JPH0783777A - 差圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定ラインから差圧測定装置を取外す事無
く、封入液の漏洩を自己診断出来る差圧測定装置を提供
する。 【構成】 差圧センサと、温度センサと、高圧側と低圧
側とのシールダイアフラムにより２個の封入液室が形成
される差圧測定装置において、前記それぞれのシールダ
イアフラムに設けられた歪検出素子と、前記差圧センサ
出力と温度センサ出力と前記歪検出素子出力との関係を
メモリーするメモリー手段と、自己診断時の差圧センサ
出力値と温度センサ出力値とから該メモリー手段にメモ
リーされている該当歪検出素子出力値を呼び出し前記自
己診断時の実際の前記歪検出素子出力値と比較してその
差が所定値を越えた場合に前記シールダイアフラムが漏
洩していると判断するＣＰＵとを具備したことを特徴と
する差圧測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定ラインから差圧測
定装置を取外す事無く、シールダイアフラムの漏洩を自
己診断出来る差圧測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５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、特開昭５９―５６１３７
号の第１図に示されている。図において、ハウジング１
の両側にフランジ２、フランジ３が嵌合い組み立てられ
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Ｐ_Hの高圧流体の導入口５、圧力Ｐ_L
の低圧流体の導入口４が設けられている。

【０００３】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。シリコンダ
イアフラム８は、単結晶のシリコン基板８１に凹部８２
を形成して形成される。

【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】シリコン基板８１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９１を形成
する。４っのストレインゲ―ジ９１は、シリコンダイア
フラム８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、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Δ
Ｐの変化として検出される。

【０００６】９２は、ストレインゲ―ジ９１に一端が取
付けられたリ―ドである。９３は、リ―ド９２の他端が
接続されたハ―メチック端子である。９４は、ストレイ
ンゲ―ジ９１の近くに設けられた温度センサである（図
示せず）。支持体９は、ハ―メチック端子を備えてお
り、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。

【０００７】ハウジング１とフランジ２、およびフラン
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内に第１，第２シールダ
イアフラム１３，１２を設け、このシールダイアフラム
１２，１３と対向するハウジング１の壁１０Ａ，１１Ａ
にシールダイアフラム１２，１３と類似の形状のバック
プレ―トが形成されている。

【０００８】シールダイアフラム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。そし
て、シールダイアフラム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１０１，１０２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。

【０００９】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、シールダイアフラム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。一方、低圧側から圧力が作用した場合、シールダ
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。

【００１０】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９１に因って電気的に取出され、差圧の測
定が行なわれる。

【００１１】

【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、何らかの原因で、シールダイアフラ
ム１２，１３から封入液１０１，１０２が漏洩しだした
場合、漏れは、僅かづつ、しかも徐々に漏れるので、出
力がはっきりと異常になり、故障となるまで発見できな
かった。

【００１２】例えば、シールダイアフラム１２，１３が
ハウジング１にくっついてしまい、入力が加わっても、
出力が変わらなくなるとかで、初めて発見される。ある
いは、入力テストをして、入力異常から、故障個所を調
べて初めて発見される。

【００１３】加えるに、シールダイアフラム１２，１３
に、封入液１０１，１０２の漏れが生じた場合には、差
圧測定装置そのものの特性に直接影響があり、プロセス
の自動制御に支障をきたすことになる。

【００１４】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、測定ラインから差圧測定装置を
取外す事無く、シールダイアフラムの漏洩を自己診断出
来る差圧測定装置を提供するにある。

【００１５】

【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、 （１）差圧センサと、温度センサと、高圧側と低圧側と
のシールダイアフラムにより２個の封入液室が形成され
る差圧測定装置において、前記それぞれのシールダイア
フラムに設けられた歪検出素子と、前記差圧センサ出力
と温度センサ出力と前記歪検出素子出力との関係をメモ
リーするメモリー手段と、自己診断時の差圧センサ出力
値と温度センサ出力値とから該メモリー手段にメモリー
されている該当歪検出素子出力値を呼び出し前記自己診
断時の実際の前記歪検出素子出力値と比較してその差が
所定値を越えた場合に前記シールダイアフラムが漏洩し
ていると判断するＣＰＵとを具備したことを特徴とする
差圧測定装置。 （２）ハウジングの両側面にそれぞれ設けられた第１，
第２シールダイアフラムと、該第１，第２シールダイア
フラムに加わる差圧を封入液を介して検出する検出素子
とを具備する差圧測定装置において、前記第１シールダ
イアフラムを覆って設けられ該第１シールダイアフラム
と第３シールダイアフラム室を構成する第３シールダイ
アフラムと、前記第２ールダイアフラムを覆って設けら
れ該第２シールダイアフラムと第４シールダイアフラム
室を構成する第４シールダイアフラムとを具備したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の差圧測定装置
を構成したものである。

【００１６】

【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、シール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、シール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ダイアフラムに伝達
される。

【００１７】従って、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。

【００１８】次に、自己診断時においては、ＣＰＵにお
いて、自己診断時の差圧センサ出力値と温度センサ出力
値とから、メモリー手段にメモリーされている該当歪検
出素子出力値を呼び出し、自己診断時の実際の歪検出素
子出力値と比較して、その差が所定値を越えた場合にシ
ールダイアフラムが漏洩していると判断する。以下、実
施例に基づき詳細に説明する。

【００１９】

【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５と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図５と相違部分のみ説明する。

【００２０】２１は、それぞれのシールダイアフラム１
２，１３に設けられた歪検出素子である。歪み検出素子
２１は、図２に示す如く、以下の如くして形成する。 （１）スパッタリングでシールダイアフラム１２，１３
の表面に絶縁膜としての酸化シリコン膜２２を形成す
る。

【００２１】（２）スパッタリングで酸化シリコン膜２
２の表面に歪み検出素子２１としてのクロム膜を形成す
る。 （３）金蒸着によりリード線用の端子２３を形成する。 ３１は、図３に示す如く、差圧センサ出力と温度センサ
出力と歪検出素子２１出力との関係をメモリーするメモ
リー手段である。

【００２２】３２は、図３に示す如く、自己診断時の差
圧センサ出力値と温度センサ出力値とから、メモリー手
段３１にメモリーされている該当歪検出素子出力値を呼
び出し、自己診断時の実際の歪検出素子出力値と比較し
て、その差が所定値を越えた場合に、シールダイアフラ
ム１２（１３）が漏洩していると判断するＣＰＵであ
る。

【００２３】なお、メモリー手段３１とＣＰＵ３２は、
この場合は、変換部ケース内のアンプに収納されてい
る。（図示せず）

【００２４】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、シールダイアフラム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。

【００２５】一方、低圧側から圧力が作用した場合、シ
ールダイアフラム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。従って、
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８が歪み、この歪み量がストレインゲ―ジ９１に因っ
て電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。

【００２６】次に、自己診断時においては、ＣＰＵ３２
において、自己診断時の差圧センサ出力値と温度センサ
出力値とから、メモリー手段３１にメモリーされている
該当歪検出素子出力値を呼び出し、自己診断時の実際の
歪検出素子出力値と比較して、その差が所定値を越えた
場合にシールダイアフラムが漏洩していると判断する。

【００２７】以下、具体的な自己診断動作に就いて説明
する。 （１）校正時 差圧測定装置の測定特性の校正方法は、数カ所の温度に
おける入出力特性を測定し、そのデータをもとに、コン
ピュータ処理を行い、差圧測定装置の出力値ｍは

【００２８】ｍ＝ｆ（Ｒ，Ｔ） Ｒ ：ストレインゲージ９１の出力 Ｔ ：温度センサ９４の出力 となる関数ｍを求める。

【００２９】一方、この校正時と同時に、歪み検出素子
２１の出力を測定し、 高圧側歪み検出素子２１の出力値Ｒ_Hは Ｒ_H＝ｆ_gH（Ｒ，Ｔ） 低圧側歪み検出素子２１の出力値Ｒ_Lは Ｒ_L＝ｆ_gL（Ｒ，Ｔ） となる関数Ｒ_H、Ｒ_Lを求めておく。

【００３０】（２）自己診断時 差圧が印加され、Ｒ´，Ｔ´の値のとき、ｍ＝ｆ（Ｒ
´，Ｔ´）が演算されて測定差圧が測定される。同時
に、Ｒ_H＝ｆ_gH（Ｒ´，Ｔ´）、Ｒ_L＝ｆ_gL（Ｒ´，Ｔ
´）をメモリー手段３１で演算し、自己診断時の実際の
歪み検出素子２１の出力値Ｒ_H´、Ｒ_L´とＣＰＵ３２で
比較する。

【００３１】Ｒ_H´−ｆ_gH（Ｒ´，Ｔ´）又はＲ_L´−ｆ
_gL（Ｒ´，Ｔ´）の差が、設定した許容範囲をオーバー
した場合には、シールダイアフラム１２又は１３に異常
が発生し、正常な動作をしていないとＣＰＵ３２で判断
する。この場合は、アラーム信号を発する。

【００３２】シールダイアフラム１２，１３が完全に腐
食され、孔があいた場合には、ストレインゲージ９１に
差圧は伝達されるものの、シールダイアフラム１２，１
３は変形しなくなり、歪み検出素子２１の出力Ｒ_H´、
Ｒ_L´は≒０になる。

【００３３】この結果、封入液１０１，１０２の漏洩が
僅かあっても、本発明の差圧測定装置は動作する事に基
づき、装置が完全にダウンして初めて、封入液１０１，
１０２の漏洩に気付く様な恐れがなく、封入液１０１，
１０２の漏洩を容易に早期に検知することができる。ま
た、装置のダウンする前にダウンの予知診断ができる。

【００３４】更に、測定流体の流れを止めることなく、
自己診断が可能であるので、プロセスの流れを乱すこと
がない差圧測定装置が得られる。図４は本発明の他の実
施例の要部構成説明図である。図において、図５と同一
記号の構成は同一機能を表わす。以下、図５と相違部分
のみ説明する。

【００３５】４１は、第１シールダイアフラム１３を覆
って設けられ、第１シールダイアフラム１３と第３シー
ルダイアフラム室４２を構成する第３シールダイアフラ
ムである。４３は、第２シールダイアフラム１２を覆っ
て設けられ、第２シールダイアフラム１２と第４シール
ダイアフラム室４４を構成する第４シールダイアフラム
である。

【００３６】４５は、第１シールダイアフラム１３と第
３シールダイアフラム３１との間に設けられたボディで
ある。４６は、第２シールダイアフラム１２と第４シー
ルダイアフラム３３との間に設けられたボディである。
１０３は、第３シールダイアフラム室４２に満たされた
封入液である。１０４は、第４シールダイアフラム室４
４に満たされた封入液である。

【００３７】本実施例においては、封入液１０３，１０
４の漏洩が僅かあっても、本発明の差圧測定装置は動作
する事に基づく、装置が完全にダウンして初めて、封入
液１０３，１０４の漏洩に気付く様な恐れがなく、封入
液１０３，１０４の漏洩を容易に早期に検知することが
できる。また、装置のダウンする前にダウンの予知診断
ができる。

【００３８】加えるに、第１シールダイアフラム１３を
覆って設けられ、第１シールダイアフラム１３と第３シ
ールダイアフラム室３２を構成する第３シールダイアフ
ラム３１と、第２ールダイアフラム１２を覆って設けら
れ、第２シールダイアフラム１２と第４シールダイアフ
ラム室３４を構成する第４シールダイアフラム３３とが
設けられ、第３シールダイアフラム室３２と第４シール
ダイアフラム室３４とに、封入液１０３，１０４が満た
されている。

【００３９】従って、腐食性の測定液等により封入液１
０３，１０４が漏れたとしても、封入液１０１，１０２
は漏れることが無いので、差圧測定装置としての機能が
全く損ぜられることがない装置が得られる。

【００４０】また、前述の実施例においては、差圧測定
装置に就いて説明したが、これに限ることはなく、圧力
測定装置でも良い。圧力測定装置は差圧測定装置の一方
の圧力を大気圧或いは真空にしたものであり、実質的に
差圧測定装置であるからである。尚この場合は、測定圧
側を大気圧或いは真空にして零点をチェックすることに
なる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、 （１）差圧センサと、温度センサと、高圧側と低圧側と
のシールダイアフラムにより２個の封入液室が形成され
る差圧測定装置において、前記それぞれのシールダイア
フラムに設けられた歪検出素子と、前記差圧センサ出力
と温度センサ出力と前記歪検出素子出力との関係をメモ
リーするメモリー手段と、自己診断時の差圧センサ出力
値と温度センサ出力値とから該メモリー手段にメモリー
されている該当歪検出素子出力値を呼び出し前記自己診
断時の実際の前記歪検出素子出力値と比較してその差が
所定値を越えた場合に前記シールダイアフラムが漏洩し
ていると判断するＣＰＵとを具備したことを特徴とする
差圧測定装置。 （２）ハウジングの両側面にそれぞれ設けられた第１，
第２シールダイアフラムと、該第１，第２シールダイア
フラムに加わる差圧を封入液を介して検出する検出素子
とを具備する差圧測定装置において、前記第１シールダ
イアフラムを覆って設けられ該第１シールダイアフラム
と第３シールダイアフラム室を構成する第３シールダイ
アフラムと、前記第２ールダイアフラムを覆って設けら
れ該第２シールダイアフラムと第４シールダイアフラム
室を構成する第４シールダイアフラムとを具備したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の差圧測定装置
を構成した。

【００４２】この結果、第１請求項の構成によれば、封
入液の漏洩が僅かあっても、本発明の差圧測定装置は動
作するので、装置が完全にダウンして初めて封入液の漏
洩に気付く様な恐れがなく、封入液の漏洩を容易に早期
に検知することができる。また、装置のダウンする前に
ダウンの予知診断ができる。

【００４３】更に、測定流体の流れを止めることなく、
差圧測定装置の高圧側と低圧側とを均圧にする事は容易
であり、プロセスの流れを乱すことがない差圧測定装置
が得られる。

【００４４】加えるに、第２請求項の構成によれば、腐
食性の測定液等により測定液の接液側の封入液が漏れた
としても、センサ本体側の封入液は漏れることが無いの
で、差圧測定装置としての機能が全く損ぜられることが
ない装置が得られる。従って、本発明によれば、測定ラ
インから差圧測定装置を取外す事無く、封入液の漏洩を
自己診断出来る。更に加えるに、差圧測定装置としての
機能は全く影響を受けない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】図１の要部詳細説明図である。

【図３】図１の要部詳細説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】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…フランジ ３…フランジ ４…導入口 ５…導入口 ６…圧力測定室 ６Ａ…バックプレ―ト ６Ｂ…バックプレ―ト ７…センターダイアフラム ８…シリコンダイアフラム ９…支持体 １０…圧力導入室 １０Ａ…バックプレ―ト １１…圧力導入室 １１Ａ…バックプレ―ト １２…シールダイアフラム １３…シールダイアフラム １４…連通孔 １５…連通孔 １６…連通孔 １７…連通孔 ２１…歪み検出素子 ２２…絶縁膜 ２３…金端子 ３１…メモリー手段 ３２…ＣＰＵ ４１…第３シールダイアフラム ４２…第３シールダイアフラム室 ４３…第４シールダイアフラム ４４…第４シールダイアフラム室 ４５…ボディ ４６…ボディ ８１…シリコン基板 ８２…凹部 ９１…ストレインゲ―ジ ９２…リード ９３…ハーメチック端子 １０１…封入液 １０２…封入液 １０３…封入液 １０４…封入液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差圧センサと、温度センサと、高圧側と低
   圧側とのシールダイアフラムにより２個の封入液室が形
   成される差圧測定装置において、 前記それぞれのシールダイアフラムに設けられた歪検出
   素子と、 前記差圧センサ出力と温度センサ出力と前記歪検出素子
   出力との関係をメモリーするメモリー手段と、 自己診断時の差圧センサ出力値と温度センサ出力値とか
   ら該メモリー手段にメモリーされている該当歪検出素子
   出力値を呼び出し前記自己診断時の実際の前記歪検出素
   子出力値と比較してその差が所定値を越えた場合に前記
   シールダイアフラムが漏洩していると判断するＣＰＵと
   を具備したことを特徴とする差圧測定装置。
2. 【請求項２】ハウジングの両側面にそれぞれ設けられた
   第１，第２シールダイアフラムと、該第１，第２シール
   ダイアフラムに加わる差圧を封入液を介して検出する検
   出素子とを具備する差圧測定装置において、 前記第１シールダイアフラムを覆って設けられ該第１シ
   ールダイアフラムと第３シールダイアフラム室を構成す
   る第３シールダイアフラムと、 前記第２ールダイアフラムを覆って設けられ該第２シー
   ルダイアフラムと第４シールダイアフラム室を構成する
   第４シールダイアフラムとを具備したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の差圧測定装置。