JPS62168031A

JPS62168031A - 差圧伝送器

Info

Publication number: JPS62168031A
Application number: JP756786A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Takadera; 高寺　賢吉
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1987-07-24

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、プロセス制御系などにおいて差圧を検出す
る差圧伝送器に関し、特に過圧の保護機構に係るもので
ある。

（ロ）従来の技術一般に、半導体などハネ部材の歪みを利用して差圧を検
出する差圧伝送器には、第３図及び第４図に示すように
、ボディａの両側にフランジ（第３図では省略）が設け
られて高圧導入室Ｃと低圧導入室ｄとが形成され、ボデ
ィａ内に過圧保護室ｅと圧力検出室ｆとが形成され、保
護室ｅに保護手段ｇが、検出室に半導体ピエゾ抵抗素子
を備えた圧力センサｈがそれぞれ設けられる一方、各導
入室ｃ、ｄにシールダイヤフラムｉが設けられ、このシ
ールダイヤフラムｉから連通路ｊを介して保護室及び検
出室ｆに亘り封入液ｋが充填されて構成されている。こ
の差圧伝送器は、各導入室Ｃ１ｄに導入された圧力がシ
ールダイヤフラムｉ及び封入液ｋを介して圧力センサｈ
に作用し、再圧力に差圧が生じると、圧力センサｈの抵
抗値が変化し、この抵抗変化を電気信号としてリード線
！より導出し、差圧を検出するようになっている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上述した差圧伝送器において、保護手段ｇは、第３図の
ものではベローズｍを設けた保護室ｅが２つ形成されて
成り、片方のベローズｍの外室側と片方のベローズｍの
内室側とが互いに連通され、差圧によってベローズｍの
天板ｎが変位し、この差圧が一定以上になると、天板が
連通路ｊを閉塞し、圧力センサｈに一定以上の差圧が作
用しないように構成されている。

また、第４図の保護手段ｇは、センタダイヤフラム０が
保８Ｗ室ｅに設けられて成り、差圧によってセンタダイ
ヤフラム０が変位し、この差圧が一定以上になると、シ
ールダイヤフラムｉがボディａに当接し、封入液にの移
動を停止して、圧力センサｈに一定以上の圧力が作用し
ないように構成されている。

しかし、何れの保護手段ｇにおいても、差圧発生と同時
にベローズｍ又はセンタダイヤフラム０が移動し始める
ため、このベローズｍ又はセンタダイヤフラム０の移動
によるノンリニアリティ及びヒステリシスが圧力センサ
ｈの入出力特性を劣化させる原因となっていた。また、
第４図のシールダイヤフラムｉにおける移動のノンリニ
アリティやヒステリシス等も、圧力センサｈの入出力特
性を劣化させる原因となっていた。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明は
、ハウジングに圧力の第１導入室と第２導入室とが両側
部に形成されると共に、圧力の検出室と過圧の第１保護
室及び第２保護室とが形成され、前記再導入室にシール
ダイヤフラムが設けられて各導入室が導入側と検出側と
に区画され、前記検出室に脆性材よりなるハネ部材を備
えた圧力センサが設けられて検出室が２っの受圧側に区
画され、前記両保護室に天板を備えたベローズが設けら
れて各保護室が内室側と外室側とに区画され、前記第１
導入室の検出側と第１保護室の外室側と検出室の片方の
受圧側とが、前記第２導入室の検出側と第２保護室の外
室側と検出室の片方の受圧側とがそれぞれ連通路を介し
て連通されると共に、前記第１導入室の外室側と第２導
入室の内室側とが、前記第２導入室の外室側と第１導入
室の外室側とがそれぞれ連通路を介して連通される一方
、前記各ベローズの天板が各導入室からの圧力が作用す
る状態でハウジングに所定力で押圧されて構成されてい
る。

従って、各導入室の圧力は、シールダイヤフラム及び封
入液を介して圧力センサに作用する一方、差圧が測定レ
ンジ内の場合、ベローズがハウジングに押圧されていて
変位しないため、内部・外部の封入液が移動せず、所定
差圧以上になるとベローズの天板が変位し、この変位に
より封入液の移動が開始され、その後、シールダイヤフ
ラムがハウジングに当接して封入液の移動を阻止し、圧
力センサに過大差圧が印加されないように成っている。

（ホ）実施例以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、１は差圧伝送器であって、プロセ
ス制御系等において差圧を検出するものである。

この差圧伝送器１のハウジング２は、ボディ２ａを中央
にして、両側に図示しないフランジが取付けられて成り
、このボディ２ａとフランジ間に圧力の第１導入室３ａ
と第２逗入室３ｂとが形成され、高圧及び低圧のプロセ
ス圧等が導入されるように成っている。

前記ボディ２ａの中央部には、圧力の検出室４が上部に
、過圧の第１保護室５ａ及び第２保護室５ｂが下部にそ
れぞれ形成されている。この検出室４には圧力センサ６
が設けられ、この圧力センサ６はハネ部材、、＜半導体
で形成された半導体装置ヅ抵抗素子より成り、検出室４
が２つの受圧側に区画されている。

また、各保護室５ａ、５ｂには、ベローズ７ａ、７ｂが
設けられ、このベローズ７ａ、７ｂは蛇腹部８ａ、８ｂ
に天板９ａ、９ｂが連接されて成り、各保護室５ａ、５
ｂが外室側と内室側とに区画されている。更に、このベ
ローズ７ａ、７ｂは蛇腹部８ａ、８ｂ等に圧縮力が付加
されており、天板９ａ、９ｂが導入室３ａ、３ｂ側のボ
ディ２ａに所定圧で押圧されるように構成されている。

前記各導入室３ａ、３ｂにはシールダイヤフラム１０ａ
、１０ｂが設けられて、各導入室３ａ、３ｂが圧力の導
入側と検出側とに区画されている。

また、第１及び第２導入室３ａ、３ｂの検出側と第１及
び第２保護室５ａ、５ｂの外室側とが、第１及び第２保
護室５ａ、５ｂの外室側と検出室４の受圧側とがそれぞ
れ連通路１１ａ、ｌｌｂ及び１２ａ、１２ｂにより流通
自在に連通されている。

更に、第１保護室５ａの外室側と第２保護室５ｂの内室
側とが、第２保護室５ｂの外室側と第１保護室５ａの外
室側とがそれぞれ連通路１３ａ、１３ｂにより流通自在
に連通されている。

この導入室３ａ、３ｂと保護室５ａ、５ｂの連通路１１
ａ、Ｉｌｂにおける保護室側開口１４ａ、１４ｂは細溝
が形成され、ベローズ７ａ、７ｂの天板９ａ、９ｂがこ
の開口１４　ａ、ｌ　４　ｂの細溝を残して、ボディ２
ａに押圧されている。また、各導入室３ａ、３ｂのシー
ルダイヤフラム１０ａ、１０ｂから保護室５ａ、５ｂ及
び検出室４の圧力センサ６に亘って非圧縮性の封入液１
５ａ、１５ｂが充填され、導入室３ａ、３ｂの圧力が圧
力センサ６に伝達されるように構成されている。

尚、１６は圧力センサ６に接続されたリード線で、１７
はこのリード線１６をボディ２ａ内で被うハーメチック
シールである。

次に、この差圧伝送器１の差圧検出動作について説明す
る。

先ず、各導入室３ａ、３ｂに導入された圧力は、シール
ダイヤフラム１０ａ、１０ｂから封入液１５ａ、１５ｂ
を介して圧力センサ６に作用すると同時に、各ベローズ
７ａ、７ｂにも作用する。そして、この第１保護室５ａ
のベローズ７ａには外側より第１導入室３ａの圧力が作
用し、第２保護室５ｂのへローズ７ｂには外側より第２
導入室３の圧力が、内側より第１導入室３ａの圧力が作
用している。

この状態において、両導入室３ａ、３ｂの圧力に差が生
じると、この差圧が圧力センサ６に作用し、抵抗値が変
化し、この抵抗変化を電気信号としてリード’４３１６
を介して導出し、差圧を検出することになる。この際、
各ベローズ７ａ、７ｂにも差圧が内外より作用すること
になるが、天板９ａ、９ｂが所定の力Ｆでボディ２ａに
押圧されているので、Ｆ＜　（Ｐａ−Ｐｉ）ＸＡとなる
まで天板９ａ、９ｂが変位しないことになる。尚、ＰＯ
は外室側の圧力、ｐｉは内室側の圧力、Ａはベローズ７
ａ、７ｂの有効面積である。従って、天板９ａ、９ｂが
変位するまで連通路１１ａ、Ｉｌｂの開口Ｌ４ａ、１４
ｂは細溝の状態である。ベローズが変位しないため、封
入液１５ａ、１５ｂは移動しない。

この封入液１５ａ、１５ｂの静止状態が第２図に示すＢ
−Ｃ間であり、このＢＣ間に測定範囲りが設定されてお
り、上述の如（、圧力センサ６が差圧を検出する。この
差圧が所定以上になり、Ｆ＜　（Ｐｏ−Ｐｉ）ｘＡとな
ると、第２図のＢ、　Ｃ点となり、天板９ａ、９ｂが変
位し始め、封入液１５ａ、１５ｂが移動し始める。そし
て、より差圧が大きくなると、第２図のＥ、０点となり
、シールダイヤフラム１０ａ、１０ｂがボディ２ａに当
接し、封入液１５ａ、１５ｂの移動が停止し、過大圧力
の圧力センサ６への作用が防止されることになる。よっ
て、測定レンジ内においては封入液１５ａ、１５ｂの移
動が掻く少ないため、シールダイヤフラム１０ａ、１０
ｂとボディ２ａとの間隔は狭く設定でき二また、シール
ダイヤフラム１０ａ、１０ｂの差圧による体積変化は大
であるが、ノンリニアとなる。

尚、この実施例において、圧力センサ６は半導体ピエゾ
抵抗素子を用いたが、ハネ部材に単結晶のシリコンや水
晶、石英ガラス、セラミックなどの脆性材料を用いたも
のであればよい。

また、ベローズ７ａ、７ｂの天板９ａ、９ｂは他の引張
手段や圧縮手段でボディ２ａに押圧してもよく、更に、
差圧が作用すれば開口１４ａ、１４ｂに細溝を設けなく
ともよい。

（へ）発明の効果以上のように、この発明の差圧伝送器によれば、各導入
室に連通ずる保護室にベローズを設け、このベローズの
天板を所定力でハウジングに押圧して差圧が作用するよ
うにしたために、差圧が測定レンジ内の場合、ベローズ
が変位することがなく、封入液が静止して圧力伝達のみ
を行うので、圧力センサに印加する差圧の直線性が良好
となり、ベローズのヒステリシスも生起しないから、圧
力センサの入出力特性を素直に検出することができる。

また、温度変化や静圧等により封入液が膨張収縮すると
、シールダイヤフラムの膨らみが変化することになり、
動作点が変化して体積変化率が変化することになるが、
圧力センサの体積変化率が非常に小さく、温度や静圧等
によるスパン変化を防止することができる。

更に、測定レンジ内で封入液の移動がないので、封入液
量を少なくすることができ、静圧や温度による封入液の
膨縮で生起する増減を少なくすることができるから、静
圧誤差、温度誤差（ゼロ点変化）をほぼ皆無とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】第１図及び第２図は、この発明の一実施例を示し、第１
図は、差圧伝送器の断面図、第２図は、差圧変化に対す
る封入液の移動量を示す変化図、第３図及び第４図は、
それぞれ従来の差圧伝送器を示す断面図である。１：差圧伝送器、　　　２：ハウジング、３ａ・３ｂ：
導入室、　４：検出室、５ａ・５ｂ：保護室、　６；圧力センサ、７ａ・７ｂ：
ベローズ、９ａ　・９ｂ　：天板、１０ａ−１０ｂ：シ
ールダイヤフラム、１１ａ　・ｌｌｂ　・１２ａ　・１
２ｂ　・１３ａ　・１３ｂ　：連通路、１５ａ・１５ｂ
：封入液。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジング内に圧力の第１導入室と第２導入室と
が両側部に形成されると共に、圧力の検出室と過圧の第
１保護室及び第２保護室とが形成され、前記両導入室に
シールダイヤフラムが設けられて各導入室が導入側と検
出側とに区画され、前記検出室に脆性材より成るバネ部
材を備えた圧力センサが設けられて検出室が２つの受圧
側に区画され、前記両保護室に天板を備えたベローズが
設けられて各保護室が内室側と外室側とに区画され、前
記第１導入室の検出側と第１保護室の外室側と検出室の
片方の受圧側とが、前記第２導入室の検出側と第２保護
室の外室側と検出室の片方の受圧側とがそれぞれ連通路
を介して連通されると共に、前記第１導入室の外室側と
第２導入室の内室側とが前記第２導入室の外室側と第１
導入室の外室側とがそれぞれ連通路を介して連通される
一方、前記各ベローズの天板が各導入室からの圧力が作
用する状態でハウジングに所定力で押圧されて成り、差
圧がこの所定圧以上になると天板が移動して連通路の開
口を全開することを特徴とする差圧伝送器。