JPS5930444Y2 - 差圧検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、プロセス変量である２点間の圧力差を連続し
て測定する差圧検出器に関する。

例えば、管内流体の流量を測定しようとする場合、管内
にオリフィス板を設置して流体抵抗とし、この抵抗の上
下流における圧力差を測定して、所定の演算式に基づき
流量を導き出すことが行なわれる。

そのため、従来のこの種の差圧検出器は一般に２枚の受
圧ダイヤフラムに各測定圧力を与えボディ本体内におげ
ろ内封液の移動を封入回路を仕切って設けた半導体ダイ
ヤフラムの歪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。

かかる構成においてはプロセスの測定仕様に応じて２枚
の受圧ダイヤフラムの寸法、強度、材質などを適宜選択
することができるが、これに十分な神経を拡っても不用
意に過度の負荷を受け、受圧ダイヤフラムが変形すると
とがある。

受圧ダイヤフラムが変形すると精度の高い測定が困難で
、この変形を防ぐ手段としては、ボディ本体の各受圧側
面と受圧ダイヤフラムの間の隙間を小さく設定すると共
に前記受圧側面を受圧ダイヤフラムと同形の波形に形成
して過剰圧力を受けた受圧ダイヤフラムが受圧側面に圧
接されても変形せずにバックアップできるようにしたも
のが知られている。

しかし、このような構成を採用したとしても、測定スパ
ン内では受圧ダイヤプラムが受圧側面に接触すると誤差
の原因となり、依然として高精度の測定が困難であった
。

それ故、受圧側面と受圧ダイヤプラムとの隙間はある程
度太き目に設定する必要があるが、反面過剰圧力を受け
た場合、センサーの半導体ダイヤフラムが破損するとい
った不都合があった。

本考案はこのような従来の欠点に鑑みてなされたもので
、受圧ダイヤフラムを円板状ダイヤフラムと環状ダイヤ
フラムで形成してそのいずれか一方をボディ本体の受圧
側面に半導体ダイヤフラムに塑性変形を与える力以下の
力で圧接すると共に各圧力側の封入回路に対抗圧力側の
受圧側面にそれぞれ開口するバイパスを設けるという極
めて簡単な構成により、受圧ダイヤフラムに加わる過剰
圧力を吸収し、半導体ダイヤフラムの破損を防止すると
共に測定精度の向上を計るようにした差圧検出器を提供
するものである。

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。

第１図は本考案に係る差圧検出器の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図に示した受圧ダイヤノラムの分解
斜視図、第３図は第１図に示したセンサーの断面図であ
る。

これらの図において、符号１で示すものは内封液２を封
入してなるボディ本体で、このボディ本体の左右両側面
、すなわチ各受出仰面１ａｔｌｂには受圧ダイヤフラム
３゜４がその周縁部をそれぞれ固定され噸己設されると
共にこれらの受圧ダイヤフラム３，４を被うようにカバ
ー５，６がボディ本体１に固定されている。

前記受圧ダイヤフラム３，４は全く同一に形成されるも
ので、それぞれ波形に形成された円板状ダイヤフラムＡ
と、この円板状ダイヤフラムＡの外周を穐り囲む環状ダ
イヤノラムＢとで一体的に形成され、かつ環状ダイヤフ
ラムＢはそれ自体のバネ習性により、受圧側面１ａ、１
ｂにそれぞれ圧接している。

この場合、環状ダイヤフラムＢの圧接力は安全率を見込
んで後述する半導体ダイヤノラムに塑性変形を与える力
以下に設定され、また各受圧側面１ａ、ｌｂは前記受圧
ダイヤフラム３゜４と同形の波形に形成されている。

円板状ダイヤフラムＡと各受圧側面１ａ、ｌｂとの間に
は適宜な隙間が設けられている。

図において左側の受圧ダイヤフラム３の外表面にはカバ
ー５の孔１よりオリフィス上流側の圧力軸が導かれ、右
側の受圧ダイヤフラム３の外表面にはカバー６の孔８よ
りオリフィス下流側の圧力ＰＬが導かれている。

前記ボディ本体１内には２つの封入回路９，１０が形成
されており、これらの封入回路９，１００上端はボディ
本体１の上部に設けられ、ハーメチックシール１１によ
って密閉されている上部室１２にそれぞれ連通され、下
端は前記各受圧側面１ａ。

１ｂの円板状ダイヤノラムＡと対向する部分に開口され
ている。

ｌた、前記封入回路９，１０にはそれぞれ対向圧力側の
受圧側面１ｂ、１ｂの環状ダイヤフラムＢと対向する部
分に開口するバイパス１３，１４がそれぞれ設けられで
いる。

前記上部室１２には前記内側液２が封入されると共にセ
ンサー１５が配設されている。

このセンサー１５は第３図に示すように上部室１２の底
面１２ａ上に載置固定されるシリコンベース１６と、シ
リコンベース１６上に固定されて上面が円形の半導体ダ
イヤフラム１７を構成するカップ状のシリコンウェハ１
８と、半導体ダイヤフラムＩＩの起歪部に拡散法などに
より設けられてブリッジ結線されたストレンゲージ１９
と力ら構成さへ前副半導体ダイヤフラム１７の上側に封
入回路９を介して圧力ＰＨが与えられ、下端に封入回路
１０およびシリコンベース１６の貫通孔２０を介して圧
力ＰＬが与えられている。

かかる構成において、通常の圧力測定時においては内側
液２を介して受圧ダイヤフラム３，４には差圧Ｐ Ｈ−
ｐ Ｌに応じた力が図において右向きに与えられ、この
力が封入回路９，１０を通って上部室１２内のセンサー
１５に導かれる。

このため、半導体ダイヤフラム１７は差圧ＰＨ−ｐＬに
応シて２点鎖線で示すように変形し、この変形がストレ
ンゲージ１９によって電気的に取り出され、第１図に示
す増隅器２１で増幅された後計器に表示ないし遠隔発信
される。

次に、例えばオリフィス上流側に過剰圧力か生じると、
受圧ダイヤノラム３の円板状ダイヤフラムＡ力佑方に押
圧されて撓むため、この過剰圧力が封入回路９内の内封
液２を介して半導体ダイヤフラム１１に伝達されると共
にバイパス１３を通って受圧ダイヤフツム４の環状ダイ
ヤフラムＢに伝達される。

この場合、環状ダイヤフラムＢは上述した通り半導体ダ
イヤフラム１Ｔに塑性変形を与えるより小さいばね習性
を有しているので、過剰圧力によってこの環状ダイヤフ
ラムＢが右方に押されてバイパス１３を開く。

したがって、封入回路９内の内封液２がバイパス１３を
通って受圧側面１ｂと受圧ダイヤノラム４との間に流れ
込んで、過剰圧力をオリフィス下流側に逃がし、この過
剰圧力が受圧ダイヤフラム４を介してＰＬ側に吸収され
る。

そして、このようにしてＰＨ側の過剰圧力がｐＬ側に吸
収された後は、受圧ダイヤフラム４の環状ダイヤフラム
Ｂのばね習性によって受圧１１ｆｉＩ １ ｂと受圧ダ
イヤフラム４の間の隙間に過剰に移動した内封液２をバ
イパス１３を介して封入回路９側に戻し、測定スパン内
での正常な圧力側床を可能にする。

一方、オリフィス下流側に過剰圧力が生じた場合にに％
受圧ダイヤフラム４Ａの左方への移動に伴（１封入回路
１０内の内封液２がバイパス１４じ導かれて、受圧ダイ
ヤフラム３の環状ダイヤノラムＢを押圧するため、この
場合においても上記したと同様前記環状ダイヤフラムＢ
の変形により下流側に生じた過剰圧力がオリフィス上流
側に吸収される。

かくして、このような構成によれば過剰圧力を各圧力側
の封入回路に設けたバイパス１３．１４を介して対抗圧
力側に逃すことができるので、半導体ダイヤフラム１７
が破損したりする虞れがなく、良好かつ精度の高い差圧
測定を行なうことができる。

また、構成が単純で、環状ダイヤフラムＢによって比較
約コンパクトにできる。

第４図は本考案の他の実施例を示す要部断面図である。

この実施例においｖ工、各受圧ダイヤフラム３，４の円
板状ダイヤフラムＡに、半導体ダイヤフラムに塑性変形
を与える力以下のばね習性を与えて各受圧側面１ａ、Ｉ
ｂに圧接させ、環状ダイヤフラムＢと各受圧側面１ａ、
１ｂとの間ニ適宜な隙間を設けた点が上記実施例と異な
っている。

このような構成においても、過剰圧力が生じると、受圧
ダイヤフラム３または４が右渣たは左に押圧されて撓み
、過剰圧力を対抗圧力側に逃すので、上記実施例と同様
、半導体ダイヤフラムを保護することができることは明
らかであろう。

以上説明したように、本考案に係る差圧検出器によれば
、受圧ダイヤフラムを円板状ダイヤフラムと環状ダイヤ
フラムとで形成して、そのいずれか一方に半導体ダイヤ
フラムに塑性変形を与える力以下のばね性を与えて受圧
側面に圧接させると共に各圧力側の封入回路に対抗圧Ｍ
ｌｌＯｌｌ個面にそれぞれ開口するバイパスを設けて受
圧ダイヤフラムに加えられる過剰圧力を対抗圧力側１に
逃すように構成したので、半導体ダイヤフラムの破損を
防止することができ、精度の高い測定を可能にすると共
−灸出器自体の耐久性を向上させることができ、その効
果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る差圧検出器の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図に示した受圧ダイヤフラムの分解
斜視図、第３図は第１図に示したセンサーの断面図、第
４図は本考案の他の実施例を示す要部断面図である。 １・・・・・・ボディ本体、２・・・・・・内封液、３
，４・・・・・・受圧ダイヤフラム ９，１０・・・・
・・封入回路、１３゜１４・・・・・・バイパス、１５
・・・・・・センサー、１７・・・・・・半導体ダイヤ
フラム、Ａ・・・・・・円板状ダイヤフラム、Ｂ・・・
・・・環状ダイヤフラム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２枚の受圧ダイヤノラムに各測定圧力を与え、ボディ本
   体内におげろ内封液の移動を封入回路を仕切って設けた
   半導体ダイヤフラムの歪により電気的な出力として取り
   出すようにした差圧検出器において、前記受圧ダイヤフ
   ラムをそれぞれ波形に形成された円板状ダイヤフラムと
   、この円筒状ダイヤフラムの外周を取り囲む環状ダイヤ
   フラムで形成し、ボディ本体の各受圧側面を前記受圧ダ
   イヤフラムと同形の波形に形成し、前記円板状ダイヤフ
   ラムと環状ダイヤノラムのいずれか一方は前記受圧側面
   に前記半導体ダイヤフラムに塑性変形を与える力以下の
   力で圧接し、かつ前記各圧力側の封入回路に対抗圧力側
   の受圧側面にそれぞれ１ｉするバイパスを設けたことを
   特徴とする差圧検出器。