JP3090175B2 - 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、ドリフト、温度ヒステ
リシスが小さくなり、小型化が可能な差圧測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３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６０―１８１６
４２号に示されている。

【０００３】図において、１はハウジングで、円柱状の
首部１Ａと、首部１Ａの端部外周縁部１Ｃにおいて溶接
接続されたブロック状の受圧部１Ｂとよりなる。ハウジ
ング１の両側にフランジ２、フランジ３が溶接等によっ
て固定されており、両フランジ２，３には測定せんとす
る圧力Ｐ_H の高圧流体の導入口５、圧力Ｐ_L の低圧流体
の導入口４が設けられている。２０１，３０１はガスケ
ツトである。

【０００４】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。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。

【０００５】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。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
のストレンゲージ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。

【０００６】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。シリコンダイアフラム
８は、首部１Ａを２個のセンサ室８１，８２に分ける。

【０００７】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と高圧側フランジ２、およ
び低圧側フランジ３との間に、圧力導入室１０，１１が
形成されている。

【０００８】この圧力導入室１０，１１内に隔液ダイア
フラム１２，１３を設け、この隔液ダイアフラム１２，
１３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。隔液ダイアフラム１２，１３は、受
圧部１Ｂに、図４に示すごとく、隔液リング１２１，１
３１により周縁部が溶接されている。１２２，１３２は
溶接開先部である。１２３，１３３はＶ字形の溝部であ
る。

【０００９】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。

【００１０】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。１８は、受圧部１Ｂとフランジ２，３との間に設け
られたガスケットで、この場合は、Ｏリングが使用され
ている。

【００１１】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、隔液ダイアフラム１２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。一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイア
フラム１３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。

【００１２】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によって電気的に取出され、差圧の測
定が行なわれる。

【００１３】

【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、通常、ステンレスの受圧部１Ｂにス
テンレスの隔液ダイアフラム１２，１３の周縁部が、溶
接される構造となっているが、測定流体の腐食性が強い
場合には、耐食性に優れる材質の隔液ダイアフラム１
２，１３が用いられる。

【００１４】耐食性に優れた材質の隔液ダイアフラム１
２，１３の周縁部は、直接或いは間接的に、ステンレス
の受圧部１Ｂに溶接されているので、受圧部１Ｂとの熱
膨張係数差により、温度変化のみで、隔液ダイアフラム
１２，１３の材質の降伏点を越える様な応力が発生し、
ドリフトや温度ヒステリシスが大きくなる。この温度変
化の影響は、隔液ダイアフラム１２，１３を小さくすれ
ばするほど、大きな影響がある。このため小型化が困難
であった。

【００１５】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、ドリフト、温度ヒステリシスが
小さくなり、小型化が可能な差圧測定装置を提供するに
ある。

【００１６】

【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、受圧部の側面に隔液ダイアフラムが設け
られる差圧測定装置において、耐食性が高い材質よりな
る隔液ダイアフラムと、前記受圧部に周縁が固定された
スペーサと、一面が前記隔液ダイアフラムに対向して設
けられ前記隔液ダイアフラムの周縁部が該一面に溶接固
定されて前記隔液ダイアフラムと隔液ダイアフラム室を
構成し他面が前記スペーサに前記隔液ダイアフラムの周
縁部の溶接固定部のなす閉曲線より小さな閉曲線をなす
溶接固定部により溶接固定され耐食性が高い材質よりな
るバックプレート部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。

【００１７】

【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、隔液ダイアフラムに作用する圧力が封入液によ
ってシリコンダイアフラムに伝達される。一方、低圧側
から圧力が作用した場合、隔液ダイアフラムに作用する
圧力が封入液によってシリコンダイアフラムに伝達され
る。従って、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコ
ンダイアフラムが歪み、この歪み量がストレインゲ―ジ
によって電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。

【００１８】而して、周囲温度等の温度変化が生じた場
合には、バックプレート部と受圧部との熱膨張係数の差
による歪は、バックプレート部と受圧部との溶接部に発
生する。この歪が、隔液ダイアフラムの周縁部の溶接部
に加わる。このため、バックプレート部と受圧部との溶
接部の閉曲線が隔液ダイアフラムの周縁部の溶接部の閉
曲線より小さいほど、隔液ダイアフラムに加わる温度歪
は小さくなる。

【００１９】温度歪が小さくなれば、隔液ダイアフラム
を降伏点を越えない領域で用いる事ができ、隔液ダイア
フラムから生じるドリフトや温度ヒステリシスが小さく
なる。このため、隔液ダイアフラムの小型化が可能にな
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で
ある。図において、図３と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図３と相違部分のみ説明する。２１は、
耐食性が高い材質よりなる隔液ダイアフラムである。こ
の場合は、タンタル、モネル等が使用されている。

【００２１】３１は、受圧部１Bに周縁が固定されたス
ペーサである。この場合は、ステンレス又は第３の金属
が使用されている。第３の金属としては、例えば、ニッ
ケルが使用されている。２２は、一面が隔液ダイアフラ
ム２１に対向して設けられ、隔液ダイアフラム２１の周
縁部が、一面に溶接固定２３されて、隔液ダイアフラム
２１と隔液ダイアフラム室２２を構成し、他面がスペー
サ３１に隔液ダイアフラム２１の周縁部の溶接固定部２
３のなす閉曲線より小さな閉曲線をなす溶接固定部２４
により溶接固定され耐食性が高い材質よりなるバックプ
レート部である。この場合は、タンタル、モネル等が使
用されている。

【００２２】

【００２３】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、隔液ダイアフラム１２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。一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイア
フラム１３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。

【００２４】従って、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によって電気的に取出され、差圧の測定
が行なわれる。

【００２５】而して、周囲温度等の温度変化が生じた場
合には、バックプレート部２２と受圧部１Ｂとの熱膨張
係数の差による歪は、バックプレート部２２とスペーサ
３１との溶接部２４に発生する。この歪が、隔液ダイア
フラム２１の周縁部の溶接部２３に加わる。このため、
バックプレート部２２とスペーサ３１との溶接部２４の
閉曲線が、隔液ダイアフラム２１の周縁部の溶接部２３
の閉曲線より小さいほど、隔液ダイアフラム２１に加わ
る温度歪は小さくなる。

【００２６】温度歪が小さくなれば、隔液ダイアフラム
２１を降伏点を越えない領域で用いる事ができ、隔液ダ
イアフラム２１から生じるドリフトや温度ヒステリシス
が小さくなる。このため、隔液ダイアフラム２１の小型
化が可能になる。

【００２７】この結果、受圧部１Ｂに隔液ダイアフラム
２１の周縁部の溶接固定部２３のなす閉曲線より小さな
閉曲線をなす溶接固定部２４により溶接固定され耐食性
が高い材質よりなるバックプレート部２２を構成したの
で、隔液ダイアフラム２１を降伏点を越え無い領域で用
いる事ができ、ドリフト、温度ヒステリシスが小さくな
り、隔液ダイアフラム２１の小型化が可能になる。

【００２８】図２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、バックプレート部２２
とスペーサ３１との間に、耐食性が高い材質よりなるス
ペーサ４１を配置するようにしたものである。この場合
は、タンタル、モネル等が用いられている。

【００２９】スペーサ４１をガスケット１８でシール
し、且つ、耐食性が高い材質よりなるスペーサ４１とス
テンレス又は第３の金属よりなるスペーサ３１との外周
部分を溶接４２し、水分等の侵入を防ぎ、隙間腐食を防
止するようにしたものである。本実施例は、図１実施例
で、バックプレート部２２とスペーサ３１との外周部分
の溶接ができない欠点を改良したものである。

【００３０】なお、前述の実施例においては、隔液ダイ
アフラム２１とバックプレート部２２とスペーサ３１と
はタンタル、モネル等が用いられていると説明したが、
要するに、同材質或いは熱膨張係数が同じであればよ
い。すなわち、耐食性が高く、熱膨張係数が同じもので
あればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、受圧部
の側面に隔液ダイアフラムが設けられる差圧測定装置に
おいて、耐食性が高い材質よりなる隔液ダイアフラム
と、前記受圧部に周縁が固定されたスペーサと、一面が
前記隔液ダイアフラムに対向して設けられ前記隔液ダイ
アフラムの周縁部が該一面に溶接固定されて前記隔液ダ
イアフラムと隔液ダイアフラム室を構成し他面が前記ス
ペーサに前記隔液ダイアフラムの周縁部の溶接固定部の
なす閉曲線より小さな閉曲線をなす溶接固定部により溶
接固定され耐食性が高い材質よりなるバックプレート部
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。

【００３２】この結果、受圧部に隔液ダイアフラムの周
縁部の溶接固定部のなす閉曲線より小さな閉曲線をなす
溶接固定部により溶接固定され耐食性が高い材質よりな
るバックプレート部を構成したので、隔液ダイアフラム
を降伏点を越え無い領域で用いる事ができ、ドリフト、
温度ヒステリシスが小さくなり、隔液ダイアフラムの小
型化が可能になる。

【００３３】従って、本発明によれば、ドリフト、温度
ヒステリシスが小さくなり、小型化が可能な差圧測定装
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】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図３】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。

【図４】図３の詳細説明図である。

【符号の説明】

１…ハウジング １Ａ…首部 １Ｂ…受圧部 １Ｃ…溶接部 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 １０…圧力導入室 １０Ａ…バックプレ―ト １１…圧力導入室 １１Ａ…バックプレ―ト １４…連通孔 １５…連通孔 １６…連通孔 １７…連通孔 １８…ガスケット ２１…隔液ダイアフラム ２２…バックプレート部 ２３…溶接固定部 ２４…溶接固定部 ３１…スペーサ ４１…スペーサ ４２…溶接 ８０…ストレインゲ―ジ ８１…センサ室 ８２…センサ室 １０１…封入液 １０２…封入液 １２１…隔液リング １２２…溶接開先部 １２３…溝 １３１…隔液リング １３２…溶接開先部 １３３…溝

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受圧部の側面に隔液ダイアフラムが設けら
   れる差圧測定装置において、 耐食性が高い材質よりなる隔液ダイアフラムと、前記受圧部に周縁が固定されたスペーサと、 一面が前記隔液ダイアフラムに対向して設けられ前記隔
   液ダイアフラムの周縁部が該一面に溶接固定されて前記
   隔液ダイアフラムと隔液ダイアフラム室を構成し他面が
   前記スペーサに前記隔液ダイアフラムの周縁部の溶接固
   定部のなす閉曲線より小さな閉曲線をなす溶接固定部に
   より溶接固定され耐食性が高い材質よりなるバックプレ
   ート部とを具備したことを特徴とする差圧測定装置。