JPH01142428A

JPH01142428A - 静電容量形差圧測定装置

Info

Publication number: JPH01142428A
Application number: JP30194687A
Authority: JP
Inventors: Saichiro Morita; 森田　佐一郎; Ryuzo Asada; 浅田　龍造; Kiyoto Yoda; 清人依田; Kenichi Yoshioka; 吉岡　賢一
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-05

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〉本発明は静電容量層差圧測定装置に関するものである。

更に詳述すれば、静圧による測定圧力のスパンの変化が
生じず小形化が図り得る静電容量層差圧測定装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉第６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１０ａ、
第一カバーフランジｌｌａ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ｌｌａ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Ｐ、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木が導かれている。

第一カバーフランジｌｌａ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
、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とを連通ずる連通路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、第二ゲージング２０ａと共に第二シ
ールＭ　２５　ａ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。

この第二ゲージング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とを連通ずる連
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、第二ゲージング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と第二ゲージング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６図にその拡大断面図を示すご
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を
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ｔＲ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を介して連通ずる
ための連通路３１ａが形成され、連通路３１ａと空間２
９ａとを連通ずる消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を介して連通ずる連
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が第二ゲー
ジング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４２ａ２第二
測定室４３ａと空間２９ａ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
型ｗ　３７　ａ　＋３８ａ間の静電容景が変化する。

この結果、測定圧Ｐｌ、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（ｄ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、消
４１ａを介して、はぼ同圧になる。

それ故、測定圧力Ｐ、、Ｐ、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、封入液増の結
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、また、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、ヒステリ
シスの小さな且つ小形化し得る静電容量形差圧測定装置
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、周縁部にリング
状の溝部を有し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２個のセンタダイアフラムで
構成されるセンタダイアフラム室と、該センタダイアフ
ラムに周縁部が取り付けられ該センタダイアフラムとそ
れぞれセンタ室を構成するブロック状のボディと、該ボ
ディの外側面に設けられ該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
て前記ボディに設けられたバックアツプネストと、前記
シール室と前記センタ室を連通する連通路と、前記ボデ
ィの外側面を覆うカバーフランジと、内部空所を有する
ハウジングと、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、語文を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、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ノ１ウジングに固定され他端が前
記ボディに接続され前記測定室と前記センタ室とを連通
するチューブと、前記内部空所と前記センタダイアフラ
ム室とを連通ずる接続管と、前記シール室、連通路、セ
ンタ室、センタダイアフラム室、接続管、チューブ、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。

く作用〉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、１１．１２は周縁部にリング状の溝部１１
１，１２１を有し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。

１３は２個のセンタダイアフラム１１，１２で構成され
るセンタダイアフラム室である。

２１．２２はセンタダイアフラム１１，１２にそれぞれ
周縁部が取り付けられセンタダイアフラム１１，１２と
それぞれセンタ室２３．２４を構成するブロック状のボ
ディである。

３１．３２はボディ２１，２２の外側面に設けられ、ボ
ディ２１，２２とシール室３１１．３２１を構成するシ
ールダイアフラムである。３１２゜３２２はシールダイ
アフラム３１１．３２１に対向してボディ２１．２２に
設けられたバックアヅプネストである。

３３．３４は、シール室３２１，２２１，３２１とセン
タ室２３．２４を連通ずる、連通路である。

４はボディ２１．２２の外側面を覆うカバーフランジで
ある。

５は内部空所５１を有するハウジングである。

６は内部空所５１に設けられ、絶縁材よりなるディスク
６１と、ディスク６１の周面に取付られな金属材よりな
るリング６２とよりなる本体である。

第２図に示す如く、６１１はディスク６１内に設けられ
た室である。

６３は室６１１を２個の測定室６３１，６３２に分け移
動Ｔｏ　＆として機能する測定ダイアフラムである。

６４は測定ダイアフラム６３に対向して、測定室６３１
，６３２の壁に設けられた固定電極である。

６５は本体６を内部空所５１に隙間を保って支持するよ
うに本体６に一端が接続され途中がハウジング５に固定
されｆｌ！！端がボディ２１，２２に接続され測定室６
３１，６３２とセンタ室２３．２４とを連通ずるチュー
ブである。

６６は内部空所５１とセンタダイアフラム室２４とを連
通ずる接続管である。

１０１．１０２．１０３はシール室３１１，３２１、連
通路３３．３４．センタ室２３，２４゜センタダイアフ
ラム室２４．接続管６６、チューブ６５．内部空所５１
と測定室６３１．６３２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３１
，３２が測定圧力を受圧すると、封入液１０１，１０２
，１０３を介して測定ダイアフラム６３は差圧に対応し
て変位し、測定ダイアフラム６３と固定型′Ｉｆ！６４
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１３の圧力は、はぼ（Ｐ＋
±Ｐ２）／２に等しい圧力となる。従って、センタダイ
アフラム１１，１２には（Ｐｌ−Ｐ２）／２の差圧が加
わる。

また、測定室６３１に測定圧力Ｐ＋、測定室６３２に測
定圧Ｐ２が加わり、内部空所５１に（Ｐ、＋Ｐ２　）／
２の圧力が加わるので、ディスク６１、リング６２には
静圧は加わらず、測定圧Ｐ　Ｉ　＋２２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）全体構成を対称補遺としたので封入液１０１．１
０２の量がバランスし温度特性等の良好なものが得られ
る。

（２）センタダイアフラム１１，１２に２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１１，１２を密接して二枚配
置するようにしたので、第３図に示す如く、離して配置
した場合に比して封入液１０３の量を減らず事ができ、
センタダイアフラムの応力減が図れるとともに、小形化
ができる。

（４）リング６２には、測定圧の差圧の１／２しか加わ
らず、内部空所５１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）センタダイアフラム１１，１２を、別々のボディ
２１，２２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、センタダイアフラ
ム１１，１２の容変化量等、′１！ｆ性のあったもの同
志を組み合わせて溶接し、一体ボデイの受圧部分を構成
することができ、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。

（６）センタダイアフラム１１，１２は、周縁部に設け
られたリング状の溝部１１１．１２１の外周がボディ２
１．２２に溶接固定１１２，１２２されているので、溶
接１１２．１２２の影響がセンタダイアフラム１１，１
２の本体部分に及ばず、センタダイアフラム１１．１２
のヒステリシスの少ないものが得られる。

（７）？１！部１１１，１２１によって、センタダイア
フラム１１．１２の支点位置が、明確に画されるので、
ヒステリシスの少ないものが得られる。

（８）センタダイアフラムを受圧部分のボディ外径−杯
まで広げて、外周を溶接すると、カバーフランジ４の締
め付けによるゼロスパンの変動の影響や、溶接点がセン
タダイアフラムの支点となる問題があった。

しかしながら、本考案の溝部１１１，１２１付きセンタ
ダイアフラ１１．１２を用いることにより、これらの影
響を防止でき、且つ、センタダイアフラム１１，１２の
有効径を大きくすることができる。即ち、受圧部を小形
化できる。

第４図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

本実施例では、溝部１１１．１２１をセンタダイアフラ
ム１１．１２の両面から交互に設けたものである。

このようにすれば、支持部の曲げモーメントをより低減
するものが得られる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、周縁部にリング状の溝
部を有し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２個のセンタダイアフラムで構成さ
れるセンタダイアフラム室と、該センタダイアフラムに
周縁部が取り付けられ該センタダイアフラムとそれぞれ
センタ室を構成するブロック状のボディと、該ボディの
外側面に設けられ該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
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、前記ボディの外
側面を覆うカバーフランジと、内部空所を有するハウジ
ングと、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Ｌ１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、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
続され途中が前記ハウジングに固定され他端が前記ボデ
ィに接続され前記Ｊ１定室と前記センタ室とを連通ずる
チューブと、前記内部空所と前記センタダイアフラム室
とを連通する接続管と、前記シール室、連通路、センタ
室、センタダイアフラム室、接続管、チューブ、内部空
所と測定室とで構成される３個の室にそれぞれ少１人さ
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ＷＩ
造としたので、封入液の量がバランスし温度特性等の良
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減が図
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）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、センタダイアフラムの容変化量等、特性
のあったもめ同志を組み合わせて溶接し、−木ボデイの
受圧部分を構成することができ、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、且つ特性の良好な
ものが得られる。

（６）センタダイアフラムは、周縁部に設けられたリン
グ状の溝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。

（７）溝部によって、センタダイアフラムの支点位置が
明確となるので、ヒステリシスの少ないものが得られる
。

しかしながら、本考案の溝部付きセンタダイアフラを用
いることにより、これらの影響を防止でき、且つ、セン
タダイアフラムの有効径を大きくすることができる。す
なわち、受圧部を小形化できる。

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、封入液の膨脂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効果説明
図、第４図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第
５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６図は第５図の要部構成説明図である。１１．１２・・・センタダイアフラム、】３・・・セン
タダイアフラム室、１０１，１０２，１０３・・・封入
液、１１１．１２１・・・溝部、１１２，１２２・・・
溶接、２１．２２・・・ボディ、２３．２４・・・セン
タ室、３１．３２・・・シールダイアフラム、３１１゜
３２１・・・シール室、３１２．３２２・・・パックア
ップネスト、３３．３４・・・連通路、４・・・カバー
フランジ、５・・・ハウジング、５１・・・内部空所、
６・・・本体、６１・・・ディスク、６１１・・・室、
６２・・・リング、６３・・・測定ダイアフラム、６３
１，６３２・・・測定室、６４・・・固定Ｔｈ　ｆ！、
６５・・・チューブ、６６・・・接続管。第　Ｓ　図第Ｇ図

Claims

【特許請求の範囲】

　周縁部にリング状の溝部を有し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２個のセン
タダイアフラムで構成されるセンタダイアフラム室と、
該センタダイアフラムに周縁部が取り付けられ該センタ
ダイアフラムとそれぞれセンタ室を構成するブロック状
のボディと、該ボディの外側面に設けられ該ボディとシ
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、前記ボディの外側面を覆うカバーフランジと、
内部空所を有するハウジングと、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、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ハウジングに固
定され他端が前記ボディに接続され前記測定室と前記セ
ンタ室とを連通するチューブと、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接続管と、前記シール
室、連通路、センタ室、センタダイアフラム室、接続管
、チューブ、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。