JP6058986B2 - 差圧センサ - Google Patents

Description

この発明は、圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを用いた差圧センサに関するものである。

従来より、工業用の差圧センサとして、圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを用いた差圧センサが用いられている。この差圧センサは、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムに加えられる各測定圧を、圧力伝達媒体としての封入液によってセンサダイアフラムの一方の面および他方の面に導き、そのセンサダイアフラムの歪みを例えば歪抵抗ゲージの抵抗値変化として検出し、この抵抗値変化を電気信号に変換して取り出すように構成されている。

このような差圧センサは、例えば石油精製プラントにおける高温反応塔等の被測定流体を貯蔵する密閉タンク内の上下２位置の差圧を検出することにより、液面高さを測定するときなどに用いられる。

図３に従来の差圧センサの概略構成を示す。この差圧センサ１００は、センサダイアフラム（図示せず）を有するセンサチップ１をメータボディ２に組み込んで構成される。センサチップ１におけるセンサダイアフラムは、シリコンやガラス等からなり、薄板状に形成されたダイアフラムの表面に歪抵抗ゲージが形成されている。メータボディ２は、金属製の本体部３とセンサ部４とからなり、本体部３の側面に一対の受圧部をなすバリアダイアフラム（受圧ダイアフラム）５ａ，５ｂが設けられ、センサ部４のセンサ室４ａ内にセンサチップ１が設けられている。

メータボディ２において、センサ室４ａ内に設けられたセンサチップ１と本体部３に設けられたバリアダイアフラム５ａ，５ｂとの間は、大径のセンタダイアフラム６により隔離された圧力緩衝室７ａ，７ｂを介してそれぞれ連通され、センサチップ１とバリアダイアフラム５ａ，５ｂとを結ぶ連通路８ａ，８ｂにシリコーンオイル等の圧力伝達媒体９ａ，９ｂが封入されている。

なお、シリコーンオイル等の圧力媒体が必要となるのは、センサダイアフラムに対する計測媒体中の異物付着を防ぐこと、センサダイアフラムを腐食させないため、耐食性を持つ受圧ダイアフラムと応力（圧力）感度を持つセンサダイアフラムとを分離する必要があるためである。

この差圧センサ１００では、図４(ａ)に定常状態時の動作態様を模式的に示すように、プロセスからの測定圧Ｐ１がバリアダイアフラム５ａに印加され、プロセスからの測定圧Ｐ２がバリアダイアフラム５ｂに印加される。これにより、バリアダイアフラム５ａ，５ｂが変位し、その加えられた圧力Ｐ１，Ｐ２がセンタダイアフラム６により隔離された圧力緩衝室７ａ，７ｂを介し、圧力伝達媒体９ａ，９ｂを通して、センサチップ１のセンサダイアフラムの一方の面および他方の面にそれぞれ導かれる。この結果、センサチップ１のセンサダイアフラムは、その導かれた圧力Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰに相当する変位を呈することになる。

これに対して、例えば、バリアダイアフラム５ｂに過大圧Ｐoverが加わると、図４(ｂ)に示すようにバリアダイアフラム５ｂが大きく変位し、これに伴ってセンタダイアフラム６が過大圧Ｐoverを吸収するように変位する。そして、バリアダイアフラム５ｂがメータボディ２の凹部１０ｂの底面（過大圧保護面）に着底し、その変位が規制されると、バリアダイアフラム５ｂを介するセンサダイアフラムへのそれ以上の差圧ΔＰの伝達が阻止される。バリアダイアフラム５ａに過大圧Ｐoverが加わった場合も、バリアダイアフラム５ｂに過大圧Ｐoverが加わった場合と同様にして、バリアダイアフラム５ａがメータボディ２の凹部１０ａの底面（過大圧保護面）に着底し、その変位が規制されると、バリアダイアフラム５ａを介するセンサダイアフラムへのそれ以上の差圧ΔＰの伝達が阻止される。この結果、過大圧Ｐoverの印加によるセンサチップ１の破損、すなわちセンサチップ１におけるセンサダイアフラムの破損が未然に防止される。

この差圧センサ１００では、メータボディ２にセンサチップ１を内包させているので、プロセス流体など外部腐食環境からセンサチップ１を保護することができる。しかしながら、センタダイアフラム６やバリアダイアフラム５ａ，５ｂの変位を規制するための凹部１０ａ，１０ｂを備え、これらによってセンサチップ１を過大圧Ｐoverから保護する構造をとっているので、その形状が大型化することが避けられない。

そこで、センサチップに第１のストッパ部材および第２のストッパ部材を設け、この第１のストッパ部材および第２のストッパ部材の凹部をセンサダイアフラムの一方の面および他方の面に対峙させることによって、過大圧が印加された時のセンサダイアフラムの過度な変位を阻止し、これによってセンサダイアフラムの破損・破壊を防止する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５に特許文献１に示された構造を採用したセンサチップの概略を示す。同図において、１１−１はセンサダイアフラム、１１−２および１１−３はセンサダイアフラム１１−１を挟んで接合された第１および第２のストッパ部材、１１−４および１１−５はストッパ部材１１−２および１１−３に接合された台座である。ストッパ部材１１−２，１１−３や台座１１−４，１１−５はシリコンやガラスなどにより構成されている。

このセンサチップ１１において、ストッパ部材１１−２，１１−３には凹部１１−２ａ，１１−３ａが形成されており、ストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａをセンサダイアフラム１１−１の一方の面に対峙させ、ストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａをセンサダイアフラム１１−１の他方の面に対峙させている。凹部１１−２ａ，１１−３ａは、センサダイアフラム１１−１の変位に沿った曲面（非球面）とされており、その頂部に圧力導入孔（導圧孔）１１−２ｂ，１１−３ｂが形成されている。また、台座１１−４，１１−５にも、ストッパ部材１１−２，１１−３の導圧孔１１−２ｂ，１１−３ｂに対応する位置に、圧力導入孔（導圧孔）１１−４ａ，１１−５ａが形成されている。

このようなセンサチップ１１を用いると、センサダイアフラム１１−１の一方の面に過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａの曲面によって受け止められる。また、センサダイアフラム１１−１の他方の面に過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａの曲面によって受け止められる。

これにより、センサダイアフラム１１−１に過大圧が印加された時の過度な変位が阻止され、過大圧の印加によるセンサダイアフラム１１−１の不本意な破壊を効果的に防ぎ、その過大圧保護動作圧力（耐圧）を高めることが可能となる。また、図３に示された構造において、センタダイアフラム６や圧力緩衝室７ａ，７ｂをなくし、バリアダイアフラム５ａ，５ｂからセンサダイアフラム１１−１に対して直接的に測定圧Ｐ１，Ｐ２を導くようにして、メータボディ２の小型化を図ることが可能となる。

このメータボディ２の小型化を図った構造において、センサチップ１１は、図８に示すように、センサ室４ａに収容され、そのセンサ室４ａの底面（壁面）４ｂに台座１１−５を接合することによって固定される。この場合、測定圧Ｐ１，Ｐ２を受けて、その測定圧Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰに応じてセンサダイアフラム１１−１が低圧側に撓む。この撓みは、センサチップ１１のセンサ室４ａの壁面４ｂとの接合部に向かうことが望ましい。逆の方向に撓みが生じる場合には、センサ室４ａの壁面４ｂとの接合部からセンサチップ１１を剥離する場合が生じる。センサ室４ａの壁面４ｂとの接合部外周から形成される面積Ｓと測定圧Ｐ１との積（Ｓ・Ｐ１）に応じた力Ｆ１で接合部は押し付けられる。一方、センサ室４ａの壁面４ｂとの接合部に内包され、かつ、測定圧Ｐ２に連結された未接合面積Ｘと測定圧Ｐ２との積（Ｘ・Ｐ２）に応じた力Ｆ２で接合部は引き離される。接合部が単独で接合を維持する力Ｆ３とＦ１の合計が、Ｆ２により常に大きくなければ、接合は剥離される。面積Ｓは面積Ｘよりその定義上大きく、Ｐ１がＰ２より大きければ、接合部は剥離されることが無い。またセンサチップ１１内のセンサダイアフラム１１−１とストッパ部材１１−３との接合部等でも同様な関係となる。このため、通常、圧力Ｐ１を受ける側を高圧側、圧力Ｐ２を受ける側を低圧側として定めて使用される。

特開２００５−６９７３６号公報

しかしながら、このようなセンサチップ１１の構造において、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、差圧センサを現場に設置する際に作業者が誤って、圧力Ｐ１側を低圧側、圧力Ｐ２側を高圧側として選択してしまうこともあり、高圧側・低圧側を定めただけでは、センサチップ１１の接合部（センサチップ１１のセンサ室４ａの壁面４ｂとの接合部、センサチップ１１内の多層構造の接合部）の剥離を防止することができない。

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を防止することが可能な差圧センサを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、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と、センサダイアフラムの一方の面にその周縁部を対面させて接合され当該センサダイアフラムの一方の面へ第１の流体圧力を導く第１の導圧孔を有する第１の保持部材と、センサダイアフラムの他方の面にその周縁部を対面させて接合され当該センサダイアフラムの他方の面へ第２の流体圧力を導く第２の導圧孔を有する第２の保持部材とを少なくとも備えたセンサチップと、センサチップを収容するセンサ室と、センサ室の第１の内壁面まで第１の流体圧力を導く第１の導圧路と、センサ室の第１の内壁面と対向する第２の内壁面まで第２の流体圧力を導く第２の導圧路とを有するセンサハウジングとを備えた差圧センサにおいて、センサチップの一方の面に接合され第１の導圧孔に連通する第１の連通孔を有する第１の接続部材（第１のセンサベース）と、センサチップの他方の面に接合され第２の導圧孔に連通する第２の連通孔を有する第２の接続部材（第２のセンサベース）と、第１の接続部材の第１の連通孔にその一端が挿入固定され、センサハウジングの第１の導圧路にその他端が挿入固定された第１の導圧管と、第２の接続部材の第２の連通孔にその一端が挿入固定され、センサハウジングの第２の導圧路にその他端が挿入固定された第２の導圧管とを備え、第１の導圧管の管路を封入室の一部として、第１の流体圧力をセンサダイアフラムの一方の面に導く第１の圧力伝達媒体が封入され、第２の導圧管の管路を封入室の一部として、第２の流体圧力をセンサダイアフラムの他方の面に導く第２の圧力伝達媒体が封入されており、センサハウジングは、センサ室の第１の内壁面を提供する第１の壁面部材と、センサ室の第２の内壁面を提供する第２の壁面部材とを備え、第１および第２の壁面部材は、第１および第２の圧力伝達媒体が膨張もしくは収縮してその媒体の容積が変化した場合に、その媒体の容積変化による応力の発生を緩和する方向に変位することを特徴とする。

本発明において、センサチップは、第１の接続部材と第２の接続部材との間に挟まれ、第１の接続部材の第１の連通孔にその一端が挿入固定された第１の導圧管を通して第１の流体圧力を受け、第２の接続部材の第２の連通孔にその一端が挿入固定された第２の導圧管を通して第２の流体圧力を受ける。すなわち、第１の導圧管の管路を封入室の一部として封入された第１の圧力伝達媒体がセンサダイアフラムの一方の面に第１の流体圧力を伝え、第２の導圧管の管路を封入室の一部として封入された第２の圧力伝達媒体がセンサダイアフラムの他方の面に第２の流体圧力を伝える。

この場合、第１の導圧管の他端はセンサハウジングの第１の導圧路に挿入固定され、第２の導圧管の他端はセンサハウジングの第２の導圧路に挿入固定されているので、第１の流体圧力と第２の流体圧力との圧力の高低関係がどうであれ、大きな差圧が生じた場合でも、その差圧による押圧力により、センサチップはセンサ室の第１の内壁面側に、又は第２の内壁面側に押し付けられる。これにより、第１の流体圧力と第２の流体圧力との圧力の高低関係が逆転しても、センサチップがセンサ室の内壁面側に必ず押し付けられるものとなり、センサチップの接合部に加わる圧力が緩和され、センサチップの接合部の剥離が避けられる。

また、本発明において、センサハウジングは、センサ室の第１の内壁面を提供する第１の壁面部材（第１のバリアベース）と、センサ室の第２の内壁面を提供する第２の壁面部材（第２のバリアベース）とを備え、第１および第２の壁面部材は、第１および第２の圧力伝達媒体が膨張もしくは収縮してその媒体の容積が変化した場合に、その媒体の容積変化による応力の発生を緩和する方向に変位する。例えば、外部の熱がセンサハウジングを介して第１の圧力伝達媒体や第２の圧力伝達媒体へ伝導してきたような場合、この第１の圧力伝達媒体や第２の圧力伝達媒体の膨張収縮による容積変化を第１の壁面部材や第２の壁面部材の自身の変位により吸収する。これにより、センサチップの接合面へのせん断方向や引っ張り方向の熱応力を緩和させ、高圧時だけではなく、周囲温度が変化したような場合でも、センサチップの接合部の剥離を避けることが可能となる。

また、本発明において、第１の接続部材は、センサチップの一方の面との間に第１の連通孔につながる間口の広い第１の空間を有するものとし、第２の接続部材は、センサチップの他方の面との間に第２の連通孔につながる間口の広い第２の空間を有するものとすれば、センサチップは、第１の接続部材の第１の空間内の第１の圧力伝達媒体と第２の接続部材の第２の空間内の第２の圧力伝達媒体により両側から圧縮方向への力を受けるため、センサチップの接合部の剥離が押さえ込まれ、耐圧性をさらに向上させることが可能となる。

また、本発明において、センサハウジングの外周面に、第１の流体圧力を受圧して第１の圧力伝達媒体に伝える第１の受圧ダイアフラム（第１のバリアダイアフラム）と、第２の流体圧力を受圧して第２の圧力伝達媒体に伝える第２の受圧ダイアフラム（第２のバリアダイアフラム）とを設けるようにすれば、第１および第２の流体圧力の受圧部とセンサハウジングとの一体化を図り、差圧センサの小型化を図ることが可能となる。

本発明によれば、センサチップの一方の面に第１の接続部材を接合し、センサチップの他方の面に第２の接続部材を接合し、第１の接続部材の第１の連通孔にその一端を挿入固定した第１の導圧管の他端をセンサハウジングの第１の導圧路に挿入固定し、第２の接続部材の第２の連通孔にその一端を挿入固定した第２の導圧管の他端をセンサハウジングの第２の導圧路に挿入固定し、第１の導圧管の管路を封入室の一部として第１の流体圧力をセンサダイアフラムの一方の面に導く第１の圧力伝達媒体を封入し、第２の導圧管の管路を封入室の一部として第２の流体圧力をセンサダイアフラムの他方の面に導く第２の圧力伝達媒体を封入するようにしたので、第１の流体圧力と第２の流体圧力との圧力の高低関係に拘わらず、センサチップがセンサ室の内壁面側に必ず押しつけられるようにして、センサチップの接合部に加わる圧力を緩和し、センサチップの接合部の剥離を防止することが可能となる。
また、本発明によれば、センサハウジングは、センサ室の第１の内壁面を提供する第１の壁面部材と、センサ室の第２の内壁面を提供する第２の壁面部材とを備え、第１および第２の壁面部材は、第１および第２の圧力伝達媒体が膨張もしくは収縮してその媒体の容積が変化した場合に、その媒体の容積変化による応力の発生を緩和する方向に変位するものとしたので、センサチップの接合面へのせん断方向や引っ張り方向の熱応力を緩和させ、高圧時だけではなく、周囲温度が変化したような場合でも、センサチップの接合部の剥離を避けることが可能となる。

本発明に係る差圧センサの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す断面図である。 本発明に係る差圧センサの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す断面図である。 従来の差圧センサの概略構成を示す図である。 この差圧センサの動作態様を模式的に示す図である。 特許文献１に示された構造を採用したセンサチップの概略を示す図である。 このセンサチップをメータボディのセンサ室の壁面に接合した状態を示す図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る差圧センサの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す断面図である。同図において、１２はセンサハウジングであり、円筒状のリングボディ１２−１と、円板状のバリアベース１２−２，１２−３とから構成されている。リングボディ１２−１およびバリアベース１２−２，１２−３は例えばステンレス製とされている。

バリアベース１２−２はリングボディ１２−１の一方の開口面に溶接接合され、バリアベース１２−３はリングボディ１２−１の他方の開口面に溶接接合され、リングボディ１２−１の内周面１２−１ａとバリアベース１２−２，１２−３の内壁面１２−２ａ，１２−３ａとによって囲まれた空間がセンサ室１２ａとされている。このバリアベース１２−２および１２−３が本発明でいう第１および第２の壁面部材に相当する。

センサ室１２ａにはセンサチップ１１が収容されている。センサ室１２ａにおいて、センサチップ１１の一方の面（台座１１−４の外面）にはセンサベース１３−１が接合されており、センサチップ１１の他方の面（台座１１−５の外面）にはセンサベース１３−２が接合されている。センサベース１３−１は、台座１１−４の導圧孔１１−４ａを通してストッパ部材１１−２の導圧孔１１−２ｂに連通する連通孔１３−１ａを有し、センサベース１３−２は、台座１１−５の導圧孔１１−５ａを通してストッパ部材１１−３の導圧孔１１−３ｂに連通する連通孔１３−２ａを有している。このセンサベース１３−１および１３−２が本発明でいう第１および第２の接続部材に相当する。

また、センサ室１２ａにおいて、センサベース１３−１の連通孔１３−１ａに導圧管１４−１の一端が挿入固定（接着接合）され、この導圧管１４−１の他端がバリアベース１２−２に形成された導圧路１２−２ｂに挿入固定（溶接接合）されている。また、センサベース１３−２の連通孔１３−２ａに導圧管１４−２の一端が挿入固定（接着接合）され、この導圧管１４−２の他端がバリアベース１２−３に形成された導圧路１２−３ｂに挿入固定（溶接接合）されている。

バリアベース１２−２には導圧路１２−２ｂにつながる凹部１２−２ｃが形成されており、この凹部１２−２ｃの前面に第１の受圧ダイアフラム（第１のバリアダイアフラム（金属ダイアフラム））１５−１が設けられている。そして、この第１の受圧ダイアフラム１５−１の背面側の空間、すなわちバリアベース１２−２の凹部１２−２ｃおよび導圧路１２−２ｂ、導圧管１４−１の管路１４−１ａ、台座１１−４の導圧孔１１−４ａ、ストッパ部材１１−２の導圧孔１１−２ｂおよび凹部１１−２ａを封入室として、第１の圧力伝達媒体１６−１が封止されている。

バリアベース１２−３には導圧路１２−３ｂにつながる凹部１２−３ｃが形成されており、この凹部１２−３ｃの前面に第２の受圧ダイアフラム（第２のバリアダイアフラム（金属ダイアフラム））１５−２が設けられている。そして、この第２の受圧ダイアフラム１５−２の背面側の空間、すなわちバリアベース１２−３の凹部１２−３ｃおよび導圧路１２−３ｂ、導圧管１４−２の管路１４−２ａ、台座１１−５の導圧孔１１−５ａ、ストッパ部材１１−３の導圧孔１１−３ｂおよび凹部１１−３ａを封入室として、第２の圧力伝達媒体１６−２が封止されている。

また、この差圧センサ２００Ａにおいて、バリアベース１２−２の受圧ダイアフラム１５−１の周囲の表裏面の対向する位置（リングボディ１２−１の厚みと重なる位置）には、リング状の溝１２−２ｄ１，１２−２ｄ２が形成されている。また、バリアベース１２−３にも、バリアベース１２−２と同様に、その受圧ダイアフラム１５−２の周囲の表裏面の対向する位置（リングボディ１２−１の厚みと重なる位置）に、リング状の溝１２−３ｄ１，１２−３ｄ２が形成されている。

なお、本実施の形態において、センサベース１３−１，１３−２はステンレス，ハステロイ（登録商標），チタンなどの鋼材とされ、導圧管１４−１，１４−２はステンレス鋼とされ、圧力伝達媒体１６−１，１６−２としては、シリコーンオイルなどの低圧縮性流体が用いられている。

この差圧センサ２００Ａでは、受圧ダイアフラム１５−１に加えられた流体圧力Ｐ１が圧力伝達媒体１６−１を介して、バリアベース１２−２の導圧路１２−２ｂ、導圧管１４−１の管路１４−１ａ、台座１１−４の導圧孔１１−４ａ、ストッパ部材１１−２の導圧孔１１−２ｂを通り、センサダイアフラム１１−１の一方の面に印加される。また、受圧ダイアフラム１５−２に加えられた流体圧力Ｐ２が圧力伝達媒体１６−２を介して、バリアベース１２−３の導圧路１２−３ｂ、導圧管１４−２の管路１４−２ａ、台座１１−５の導圧孔１１−５ａ、ストッパ部材１１−３の導圧孔１１−３ｂを通り、センサダイアフラム１−１の他方の面に印加される。

この場合、センサダイアフラム１１−１の一方の面に過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａの曲面によって受け止められる。また、センサダイアフラム１１−１の他方の面に過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａの曲面によって受け止められる。

この差圧センサ２００Ａにおいて、センサチップ１１は、センサベース１３−１と１３−２との間に挟まれ、センサベース１３−１の連通孔１３−１ａにその一端が挿入固定された導圧管１４−１を通して流体圧力Ｐ１を受け、センサベース１３−２の連通孔１３−２ａにその一端が挿入固定された導圧管１４−２を通して流体圧力Ｐ２を受ける。すなわち、導圧管１３−１の管路１３−１ａを封入室の一部として封入された圧力伝達媒体１６−１がセンサダイアフラム１１−１の一方の面に流体圧力Ｐ１を伝え、導圧管１３−２の管路１３−２ａを封入室の一部として封入された圧力伝達媒体１６−２がセンサダイアフラム１１−１の他方の面に流体圧力Ｐ２を伝える。

この場合、導圧管１４−１の他端はセンサハウジング１２を構成するバリアベース１２−２の導圧路１２−２ｂに挿入固定され、導圧管１４−２の他端はセンサハウジング１２を構成するバリアベース１２−３の導圧路１２−３ｂに挿入固定されているので、流体圧力Ｐ１と流体圧力Ｐ２との圧力の高低関係がどうであれ、大きな差圧が生じた場合でも、その差圧による押圧力により、センサチップ１１はセンサ室１２ａの内壁面１２−２ａ側に、又は内壁面１２−３ａ側に押し付けられる。これにより、流体圧力Ｐ１と流体圧力Ｐ２との圧力の高低関係が逆転しても、センサチップ１１がセンサ室１２ａの内壁面側に必ず押し付けられるものとなり、センサチップ１１の接合部に加わる圧力が緩和され、センサチップ１１の接合部の剥離が避けられる。

また、この差圧センサ２００Ａでは、外部の熱がセンサハウジング１２を介して圧力伝達媒体１６−１や１６−２伝導してきたような場合、この圧力伝達媒体１６−１や１６−２の膨張収縮による容積変化がバリアベース１２−２や１２−３の自身の変位により吸収される。

すなわち、この差圧センサ２００Ａでは、バリアベース１２−２の受圧ダイアフラム１５−１の周囲の表裏面に対向する位置にリング状の溝１２−２ｄ１，１２−２ｄ２が形成されており、バリアベース１２−３の受圧ダイアフラム１５−２の周囲の表裏面に対向する位置にリング状の溝１２−３ｄ１，１２−３ｄ２が形成されている。これにより、圧力伝達媒体１６−１や１６−２が膨張もしくは収縮してその媒体の容積が変化した場合、バリアベース１２−２や１２−３が擬似的にダイアフラムとして働き、その媒体の容積変化による応力発生を緩和する方向に変位する。

このようにして、この差圧センサ２００Ａでは、外部の熱がセンサハウジング１２を介して圧力伝達媒体１６−１や１６−２伝導してきたような場合、この圧力伝達媒体１６−１や１６−２の膨張収縮による容積変化がバリアベース１２−２や１２−３の自身の変位により吸収されて、センサチップ１１の接合面へのせん断方向や引っ張り方向の熱応力が緩和され、高圧時だけではなく、周囲温度が変化したような場合でも、センサチップ１１の接合部の剥離が避けられるようになる。

なお、この差圧センサ２００Ａにおいて、バリアベース１２−２および１２−３において、リング状の溝１２−２ｄ１，１２−２ｄ２および１２−３ｄ１，１２−３ｄ２は、圧力伝達媒体１６−１，１６−２の膨張収縮による容積変化に対してバリアベース１２−２および１２−３を擬似的にダイアフラムとして働かせるが、受圧ダイアフラム１５−１および１５−１が受圧する圧力が大きくてもほとんど変形させないような溝として設計されている。

また、この差圧センサ２００Ａでは、センサハウジング１２の外周面に受圧ダイアフラム１５−１，１５−２を設けるようにしているので、流体圧力Ｐ１，Ｐ２の受圧部とセンサハウジングとの一体化を図り、差圧センサの小型化を図ることができている。

〔実施の形態２〕
図２にこの発明に係る差圧センサの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す。同図において、図１と同一符号は図１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。

この差圧センサ２００Ｂでは、センサベース１３−１の片面を座ぐり面とし、センサチップ１１の台座１１−４との間に連通孔１３−１ａにつながる間口の広い空間１３−１ｂを形成している。また、センサベース１３−２の片面を座ぐり面とし、センサチップ１１の台座１１−５との間に連通孔１３−２ａにつながる間口の広い空間１３−２ｂを形成している。他の構成は実施の形態１の差圧センサ２００Ａと同じである。

この差圧センサ２００Ｂにおいて、センサチップ１１は、センサベース１３−１の空間１３−１ｂ内の圧力伝達媒体１６−１とセンサベース１３−２の空間１３−２ｂ内の圧力伝達媒体１６−２により両側から圧縮方向への力を受ける。このため、センサチップ１１の接合部の剥離が押さえ込まれ、耐圧性がさらに向上するものとなる。

なお、上述した実施の形態では、センサチップ１１を台座１１−４，１１−５を有する構成としたが、ストッパ部材１１−２，１１−３の厚みを増して台座を兼ねさせるような構成としてもよい。

また、上述した実施の形態では、バリアベース１２−２，１２−３にリング状の溝１２−２ｄ（１２−２ｄ１，１２−２ｄ２），１２−３ｄ（１２−３ｄ１，１２−３ｄ２）をを設けて、圧力伝達媒体１６−１，１６−２の膨張収縮による容積変化に対してバリアベース１２−２，１２−３を擬似的にダイアフラムとして働かせるようにしたが、他の方法でバリアベース１２−２，１２−３を擬似的にダイアフラムとして働かせるようにしてもよい。また、圧力伝達媒体１６−１，１６−２の膨張収縮が生じる虞がない環境で使用するものであれば、バリアベース１２−２，１２−３を擬似的にダイアフラムとして働かせるような構成をとらなくてもよい。
。

また、上述した実施の形態では、センサダイアフラム１１−１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。

〔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。

１１…センサチップ、１１−１…センサダイアフラム、１１−２，１１−３…ストッパ部材、１１−２ａ，１１−３ａ…凹部、１１−２ｂ，１−３ｂ…圧力導入孔（導圧孔）、１１−４，１１−５…台座、１１−４ａ，１１−５ａ…圧力導入孔（導圧孔）、１２…センサハウジング、１２ａ…センサ室、１２−１…リングボディ、１２−１ａ…内周面、１２−２，１２−３…バリアベース、１２−２ａ，１２−３ａ…内壁面、１２−２ｂ，１２−３ｂ…導圧路、１２−２ｃ，１２−３ｃ…凹部、１２−２ｄ（１２−２ｄ１，１２−２ｄ２），１２−３ｄ（１２−３ｄ１，１２−３ｄ２）…リング状の溝、１３−１，１３−２…センサベース、１３−１ａ，１３−２ａ…連通孔、１３−１ｂ，１３−２ｂ…空間、１４−１，１４−２…導圧管、１４−１ａ，１４−２ａ…管路、１５−１，１５−２…受圧ダイアフラム、１６−１，１６−２…圧力伝達媒体、２００Ａ，２００Ｂ…差圧センサ。

Claims (3)

1. 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と、前記センサダイアフラムの一方の面にその周縁部を対面させて接合され当該センサダイアフラムの一方の面へ第１の流体圧力を導く第１の導圧孔を有する第１の保持部材と、前記センサダイアフラムの他方の面にその周縁部を対面させて接合され当該センサダイアフラムの他方の面へ第２の流体圧力を導く第２の導圧孔を有する第２の保持部材とを少なくとも備えたセンサチップと、
   前記センサチップを収容するセンサ室と、前記センサ室の第１の内壁面まで前記第１の流体圧力を導く第１の導圧路と、前記センサ室の前記第１の内壁面と対向する第２の内壁面まで前記第２の流体圧力を導く第２の導圧路とを有するセンサハウジングとを備えた差圧センサにおいて、
   前記センサチップの一方の面に接合され前記第１の導圧孔に連通する第１の連通孔を有する第１の接続部材と、
   前記センサチップの他方の面に接合され前記第２の導圧孔に連通する第２の連通孔を有する第２の接続部材と、
   前記第１の接続部材の第１の連通孔にその一端が挿入固定され、前記センサハウジングの第１の導圧路にその他端が挿入固定された第１の導圧管と、
   前記第２の接続部材の第２の連通孔にその一端が挿入固定され、前記センサハウジングの第２の導圧路にその他端が挿入固定された第２の導圧管とを備え、
   前記第１の導圧管の管路を封入室の一部として、前記第１の流体圧力を前記センサダイアフラムの一方の面に導く第１の圧力伝達媒体が封入され、
   前記第２の導圧管の管路を封入室の一部として、前記第２の流体圧力を前記センサダイアフラムの他方の面に導く第２の圧力伝達媒体が封入されており、
   前記センサハウジングは、
   前記センサ室の第１の内壁面を提供する第１の壁面部材と、
   前記センサ室の第２の内壁面を提供する第２の壁面部材とを備え、
   前記第１および第２の壁面部材は、
   前記第１および第２の圧力伝達媒体が膨張もしくは収縮してその媒体の容積が変化した場合に、その媒体の容積変化による応力の発生を緩和する方向に変位する
   ことを特徴とする差圧センサ。
2. 請求項１に記載された差圧センサにおいて、
   前記第１の接続部材は、
   前記センサチップの一方の面との間に前記第１の連通孔につながる間口の広い第１の空間を有し、
   前記第２の接続部材は、
   前記センサチップの他方の面との間に前記第２の連通孔につながる間口の広い第２の空間を有する
   ことを特徴とする差圧センサ。
3. 請求項１又は２に記載された差圧センサにおいて、
   前記第１の流体圧力を受圧して前記第１の圧力伝達媒体に伝える第１の受圧ダイアフラムと、
   前記第２の流体圧力を受圧して前記第２の圧力伝達媒体に伝える第２の受圧ダイアフラムとを備え、
   前記第１および第２の受圧ダイアフラムは、
   前記センサハウジングの外周面に設けられている
   ことを特徴とする差圧センサ。

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