JPH03277934A

JPH03277934A - 差圧伝送器

Info

Publication number: JPH03277934A
Application number: JP7915090A
Authority: JP
Inventors: Toshio Aga; 阿賀　敏夫
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は差圧伝送器に関し、更に詳しくは、シリコンダ
イアフラムを用いた差圧伝送器の過大圧防止機構に関す
る。

〈従来の技術〉第５図はそれぞれ従来の差圧伝送器の構成図である。

（ａ）はボディ１の両面に金属ダイアフラム２゜３が取
り付けられたものであり、ボディ１の金属ダイアフラム
２．３と対向する面は曲率を持った着座面４，５として
形成されている。

（ｂ）は２個のボディ６．７が１枚の金属ダイアフラム
８を挾むようにして重ね合わされたものであり、各ボデ
ィ６．７の金属ダイアフラム８と対向する市は曲率を持
った着座面９．１０として形成されている。これら着座
面９．１０にはそれぞれ他方の面１１．１２に連通する
貫通穴１３゜１４が穿設されている。他方の面１１．１
２にも金属ダイアフラム１５．１６が取り付けられてい
て、各面１１．１２も曲率を持った着座面として形成さ
れている。

（Ｃ）は図に示さないゲージが形成されたシリコンダイ
アフラム１７を２個のシリコンボディ１８．１９で挾む
ように形成されたものであり、各シリコンボディ１８，
１９にはシリコンダイアフラム１７の各面に圧力を加え
る貫通穴２０．　２１が穿設されている。

（ａ）の構成において、金属ダイアフラム２に過大圧力
が加えられると金属ダイアフラム２は対向する着座面４
に着座し、金属ダイアフラム３に過大圧力が加えられる
と金属ダイアフラム３は対向する着座面５に着座する。

（ｂ）の構成において、金属ダイアフラム１５に過大圧
力が加えられると金属ダイアフラム１０は着座面８に着
座し、金属ダイアフラム１６に過大圧力が加えられると
金属ダイアフラム１０は着座面９に着座する。

（Ｃ）の構成において、貫通穴２０からシリコンダイア
フラム１７に過大圧力が加えられるとシリコンダイアフ
ラム１７は対向するシリコンボディ１９に着座する。

いずれの構成も、ダイアフラムに過大圧力が加わった場
合にはダイアフラムを対向する面に着座させることによ
ってダイアフラムの保護を図っている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、（ａ）、　　（ｂ）の構成では、金属ダイアフ
ラムに過大圧力が加わると金属ダイアフラムが変形する
ことからヒステリシスが発生して過大圧力が加わる前後
の出力に差が生じてしまったり、金属ダイアフラムを用
いていることから伝送器全体を小形にできない等の問題
がある。

また、（Ｃ）の構成は（ａ）や（ｂ）よりも小形にはな
るものの、シリコンダイアフラムのゲジ面がシリコンボ
ディに着座することによって傷を受けて特性変化を生じ
たり、シリコンダイアフラムとボディとの固定部に引き
剥がし力が作用することがある。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的は、過大圧力によるヒステリシスが小さく、小
形で軽量で安価な差圧伝送器を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉上記課題を解決する本発明は、互いの凹部が対向するように共通の支持体の両面に取り
付けられた２個のシリコンダイアフラムと、前記支持体の各シリコンダイアフラムの凹部との対向部
分を突出させることにより形成された着座面と、これら着座面のほぼ中央部分に穿設された貫通穴とで構
成されたことを特徴とするものである。

〈作用〉本発明の差圧伝送器によれば、シリコンダイアフラムの
表面に過大圧力が加えられることにより該シリコンダイ
アフラムの裏面が対向する着座面に着座して貫通穴を塞
ぐことになる。

〈実施例〉以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。図において
、金属支持体３１の両面には、互いの凹部が対向するよ
うに２個のシリコンダイアフラム３２．３３が例えば低
融点ガラスで取り付けられるとともに、各シリコンダイ
アフラム３２，３３の凹部との対向部分を突出させるこ
とにより着座面３４．３５が形成されている。金属支持
体３１としでは熱膨張係数がパイレックスガラスやシリ
コン等と近いものを用いる。該金属支持体３１の端部近
傍の外周には外乱の影響を小さくするためにアイソレー
ト用の溝３６．３７が刻設され、内部には金属支持体３
１とシリコンダイアフラム３２．３３により形成される
空間にシリコンオイルを封入するための封入穴３８が一
端が端面に開口し他端が着座面３４の近傍に開口するよ
うに穿設されている。着座面３４．３５はガラスで構成
されていて、その表面は第２図に示すようにシリコンダ
イアフラム３２，３３に過大圧が作用した場合の湾曲部
と同程度の曲率半径Ｒになるように研磨されている。こ
れら着座面３４．３５のほぼ中央部分には貫通穴３９が
穿設されている。着座面３４．３５を構成するガラスは
陽極接合や低融点ガラスで金属支持体３１に取り付けら
れる。金属支持体３１の両面の外周にはシリコンダイア
フラム３２，３３を収容するようにして有底円筒状のボ
ディ４０，４１が取り付けられている。各ボディ４０，
４１の底部には貫通穴４２．４３が穿設され、接液ダイ
アフラム４６．４７が取り付けられている。各ボディ４
０，４１の側面には、ハーメチック端子４８．４９が取
り付けられるとともに、金属支持体３１とボディ４０，
４１と接液ダイアフラム４６，４７により形成される空
間にシリコンオイルを封入するための封入穴５０．５１
が穿設されている。ハーメチック端子４８．４９の出力
信号は信号処理回路５２に加えられ、該信号処理回路５
２は接液ダイアフラム４６，４７に加えられる圧力差（
ＰＨＰＬ）に関連した差圧信号や温度信号を演算処理し
て出力する。

このような構成において、金属支持体３１とシリコンダ
イアフラム３２．３３により形成される空間内部の圧力
は連通穴３９を介して等しくされている。そして、シリ
コンダイアフラム３２は表面に形成されたピエゾ抵抗素
子で圧力差（ＰＨ−Ｐｔ）を検出し、シリコンダイアフ
ラム３３は低圧ＰＬ側からの過大圧に対してシリコンダ
イアフラム３２を保護するとともに表面に形成した素子
で温度検出を行う。

すなわち、通常の測定状態では、第３図（ａ）に示すよ
うに低圧ＰＬはシリコンダイアフラム３３及び貫通穴３
９を介してシリコンダイアフラム３２に作用し、シリコ
ンダイアフラム３２は圧力差（ＰＨＰｔ）を測定する。

これに対し、高圧ＰＨまたは低圧ＰＬのいずれかが過大
圧になると以下のように動作する。

１）高圧ＰＨが過大圧シリコンダイアフラム３２に許容される圧力値でシリコ
ンダイアフラム３２は第３図（ｂ）に示すように着座面
３４に着座する。これにより、貫通穴３９はシリコンダ
イアフラム３２で塞がれ、それ以上の圧力がシリコンダ
イアフラム３３に加わることはなく、シリコンダイアフ
ラム３２，３３の破壊は防止される。そして、時間の経
過に従って貫通穴３９を通ってシリコンダイアフラム３
３側にも同じ圧力が加わって両側の圧力がバランスする
ことによりシリコンダイアフラム３２は着座面３４から
離れて通常の測定状態に回復する。

２）低圧ＰＬが過大圧シリコンダイアフラム３３に許容される圧力値でシリコ
ンダイアプラム３３は着座面３５に着座する。これによ
り、貫通穴３９はシリコンダイアフラム３３で塞がれ、
それ以上の圧力がシリコンダイアフラム３２に加わるこ
とはなく、シリコンダイアフラム３２，３３の破壊は防
止される。そして、時間の経過に従って貫通穴３９を通
ってシリコンダイアフラム３２側にも同じ圧力が加わっ
て両側の圧力がバランスすることによりシリコンダイア
フラム３３は着座面３５から離れて通常の測定状態に回
復する。

このような構成によれば、過大圧が加わった場合にもシ
リコンダイアフラム３２．３３のゲージ面が着座面３４
．３５に接触することはなく、ゲージ素子の劣化を生じ
ることなく安定な特性が維持できる。そして、金属支持
体３１とシリコンダイアフラム３２．３３の間に引き剥
がし力が作用することもない。

また、シリコンダイアフラムで過大圧保護をしているの
で、過大圧に対するヒステリシスは小さくなる。

また、シリコンダイアフラムで構成されているので全体
が小形になり、シリコンダイアフラムは半導体プロセス
で大量生産できるので低価格になる。

全体が小形になることから内部に封入されるシリコンオ
イルの量も少なくなり、温度特性はよくなる。

なお、例えば温度信号は必要に応じて検出するようにし
てもよい。

また、シリコンダイアフラムと信号処理回路を集積回路
として一体化することもできる。

また、貫通穴３９と封入穴５１を第４図に示すように連
通させてもよい。

また、シリコンダイアフラム３２と３３を逆に用い、シ
リコンダイアフラム３３の表面に形成したピエゾ抵抗素
子から差圧信号を得るようにしてもよい。

また、シリコンダイアフラム３２．３３のそれぞれの表
面に形成したピエゾ抵抗素子から差圧信号を得るように
することにより、高圧側、低圧側の配管口を逆に接続し
なくてもよくなり、一方のセンサが故障しても他方のセ
ンサから差圧信号が得られるので２重化が実現できると
いう利点もある。

〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、本発明によれば、過大圧力
によるヒステリシスが小さく、小形で軽量で安価な差圧
伝送器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明における過大圧防止機構の拡大図、第３図は動作説明図、第４図は本発明の他の実施例の要部の構成図、第５図は
それぞれ従来の差圧伝送器の構成図である。３１・・・金属支持体３２．３３・・・シリコンダイアフラム３４．３５・・
・着座面３９・・・貫通穴

Claims

【特許請求の範囲】互いの凹部が対向するように共通の支持体の両面に取り
付けられた２個のシリコンダイアフラムと、前記支持体の各シリコンダイアフラムの凹部との対向部
分を突出させることにより形成された着座面と、これら着座面のほぼ中央部分に穿設された貫通穴とで構
成されたことを特徴とする差圧伝送器。