JPH0353139A - 差圧伝送器用受圧部 - 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、差圧伝送器において、特に高い差圧を検出す
るのに有効な高差圧伝送器に関する。

〔従来の技術〕

従来の差圧伝送器は、概略第３図に示すような構成を有
していた６１はシリコンダイアフラムにゲージ抵抗を拡
散形成してなる半導体センサ、１４は半導体センサから
の信号を外部へ取出すためのハーメチツクシール部、１
５は過大差圧から半導体センサを保護する役目をはたす
センタダイアフラム、４ａは、高圧側シールダイアフラ
ム、４ｂは低圧側シールダイアフラム，５は封入液、６
は本体である．ここで、従来の差圧伝送路は、高い静圧
下で発生するわずかな差圧を測定するため静圧変動に対
して影響を受けないようになっている。例えば、受圧部
本体の変形による静圧変動の影響が受けにくい構造で、
静圧による本体の変形が半導体センサに伝わらないよう
なセンサの支持構造とし、等価的に半導体センサを封入
液中に浮かべる構造となっている．また，過大差圧の印
加に対しては，その影響を少なくすると共に、半導体セ
ンサを保護する必要があるので、センタダイアフラムと
シールダイアフラムの３枚ダイアプラム構造とし，これ
らの体積剛性率を最適に選ぶことで、上記の点を解決し
ている．この構造では通常の測定範囲で各ダイアフラム
は本体に接触せずに半導体センサヘ正しく圧力を伝える
が、過大差圧が加わると、シールダイアフラムは本体波
形に密着して止まり、内部の圧力上昇を抑えることがで
きる．このとき，センタダイアフラムは本体とは接触せ
ず、変形も弾性領域内で、ある一定の差圧以上は発生し
ないようになっている。また、本体剛性率もシールダイ
アプラムに比べて十分大きくとっているため、過大差圧
の解放時、シールダイアフラムに変形が残っていても半
導体センサに影響を与えない． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記した従来の差圧伝送器において、高い差圧を測定す
るためにはセンタダイアフラムの剛性とセンサ部の耐圧
を上げることが必要であった．しかし，センタダイアプ
ラムの剛性を上げることは、ダイアフラムの板厚が厚く
なるので、必要な強度を持った溶接が困難であった．さ
らに、内部に封入する液量を必要な量まで少なくするこ
とはできないので、耐圧の高いセンサ部を作ることは実
現不可能であった． 本発明の目的は，高い差圧の測定が可能な高差圧伝送器
を提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、高い差圧を２枚のシールダ
イアフラムで受け、この差圧を直接センサに伝達する受
圧部構造において，過大差圧印加時に、センサ周辺の溶
接部に力が加わらない構造として耐圧向上をはかること
により、高差圧の測定を可能としたものである． 〔作用〕 過大差圧印加時にシールダイアフラムの受ける圧力は、
封入液を介して直接半導体センサ及び半導体センサを収
納するハウジングに伝わる。

半導体センサは、測定差圧に対して１０倍以上の耐圧を
持つので、測定差圧数十ｋｇｆ／ａｌの時に必要な耐圧
１５０ｋｇｆ／ｃｄに対しては，それ自身で十分な耐圧
を有している。

一方、半導体センサを収納するハウジングは、上面部が
受圧部本体に接し、下面部が受圧部本体に固定される部
材に接しているので、過大差圧印加時に生じる力はセン
サ周辺の溶接部に加わらず、受圧部本体と部材が支える
構造としたので、受圧部の耐圧が向上している． 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図には、高差圧伝送器の内部構造図を示す。

受圧部構造は、高差圧測定のため高圧側シールダイアフ
ラム４ａと低圧側シールダイアフラム４ｂによる２枚ダ
イアプラム構造としてあり、高圧側，低圧側に導入され
た圧力は，シールダイアフラムを封入液５を介して半導
体センサ１の両面へ伝達され，その圧力差（差圧）が電
気信号に変換される． 受圧部は，腐食性流体や−４０℃〜１２０℃の流体温度
にも安定に動作しなければならないので、半導体センサ
ｌは，安定性に実績のあるシリコンオイル等の・液中に
封入し，全溶接構造で外部雰囲気と完全に隔離する．ま
た、内部には他に有機溶剤を全く使用しないので，高温
状態などの厳しい環境下でも部品の劣化がなく、信頼性
の高い，長期安定性に優れた構造になる。

ここで、半導体センサｌは、差圧を受ける起歪体をシリ
コン単結晶で作り、これにゲージ抵抗を拡散形威したも
ので、差圧によって発生する応力に対して、抵抗値がピ
エゾ抵抗効果により変化し出力を得るようになっている
。また、この出力は、半導体センサを収納するハウジン
グ８に設けられたハーメチックシール端子９との間をボ
ンデイングワイヤｌ１と配線基板１２により接続し中継
基板１３を経て外部へ取り出すようにしてある。この半
導体センサ１は、中空円筒状の台座２と中空の金属台３
により固定され、これを半導体センサを収納するハウジ
ング８にはめ込むことでｇ部で支持され、ｆ部で溶接す
ることで等価的に液中に浮くような構成になっていて、
受圧部本体の変形による影響を受けにくい構造であるこ
とは，３枚ダイアフラム構造の場合と同じである。

さらに，半導体センサを収納するハウジング８の上面部
は高圧側受圧部本体６へはめ込まれ、ａ部で接すること
により支持されｂ部で溶接される。

半導体センサを収納するハウジング８の下面部は部材１
０を介してＣ部で支持され、ｄ部，ｅ部で溶接される．
差圧印加時は、半導体センサを収納するハウジング８と
部材１０に発生する軸方向の力をａ部，Ｃ部の支持部で
受け，溶接部ｂ部，ｄ部には応力が発生しない構造にな
っている．また溶接部ｅ部溶接深さを深くしているので
、過大差圧に対して十分な強度を持たせている。高圧側
受圧部本体６には、封入液量を必要な量まで少なくする
ため低圧側受圧部本体７を接合し受圧部を形成する． 上記した実施例において、封入液量を必要な量まで少な
くするため受圧部本体を高圧側受圧部本体と低圧側受圧
部本体の２つに分けたが、第２図のように，受圧部本体
工６を単体で構成することも可能である。この場合、構
造が簡単になり，部品数も少なくなる。さらに、コスト
の低減と信頼性の向上がはかれる。

本発明によれば、支持部ａ部，Ｃ部を設けることでセン
サ周辺の溶接部に加わる応力を低減でき，差圧をシール
ダイアフラムから封入液を介して直接半導体センサに伝
達される構造によって、高差圧を測定する差圧伝送器用
受圧部を実現できる．また，受圧部本体を単体で構或す
ることで，構造が簡単になり部品数も少なくなる。さら
に、コストの低減と信頼性の向上がはかれる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、支持部ａ部，Ｃ部を設けることでセン
サ周辺の溶接部に加わる応力を低減でき、差圧をシール
ダイアフラムから封入液を介して直接半導体センサに伝
達される構造によって，高差圧を測定する差圧伝送用受
圧部を構成できる．また、受圧部本体を単体で構成する
ことで、構造が簡単になり部品数も少なくなる．さらに
、コストの低減と信頼性の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高差圧伝送器の受圧部構造
を示す縦断面図、第２図は本発明のその他の実施例の高
差圧伝送器の受圧部構造を示す縦断面図、第３図は差圧
伝送器の従来例を示す縦断面図である． １・・・半導体センサ．４ａ・・・高圧側シールダイア
フラム、４ｂ・・・低圧側シールダイアフラム、５・・
・封入液、８・・・ハーメチックシール金具、１５・・
・セン第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体センサによる差圧伝送器において、高圧側シ
   ールダイアフラムと低圧側シールダイアフラムを有し、
   その圧力差が、封入液を介して直接半導体センサに伝え
   られる構造であって、半導体センサを収納するハウジン
   グの上面部が受圧部本体に接し、下面部が受圧部本体に
   固定される部材に接する構造をもつことを特徴とする差
   圧伝送器用受圧部。