JPS5972033A - 圧力・絶対圧力発信器 - Google Patents

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】 本発明は過負荷保護手段を備えながら小形化が可能な圧
力・絶対圧力発信器に関するものである。

一般に、圧力発信器または絶対圧力発信器は、ダイアフ
ラムでシールされた本体ブロック内に形成された受圧室
内に圧力センサと封入液を設け、ダイアフラムで受圧し
た測定圧力を封入液を介して圧力センサに伝えるような
構造になっている。

しかしながら、従来は圧力センサがダイアフラムから離
れその間を長い通路で接続されているために容積が増し
、封入液量が多くなる。

このような圧力発信器においては、温度が上昇した場合
に多量の封入液が膨張してダイアフラムが室内側から圧
力を受け、外側からダイアフラムに加わる被測足圧力を
正確に圧力センサに伝えることができなくなる。特に、
圧力バイパス通路を有シ、ここにベローズとバックアッ
プスプリングからなる過負荷保護手段を内蔵したような
圧力発信器においては、封入液が充填される室内容量が
このスペースだけ大きくなるため、このような問題はよ
り大きくなる。

このような問題を解決するために、ダイアフラム径を大
きくして受圧面積を増加させ、封入液の膨張による影響
を低減させることも行なわれているが、このようにする
と、受圧室を形成する耐圧容器としての本体ブロックの
形状が大きくなって取扱いが不便であり、かつ材料を多
く使用するため経済的にも好ましくないという欠点があ
った。

本発明はこのような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、受圧室内の封入液の温度が上昇
してもダイアフラムに内圧があまシ加わらず、安定な測
定精度が得られる圧力・絶対圧力発信器を提供すること
にある。

本発明はこのような目的を達成するために、受圧室の容
積を少なくして封入液の量を減らし、封入液の膨張によ
るダイアフラムへの影響を減少させるようにしたもので
ある。

以下、本発明を実施例によシ詳細に説明する。

第１図は本発明を絶対圧力発信器に適用した一実施例の
縦断面図、第２図はそのハーメチックシール部分の横断
面図、第３図は第１図の■−■断面図である。図におい
て、ボディとなる円柱ブロック１には中心部に心方向に
貫通孔１ａが形成され、この貫通孔１ａには圧力・電気
変換素子としてのシリコンダイアフラムからなる圧力セ
ンサ２を一端で支持するシリコンと同じ膨張係数のガラ
スからなる円筒ホルダ２ａがはめ込まれ貫通孔１ａは測
定圧側（第１図の右方）の所定範囲が径がやや大きくな
っており、円筒ホルダ２ａは基準圧側（第１図の左方）
の部分で気密固定されている。

また、円柱ブロック１の貫通孔１ａの測定圧側にはこれ
よシ径の大きい空間部１ｂが形成され、この空間部１ｂ
と外周面との間に放射状に４５°毎に８個の孔１ｃが形
成され、この孔１Ｃにそれぞれシール端子３が挿入され
、ハーメチックシール４によって絶縁かつ気密状に保持
されている。シール端子３は内端部が圧力センサ２の外
周部に間隙をおいて設けられた中継ボード５を介して圧
力センサ２に対向し、外端部が円柱ブロック１の外周面
に突出している。そして、シール端子と中継ボード５は
金からなる細線６、中継ボード５と圧力センサ２は同じ
く細線７によってそれぞれ接続されている。第２図では
細線７は省略しである。なお、ガラスからなる円筒ホル
ダ２ａおよびパイレックス製のハーメチックシール４を
固着するために、円柱ブロック１はこれらのガラスに近
似した膨張係数を有するフエルニコ等の金属から構成さ
れている。円柱ブロック１の空間部１ｂには外側面に溝
８ａを有する絶縁円板８が所定深さに圧入され、空間部
１ｂの不要なスペースを埋めている。

また、円柱ブロック１の測定圧側端面には、連通孔９ａ
を有するバックプレート９が気密固定され、さらにこの
バックプレート９の外面にはダイアフラム１０が設けら
れその田辺部を気密固定されている。円柱ブロック１の
基準圧側端面にはバックプレート１１が気密固定され、
このバックプレート１１と円柱ブロック１の間に形成さ
れ貫通孔１ａの他端部に面する基準圧室１２はほぼ真空
状態に保たれている。

一方、円柱ブロック１には貫通孔１ａに対する圧力バイ
パス用にバイパス通路１３が形成され、この中に過負荷
保護機構１４が設けられている。

との過負荷保護機′！Ｒ１４は、その内部が円柱ブロッ
ク１の空間部１ｂに連通ずるベローズ１４ａとこのベロ
ーズ１４ａを縮む方向にバックアップするスプリング１
４ｂとからなる。

そして、円柱ブロック１、バックプレート９゜ダイアフ
ラム１０．ハーメチックシール４．圧力センサ２．ベロ
ーズ１４ａ等によって形成された気密空間の受圧室内に
はシリコンオイル等からなる封入液が充填される。この
封入液の封入圧によってダイアフラム１０はバックプレ
ート９の外面から離れその間に隙間が形成される。

以上の各要素によシ受圧ユニットが構成されている。

との受圧ユニットはボディ枠１５に組込まれて気密固定
され、ボディ枠１５はさらに電気ケース１６にねじ止め
によって取付けられる。ボディ枠１５の端にはコネクタ
１７が設けられ、このコネクタ１７と各シール端子３の
外端部との間はフレキシブルプリント板１８によって電
気的に接続されている。なお、１９はプロセスカバー、
２０は補助カバー、２１はプロセス入力圧口である。

一方、第３図に示すように、円柱ブロック１０１部には
外周面から凹部２２が形成され、この四部２２内には受
圧ユニットの温度特性を補正するための補正抵抗体２３
が配置され、この補正抵抗体２３はフレキシブルプリン
ト板１日に接続されている。

このような構成において、ダイアフラム１０にプロセス
入力圧口２１から被測定圧力としてのプロセス圧力が加
わると、この圧力は連通孔９ａ　ｒ溝８ａを軽て封入液
を介して圧力センサ２に伝達される。圧力センサ２にて
この圧力は電気量に変換され、この電気信号は細線８．
中継ボード５゜細線６．シール端子３．フレキシブルプ
リント板１８を経てコネクタ１７に導かれ、ここから図
示しない電気回路に発信される。

ことで、ダイアフラム１０に加えられた圧力は、同時に
バイパス通路１３にも伝達され、ベローズ１４ａの内部
に圧力が生じる。このため、ベローズ１４ａは伸びる方
向に変位しようとするが、スプリング１４ｂによって一
定の力でバックアップされているために変位しない。こ
の一定の力は、圧力センサ２が測定可能な最大圧力がベ
ローズ１４ａに加わったときでも、ベローズ１４ａが変
位しないような値に設定されている。従って、この圧力
範囲では封入液の移動はほとんどない。そして、測定圧
力範囲を越えて前記最大圧力以上の圧力が加わった場合
は、スプリング１４ｂはこの力に抗し得すたわんでベロ
ーズ１４ａは伸びる。同時に、ダイアフラム１０もバッ
クプレート９に接近して変位し、やがてバックプレート
９の外面に密着し、受圧室内への圧力伝達はここで止め
られる。これによって、圧力センサ２には過大な圧力が
加わらないようになっている。

この絶対圧力発信器は円柱ブロック、バックプレート等
によシ圧力検出部をユニット化しているため、との受圧
ユニットの状態で性能テスト、検査等が可能となシ、合
格したものだけをボディ枠に組込むことができる。従来
の構造ではボディ全体を組立てた後でないとテストが行
なえ力かったのに対し、本発信器では製作過程における
不良による損失が大幅に減少できる。また、従来では圧
力センサの温度特性を補正するだめの補正抵抗体は、応
答性をよくするためセンサ近くの中継セラミック基板上
に設けられているが、封入液を封入した受圧ユニット全
体として温度補正を行なうのには受圧ユニット外に取付
けた方がよい。本発信器では、円柱ブロックの外周面に
形成した凹部内に補正抵抗を設置しであるため、受圧ユ
ニット全体の温度補正ができ、しかも円柱ブロックが小
形にできるので応答性もあまシ損なわれることはない０ なお、以上の実施例において、円筒ホルダはガラスで形
成したが、低膨張率の金属で形成することもできる。ま
た、ダイアフラムには平板状のものを用いたが、波形状
に形成することもできる。

この場合バックプレートの外面も波形に形成される。ま
た、絶縁円板を用いずに圧力センサとシー−ル端子の内
端部とを直接細線で接続することもできる。また、基準
圧室はほぼ真空状態にして圧力センサの測定圧側に加え
られる被測定圧力と対抗するようにしであるが、この基
準圧室内に数１０ｍＨｐａｂθ、の気体を封入し、封入
液の温度膨張等の体積変化分に同等に対抗し得るような
圧力をここに発生させ、圧力センサに対する温度変化の
影響を低減させることもできる。この場合、受圧カプセ
ルが小形にできるために基準圧室も小形にでき、また、
封入液も小量であるため圧力補償用の気体の封入量も少
々くてよい。また、ハーメチックシールしたシール端子
は４５°毎に８軍配列した例で説明したが、その本数お
よび配列は種々変更できる。

以上の実施例は絶対圧力発信器として使用した場合につ
いて説明したが、第４図に示すように、圧力発信器とし
て使用することもできる。

第４図は本発明の他の実施例の縦断面図であシ、第１図
と同一または相当部分には同一符号を付しである。２５
は連通孔２５ａを有するバックプレート、２６は大気圧
開放口である。圧力センサ２には大気圧力とこれよシ高
圧のプロセス被測定圧力との差が加わることになる。他
の動作は第１図の実施例と同様である。

以上述べたように、不発明に係る圧力・絶対圧力発信器
によると、円柱ブロックの貫通孔に挿入固定した円筒ホ
ルダの一端に圧力センサを接合し、貫通孔のバイパス通
路内に過負荷保護手段を設り１、円柱ブロックの両端面
にバックプレートを気密固定し、測定圧側のバックプレ
ートの外面に隙間を介してダイアフラムを気密固定し、
さらに、円柱ブロックに外端部が外方に突出し内端部が
圧力センサに対向するように放射状にシール端子を気密
固定したことによシ、受圧室内の容積を大幅に小さくす
ることが可能となる。この結果、この内に封入される封
入液の量を少なくすることができ、封入液の温度膨張に
よってダイアフラムへ内部から与える圧力の影響も少な
くなシ、温度による圧力測定誤差を低減できる。また、
同時に、ブロックの形状を小さくできるので受圧ユニッ
トの小形化をはかることができ、取扱いが容易になると
ともにコストも低減できる効呆がある。

さらに、円柱ブロックの外周面の凹部門に補正抵抗体を
設置することによシ、受圧ユニット全体の温度補正を応
答性よく行なうことが可能となシ、温度による圧力測定
誤差をより低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を絶対圧力発信器に適用した一実施例の
縦断面図、第２図はノ・−メチツクシール部分の横断面
図、第３図は第１図の■−■断面図、第４図は他の実施
例の縦断面図である。 １・・・・円柱ブロック、１ａ・・・・貫通孔、２・命
・・圧力センサ、２ａ　・・・・円筒ホルダ、３・・・
−シール端子、４・・・・ハーメチックシール、９．１
１・・・・バックプレート、９ａ・・・ｅ連通孔、１０
・・・・ダイアフラム、１３・・・・バイパス通路、１
４・・・・過負荷保護手段、１４ａ・・・・ベローズ、
１４ｂ・・・・スプリング、１５・・優・ボディ枠、１
７・・・・コネクタ、１８・・・・フレキシブルプリン
ト板。 特許出願人　　　　山武ノ・ネウエル株式会社代理人　
　山川数構（ほか１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心部に貫通孔を有する円柱ブロックと、前記貫
   通孔に挿入され少なくともその一部が気密固定された円
   筒ホルダの一端に支持され前記貫通孔の一端近くに配置
   された圧力センサと、前記円柱ブロックに対し外端部が
   外方に突出し内端部が前記圧力センサに対向するように
   放射状に配置して気密固定されたシール端子と、前記貫
   通孔の前記一端側を覆うように前記円柱ブロックに気密
   固定された前記貫通孔に通ずる連通孔を有するバックプ
   レートと、このバックプレートの外面に設けられ周辺部
   を気密固定されたダイアフラムと、前記貫通孔の他端に
   真空または大気圧が導けるように覆って前記円柱ブロッ
   クに気密固定されたバックプレートと、前記円柱ブロッ
   ク内に形成された前記貫通孔に対するバイパス通路内に
   配置されたベローズとバックアップスプリングからなる
   過負荷保護手段とを備えた圧力・絶対圧力発信器。
2. （２）中心部に貫通孔を有する円柱ブロックと、前記貫
   通孔に挿入され少なくともその一部が気密固定された円
   筒ホルダの一端に支持され前記貫通孔の一端近くに配置
   された圧力センサと、前記円柱ブロックに対し外端部が
   外方に突出し内端部が前記圧力センサに対向するように
   放射状に配置して気密固定された端子棒と、前記貫通孔
   の前記一端側を覆うように前記円柱ブロックに気密固定
   された前記貫通孔に通ずる連通孔を有するバックプレー
   トと、前記バックプレートの外面に設けられ周辺部を気
   密固定されたダイアフラムと、前記貫通孔の他端を真空
   または大気圧が導けるように覆って前記円柱ブロックに
   気密固定されたバックプレート吉、前記円柱ブロック内
   に形成された前記貫通孔に対するバイパス通路内に配置
   されたベローズとバックアップスプリングからなる過負
   荷保護手段と、前記円柱ブロックの一部に外面から形成
   された凹部内に配置された温度補正用の抵抗体とを備え
   た圧力・絶対圧力発信器。