液ダイアフラ
ムとを構成したので、ハウジングと本体リング、本体リ
ングと接液ダイアフラムとの、それぞれが溶接容易とな
る。また、本体リングは、ハウジングと接液ダイアフラ
ムとの中間的な熱膨張係数を有しており、ステンレスの
ハウジングにモネル等からなる接液ダイアフラムを直接
に溶接固定していないので、相対的な熱膨張係数差が少
ない。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図において、図４と
同一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図４と相違
部分のみ説明する。３１，３２は、外周部がハウジング
１に固定された隔液ダイアフラムである。

【００１７】３３，３４は、隔液ダイアフラム３１，３
２の外周固定部より外側に隔液ダイアフラム３１，３２
の外周固定部と間隔３５，３６を保ってハウジング１の
側面に一面が溶接固定されたニッケル或いはニッケル合
金からなるリング状の本体リングである。３７，３８
は、隔液ダイアフラム３１，３２を覆って設けられ本体
リング３３，３４の他面に周縁が溶接固定されモネル或
いはタンタル或いはチタンからなる接液ダイアフラムで
ある。

【００１８】４１，４２は、ハウジング１と本体リング
３３，３４と接液ダイアフラム３７，３８と隔液ダイア
フラム３１，３２とで形成される室である。４３，４４
は、ハウジング１に設けられた封入口である。４５，４
６は、間隔３５，３６部分に一端が開口し封入口４３，
４４と室４１，４２とを連通する連通孔である。

【００１９】４７，４８は、連通孔４５，４６と室４
１，４２と封入口４３，４４とに封入される封入液であ
る。５１，５２は、隔液ダイアフラム３１，３２の周縁
部をハウジング１に押圧固定する隔液リングである。５
３，５４は、接液ダイアフラム３７，３８の周縁部を本
体リング３３，３４に押圧固定する接液リングである。

【００２０】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、接液ダイアフラム３８に作用する圧力が封
入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達され
る。一方、低圧側から圧力が作用した場合、接液ダイア
フラム３７に作用する圧力が封入液１０１によってシリ
コンダイアフラム８に伝達される。この結果、高圧側と
低圧側との圧力差に応じてシリコンダイアフラム８が歪
み、この歪み量がストレインゲ―ジ８０に因って電気的
に取出され、差圧の測定が行なわれる。

【００２１】而して、ステンレスのハウジング１の側面
に一面が溶接固定されたニッケル或いはニッケル合金か
らなるリング状の本体リング３３，３４と、隔液ダイア
フラム３１，３２を覆って設けられ本体リング３３，３
４の他面に周縁が溶接固定されモネル或いはタンタル或
いはチタンからなる接液ダイアフラム３３，３４とを構
成したので、ハウジング１と本体リング３１，３２、本
体リング３１，３２と接液ダイアフラム３３，３４と
の、それぞれが溶接容易となる。

【００２２】また、本体リング３３，３４は、ハウジン
グ１と接液ダイアフラム３７，３８との中間的な熱膨張
係数を有しており、ステンレスのハウジング１にモネル
等からなる接液ダイアフラム３７，３８を直接に溶接固
定していないので、相対的な熱膨張係数差が少ない。

【００２３】この結果、 （１）接液ダイアフラム３７，３８の溶接性が良くな
り、全数が溶接良好となる。ニッケル或いはニッケル合
金からなるリング状の本体リング３３，３４を採用した
ので、難溶接材のモネル或いはタンタル或いはチタンか
らなる接液ダイアフラム３７，３８と溶接容易となり、
溶接歩留まりが向上し、全数が溶接良好となる。

【００２４】一例として、歩留まりが、従来例では８０
％から、本発明では１００％に向上した。また、ニッケ
ル或いはニッケル合金からなるリング状の本体リング３
３，３４は、ステンレスからなるハウジング１とも溶接
容易である。即ち、モネルは、ニッケルと銅との合金で
あるため、ニッケル或いはニッケル合金とは溶接容易で
ある。但し、モネルとステンレスとは、溶合わない成分
である銅があるため溶接は困難である。

【００２５】タンタル或いはチタンは、ニッケルと一部
固溶体を作るため、ニッケル或いはニッケル合金とは一
定条件で溶接可能である。また、ニッケルは溶接時の粘
度が高く、溶け込み難い材料で、これが高融点材料のタ
ンタルと同程度に溶け込む事が溶接を更に容易にする。
ステンレスとは、多くのもろい金属間化合物を作るこ
と、及び融点差により、タンタル或いはチタンは溶け
ず、ステンレスが多く溶けうまく溶接できない。

【００２６】（２）温度特性が向上する。ニッケルの熱
膨張係数は略１２×１０^-6ｍｍ／ｍｍ℃で、ステンレス
とタンタルの中間的な熱膨張係数を有しており、従来例
の様に、直接ステンレスとタンタルを溶接していないた
め、相対的な熱膨張係数差が少なく、温度誤差が少なく
なる。

【００２７】（３）面間距離を標準品用の寸法と略同じ
に出来る。モネル或いはタンタル或いはチタンは、高融
点材料であるので、本体リング３３，３４をステンレス
材とすれば、モネル或いはタンタル或いはチタンを溶接
する際に、本体リング３３，３４の部分は大きく溶るの
で、本体リング３３，３４は厚くしなければならない。

【００２８】これに対し、ニッケルは湯流れが悪く、溶
け込みにくい材料であるので、薄くすることができる。
而して、封入液４７，４８の封入口４３，４４が本体リ
ング３３，３４に設けられたのでは、従来例に示す如
く、薄くするには限度がある。本発明の如く、間隔３
５，３６を利用して、封入液４７，４８の封入口４３，
４４をハウジング１側に設ける様にしたので、封入口が
ない分だけ薄くでき、差圧測定装置の取り付け面間距離
を標準品用の寸法の誤差寸法内にすることができ、使用
し易く出来る。

【００２９】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、隔液リング５１，５２
と本体リング３３，３４の取り付け面を略同一面にした
ものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ステン
レスからなるハウジングの両側面にそれぞれ設けられ外
周部がハウジングに固定された隔液ダイアフラムと、該
隔液ダイアフラムに加わる差圧を封入液を介して検出す
る検出素子とを具備する差圧測定装置において、外周部
がハウジングに固定された隔液ダイアフラムと、前記隔
液ダイアフラムの前記外周固定部より外側に隔液ダイア
フラムの前記外周固定部と間隔を保って前記ハウジング
の側面に一面が溶接固定されたニッケル或いはニッケル
合金からなるリング状の本体リングと、前記隔液ダイア
フラムを覆って設けられ該本体リングの他面に周縁が溶
接固定されモネル或いはタンタル或いはチタンからなる
接液ダイアフラムと、前記ハウジングと前記本体リング
と該接液ダイアフラムと前記隔液ダイアフラムとで形成
される室と、前記ハウジングに設けられた封入口と、前
記間隔部分に一端が開口し該封入口と前記室とを連通す
る連通孔と、該連通孔と前記室と前記封入口とに封入さ
れる封入液とを具備したことを特徴とする差圧測定装置
を構成した。

【００３１】この結果、 （１）接液ダイアフラムの溶接性が良くなり、全数が溶
接良好となる。ニッケル或いはニッケル合金からなるリ
ング状の本体リングを採用したので、難溶接材のモネル
或いはタンタル或いはチタンからなる接液ダイアフラム
と溶接容易となり、溶接歩留まりが向上し、全数が溶接
良好となる。また、ニッケル或いはニッケル合金からな
るリング状の本体リングは、ステンレスからなるハウジ
ングとも溶接容易である。

【００３２】即ち、モネルは、ニッケルと銅との合金で
あるため、ニッケル或いはニッケル合金とは溶接容易で
ある。但し、モネルとステンレスとは、溶合わない成分
である銅があるため溶接は困難である。タンタル或いは
チタンは、ニッケルと一部固溶体を作るため、ニッケル
或いはニッケル合金とは一定条件で溶接可能である。ま
た、ニッケルは溶接時の粘度が高く、溶け込み難い材料
で、これが高融点材料のタンタルと同程度に溶け込む事
が溶接を更に容易にする。ステンレスとは、多くのもろ
い金属間化合物を作ること、及び融点差により、タンタ
ル或いはチタンは溶けず、ステンレスが多く溶けうまく
溶接できない。

【００３３】（２）温度特性が向上する。ニッケルの熱
膨張係数は略１２×１０^-6ｍｍ／ｍｍ℃で、ステンレス
とタンタルの中間的な熱膨張係数を有しており、従来例
の様に、直接ステンレスとタンタルを溶接していないた
め、相対的な熱膨張係数差が少なく、温度誤差が少なく
なる。

【００３４】（３）面間距離を標準品用の寸法と略同じ
に出来る。モネル或いはタンタル或いはチタンは、高融
点材料であるので、本体リングをステンレス材とすれ
ば、モネル或いはタンタル或いはチタンを溶接する際
に、本体リングの部分は大きく溶るので、本体リングは
厚くしなければならない。これに対し、ニッケルは湯流
れが悪く、溶け込みにくい材料であるので、薄くするこ
とができる。而して、封入液の封入口が本体リングに設
けられたのでは、従来例に示す如く、薄くするには限度
がある。本発明の如く、間隔を利用して、封入液の封入
口をハウジング側に設ける様にしたので、封入口がない
分だけ薄くでき、差圧測定装置の取り付け面間距離を標
準品用の寸法の誤差寸法内にすることができ、使用し易
く出来る。

【００３５】従って、本発明によれば、溶接歩留まりが
向上され、面間距離が標準品とほぼ同じ寸法に構成出来
る差圧測定装置を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【符号の説明】

１…ハウジング ２…フランジ ３…フランジ ４…導入口 ５…導入口 ６…圧力測定室 ６Ａ…バックプレ―ト ６Ｂ…バックプレ―ト ７…センタダイアフラム ８…シリコンダイアフラム ９…支持体 １０Ａ…バックプレ―ト １１Ａ…バックプレ―ト １４…連通孔 １５…連通孔 １６…連通孔 １７…連通孔 ３１…隔液ダイアフラム ３２…隔液ダイアフラム ３３…本体リング ３４…本体リング ３５…間隔 ３６…間隔 ３７…接液ダイアフラム ３８…接液ダイアフラム ４１…室 ４２…室 ４３…封入口 ４４…封入口 ４５…連通孔 ４６…連通孔 ４７…封入液 ４８…封入液 ５１…隔液リング ５２…隔液リング ５３…接液リング ５４…接液リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−60232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−86051（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−87536（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 13/00 - 13/06 G01L 19/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステンレスからなるハウジングの両側面に
   それぞれ設けられ外周部がハウジングに固定された隔液
   ダイアフラムと、該隔液ダイアフラムに加わる差圧を封
   入液を介して検出する検出素子とを具備する差圧測定装
   置において、 外周部がハウジングに固定された隔液ダイアフラムと、 前記隔液ダイアフラムの前記外周固定部より外側に隔液
   ダイアフラムの前記外周固定部と間隔を保って前記ハウ
   ジングの側面に一面が溶接固定されたニッケル或いはニ
   ッケル合金からなるリング状の本体リングと、 前記隔液ダイアフラムを覆って設けられ該本体リングの
   他面に周縁が溶接固定されモネル或いはタンタル或いは
   チタンからなる接液ダイアフラムと、 前記ハウジングと前記本体リングと該接液ダイアフラム
   と前記隔液ダイアフラムとで形成される室と、 前記ハウジングに設けられた封入口と、 前記間隔部分に一端が開口し該封入口と前記室とを連通
   する連通孔と、 該連通孔と前記室と前記封入口とに封入される封入液と
   を具備したことを特徴とする差圧測定装置。