JPS6345522A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種プロセス流体の圧力等を検出するための絶
対圧力発信器に関し、特に被測定側が高温状態あるいは
高真空状態である場合における測定性能を向上させ得る
ようにしてなる絶対圧力発信器の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、この種の絶対圧力発信器は、基準圧および被測
定圧がそれぞれバリヤダイヤプラムを介して付与される
圧力伝達媒体を封入してなる基準側測圧室および被測定
側側圧室と、これら両室間に介在して設けられた半導体
感圧センナ等の圧力検出手段とを備え、この圧力検出手
段によって前記基準側測圧室に作用している真空圧を基
準として被測定圧を検出するような構成とされている。

ところで、このような絶対圧力発信器においてその内部
に圧力伝達媒体として封入されているシリコンオイルは
、被測定側が高温状態あるいは高真空状態である場合に
使用されると、分解して体積変化、圧力変化を引起し、
これが発信器のドリフトの原因となり、測定誤差が生じ
てしまうものであった。

このため、従来からこの種の絶対圧力発信器においては
、■シリコンオイルをボンピングアップして封入する。

■シリコンオイル部分を冷却水等で冷却する、■被測定
側側圧部を伝送管を用いることで検出センサ部から離し
流体からの熱伝導を防とする等といった対策が講じられ
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した対策■、＠、■は、いずれも採
用にあたって以下のような問題をもつものであった。ま
ず、対策■では、ある程度の高温、高真空状態に対して
の効果は期待し得るも、その適用にあたって限界がある
ものであった。すなわち、このようなシリコンオイルの
ボンピングアップは、被測定側が真空圧であるときにも
、シリコンオイルにある程度の圧力が加わり、これによ
り圧力測定が可能となるものである。そして、このボン
ピングアップ圧は大きい程、高温、高真空状態に対して
有利であるが、その反面測圧用バリアダイヤフラムは、
片側から圧力を強く受けるとヒステリシスやバックリン
グと呼ばれるダイヤフラムのフラット化現象が生じ、正
確な圧力測定が不可能となるもので、シリコンオイルの
ボンピングアップには限界が存在するものであった。

また、対策■によれば、冷却設備を特別に準備すること
が必要で、コスト高を招いてしまうものであり、さらに
対策＠によれば、伝送管等により封入空間が増大するた
めにシリコンオイル量が多くなり、これにより測定精度
が悪化するといった問題をもつものであった。

特に、上述したシリコンオイルの定格動作条件には、第
３図に示すような性質があるもので、その限界動作条件
から明らかなように、高温、高真空状態下では動作不安
定を招き易いもので、この範囲での測定を適正かつ確実
に行なうための何らかの対策が必要とされている。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために１本発明に係る絶対圧力発
信器は、被測定圧が付与される測圧室におけるバリヤダ
イヤフラムの外側に、第２のバリアダイヤフラムを並設
するとともに、これらバリアダイヤフラム間に形成され
る室内に不活性ガスを封入するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、第２のバリアダイヤプラムによる不活
性ガスが封入されたガス室の存在により、断熱効果が働
き、被測定側での高温状態による圧力伝達媒体であるシ
リコンオイル側への熱影響を抑制し得るとともに、前記
不活性ガスのボンピングアップ圧を適正に制御すること
で、従来のような測圧用バリアダイヤフラムでのヒステ
リシスやパックリングを生じることなく、シリコンオイ
ルのボンピングアップ圧を従来に比べ高圧とすることが
でき、これにより被測定側の高真空状態によるシリコン
オイルの分解等といった問題を抑えることが可能となり
、その結果高温、高真空状態での測定性部を向上させ得
るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る絶対圧力発信器の一実施例を示す
ものであり、まず、この発信器検出部の概略構成を簡単
に説明すると１図中群号ｌは検出部ボディで、その両側
面すなわち受圧面１ａ。

１ｂには略々波形円板状に形成された基準側および被測
定側のバリアダイヤフラム２，３が装着されている。そ
して、これら各バリアダイヤフラム２．３とその各受圧
面１ａ、ｌｂとの間には、圧力伝達媒体としてのシリコ
ンオイル４を封入してなる基準側測圧室５および被測定
側側圧室６が形成されている。ここで、７は前記基準側
測圧室５側のバリアダイヤフラム２に対し基準圧力とし
て真空圧を与えるための基準圧力室で、この基準圧力室
７は真空状態（またはアルゴンを微量に封入）とされて
いる、なお、７ａはこの基準圧力室７を形成する蓋体、
７ｂはこの蓋体７ａに設けられた真空引きチューブであ
る。

また、前記被測定側測圧室６のバリアダイヤフラム３外
側には、被測定圧としてのプロセス流体圧力がＰＯが作
用するように構成されている。

８は前記検出部ボディ１の上端部に設けられたヘッダで
、その内部には前記基準側測圧室５および被測定側測圧
室６から連通路５ａ、６ａを介して導かれた封入回路を
仕切るようにして圧力検出手段としての半導体感圧セン
サ８ａが配設されている。なお、図中９ａ、９ｂは前記
各測圧室５゜６に対しシリコンオイルを封入するための
封入通路で、その封入端は密封されている。

このような構成による絶対圧力発信器によれば、バリア
ダイヤフラム２に対し作用される基準圧力としての真空
圧を基準として、バリアダイヤフラム３側に作用する被
測定側のプロセス流体圧力が、半導体感圧センサ８ａの
変形量に応じた電気的信号として取り出され、図示せぬ
増幅器で増幅された後、計器などに表示されたり、遠隔
発信されるような構成とされている。

さて、本発明によれば、上述した構成による絶対圧力発
信器において、被測定圧が付与される測圧用バリヤダイ
ヤフラム３の外側に、第２のバリアダイヤフラム１０を
並設するとともに、これらバリアダイヤフラムＩ　Ｏ、
３ｆｌＪｌに形成される空室（１１）内に不活性ガス１
２としてたとえばアルゴンガス等を封入するようにした
ところに特徴を有している。なお、図中１３は上述した
ガス室ｌｌ内への不活性ガス１２の封入通路で、その封
入端は密閉されている。

そして、このような構成によれば、第２のバリアダイヤ
フラム１０による不活性ガス１２が封入されたガス室１
１の存在により、気体による断熱効果が働き、被測定側
での高温状態による熱影響がシリコンオイル４側に伝達
されることを抑制することが可能で、これにより被測定
側の接液温度等が高い場合であっても、このシリコンオ
イル４の温度上昇を抑えることができる。したがって、
シリコンオイル４の分解が抑制され、高温状態での測定
が正確に行なえるものである。

また、前記不活性ガス１２のボンピングアップ圧を適正
に制御することで、被測定側の高真空状態に対処し、適
正な圧力伝達が可能となるばかりでなく、この不活性ガ
ス１２のボンピングアップ圧の上昇により、従来のよう
な側圧用バリアダイヤフラム３でのヒステリシスやバッ
クリングを生じることなく、被測定側測圧室６内に封入
されたシリコンオイル４のボンピングアップ圧を従来に
比べ高圧とし、その状態を維持することが可能となる。

したがって、このような構成では、被測定側の高真空状
態によるシリコンオイル４の分解等といった問題を抑制
することが可能となり、その結果シリコンオイル４の分
解を防ぎ、高真空状態での測定性能を向上させ得るもの
である。

なお、上述した不活性ガス１２のボンピングアップ圧は
、この種の絶対圧力発信器により測定する流体圧力が高
温、高真空状態である場合に大きく設定されるもので、
これはたとえば１１０℃での被測定側のプロセス圧力Ｐ
Ｏとアルゴンガス内圧Ｐとの関係を示す第２図において
特性曲線ａからも容易に理解されよう。

ここで、上述した第２のバリアダイヤフラム１０による
ガス室１１内への不活性ガス（アルゴンガス）１２の封
入圧力すなわちボンピングアップ圧Ｐは、その封入１Ｖ
ａｒ（２５℃、ｆａｔ鳳）、第２のバリアダイヤフラム
ｌＯのコンプライアンスΦ、絶対温度Ｔ、２５℃からの
変化温度ΔＴ、シリコンオイル４の膨張係数α、その封
入量Ｖｏｉｌ（２５℃、ｆａｔ！１）との関係によって
表わされる次の式から簡単に導かれるものである。

Ｐ＝　（（Ｖａｒ＊　１４’／Ｐｅ２９８）＋Ｖｏｉｌ
　＊ΔＴａｌ　／Φ＋Ｐ　ｏ−ｓｐそして、この０式か
ら Ｐ＝　（Ｗａｉｌ　ＩΔＴＱ＋Φ−Ｐ　Ｏ）　／２Φが
導かれるものである。

この０式において、たとえばＶｏｉｌ　＝　　５ｃｍ３
　。

Ｖａｒ＝　　１０ｃｍ３　　、　　Φ＝　　１００ｃ＋
ｓ’／Ｋｇ４　、　　Ｔ＝　　　３８３　　Ｋ、ΔＴ＝
８５Ｋ、ａ　＝　ｌＸｌ０′１／’Ｏ１Ｐ　Ｏ＝　　Ｏ
ｃ＋ｓ３とし、これにより導かれるＰで不活性ガス１２
をガス室１１内に封入するとよいものである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由で、
たとえばバリアダイヤフラム３゜ｌＯ等の検出部ボディ
ｌに対する固着構造やその内部への圧力伝達媒体として
のシリコンオイル、不活性ガス（アルゴンガス等）の封
入構造を始めとして種々の変形例が考えられる。

〔発明の効果〕

以」二説明したように、本発明に係る絶対圧力発信器に
よれば、被測定圧が付与される測圧室側のバリヤダイヤ
フラムの外側に、第２のバリアダイヤフラムを並設する
とともに、これらバリアダイヤフラム間に形成される室
内に不活性ガスを封入するようにしたので、簡単かつ安
価な構成にもかかわらず、被測定側が高温、高真空状態
にあったとしても、その測定性能を適切かつ確実に確保
し、正確な被測定圧の検出を行なえる等の種々優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る絶対圧力発信器の一実施例を示す
発信器検出部の概略断面図、第２図は本発明による不活
性ガスの１１０℃でのボンビングアツメ圧を示す特性図
、第３図はシリコンオイルＫＦ９Ｂ　２０ｃｓｆの定格
動作条件を示す特性図である。 １・・・・検出部ボディ、２，３・・・・基準圧、被測
定圧の測圧用バリアダイヤフラム、４・・・・シリコン
オイル（圧力伝達媒体）、５・・・・基準側測圧室、６
・・・・被測定側側圧室、７・・・・基準圧力室。 ８ａ・・・・半導体圧力センナ（圧力検出手段）。 １０・・・・第２のバリ７ダイヤフラム、１１・・・・
ガス室、１２・・・・不活性ガス（アルゴンガス）。 特許出願人　　山武ハネウェル株式会社代　　理　　人
　　山　用政樹（ほか２名）第１図 ｉｃｌ　　　１　　９ｔ） ＡｒＢヱ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基準圧および被測定圧がそれぞれバリヤダイヤフラムを
   介して付与される圧力伝達媒体を封入してなる基準側測
   圧室と被測定側測圧室とを備え、かつこれら両室間に介
   在された圧力検出手段により被測定圧を検出する絶対圧
   力発信器において、前記被測定側測圧室におけるバリア
   ダイヤフラムの外側に、第２のバリアダイヤフラムを並
   設するとともに、これらバリアダイヤフラム間に形成さ
   れる室内に不活性ガスを封入したことを特徴とする絶対
   圧力発信器。