JPS6281540A

JPS6281540A - 差圧測定装置

Info

Publication number: JPS6281540A
Application number: JP22135285A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Ikeda; 恭一池田; Tetsuya Watanabe; 哲也渡辺
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1987-04-15

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】・ぐ産業上の利用分野〉本発明は、過大圧保護機構を）イ６えた薄膜からなるダ
イアフラムを有する差圧測定装置に関する。

く従来の技術〉従来、差圧測定装置の過大圧防止機溝としては第３図に
断面図で示すしのが知られている。

第３図において、５０は本体であり、この本体５０には
両端にシールダイアフラム５１，５１ａがその縁部を気
密に固定して設けられている。５３はセンターダイアフ
ラムで、所定の体積を有する中央部の室りに、その窄を
２分して気密に設けられている。５４，５４ａは導圧孔
で、左右のシールダイアフラム５１，５１ａとセンター
ダイアフラム５３を結合して設けられ、その途中ｈｓ　
ｒらＬ方に延長されて−ｈが半導体セン＋ｊ５２の高圧
室Ｆに、他方が低圧室Ｇに導ｈ＼れている。そしてこれ
らの４１孔５４．５４ａ、室△、Ｂ、Ｆ、Ｇにはシリコ
ンオイル等の封液が封入されている。

上記従来技術の構成において、シールダイアフラム５１
に高圧ＰＨが、同じく５１ａに低圧ＰＬ〃印加されると
、その差圧が測定範囲以内であれば半導体センサ５２の
高圧’ｆ　Ｂ　および低圧室Ｃに導かれその差圧が測定
される。

そして、この装置に測定範囲を越えた差圧が印加される
と、例えばセンターダイアフラム５３が低圧側の室Ｂの
方向に撓み、シールダイアフラム５１ａ／′７ＩＰ　の
矢印と逆方向に撓む。その結果、高圧側のシールダイア
フラム５１が本体５０のＥ面に接触し、半導体センサ５
２に過大な圧力が印Ｉノロされるのを防ｌ二する。

〈発明が解決しようとする問題点：・しかしながら、上記従来の差圧測定装置においてはセン
ターダイアフラムを接着や溶接などで固定しているため
、一定の形状以下に１７１１工するのは難しい。また半
導体センサを別に設けているので、装置が’ｆ４Ｊ　’
ＢＦとく１つ、装置全体の小形化を図る上でのネックと
なっている。

この発明は過大圧防止機構を有する小形の差圧測定装置
を実現することを目的とする。

（２）＜問題点を解決するための手段〉上記問題点を解
決するための本発明の構成は、導圧孔を有する剛体の両
面を薄膜で覆い、前記導圧孔を囲む周辺部ｒｎａ記薄膜
と前記剛体を接合し、眞記導圧孔より封液を圧入して前
記剛体と前記傳嗅の間にギャップを設け、前記Ｓ膜によ
り剛体の両面にヒンサダイアフラムを形成した測定体と
、両側にシールダイアフラムが形成され、中央部に室を
イエする本体力目うなり、前記本体の室を２分して＋’
ｒｆＩ記測定体全測定体固定し、前記室と前記シールダ
イアフラムの間に形成される空間に封液を封入したもの
である。

〈実施例〉第１図は本発明の差圧測定装置の一実施例を示す断面図
である。図において３０は本体でおり、この本体３０の
両側にはシールダイアフラム３１゜３１ａがその周縁を
気密に固定され、この本体の中央部には室イが形成され
、この室イを２分して両側面にピンサダイアフラム兼過
大圧防止機構３９．３９ａを有する測定体３５が気密に
固定されている。そして、シールダイアフラム３１と３
１ａ、１３よび２分された室イの間の空間には導入孔３
６．３６ａを介して封入液３３が封入され、封止栓３７
，３７ａにより封ＩＬされている。

ここで、測定体３５の製作方法の一例を第２図に基づい
て説明でる。

工程（ａ＞において、１は円筒状の剛体（この例ではシ
リコンを用いる）で、その中央部に導圧孔２が設（）ら
れている。３は剛体２の一方の表面に熱酸化により形成
された５ｔＯ２層で導圧孔２のＩδ１囲のわずかな部分
を残して形成されている。

■稈（ｂ＞において、導圧孔２の周りに５ｉ０２筈３を
除いてスパッタ等にまり略０．１／１ｍの厚さのＣｒ層
４および７へ０層５を形成する。

工程（Ｃ）ニ１１３イて、Ａｕ１ｌ’ｉｊ５を覆ッてス
パッタ等により略１１１ｍの厚さの８　！　０２層６を
形成し、この５層０２台６の上にさらにピエゾ抵抗索子
７を形成するっ次に工程（ｄ）において導圧孔２からシリコンオイルを
封入してバイアス圧力Ｐを加えると、５ｉ０２１１Ｕ６
はＡＵｌｉＭ５とは結合力が弱いため剥がれ、これらの
摸の間にギャップ４ｏが生じる。このバイアス圧力は剛
体１内の封液の量とダイアフラムのギャップとの関係に
おいて、最大測定圧力および温度変動による封液の体積
の変化を売込んだ［［力で封入される。

本実施例では上記のような方法により剛体の両側にダイ
アフラムを形成し、シリコンオイルを所定のバイアス圧
力で封入した後は封１栓によって導圧孔の入口を封止す
る。

ｉ４！１図に戻りＰＨ側から高圧が、ＰＬ側から低圧が
加わると、その差圧により高圧測の測定ダイアフラムが
内側へ僅かに撓み、低圧側の、１１ｊ定ダイアフラムは
外側に撓む。

このときの高圧側圧カセンリの出力ＯＨはＯＨ＝に□　
（ＰＨＰａ）・・・・・・（１）ただしＰｅ、：はバイ
アス圧力で川ねされる。

また、低圧側圧力センサの出力ＯＬはＯＬ　＝ＫＬ　　（Ｐａ　　ＰＬ　）・・・・・・（２
）となり、（＋）、　（２）式よりＰＨＰＬ　　＝Ｏｓ　／ＫＨ＋ＯＬ　　／ＫＬ　　・・
・・・・（３）ただしＫＨ，ＫＬ：はセンサの圧力感度
ここでＫＨＫＬならば、ＯＨ＋　ＯＬ　＝　Ｋ　（ＰＨ−ＰＬ　）　＝−（４）
としてＰｓに無関係にＰ＋＋　　ＰＬ＠測定することが
出来る。

そして、バイアス圧力以上の過大圧が加わった場合は５
ｉＯ２ＩＩ９６が△ｕ居５に密着し過大圧に対して破損
することがない。

また、過大圧防止機構とセンサダイアフラムを一体とし
て形成したので、装置全体として小形化が可能となる。

なお、本実施例においては剛体３５としてシリコンを用
いたが石英、アルミナ、金属を用いてもよく、ダイアフ
ラムとしてのＭ膜はシリコン、金属、Ｓ　’　Ｃ、Ｓ　
ｉ　３　Ｎ　ａ　＋金属酸化物、窒化、イ■機高分子膜
でもよい。

〈発明の効果〉１スーＦ、実施例とともに具体的に説明したように本発
明によれば、比較的柔軟なセンサダイアフラムを用いた
ことにより、（１）　高感度の圧力センサを得ることかぐきる。

（２）　直径１０〜１００μｍ程度の小型のセンリーグ
イアフラムを用いることにより、従来製作困難であ−）
だ小形の圧力センサが実現でき、生体等の圧力計測など
幅広い応用が可ＯＬとなる。

（３）ｌ：ン１ナダイアフラムのバイアス圧力を調整で
ることにより、過大圧に対応した装置の）ツ作が可能で
ある。

４、図面の間中な１．１２明第１図は本発明の差圧測定装置の一実施例を示す断面図
、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明のセンリグイアフラム
を製作する工程を示′９説明図、第３図は従来例を示す
断面図である。

１・・・剛体（シリコン）、２，３６，３６８・・・導
圧孔、３．６−８ｉ○２８Ｒ，−４−ＣｒＮ、５−ＡＵ
層、３３・・・シリコンオイル、３ｏ・・・本体、３１
゜３１８・・・シールダイアフラム、３５−・・測定体
、４０・・・ギセップ、イ・・・室。

第１図Ｊ５　　　ＪＤ第３図第２図Ｐ・ハ゛イアＸ圧カ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導圧孔を有する剛体の両面を薄膜で覆い、前記導
圧孔を囲む周辺部で前記薄膜と前記剛体を接合し、前記
導圧孔より封液を圧入して前記剛体と前記薄膜の間にギ
ャップを設け、前記薄膜により剛体の両面にセンサダイ
アフラムを形成した測定体と、両側にシールダイアフラ
ムが形成され、中央部に室を有する本体からなり、前記
本体の室を２分して前記測定体を気密に固定し、前記室
と前記シールダイアフラムの間に形成される空間に封液
を封入したことを特徴とする差圧測定装置。
（２）剛体内の封液の量と薄膜からなるダイアフラムの
ギャップの関係は最大測定圧力および温度変動による封
液の体積の変化を見込んだ圧力で封入したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の差圧測定装置。