JPH05346363A - 差圧伝送器 - Google Patents
差圧伝送器Info
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- JPH05346363A JPH05346363A JP15643192A JP15643192A JPH05346363A JP H05346363 A JPH05346363 A JP H05346363A JP 15643192 A JP15643192 A JP 15643192A JP 15643192 A JP15643192 A JP 15643192A JP H05346363 A JPH05346363 A JP H05346363A
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- pressure side
- low
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Abstract
(57)【要約】
【目的】差圧伝送器受圧部の小型,軽量化を図るととも
に、製作性と経済性の向上を図る。 【構成】受圧部を構成する部材の一つの部材内にプロセ
ス流体と接する高圧側と低圧側の低剛性のシールダイフ
ラムを、それぞれ前記受圧部部材に同方向で、並列的に
固着接合し、さらに、過大圧保護機構を構成するもう一
つの中心ダイアフラムを、前記シールダイフラムと同様
に前記受圧部部材に、前記シールダイフラムを固着して
いる反対方向に固着接合する。また、前記中心ダイアフ
ラムの固着接合面側にすくなくとも一つ以下の接合部材
を押しつけ、この接合部材を前記中心ダイアフラムの接
合部以外の部分で同部材に固着接合する。
に、製作性と経済性の向上を図る。 【構成】受圧部を構成する部材の一つの部材内にプロセ
ス流体と接する高圧側と低圧側の低剛性のシールダイフ
ラムを、それぞれ前記受圧部部材に同方向で、並列的に
固着接合し、さらに、過大圧保護機構を構成するもう一
つの中心ダイアフラムを、前記シールダイフラムと同様
に前記受圧部部材に、前記シールダイフラムを固着して
いる反対方向に固着接合する。また、前記中心ダイアフ
ラムの固着接合面側にすくなくとも一つ以下の接合部材
を押しつけ、この接合部材を前記中心ダイアフラムの接
合部以外の部分で同部材に固着接合する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオリフィス等により、二
点間に発生した圧力差(差圧)を測定する差圧伝送器に
係わり、特に、二箇所の系内圧力が流体を介して伝達さ
れる受圧部の構成に関する。
点間に発生した圧力差(差圧)を測定する差圧伝送器に
係わり、特に、二箇所の系内圧力が流体を介して伝達さ
れる受圧部の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の開示例としては、公開特許公報
昭和60−237337号及び、米国特許4,135,408 号があるの
で、これらを参考にしながら説明する。
昭和60−237337号及び、米国特許4,135,408 号があるの
で、これらを参考にしながら説明する。
【0003】いずれの開示例においても、3枚のダイア
フラムで仕切られた部屋を2つ設けている受圧部と、こ
の受圧部から離れた場所に、或いは前記受圧部内に圧力
を電気に変換する微小変位形の差圧検出部を有してい
る。これらの部分は、前記受圧部内と差圧検出部に形成
されている部屋と流体通路を介して連通している。この
内部には封入液が満たされており、外気とは完全隔離さ
れ、独立に密封されている構成をとっている。
フラムで仕切られた部屋を2つ設けている受圧部と、こ
の受圧部から離れた場所に、或いは前記受圧部内に圧力
を電気に変換する微小変位形の差圧検出部を有してい
る。これらの部分は、前記受圧部内と差圧検出部に形成
されている部屋と流体通路を介して連通している。この
内部には封入液が満たされており、外気とは完全隔離さ
れ、独立に密封されている構成をとっている。
【0004】プロセスから導入された各圧力は低剛性の
受圧ダイアフラムと受圧部部材とで形成される各受圧室
に伝達し、前記低剛性の受圧ダイアフラムと過大圧の保
護機構を構成するために設けられているもう一つのダイ
アフラム(中心ダイアフラムと称す)と受圧部部材とで
形成される隔離室間に形成された流体通路を介して前記
隔離室内に伝達する。さらに、隔離室内の圧力は差圧検
出部と隔離室間に形成されたもう一つの流体通路を介し
て、差圧検出部の圧力/電気変換素子(例えば半導体圧
力センサ)の表裏に伝達する。これによって、差圧に対
応した電気信号が得られる。次に、この各圧力の差が大
きくなると(過大圧)、前記低剛性の受圧ダイアフラム
は前記受圧室内に設けられているストッパー部に着座す
るので、封入液の移動がなくなる。また、一端ストッパ
ー部に着座してしまうと、それ以後の過大圧に対しても
封入液の移動がない。このため、半導体圧力センサには
所定の圧力しか発生せず、過大圧より保護されて破損す
ることはない。前述の如く、この機構は一般には過大圧
保護機構と呼ばれており、半導体圧力センサの如き微小
変位形の圧力/電気変換素子を採用した差圧伝送器の受
圧部には必須の構成要件である。
受圧ダイアフラムと受圧部部材とで形成される各受圧室
に伝達し、前記低剛性の受圧ダイアフラムと過大圧の保
護機構を構成するために設けられているもう一つのダイ
アフラム(中心ダイアフラムと称す)と受圧部部材とで
形成される隔離室間に形成された流体通路を介して前記
隔離室内に伝達する。さらに、隔離室内の圧力は差圧検
出部と隔離室間に形成されたもう一つの流体通路を介し
て、差圧検出部の圧力/電気変換素子(例えば半導体圧
力センサ)の表裏に伝達する。これによって、差圧に対
応した電気信号が得られる。次に、この各圧力の差が大
きくなると(過大圧)、前記低剛性の受圧ダイアフラム
は前記受圧室内に設けられているストッパー部に着座す
るので、封入液の移動がなくなる。また、一端ストッパ
ー部に着座してしまうと、それ以後の過大圧に対しても
封入液の移動がない。このため、半導体圧力センサには
所定の圧力しか発生せず、過大圧より保護されて破損す
ることはない。前述の如く、この機構は一般には過大圧
保護機構と呼ばれており、半導体圧力センサの如き微小
変位形の圧力/電気変換素子を採用した差圧伝送器の受
圧部には必須の構成要件である。
【0005】ところで、この公知の差圧伝送器受圧部は
多くの産業分野で望ましい成果を得ているが、なおいく
つかの欠点を有する。すなわち、 1)半導体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変
換素子は半導体技術の進歩と同期して非常に小型,軽量
化が達成されており、経済性と保守性に富んでいる。一
方、過大圧保護機構を具備する受圧部においては、3枚
のダイアフラムで仕切られた部屋を必ず2つ設ける必要
があり、さらに、これらのダイアフラムで形成される部
屋と、差圧検出部によって形成されている部屋とをそれ
ぞれ直列的に連通する2つの流体通路を設けなければな
らない。このため、構成が複雑となり、必要以外の封入
液量が増加する。これに伴い、温度変化時の封入液量の
膨張量が増大してしまうので、ダイアフラム径を大きく
する必要があり、必然的に大きくなり小型,軽量化が図
れなかった。
多くの産業分野で望ましい成果を得ているが、なおいく
つかの欠点を有する。すなわち、 1)半導体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変
換素子は半導体技術の進歩と同期して非常に小型,軽量
化が達成されており、経済性と保守性に富んでいる。一
方、過大圧保護機構を具備する受圧部においては、3枚
のダイアフラムで仕切られた部屋を必ず2つ設ける必要
があり、さらに、これらのダイアフラムで形成される部
屋と、差圧検出部によって形成されている部屋とをそれ
ぞれ直列的に連通する2つの流体通路を設けなければな
らない。このため、構成が複雑となり、必要以外の封入
液量が増加する。これに伴い、温度変化時の封入液量の
膨張量が増大してしまうので、ダイアフラム径を大きく
する必要があり、必然的に大きくなり小型,軽量化が図
れなかった。
【0006】2)さらに、前記1)項に付随して、3枚
のダイアフラムと、差圧検出部によって形成される独立
した2つの部屋を、それぞれ150〜450気圧の耐圧
力を有する圧力容器として構成しなければならない。こ
のため、各構成部材間を、十分に強度を確保できる接合
法をにて、接合しなければならなかった。一般にこの種
の接合法は特殊な方法(たとえば電子ビーム溶接等)で
あり、効率的でないとともに、接合による歪が大きく発
生し差圧検出素子や流体通路等に大きく影響を与え、圧
力/電気変換精度の特性を悪化させてしまう。また、こ
の傾向は、構成部材の形状が大きくなればなるほど、よ
り強固な接合部を必要とするので、圧力/電気変換精度
の特性をさらに悪化させる傾向を示す。この観点から
も、構成部材の形状をより小さくして(小型化)、接合
強度に依存させない構成法により、一般的な接合法を採
用できるようにするのが得策である。
のダイアフラムと、差圧検出部によって形成される独立
した2つの部屋を、それぞれ150〜450気圧の耐圧
力を有する圧力容器として構成しなければならない。こ
のため、各構成部材間を、十分に強度を確保できる接合
法をにて、接合しなければならなかった。一般にこの種
の接合法は特殊な方法(たとえば電子ビーム溶接等)で
あり、効率的でないとともに、接合による歪が大きく発
生し差圧検出素子や流体通路等に大きく影響を与え、圧
力/電気変換精度の特性を悪化させてしまう。また、こ
の傾向は、構成部材の形状が大きくなればなるほど、よ
り強固な接合部を必要とするので、圧力/電気変換精度
の特性をさらに悪化させる傾向を示す。この観点から
も、構成部材の形状をより小さくして(小型化)、接合
強度に依存させない構成法により、一般的な接合法を採
用できるようにするのが得策である。
【0007】3)また、公知の差圧伝送器を含む実施例
においては、プロセス圧力を差圧伝送器の受圧部の低剛
性ダイアフラム部(バリアダイアフラム、或いはシール
ダイアフラムと称す)に導入するために、受圧部本体部
材以外に2つの圧力容器(一般にはフランジと称す)が
設けられる。この2つのフランジ間に前記受圧部本体部
を、シール部材を介して、挿入し、締め付けボルトにて
フランジを締め付けることによって気密封止されてい
る。さらに、前記フランジには、プロセス計測配管や三
岐弁との接続を容易にするために、新たに継ぎ手アダプ
ターが設けられ、シール部材を介して、前記フランジ締
め付けボルトとは相違する別の締め付けボルトにてフラ
ンジを締め付けることによって気密封止されている。こ
のため、差圧伝送器としての特性を左右しない部分で部
品数が多くなり軽量化が図れないとともに、経済的でな
い。
においては、プロセス圧力を差圧伝送器の受圧部の低剛
性ダイアフラム部(バリアダイアフラム、或いはシール
ダイアフラムと称す)に導入するために、受圧部本体部
材以外に2つの圧力容器(一般にはフランジと称す)が
設けられる。この2つのフランジ間に前記受圧部本体部
を、シール部材を介して、挿入し、締め付けボルトにて
フランジを締め付けることによって気密封止されてい
る。さらに、前記フランジには、プロセス計測配管や三
岐弁との接続を容易にするために、新たに継ぎ手アダプ
ターが設けられ、シール部材を介して、前記フランジ締
め付けボルトとは相違する別の締め付けボルトにてフラ
ンジを締め付けることによって気密封止されている。こ
のため、差圧伝送器としての特性を左右しない部分で部
品数が多くなり軽量化が図れないとともに、経済的でな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、半導体
圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子を採
用している差圧伝送器の構成において、構成の簡略化が
できしかも小型,軽量化できる受圧部の構成法を提供す
ることにある。
みてなされたもので、その目的とするところは、半導体
圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子を採
用している差圧伝送器の構成において、構成の簡略化が
できしかも小型,軽量化できる受圧部の構成法を提供す
ることにある。
【0009】他の目的は、受圧部本体以外の圧力接続部
の構成においても前述の受圧部と同様に小型,軽量化で
き、部品数の低減が可能な構成法を提供することにあ
る。
の構成においても前述の受圧部と同様に小型,軽量化で
き、部品数の低減が可能な構成法を提供することにあ
る。
【0010】更に他の目的は、製作容易でかつ経済性に
富む好適な構成法を提供するものである。
富む好適な構成法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記第一,三の目的を達
成するため、受圧部を構成する部材の一つの部材内にプ
ロセス流体と接する高圧側と低圧側の低剛性のシールダ
イフラムを、それぞれ前記受圧部部材に同方向で、並列
的に固着接合し、さらに、過大圧保護機構を構成するも
う一つの中心ダイアフラムを、前記シールダイフラムと
同様に前記受圧部部材に、前記シールダイフラムを固着
している反対方向に固着接合する。
成するため、受圧部を構成する部材の一つの部材内にプ
ロセス流体と接する高圧側と低圧側の低剛性のシールダ
イフラムを、それぞれ前記受圧部部材に同方向で、並列
的に固着接合し、さらに、過大圧保護機構を構成するも
う一つの中心ダイアフラムを、前記シールダイフラムと
同様に前記受圧部部材に、前記シールダイフラムを固着
している反対方向に固着接合する。
【0012】また、前記中心ダイアフラムの固着接合面
側にすくなくとも一つ以下の接合部材を押しつけ、この
接合部材を前記中心ダイアフラムの接合部以外の部分で
同部材に固着接合する。さらに、この接合部材の他方の
面には半導体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気
変換素子部組(圧力/電気変換素子とその電気信号を外
部に取り出すことが可能なアセンブリ品)を固着接合す
るための接合部を少なくとも一つ有するとともに、前記
中心ダイアフラムと本部材で形成される空間と前記圧力
/電気変換素子部組と本部材で形成される空間とを連通
する微小の穴を有する構成とする。
側にすくなくとも一つ以下の接合部材を押しつけ、この
接合部材を前記中心ダイアフラムの接合部以外の部分で
同部材に固着接合する。さらに、この接合部材の他方の
面には半導体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気
変換素子部組(圧力/電気変換素子とその電気信号を外
部に取り出すことが可能なアセンブリ品)を固着接合す
るための接合部を少なくとも一つ有するとともに、前記
中心ダイアフラムと本部材で形成される空間と前記圧力
/電気変換素子部組と本部材で形成される空間とを連通
する微小の穴を有する構成とする。
【0013】また、同部材の他の領域(前記シールダイ
フラムと中心ダイアフラムで確保される領域以外の部分
であり、かつそれぞれに交錯しない部分)に本部材を貫
通する穴をすくなくとも4つ以上設けるとともに、その
他の領域に受圧部を構成する他の部材との接合面を有す
る構成とする。
フラムと中心ダイアフラムで確保される領域以外の部分
であり、かつそれぞれに交錯しない部分)に本部材を貫
通する穴をすくなくとも4つ以上設けるとともに、その
他の領域に受圧部を構成する他の部材との接合面を有す
る構成とする。
【0014】一方、受圧部を構成する他の部材内に半導
体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子部
組を、本部材に設けられた機械的接触面部(ストッパ
ー)を介して、すくなくとも一つ以上の接合部を有し、
固着接合できる構成とする。さらに、本部材の前記圧力
/電気変換素子部以外の領域に、前記受圧部部材の一つ
の部材内に設けられた接合部部材と中心ダイアフラム部
で形成される領域(過大圧保護のために具備させなけれ
ばならない部屋)を包み込むような凹部形状を有する。
体圧力センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子部
組を、本部材に設けられた機械的接触面部(ストッパ
ー)を介して、すくなくとも一つ以上の接合部を有し、
固着接合できる構成とする。さらに、本部材の前記圧力
/電気変換素子部以外の領域に、前記受圧部部材の一つ
の部材内に設けられた接合部部材と中心ダイアフラム部
で形成される領域(過大圧保護のために具備させなけれ
ばならない部屋)を包み込むような凹部形状を有する。
【0015】また、前記圧力/電気変換素子部組からの
電気信号を処理するための電気回路を収納できるスペー
スを有するとともに、同部材の他の領域(前記前記圧力
/電気変換素子部組と中心ダイアフラムで確保される領
域以外の部分であり、かつそれぞれに交錯しない部分)
に前記受圧部を構成する部材の一つの部材内との接合を
可能にせしめる接合面を有し、この接合面と前記受圧部
を構成する部材の一つの部材内に設けらている接合面と
を固着接合し気密封止される。さらに、本部材のその他
の領域には、すくなくとも4つ以上のネジ穴を有する構
成とする。
電気信号を処理するための電気回路を収納できるスペー
スを有するとともに、同部材の他の領域(前記前記圧力
/電気変換素子部組と中心ダイアフラムで確保される領
域以外の部分であり、かつそれぞれに交錯しない部分)
に前記受圧部を構成する部材の一つの部材内との接合を
可能にせしめる接合面を有し、この接合面と前記受圧部
を構成する部材の一つの部材内に設けらている接合面と
を固着接合し気密封止される。さらに、本部材のその他
の領域には、すくなくとも4つ以上のネジ穴を有する構
成とする。
【0016】前記第二,三の目的を達成するため、プロ
セス圧力を受圧部に導くの具備されなければならない圧
力容器部を、継ぎ手アダプターと高圧側と低圧側の低剛
性のシールダイフラムとシール部材間に形成される空間
で構成する。さらに、継ぎ手アダプターに具備される締
め付けボルトを前記受圧部を構成する前記一つの部材内
の穴を介して、前記受圧部の他の部材のねじ穴に締め付
けることより、圧力容器部は気密封止される構成とす
る。
セス圧力を受圧部に導くの具備されなければならない圧
力容器部を、継ぎ手アダプターと高圧側と低圧側の低剛
性のシールダイフラムとシール部材間に形成される空間
で構成する。さらに、継ぎ手アダプターに具備される締
め付けボルトを前記受圧部を構成する前記一つの部材内
の穴を介して、前記受圧部の他の部材のねじ穴に締め付
けることより、圧力容器部は気密封止される構成とす
る。
【0017】
【作用】かかる構成において、受圧部構成部材の第一部
材内で、同方向で、並列的に本部材に取付られている高
圧側シールダイアフラムと低圧側シールダイアフラムと
本部材間で高圧側受圧室と低圧側受圧室が形成される。
また、前記各受圧室とシールダイアフラムと同方向でし
かも、前記シールダイアフラムの固着面と反対位置に取
付られる中心ダイアフラムと本部材間で形成される第二
の隔離室(低圧側隔離室)に連通する第二の連通路(低
圧側第一連通路)が形成される。一方、もう一つの第一
の連通路(高圧側第一連通路)は、前記第二の連通路
(低圧側第一連通路)と平行に、中心ダイアフラムと本
部材の接合部より外側の位置に形成される。また、前記
中心ダイアフラムのもう一方の面側には、中心ダイアフ
ラムを覆うようにして少なくとも一つの接合部材が設け
られ、この接合部材の一端を前記中心ダイアフラムに押
しつけながら、前記第一部材内の一端に固着接合する。
このとき、前記第一部材と中心ダイアフラムと接合部材
間との空間が第一の隔離室(高圧側隔離室)となる。こ
の第一の隔離室と前記高圧側受圧室とが前述の第一の連
通路(高圧側第一連通路)により連通される。
材内で、同方向で、並列的に本部材に取付られている高
圧側シールダイアフラムと低圧側シールダイアフラムと
本部材間で高圧側受圧室と低圧側受圧室が形成される。
また、前記各受圧室とシールダイアフラムと同方向でし
かも、前記シールダイアフラムの固着面と反対位置に取
付られる中心ダイアフラムと本部材間で形成される第二
の隔離室(低圧側隔離室)に連通する第二の連通路(低
圧側第一連通路)が形成される。一方、もう一つの第一
の連通路(高圧側第一連通路)は、前記第二の連通路
(低圧側第一連通路)と平行に、中心ダイアフラムと本
部材の接合部より外側の位置に形成される。また、前記
中心ダイアフラムのもう一方の面側には、中心ダイアフ
ラムを覆うようにして少なくとも一つの接合部材が設け
られ、この接合部材の一端を前記中心ダイアフラムに押
しつけながら、前記第一部材内の一端に固着接合する。
このとき、前記第一部材と中心ダイアフラムと接合部材
間との空間が第一の隔離室(高圧側隔離室)となる。こ
の第一の隔離室と前記高圧側受圧室とが前述の第一の連
通路(高圧側第一連通路)により連通される。
【0018】前記接合部材の第一の隔離室(高圧側隔離
室)を形成している他方の面には、圧力/電気変換素子
部組の一方の面(高圧側)が面するように、固着接合さ
れ、本部材との空間で第一の測定室(高圧側測定室)が
形成される。この第一の測定室は、前記第一の隔離室
(高圧側隔離室)と、前記接合部材に設けられた微小な
穴(第三の連通路であり高圧側第二連通路)より連通
し、第一の隔離室(高圧側隔離室)の圧力を直列的に伝
える。一方、圧力/電気変換素子部組の他方の面は、受
圧部構成部材の第二部材内に設けられた機械的接触部に
より位置決めされて、本部部材に固着接合される。ま
た、前記第二部材は、本部材の一端に設けられた接合面
と前記第一部材の接合面とで固着接合される。この時、
前記第二部材に設けられた凹部には、前記第一部材と接
合部材と中心ダイアフラムとで形成される各隔離室を包
込むように挿入される。このため、前記各隔離室は静水
圧状態に維持できるので、前記接合部材の接合部には圧
力による過大な力が発生しなく、気密のみの接合法にて
容易に連結できる。また、この時同時に、本部材の凹部
形状部と前記第一部材間に形成される微小隙間と、本部
材と前記圧力/電気変換素子部組の間に形成される微小
隙間とが連通し、圧力/電気変換素子部組の第二の測定
室(低圧側測定室)へ圧力を伝達する第四の連通路(低
圧側第二連通路)となる。この第四の連通路の一方は前
記中心ダイアフラムと前記前記第一部材とで形成された
第二の隔離室に設けた微小穴と連結する。
室)を形成している他方の面には、圧力/電気変換素子
部組の一方の面(高圧側)が面するように、固着接合さ
れ、本部材との空間で第一の測定室(高圧側測定室)が
形成される。この第一の測定室は、前記第一の隔離室
(高圧側隔離室)と、前記接合部材に設けられた微小な
穴(第三の連通路であり高圧側第二連通路)より連通
し、第一の隔離室(高圧側隔離室)の圧力を直列的に伝
える。一方、圧力/電気変換素子部組の他方の面は、受
圧部構成部材の第二部材内に設けられた機械的接触部に
より位置決めされて、本部部材に固着接合される。ま
た、前記第二部材は、本部材の一端に設けられた接合面
と前記第一部材の接合面とで固着接合される。この時、
前記第二部材に設けられた凹部には、前記第一部材と接
合部材と中心ダイアフラムとで形成される各隔離室を包
込むように挿入される。このため、前記各隔離室は静水
圧状態に維持できるので、前記接合部材の接合部には圧
力による過大な力が発生しなく、気密のみの接合法にて
容易に連結できる。また、この時同時に、本部材の凹部
形状部と前記第一部材間に形成される微小隙間と、本部
材と前記圧力/電気変換素子部組の間に形成される微小
隙間とが連通し、圧力/電気変換素子部組の第二の測定
室(低圧側測定室)へ圧力を伝達する第四の連通路(低
圧側第二連通路)となる。この第四の連通路の一方は前
記中心ダイアフラムと前記前記第一部材とで形成された
第二の隔離室に設けた微小穴と連結する。
【0019】以上の構成により、受圧部構成部材の第一
部材内で各受圧室と各連通路と各隔離室とが干渉するこ
となく、直列的に構成でき、過負荷保護機構が達成でき
る。また、各隔離室に生じた各圧力は、圧力/電気変換
素子部組の各測定室に直列的に伝達することができる。
このため、圧力/電気変換素子は過大圧によって誤動作
することはない。さらに、受圧部の構成に必要な部材が
最小限であるため、部材の組合わせ等により生ずる余分
な体積を非常に小さくできる。このため、受圧部内に封
入される液量は各受圧室と各隔離室と各通路を満たす必
要最小限の液量で良い。したがって、前記各シールダイ
アフラム径を非常に小さく設定でき、これに付随して受
圧部構成部材の第一部材と第二部材をも小さくでき、小
型化した受圧部が得られる。
部材内で各受圧室と各連通路と各隔離室とが干渉するこ
となく、直列的に構成でき、過負荷保護機構が達成でき
る。また、各隔離室に生じた各圧力は、圧力/電気変換
素子部組の各測定室に直列的に伝達することができる。
このため、圧力/電気変換素子は過大圧によって誤動作
することはない。さらに、受圧部の構成に必要な部材が
最小限であるため、部材の組合わせ等により生ずる余分
な体積を非常に小さくできる。このため、受圧部内に封
入される液量は各受圧室と各隔離室と各通路を満たす必
要最小限の液量で良い。したがって、前記各シールダイ
アフラム径を非常に小さく設定でき、これに付随して受
圧部構成部材の第一部材と第二部材をも小さくでき、小
型化した受圧部が得られる。
【0020】次に、プロセス圧力を受圧部の各シールダ
イアフラムに導くのに設けられる継手フランジは、前記
第一部材の高圧側シールダイアフラムと低圧側シールダ
イアフラム面を包込むように、個々にシール部材を介し
てそれぞれ密着接合される。継手フランジの締め付けボ
ルトは、前記継手アダプターのもう一方の面より、前記
受圧部構成部材の第一部材に設けられた穴を貫通して、
前記受圧部構成部材の第二部材に設けられたネジ穴にそ
れぞれねじこまれる。この時、前記シール部材は圧縮さ
れ、さらに前記第一部材と第二部材の接合部も圧縮され
る。このため、第一部材の各シールダイアフラムと各継
手フランジ間の空間は完全に気密封止されので、プロセ
ス圧力を導入する高圧側圧力導入室と低圧側圧力導入室
が形成される。また、同時に、前記第一部材と第二部材
の接合部には前記締め付けボルトの圧縮力が常時作用し
ているので、高圧力容器にもかかわらず単なる気密封止
のみ目的とする一般的な接合法で十分である。さらに、
前記継手フランジは、前記各シールダイアフラム面のみ
を押さえれば良いので、各シールダイアフラム面の受圧
面積とほぼ等しい径で設定できるので、前述のシールダ
イアフラム径と同様に、小さくでき、小型化できる。
イアフラムに導くのに設けられる継手フランジは、前記
第一部材の高圧側シールダイアフラムと低圧側シールダ
イアフラム面を包込むように、個々にシール部材を介し
てそれぞれ密着接合される。継手フランジの締め付けボ
ルトは、前記継手アダプターのもう一方の面より、前記
受圧部構成部材の第一部材に設けられた穴を貫通して、
前記受圧部構成部材の第二部材に設けられたネジ穴にそ
れぞれねじこまれる。この時、前記シール部材は圧縮さ
れ、さらに前記第一部材と第二部材の接合部も圧縮され
る。このため、第一部材の各シールダイアフラムと各継
手フランジ間の空間は完全に気密封止されので、プロセ
ス圧力を導入する高圧側圧力導入室と低圧側圧力導入室
が形成される。また、同時に、前記第一部材と第二部材
の接合部には前記締め付けボルトの圧縮力が常時作用し
ているので、高圧力容器にもかかわらず単なる気密封止
のみ目的とする一般的な接合法で十分である。さらに、
前記継手フランジは、前記各シールダイアフラム面のみ
を押さえれば良いので、各シールダイアフラム面の受圧
面積とほぼ等しい径で設定できるので、前述のシールダ
イアフラム径と同様に、小さくでき、小型化できる。
【0021】また、かかる構成においては、前記第二部
材に設けられた凹部をその軸中心として、各受圧室と各
隔離室をその軸と平行に、かつ直列的に構成してあるの
で、容易に組み立てることができる。(一連の段組が可
能。)
材に設けられた凹部をその軸中心として、各受圧室と各
隔離室をその軸と平行に、かつ直列的に構成してあるの
で、容易に組み立てることができる。(一連の段組が可
能。)
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。
る。
【0023】図1は、本発明の差圧伝送器受圧部の一実
施例を示す断面図である。図1に示された差圧伝送器受
圧部は第一部材10と第二部材11から構成されてい
る。前記第一部材10の一方の端面には、非常に低剛性
の高圧側受圧ダイアフラム12と低圧側受圧ダイアフラ
ム13が同方向に、並列的に設けられ、これらのダイア
フラム12,13と対向する前記第一部材10の面には
受圧ダイアフラムと同形状の波形状の波形面が形成され
ており、それぞれの受圧ダイアフラム12と13の周辺
を前記第一部材10に溶接接合することにより、受圧部
の第一部材と受圧ダイアフラム間に2つの受圧室、すな
わち高圧側受圧室14と低圧側受圧室115が形成され
る。また、前記第一部材10のもう一方の面には、中心
ダイアフラム16がその外周部付近を円周上に溶接接合
され、この溶接された前記中心ダイアフラム16の第一
部材10の他方の面側に接合部材30が設けられる。前
記接合部材30の一端には、前記中心ダイアフラム16
の溶接部より内側に突起状の形状部31を有している。
この突起形状部は前記中心ダイアフラム16の差圧測定
時の運動支点となるので、前記溶接部には過大な歪が発
生しなく高寿命化が図られる。さらに、接合部材301
は前記第一部材10と嵌合して、その外周部を溶接接合
される。この時、接合部材30と中心ダイアフラム16
間に空間が生じ、この空間が高圧側隔離室17となる。
前記高圧側隔離室17と前記高圧側受圧室14は、前記
第一部材10に形成されている高圧側第一連通路19に
より直列的に接続している。また、前記中心ダイアフラ
ム16の他方の面には、前記第一部材10内に設けられ
た第一の凹部101と中心ダイアフラム間で低圧側隔離
室18が形成される。この低圧側隔離室18と前記低圧
側受圧室15は、前記第一部材10に形成されているも
う一つの低圧側第一連通路20により直列的に接続して
いる。これらの構成により、受圧部の第一部材10内
で、プロセス圧力を受圧部内に連通させる高圧側と低圧
側の各部屋と、各通路が形成される。
施例を示す断面図である。図1に示された差圧伝送器受
圧部は第一部材10と第二部材11から構成されてい
る。前記第一部材10の一方の端面には、非常に低剛性
の高圧側受圧ダイアフラム12と低圧側受圧ダイアフラ
ム13が同方向に、並列的に設けられ、これらのダイア
フラム12,13と対向する前記第一部材10の面には
受圧ダイアフラムと同形状の波形状の波形面が形成され
ており、それぞれの受圧ダイアフラム12と13の周辺
を前記第一部材10に溶接接合することにより、受圧部
の第一部材と受圧ダイアフラム間に2つの受圧室、すな
わち高圧側受圧室14と低圧側受圧室115が形成され
る。また、前記第一部材10のもう一方の面には、中心
ダイアフラム16がその外周部付近を円周上に溶接接合
され、この溶接された前記中心ダイアフラム16の第一
部材10の他方の面側に接合部材30が設けられる。前
記接合部材30の一端には、前記中心ダイアフラム16
の溶接部より内側に突起状の形状部31を有している。
この突起形状部は前記中心ダイアフラム16の差圧測定
時の運動支点となるので、前記溶接部には過大な歪が発
生しなく高寿命化が図られる。さらに、接合部材301
は前記第一部材10と嵌合して、その外周部を溶接接合
される。この時、接合部材30と中心ダイアフラム16
間に空間が生じ、この空間が高圧側隔離室17となる。
前記高圧側隔離室17と前記高圧側受圧室14は、前記
第一部材10に形成されている高圧側第一連通路19に
より直列的に接続している。また、前記中心ダイアフラ
ム16の他方の面には、前記第一部材10内に設けられ
た第一の凹部101と中心ダイアフラム間で低圧側隔離
室18が形成される。この低圧側隔離室18と前記低圧
側受圧室15は、前記第一部材10に形成されているも
う一つの低圧側第一連通路20により直列的に接続して
いる。これらの構成により、受圧部の第一部材10内
で、プロセス圧力を受圧部内に連通させる高圧側と低圧
側の各部屋と、各通路が形成される。
【0024】前記接合部材30の高圧側隔離室17を形
成している他方の面には、半導体圧力または複合機能形
差圧センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子部組
100の一方の面が面するように設けられ、前記接合部材
30の一端を円周上に溶接接合(C部)され、第一の測
定室(高圧側測定室)1001が形成される。この高圧
側測定室には、前記高圧側隔離室17と、前記接合部材
30に設けられた微小な穴21(高圧側第二連通路)を
介して連通する。このため、前記高圧側受圧室14の圧
力は、高圧側隔離室17を直列的に経由して、高圧側測
定室1001に伝達され、高圧側の圧力測定経路が達成
される。
成している他方の面には、半導体圧力または複合機能形
差圧センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子部組
100の一方の面が面するように設けられ、前記接合部材
30の一端を円周上に溶接接合(C部)され、第一の測
定室(高圧側測定室)1001が形成される。この高圧
側測定室には、前記高圧側隔離室17と、前記接合部材
30に設けられた微小な穴21(高圧側第二連通路)を
介して連通する。このため、前記高圧側受圧室14の圧
力は、高圧側隔離室17を直列的に経由して、高圧側測
定室1001に伝達され、高圧側の圧力測定経路が達成
される。
【0025】一方、前記圧力/電気変換素子部組100
は、受圧部部材を構成する他の第二部材11の第一の凹
部112に挿入され、かつ前記第二部材11の内部に設
けられた機械的接触部111により機械的に位置ずれを
起こさないように、位置決めされ、かつ、前記第二部材
11の他方の面にて(前記高圧側測定室1001の反対
方向面)溶接接合される(e部)。圧力が印加された
時、この機械的接触部111は、前記圧力/電気変換素
子部組100の抜け止めとして動作するので、溶接部
(e部)には過大な歪が発生しない。このため、前記溶
接部(e部)は単なる気密封止を目的とする一般のアル
ゴンアーク溶接等の接合法で十分である。また、前記第
二部材11には、前記圧力/電気変換素子部組100を
挿入する凹部112以外に、もう一つの凹部113が設
けられており、かつその延長上に前記第一部材10との
接合面を有している。この凹部113には、前記第一部
材10内に既に形成されている高圧側隔離室17と低圧
側隔離室18の各部屋部分が挿入されており、これらの
部屋を包込んだ構成になる。この時、前記高圧側隔離室
17を形成するのに設けられた接合部材30は、圧力印
加時に、静水圧状態となっている。このため、前記第一
部材10との接合部(b部)には、圧力印加時にも、過
大な歪が発生しなく、気密封止を目的とする一般のアル
ゴンアーク溶接等の接合法で十分である。また、前記第
二部材11の第二凹部113以外の領域には、前記第一
部材10との接合を可能にするための接合面を有してお
り、この接合面は前記凹部形状の延長上にあり、溶接に
て固着接合される(d部)。この接合面の接合時に、前
記第二部材11の第一の凹部112と前記圧力/電気変
換素子部組100との嵌合によって形成される微小空間
と、前記第二部材11の第二の凹部113と前記第一部
材10内に設けられた各隔離室を包込むように嵌合され
た時にできる微小空間とが連通して、圧力/電気変換素
子部組100のもう一方の測定室(低圧側測定室)に至
る連通路(低圧側第二連通路の一部)が外気と密閉さ
れ、圧力を伝達できるようになる。この嵌合の際に形成
された前記低圧側第二連通路の一部は、前記第一部材1
0内と前記中心ダアフラム16とで形成された低圧側隔
離室18の一部分に設けられた少なくとも1つ以上の微
小穴22(低圧側第二連通路の一部)によって連通す
る。したがって、前記低圧側受圧室15の圧力は、低圧
側隔離室18を直列的に経由して、低圧側測定室(図3
に示されているように、この部屋は圧力/電気変換素子
部組の内部に形成されている。)に伝達され、低圧側の
圧力測定経路が達成される。
は、受圧部部材を構成する他の第二部材11の第一の凹
部112に挿入され、かつ前記第二部材11の内部に設
けられた機械的接触部111により機械的に位置ずれを
起こさないように、位置決めされ、かつ、前記第二部材
11の他方の面にて(前記高圧側測定室1001の反対
方向面)溶接接合される(e部)。圧力が印加された
時、この機械的接触部111は、前記圧力/電気変換素
子部組100の抜け止めとして動作するので、溶接部
(e部)には過大な歪が発生しない。このため、前記溶
接部(e部)は単なる気密封止を目的とする一般のアル
ゴンアーク溶接等の接合法で十分である。また、前記第
二部材11には、前記圧力/電気変換素子部組100を
挿入する凹部112以外に、もう一つの凹部113が設
けられており、かつその延長上に前記第一部材10との
接合面を有している。この凹部113には、前記第一部
材10内に既に形成されている高圧側隔離室17と低圧
側隔離室18の各部屋部分が挿入されており、これらの
部屋を包込んだ構成になる。この時、前記高圧側隔離室
17を形成するのに設けられた接合部材30は、圧力印
加時に、静水圧状態となっている。このため、前記第一
部材10との接合部(b部)には、圧力印加時にも、過
大な歪が発生しなく、気密封止を目的とする一般のアル
ゴンアーク溶接等の接合法で十分である。また、前記第
二部材11の第二凹部113以外の領域には、前記第一
部材10との接合を可能にするための接合面を有してお
り、この接合面は前記凹部形状の延長上にあり、溶接に
て固着接合される(d部)。この接合面の接合時に、前
記第二部材11の第一の凹部112と前記圧力/電気変
換素子部組100との嵌合によって形成される微小空間
と、前記第二部材11の第二の凹部113と前記第一部
材10内に設けられた各隔離室を包込むように嵌合され
た時にできる微小空間とが連通して、圧力/電気変換素
子部組100のもう一方の測定室(低圧側測定室)に至
る連通路(低圧側第二連通路の一部)が外気と密閉さ
れ、圧力を伝達できるようになる。この嵌合の際に形成
された前記低圧側第二連通路の一部は、前記第一部材1
0内と前記中心ダアフラム16とで形成された低圧側隔
離室18の一部分に設けられた少なくとも1つ以上の微
小穴22(低圧側第二連通路の一部)によって連通す
る。したがって、前記低圧側受圧室15の圧力は、低圧
側隔離室18を直列的に経由して、低圧側測定室(図3
に示されているように、この部屋は圧力/電気変換素子
部組の内部に形成されている。)に伝達され、低圧側の
圧力測定経路が達成される。
【0026】かかる構成により形成される前記各部屋と
前記各通路には、圧力を伝達するための非圧縮性封入
液、例えばシリコンオイルが封入される。この封入液
は、前記第一部材10内の前記高圧側第一連通路19と
低圧側第一連通路20に、それぞれ直交するように設け
られた液封入口311,321より注入され、シールピ
ン31,32で封止される。
前記各通路には、圧力を伝達するための非圧縮性封入
液、例えばシリコンオイルが封入される。この封入液
は、前記第一部材10内の前記高圧側第一連通路19と
低圧側第一連通路20に、それぞれ直交するように設け
られた液封入口311,321より注入され、シールピ
ン31,32で封止される。
【0027】また、かかる構成においては、前記第一部
材10内で高圧側受圧室14と低圧側受圧室15と、高
圧側隔離室17と低圧側隔離室18と、高圧側連通路1
9と低圧側連通路20とが干渉することなく構成できる
とともに、これらの構成要素を直列的に接続できる。こ
のため、圧力/電気変換素子を過大圧あるいは、衝撃圧
から保護する過大圧保護機構を容易に達成することがで
きる。さらに、各隔離室から各測定室に至る各連通路も
余分な受圧部構成部材を設けることなく、第一部材10
と第二部材11と接合部材30の組立て時の構成により
達成できる。
材10内で高圧側受圧室14と低圧側受圧室15と、高
圧側隔離室17と低圧側隔離室18と、高圧側連通路1
9と低圧側連通路20とが干渉することなく構成できる
とともに、これらの構成要素を直列的に接続できる。こ
のため、圧力/電気変換素子を過大圧あるいは、衝撃圧
から保護する過大圧保護機構を容易に達成することがで
きる。さらに、各隔離室から各測定室に至る各連通路も
余分な受圧部構成部材を設けることなく、第一部材10
と第二部材11と接合部材30の組立て時の構成により
達成できる。
【0028】また、前述の如く、各受圧室と各隔離室と
を連通する高圧側第一連通路と低圧側第一連通路は、前
記第一部材10内に、単純な形状で所定の径を有する微
小なキリ穴または放電加工穴のみで設けることができ、
かつ、前記各隔離室から圧力/電気変換素子部組の高圧
側測定室と低圧側測定室に至る各第二の連通路は、前記
接合部材30の所定の径を有する微小のキリ穴、また
は、放電加工穴と、前記第一部材10と第二部材11の
嵌合時の空隙によって構成することができる。このた
め、受圧部内部の高圧側と低圧側に封入される封入液量
は、ほぼ前記受圧室と隔離室の体積によって決定するこ
とができ、部材の組合わせ、あるいは各室を構成するた
めの他部材を追加する等の構成を全く必要としない。し
たがって、各部屋の封入液量は、その動作に必要な最小
限の液量で済むので、その部屋に設けるダイアフラム径
も必要最小限で済む。一般に、受圧部を構成する部材が
多くなると、それに付随して余分な体積が大きくなり、
その体積を吸収するためのダイアフラム径も大きくな
る。このダイアフラム径が大きくなると、受圧部を構成
する部材の形状も、必然的に大きくなってしまう。しか
し、本発明では、前述の問題は生じなく、ダイアフラム
径を可能な限り小さくできるとともに、このダイアフラ
ムを装着する部材形状も小型化できる。
を連通する高圧側第一連通路と低圧側第一連通路は、前
記第一部材10内に、単純な形状で所定の径を有する微
小なキリ穴または放電加工穴のみで設けることができ、
かつ、前記各隔離室から圧力/電気変換素子部組の高圧
側測定室と低圧側測定室に至る各第二の連通路は、前記
接合部材30の所定の径を有する微小のキリ穴、また
は、放電加工穴と、前記第一部材10と第二部材11の
嵌合時の空隙によって構成することができる。このた
め、受圧部内部の高圧側と低圧側に封入される封入液量
は、ほぼ前記受圧室と隔離室の体積によって決定するこ
とができ、部材の組合わせ、あるいは各室を構成するた
めの他部材を追加する等の構成を全く必要としない。し
たがって、各部屋の封入液量は、その動作に必要な最小
限の液量で済むので、その部屋に設けるダイアフラム径
も必要最小限で済む。一般に、受圧部を構成する部材が
多くなると、それに付随して余分な体積が大きくなり、
その体積を吸収するためのダイアフラム径も大きくな
る。このダイアフラム径が大きくなると、受圧部を構成
する部材の形状も、必然的に大きくなってしまう。しか
し、本発明では、前述の問題は生じなく、ダイアフラム
径を可能な限り小さくできるとともに、このダイアフラ
ムを装着する部材形状も小型化できる。
【0029】図1における二つの継手フランジ41,4
2は、プロセス圧力を前述の受圧部の高圧側シールダイ
フラム12と低圧側シールダイフラム13に導くために
設けられる一種の圧力容器であり、通称フランジと呼ば
れている。この継手フランジ41,42は、前記各シー
ルダイフラム12,13面を覆うようにして、高圧側と
低圧側にそれぞれ別々に設けられ、シール部材45,4
6を介して、前記受圧部の第一部材10のシールダイフ
ラム位置の近傍に密着接合する。前記継手フランジ4
1,42のそれぞれの締め付けボルト43,44は、前
記シール部材の密着面の他方の面から、継手フランジ4
1,42に設けられた二つのボルト通し穴(図示せず)
を貫通して、なおかつ、前記各シールダイフラムの近傍
でそれらに干渉しないようにして、前記受圧部材の第一
部材10内に設けられたそれぞれに二つずつ設けた穴1
05,106を介して、前記第一部材10内の穴10
5,106とその軸を同じ軸上に設けられた、前記第二
部材11内のそれぞれのねじ穴1151,1161にね
じ込まれる。この時、前記シール部材45,46は前記
締め付けボルトの軸力により圧縮される。このため、前
記継手フランジ41,42と前記第一部材の各シールダ
イアフラム12,13間の空間で形成される高圧側圧力
導入室411と、低圧側圧力導入室421が完全に気密
封止され、プロセスの各圧力を各シールダイアフラム面
に負荷することができる。さらに、これらの締め付けボ
ルトは前記第一部材10と前記第二部材11との接合面
(図1のd部)に圧縮力を与えている。したがって、前
記接合部d部には、圧力印加時も過大な歪が発生しない
ので、単なる気密封止を目的としたアルゴンアーク溶接
或いはレーザ溶接等の一般的な接合法で十分である。
2は、プロセス圧力を前述の受圧部の高圧側シールダイ
フラム12と低圧側シールダイフラム13に導くために
設けられる一種の圧力容器であり、通称フランジと呼ば
れている。この継手フランジ41,42は、前記各シー
ルダイフラム12,13面を覆うようにして、高圧側と
低圧側にそれぞれ別々に設けられ、シール部材45,4
6を介して、前記受圧部の第一部材10のシールダイフ
ラム位置の近傍に密着接合する。前記継手フランジ4
1,42のそれぞれの締め付けボルト43,44は、前
記シール部材の密着面の他方の面から、継手フランジ4
1,42に設けられた二つのボルト通し穴(図示せず)
を貫通して、なおかつ、前記各シールダイフラムの近傍
でそれらに干渉しないようにして、前記受圧部材の第一
部材10内に設けられたそれぞれに二つずつ設けた穴1
05,106を介して、前記第一部材10内の穴10
5,106とその軸を同じ軸上に設けられた、前記第二
部材11内のそれぞれのねじ穴1151,1161にね
じ込まれる。この時、前記シール部材45,46は前記
締め付けボルトの軸力により圧縮される。このため、前
記継手フランジ41,42と前記第一部材の各シールダ
イアフラム12,13間の空間で形成される高圧側圧力
導入室411と、低圧側圧力導入室421が完全に気密
封止され、プロセスの各圧力を各シールダイアフラム面
に負荷することができる。さらに、これらの締め付けボ
ルトは前記第一部材10と前記第二部材11との接合面
(図1のd部)に圧縮力を与えている。したがって、前
記接合部d部には、圧力印加時も過大な歪が発生しない
ので、単なる気密封止を目的としたアルゴンアーク溶接
或いはレーザ溶接等の一般的な接合法で十分である。
【0030】また、図2に示すように、これらの継手フ
ランジ41,42の径は、前述の小さな各シールダイア
フラムの外形部の近傍のみを押さえ込めば良いので、シ
ールダイアフラムの受圧面積より若干大きな受圧面積
(シール部材の装着面積だけ)で設定できる。このた
め、前述のシールダイアフラムの径と同様に、小さくで
きる。プロセス配管からの圧力配管(計装配管)は、前
記継手フランジ41,42の高圧側圧力導入室411,
低圧側圧力導入室421連通するプロセス配管ねじ込み
口412,422(図示せず)にねじ込まれ気密封止さ
れ、各圧力が受圧部に伝達される。これらのプロセス配
管ねじ込み口の方向は、本実施例では、前記第一部材の
各受圧ダイアフラム面と反対の面側に、同方向に設けて
いるが、その方向は任意に選択可能であり、種々の取付
けを可能にすることは明白である。
ランジ41,42の径は、前述の小さな各シールダイア
フラムの外形部の近傍のみを押さえ込めば良いので、シ
ールダイアフラムの受圧面積より若干大きな受圧面積
(シール部材の装着面積だけ)で設定できる。このた
め、前述のシールダイアフラムの径と同様に、小さくで
きる。プロセス配管からの圧力配管(計装配管)は、前
記継手フランジ41,42の高圧側圧力導入室411,
低圧側圧力導入室421連通するプロセス配管ねじ込み
口412,422(図示せず)にねじ込まれ気密封止さ
れ、各圧力が受圧部に伝達される。これらのプロセス配
管ねじ込み口の方向は、本実施例では、前記第一部材の
各受圧ダイアフラム面と反対の面側に、同方向に設けて
いるが、その方向は任意に選択可能であり、種々の取付
けを可能にすることは明白である。
【0031】また、前記継手フランジ41,42の他の
面には、前記高圧側,低圧側の各圧力導入室への気泡等
の混入による差圧測定時の誤差を削減すすため、すくな
くとも一対以上のニップル47,セン48で構成される
ドレイン、ベントプラグが設けられ、これにより、差圧
測定時の誤差の発生因子を取り除くことができる。
面には、前記高圧側,低圧側の各圧力導入室への気泡等
の混入による差圧測定時の誤差を削減すすため、すくな
くとも一対以上のニップル47,セン48で構成される
ドレイン、ベントプラグが設けられ、これにより、差圧
測定時の誤差の発生因子を取り除くことができる。
【0032】図3は前記圧力/電気変換素子部組の詳細
を示した断面図である。図3において、81は単結晶シ
リコンから成る複合機能形の差圧センサチップである。
複合機能形差圧センサチップ81は中空の固定台82を
介してハウジング84に取り付けらける。固定台82は
複合機能形差圧センサチップ81のハウジング84との
電気絶縁およびハウジング84との線膨張係数の相違に
よる熱歪の低減を考慮して、前記シリコンと線膨張係数
の近似したセラミックス(例えばSiC,SiN)あるい
はFe−Ni合金が望ましい。しかし、入手不可能の場
合はその材料選択時に前記シリコンとの線膨張係数との
相違を無視しても、実用的精度は達成できる。固定台8
2とセンサチップ81との接合面側には接合層820を
有する。接合層820は固定台82の接合表面を低融点
ガラス等の酸化物ソルダーでグレイズ化して形成する
か、あるいは金属ソルダー、あるいはAu−Sn,Au
−Si合金層又はAuの薄膜をスパッタ法、あるいは蒸
着法により形成することができる。または、有機質ある
いは無機質のバインダーでも形成できる。かかる接合層
820を固定台82のセンサチップ81の接合面側に設
けることにより、センサチップ81を、低温で容易に接
合できる。またその接合層は薄いので接合歪の影響を極
力低減できる。
を示した断面図である。図3において、81は単結晶シ
リコンから成る複合機能形の差圧センサチップである。
複合機能形差圧センサチップ81は中空の固定台82を
介してハウジング84に取り付けらける。固定台82は
複合機能形差圧センサチップ81のハウジング84との
電気絶縁およびハウジング84との線膨張係数の相違に
よる熱歪の低減を考慮して、前記シリコンと線膨張係数
の近似したセラミックス(例えばSiC,SiN)あるい
はFe−Ni合金が望ましい。しかし、入手不可能の場
合はその材料選択時に前記シリコンとの線膨張係数との
相違を無視しても、実用的精度は達成できる。固定台8
2とセンサチップ81との接合面側には接合層820を
有する。接合層820は固定台82の接合表面を低融点
ガラス等の酸化物ソルダーでグレイズ化して形成する
か、あるいは金属ソルダー、あるいはAu−Sn,Au
−Si合金層又はAuの薄膜をスパッタ法、あるいは蒸
着法により形成することができる。または、有機質ある
いは無機質のバインダーでも形成できる。かかる接合層
820を固定台82のセンサチップ81の接合面側に設
けることにより、センサチップ81を、低温で容易に接
合できる。またその接合層は薄いので接合歪の影響を極
力低減できる。
【0033】複合機能形差圧センサチップ81は(10
0)面のn形単結晶シリコンであり、その一方の面のほ
ぼ中央に、円形又は多角形の薄肉部811を有する。一
方、センサチップ81の他方の面は中央に孔829を有
する固定台82とで形成される凹部813を形成する。
この凹部813に検出すべき差圧の一方(低圧側圧力)を
前記固定台に設けた孔829と前記ハウジング84に設
けられた孔843を介して導入する。これにより、前記
薄肉部811は差圧に感応する起歪体となり、差圧検出
用の感圧ダイアフラムとして動作する。差圧感圧ダイア
フラム811の上面(高圧側)には(100)面における
ピエゾ抵抗係数が最大となる〈110〉軸方向に、P形
抵抗体(ゲージ抵抗)8111〜8114がそれぞれ結
晶軸に対して平行又は直角方向に熱拡散法あるいはイオ
ン注入法により形成される。前記各抵抗体8111〜8
114の配置位置は、差圧印加時に差圧感圧ダイアフラ
ム811上に発生する半径方向,周方向の歪が最大にな
る固定部近傍に配置する。また、これらの抵抗の配置方
向としては、8111と8113を半径方向とし、81
12と8114を接線方向とし、これらの抵抗をブリッ
ジ回路に結線することにより大きな差圧信号を得ること
ができる。差圧感圧ダイアフラム811の形状と肉厚は
感応する差圧に応じて所望の形状と肉厚に設定され、異
方性ウェットエッチング、あるいはドライエッチングに
よって形成される。
0)面のn形単結晶シリコンであり、その一方の面のほ
ぼ中央に、円形又は多角形の薄肉部811を有する。一
方、センサチップ81の他方の面は中央に孔829を有
する固定台82とで形成される凹部813を形成する。
この凹部813に検出すべき差圧の一方(低圧側圧力)を
前記固定台に設けた孔829と前記ハウジング84に設
けられた孔843を介して導入する。これにより、前記
薄肉部811は差圧に感応する起歪体となり、差圧検出
用の感圧ダイアフラムとして動作する。差圧感圧ダイア
フラム811の上面(高圧側)には(100)面における
ピエゾ抵抗係数が最大となる〈110〉軸方向に、P形
抵抗体(ゲージ抵抗)8111〜8114がそれぞれ結
晶軸に対して平行又は直角方向に熱拡散法あるいはイオ
ン注入法により形成される。前記各抵抗体8111〜8
114の配置位置は、差圧印加時に差圧感圧ダイアフラ
ム811上に発生する半径方向,周方向の歪が最大にな
る固定部近傍に配置する。また、これらの抵抗の配置方
向としては、8111と8113を半径方向とし、81
12と8114を接線方向とし、これらの抵抗をブリッ
ジ回路に結線することにより大きな差圧信号を得ること
ができる。差圧感圧ダイアフラム811の形状と肉厚は
感応する差圧に応じて所望の形状と肉厚に設定され、異
方性ウェットエッチング、あるいはドライエッチングに
よって形成される。
【0034】センサチップ81に圧力が加わった時、差
圧感圧ダイアフラム811上の抵抗体8111〜811
4は、ダイアフラムの上面(前記高圧側測定室側)と凹
部813(前記低圧側測定室側)の圧力差(差圧)によ
り発生する歪を受け、ピエゾ抵抗効果により抵抗が変化
する。
圧感圧ダイアフラム811上の抵抗体8111〜811
4は、ダイアフラムの上面(前記高圧側測定室側)と凹
部813(前記低圧側測定室側)の圧力差(差圧)によ
り発生する歪を受け、ピエゾ抵抗効果により抵抗が変化
する。
【0035】また、複合機能形差圧センサチップ81の
差圧感圧ダイアフラム811以外の厚肉部812には少
なくとも1個の感温抵抗8115が形成される。この感
温抵抗は(100)面におけるピエゾ抵抗係数の最小感
度を示す〈100〉軸方向に配置されたP形の抵抗体で
あり、差圧又は静圧には感応しない。この抵抗は差圧抵
抗体8111〜8114と同様のプロセスにて、所定の
抵抗値で形成される。一方、もう1つの補助センサであ
る静圧センサは、前記感温抵抗体8115と同様に、セ
ンサチップ1の厚肉部812に、前記差圧抵抗体と同じ
結晶軸方向に、それぞれ平行に又は直角方向に、抵抗体
8151〜8154が形成される。静圧抵抗体8151
〜8154のうち、抵抗体8151,8154は前記セ
ンサチップ1の厚肉部812の一部に薄肉部815を有
する面上に形成される。この薄肉部815のもう一方の
面は前記固定台82の一方の面との接合時に、凹部8121
を形成する。この凹部8121は静圧印加時に、基準室
(大気圧又は真空室)として動作し、前記薄肉部815
は静圧感圧ダイアフラムとして動作する。このため、こ
の薄肉部815上の抵抗体8151,8154は前記差
圧感圧ダイアフラム811上の抵抗体と同様に大きな抵
抗変化を得ることができる。一方、別の2個の抵抗体8
152,8153は前記センサチップ1の厚肉部812
に形成してあり、静圧印加時にはほとんど抵抗が変化し
ない。これらの抵抗体8151〜8154をブリッジ回
路に結線することにより大きな静圧信号が取り出せる。
本例においては、前述の如く、ブリッジ方式を2アクテ
ィブゲージ方式としているのでその出力は差圧センサの
出力と比較すれば小さいが、ライン圧力センサとしては
十分な出力である。
差圧感圧ダイアフラム811以外の厚肉部812には少
なくとも1個の感温抵抗8115が形成される。この感
温抵抗は(100)面におけるピエゾ抵抗係数の最小感
度を示す〈100〉軸方向に配置されたP形の抵抗体で
あり、差圧又は静圧には感応しない。この抵抗は差圧抵
抗体8111〜8114と同様のプロセスにて、所定の
抵抗値で形成される。一方、もう1つの補助センサであ
る静圧センサは、前記感温抵抗体8115と同様に、セ
ンサチップ1の厚肉部812に、前記差圧抵抗体と同じ
結晶軸方向に、それぞれ平行に又は直角方向に、抵抗体
8151〜8154が形成される。静圧抵抗体8151
〜8154のうち、抵抗体8151,8154は前記セ
ンサチップ1の厚肉部812の一部に薄肉部815を有
する面上に形成される。この薄肉部815のもう一方の
面は前記固定台82の一方の面との接合時に、凹部8121
を形成する。この凹部8121は静圧印加時に、基準室
(大気圧又は真空室)として動作し、前記薄肉部815
は静圧感圧ダイアフラムとして動作する。このため、こ
の薄肉部815上の抵抗体8151,8154は前記差
圧感圧ダイアフラム811上の抵抗体と同様に大きな抵
抗変化を得ることができる。一方、別の2個の抵抗体8
152,8153は前記センサチップ1の厚肉部812
に形成してあり、静圧印加時にはほとんど抵抗が変化し
ない。これらの抵抗体8151〜8154をブリッジ回
路に結線することにより大きな静圧信号が取り出せる。
本例においては、前述の如く、ブリッジ方式を2アクテ
ィブゲージ方式としているのでその出力は差圧センサの
出力と比較すれば小さいが、ライン圧力センサとしては
十分な出力である。
【0036】複合機能形差圧センサチップ81の上面
(高圧側測定室)には前記差圧,静圧,温度の各抵抗体
を保護する保護膜818と、各抵抗体を結線するための
アルミ配線816とボンディングパッドが形成される。
前記保護膜818は各抵抗体とセンサチップ81の厚肉
部のみに形成し、差圧感圧ダイアフラム811上には形
成しない。これは、温度変化時に保護膜818とセンサ
チップ81の材質相違により生じる熱歪の影響を削除す
るためである。
(高圧側測定室)には前記差圧,静圧,温度の各抵抗体
を保護する保護膜818と、各抵抗体を結線するための
アルミ配線816とボンディングパッドが形成される。
前記保護膜818は各抵抗体とセンサチップ81の厚肉
部のみに形成し、差圧感圧ダイアフラム811上には形
成しない。これは、温度変化時に保護膜818とセンサ
チップ81の材質相違により生じる熱歪の影響を削除す
るためである。
【0037】複合機能形差圧センサチップ81からの差
圧,静圧,温度の各信号はリード線817を介してハウ
ジング84に設けられたハーメチックシール部841の
端子842により、前記受圧部の第二部材11の一方の
面(前記第二部材の第二凹部と反対側)にそれぞれ取り
出される。さらに、これらの信号は前記第二部材11の
電気信号取り出し口に設けられた第三の凹部114内の
電気信号処理ユニット1141(例えば記憶素子,A/
Dコンバータ,マルチプレクサを含んだ信号処理回路で
あり、本受圧部の特性を特徴ずけるための信号処理ユニ
ット)に送られ、さらに、増幅器(図示せず)に送られ
て正規化された信号になる。
圧,静圧,温度の各信号はリード線817を介してハウ
ジング84に設けられたハーメチックシール部841の
端子842により、前記受圧部の第二部材11の一方の
面(前記第二部材の第二凹部と反対側)にそれぞれ取り
出される。さらに、これらの信号は前記第二部材11の
電気信号取り出し口に設けられた第三の凹部114内の
電気信号処理ユニット1141(例えば記憶素子,A/
Dコンバータ,マルチプレクサを含んだ信号処理回路で
あり、本受圧部の特性を特徴ずけるための信号処理ユニ
ット)に送られ、さらに、増幅器(図示せず)に送られ
て正規化された信号になる。
【0038】本実施例では、前記圧力/電気変換素子部
組のセンサチップは差圧を検出する差圧検出手段と温度
を検出する温度検出手段と静圧を検出する静圧検出手段
とを単一チップ内に設けたもので例示しているが、差圧
検出手段と温度検出手段とを単一チップ内に設けたも
の、或いは差圧検出手段のみを単一チップに設けたもの
でも良いことは明白である。
組のセンサチップは差圧を検出する差圧検出手段と温度
を検出する温度検出手段と静圧を検出する静圧検出手段
とを単一チップ内に設けたもので例示しているが、差圧
検出手段と温度検出手段とを単一チップ内に設けたも
の、或いは差圧検出手段のみを単一チップに設けたもの
でも良いことは明白である。
【0039】図4はその他の実施例を示した断面図であ
り、図5は図4の一部を示した詳細断面図である。前述
の実施例においては前記高圧側隔離室17と高圧側第二
連通路21を構成するために、接合部材30を有してい
たが、本実施例においては、その部材を一切使用しない
構成とし、高圧側と低圧側の受圧ダイアフラムの位置を
反対にして図示している。これは受圧部の構成時におい
て、左右いずれかの一方を任意に選択できることを意味
している。
り、図5は図4の一部を示した詳細断面図である。前述
の実施例においては前記高圧側隔離室17と高圧側第二
連通路21を構成するために、接合部材30を有してい
たが、本実施例においては、その部材を一切使用しない
構成とし、高圧側と低圧側の受圧ダイアフラムの位置を
反対にして図示している。これは受圧部の構成時におい
て、左右いずれかの一方を任意に選択できることを意味
している。
【0040】本実施例では、図4に示すように、受圧部
の構成部材は第一部材10と第二部材11のみで構成し
ている。前記圧力/電気変換素子部組100の一方の面
(高圧側測定室側)は、前記中心ダイアフラム16と高
圧側隔離室を形成するための前記第二部材11に設けた
の第二の凹部117内で、さらに前記第二部に設けた前
記圧力/電気変換素子部組を挿入するための第一凹部内
に設けた機械的接触部111により位置決めされて、ア
ルゴンアーク溶接等の一般的な接合法により接合(c
部)したものである。この時、前記高圧側隔離室内に、
前記高圧側測定室が面するようになり、前記第二高圧側
連通路21が不要となる。
の構成部材は第一部材10と第二部材11のみで構成し
ている。前記圧力/電気変換素子部組100の一方の面
(高圧側測定室側)は、前記中心ダイアフラム16と高
圧側隔離室を形成するための前記第二部材11に設けた
の第二の凹部117内で、さらに前記第二部に設けた前
記圧力/電気変換素子部組を挿入するための第一凹部内
に設けた機械的接触部111により位置決めされて、ア
ルゴンアーク溶接等の一般的な接合法により接合(c
部)したものである。この時、前記高圧側隔離室内に、
前記高圧側測定室が面するようになり、前記第二高圧側
連通路21が不要となる。
【0041】また、本実施例では、前記第二部材11内
に、前記中心ダイアフラム16を固着接合(a部)してい
る外周の方向に第三の凹部116を設け、さらにその凹
部の内側と外側に、前記第一部材10との接合を可能に
する薄肉の接合部11611,11621を設ける。さ
らに、前記凹部116内には、前記低圧側隔離室18か
らの圧力を前記圧力/電気変換素子部組100の他方の
面(低圧側)に伝達するための低圧側第二連通路の一部
を構成している連通路23を接続している。他方、高圧
側受圧室14の圧力は、前記第一部材10内に設けられ
た高圧側第一連通路19を経由して、さらに前記第二部
材11の凹部116内と前記高圧側隔離室17に接続さ
れている前記第二部材11内に設けられた高圧側第一連
通路の一部分の連通路24により、伝達される。
に、前記中心ダイアフラム16を固着接合(a部)してい
る外周の方向に第三の凹部116を設け、さらにその凹
部の内側と外側に、前記第一部材10との接合を可能に
する薄肉の接合部11611,11621を設ける。さ
らに、前記凹部116内には、前記低圧側隔離室18か
らの圧力を前記圧力/電気変換素子部組100の他方の
面(低圧側)に伝達するための低圧側第二連通路の一部
を構成している連通路23を接続している。他方、高圧
側受圧室14の圧力は、前記第一部材10内に設けられ
た高圧側第一連通路19を経由して、さらに前記第二部
材11の凹部116内と前記高圧側隔離室17に接続さ
れている前記第二部材11内に設けられた高圧側第一連
通路の一部分の連通路24により、伝達される。
【0042】一方、前記第一部材10においては、前記
低圧側隔離室18を形成するための第一の凹部101の
外周で、かつ中心ダイアフラム16の固着接合部より外
側に、第二の凹部102が、前記第二部材の凹部116
形状と同形状でもうけられる。さらに、その凹部の内側
と外側に、前記第二部材11との接合を可能にする薄肉
の接合部10211,10221とを設ける。また、前
記凹部102内には、前記低圧側隔離室18からの圧力
を前記第二部材の低圧側第二連通路23に伝達するため
の低圧側第二連通路の一部を構成している連通路22を
接続している。前記第一部材10と第二部材11は、前
記各凹形状が合致するように位置決めされ、その後、最
も外周に位置する薄肉部10211と11611部の合
わせ面をレーザ溶接或いは電子ビーム溶接により溶接接
合される(f部)。この時、前記各凹部を介してその内側
に有る薄肉部10221と11621部の合わせ面も接
合される(f部)。したがって、一回の溶接により、第一
部材10と第二部材11の接合ができるとともに、前記
高圧側隔離室17と低圧側隔離室から圧力/電気変換素
子部組100の一方の面(低圧側)に圧力を伝達するた
めに設けられている第二部材の凹部116と第一部材の
凹部102間の空間を気密分離できる。
低圧側隔離室18を形成するための第一の凹部101の
外周で、かつ中心ダイアフラム16の固着接合部より外
側に、第二の凹部102が、前記第二部材の凹部116
形状と同形状でもうけられる。さらに、その凹部の内側
と外側に、前記第二部材11との接合を可能にする薄肉
の接合部10211,10221とを設ける。また、前
記凹部102内には、前記低圧側隔離室18からの圧力
を前記第二部材の低圧側第二連通路23に伝達するため
の低圧側第二連通路の一部を構成している連通路22を
接続している。前記第一部材10と第二部材11は、前
記各凹形状が合致するように位置決めされ、その後、最
も外周に位置する薄肉部10211と11611部の合
わせ面をレーザ溶接或いは電子ビーム溶接により溶接接
合される(f部)。この時、前記各凹部を介してその内側
に有る薄肉部10221と11621部の合わせ面も接
合される(f部)。したがって、一回の溶接により、第一
部材10と第二部材11の接合ができるとともに、前記
高圧側隔離室17と低圧側隔離室から圧力/電気変換素
子部組100の一方の面(低圧側)に圧力を伝達するた
めに設けられている第二部材の凹部116と第一部材の
凹部102間の空間を気密分離できる。
【0043】かかる構成においても、前述の実施例と同
様に本発明の効果を損なうことはなく、さらに、受圧部
の構成部材がより少なくできるので、封入液量がより少
なくなり、より一層の小型,軽量化ができる。さらに、
構成が非常に簡単化できるので、より製作性と経済性に
富む。
様に本発明の効果を損なうことはなく、さらに、受圧部
の構成部材がより少なくできるので、封入液量がより少
なくなり、より一層の小型,軽量化ができる。さらに、
構成が非常に簡単化できるので、より製作性と経済性に
富む。
【0044】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る差圧伝送器の受圧部によれば、半導体圧力センサの如
き微小変位形で高精度形の圧力/電気変換素子を採用し
ても、極めて有効な過大圧保護機構を備え、かつ、極め
て受圧部を小型,軽量化でき、さらにプロセス圧力を導
入すための継手フランジをも小型,軽量化できる。この
ため、非常に保守性に優れるとともに、簡素化されてい
るので製作性に富むことはもちろんのこと、信頼性、お
よび経済性に富むという効果がある。
る差圧伝送器の受圧部によれば、半導体圧力センサの如
き微小変位形で高精度形の圧力/電気変換素子を採用し
ても、極めて有効な過大圧保護機構を備え、かつ、極め
て受圧部を小型,軽量化でき、さらにプロセス圧力を導
入すための継手フランジをも小型,軽量化できる。この
ため、非常に保守性に優れるとともに、簡素化されてい
るので製作性に富むことはもちろんのこと、信頼性、お
よび経済性に富むという効果がある。
【図1】本発明の一実施例に係る差圧伝送器の断面図で
ある。
ある。
【図2】図1の差圧伝送器受圧部の平面図である。
【図3】図1の圧力/電気変換素子部組部の詳細な断面
図である。
図である。
【図4】本発明の他の実施例に係る差圧伝送器受圧部の
断面図である。
断面図である。
【図5】本発明の他の実施例(図4)に係る差圧伝送器
受圧部の主要部分の断面図である。
受圧部の主要部分の断面図である。
10…差圧伝送器受圧部の第一部材、101…第一部材
の第一凹部、102…第一部材の第二凹部、105,1
06…第一部材の締め付けボルト貫通孔、10211,
10221…第一部材の薄肉の接合部、11…差圧伝送
器受圧部の第二部材,111…機械的接触部、112…
第二部材の第一凹部、113…第二部材の第二凹部(図
1)、114…第二部材の第三凹部(図1)または第四
凹部(図4)、1141…信号処理回路、116…第二
部材の第三凹部(図4)、117…第二部材の第四凹部
(図4)、1151,1161…第二部材の締め付けボ
ルトねじ穴、11611,11621…第二部材の薄肉
の接合部、12…高圧側受圧ダイアフラム、13…低圧
側受圧ダイアフラム、14…高圧側受圧室、15…低圧
側受圧室、16…中心ダイアフラム、17…高圧側隔離
室、18…低圧側隔離室、19…高圧側第一連通路、2
0…低圧側第一連通路、21…高圧側第二連通路、22
…低圧側第二連通路、24…高圧側第一連通路の一部
分、23…低圧側第二連通路の一部分、30…接合部
材、301…接合部材の突起部、31,32…シールピ
ン、311,321…液封口、41,42…高圧側,低
圧側継手フランジ、411,421…高圧側,低圧側圧
力導入口、412,422…プロセス配管ねじ込口,低
圧側圧力導入口、43,44…締め付けボルト、45,
46…シール部材、47…ニップル、48…セン、10
0…圧力/電気変換素子部組、1001…高圧側測定
室、81…差圧センサ又は機能形差圧センサチップ、8
11…差圧感圧ダイアフラム、812…センサチップ厚
肉部、813…凹部、8121…静圧の基準室、815
…静圧感圧ダイアフラム、816…アルミ配線、817
…リード線、818…保護膜、8111〜8114…差
圧抵抗体、8151〜8154…静圧抵抗体、82…固
定台、820…センサチップとの接合層(酸化物ソルダ
ーあるいは金属ソルダーあるいはバインダー)、829
…固定台の圧力孔、84…ハウジング、841…ハーメ
チックシール部、842…ハーメチックシール端子、8
43…圧力導入孔。
の第一凹部、102…第一部材の第二凹部、105,1
06…第一部材の締め付けボルト貫通孔、10211,
10221…第一部材の薄肉の接合部、11…差圧伝送
器受圧部の第二部材,111…機械的接触部、112…
第二部材の第一凹部、113…第二部材の第二凹部(図
1)、114…第二部材の第三凹部(図1)または第四
凹部(図4)、1141…信号処理回路、116…第二
部材の第三凹部(図4)、117…第二部材の第四凹部
(図4)、1151,1161…第二部材の締め付けボ
ルトねじ穴、11611,11621…第二部材の薄肉
の接合部、12…高圧側受圧ダイアフラム、13…低圧
側受圧ダイアフラム、14…高圧側受圧室、15…低圧
側受圧室、16…中心ダイアフラム、17…高圧側隔離
室、18…低圧側隔離室、19…高圧側第一連通路、2
0…低圧側第一連通路、21…高圧側第二連通路、22
…低圧側第二連通路、24…高圧側第一連通路の一部
分、23…低圧側第二連通路の一部分、30…接合部
材、301…接合部材の突起部、31,32…シールピ
ン、311,321…液封口、41,42…高圧側,低
圧側継手フランジ、411,421…高圧側,低圧側圧
力導入口、412,422…プロセス配管ねじ込口,低
圧側圧力導入口、43,44…締め付けボルト、45,
46…シール部材、47…ニップル、48…セン、10
0…圧力/電気変換素子部組、1001…高圧側測定
室、81…差圧センサ又は機能形差圧センサチップ、8
11…差圧感圧ダイアフラム、812…センサチップ厚
肉部、813…凹部、8121…静圧の基準室、815
…静圧感圧ダイアフラム、816…アルミ配線、817
…リード線、818…保護膜、8111〜8114…差
圧抵抗体、8151〜8154…静圧抵抗体、82…固
定台、820…センサチップとの接合層(酸化物ソルダ
ーあるいは金属ソルダーあるいはバインダー)、829
…固定台の圧力孔、84…ハウジング、841…ハーメ
チックシール部、842…ハーメチックシール端子、8
43…圧力導入孔。
Claims (16)
- 【請求項1】系内の2つの場所における圧力が流体を介
して伝達される受圧部と、この受圧部に伝達された圧力
の差を電気信号として取り出すための半導体圧力または
差圧センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子を前
記受圧部内、あるいは前記受圧部と隔離して設置された
差圧伝送器において、 前記受圧部の構成を第一部材と第二部材で構成し、前記
第一部材の一端面にプロセス圧力を受ける低剛性の受圧
ダイアフラムを前記端面上に平行に二つ設け、前記各受
圧ダイアフラムを前記第一部材に固着接合することによ
り、前記各受圧ダイアフラムと前記第一部材間に高圧側
受圧室と低圧側受圧室を形成し、 前記第一部材の他方の面には第一の凹部を有し、中心ダ
イアフラムを固着接合し、前記第一部材と前記中心ダイ
アフラム間で低圧側隔離室を形成し、前記第一部材内に
前記低圧側受圧室と前記低圧側隔離室とを連通する低圧
側第一連通路を形成し、 前記中心ダイアフラムの前記低圧側隔離室と反対面側
に、一つの接合部材を前記中心ダイアフラムの軸上に設
け、前記接合部材の一方の面と前記中心ダイアフラム間
にて高圧側隔離室を形成し、前記接合部材は前記中心ダ
イアフラムと前記第一部材の固着接合部より外側の位置
に前記第一部材と固着接合され、前記中心ダイアフラム
の固着部と前記接合部材との固着部間に前記高圧側受圧
室とを連通する高圧側第一連通路を前記第一部材内に、
低圧側第一連通路と平行に、形成し、 前記接合部材のもう一方の面には圧力/電気変換素子部
組の一方の面を挿入する凹部を設け、この凹部に前記圧
力/電気変換素子部組の一端を固着接合し、その空隙で
高圧側測定室を形成し、前記高圧側測定室は前記高圧側
隔離室と前記接合部材内に設けられた高圧側第二連通路
により連通し、 前記第二部材の一端に、前記圧力/電気変換素子部組を
挿入する第一の凹部と、前記第一凹部の外側に前記第一
部材内で形成される高圧側隔離室と低圧側隔離室とを包
込むように第二の凹部を形成し、前記圧力/電気変換素
子部組の他方の面を前記第二部材の第一凹部内に設けた
すくなくとも一つ以上の機械的接触部を介して前記第二
部材の他方の端面に固着接合し、前記第一凹部と前記圧
力/電気変換素子部組間の空隙と前記第二凹部と前記第
一部材の各隔離室を形成している部分との空隙とで、前
記第一部材の前記低圧側隔離室に連通する第一部材内に
設けた低圧側第二連通路により、前記圧力/電気変換素
子部組のもう一方の部屋に連通するように構成し、 前記第一部材と前記第二部材は、前記第二部材の前記第
二の凹部の外側で固着接合され、前記第一部材の各受圧
ダイアフラムの近傍に少なくとも二つ以上の貫通穴を有
し、前記第二部材に前記貫通穴の軸上に少なくとも二つ
以上のねじ穴を有し、継手フランジの締め付けボルトを
前記第一部材の貫通穴を介して、前記第二部材のねじ穴
にねじ込むように構成してあることを特徴とする差圧伝
送器。 - 【請求項2】請求項1において、前記継手フランジは前
記第一部材の各受圧ダイアフラム面にそれぞれ密着接合
され、少なくとも一つ以上のプロセス配管の接続口を前
記受圧ダイアフラム面と反対の面側に、同方向に設けら
れ、各々の少なくとも一つ以上のドレイン,ベント手段
を具備していることを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項3】請求項2において、前記継手フランジのプ
ロセス配管の接続口を前記各受圧ダイアフラム面との密
着接合面と異なる方向に設けてあることを特徴とする差
圧伝送器。 - 【請求項4】請求項1において、前記圧力/電気変換素
子部組のセンサチップは、差圧を検出する差圧検出手段
と温度を検出する温度検出手段と静圧を検出する静圧検
出手段とを単一チップの半導体基板上に形成し、或いは
差圧検出手段と温度検出手段とを単一チップの半導体基
板上に形成し、或いは差圧検出手段のみを単一チップの
半導体基板上に形成していることを特徴とする差圧伝送
器。 - 【請求項5】請求項1において、前記圧力/電気変換素
子部組のハウジングには前記センサチップの電気信号を
外部に送出するために数本の絶縁された高耐圧端子を有
し、前記センサチップの一方の面に前記低圧側隔離室か
らの圧力を伝達するための連通路を少なくとも一つ以上
有し、前記絶縁された高耐圧端子間に干渉しないで前記
ハウジングの外周上に連通するように構成されているこ
とを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項6】請求項1において、前記第二部材内に、前
記第二部材と前記圧力/電気変換素子部組の固着接合し
ている面側に、前記圧力/電気変換素子部組からの電気
信号を処理する回路ユニットを収納できる第三の凹部形
状を有していることを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項7】請求項1において、前記第一部材内に少な
くとも二つ以上の円筒形状の液の封入口を有し、前記封
入口に円筒状のピンを挿入して前記第一部材と固着接合
して封止されていることを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項8】請求項1において、前記各構成部材間の接
合をアルゴンアーク溶接または、レーザ溶接により接合
していることを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項9】系内の2つの場所における圧力が流体を介
して伝達される受圧部と、この受圧部に伝達された圧力
の差を電気信号として取り出すための半導体圧力または
差圧センサの如き微小変位形の圧力/電気変換素子を前
記受圧部内、あるいは前記受圧部と隔離して設置された
差圧伝送器において、 前記受圧部の構成を第一部材と第二部材で構成し、前記
第一部材の一端面にプロセス圧力を受ける低剛性の受圧
ダイアフラムを前記端面上に平行に二つ設け、前記各受
圧ダイアフラムを前記第一部材に固着接合することによ
り、前記各受圧ダイアフラムと前記第一部材間に高圧側
受圧室と低圧側受圧室を形成し、 前記第一部材の他方の面には第一の凹部を有し、中心ダ
イアフラムを前記第一部材に固着接合することにより前
記第一部材の第一の凹部と前記中心ダイアフラム間で低
圧側隔離室を形成し、前記第一部材内に前記低圧側受圧
室と前記低圧側隔離室とを連通する低圧側第一連通路を
形成し、 前記中心ダイアフラムの前記低圧側隔離室と反対面側
に、前記圧力/電気変換素子部組の一方の面と前記中心
ダイアフラムとで高圧側隔離室を形成するために、前記
第二部材の一部に第二の凹部を有し、さらに前記第二の
凹部の内側に前記圧力/電気変換素子部組を挿入する第
一の凹部を有し、前記第一の凹部内に前記圧力/電気変
換素子部組を位置決めするための機械的接触部を少なく
とも一つ以上設け、前記第二の凹部内で前記圧力/電気
変換素子部組の一方の面と固着接合され、前記圧力/電
気変換素子部組の他方の面は前記第二部材の他方の面と
固着接合され、 前記第二部材内に、前記中心ダイアフラムを固着接合し
ている外周の方向に凹部形状の第三の凹部を設け、さら
に前記第三の凹部の外側に、前記第一部材との接合を可
能にする薄肉の接合部を設け、前記第三の凹部の内側に
も、前記第一部材との接合を可能にする薄肉の接合部を
設け、前記第三の凹部には前記低圧側隔離室からの圧力
を前記圧力/電気変換素子部組の他方の面に圧力を伝達
するための低圧側第二連通路の一部を構成する連通路を
少なくとも一つ以上設け、前記第二部材内の前記第三の
凹部の他の個所に前記高圧側隔離室と連通するための高
圧側第一連通路の一部を構成する連通路を少なくとも一
つ以上設け、 前記第一部材に、前記第一部材の第一の凹部の外周で、
かつ前記中心ダイアフラムの固着接合部より外周の方向
に凹部形状の第二の凹部を設け、前記第二の凹部の外側
に前記第二部材との接合を可能にする薄肉の接合部を設
け、前記第二の凹部の内側にも、前記第二部材との接合
を可能にする薄肉の接合部を設け、前記第二の凹部内に
前記低圧側隔離室から前記圧力/電気変換素子部組の他
方の面に圧力を伝達するため連通路の一部を構成する連
通路少なくとも一つ以上設け、 前記第一部材内の前記第二の凹部の他の個所に前記高圧
側受圧室と前記高圧側隔離室とを連通する高圧側第一連
通路を形成し、 前記第一部材と第二部材は、前記各凹部形状が合致する
ように位置決めされ、その後、最も外周に位置する薄肉
部より一括に溶接接合され、 前記第一部材の各受圧ダイアフラムの近傍に少なくとも
二つ以上の貫通穴を有し、前記第二部材に前記貫通穴の
軸上に少なくとも二つ以上のねじ穴を有し、継手フラン
ジの締め付けボルトを前記第一部材の貫通穴を介して、
前記第二部材のねじ穴にねじ込むように構成してあるこ
とを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項10】請求項9において、前記継手フランジは
前記第一部材の各受圧ダイアフラム面にそれぞれ密着接
合され、少なくとも一つ以上のプロセス配管の接続口を
前記受圧ダイアフラム面と反対の面側に、同方向に設け
られ、各々の少なくとも一つ以上のドレイン,ベント手
段を具備しているを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項11】請求項10において、前記継手フランジ
のプロセス配管の接続口を前記各受圧ダイアフラム面と
の密着接合面と異なる方向に設けてあることを特徴とす
る差圧伝送器。 - 【請求項12】請求項9において、前記圧力/電気変換
素子部組のセンサチップは、差圧を検出する差圧検出手
段と温度を検出する温度検出手段と静圧を検出する静圧
検出手段とを単一チップの半導体基板上に形成し、或い
は差圧検出手段と温度検出手段とを単一チップの半導体
基板上に形成し、或いは差圧検出手段のみを単一チップ
の半導体基板上に形成していることを特徴とする差圧伝
送器。 - 【請求項13】請求項9において、前記圧力/電気変換
素子部組のハウジングには前記センサチップの電気信号
を外部に送出するために数本の絶縁された高耐圧端子を
有し、前記センサチップの一方の面に前記低圧側隔離室
からの圧力を伝達するための連通路を少なくとも一つ以
上有し、前記絶縁された高耐圧端子間に干渉しないで前
記ハウジングの外周上に連通するように構成されている
ことを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項14】請求項9において、前記第二部材内に、
前記第二部材と前記圧力/電気変換素子部組の固着接合
している面側に、前記圧力/電気変換素子部組からの電
気信号を処理する回路ユニットを収納できる第三の凹部
形状を有していることを特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項15】請求項9において、前記第一部材内に少
なくとも二つ以上の円筒形状の液の封入口を有し、前記
封入口に円筒状のピンを挿入して前記第一部材と固着接
合して封止され、 前記第二部材内に前記高圧側第二連通路の一部を構成し
ている連通路と接する他の連通路を少なくとも一つ以上
有し、前記連通路内にピンを挿入して前記第二部材と固
着接合して封止され、前記第二部材内に前記低圧側第二
連通路の一部を構成している連通路と接する他の連通路
を少なくとも一つ以上有し、前記連通路内にピンを挿入
して前記第二部材と固着接合して封止されていることを
特徴とする差圧伝送器。 - 【請求項16】請求項9において、前記第二部材内の第
三の凹部の外側と内側の薄肉の接合部面と前記第一部材
の第二の凹部の外側と内側の薄肉の接合部面とをレーザ
溶接または、電子ビーム溶接により一括接合し、その他
接合部をアルゴンアーク溶接または、レーザ溶接により
接合していることを特徴とする差圧伝送器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15643192A JPH05346363A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 差圧伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15643192A JPH05346363A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 差圧伝送器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05346363A true JPH05346363A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15627601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15643192A Pending JPH05346363A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 差圧伝送器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05346363A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009186467A (ja) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Sensata Technologies Inc | 差動流体圧力測定装置 |
JP2020524270A (ja) * | 2017-06-16 | 2020-08-13 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高作動圧力用途のための圧力センサモジュール |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP15643192A patent/JPH05346363A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009186467A (ja) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Sensata Technologies Inc | 差動流体圧力測定装置 |
KR101530092B1 (ko) * | 2008-02-11 | 2015-06-18 | 센사타 테크놀로지스, 인크 | 유체 차압 측정 장치 |
JP2020524270A (ja) * | 2017-06-16 | 2020-08-13 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高作動圧力用途のための圧力センサモジュール |
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