JPH01110231A - 静電容量形差圧測定装置 - 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〉 本発明は静電容量形差圧測定装置に関するものである。

更に詳述ずれば、静圧による測定圧力のスパンの変化が
生じないような静電容量形差圧測定装置に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 第８図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、この装置は、主として差圧感知部１０ａ１
第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａから構成されている。

第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａは、それぞれ第一圧力室１５ａ及び第二圧力室１６ａ
を有し、第一圧力室１５ａには第一圧力導入孔１３ａを
介して圧力Ｐ１を持つ第一の測定流体が導かれ、また第
二圧力室１６ａには第二圧力導入孔１４ａを介して圧力
Ｐ２を持つ第二の測、定流体が導かれている。

第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａは、差圧感知部１０ａに、０リングを介して取付けら
れている。

差圧感知部１０ａは、主として、第一ケーシング１９ａ
１第二ケーシング２０ａ及び差圧発信部２６ａから構成
される。

第一ケーシング１９ａには空所２１ａが形成され、この
空所２１ａと反対側には第一シールダイアフラム２２ａ
が設けられている。第一シールダイアフラム２２ａは第
一ケーシング１９ａと共に第一シール室２４ａを形成し
、第一圧力室１５ａに導かれる圧力Ｐ＋の作用を受ける
。更に、第一ケーシング１９ａには空所２１ａと第一シ
ール室２４ａとを連通する連通路３０ａが形成されてい
る。

また、第二ケーシング２０ａには、差圧発信部２６ａが
溶着され、この差圧発信部２６ａと反対側に第二シール
ダイアフラム２３ａが設けられている。第二シールダイ
アフラム２３ａは、第二ケーシング２０ａと共に第二シ
ール室２５ａを形成し、第二圧力室１６ａに導かれる圧
力Ｐ２の作用を受ける。

この第二ケーシング２０ａには、後述する差圧発信部２
６ａの第二測定室と第二シール室２５ａとを連通する連
通路３３ａが形成されている。第一ケーシング１９ａと
第二ケーシング２０ａとは、第二ケーシング２０ａに溶
着された差圧発信部２６ａが第一ケーシング１９ａの空
所２１ａ内に配置され、その際に、差圧発信部２６ａと
第一ケーシング１９ａとの間に空間２９ａが形成される
様に溶着される。

このようにして、差圧発信部２６ａは、第一ケーシング
１９ａと第二ケーシング２０ａとによって形成される空
間内に固定的に配置される。

差圧発信部２６ａは、第９図にその拡大断面図を示ずご
とく、第一ハウジング２７ａ及び第二ハウジング２８ａ
を有する。

ハウジング２７ａ、２８ａにはそれぞれ空所が形成され
、この空所には絶縁体３５ａ、３６ａが充填されている
。絶縁体３５ａ、３６ａの互いに対向する面には固定電
極３７ａ、３８ａが設けられている。

第一ハウジング２７ａと、第二ハウジング２８ａとの間
には、測定ダイアフラム３４ａが配置され、測定ダイア
フラムの周面は、第一ハウジング２７ａ及び第二ハウジ
ング２８ａに溶着されている。

而して絶縁体３５ａと測定ダイアフラム３４ａとによっ
て第一測定室４２ａが構成され、また絶縁体３６ａと測
定ダイアフラム３４ａとによって第二測定室４３ａが構
成される。

更に、第一ハウジング２７ａには、第一測定室４２ａと
第一シール室２４ａとを連通路３０ａを介して連通する
ための連通路３１ａが形成され、連通路３１ａと空間２
９ａとを連通する溝４１ａが設けられている。

また、第二ハウジング２８ａには第二測定室４３ａと第
二シール室２５ａとを連通路３３ａを介して連通する連
通路３２ａが形成されている。

而して、差圧発信部の第二ハウジング２８ａが第二ケー
シング２０ａに溶着される。

第１シール室２４ａ、第二シール室２５ａ、連通路３０
ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、第一測定室４２ａ、第二
測定室４３ａと空ｆｆ１２９ａとで構成される二個の室
には封入液１０１ａ、１０２ａが満たされている。

以上の構成において、測定圧力ＰＩ、Ｐ２の差圧が、所
定の測定範囲内にあるときは、シールダイアフラム２２
ａ、２３ａが測定圧力ＰＩ、Ｐ２を受圧すると、封入液
１０１ａ、１０２ａを介して測定ダイアフラム３４ａは
差圧に対応して変位し、測定ダイアフラム３４ａと固定
電極３７ａ。

３８ａ間の静電容量が変化する。

この結果、測定圧Ｐ、Ｐ２の差圧に対応した電気信号が
得られる。

次に、第一圧力室１５ａ（または第二圧力室１６ａ）に
過大圧が加わった場合には、測定ダイアフラム３４ａが
第二ハウジング２８ａ（または第一ハウジング２７ａ）
に密着する事により、過大圧に対する保護が行なわれる
。

差圧発信部２６ａは、第一ケーシング１９ａと第二ケー
シング２０ａとによって、第一ケーシング１９ａの空所
２１ａに形成された空間２９ａに配置されている。

従って、差圧発信部２６ａの外側と内側、即ち、空間２
９ａと第一測定室４２ａ及び第二測定室４３ａとは、溝
４１ａを介して、はぼ同圧になる。

それ故、測定圧力Ｐ＋　、Ｐ２が高静圧であっても、第
一ハウジング２７ａや第二ハウジング２８ａがその内側
から外側に脹らもうとすることはない。

よって、測定ダイアフラム３４ａが、静圧の為にその半
径方向に引張り力を受けることもなく、静圧により測定
差圧のスパンが変化することもない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このようなものにおいては、封入液１０
１ａは空間２９ａにも封入されているので、封入液がア
ンバランスとなり、これを補正するためには、封入液１
０２ａの量を増しバランスをとる必要がある。この結果
、全体として封入液が増加する事になり、封入液層の結
果、温度変化時の封入室内圧の変化が大きくなり、両側
のシールダイアフラムの容積変化量の差から、温度ゼロ
変化を大きくする結果となり、温度特性等を低下させる
ことになる。

また、第二圧力室側に過大圧が加わった場合には、過大
圧を有効に防止できない。

本発明は、この問題点を、解決するものである。

本発明の目的は、全体構成を対称構造とし、温度誤差等
の誤差要因を除去して良好な特性を得るとともに、セン
タダイアフラム室の体積を小さくし、封入液を少なくし
て封入液のｉ！脹収縮の影響を少なくシ、ヒステリシス
の小さな、小形化し得る静電容聞形差圧測定装置を提供
するにある。

く問題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、ブロック状のボ
ディと、該ボディ内部に設けられた内部室と、該内部室
の壁に対向して設けられ該内部室の壁とそれぞれセンタ
室を構成し周縁部に設けられた厚肉のリング部の外周が
前記ボディに溶接固定され近接して平行に互いに配置さ
れた２個のセンタダイアフラムと、該センタダイアフラ
ムと前記内部室とで構成されるセンタダイアフラム室と
、内部空所を有するケースと、該内部空所に設番フられ
絶縁材よりなるディスクと該ディスクの周面に取付けら
れた金属材よりなるリングとよりなる本体と、前記ディ
スク内に設けられた室と、該室を２個の測定室に分け移
動電極として機能する測定ダイアフラムと、該測定ダイ
アフラムに対向して前記測定室壁に設けられた固定電極
と、一端側に設けられた挿入孔に前記ボディが挿入され
前記センタダイアフラム室の縁部と前記ボディの外周縁
部分が該挿入孔に溶接固定され他端が前記ケースに固定
されたハウジングと、前記ボディに隙間を保って対向し
て該ハウジングにとりつけられたネストボディと、該ネ
ストボディの外側面にｉｔプられ該ネストボディとシー
ル室を構成するシールダイアフラムと、該シールダイア
フラムに対向して前記ネストボディに設けられたパック
アップネストと、前記シール室と前記センタ室を連通す
る連通路と、前記ネストボディの外側面を覆うカバーフ
ランジと、前記本体を前記内部空所に隙間を保って支持
するように該本体に一端が接続され途中が前記ケースに
固定され他端が前記ハウジングに接続されたチューブと
、該チューブを通って前記測定室と前記センタ室とをそ
れぞれ連通する連通路と、前記内部空所と前記センタダ
イアフラム室とを連通ずる連通路と、前記シール室、１
１間、センタ室、センタダイアフラム室、連通路、内部
空所と測定室とで構成される３個の室にそれぞれ封入さ
れる封入液とを具備したことを特徴とする静電容量形差
圧測定装置を構成したものである。

〈作用〉 以上の構成において、測定圧力の差圧が、所定の測定範
囲内にあるときは、シールダイアフラムが測定圧力を受
圧すると、封入液を介して測定ダイアフラムは差圧に対
応して変位し、測定ダイアフラムと固定電極間の静電容
量が変化する。

この結果、測定圧の差圧に対応した電気信号が得られる
。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉 第１図は、本発明の一実施例の構成説明図である。

図において、１はボディＩＡ、ＩＢよりなるボディであ
る。１１はボディ１内部に設けられた内部室である。１
１１はボディ１の外周に、リング状に設けられた溝であ
る。

２、２２は、第２図に示す如く、内部室１１の壁に対向
して設けられ、内部室１１の壁とそれぞれセンタ室１２
．１３を構成し、周縁部に設けられた厚肉のリング部２
１、２２１の外周がボディ１に溶接固定２１２．２２２
され、近接して平行に互いに配置された２個のセンタダ
イアフラムである。２３はセンタダイアフラム２、２２
と内部室１１とで構成されるセンタダイアフラム室であ
る。

３は内部空所３１を有するケースである。

４は内部空所３１に設けられ絶縁材よりなるディスク４
１とディスク４１の周面に取付られた金属材よりなるリ
ング４２とよりなる本体である。

第３図に示す如く、４１１はディスク４１内に設けられ
た室である。４３は室４１１を２個の測定室４３、４３
２に分け移動電極として機能する測定ダイアフラムであ
る。４４は測定ダイアフラム４３に対向して測定室４３
、４３２の壁に設けられた固定電極である。

５は一端側に設けられた挿入孔５１にボディ１が挿入さ
れ、センタダイアフラム室２３の縁部２３１とボディ１
の外周縁部分１１２が挿入孔５１に溶接固定され、他端
がケース３に固定されたハウジングである。１４はボデ
ィ１と挿入孔５１との間に設けられたリングである。

６、６２はボディ１に隙間６１０保ってボディ１に対向
してハウジング５にとりつけられたネストボディである
。

６１、６２１はネストボディ６、６２の外側面に設けら
れ、ネストボディ６、６２とシール室６１２．６２２を
構成するシールダイアフラムである。

６１３．６２３はシールダイアフラム６１１゜６２１に
対向してネストボディ６１　、’　６２に設けられたバ
リクアップネストである。

６３．６４はシール室６１２，６２２とセンタ室１２．
’１３を連通する連通路である。。

６５．６６はネストボディ６、６２の外側面を覆うカバ
ーフランジである。

４５は本体１を内部空所３１に隙間を保って支持するよ
うに本体１に一端が接続され途中がケース３に固定され
他端がハウジング５に接続されたチューブである。

４６はチューブ４５を通って測定室４３、４３２とセン
タ室１２．１３とをそれぞれ連通する連通路である。

４７は内部空所３１とセンタダイアフラム室２３とを連
通する連通路である。

１０、１０２．１０３はシール室５１２，６２２、隙間
６１０．センタ室１２．１３．センタダイアフラム室２
３．連通路４６，４７．６３゜６４、内部空所３１と測
定室４３、４３２とで構成される３個の室にそれぞれ封
入される封入液である。

以上の構成において、測定圧力Ｐ＋　、Ｐ２の差圧が、
所定の測定範囲内にあるときは、シールダイアフラム６
１、６２１が測定圧力を受圧すると、封入液１０１，１
０２．１０３を介して測定ダイアフラム４３は差圧に対
応して変位し、測定ダイアフラム４３と固定電極４４間
の静電容量が変化する。

したがって、測定圧の差圧に対応した電気信号が得られ
る。

また、センタダイアフラム室２３の圧力は、はぼ（Ｐｌ
＋Ｐ２）／２に等しい圧力となる。従って、センタダイ
アフラム２１，２２には（Ｐｌ−Ｐ２）／２の差圧が加
わる。

また、測定室４３１に測定圧力Ｐ　Ｉ　、測定室４３２
に測定圧Ｐ２が加わり、内部空所３１に（Ｐ１＋Ｐ２）
／２の圧力が加わるので、ディスク４１、リング４２に
は静圧は加わらず、測定圧ＰＬ。

Ｐ２の差圧の１／２しか加わらず、変形による静圧スパ
ンシフトがない。

この結果、 （１）全体構成を対称構造としたので封入液１０、１０
２の量がバランスし濡面特性等の良好なものが得られる
。

（２）センタダイアフラム２、２２に加わる差圧が、セ
ンタダイアフラム−枚の場合に比べて１７２となり応力
的に有利となる。

（３）センタダイアフラム２、２２を密接して二枚配置
するようにしたので、第４図に示ず如く、離して配置し
た場合に比して封入液１０３の量を減らす事ができ、セ
ンタダイアフラムの応力域が図れるとともに、小形化が
できる。

（４）リング４２には、測定圧の差圧の１／２しか加わ
らず、内部空所３１に片側の封入液１０１あるいは１０
２を導入するばあいに比べて有利である。

（５）ボディ１は、挿入孔５１に挿入固定され、ネスト
ボディ６、６２に隙間６１０をもって配置されているの
で、カバーフランジ６５．６６をボルトで締めた場合に
、締付力の影響がセンタダイアフラム２、２２に及び、
スパンシフトが発生する恐れの無いものが得られる。

（６）挿入孔５１とボディ１との接合部分け縁部２３１
と外周縁部１１２の部分で溶接されているので、接合部
分には測定圧は侵入せず、接合部分には測定圧による静
圧は作用しないので、ハウジング５の耐圧強痩を軽減で
き、受圧部分の小型化、軽量化ができる。

（７）センタダイアフラム２、２２を、別々のボディＩ
Ａ、ＩＢに、それぞれ溶接できるので、溶接後の段階で
、それぞれの特性がチエツクでき、歩留り良く組立るこ
とができ、安価に作ることができる。また、溶接の変形
を押える治具が利用できるので、安価、かつ特性の良好
なものが得られる。

（８）センタダイアフラム２、２２が、近接して配置さ
れているので、センタダイアフラムを互いに溶接した場
合には、封入液１０３の通路が塞がれ易い恐れがあるが
、本発明では、その恐れはない。

（９）センタダイアフラム２、２２は、周縁部に設けら
れた厚肉のリング部２１、２２１の外周が、ボディ１に
溶接固定２１２，２２２されているので、溶接２１２，
２２２の影響がセンタダイアフラム２、２２の本体部分
に及ばず、センタダイアフラム２、２２のヒステリシス
の少ないものが得られる。

（１０）厚肉のリング部２１１，２２１によって、セン
タダイアフラム２、２２の支点の位置が、明確に決めら
れるので、ヒステリシスの少ないものが得られる。

第５図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

本実旅例では、リング部２１、２２１の溶接２１２．２
２２部分に近くアイソレート溝２１３゜２２３を設けた
ものである。

このようにすれば、溶接２１２，２２２の悪影響をより
確実に、防止することができる。

第６図は本発明の別の実施例の要部構成説明図である。

本実施例では、外周縁部１１２と縁部２３１とを、電子
ビーム溶接を採用して、第７図に示す如く、２箇所を同
時に溶接する方法（シングルパスＥＢＷ）を用いたもの
である。リング１４を省略できる。

・〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、ブロック状のボディと
、該ボディ内部に設けられた内部室と、該内部室の壁に
対向して設けられ該内部室の壁とそれぞれセンタ室を構
成し周縁部に設けられた厚肉のリング部の外周が前記ボ
ディに溶接固定され近接して平行に互いに配置された２
個のセンタダイアフラムと、該センタダイアフラムと前
記内部室とで構成されるセンタダイアフラム室と、内部
空所を有するケースと、該内部空所に設けられ絶縁材よ
りなるディスクと該ディスクの周面に取付けられた金属
材よりなるリングとよりなる本体と、前記ディスク内に
設けられた室と、該室を２個の測定室に分け移動電極と
して機能する測定ダイアフラムと、該測定ダイアフラム
に対向して前記測定室壁に設けられた固定電極と、一端
側に設けられた挿入孔に前記ボディが挿入され前記セン
タダイアフラム室の縁部と前記ボディの外周縁部分が該
挿入孔に溶接固定され他端が前記ケースに固定されたハ
ウジングと、前記ボディに隙間を保って対向して該ハウ
ジングにとりつけられたネストボディと、該ネストボデ
ィの外側面に設けられ該ネストボディとシール室を構成
するシールダイアフラムと、該シールダイアフラムに対
向して前記ネストボディに設けられたパックアップネス
トと、前記シール室と前記センタ室を連通ずる連通路と
、前記ネストボディの外側面゛を覆うカバーフランジと
、前記本体を前記内部空所に隙間を保って支持するよう
に該本体に一端が接続され途中が前記ケースに固定され
他端が前記ハウジングに接続されたチューブと、該チュ
ーブを通って前記測定室と前記センタ室とをそれぞれ連
通ずる連通路と、前記内部空所と前記センタダイアフラ
ム室とを連通ずる連通路と、前記シール室、隙間、セン
タ室。

センタダイアフラム室、連通路、内部空所と測定室とで
構成される３個の室にそれぞれ封入される封入液とを具
備したことを特徴とする静電容量形差圧測定装置を構成
したので、 〈１）全体構成を対称構造としたので、封入液の量がバ
ランスし混疫特性等の良好なものが得られる。

（２）センタダイアフラムに加わる差圧が、センタダイ
アフラム−枚の場合に比べて１／２となり応力的に有利
となる。

（３）センタダイアフラムを密接して二枚配置するよう
にしたので、離して配置した場合いに比して、封入液の
量を減らす事ができ、センタダイアフラムの応力域が図
れるとともに、小形化ができる。

（４）リングには、測定圧の差圧の１／２しか加わらず
、内部空所に片側の封入液を導入する場合に比べて有利
である。

〈５）ボディは、挿入孔に挿入固定され、ネストボディ
に隙間をもって配置されているので、カバ一７ランジを
ボルトで締めた場合に、締付力の影響がセンタダイアフ
ラムに及び、スパンシフトが発生する恐れの無いものが
得られる。

（６）挿入孔とボディとの接合部分け、縁部と外周縁部
の部分で溶接されているので、接合部分には測定圧は侵
入せず、接合部分には、測定圧による静圧は作用しない
ので、測定圧が加わる場合に比して、ハウジングの耐圧
強痕を軽減でき、受圧部分の小型化、軽量化ができる。

（７）センタダイアフラムを別々のボディにそれぞれ溶
接できるので、溶接後の段階で、それぞれの特性がチエ
ツクでき、歩留り良く組立ることができ、安価に作るこ
とができる。また、溶接の変形を押える治具が利用でき
るので、安価かつ特性の良好なものが得られる。

（８）センタダイアフラムが、近接して配置されている
ので、センタダイアフラムを互いに溶接した場合には、
封入液の通路が塞がれ易い恐れがあるが、本発明では、
その恐れはない。

（９）センタダイアフラムは、周縁部に設けられた厚肉
のリング部の外周がボディに溶接固定されているので、
溶接の影響がセンタダイアフラムの本体部分に及ばず、
センタダイアフラムのヒステリシスの少ないものが得ら
れる。

（１０）厚肉のリング部によって、センタダイアフラム
の支点の位置が、明確に決められるので、ヒステリシス
の少ないものが得られる。

従って、本発明によれば、全体構成を対称構造とし、温
度誤差等の誤差要因を除去して、良好な特性を得るとと
もに、センタダイアフラム室の体積を小さくし、封入液
を少なくして、封入液の膨張収縮の影響を少なくした、
安価で、特性の良好なヒステリシスの小さな、小形化し
得る静電容量形差圧測定装置を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図、第３
図は第１図の要部構成説明図、第４図は第１図の効果説
明図、第５図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、
第６図は本発明の別の実施例の要部構成説明図、第７図
は第６図の要部構成説明図、第８図は従来より一般に使
用されている従来例の構成説明図、第９図は第８図の要
部構成説明図である。 、１Ａ、ＩＢ・・・ボディ、１０１，１０２．１０３・
・・封入液、１１・・・内部室、１１１・・・溝、１１
２・・・外周縁部、１２．１３・・・センタ室、１４・
・・リング、２、２２・・・・・・センタダイアフラム
、２１、２２１・・・厚肉のリング部、２１２．２２２
・・・溶接、２３・・・センタダイアフラム室、２３１
・・・縁部、３・・・ケース、３１・・・内部空所、４
・・・本体、４１・・・ディスク、４１１・・・室、４
２・・・リング、４３・・・測定ダイアフラム、４３、
４３２・・・測定室、４４・・・固定電極、４５・・・
チューブ、４６．４７・・・連通路、５・・・ハウジン
グ、５１・・・挿入孔、６１゜６２・・・ネストボディ
、６１０・・・隙間、６１、６２１・・・シールダイア
フラム、６１２．６２２・・・シール室、６１３．６２
３・・・バックアップネスト、６３．６４・・・連通路
、６５．６６・・・カバーフランジ。 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ブロック状のボディと、該ボディ内部に設けられた内
   部室と、該内部室の壁に対向して設けられ該内部室の壁
   とそれぞれセンタ室を構成し周縁部に設けられた厚肉の
   リング部の外周が前記ボディに溶接固定され近接して平
   行に互いに配置された２個のセンタダイアフラムと、該
   センタダイアフラムと前記内部室とで構成されるセンタ
   ダイアフラム室と、内部空所を有するケースと、該内部
   空所に設けられ絶縁材よりなるディスクと該ディスクの
   周面に取付けられた金属材よりなるリングとよりなる本
   体と、前記ディスク内に設けられた室と、該室を２個の
   測定室に分け移動電極として機能する測定ダイアフラム
   と、該測定ダイアフラムに対向して前記測定室壁に設け
   られた固定電極と、一端側に設けられた挿入孔に前記ボ
   ディが挿入され前記センタダイアフラム室の縁部と前記
   ボディの外周縁部分が該挿入孔に溶接固定され他端が前
   記ケースに固定されたハウジングと、前記ボディに隙間
   を保って対向して該ハウジングにとりつけられたネスト
   ボディと、該ネストボディの外側面に設けられ該ネスト
   ボディとシール室を構成するシールダイアフラムと、該
   シールダイアフラムに対向して前記ネストボディに設け
   られたバックアップネストと、前記シール室と前記セン
   タ室を連通する連通路と、前記ネストボディの外側面を
   覆うカバーフランジと、前記本体を前記内部空所に隙間
   を保つて支持するように該本体に一端が接続され途中が
   前記ケースに固定され他端が前記ハウジングに接続され
   たチューブと、該チューブを通つて前記測定室と前記セ
   ンタ室とをそれぞれ連通する連通路と、前記内部空所と
   前記センタダイアフラム室とを連通する連通路と、前記
   シール室、隙間、センタ室、センタダイアフラム室、連
   通路、内部空所と測定室とで構成される３個の室にそれ
   ぞれ封入される封入液とを具備したことを特徴とする静
   電容量形差圧測定装置。