JPH0712943U - 差圧・圧力発信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 差圧伝送器と圧力発信器を一体化することに
より製造ラインを１本化することができ、また客先での
仕様変更に応じて差圧伝送器として使用したりあるいは
圧力発信器として使用することができるようにする。 【構成】 検出器ボディ１の内室１０をセンターダイヤ
フラム８によって２つの圧力室１０Ａ，１０Ｂに仕切
る。検出器ボディ１の各受圧側面６，７にバリアダイヤ
フラム４，５をそれぞれ配設する。検出器ボディ１の頂
部に２つの封入回路１４，１５を仕切って配設された半
導体圧力変換器１２は、差圧測定用ダイヤフラム２９と
圧力測定用ダイヤフラム３１と、これらダイヤフラムが
オーバーロード時に着底し得る凹部２６，３０を備えて
いる。低圧側に過剰圧力が加わった際、バリアダイヤフ
ラム５が受圧側面７に着底し、高圧側に過剰圧力が加わ
った際、差圧測定用ダイヤフラム２９と圧力測定用ダイ
ヤフラム３１は、凹部２６，３０の内底面にそれぞれ着
底する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プロセス変量である２点間の圧力差を検出する差圧伝送器と、配管 の圧力測定等を行う圧力発信器とを一体化してなる差圧・圧力発信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

各種プロセス流体の制御に用いられる差圧伝送器は管内流体の流量を測定する もので、そのため、従来のこの種の差圧伝送器は一般に高圧側および低圧側のバ リアダイヤフラムに各プロセス流体圧を与え、このバリアダイヤフラムの変位に 伴う検出器ボディ内における内封液の移動を封入回路を仕切って設けた半導体圧 力センサの歪みにより電気的な出力として取り出すように構成されている（例： 実公平４−１６９２０号等）。

【０００３】 一方、管内流体の圧力を測定したり液面高さを測定する場合には圧力発信器が 用いられる。これは流体圧によるダイヤフラムの変位を同じく半導体圧力センサ によって電気信号に変換するものである。

【０００４】 このような差圧伝送器と圧力発信器において、差圧伝送器の場合は、配管接続 口を２つ有して２点間の圧力が半導体圧力センサに加えられるのに対し、圧力発 信器の場合は、配管接続口を１つ有してダイヤフラムの一方の面に大気圧が加え られ、他方の面に測定点の流体圧が加えられる点で異なっている。言い換えれば 、差圧伝送器には差圧センサが用いられ、圧力発信器には静圧センサが用いられ る点で相違している。

【０００５】 図３はセンターダイヤフラムを備えたこの種の差圧伝送器の従来例を示すもの で、これを概略説明すると、１は円板状の検出器ボディで、この検出器ボディ１ は高圧側ボディ２と低圧側ボディ３の外周部を電子ビーム溶接等によって一体的 に接合して形成されている。４，５は検出器ボディ１の高圧、低圧側の各受圧側 面６，７に周縁部を溶接固定されて配設されたバリアダイヤフラム、８は検出器 ボディ１の中央接合部に設けた内室１０を高圧側圧力室１０Ａと低圧側圧力室１ ０Ｂに仕切るセンターダイヤフラム、１１は検出器ボディ１の上部外周面に溶接 固定されたセンサ支持部材としてのヘッダーカバー、１２はヘッダーカバー１１ 内に組み込まれた差圧圧力変換器（以下センサと略称する）で、このセンサ１２ は検出器ボディ１の内部に形成された封入回路を高圧側封入回路１４と低圧側封 入回路１５に仕切って設けられることにより、半導体ダイヤフラム１３の表裏面 にプロセス流体の高圧ＨP と、低圧ＬP が高，低圧側封入回路１４，１５に封入 されたシリコンオイル等の内封液１６Ａ，１６Ｂを介してそれぞれ伝達されるよ う構成されている。高圧側封入回路１４は、高圧側バリアダイヤフラム４の裏側 室１７と高圧側圧力室１０Ａを接続し、低圧側封入回路１５は、低圧側バリアダ イヤフラム５の裏側室１８と低圧側圧力室１０Ｂを接続している。 １９，２０は検出器ボディ１の各側面外周部に接合固定されたカバーで、これ らのカバー１９，２０にはプロセス流体の高圧、低圧側の２点にそれぞれ接続さ れる配管接続口２１，２２が設けられている。２３はヘッダーカバー１１内に形 成されたセンサ室で、このセンサ室２３内に前記センサ１２が半導体ダイヤフラ ム１３の一方の面を低圧側封入回路１５に接続され、他方の面が高圧側封入回路 １４に接続されて配設されている。

【０００６】 このような構成からなる差圧伝送器において、バリアダイヤフラム４，５にプ ロセス流体の高圧ＨP （例：４２０Ｋｇ／ｃｍ² ）と低圧ＬP （例：４１９Ｋｇ ／ｃｍ² ）をそれぞれ印加すると、この時の差圧（ＨP −ＬP ）に応じてこれら 両バリアダイヤフラム４，５が変位し、その変位により内封液１６Ａ，１６Ｂが 移動してセンターダイヤフラム８を変位させ、さらにセンターダイヤフラム８の 変位が内封液１６Ａ，１６Ｂを介してセンサ１２の半導体ダイヤフラム１３に加 えられる。したがって、半導体ダイヤフラム１３はその差圧に応じて変形し、そ の変形量が電気信号として取り出されることで差圧測定が行われる。 検出器ボディ１の各受圧側面６，７はバリアダイヤフラム４，５と同形の波形 面に形成されており、過負荷時にバリアダイヤフラム４，５が着底することによ り、センサ１２の破損を防止する。 なお差圧伝送器の使用圧力範囲は−０〜＋１５Ｋｇ／ｃｍ² 程度であり、セン サ１２の耐圧性能は３Ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【０００７】 図４は圧力発信器の従来例を示すもので、センターダイヤフラムを備えない点 、高圧側バリアダイヤフラム４に測定圧力Ｐ1 を、低圧側バリアダイヤフラム５ に大気圧Ｐ0 を印加する点において上記した差圧伝送器と異なっている。 このような構成からなる圧力発信器において、バリアダイヤフラム４，５にプ ロセス流体圧Ｐ1 （例：１００Ｋｇ／ｃｍ² ）と、大気圧Ｐ0 をそれぞれ印加す ると、バリアダイヤフラム４が右に変位し、その変位により内封液１６Ａが移動 してセンサ１２の半導体ダイヤフラム１３に加えられる。したがって、半導体ダ イヤフラム１３はこの時の圧力Ｐ1 に応じて変形し、その変形量が電気信号とし て取り出されることで圧力測定が行われる。 なお、圧力発信器においてはセンサ１２の耐圧特性を高くすることで高圧側に オーバーロードがかかった際のセンサ１２の破損を防止している。 圧力発信器の仕様圧力範囲は−１〜＋７００Ｋｇ／ｃｍ² 程度であり、センサ １２の耐圧性能は６〜１０Ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

このように差圧伝送器と圧力発信器とは使用目的および構造上異なることから 、従来は製造ラインを１本化することができず、そのため２つの製造ラインを必 要とし、また客先での仕様変更に対応できない、すなわち差圧伝送器を圧力発信 器として使用したり、反対に圧力発信器を差圧伝送器と使用したりすることがで きないという問題があった。

【０００９】 したがって、本考案は上記したような従来の問題点に鑑みてなされたもので、 その目的とするところは、差圧伝送器と圧力発信器を一体化することにより製造 ラインを１本化することができ、また客先での仕様変更に応じて差圧伝送器とし て使用したりあるいは圧力発信器として使用することができるようにした差圧・ 圧力発信器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため、検出器ボディの内室を２つの圧力室に仕切 るセンターダイヤフラムと、前記検出器ボディの各側面にそれぞれ設けられた一 対のバリアダイヤフラムと、前記検出器ボディの頂部に封入回路を仕切って配設 された半導体圧力変換器と、封入回路に封入された内封液とを備えた差圧・圧力 発信器において、一方のバリアダイヤフラムの裏側室は、一方のバリアダイヤフ ラム側に過剰圧力が加わった際一方のバリアダイヤフラムが着底することにより オーバーロード機構を構成し、前記半導体圧力変換器は、一方の面が一方の封入 回路に接続され他方の面が他方の封入回路に接続された差圧測定用ダイヤフラム と、一方の面が密閉空間に接続され他方の面が他方の封入回路に接続された圧力 測定用ダイヤフラムと、他方のバリアダイヤフラム側に過剰圧力が加わった際、 前記差圧測定用ダイヤフラムおよび圧力測定用ダイヤフラムがそれぞれ着底する 着底面を有するものである。

【００１１】

【作用】

本考案において、差圧伝送器として使用する場合には２つのバリアダイヤフラ ムに高圧と低圧がそれぞれ印加され、これにより差圧圧力変換器の差圧測定用ダ イヤフラムが変位して差圧を測定する。一方のバリアダイヤフラム側に過剰圧力 が加わった際、一方のバリアダイヤフラムが受圧側面に着底することで差圧測定 用ダイヤフラムの破損を防止する。他方のバリアダイヤフラム側に過剰圧力が加 わった際には差圧測定用ダイヤフラムおよび圧力測定用ダイヤフラムが着底面に それぞれ着底し、これらダイヤフラムの破損を防止する。 圧力発信器として使用する場合は、一方のバリアダイヤフラムに大気圧を、他 方のバリアダイヤフラムに測定圧力をそれぞれ印加し、これに伴い差圧圧力変換 器の圧力測定用ダイヤフラムが変位して圧力を測定する。過圧時は差圧伝送器と して使用する場合と同様である。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案に係る差圧・圧力発信器の一実施例を示す断面図、図２は半導体 圧力変換器の半導体ダイヤフラムとオーバーロード機構を示す拡大断面図である 。なお、図中図３および図４と同一構成部材のものに対しては同一符号をもって 示し、その説明を省略する。これらの図において、検出器ボディ１の内室１０は センターダイヤフラム８によって高圧側圧力室１０Ａと低圧側圧力室１０Ｂに仕 切られている。高圧側圧力室１０Ａと低圧圧力室１０Ｂの壁面は、センターダイ ヤフラム８と同形の波形面に形成されている。また、高圧側圧力室１０Ａの容積 は、低圧側に過剰圧力が加わった際センターダイヤフラム８を逃がすため低圧側 圧力室１０Ａよりも大きく設定されている。バリアダイヤフラム４，５の裏側室 １７，１８および低圧側圧力室１０Ｂの容積は略等しく、低圧側裏側室１８は、 低圧側に過剰圧力が加わった際、低圧側バリアダイヤフラム５が着底することで 、センサ１２を保護するオーバーロード機構を構成している。

【００１３】 ヘッダーカバー１１の内部には封入回路１４，１５に連通するセンサ室２３が 形成されており、このセンサ室２３に前記センサ１２が封入回路１４，１５を仕 切って配設されている。センサ１２は、一端開口部が低圧側封入回路１５に連通 し他端開口部に半円形の凹部２６が設けられた連通孔２５を有してセンサ室２３ の１つの内壁面に固着されたシリコンベース２７と、このシリコンベース２７の 表面に接合固定されたシリコン等からなるダイヤフラム部材２８とを備え、この ダイヤフラム部材２８の前記凹部２６に対応する部分が差圧測定用ダイヤフラム ２９を形成している。また、前記シリコンベース２７の表面には別の凹部３０が 前記凹部２６から離間して形成されており、この凹部３０は前記ダイヤフラム部 材２８によって覆われることにより密閉空間を形成すると共に大気圧に保持され ている。ダイヤフラム部材２８の前記凹部３０に対応する部分は圧力測定用ダイ ヤフラム３１を形成している。凹部２６，３０の内底面は高圧側に過剰圧力が加 わった際、差圧測定用ダイヤフラム２９と圧力測定用ダイヤフラム３１がそれぞ れ着底する着底面２６ａ，３０ａを形成しており、これによってこれらダイヤフ ラムのオーバーロード機構を形成している。そして、差圧測定用ダイヤフラム２ ９と圧力測定用ダイヤフラム３１の表面にはブリッジ結線された４つのストレン ゲージ３２，３３が周知の拡散法などによってそれぞれ形成されている。 その他の構成は図３に示した従来の差圧伝送器と同様である。

【００１４】 このような構成において、差圧伝送器として使用する場合は、２つの配管接続 口２１，２２を配管の高圧側と低圧側の２点に接続し、高圧側バリアダイヤフラ ム４に高圧Ｈｐ を、低圧側バリアダイヤフラム５に低圧Ｌｐ をそれぞれ印加す る。すると、この時の差圧（Ｈｐ −Ｌｐ ）に応じてこれら両バリアダイヤフラ ム４，５が変位し、その変位により封入回路１４，１５内の内封液１６Ａ，１６ Ｂが移動してセンターダイヤフラム８を変位させ、さらにセンターダイヤフラム ８の変位が内封液１６Ａ，１６Ｂを介してセンサ１２の差圧測定用ダイヤフラム ２９に加えられる。したがって、差圧測定用ダイヤフラム２９はその差圧に応じ て変形し、その変形量がストレンゲージ３２によって電気的に取り出され、増幅 された後計器に表示されることで差圧測定が行われる。 この時、圧力測定用ダイヤフラム３１も高圧Ｈｐによって変位するが、差圧測 定には何等関係しない。

【００１５】 高圧側に過剰圧力が発生すると、差圧発信器の場合、センサ１２の差圧測定用 ダイヤフラム２９が着底面２６ａに着底してオーバーロード機構を構成する。し たがって、ダイヤフラム２９の破損を防止することができる。また、この時圧力 測定用ダイヤフラム３０も図２二点鎖線で示すように変形して凹部３０の着底面 ３０ａに着底するため、ダイヤフラム３１の破損をも防止することができる。 低圧側に過剰圧力が発生すると、低圧側バリアダイヤフラム５が図１左方に変 位して受圧側面７に着底する。この時、差圧測定用ダイヤフラム２９も左方に変 位するが、低圧側バリアダイヤフラム５の着底によって差圧測定用ダイヤフラム ２９には一定圧力以上の圧力が加わらず、これによって同ダイヤフラム２９の破 損を防止することができる。したがって、配管接続時に高圧、低圧側圧力導入口 ２１，２２を間違えて配管の測定点に接続しても、ダイヤフラム４，５，８やセ ンサ１２を破損する虞れがない。

【００１６】 圧力発信器として使用する場合は、高圧側圧力導入口２１を配管の測定点に接 続し、低圧側圧力導入口２２を大気開放し、高圧側バリアダイヤフラム４に測定 圧力Ｐ1 を印加する。すると、この時の圧力Ｐ1 に応じてバリアダイヤフラム４ が変位し、その変位により封入回路１４内の内封液１６Ａが移動してセンターダ イヤフラム８を変位させ、さらにセンターダイヤフラム８の変位が内封液１６Ａ を介してセンサ１２の圧力測定用ダイヤフラム３１に加えられる。したがって、 圧力測定用ダイヤフラム３１はその圧力に応じて変形し、その変形量がストレン ゲージ３３によって電気的に取り出され、増幅された後計器に表示されることで 圧力測定が行われる。 この時、差圧測定用ダイヤフラム２９も測定圧力Ｐ1 によって変位するが、圧 力測定には何等関係しない。

【００１７】 過剰圧力が高圧側もしくは低圧側に加わった場合は上記した差圧伝送器として 使用する場合と全く同様である。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係る差圧・圧力発信器は、差圧伝送器と圧力発信 器を一体化して構成したので、製造ラインの一本化、部品の共通化を図ることが でき、また、客先での仕様変更に応じて差圧伝送器として使用したりあるいは圧 力発信器として使用することができるなど、その実用的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る差圧・圧力発信器の一実施例を示
す断面図である。

【図２】半導体圧力変換器の半導体ダイヤフラムとオー
バーロード機構を示す拡大断面図である。

【図３】差圧伝送器の従来例を示す断面図である。

【図４】圧力発信器の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 検出器ボディ ４，５ バリアダイヤフラム ６，７ 受圧側面 ８ センターダイヤフラム １０ 内室 １０Ａ 高圧側圧力室 １０Ｂ 低圧側圧力室 １１ ヘッダーカバー １２ 半導体圧力変換器 １４，１５ 封入回路 １６Ａ，１６Ｂ 内封液 ２１ 高圧側圧力導入口 ２２ 低圧側圧力導入口 ２６ 凹部 ２６ａ 着底面 ２７ シリコンベース ２８ ダイヤフラム部材 ２９ 差圧測定用ダイヤフラム ３０ 凹部 ３０ａ 着底面 ３１ 圧力測定用ダイヤフラム ３２，３３ ストレンゲージ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出器ボディの内室を２つの圧力室に仕
   切るセンターダイヤフラムと、前記検出器ボディの各側
   面にそれぞれ設けられた一対のバリアダイヤフラムと、
   前記検出器ボディの頂部に封入回路を仕切って配設され
   た半導体圧力変換器と、封入回路に封入された内封液と
   を備えた差圧・圧力発信器において、 一方のバリアダイヤフラムの裏側室は、一方のバリアダ
   イヤフラム側に過剰圧力が加わった際一方のバリアダイ
   ヤフラムが着底することによりオーバーロード機構を構
   成し、 前記半導体圧力変換器は、一方の面が一方の封入回路に
   接続され他方の面が他方の封入回路に接続された差圧測
   定用ダイヤフラムと、一方の面が密閉空間に接続され他
   方の面が他方の封入回路に接続された圧力測定用ダイヤ
   フラムと、他方のバリアダイヤフラム側に過剰圧力が加
   わった際、前記差圧測定用ダイヤフラムおよび圧力測定
   用ダイヤフラムがそれぞれ着底する着底面を有すること
   を特徴とする差圧・圧力発信器。