JP5829149B2 - Abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method for differential pressure sensor - Google Patents
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Description
この発明は、封入液として圧力伝達用媒体を封止した封入液封止型の差圧センサの異常診断装置および異常診断方法に関するものである。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device and an abnormality diagnosis method for a sealed liquid sealing type differential pressure sensor in which a pressure transmission medium is sealed as a sealed liquid.
従来より、差圧センサとしては種々のタイプのものがあるが、その中に封入液として圧力伝達用媒体を封止した封入液封止型の差圧センサがある(例えば、特許文献1参照)。この封入液封止型の差圧センサにおいて、圧力伝達用媒体としては、シリコーンオイル等の非圧縮性流体が用いられる。図3に従来の封入液封止型の差圧センサの一例の要部の断面図を示す。 Conventionally, there are various types of differential pressure sensors. Among them, there is a sealed liquid sealing type differential pressure sensor in which a pressure transmission medium is sealed as a sealed liquid (for example, see Patent Document 1). . In this sealed liquid-sealed differential pressure sensor, an incompressible fluid such as silicone oil is used as a pressure transmission medium. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a main part of an example of a conventional sealed liquid sealing type differential pressure sensor.
図3において、1は金属製のボディであり、内部空間として、隔壁1−1によって区画された第1の空間1−2と第2の空間1−3とを有している。隔壁1−1には隔壁1−1には第1の空間1−2と第2の空間1−3とを連通する貫通路1−4が設けられている。第1の空間1−2の開口部1−2aには第1の金属ダイアフラム(第1の受圧ダイアフラム)2−1が設けられており、第2の空間1−3の開口部1−3aには第2の金属ダイアフラム(第2の受圧ダイアフラム)2−2が設けられている。
In FIG. 3,
3はセンサチップであり、センサダイアフラム3−1と、台座3−2とから構成されている。センサダイアフラム3−1はシリコンなどから成り、台座3−2はシリコンやガラスなどから成る。センサダイアフラム3−1はその中央部が薄肉状とされており、その一方の面3−1aに対する他方の面3−1bに凹部3−1cが形成され、この凹部3−1cが形成された他方の面3−1c側に台座3−2の一方の端面3−2aが接合されている。台座3−2は筒状とされており、その中空部3−2cとセンサダイアフラム3−1の凹部3−1cとによって、センサダイアフラム3−1の他方の面3−1bに通ずる連通路3−3が形成されている。
センサチップ3は、センサダイアフラム3−1の一方の面3−1aを第1の受圧ダイアフラム2−1に臨むようにして、センサダイアフラム3−1の他方の面3−1bに通ずる連通路3−3を隔壁1−1の貫通路1−4に連通させるようにして、第1の空間1−2側に位置する隔壁1−1の壁面1−1aに接合されている。すなわち、台座3−2の中空部3−2cを隔壁1−1の貫通路1−4に連通させるようにして、台座3−2の他方の端面3−2bを隔壁1−1の壁面1−1aに接合させている。以下、台座3−2と隔壁1−1との接合部を第1の接合部4−1とし、台座3−2とセンサダイアフラム3−1との接合部を第2の接合部4−2とする。
The
ボディ1には、第1の空間1−2を第1の封入室6−1として、第1の圧力伝達用媒体5−1が封止されている。また、第2の空間1−3および隔壁1−1の貫通路1−4およびセンサダイアフラム3−1の他方の面3−1bに通ずる連通路3−3を第2の封入室6−2として、第2の圧力伝達用媒体5−2が封止されている。この第1の封入室6−1への第1の圧力伝達用媒体5−1の封止および第2の封入室6−2への第2の圧力伝達用媒体5−2の封止は、どちらも同じ条件(大気圧下)で行われており、第1の圧力伝達用媒体5−1および第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧は等しくされている。
The
この封入液封止型の差圧センサ100では、第1の受圧ダイアフラム2−1が受けた圧力P1が第1の圧力伝達用媒体5−1を介してセンサダイアフラム3−1の一方の面3−1aに伝達され、第2の受圧ダイアフラム2−2が受けた圧力P2が第2の圧力伝達用媒体5−2を介してセンサダイアフラム3−1の他方の面3−1bに伝達される。その結果、センサダイアフラム3−1が圧力P1とP2との圧力差に応じて撓み、その圧力差に応じた信号がセンサダイアフラム3−1から出力される。センサダイアフラム3−1には、圧力差に応じた信号を出力するための構成として、圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージが形成されている。
In this sealed liquid sealing type
この差圧センサ100は、例えば、圧力P1を受ける第1の受圧ダイアフラム2−1側を高圧側、圧力P1を受ける第2の受圧ダイアフラム2−2側を低圧側とした場合、低圧側に高圧側より高い圧力(逆圧)が加わると、壊れやすいという弱点を有している。
For example, when the first pressure receiving diaphragm 2-1 side that receives the pressure P1 is the high pressure side and the second pressure receiving diaphragm 2-2 side that receives the pressure P1 is the low pressure side, the
すなわち、この差圧センサ100では、高圧側に低圧側より高い圧力が加えられた場合には、センサチップ3の第1の接合部4−1(台座3−2と隔壁1−1との接合部(高圧側・低圧側境界部))や第2の接合部4−2(台座3−2とセンサダイアフラム3−1との接合部(高圧側・低圧側境界部))を押し付ける状態となるので耐圧性が高いが、低圧側に高圧側より高い圧力(逆圧)が加えられた場合には、センサチップ3の接合部4−1や4−2が剥離される方向に力がかかる状態となるため、壊れやすくなる。
That is, in this
このため、通常、圧力P1を受ける第1の受圧ダイアフラム2−1側を高圧側、圧力P2を受ける第2の受圧ダイアフラム2−2側を低圧側として定めて使用される。 For this reason, normally, the first pressure receiving diaphragm 2-1 side that receives the pressure P1 is used as the high pressure side, and the second pressure receiving diaphragm 2-2 side that receives the pressure P2 is used as the low pressure side.
しかし、このような構造の差圧センサ100では、圧力P1と圧力P2との高低関係が逆転しうるような場合や、圧力P1と圧力P2との高低関係は逆転しないが、第1の受圧ダイアフラム2−1側を低圧側、第2の受圧ダイアフラム2−2側を高圧側として誤って選択してしまうこともあり、センサチップ3の接合部4−1や4−2に剥離や破損などの異常が生じることがある。
However, in the
この差圧センサ100において、センサチップ3の接合部4−1や4−2に剥離や破損などの異常が生じた場合、最早正しい差圧検出は行えないので、速やかに正常なものとの交換が望まれる。
In this
しかしながら、センサチップ3の接合部4−1や4−2の剥離や破損などの異常は、差圧センサ100の外部からは目視することができない。また、第1の圧力伝達用媒体5−1と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧は等しいので、接合部4−1や4−2から漏れが発生しても内圧が変化せず、差圧センサ100のゼロ点出力の計測値だけでは、その異常に気付くことができない。
However, abnormalities such as peeling or breakage of the joint portions 4-1 and 4-2 of the
なお、差圧センサ100のゼロ点出力の計測値とは、受圧ダイアフラム2−1,2−2への圧力P1,P2の差圧が零の時のセンサダイアフラム3−1からの信号の出力値を言う。このゼロ点出力の計測値は、接合部4−1や4−2から漏れが発生しても内圧が変化しないので、変動しない。したがって、ゼロ点出力の計測値だけでは、差圧センサ100の異常に気付くことができない。
The measured value of the zero point output of the
このため、差圧センサ100の異常が長らく放置されて、例えば、この差圧センサ100によって検出される差圧に基づいてプラントや空調制御システム等で流量制御を行うような場合では、正確な流量制御を行うことができなくなるなど、差圧センサ100の異常による不具合の影響が拡大することになる。
For this reason, when the abnormality of the
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、センサチップの接合部の剥離や破損などの異常を即座に知ることが可能な差圧センサの異常診断装置および異常診断方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to provide an abnormality of the differential pressure sensor that can immediately know abnormality such as peeling or breakage of the joint portion of the sensor chip. An object of the present invention is to provide a diagnostic device and an abnormality diagnostic method.
このような目的を達成するために本発明は、貫通路を有する隔壁によって区画された第1の空間と第2の空間とを有するボディと、第1の空間の開口部に設けられた第1の受圧ダイアフラムと、第2の空間の開口部に設けられた第2の受圧ダイアフラムと、一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを備え、センサダイアフラムの一方の面を第1の受圧ダイアフラムに臨むようにして、センサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路を隔壁の貫通路に連通させるようにして、第1の空間側に位置する隔壁の壁面に接合されたセンサチップと、第1の空間に封止され、第1の受圧ダイアフラムが受けた圧力をセンサダイアフラムの一方の面に伝達する第1の圧力伝達用媒体と、第2の空間および隔壁の貫通路およびセンサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路に封止され、第2の受圧ダイアフラムが受けた圧力をセンサダイアフラムの他方の面に伝達する第2の圧力伝達用媒体とを備えた差圧センサの第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧とを異ならせ、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の少なくとも一方を監視し、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて差圧センサの異常の有無を判定するようにしたものである。 In order to achieve such an object, the present invention provides a body having a first space and a second space partitioned by a partition wall having a through passage, and a first provided in an opening of the first space. Pressure sensing diaphragm, a second pressure sensing diaphragm provided in the opening of the second space, and a sensor diaphragm that outputs a signal corresponding to a pressure difference received on one surface and the other surface, and one of the sensor diaphragms The sensor is joined to the wall surface of the partition wall located on the first space side so that the surface of the sensor diaphragm faces the first pressure receiving diaphragm and the communication path communicating with the other surface of the sensor diaphragm is communicated with the through path of the partition wall A chip, a first pressure transmission medium that is sealed in the first space and transmits the pressure received by the first pressure receiving diaphragm to one surface of the sensor diaphragm, and the second space and the partition wall A differential pressure sensor comprising: a second pressure transmission medium that is sealed in a communication path that communicates with the other surface of the passage and the sensor diaphragm, and that transmits the pressure received by the second pressure receiving diaphragm to the other surface of the sensor diaphragm The sealing pressure of the first pressure transmission medium is different from the sealing pressure of the second pressure transmission medium, and the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the second pressure transmission medium are sealed. At least one of the stop pressures is monitored, and the presence / absence of abnormality of the differential pressure sensor is determined based on the fluctuation of the sealing pressure to be monitored from the initial sealing pressure.
本発明では、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の少なくとも一方を監視する。この場合、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の両方を監視するようにしてもよく、何れか一方を監視するようにしてもよい。 In the present invention, at least one of the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is monitored. In this case, both the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium may be monitored, or one of them may be monitored.
本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の両方を監視する場合、例えば、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差を封止圧差として監視し、この監視対象の封止圧差の初期の封止圧差からの変動に基づいて差圧センサの異常の有無を判定するようにする。本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の何れか一方を監視する場合、監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて差圧センサの異常の有無を判定するようにする。 In the present invention, when both the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium are monitored, for example, the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the second pressure The difference between the pressure transmission medium and the sealing pressure of the medium is monitored as a sealing pressure difference, and the presence or absence of an abnormality of the differential pressure sensor is determined based on a variation from the initial sealing pressure difference of the monitoring target sealing pressure difference. To. In the present invention, when monitoring any one of the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium, the initial sealing pressure of the sealing pressure to be monitored is monitored. The presence or absence of abnormality of the differential pressure sensor is determined based on the fluctuation.
本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧とは異なっているので、センサチップの接合部に剥離や破壊などの異常が生じた場合、封止圧の高い方から低い方に圧力伝達用媒体が流れ、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧とのバランスが変わる。したがって、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差(封止圧差)を監視対象とすることにより、この監視対象の封止圧差の初期の封入圧差からの変動から差圧センサの異常の有無を判定することができるようになる。また、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の何れか一方を監視対象とすることにより、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動から差圧センサの異常の有無を判定することができるようになる。 In the present invention, since the sealing pressure of the first pressure transmission medium is different from the sealing pressure of the second pressure transmission medium, an abnormality such as peeling or breakage occurs in the joint portion of the sensor chip. The pressure transmission medium flows from the higher sealing pressure to the lower sealing pressure, and the balance between the sealing pressure of the first pressure transmitting medium and the sealing pressure of the second pressure transmitting medium changes. Therefore, by setting the difference between the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium (sealing pressure difference) as the monitoring target, the initial sealing pressure difference of the monitoring target is determined. It is possible to determine whether or not there is an abnormality in the differential pressure sensor from the fluctuation from the enclosed pressure difference. Further, by setting one of the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium as a monitoring target, the initial sealing pressure of the monitoring pressure of the monitoring target is set. It becomes possible to determine the presence or absence of abnormality of the differential pressure sensor from the fluctuation from
本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差を封止圧差として監視し、この監視対象の封止圧差の初期の封止圧差からの変動に基づいて差圧センサの異常の有無を判定するものとした場合、差圧センサのゼロ点出力の計測値を第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差として監視することができるので、異常診断が容易となる。また、本発明において、差圧センサの異常の有無として、センサチップの接合部の異常の有無を判定するようにすれば、異常部位も特定して診断できるので、異常発生の原因の解析の際に役に立つ。 In the present invention, the difference between the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is monitored as a sealing pressure difference, and the initial sealing of the sealing pressure difference to be monitored is performed. When it is determined whether or not there is an abnormality in the differential pressure sensor based on the fluctuation from the pressure difference, the measured value of the zero point output of the differential pressure sensor is used as the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the second pressure transmission. Since it can be monitored as a difference from the sealing pressure of the working medium, abnormality diagnosis becomes easy. Further, in the present invention, if the presence / absence of an abnormality in the differential pressure sensor is determined, the presence / absence of an abnormality in the joint portion of the sensor chip can be determined. Useful for.
また、本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧を第2の圧力伝達用媒体の封止圧よりも高くすれば、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差圧が常にセンサチップの接合部を押し付ける方向に作用するものとなり、逆圧のダメージが軽減され、センサチップの接合部の剥離が生じ難くなる。この場合、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との圧力差(封止圧差)は、逆圧として加わる可能性のある最大差圧とセンサチップの接合部の接合力との関係で定めるようにするとよい。すなわち、最大差圧が逆圧で加わった場合にセンサチップの接合部の接合力がそれに耐えられるだけの圧力差で、第1の圧力伝達用媒体と第2の圧力伝達用媒体を封止するようにするとよい。 In the present invention, if the sealing pressure of the first pressure transmission medium is higher than the sealing pressure of the second pressure transmission medium, the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the second pressure transmission medium The pressure difference with the sealing pressure of the pressure transmission medium always acts in the direction in which the sensor chip joint is pressed, reducing the damage caused by the reverse pressure and making it difficult for the sensor chip joint to peel off. In this case, the pressure difference (sealing pressure difference) between the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is the maximum differential pressure that may be applied as a reverse pressure and the sensor. It may be determined in relation to the bonding force of the chip bonding portion. That is, when the maximum differential pressure is applied as a reverse pressure, the first pressure transmission medium and the second pressure transmission medium are sealed with a pressure difference that can withstand the bonding force of the bonding portion of the sensor chip. It is good to do so.
なお、本発明において、センサチップは、センサダイアフラムを備えていればよく、必ずしもセンサダイアフラムと台座とを備えた構成でなくてもよい。センサチップをセンサダイアフラムと台座とを備えた構成とした場合、センサチップの接合部は、台座の一方の端面とセンサダイアフラムの他方の面側との接合部と、台座の他方の端面と隔壁の壁面との接合部の2箇所となる。センサチップをセンサダイアフラムのみの構成とした場合、センサチップの接合部は、隔壁の壁面とセンサダイアフラムの他方の面側との接合部の1箇所となる。 In the present invention, the sensor chip only needs to include a sensor diaphragm, and may not necessarily have a configuration including a sensor diaphragm and a pedestal. When the sensor chip is configured to include a sensor diaphragm and a pedestal, the joint portion of the sensor chip includes a joint portion between one end surface of the pedestal and the other surface side of the sensor diaphragm, the other end surface of the pedestal, and a partition wall. There are two places at the joint with the wall. When the sensor chip is configured only by the sensor diaphragm, the joint portion of the sensor chip is one place of the joint portion between the wall surface of the partition wall and the other surface side of the sensor diaphragm.
本発明によれば、差圧センサの第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧とを異ならせ、第1の圧力伝達用媒体の封止圧および第2の圧力伝達用媒体の封止圧の少なくとも一方を監視し、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて差圧センサの異常の有無を判定するようにしたので、差圧センサのゼロ点出力の計測値を第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差として監視するなどして、センサチップの接合部の剥離や破損などの異常を即座に知ることが可能となる。 According to the present invention, the sealing pressure of the first pressure transmission medium of the differential pressure sensor is different from the sealing pressure of the second pressure transmission medium. At least one of the sealing pressures of the second pressure transmission medium is monitored, and the presence / absence of abnormality of the differential pressure sensor is determined based on a change from the initial sealing pressure of the sealing pressure to be monitored. Therefore, the measured value of the zero point output of the differential pressure sensor is monitored as the difference between the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium, etc. It is possible to immediately know abnormalities such as peeling or breakage of parts.
また、本発明において、第1の圧力伝達用媒体の封止圧を第2の圧力伝達用媒体の封止圧よりも高くするようにすれば、第1の圧力伝達用媒体の封止圧と第2の圧力伝達用媒体の封止圧との差圧が常にセンサチップの接合部を押し付ける方向に作用するものとなり、逆圧のダメージが軽減され、センサチップの接合部の剥離が生じ難くなる。 In the present invention, if the sealing pressure of the first pressure transmission medium is made higher than the sealing pressure of the second pressure transmission medium, the sealing pressure of the first pressure transmission medium The pressure difference from the sealing pressure of the second pressure transmission medium always acts in the direction in which the sensor chip joint is pressed, reducing the damage caused by the reverse pressure and making it difficult for the sensor chip joint to peel off. .
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に差圧センサ200の異常診断を実稼働中に行う異常診断装置を設けたシステムを示す。このシステムでは、流路17に設けたバルブ18を流れる流体の流量を計測するために、バルブ18の上流側(1次側)の流体圧力P1と下流側(2次側)の流体圧力P2との差圧を差圧センサ200によって計測するようにしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system provided with an abnormality diagnosis device that performs abnormality diagnosis of the
図1において、図3と同一符号は図3を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この実施の形態において、差圧センサ200の第1の封入室6−1に封止された第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧は、第2の封入室6−2に封止された第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧よりも高くされている。
1, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG. 3, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, the sealing pressure of the first pressure transmission medium 5-1 sealed in the first sealing chamber 6-1 of the
この差圧センサ200では、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧が第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧よりも高いので、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧との差圧が常にセンサチップ3の接合部4−1,4−2を押し付ける方向に作用するものとなる。
In the
すなわち、従来の差圧センサ100では、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧とが同じなので、逆圧が加わった場合、その圧力をセンサチップ3の接合部4−1,4−2がそのまま受けることになる。
That is, in the conventional
これに対して、この差圧センサ200では、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧を第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧よりも高くしているので、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧との差圧が逆圧を軽減する方向に作用するものとなる。これにより、逆圧のダメージが軽減され、センサチップ3の接合部4−1,4−2の剥離が生じ難くなる。
In contrast, in the
なお、この差圧センサ200において、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧との圧力差(封止圧差)は、逆圧として加わる可能性のある最大差圧とセンサチップ3の接合部4−1,4−2の接合力との関係で定められている。すなわち、最大差圧が逆圧で加わった場合にセンサチップ3の接合部4−1,4−2の接合力がそれに耐えられるだけの圧力差で、第1の圧力伝達用媒体5−1と第2の圧力伝達用媒体5−2を封止している。
In this
このシステムにおいて、差圧センサ200のセンサチップ3の接合部4−1や4−2に剥離や破損などの異常が生じると、正しい差圧の計測が行えなくなる。そこで、このシステムでは、本発明に係る異常診断装置として異常診断部500を設け、差圧センサ200から出力される信号ΔPを異常診断部500へ送り、差圧センサ200の異常の有無を異常診断部500で判定するようにしている。
In this system, if an abnormality such as peeling or breakage occurs in the joint portion 4-1 or 4-2 of the
異常診断部500は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。この異常診断部500での差圧センサ200の異常の有無の判定は次のようにして行われる。
The
異常診断部500は、受圧ダイアフラム2−1,2−2への圧力P1,P2が等しい時(例えば、バルブ18への流体の流量Qが零の時)に送られてくる異常診断の開始指令に従い、差圧センサ200から出力される信号ΔPを監視対象として取り込む。この監視対象として取り込まれる信号ΔPの値は、圧力センサ200における第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧との差(封止圧差)を示している。
The
ここで、センサチップ3の接合部4−1や4−2に剥離や破損などの異常が生じていなければ、監視対象として取り込まれる信号ΔPの値は初期の封止圧差を示しているはずである。ここで、初期の封止圧差とは、差圧センサ200の製造段階で定められた封止圧差である。これに対し、センサチップ3の接合部4−1や4−2に剥離や破損などの異常が生ずれば、封止圧の高い方から低い方に圧力伝達用媒体が流れ、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧とのバランスが変わる。
Here, if there is no abnormality such as peeling or breakage in the joint portions 4-1 and 4-2 of the
そこで、異常診断部500は、監視対象として取り込まれる信号ΔPの値が初期の封止圧差を示していれば、差圧センサ200は正常であると判定する。これに対して、監視対象として取り込まれる信号ΔPの値が初期の封止圧差から変動していれば、差圧センサ200を異常であると判定する。
Therefore, the
なお、異常診断部500における信号ΔPの値が初期の封止圧差から変動しているか否かの判断は、ある程度の閾値を設けて行うことは言うまでもない。また、異常診断部500は、差圧センサ200が異常であると判定した場合、センサチップ3の接合部4−1や4−2が異常である旨の診断結果を出力する。これにより、異常部位が特定され、異常発生の原因の解析の際に役に立ち、現場で迅速な対応をとることが可能となる。
Needless to say, the determination of whether or not the value of the signal ΔP in the
すなわち、差圧センサの故障解析において、従来ではセンサチップの接合部(高圧側・低圧側境界部)の破壊を発見するためには、差圧センサに圧力をかけて出力変化率を見る等の作業が必要となり、現場では原因を突き止めにくい。これに対して、このシステムでは、異常診断部500からの診断結果によって、現場で故障とその要因を即座に知ることが可能となり、迅速な対応をとることが可能となる。
In other words, in the failure analysis of the differential pressure sensor, in order to detect the breakage of the sensor chip joint (high-pressure side / low-pressure side boundary), the pressure change is applied to the differential pressure sensor and the output change rate is observed. Work is required, and it is difficult to find the cause on site. On the other hand, in this system, it is possible to immediately know the failure and the factor at the site based on the diagnosis result from the
また、このシステムでは、異常診断部500に対して、受圧ダイアフラム2−1,2−2への圧力P1,P2が等しい時に異常診断の開始指令が送られてくるものとしたが、この異常診断の開始指令は手動で送るようにしてもよく、自動で送るようにしてもよい。例えば、このシステムを空調制御システムとした場合、朝の始動時など、バルブ18への流体の流量Qが零である時に、自動的に異常診断部500に異常診断の開始指令を送るようにする。
In this system, an abnormality diagnosis start command is sent to the
また、このシステムでは、差圧センサ200から出力される信号ΔPを監視対象として取り込むようにしたが、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧および第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧の何れか一方を監視対象として取り込むようにし、この取り込んだ監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて差圧センサ200の異常の有無を判定するようにしてもよい。
In this system, the signal ΔP output from the
また、この差圧センサ200では、センサダイアフラム3−1と台座3−2とを合わせた構成をセンサチップ3としたが、図2に示すように、台座3−2を省略し、センサダイアフラム3−1をセンサチップ3として、隔壁1−1の壁面1−1aに接合するようにした構成としてもよい。この差圧センサ300では、センサダイアフラム3−1の凹部3−1cがセンサダイアフラム3−1の他方の面3−1bに通ずる連通路3−3となる。また、センサチップ3の接合部は、ダイアフラム3−1の他方の面3−1b側と隔壁1−1の壁面1−1aとの接合部4−1の1箇所のみとなる。
Further, in this
また、上述においては、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧を第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧よりも高くするようにしたが、第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧を第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧よりも高くするようにしてもよい。第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧を第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧よりも高くすると、逆圧のダメージを軽減することはできなくなるが、第1の圧力伝達用媒体5−1の封止圧と第2の圧力伝達用媒体5−2の封止圧とのバランスの変化から、センサチップ3の接合部4−1や4−2の異常の有無を判定することは可能である。
In the above description, the sealing pressure of the first pressure transmission medium 5-1 is set higher than the sealing pressure of the second pressure transmission medium 5-2. The sealing pressure of the medium 5-2 may be higher than the sealing pressure of the first pressure transmission medium 5-1. If the sealing pressure of the second pressure transmission medium 5-2 is made higher than the sealing pressure of the first pressure transmission medium 5-1, the damage of the reverse pressure cannot be reduced. Presence / absence of abnormality in the joint portions 4-1 and 4-2 of the
また、上述した実施の形態では、センサダイアフラム3−1を圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージを形成したタイプとしているが、静電容量式のセンサチップとしてもよい。静電容量式のセンサチップは、所定の空間(容量室)を備えた基板と、その基板の空間上に配置されたダイアフラムと、基板に形成された固定電極と、ダイアフラムに形成された可動電極とを備えている。ダイアフラムが圧力を受けて変形することで、可動電極と固定電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化する。 In the above-described embodiment, the sensor diaphragm 3-1 is a type in which a strain resistance gauge whose resistance value changes according to a pressure change is formed, but may be a capacitive sensor chip. A capacitance type sensor chip includes a substrate having a predetermined space (capacitance chamber), a diaphragm disposed in the space of the substrate, a fixed electrode formed on the substrate, and a movable electrode formed on the diaphragm. And. When the diaphragm is deformed by receiving pressure, the distance between the movable electrode and the fixed electrode changes, and the capacitance between them changes.
また、封入液封止タイプのゲージ圧センサ、絶対圧センサでも、封止圧を大気解放圧より高くすることで、接合部が破壊した場合、封入液が漏れてゼロ点がずれるので、同様の効果を得ることが可能である。 In addition, even with a sealed liquid sealing type gauge pressure sensor and absolute pressure sensor, if the sealing part is made higher than the atmospheric release pressure, the sealing liquid leaks and the zero point shifts when the joint is broken. An effect can be obtained.
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
1…ボディ、1−1…隔壁、1−1a…壁面、1−2…第1の空間、1−3…第2の空間、1−4…貫通路、2−1…第1の受圧ダイアフラム、2−2…第2の受圧ダイアフラム、3…センサチップ、3−1…センサダイアフラム、3−1a…一方の面、3−1b…他方の面、3−1c…凹部、3−2…台座、3−3…連通路、4−1…第1の接合部、4−2…第2の接合部、5−1…第1の圧力伝達用媒体、5−2…第2の圧力伝達用媒体、6−1…第1の封入室、6−2…第2の封入室、200,300…差圧センサ、500…異常診断部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の空間の開口部に設けられた第1の受圧ダイアフラムと、
前記第2の空間の開口部に設けられた第2の受圧ダイアフラムと、
一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを備え、前記センサダイアフラムの一方の面を前記第1の受圧ダイアフラムに臨むようにして、前記センサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路を前記隔壁の貫通路に連通させるようにして、前記第1の空間側に位置する前記隔壁の壁面に接合されたセンサチップと、
前記第1の空間に封止され、前記第1の受圧ダイアフラムが受けた圧力を前記センサダイアフラムの一方の面に伝達する第1の圧力伝達媒体と、
前記第2の空間および前記隔壁の貫通路および前記センサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路に封止され、前記第2の受圧ダイアフラムが受けた圧力を前記センサダイアフラムの他方の面に伝達する第2の圧力伝達媒体とを備え、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧と前記第2の圧力伝達媒体の封止圧とを異ならせた差圧センサの異常診断装置であって、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧および前記第2の圧力伝達媒体の封止圧の少なくとも一方を監視し、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて前記差圧センサの異常の有無を判定する異常判定手段
を備えることを特徴とする差圧センサの異常診断装置。 A body having a first space and a second space partitioned by a partition wall having a through path;
A first pressure receiving diaphragm provided in an opening of the first space;
A second pressure receiving diaphragm provided in the opening of the second space;
A sensor diaphragm for outputting a signal corresponding to a pressure difference received on one surface and the other surface is provided, and one surface of the sensor diaphragm faces the first pressure receiving diaphragm and communicates with the other surface of the sensor diaphragm. A sensor chip joined to the wall surface of the partition wall located on the first space side so as to communicate the communication path with the through-passage of the partition wall;
A first pressure transmission medium sealed in the first space and transmitting the pressure received by the first pressure receiving diaphragm to one surface of the sensor diaphragm;
The second space, a through-passage of the partition wall, and a communication path that communicates with the other surface of the sensor diaphragm are sealed, and a pressure received by the second pressure receiving diaphragm is transmitted to the other surface of the sensor diaphragm. Two pressure transmission media,
An apparatus for diagnosing abnormality of a differential pressure sensor in which a sealing pressure of the first pressure transmission medium is different from a sealing pressure of the second pressure transmission medium,
At least one of the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is monitored, and the monitoring pressure is changed based on a change from the initial sealing pressure. An abnormality diagnosing device for a differential pressure sensor, comprising: an abnormality determining means for determining whether or not there is an abnormality in the differential pressure sensor.
前記異常判定手段は、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧と前記第2の圧力伝達媒体の封止圧との差を封止圧差として監視し、この監視対象の封止圧差の初期の封止圧差からの変動に基づいて前記差圧センサの異常の有無を判定する
ことを特徴とする差圧センサの異常診断装置。 In the abnormality diagnosis device for a differential pressure sensor according to claim 1,
The abnormality determining means includes
The difference between the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is monitored as a sealing pressure difference, and the fluctuation of the monitoring target sealing pressure difference from the initial sealing pressure difference is monitored. An abnormality diagnosis device for a differential pressure sensor, wherein the presence or absence of abnormality of the differential pressure sensor is determined based on
前記異常判定手段は、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧および前記第2の圧力伝達媒体の封止圧の何れか一方の封止圧を監視し、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて前記差圧センサの異常の有無を判定する
ことを特徴とする差圧センサの異常診断装置。 In the abnormality diagnosis device for a differential pressure sensor according to claim 1,
The abnormality determining means includes
The sealing pressure of any one of the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing pressure of the second pressure transmission medium is monitored, and the initial sealing pressure of the monitoring target sealing pressure is monitored. An apparatus for diagnosing an abnormality of the differential pressure sensor, wherein presence / absence of an abnormality of the differential pressure sensor is determined based on fluctuation.
前記異常判定手段は、
前記差圧センサの異常の有無として、前記センサチップの接合部の異常の有無を判定する
ことを特徴とする差圧センサの異常診断装置。 In the abnormality diagnosis device for a differential pressure sensor according to any one of claims 1 to 3,
The abnormality determining means includes
An apparatus for diagnosing an abnormality in a differential pressure sensor, wherein the presence or absence of an abnormality in a joint portion of the sensor chip is determined as the presence or absence of an abnormality in the differential pressure sensor.
前記差圧センサは、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧が前記第2の圧力伝達媒体の封止圧よりも高くされている
ことを特徴とする差圧センサの異常診断装置。 In the abnormality diagnosis device for a differential pressure sensor according to any one of claims 1 to 4,
The differential pressure sensor is
The differential pressure sensor abnormality diagnosis device, wherein the sealing pressure of the first pressure transmission medium is higher than the sealing pressure of the second pressure transmission medium.
前記第1の空間の開口部に設けられた第1の受圧ダイアフラムと、
前記第2の空間の開口部に設けられた第2の受圧ダイアフラムと、
一方の面および他方の面に受ける圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを備え、前記センサダイアフラムの一方の面を前記第1の受圧ダイアフラムに臨むようにして、前記センサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路を前記隔壁の貫通路に連通させるようにして、前記第1の空間側に位置する前記隔壁の壁面に接合されたセンサチップと、
前記第1の空間に封止され、前記第1の受圧ダイアフラムが受けた圧力を前記センサダイアフラムの一方の面に伝達する第1の圧力伝達媒体と、
前記第2の空間および前記隔壁の貫通路および前記センサダイアフラムの他方の面に通ずる連通路に封止され、前記第2の受圧ダイアフラムが受けた圧力を前記センサダイアフラムの他方の面に伝達する第2の圧力伝達媒体とを備えた差圧センサの異常診断方法であって、
前記第1の圧力伝達媒体の封止圧と前記第2の圧力伝達媒体の封止圧とを異ならせ、前記第1の圧力伝達媒体の封止圧および前記第2の圧力伝達媒体の封止圧の少なくとも一方を監視し、この監視対象の封止圧の初期の封止圧からの変動に基づいて前記差圧センサの異常の有無を判定する
ようにしたことを特徴とする差圧センサの異常診断方法。 A body having a first space and a second space partitioned by a partition wall having a through path;
A first pressure receiving diaphragm provided in an opening of the first space;
A second pressure receiving diaphragm provided in the opening of the second space;
A sensor diaphragm for outputting a signal corresponding to a pressure difference received on one surface and the other surface is provided, and one surface of the sensor diaphragm faces the first pressure receiving diaphragm and communicates with the other surface of the sensor diaphragm. A sensor chip joined to the wall surface of the partition wall located on the first space side so as to communicate the communication path with the through-passage of the partition wall;
A first pressure transmission medium sealed in the first space and transmitting the pressure received by the first pressure receiving diaphragm to one surface of the sensor diaphragm;
The second space, a through-passage of the partition wall, and a communication path that communicates with the other surface of the sensor diaphragm are sealed, and a pressure received by the second pressure receiving diaphragm is transmitted to the other surface of the sensor diaphragm. An abnormality diagnosis method for a differential pressure sensor including two pressure transmission media,
The sealing pressure of the first pressure transmission medium is different from the sealing pressure of the second pressure transmission medium, and the sealing pressure of the first pressure transmission medium and the sealing of the second pressure transmission medium are different. A differential pressure sensor comprising: Abnormal diagnosis method.
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