[发明专利]差压传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用了输出与压力差对应的信号的传感器隔膜的差压传感器。

背景技术

历来，使用安装有差压传感器的差压变送器作为工业用差压变送器（信号变换器），该压力传感器芯片采用了输出与差压对应的信号的传感器隔膜。该差压变送器的构成如下：通过作为压力传递介质的封入液将施加于高压侧以及低压侧的受压隔膜的各测量压力引导到传感器隔膜的一个表面以及另一个表面，检测该传感器隔膜的变形作为例如电阻应变计的电阻值变化，将该电阻值变化转换为电信号并取出。

这样的差压变送器例如被用于通过对例如石油精炼设备中的高温反应塔等储藏被测量流体的密闭容器内的上下2个位置的差压进行检测来测量液面高度等情形。

图4表示以往的差压变送器的概略结构。该差压变送器100将具有传感器隔膜（未图示）的传感器芯片1安装到仪器壳体2中而构成。传感器芯片1中的传感器隔膜由硅、玻璃等构成，且在形成为薄板状的隔膜的表面形成有电阻应变计。仪器壳体2由金属制的主体部3和传感器部4构成，在主体部3的侧面设置有一对构成受压部的阻挡隔膜（受压隔膜）5a、5b，在传感器部4中安装有传感器芯片1。

在仪器壳体2中，安装在传感器部4中的传感器芯片1和设置在主体部3上的阻挡隔膜5a、5b之间分别通过被大直径的隔膜中心6隔离的压力缓冲室7a、7b被连通，在连接传感器芯片1和阻挡隔膜5a、5b的连通路径8a、8b中封入有硅油等的压力传递介质9a、9b。

又，需要硅油等的压力介质是为了防止测量介质中的异物附着到传感器隔膜，使传感器隔膜不被腐蚀，因此需要分开具有耐腐蚀性的受压隔膜和具有应力（压力）灵敏度的传感器隔膜。

在该差压变送器100中，如图5的（a）示意性示出的稳定状态时的动作状态那样，来自加工过程的第1测量压力Pa被施加于阻挡隔膜5a，来自加工过程的第2测量压力Pb被施加于阻挡层隔膜5b。由此，阻挡隔膜5a、5b位移，该被施加的压力Pa、Pb通过被中心隔膜6隔离的压力缓冲室7a、7b，且通过压力传递介质9a，9b，被分别引导至传感器芯片1的传感器隔膜的一个面以及另一个面。其结果，传感器芯片1的传感器隔膜呈现出与被引导的压力Pa、Pb的差压ΔP相当的位移。

相对于此，例如，对阻挡隔膜5a施加过大压力Pover的话，如图5的（b）所示，阻挡隔膜5a较大地位移，中心隔膜6随之位移以吸收过大压力Pover。而且，阻挡隔膜5a着底于仪器壳体2的凹部10a的底面（过大压力保护面），其位移被限制的话，通过阻挡隔膜5a的向传感器隔膜的、该程度以上的差压ΔP的传递被阻止。对阻挡隔膜5b施加过大压力Pover的情况也和对阻挡隔膜5a施加过大压力Pover的情况相同，阻挡隔膜5b着底于仪器壳体2的凹部10b的底面（过大压力保护表面），其位移被限定的话，通过阻挡隔膜5b的向传感器隔膜的该程度以上的差压ΔP的传递被阻止。其结果，由于过大压力Pover的施加而引起传感器芯片1的破损，即传感器芯片1中的传感器隔膜的破损被防患于未然。

在该差压变送器100中，由于使传感器芯片1内含在仪器壳体2中，因此能够保护压力传感器芯片1使其免于暴露在过程流体等外部腐蚀环境中。但是，由于采用具有用于限制中心隔膜6或阻挡隔膜5a，5b的位移的凹部10a、10b，利用这些凹部保护传感器芯片1免受过大压力Pover的结构，因此无法避免其形状大型化。

这里，提出有如下结构，在传感器芯片设置第1挡块构件以及第2挡块构件，通过使该第1挡块构件以及第2挡块构件的凹部与传感器隔膜的一个面以及另一个面相对，阻止施加过大压力时传感器隔膜的过度位移，由此防止传感器隔膜的破损、破坏（例如，参照专利文献1）。

图6表示采用了专利文献1所示的结构的传感器芯片的概略构成。在同一图中，11-1是传感器隔膜，11-2以及11-3是通过夹着传感器隔膜11-1而被接合的第1以及第2挡块构件，11-4以及11-5是与挡块构件11-2以及11-3接合的底座。挡块构件11-1、11-2或底座11-4、11-5由硅、玻璃等构成。