(57)【要約】差圧センサモジュール（２００）は、一対のプロセス流体圧力入口（２２４、２５４）を有し、センサ室入口を有するセンサ室（２４０）を画定するベース（２０８）を含む。差圧センサ（２１８）は、センサ室（２４０）内部に配設され、第１の圧力を受けて第１の圧力とセンサ室内部の差圧センサ外部のセンサ室圧力との間の差を示す信号を提供するように構成された入口を有する。一対の隔離ダイヤフラム（２３０、２５６）は、実質上同じ平面に設けられ、各々の隔離ダイヤフラムが、それぞれのプロセス流体圧力入口（２２４、２５４）を封止する。第１の流体通路（２３６）は、隔離ダイヤフラム（２３０）のうちの一方と、差圧センサ（２１８）の入口とに動作可能に結合される。第２の流体通路（２５０）は、隔離ダイヤフラム（２５６）のうちの他方と、センサ室入口（２５４）とに動作可能に結合される。過圧防護機能（２７０）は、センサ室（２４０）と、第１の流体通路（２３６）と、第２の流体通路（２５０）とに動作可能に結合される。
2020524270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧センサモジュールであって、
センサ室入口を有するセンサ室を画定するベースであって、一対のプロセス流体圧力入口をさらに有する、ベースと、
前記センサ室内部に配設された差圧センサであって、第１の圧力を受けるように前記第１の圧力と前記センサ室内部の差圧センサ外部のセンサ室圧力との間の差を示す信号を提供するように構成された入口を有する、差圧センサと、
実質上同平面に配設され、各々が夫々のプロセス流体圧力入口を封止する、一対の隔離ダイヤフラムと、
前記隔離ダイヤフラムのうちの一方と、前記差圧センサの入口とに動作可能に結合された第１の流体通路と、
前記隔離ダイヤフラムのうちの他方と、センサ室入口とに動作可能に結合された第２の流体通路と、
センサ室と、前記第１の流体通路と、前記第２の流体通路とに動作可能に結合された過圧防護機能と、
を備える、差圧センサモジュール。
【請求項２】
前記差圧センサモジュールが、前記差圧センサの圧力定格を超える作動圧力定格を有する、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項３】
前記差圧センサモジュールが、約２０，０００ｐｓｉの作動圧力定格を有する、請求項２に記載の差圧センサモジュール。
【請求項４】
前記差圧センサモジュールが、約１０，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉの範囲の作動圧力定格を有する、請求項２に記載の差圧センサモジュール。
【請求項５】
前記差圧センサモジュールが、２０，０００ｐｓｉを超える作動圧力定格を有する、請求項２に記載の差圧センサモジュール。
【請求項６】
ベース部に結合されたハウジングであって、前記ハウジングが、前記差圧センサと、前記一対の隔離ダイヤフラムと、前記第１の及び第２の流体通路内に配設された充填流体と、電子機器とを含む、ハウジングをさらに含む、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項７】
前記差圧センサモジュールが、すべて溶接されている、請求項に６記載の差圧センサモジュール。
【請求項８】
ベース部が、高圧軸受エンドキャップを受容するように構成された環状面を含む、請求項７に記載の差圧センサモジュール。
【請求項９】
前記高圧軸受エンドキャップが、前記ベースの前記環状面に溶接される、請求項８に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１０】
前記第１及び第２の流体通路のうちの一方に動作可能に結合されたライン圧力センサをさらに含む、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１１】
前記ライン圧力センサが、前記差圧センサと離間している、請求項１０に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１２】
前記隔離ダイヤフラムの各々が、約０．５インチ以下の直径を有する、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１３】
前記過圧防護機能が、前記第１及び第２の流体通路の各々に流体的に結合された過圧防護ダイヤフラムを含む、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１４】
前記過圧防護ダイヤフラムが、前記隔離ダイヤフラムのうちのいずれかよりも大きい変位を有するように構成される、請求項１３に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１５】
前記差圧センサに動作可能に結合された電子機器をさらに含む、請求項１に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１６】
前記電子機器に結合された温度センサをさらに含み、前記電子機器が、温度補償された差圧出力を提供するように構成されたコントローラを含む、請求項１５に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１７】
前記コントローラに結合され、プロセス通信プロトコルに従って前記温度補償された差圧出力を通信するように構成された通信モジュールを、前記電子機器が含む、請求項１６に記載の差圧センサモジュール。
【請求項１８】
差圧センサモジュールであって、
全溶接ハウジングと、
前記全溶接ハウジング内部に配設された差圧センサであって、第１の圧力と圧力との間の差を示す信号を提供するように構成された、差圧センサと、
実質上同平面に配設され、各々が前記ハウジング内の夫々のプロセス流体圧力入口を封止する、一対の隔離ダイヤフラムと、
前記隔離ダイヤフラムの一方と、前記差圧センサとに動作可能に結合された第１の流体通路と、
前記隔離ダイヤフラムの他方と、シリコン歪みゲージ差圧センサとに動作可能に結合された第２の流体通路と、
前記第１の流体通路と、前記第２の流体通路とに動作可能に結合された過圧防護機能と、
を含む、差圧センサモジュール。
【請求項１９】
前記ハウジング内部に配設され、前記ハウジング内部の温度表示を提供するように構成された温度センサをさらに含む、請求項１８に記載の差圧センサモジュール。
【請求項２０】
前記ハウジング内部に配設され、前記温度センサ及び前記差圧センサに結合された電子機器をさらに含み、
前記電子機器が、温度補償された差圧出力を提供するように構成される、請求項１９に記載の差圧センサモジュール。
【請求項２１】
前記隔離ダイヤフラムが、約０．５インチを超えない直径を有する、請求項１８に記載の差圧センサモジュール。
【請求項２２】
前記差圧センサが、シリコン歪みゲージ差圧センサである、請求項１８に記載の差圧センサモジュール。
【請求項２３】
前記第１及び第２の流体通路のうちの一方に結合されたライン圧力センサをさらに含む、請求項１８に記載の差圧センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［背景技術］
圧力トランスミッタは通常、工業プロセスにおいて、スラリー、液体、気体、化学薬品、パルプ、石油、ガス、医薬品、食品、及び他の流体型プロセスプラント等の様々な工業用プロセス流体の圧力を測定するために使用されている。
【０００２】
差圧トランスミッタは、一般に、二つの入力間の圧力差に応答する（差圧トランスミッタ内部の）差圧センサに動作可能に結合された一対のプロセス流体圧力入力部を含む。差圧トランスミッタは、典型的には、プロセス流体入口に位置付けられ、感知されている過酷な流体から差圧センサを隔離する一対の隔離ダイヤフラムを含む。圧力は、各々の隔離ダイヤフラムから差圧センサまで延びる通路内で運ばれる実質上非圧縮性の充填流体を介して、プロセス流体から差圧センサに移送される。
【０００３】
いくつかの一般的なタイプのプロセス流体流量測定装置（すなわち、流量計）は、差圧測定値を中核的な技術として利用して流量測定を可能にする様々な異なる技術（ベンチュリ、オリフィスプレート、ｖコーン等）を採用している。差圧測定値は、典型的には０〜７５ｐｓｉの範囲内である。
【０００４】
差圧に依拠する流量計は、石油及びガス産業で一般的である。洋上での石油掘削は、深海の圧力を測定するためにそのような差圧測定を採用しているため、油井から出てくる油の平均圧力が増化する。現在、石油およびガス会社は、最大圧力２０，０００ｐｓｉで稼働する技術の開発を試みている。２０，０００ｐｓｉの高さである可能性がある平均圧力を有する２つのソース間の０〜７５ｐｓｉの範囲内の差圧を正確に測定することは非常に困難である。
【０００５】
多大な改修または費用を必要とすることなく、海中環境等の高作動圧力用途のために適合された圧力センサモジュールを提供することは、そのような用途における差圧センサのより広範な適合および利用を促進し、そのような技術を採用するプロセスを改善する。
【発明の概要】
【０００６】
差圧センサモジュールは、一対のプロセス流体圧力入口を有し、センサ室入口を有するセンサ室を画定するベースを含む。差圧センサは、センサ室内部に配設された差圧センサであって、第１の圧力を受けて第１の圧力とセンサ室内部の差圧センサ外部のセンサ室圧力との間の差を示す信号を提供するように構成された入口を有する。一対の隔離ダイヤフラムは、実質上同じ平面に設けられ、各々の隔離ダイヤフラムが、それぞれのプロセス流体圧力入口を封止する。第１の流体通路は、隔離ダイヤフラムのうちの一方と、差圧センサの入口とに動作可能に結合される。第２の流体通路は、隔離ダイヤフラムのうちの他方と、センサ室入口とに動作可能に結合される。過圧防護機能は、センサ室と、第１の流体通路と、第２の流体通路とに動作可能に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態が特に有用であるコプレーナ差圧センサモジュールおよび電子機器ハウジングの概略図である。
【図２】海中での使用のために適合されたコプレーナ差圧センサモジュールの概略部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による差圧センサモジュールのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるコプレーナ差圧センサモジュールの概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、センサマウントに取り付けられ、高圧側圧力と基準圧力との間の差圧を受ける差圧センサの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、過圧防護機構を採用するコプレーナ圧力センサモジュールの一部の概略断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による、過圧防護機構を採用するコプレーナ差圧センサモジュールの一部の別の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態による、ライン圧力センサと組み合わせて過圧防護モジュールを使用するコプレーナ差圧センサモジュールの一部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
差圧センサにかかる圧力が均一でない場合、差圧センサ出力は、ライン圧力によって変動する可能性がある。このことは、差圧の作用ではない変動はエラーであるため、望ましくない。本明細書で説明される実施形態は、差圧センサ上の変動するライン圧力の影響を低減または除去する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態が特に適用可能なコプレーナ差圧センサモジュール１００の概略図である。センサモジュール１００は、電子機器エンクロージャ１０２に結合可能であり、一対のプロセス流体圧力入口１０４、１０６において取り入れられた差圧を測定することができる。電子機器エンクロージャ１０２は、モジュール１００から得られたプロセス流体圧力を別のデバイスまたは制御室に通信するために好適な電子機器回路を含み得る。差圧センサモジュール１００のベース部１０８は、場合によっては、塩水に直接浸漬するために好適な材料から構築され得る。そのような材料の一例は、インディアナ州ココモのＨａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．，から、ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６という商品名で入手可能な合金Ｃ２７６である。しかしながら、この材料はかなり高価であるため、本発明のいくつかの実施形態の材料コストを低減するために、コプレーナ差圧センサモジュール全体が、このコストのかかる合金をできるだけ使用しないように設計されている。加えて、ベース部１０８は、海中向けのハウジングまたはエンドキャップを受け入れ、それに溶接されるようなサイズおよび形状にされた環状リング１０９を含み得る。このように、部分１０８は、場合によっては、合金Ｃ２７６等の既存の海中ハウジングの材料と同じ材料で形成され得る。
【００１０】
図１に図示されるように、ベース部は比較的小さく、場合によっては、約４インチの直径を有し得る。コプレーナ差圧センサモジュール１００は、ベース部１０８に結合された側壁１１０をさらに含み、その側壁１１０はキャップ１１２に結合する。電気フィードスルーコネクタ１１４は、電子機器エンクロージャ１０２に結合可能であり、モジュール１００への電力供給に加えて双方向通信を提供するための導体を含む。場合によっては、モジュール１００は、それを通して電力供給されるものと同じ導体を経由して通信し得る。
【００１１】
図２は、海水に直接浸漬するように適合されたコプレーナ差圧センサモジュール１００（図１に図示）の概略図である。具体的には、コプレーナ差圧センサモジュール１００の上部は、電気接続点１１５に近接し、海水に直接浸漬するために好適な材料、例えば合金Ｃ２７６等から構成される高圧軸受エンドキャップ１２０で覆われている。エンドキャップ１２０は、好ましくは、コプレーナ差圧センサモジュール１００の底部１０８と同じ材料から構成される。例えば、モジュール１００の底部１０８が合金Ｃ２７６から構成される場合、エンドキャップ１２０もまた合金Ｃ２７６から構成されることが好ましい。図２から理解できるように、コプレーナ差圧センサモジュール１００は、単にエンドキャップ１２０をインターフェース１２２の下部１０８に直接溶接することによって、海水に直接浸漬するために比較的簡単に適合させることができる。加えて、アセンブリ全体が、本例では依然としてかなり小さいため、この高価な合金から構築する材料の量が節約される。
【００１２】
図３は、差圧センサモジュール内の回路２１７のブロック図である。回路２１７は、電源モジュール１５８と通信モジュール１５０とを含み、それらの各々が、プロセス通信ループまたはセグメントに結合され得る。一実施形態では、電力モジュール１５８は、プロセス通信ループからエネルギを受け取り、回路２１７のすべてのコンポーネントに電力を提供する。通信モジュール１５０は、コントローラ１５２に結合され、それによって、通信モジュール１５０は、プロセス通信ループまたはセグメントから受信されたプロセス通信信号を示すデータをコントローラ１５２に提供する。
【００１３】
通信モジュール１５０は、プロセス通信産業の標準プロトコルに従って、プロセス通信ループ上で好適な信号を生成するように適合された任意の好適なデバイスであることができる。そのようなプロセス産業通信プロトコルの好適な例は、Ｈｉｇｈｗａｙ  Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＨＡＲＴ（登録商標））プロトコル、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）フィールドバスプロトコル、またはＩＥＣ６２５９１等のワイヤレスプロセス通信プロトコルを含む。加えて、回路２１７は、電力モジュール１５８及び通信モジュール１５０間の協働により、少なくともいくつかの実施形態において、電力供給を受けるのと同じ通信媒体を介して通信することが可能である。
【００１４】
コントローラ１５２は、一連のプログラム命令を実行して制御または監視機能を提供することができる任意の好適なデバイスである。一実施形態では、コントローラ１５２は、マイクロプロセッサである。コントローラ１５２は、測定回路１５４に結合され、測定回路は、差圧センサ２１８及び温度センサ１５６に結合される。測定回路１５４は、差圧センサ２１８及び温度センサ１５６のうちの１つ以上の変動する電気特性を測定し、コントローラ１５２に、差圧（Ｐ２−Ｐ１）に加えて、温度センサ１５６によって検出された温度を示すデータを提供するために好適な回路を含む。温度センサ１５６は、いくつかの実施形態では、回路２１７に近接して配設され、圧力トランスミッタのハウジング内の温度の示度を提供する。温度センサ１５６は、温度に関連する信号を提供することができる任意の好適なデバイスであることができ、抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）、熱電対、またはサーミスタを含むがこれらに限定されない。温度センサ１５６は、圧力センサの温度依存特性、例えば歪みゲージ圧力センサのブリッジ抵抗を使用してなされた温度測定値でもあり得る。好ましくは、測定回路１５４は、差圧センサ２１８および温度センサ１５６の各々の電気的特性、例えば抵抗を、コントローラ１５２に送信されるデジタルデータに変換するように適合された少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器を含む。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態によるコプレーナ差圧センサモジュールの概略断面図である。モジュール２００は、モジュール１００（図１に関して説明）といくつかの類似点があり、同様の構成要素には同様に番号が付されている。
【００１６】
フィードスルーコネクタ２１４は、側壁２１０に取り付けられたエンドキャップ２１２に結合される。側壁２１０及びエンドキャップ２１２は協働して、センサ電子機器２１７（図３に示される）のためのハウジング２１６を画定する。センサ電子機器２１７は、差圧センサ２１８に結合し、差圧センサ２１８から有用な電気信号を取得することが可能である好適な電子機器であることができる。一実施形態では、差圧センサ２１８は、シリコンひずみゲージ圧力センサである。しかしながら、他のタイプの圧力センサ、例えば静電容量検知を使用する圧力センサを、差圧センサ２１８のために同様に使用することができる。加えて、電子機器２１７は、差圧センサ信号を増幅し、線形化し、及び／または補償するために使用されることができる。
【００１７】
図４に示されるように、モジュール２００は、ベース部２０８内部に配設された一対の隔離アセンブリ２２０、２２２を含む。隔離アセンブリ２２０は、プロセス流体を受け取るように構成されたプロセス流体入口２２４を含む。例えば、入口２２４は、好適な継手を受け入れるように構成された雌ねじを有し得る。プロセス流体コネクタ２２６は、隔離ダイヤフラム２３０によって封止されたプロセス流体通路２２８を含む。プロセス流体コネクタ２２６は、好適な機械的接続、例えばインターフェース２３４での溶接を介して、絶縁プラグ２３２に結合される。隔離ダイヤフラム２３０は、プロセス流体に接触し、プロセス流体の圧力は、隔離ダイヤフラム２３０を移動させる。隔離ダイヤフラム２３０の反対側の充填流体は、通路２３６を通してチャンバ２４０に運ばれ、ここで差圧センサ２１８が完全に浸漬される。これにより、差圧センサ２１８にきわめて均一な圧力負荷が与えられる。このように、動作（ライン）圧力が非常に高い場合（例えば、２０，０００ｐｓｉ）、差圧センサを選択して、任意の好適な差圧範囲、例えば±５ｐｓｉ、±３０ｐｓｉ、±７５ｐｓｉ、±８００ｐｓｉ、または±４０００ｐｓｉを提供することができる。よって、本発明のいくつかの実施形態は、約２０，０００ｐｓｉの作動圧力をサポートする。本発明の実施形態は、約１０，０００ｐｓｉ〜２０，０００ｐｓｉの範囲の作動圧力で実施されることができる。本発明のさらに他の実施形態は、２０，０００ｐｓｉを超える作動圧力をサポートし得る。
【００１８】
よって、プロセス流体圧力Ｐ１は、隔離ダイヤフラム２３０を移動させ、それによって、通路２３６を通る充填流体の動きを生じさせ、これは次いで、差圧センサ２１８を変形させるか、さもなければ物理的な影響を与え、そしてこの効果は、センサ電子機器ハウジング２１６内部の好適な電子機器によって、電気的に測定可能である。図４から分かるように、差圧センサ２１８への第２の流体接続部２５０は、ライン２５２を介して隔離アセンブリ２０６に動作可能に結合されている。このように、圧力入口２５４で作用する圧力Ｐ２は、隔離ダイヤフラム２５６に衝撃を与え、それによって通路２５８内部の流体を完全に移動させる。流体通路２５８は、容積２６２と直接連通し、ダイヤフラム２６０を撓ませる。次いで、この加圧流体は、ライン２５２を介して差圧センサ２１８に運ばれる。このようにして、差圧センサ２１８は、プロセス流体圧力Ｐ１及びＰ２の差に応答する。
【００１９】
図４に示されるように、コプレーナ差圧センサモジュール２００は、図６〜８に関して以下により詳細に説明される過圧防護機能２７０を含む。本発明の一実施形態によれば、差圧センサ２１８は、圧力センサモジュールの作動圧力定格を下回る圧力定格を有する。一実施形態では、圧力センサモジュールの作動圧力定格は、２０，０００ｐｓｉであり、差圧センサ２１８の圧力定格は、その定格を下回る。差圧センサを保護するために、過圧防護機能が採用され、過圧事象が発生したときに差圧センサ２１８を破損から保護する。一実施形態では、過圧防護機構２７０は、隔離ダイヤフラム２３０、２５６の変位よりも大きい変位を有する過圧防護ダイヤフラム２６０の形態で設けられ、これにより、印加差圧が差圧センサ２１８の過圧定格を上回るとき、隔離ダイヤフラムは基本的に底値に達することが可能になる。また、この設計は、過圧防護の提供を差圧センサから切り離すことにより、比較的小さな構成要素が、圧力接続用のコプレーナ構成で配置されることを可能にする。また、この設計は、圧力保持構成要素をセンサから切り離し、異なる最大作動圧力定格を有する異なる圧力モジュールが同じセンサ及び回路を利用することを可能にする。
【００２０】
図４に見られるように、図示された実施形態の重要な態様は、差圧センサ２１８を囲む単一のハウジングと、隔離ダイヤフラムアセンブリと、オイル充填システムと、ハウジング２１６内部の電子機器２１７とを含む。加えて、このハウジングは、海中ハウジングのための接続点２０９をさらに含む。一実施形態では、隔離ダイヤフラム２３０、２５６は、約０．５インチまたはそれを下回る比較的小さな直径を有する。加えて、差圧センサ２１８は、チャンバ２４０内側の充填流体内部に完全に浸漬される。さらに、図４に示す実施形態は、統合された差圧過保護機能２７０を含む。比較的小型で単一のハウジングは、ハウジング２１６内部の電子機器、センサ２１８、及びオイル充填システムを同じような温度に効果的に維持する。これにより、システム全体の温度補償が簡易になるが、これは、ハウジング２１６内に配置された簡易な温度センサを使用して、アセンブリ全体に対して比較的正確な温度表示を提供することができるためである。また、サイズが比較的小さいため、単に好適なハウジング（図２に示すもの等）に溶接することによって、設計を海中での使用のために容易に変更することが可能になる。
【００２１】
上記の比較的小さな隔離ダイヤフラムを使用することにより、コプレーナ差圧センサモジュールの改善を促進する重要な追加設計機能が可能になる。例えば、プロセス接続部、差圧センサ、および電子機器の間隔を近づけることに加えて、充填流体の体積の減少をもたらすことが容易になる。これらの機能は、アセンブリ全体の周囲温度補償を容易にする。加えて、直径が比較的小さいため、結果として圧力受け面が小さくなり、これによって、圧力格納構造（センサの周囲のオイル充填システム、アイソレータとプロセスコネクタとの間の領域等）でより低い力が発生するようになる。これらのより低い力により、結果として、より薄い壁を使用することができるようになり得、これはその後、全貫通溶接を使用して溶接されることができ、大きなボルト付きフランジ等の追加のサポートを必要としない。よって、この小さめの設計は、全溶接構造を使用して実施されることができる。
【００２２】
図５は、本発明の実施形態が特に有用である差圧センサの拡大図である。差圧センサ２１８（図４に示される）と比較すると、センサ３００は、基本的に上下が逆になっている。センサ３００は、インターフェース３０８でセンサマウント３０６に密封して取り付けられた台座３０４を含むベース部３０２を含む。図示されるように、台座３０４は、センサ取り付け面３０６の通路３１２と流体連通する開口３１０を含む。開口３１０は、基準圧力または低圧側圧力が、差圧センサ３００の内部３１４にアクセスすることを可能にする。図５に示されるように、差圧センサ３００の実質的にすべての外面の周囲で、高圧側圧力が、基準圧力（内部３１４に流体的に結合されている）に対して作用し、センサダイヤフラムを撓ませる。圧力センサ３００上に、または内部に配置された電気的機能部は、電気的に検出されることができるように変形するか、または位置を変化させる。好適な回路がこの変化を検出し、センサ出力を提供する。一例では、センサ３００は、シリコンで形成され、それに歪みゲージが動作可能に結合されている。しかしながら、本発明の実施形態は、差圧センサ３００に結合されるか、またはその内部に配置された、容量性プレートによる静電容量ベースの検知の利用を含むことができる。
【００２３】
理解できるように、差圧センサ３００はシリコンから形成され得るため、それを超えると動作によってセンサが破損する恐れがあったり、信頼できる出力を提供し得なかったりするような、明確に定義された圧力定格を有し得る。よって、本発明のいくつかの実施形態は、シリコンベースの差圧センサが、破損するか、さもなければその動作に影響を及ぼす可能性のある過圧力事象を受けないことを確実にする過圧防護機能を提供する。加えて、基準圧力は、測定値全体を絶対圧力用途に変換する真空、測定値全体をゲージ圧力用途に変換する大気圧、または、差圧用途が提供される低圧側圧力（例えば、図４に示される）を含むがこれらに限定されない任意の好適な基準圧力であることができる。
【００２４】
図５に示される圧力センサ配置は、非常に低いライン圧力効果を有するという利点を有する。差圧（ＤＰ）センサの場合、出力は、高圧側圧力と低圧側圧力との間の差に対してのみ変化するはずである。ＤＰセンサの出力は、高圧側圧力及び低圧側圧力の両方の圧力における共通モードの変化に応答しないはずである。圧力におけるこの共通モードの変化は、ライン圧力と呼ばれる。図５に示されるセンサは、ライン圧力が増化したとき静圧の変化のみが見られるため、ライン圧力の変化の結果として、センサの形状の変化またはダイヤフラムの撓みは生じず、結果として、センサ出力はライン圧力によって変化しない。
【００２５】
図６は、本発明の実施形態による過圧防護機能を有するコプレーナ差圧センサモジュールの一部の概略図である。明確にするために、トランスミッタハウジング及び電子機器は、図６には示さない。
【００２６】
図６は、プロセス流体圧力ポート２２４に加えられる過圧（矢印５００で概略的に示される）を示す。これが生じると、隔離ダイヤフラム２３０は、隔離プラグ２３２に抗して完全に押し付けられて接触する。よって、隔離ダイヤフラム２３０は、底に達すると考えられる。しかしながら、理解されるように、通路２０８内部のプロセス流体は、過圧防護流体導管５０２により過圧防護ダイヤフラム２７０とも流体連通している。これは、隔離ダイヤフラム２３０が底に達するように過圧防護ダイヤフラム２７０がさらに変形すること、隔離ダイヤフラム２５６が完全に拡張されることを可能にする。いったん隔離ダイヤフラム２３０が底に達すると、さらなる圧力は差圧センサ２１８に伝達されない。同様に、図７は、プロセス流体圧力ポート２５４に過圧５００が加えられ、それにより隔離ダイヤフラム２５６が底に達することを示す。このシナリオでは、過圧防護ダイヤフラム２７０は、高圧側に向けて付勢され、これによって隔離ダイヤフラム２３０が延長される。図６および７に示す過圧状態では、差圧センサ２１８に対する圧力は、好適に設計された過圧防護ダイヤフラムによって、差圧センサの圧力定格以下に維持され、それによって、差圧センサの破損または他の望ましくない影響を防止する。適切に設計された過圧防護ダイヤフラムは、センサの最大差圧に達する前に、いずれかの隔離ダイヤフラムが底に達することを防止ぐのに十分な剛性がある。
【００２７】
図８は、本発明の別の実施形態によるコプレーナ差圧センサモジュールの一部の概略図である。図８に示す実施形態のいくつかの態様は、図６および７の態様と類似しており、同様の構成要素には同様に番号が付されている。図８に関して、図中に示された実施形態と前の実施形態との間の差は、離散ライン圧力センサ７００を含むことである。よって、差圧センサ７１８は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との間の圧力差の直接的な表示を提供し、一方で圧力センサ７００は、ライン圧力の直接表示を提供する。このことは、ライン圧力が、選択された圧力定格に近づくかまたはそれを超えると、警告または補償を提供するために有用でありうる。さらに、図８に示す実施形態は、単一のライン圧力センサ７００を示しているが、冗長性のために複数のそのようなセンサを使用することができることに加えて、差圧センサ７１８が破損した場合、差圧センサ７１８からの読み取り値を検証するかまたは置換するために、差圧の冗長な示度を提供する能力が明らかに意図されている。
【００２８】
本明細書に記載された実施形態は、流れ関連の用途に特に適しているが、低差圧センサをより高い範囲の差圧センサに置き換えることにより、フィルタ要素前後の差圧の測定等のさらなる用途が可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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