JPH0843229A - 圧力測定装置 - Google Patents

圧力測定装置

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JPH0843229A
JPH0843229A JP18135894A JP18135894A JPH0843229A JP H0843229 A JPH0843229 A JP H0843229A JP 18135894 A JP18135894 A JP 18135894A JP 18135894 A JP18135894 A JP 18135894A JP H0843229 A JPH0843229 A JP H0843229A
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JP
Japan
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diaphragm
pressure
cover
fluid
insulating film
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JP18135894A
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English (en)
Inventor
Atsushi Kudo
厚志 工藤
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Azbil Corp
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Azbil Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイヤフラムとカバー間で電気回路を形成せ
ず、ダイヤフラムの電気化学的な腐食を防止する。 【構成】 シールダイヤフラム6を保護するカバー20
の内面に絶縁膜32を形成し、シールダイヤフラム6と
カバー20とを電気的に絶縁する。シールダイヤフラム
6とカバー20を電気的に絶縁すると、その電位差に起
因する電気回路が形成されず、電気回路が形成されなけ
れば、被測定流体がシールダイヤフラム6に直接接触し
ても、局部電池は形成されず、シールダイヤフラム6の
電気化学的な腐食を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤフラムの変位によ
って差圧、圧力等を測定する圧力測定装置に関し、特に
局部電池の形成によるダイヤフラムのガルバニック腐食
を防止し得るようにした圧力測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の圧力測定装置の代表的なものと
しては、2点間の差圧を測定してプロセス制御流体の圧
力を測定する差圧・圧力発信器が知られている。この種
の差圧・圧力発信器は一般に高圧側および低圧側のシー
ルダイヤフラムに各プロセス流体圧を与え、検出器ボデ
ィ内における封入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:実公昭59−3044
4号等)。
【0003】図2はかかる差圧・圧力発信器の従来例を
示すもので、これを概略説明すると、1は高圧側ボディ
2と低圧側ボディ3を電子ビーム等によって一体的に接
合して形成された円板状の検出器ボディ、4は検出器ボ
ディ1の溶接部、5,6は検出器ボディ1の高圧,低圧
側の各受圧側面7,8に周縁部を溶接固定されて配設さ
れたシールダイヤフラムである。シールダイヤフラム
5,6の素材としては、耐食性が要求される場合、タン
タル、チタン、ステンレス鋼、Ni基合金等によって皿
状に形成され、受圧側面7,8に対向する中央部がこれ
ら受圧側面と同形の同心円状波形面を形成している。9
は検出器ボディ1の中央接合部に設けた内室10を2つ
の室、すなわち高圧側ボディ内室10Aと低圧側ボディ
内室10Bとに仕切るセンターダイヤフラム、11は検
出器ボディ1の上部外周面に加工形成されたヘッダーカ
バー取付部12に溶接固定されたヘッダーカバー、13
はヘッダーカバー11内に組み込まれた差圧測定用圧力
センサで、この圧力センサ13の半導体ダイヤフラム1
4の表裏面にプロセス流体の高圧PH と、低圧PL を、
検出器ボディ1内の封入回路15,16に封入したシリ
コンオイル等の圧力伝達用封入液17A,17Bを介し
てそれぞれ伝達するようにしている。封入回路15,1
6にはリストリクタ18が圧入固定されており、これに
よってプロセス流体の急激な圧力変動や脈動を抑制し、
前記ダイヤフラム5,6,9および圧力センサ13を保
護している。なお、19,20は検出器ボディ1の各側
面に嵌合固定されシールダイヤフラム5,6を保護する
カバーである。
【0004】このような構成からなる差圧・圧力発信器
において、シールダイヤフラム5,6にプロセス流体の
高圧PH と、低圧PL をそれぞれ印加すると、この時の
差圧(PH −PL )に応じてこれら両ダイヤフラム5,
6が変位し、その変位により封入液17A,17Bが移
動してセンターダイヤフラム9を変位させ、さらにセン
ターダイヤフラム9の変位が封入液17A,17Bを介
して圧力センサ13の半導体ダイヤフラム14に加えら
れる。したがって、半導体ダイヤフラム14はその差圧
に応じて変形し、その変形量が電気信号に変換されて取
り出されることで差圧測定が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した差
圧・圧力発信器において、被測定流体中に含まれている
水素原子の一部がシールダイヤフラム5,6の表面に吸
着すると、ダイヤフラムを拡散、透過して封入液17
A,17B中に侵入する。この現象を水素透過という。
そして、封入液中に水素ガスとなって溜まると、封入液
17A,17Bの圧力が変化するため、正確な差圧測定
ができなくなったり、水素脆性によってダイヤフラム
5,6自体が劣化し、測定不能になるという問題があっ
た。この水素透過において、シールダイヤフラム表面に
水素原子が吸着する過程には次の2つがある。 高温、高圧下において気体の水素分子はそのエネル
ギが高いためにダイヤフラム表面に解離、吸着する。 被制御流体が液体の場合、カバー19,20、被制
御流体の導圧管、配管、その他付属品に存在する亜鉛、
アルミニウム等がアノードとなり、シールダイヤフラム
がカソードとなって電池が形成され、ダイヤフラム表面
に水素原子が発生する。
【0006】水素原子の発生、封入液内への侵入、滞留
のメカニズムは、次のように推定される。すなわち、シ
ールダイヤフラム5,6の金属より検出器ボディ1、カ
バー19,20等の金属(ステンレス,炭素鋼,アルミ
ニウム等)の方が卑(イオン化傾向が大きい)である
と、次式で示すように検出器ボディ1やカバー19,2
0の金属(M)が、被測定流体内に溶出して電子を放出
する。 M→M2 +2e- ・・・・(1) 次いで、起こる反応は、次式に基づくものが主になる。 2H+ +2e- →2H ・・・・(2) したがって、シールダイヤフラム5,6側に上記式
(2)の反応が起これば、その表面に吸着した水素原子
Hは、その大部分が、次式に基づいて分子状の水素とな
り、水素ガスとなる。 2H→H2 ・・・・(3) この水素ガスH2 は、分子の大きさからダイヤフラムを
透過することは不可能であるが、一部の水素原子Hは、
上式(2)における水素原子の状態のときにダイヤフラ
ム中を拡散、透過し、封入液中に侵入して水素ガスとな
る。
【0007】そこで、このような水素原子Hの透過を防
止するために、従来はダイヤフラムの表面に金(Au)
をメッキ等によりコーティングしたり(実開昭62−8
6528号公報)、あるいはまた金属層と絶縁層とで多
層コーティングする方法(特開平5−209800号公
報)が提案されている。
【0008】しかしながら、このような方法においても
以下に述べるような問題があった。ダイヤフラムにAu
等をコーティングする方法は、Au自体が密度が小さく
イオントラップ機能を有し、吸着水素原子の拡散、透過
を防止する効果を有するが、上記による電気化学的な
現象が原因となる場合には殆ど防ぐことができなかっ
た。すなわち、検出器ボディ1、カバー19,20等の
金属よりもイオン化傾向が小さいAuをコーティングす
ると、例えばAuとカバー19,20との間でその電位
差に起因する電気回路が形成され、Auコーティングに
ピンホールがあると、このピーンホールにより被測定流
体とダイヤフラムが直接接触するため、前記電気回路に
よる局部電池が形成され、ダイヤフラム自身が局部的に
腐食を起こす。この腐食をガルバニック腐食と呼んでい
る。ダイヤフラムは、厚さが通常0.1mm程度である
ため、ガルバニック腐食により孔が明くと、測定不能に
なる。
【0009】一方、上記特開平5−209800号公報
に開示された多層コーティング方法は、図3に示すよう
にシールダイヤフラム25の被測定流体と接する面に、
水素透過防止金属層26、中間金属層27および絶縁層
28を順次積層コーティングし、水素透過防止金属層2
6によって水素原子の透過を防止するように構成したも
のである。中間金属層27は、水素透過防止金属層26
と絶縁層28との線膨張係数の差による応力を緩和し、
コーティング層の密着性を向上させるもので、水素透過
防止金属層26を構成する金属(例:金、タングステ
ン)よりもイオン化傾向が大きく、かつ水素透過防止金
属層26を構成する金属の線膨張係数と絶縁層28を構
成する材料の線膨張係数との中間の線膨張係数を有する
金属(例:チタン、タングステン、クロム、モリブデン
等)が用いられる。これにより検出器ボディ29との電
位差が低減され、局部電池の形成によるダイヤフラムの
ガルバニック腐食を低減防止する。絶縁層28はダイヤ
フラム25の耐食性を確保すると共に、被測定流体側表
面での電気化学反応を防止するもので、SiC,Al2
3 ,AlN ,SiO2 等で形成される。このような
構成によれば、金等からなる水素透過防止金属層を中間
金属層と絶縁層によって覆っているので、検出器ボディ
側との電位差が低減され、局部電池の形成によるガルバ
ニック腐食を低減防止することができる反面、膜形成工
程が3工程と多く、製作に時間がかかるという問題があ
った。また、水素原子の透過を防止するため、各層の膜
厚を厚く形成すると、それだけ時間を要するばかりか、
ダイヤフラム自体の剛性が増大し、ダイヤフラムの応答
特性を損なうという問題もあった。
【0010】本発明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あり、その目的とするところは、ダ
イヤフラムとカバー間での局部電池の形成によるダイヤ
フラムのガルバニック腐食を防止し得るようにした圧力
測定装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、圧力伝達用封入液が封入された検出器ボディ
の各受圧側面に、一面が被測定流体に接し、他面が前記
圧力伝達用封入液に接するダイヤフラムと、流体導入孔
を有し前記ダイヤフラムを保護するカバーとをそれぞれ
配設した圧力測定装置において、前記カバーの内面に絶
縁膜を形成し、前記ダイヤフラムとカバーを電気的に絶
縁したことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明において、絶縁膜はダイヤフラムとカバ
ー間を絶縁することで、これら両部材間に電気回路が形
成されないようにする。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明に係る圧力測定装置の一実施例を示す要部拡
大断面図である。なお、図中図2と同一構成部材のもの
に対しては同一符号をもって示す。同図において、本発
明は検出器ボディ1の低圧側受圧側面にOリング31を
介して嵌合固定されシールダイヤフラム6を保護するカ
バー20の内面に絶縁膜32を形成したものである。カ
バー20はステンレス、炭素鋼等で製作され、低圧側測
定流体をシールダイヤフラム6に導く導圧管33の一端
が接続される流体導入孔34を有している。カバー20
が炭素鋼で製作されている場合、錆止めのため通常亜鉛
(Zn)メッキされているので、その上に絶縁膜32が
形成される。絶縁膜32の形成箇所としては本実施例に
おいてはカバー内面全体に形成した場合を示したが、こ
れに限らず、シールダイヤフラム6との接触部にのみ形
成されるものであってもよい。
【0014】絶縁膜32としては、セラミックス、有機
材料等が用いられる。絶縁膜32がセラミックスの場合
は、SiC,Al23 ,Si34 ,SiO2 ,Zr
2等で形成される。有機材料の場合は、塩化ゴム、塩
酸ゴム、合成ゴム、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ケイ素樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂
等で形成される。絶縁膜32の厚さとしては、シールダ
イヤフラム6とカバー20を電気的に絶縁し、微小な電
流を断ち切れればよいので、数μm以上であればよい。
その他の構成は図2に示した従来構造と同様である。
【0015】なお、図1においては低圧側のカバー20
についてのみ示したが、高圧側のカバー19(図2)に
ついても低圧側カバー20と同様に構成されている。ま
た、図1においては絶縁膜32の厚さを便宜上厚く示し
たが、実際の寸法と異なっている。
【0016】かくしてこのような構成からなるカバー2
0を備えた差圧・圧力発信器においては、カバー20の
内面を絶縁膜32によって覆い、これによってシールダ
イヤフラム6とカバー20とを電気的に絶縁しているの
で、これら両部材間にその電位差に起因する電気回路が
形成されず、したがって、局部電池の形成による電気化
学的なダイヤフラムの腐食を低減防止することができ
る。その結果、ダイヤフラムの耐久性を向上させること
ができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る圧力測
定装置によれば、圧力伝達用封入液が封入された検出器
ボディの受圧側面に配設されダイヤフラムを保護するカ
バーの内面に絶縁膜を形成し、ダイヤフラムとカバーを
電気的に絶縁したので、これら両部材間で電気回路が形
成されず、したがって、この電気回路による局部電池も
形成されず、ダイヤフラムの電気化学的な腐食を確実に
防止することができ、ダイヤフラムの耐久性を向上させ
ることができる。また、ダイヤフラム自体には多層膜等
を形成する必要がないので、製作が簡単で、ダイヤフラ
ム自体の剛性を増大させたりすることがなく、通常のも
のと変わらない精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る圧力測定装置の一実施例を示す
要部の拡大断面図である。
【図2】 差圧・圧力発信器の従来例を示す断面図であ
る。
【図3】 シールダイヤフラムの従来構造を示す要部拡
大断面図である。
【符号の説明】
1…検出器ボディ、5…波状のシールダイヤフラム、6
…波状のシールダイヤフラム、7…受圧側面、8…受圧
側面、9…センターダイヤフラム、10…内室、13…
差圧測定用圧力センサ、14…半導体ダイヤフラム、1
5…封入回路、16…封入回路、17A,17B…圧力
伝達用封入液、32…絶縁膜、33…導圧管、34…流
体導入孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力伝達用封入液が封入された検出器ボ
    ディの各受圧側面に、一面が被測定流体に接し、他面が
    前記圧力伝達用封入液に接するダイヤフラムと、流体導
    入孔を有し前記ダイヤフラムを保護するカバーとをそれ
    ぞれ配設した圧力測定装置において、前記カバーの内面
    に絶縁膜を形成し、前記ダイヤフラムとカバーを電気的
    に絶縁したことを特徴とする圧力測定装置。
JP18135894A 1994-08-02 1994-08-02 圧力測定装置 Pending JPH0843229A (ja)

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JP18135894A JPH0843229A (ja) 1994-08-02 1994-08-02 圧力測定装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004001359A1 (de) * 2002-06-19 2003-12-31 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmesseinheit
JP2009540271A (ja) * 2006-06-07 2009-11-19 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト 膜を有するセンサ用の膜保護体及び膜を有するセンサと膜保護体
WO2012133065A1 (ja) * 2011-03-29 2012-10-04 オムロン株式会社 圧力センサパッケージ

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