JPH04331337A - 差圧測定装置 - Google Patents

差圧測定装置

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JPH04331337A
JPH04331337A JP1215691A JP1215691A JPH04331337A JP H04331337 A JPH04331337 A JP H04331337A JP 1215691 A JP1215691 A JP 1215691A JP 1215691 A JP1215691 A JP 1215691A JP H04331337 A JPH04331337 A JP H04331337A
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JP
Japan
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diaphragm
chamber
liquid
partition
center
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JP1215691A
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English (en)
Inventor
Kyoichi Ikeda
恭一 池田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高感度の低差圧、微差
圧の差圧測定装置であって、差圧センサ素子は一種類で
、シ―ルダイアフラムと隔液ダイアフラムとの有効面積
比を変えることにより他種類の測定レンジに対応できる
差圧測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2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―18164
2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の両側に高圧側フランジ2、低圧側フランジ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PH の高圧流体の導入口4、圧力
PL の低圧流体の導入口5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。
【0004】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。
【0005】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―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Δ
Pを受けて撓む時、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。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。
【0006】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。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
【0007】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101,1
02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。
【0008】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。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。
【0009】
【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、特に、微差圧の差圧測定装置におい
て、感度を上げる為には、シリコンダイアフラム8の直
径と肉厚の寸法を調節して所定の感度を実現する手段が
とられて来た。 (1)しかし、この寸法調節の方法では限界があり、充
分な感度が得られない事がある。 (2)中差圧、低差圧、微差圧とセンサ素子の設計が異
なり、製造コストが高くなる。
【0010】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、高感度の低差圧、微差圧の差圧
測定装置であって、差圧センサ素子は一種類で、シ―ル
ダイアフラムを代えることにより他種類の測定レンジに
対応できる差圧測定装置を提供するにある。
【0011】
【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、ハウジング内に設けられた室を第1,第
2測定室に2分するシリコンの測定ダイアフラムと、前
記ハウジング内に設けられた他の室を第1,第2センタ
室に2分するセンタダイアフラムと、前記ハウジングの
側面にそれぞれ設けられ該ハウジングと第1,第2隔液
室を構成する第1,第2隔液ダイアフラムとを具備する
差圧測定装置において、前記第1隔液ダイアフラムとセ
ンタダイアフラムとの間の前記ハウジングに設けられた
室を第1と第2の室に2分し該第1隔液ダイアフラムと
所定の有効面積比を成し第1隔液ダイアフラムに過大圧
が加わった場合に第2室の壁に接して測定ダイアフラム
を保護する第1シ―ルダイアフラムと、前記第2隔液ダ
イアフラムとセンタダイアフラムとの間のハウジングに
設けられた室を第3と第4の室に2分し該第2隔液ダイ
アフラムと所定の有効面積比を成し第2隔液ダイアフラ
ムに過大圧が加わった場合に第3室の壁に接して測定ダ
イアフラムを保護する第2シ―ルダイアフラムと、前記
第1隔液室と前記第1室とを連通する第1連通孔と、前
記第2隔液室と前記第4室とを連通する第2連通孔と、
前記第2室と前記第1センタ室とを連通する第3連通孔
と、前記第3室と前記第2センタ室とを連通する第4連
通孔と、前記第2室と前記第1測定室とを連通する第5
連通孔と、前記第3室と前記第2測定室とを連通する第
6連通孔と、前記第1隔液室と前記第2隔液室とを連通
する第7連通孔と、前記第1隔液ダイアフラムと前記第
1シ―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばねよ
りなる第1結合体と、前記第2隔液ダイアフラムと前記
第2シ―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばね
よりなる第2結合体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。
【0012】
【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、第1隔液ダイアフラムに作用する圧力が封入液
によってシリコンの測定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、第2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の測定ダ
イアフラムに伝達される。したがって、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―ジに因って電気的に取出され、
差圧の測定が行なわれる。
【0013】而して、第1隔液ダイアフラムとセンタダ
イアフラムとの間のハウジングに設けられた室を第1と
第2の室に2分し第1隔液ダイアフラムと所定の有効面
積比を成し第1隔液ダイアフラムに過大圧が加わった場
合に第2室の壁に接して測定ダイアフラムを保護する第
1シ―ルダイアフラムと、第2隔液ダイアフラムとセン
タダイアフラムとの間のハウジングに設けられた室を第
3と第4の室に2分し第2隔液ダイアフラムと所定の有
効面積比を成し第2隔液ダイアフラムに過大圧が加わっ
た場合に第3室の壁に接して測定ダイアフラムを保護す
る第2シ―ルダイアフラムと、第1隔液ダイアフラムと
第1シ―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばね
よりなる第1結合体と、第2隔液ダイアフラムと第2シ
―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばねよりな
る第2結合体とを構成したので、測定圧の所定倍の差圧
が測定ダイアフラムに加わる。以下、実施例に基づき詳
細に説明する。
【0014】
【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2と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図2と相違部分のみ説明する。21は、
ハウジング1内に設けられた室を第1,第2測定室22
,23に2分するシリコンの測定ダイアフラムである。 24は、ハウジング1内に設けられた他の室を第1,第
2センタ室25,26に2分するセンタダイアフラムで
ある。27,28は、ハウジング1の側面にそれぞれ設
けられハウジング1と第1,第2隔液室29,31を構
成する第1,第2隔液ダイアフラムである。
【0015】32は、第1隔液ダイアフラム27とセン
タダイアフラム24との間のハウジング1に設けられた
室を、第1と第2の室33,34に2分し、隔液ダイア
フラム27と所定の有効面積比を成し、第1隔液ダイア
フラム27に過大圧が加わった場合に、第2室34の壁
に接して測定ダイアフラム21を保護する第1シ―ルダ
イアフラムである。35は、第2隔液ダイアフラム28
とセンタダイアフラム24との間のハウジング1に設け
られた室を、第3と第4の室36,37に2分し第2隔
液ダイアフラム28と所定の有効面積比を成し、第2隔
液ダイアフラム28に過大圧が加わった場合に第3室3
6の壁に接して測定ダイアフラム21を保護する第2シ
―ルダイアフラムである。
【0016】41は、第1隔液室29と第1室とを連通
する第1連通孔である。42は、第2隔液室31と第4
室37とを連通する第2連通孔である。43は、第2室
34と第1センタ室25とを連通する第3連通孔である
。44は、第3室36と第2センタ室26とを連通する
第4連通孔である。45は、第2室34と第1測定室2
2とを連通する第5連通孔である。46は、第3室36
と第2測定室23とを連通する第6連通孔である。47
は、第1隔液室29と第2隔液室28とを連通する第7
連通孔である。
【0017】51は、第1隔液ダイアフラム27と第1
シ―ルダイアフラム32とを結合する剛体あるいはばね
よりなる第1結合体である。この場合は、剛体よりなる
。52は、第2隔液ダイアフラム28と第2シ―ルダイ
アフラム35とを結合する剛体あるいはばねよりなる第
2結合体である。この場合は、剛体よりなる。103,
104,105は、第1,第2隔液室29,31、第1
,第2,第3,第4室33,34,36,37、第1,
第2センタ室25,26、第1,第2測定室22,23
、第1から第7連通孔41,42,43,44,45,
46,47で構成される3個の室に満たされる封入液で
ある。
【0018】以上の構成において、高圧側から圧力PH
 が作用した場合、第1隔液ダイアフラム27に作用す
る圧力が封入液によってシリコンの測定ダイアフラム2
1に圧力PH´として伝達される。一方、低圧側から圧
力PLが作用した場合、第2隔液ダイアフラム28に作
用する圧力が封入液によってシリコンの測定ダイアフラ
ム21に圧力PL´として伝達される。したがって、高
圧側と低圧側との圧力差ΔPに応じてシリコンの測定ダ
イアフラム21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。
【0019】而して、第1隔液ダイアフラム27とセン
タダイアフラム24との間のハウジング1に設けられた
室を第1と第2の室33,34に2分し、第1隔液ダイ
アフラムと所定の有効面積比を成し、第1隔液ダイアフ
ラム27に過大圧が加わった場合に、第2室34の壁に
接して測定ダイアフラム21を保護する第1シ―ルダイ
アフラム32と、第2隔液ダイアフラム28とセンタダ
イアフラム24との間のハウジング1に設けられた室を
第3と第4の室36,37に2分し、第2隔液ダイアフ
ラム28と所定の有効面積比を成し、第2隔液ダイアフ
ラム28に過大圧が加わった場合に第3室36の壁に接
して測定ダイアフラム21を保護する第2シ―ルダイア
フラム35と、第1隔液ダイアフラム27と第1シ―ル
ダイアフラム32とを結合する剛体あるいはばねよりな
る第1結合体51と、第2隔液ダイアフラム28と第2
シ―ルダイアフラム35とを結合する剛体あるいはばね
よりなる第2結合体52とを構成したので、測定圧の所
定倍の差圧がシリコンの測定ダイアフラム21に加わる
【0020】すなわち、第1隔液ダイアフラム27と第
1シ―ルダイアフラム32との有効面積比をrH 、第
2隔液ダイアフラム28と第2シ―ルダイアフラム35
との有効面積比をrL とする ΔP  =PH −PL ΔP´ =PH´−PL´ =rH ・PH −rL ・PL rH =rL =rとすれば、 ΔP´ =rΔP すなわち、測定ダイアフラム21には、ΔPのr倍の差
圧が加わる。
【0021】この結果、 (1)測定圧の所定倍の差圧がシリコンの測定ダイアフ
ラム21に加わるので、高感度の低差圧、微差圧の差圧
測定装置が得られる。 (2)差圧センサ素子は一種類で、シ―ルダイアフラム
と隔液ダイアフラムとの有効面積比を変えることにより
他種類の測定レンジに対応できる差圧測定装置が得られ
る。
【0022】なお、前述の実施例においては、第1,第
2結合体51,52は、剛体のものについて説明したが
、これに限ることはなく、例えば、スプリングでもよい
。この場合は、外側の部屋の封入液の温度膨脹を吸収出
来、温度特性、静圧特性を改善する事が出来る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ハウジ
ング内に設けられた室を第1,第2測定室に2分するシ
リコンの測定ダイアフラムと、前記ハウジング内に設け
られた他の室を第1,第2センタ室に2分するセンタダ
イアフラムと、前記ハウジングの側面にそれぞれ設けら
れ該ハウジングと第1,第2隔液室を構成する第1,第
2隔液ダイアフラムとを具備する差圧測定装置において
、前記第1隔液ダイアフラムとセンタダイアフラムとの
間の前記ハウジングに設けられた室を第1と第2の室に
2分し該第1隔液ダイアフラムと所定の有効面積比を成
し第1隔液ダイアフラムに過大圧が加わった場合に第2
室の壁に接して測定ダイアフラムを保護する第1シ―ル
ダイアフラムと、前記第2隔液ダイアフラムとセンタダ
イアフラムとの間のハウジングに設けられた室を第3と
第4の室に2分し該第2隔液ダイアフラムと所定の有効
面積比を成し第2隔液ダイアフラムに過大圧が加わった
場合に第3室の壁に接して測定ダイアフラムを保護する
第2シ―ルダイアフラムと、前記第1隔液室と前記第1
室とを連通する第1連通孔と、前記第2隔液室と前記第
4室とを連通する第2連通孔と、前記第2室と前記第1
センタ室とを連通する第3連通孔と、前記第3室と前記
第2センタ室とを連通する第4連通孔と、前記第2室と
前記第1測定室とを連通する第5連通孔と、前記第3室
と前記第2測定室とを連通する第6連通孔と、前記第1
隔液室と前記第2隔液室とを連通する第7連通孔と、前
記第1隔液ダイアフラムと前記第1シ―ルダイアフラム
とを結合する剛体あるいはばねよりなる第1結合体と、
前記第2隔液ダイアフラムと前記第2シ―ルダイアフラ
ムとを結合する剛体あるいはばねよりなる第2結合体と
を具備したことを特徴とする差圧測定装置を構成した。
【0024】この結果、 (1)測定圧の所定倍の差圧がシリコンの測定ダイアフ
ラムに加わるので、高感度の低差圧、微差圧の差圧測定
装置が得られる。 (2)差圧センサ素子は一種類で、シ―ルダイアフラム
と隔液ダイアフラムとの有効面積比を変えることにより
他種類の測定レンジに対応できる差圧測定装置が得られ
る。
【0025】従って、本発明によれば、高感度の低差圧
、微差圧の差圧測定装置であって、差圧センサ素子は一
種類で、シ―ルダイアフラムと隔液ダイアフラムとの有
効面積比を変えることにより他種類の測定レンジに対応
でき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】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…高圧側フランジ 3…低圧側フランジ 4,5…導入口 6A,6B,10A,11A…バックプレ―ト10,1
1…圧力導入室 80…ストレインゲ―ジ 1A…首部 1B…受圧部 1C…溶接 21…測定ダイアフラム 22…第1測定ダイアフラム 23…第2測定ダイアフラム 24…センタダイアフラム 25…第1センタ室 26…第2センタ室 27…第1隔液ダイアフラム 28…第2隔液ダイアフラム 29…第1隔液室 31…第2隔液室 32…第1シ―ルダイアフラム 33…第1室 34…第2室 35…第2シ―ルダイアフラム 36…第3室 37…第4室 41…第1連通孔 42…第2連通孔 43…第3連通孔 44…第4連通孔 45…第5連通孔 46…第6連通孔 47…第7連通孔 51…第1結合体 52…第2結合体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジング内に設けられた室を第1,第2
    測定室に2分するシリコンの測定ダイアフラムと、前記
    ハウジング内に設けられた他の室を第1,第2センタ室
    に2分するセンタダイアフラムと、前記ハウジングの側
    面にそれぞれ設けられ該ハウジングと第1,第2隔液室
    を構成する第1,第2隔液ダイアフラムとを具備する差
    圧測定装置において、前記第1隔液ダイアフラムとセン
    タダイアフラムとの間の前記ハウジングに設けられた室
    を第1と第2の室に2分し該第1隔液ダイアフラムと所
    定の有効面積比を成し第1隔液ダイアフラムに過大圧が
    加わった場合に第2室の壁に接して測定ダイアフラムを
    保護する第1シ―ルダイアフラムと、前記第2隔液ダイ
    アフラムとセンタダイアフラムとの間のハウジングに設
    けられた室を第3と第4の室に2分し該第2隔液ダイア
    フラムと所定の有効面積比を成し第2隔液ダイアフラム
    に過大圧が加わった場合に第3室の壁に接して測定ダイ
    アフラムを保護する第2シ―ルダイアフラムと、前記第
    1隔液室と前記第1室とを連通する第1連通孔と、前記
    第2隔液室と前記第4室とを連通する第2連通孔と、前
    記第2室と前記第1センタ室とを連通する第3連通孔と
    、前記第3室と前記第2センタ室とを連通する第4連通
    孔と、前記第2室と前記第1測定室とを連通する第5連
    通孔と、前記第3室と前記第2測定室とを連通する第6
    連通孔と、前記第1隔液室と前記第2隔液室とを連通す
    る第7連通孔と、前記第1隔液ダイアフラムと前記第1
    シ―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばねより
    なる第1結合体と、前記第2隔液ダイアフラムと前記第
    2シ―ルダイアフラムとを結合する剛体あるいはばねよ
    りなる第2結合体とを具備したことを特徴とする差圧測
    定装置。
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