JPH0269631A - 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〉 本発明は差圧測定装置に関するものである。

更に詳述すれば、ゼロ点やスパンシフトを減少し、温度
特性を向上でき、簡潔な構成で静圧保護を成し得る差圧
測定装置の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 第２図は、特願昭６２−２５９１２１号「静電容量形差
圧測定装置」昭和６２年１０月１４日出願の先願に係る
発明の構成説明図である。

図において、１はブロック状のボディ、１１はボディ１
内部に設けられた内部室、２は内部室１１を２個のセン
タ室２１．２２に分けるセンタダイアフラムである。

３１．３２はボディ１の外側面中央部に設けられ、ボデ
ィ１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３
１．３２に対向してボディ１に設けられたパックアツプ
ネストである。

３３．３４はシールダイアフラム３１，３２に同心円状
にボディ１の外側面外縁部分に設けられ、ボディ１と環
状室３３１，３４１を構成するリング状の環状ダイアフ
ラムである。３３２，３４２はダイアフラム３３，３４
に対向してボディ１に設けられたパックアップネストで
ある。

１２はセンタ室２１．２２とシール室３１１゜３２１と
を連通ずる連通孔である。

４は内部空所４１を有するハウジングである。

４２は内部空所４１に設けられた本体である。

４２１は本体４２の内部に設けられた室である。

４２２は室４２１を２つの第１．第２測定室４２３．４
２４に分は移動電極として機能する測定ダイアフラムで
ある。４２５．４２６は測定ダイアフラム４２２に対向
して、絶縁体４２７，４２８を介して第１．第２測定室
４２３．４２４の壁に設けられた固定電極である。

４３は本体４２を内部空所４１に隙間を保って支持する
ように本体４２に一端が接続され、途中がハウジング４
に固定され他端がボディ１に接続され、センタ室２１．
２２にそれぞれ連通するチューブである。

４４は内部空所４１と環状室３３１，３４１とを夫々連
通する接続管である。

５は、カバーフランジである。

５１．５２．５３は、シール室３１１，３２１、連通孔
１２、センタ室２１，２２、環状室３３１゜３４１、接
続管４４、チューブ４３、内部空所４１、第１．第２′
ａ定室４２３，４２４．！：で構成される３個の室に、
それぞれ封入された非圧縮性の封入液体である。

このばあいは、シリコンオイルが用いられている。

６は内部空所４１に設けられハウジング４とチューブ４
３とわずかな隙間を保って配置され、ハウジング４の熱
膨張係数より小さい熱膨張係数を有する充填体である。

この場合は、充填体６は、第３図に示す如く、充填棒部
品６１を２個作り、第４図に示す如く、２個を組合せて
、本体４２をだき抱えるようにして配置する。

以上の構成において、シールダイアフラム３１゜３２に
印加された差圧は、連通孔１２を経由し、内部室１１へ
伝わる。更に、チューブ４３を通り第１．第２測定室４
２３，４２４に入り、測定ダイアフラム４２２を変位さ
せる。

この差圧に比例する変位を、測定ダイアフラム４２２と
固定電極４２５，４２６間の静電容量の変化として検出
し、電気信号に変換する。

次に、高い静圧の測定圧が加わった場合には、第１．第
２測定室４２３，４２４に高い静圧か加わると共に、ダ
イアフラム３３．３４にも高い静圧が加わり、接続管４
４を介して内部空所４１に静圧が加わるので、本体４２
は、静圧中に置かれることになり、測定ダイアフラム４
２２には、静圧に起因するひずみが生じないので、静圧
によるスパン変動は生じない。

一方、過大圧印加時には、過大圧の印加された側のシー
ル室３１１、または３２１内の封入液５１．５２は、全
て排出される。この封入液５１、または５２は、センタ
ダイアフラム２の変位によって吸収される。

而して、シールダイアフラム３３，３４がパックアップ
ネスト３１２、または３２２に着座することにより、以
後、封入液５１、または５２の移動はなくなり、測定ダ
イアフラム４２２には過大圧は加わらず、したがって、
過大圧から１３ｉ［される。

過大圧の印加時には、環状ダイアフラム３３、あるいは
３４の過大圧印加側はパックアップネスト３３２、ある
いは３４２に着座するが、過大圧の加わらない側の環状
ダイアフラムが脹む為に、内部空所４１の圧力上昇は、
無視できる程度に小さい。

内部空所４１の封入液５３は環状室３３１，３４１に接
続し、管状ダイアフラム３３，３４は、シールダイアフ
ラム３１，３２とは分離されているので、封入液５３は
測定には関与しない。

したがって、管状ダイアフラム３３，３４の特性は、差
圧測定には直接影響を与えないので、設計の自由度は大
きいものが得られる。

この結果、 （１）過大圧ヒステリシスの発生防止。

過大圧印加時に、シールダイアフラム３１，３２か、バ
ックアップネスト３１２．３２２に着座するまでの、封
入［５１，５２の移動量は、センタダイアフラム２の変
位により、吸収されるので、測定ダイアフラム４２２に
は、過大圧は直接加わらず、測定ダイアフラム４２２は
過大圧から保護される。

したがって、過大圧による測定ダイアフラムのヒステリ
シスの発生を減少できる。

（２）カバーフランジ５の締付けに基づく誤差の発生防
止。

機械的外乱に敏感なセンサ本体部分を受圧部から別置し
、チューブ４３により支持しているので、カバーフラン
ジ５の本体ボディ１への締付けに基づく誤差の発生を防
止することができる。

（３）温度誤差の発生防止。

センサ本体部分と受圧部とを別置し、チューブ４３によ
り支持するようにしたので、受圧部とセンサ本体部分と
の熱膨張係数の相違に起因する温度誤差の発生を防止す
ることができる。

また、内部空所４１には、充填体６が配置されているの
で、封入液５３は少なく、温度による封入液５３の体積
変動は小さい。

また、ハウジング４と充填体６との熱膨張係数の差によ
り、封入液５３の体積変動を見掛上吸収できる。

この結果、使用可能温度範囲の拡大した静電容量形差圧
測定装置が得られる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしなから、この様な装置においては、以下の欠点を
有する。

（１）ボディ１が２分割で、中央で溶接されている。

このため、剛性が低くなり、カバー７ランジのボルト締
付は力の変化により、ボディ１が変形し、センターダイ
アフラム２およびシールダイアフラム３１，３２の中立
位置やぼね定数を変化させる。

この結果、経年変化によるボルトのゆるみ等により、ゼ
ロ点やスパン変化をひきおこす。

（２）封入液５３は、静圧が加わった場合に、センサ本
体部を静圧下に置き、過大な力がセンサ本体部に加わら
ないようにするためのにものであるが、封入液５３を少
なくする必要性から、充填体６を必要とする等、構造が
複雑になること、および勘定のダイアフラム３３．３４
が必要であることから、同じボディ１の外径の場合では
、シールダイアフラム３１，３２の外径に制限が生じ、
良好な特性を得るための制約となる等の欠点を有する。

（シールダイアフラムの剛性は小いさいほどよく、外径
を大きくすることが、最も効果的である。） 本発明は、これらの問題点を解決するものである。

本発明の目的は、ゼロ点やスパンシフトを減少し、温度
特性を向上でき、簡潔な構成で静圧保護を成し得る差圧
測定装置を提供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成するなめに、本発明は、ブロック状のボ
ディと、該ボディの外側面にそれぞれ設けられ該ボディ
と第１．第２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、前記ボディの外側面を覆う
カバーフランジと、前記ボディに一面が取付けられたハ
ウジングと、該ハウジングに設けられ前記ボディと室を
構成する（！！７部と、前記ボディに一面か取付けられ
該凹部に隙間を保って配置され該凹部と第１センター室
と内部室を構成する支持台と、該支持台の周面にリング
状に設けられた溝部と、該溝部を覆って設けられ該溝部
と第２センター室を構成する筒状のセンターダイアフラ
ムと、前記内部空所に設けられ第１．第２測定室とセン
サー素子とを具備する差圧センサーと、該差圧センサー
を前記内部空所に隙間を保って支持する様に該差圧セン
サーに一端が接続され他端が前記支持台に接続され前記
第１測定室と連通ずるチューブと、前記差圧ンサーに設
けられ前記第２ｉ１１１定室と前記内部室とを連通ずる
連通孔と、前記ボディに設けられ前記第１シール室と前
記第１センター室とを連通ずる第１接続孔と、前記ボデ
ィと前記支持台とに設けられ前記第２シール室と前記第
２センター室と前記チューブの他端とを連通する第２接
続孔と、前記シール室、連通孔、センタ室、接続孔、チ
ューブ　内部室と測定室とで構成される２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差
圧測定装置を構成したものである。

く伴用〉 以上の構成において、シールダイアフラムに印加された
測定圧は、接続孔を経由し、第１．第２測定室に入る。

この測定圧の差圧はセンサ素子により差圧に対応した電
気信号に変換される。

次に、高い静圧の測定圧が加わった場合には、第１．第
２測定室に高い静圧が加わると共に、内部空所に静圧が
加わるので、差圧センサーは静圧中に置かれることにな
り、センサー素子には静圧に起因するひずみが生じない
ので、静圧によるスパン変動は生じない。

一方、過大圧印加時には、センタダイ、アフラムの剛性
に依存する一定圧以上になると、シールダイアフラムは
パックアップネストに接触し、それ以上の圧力を差圧セ
ンサへ伝えず、差圧センサは過大圧より保護される。

また、カバーフランジの締付は力等が経年変化等で変化
しても、差圧センサーおよびセンターダイアフラムには
、直接外力として作用せず、ゼロ点、スパンシフト等を
生じない。

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要部構成説明図である。

図において、第２図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

以下、第２図と相違部分のみ説明する。

３１．３２は、ボディ１の外側面にそれぞれ設けられボ
ディ１と第１．第２シール室３１１，３２１を構成する
シールダイアフラムである。

７はボディ１に一面が取付けられたハウジングである。

７１はハウジング７に設けられボディ１と室７２を構成
する凹部である。

７３はボディ１に一面が取付けられ、凹部７１に隙間を
保って配置され、凹部７１と第１センター室７３１と内
部室７３２を構成する支持台である。

内部室７３２には、本体４２と第１．第２測定室４２３
，４２４とセンサー素子である測定ダイアフラム４２２
と固定型［４２５，４２６等を有する差圧センサー４０
が配置されている。

７３３・は支持台７３の周面にリング状に設けられた溝
部である。

７４は溝部７３３を覆って設けられ溝部７３３と第２セ
ンター室７４１を構成する筒状のセンターダイアプラム
である。

７５は差圧センサー４０を内部室７３２に隙間を保って
支持する様に差圧ンサー４０に一端が接続され他端が支
持台７３に接続され第１測定室４２３と連通ずるチュー
ブである。

７６は差圧センサーに設けられ前記第２測定室と前記内
部室とを連通ずる連通孔である。

７７はボディ１に設けられ第１シール室と前記第１セン
ター室７３１とを連通ずる第１接続孔である。

７８はボディ１と支持台７３とに設けられ第２シール室
３２１と第２センター室７４１とチュプ７５の他端とを
連通ずる第２接続孔である。

５４．５５はシール室３１１，３２１、連通孔７６、セ
ンタ室７３１，７４２、接続孔７７．７８、チューブ７
５、内部室７３２と測定室４２３゜４２４とで構成され
る２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、シールダイアフラム３１に差圧が
加わると、センターダイアフラム７４かその剛性に応じ
て、内側へ鼓状に変形しつつ、差圧を封入液５４を介し
て差圧センサ４０に伝える。

この差圧に比例する変位を、測定ダイアフラム４２２と
固定電極４２５．４２６間の静電容量の変化として検出
し、電気信号に変換する。

この場合に、シールダイアフラム３１は、内側へ撓み、
同時に同じ撓みにより移動する容積分、センターダイア
フラム７４を介して、シールダイアフラム３２が外側へ
撓む。

シールダイアフラム３２に差圧が加わると、センターダ
イアフラム７４がその剛性に応じて、外側へ鼓状に変形
しつつ、差圧を封入液５５を介して差圧センサ４０に伝
える。この差圧に比例する変位を、測定ダイアフラム４
２２と固定電極４２５．４２６間の静電容量の変化とし
て検出し、電気信号に変換する。

この場合に、シールダイアフラム３２は、内側へ撓み、
同時に同じ撓みにより移動する容積分、センターダイア
フラム７４を介して、シールダイアフラム３１が外側へ
撓む。

次に、高い静圧の測定圧が加わった場合には、第１．第
２測定室４２３，４２４に高い静圧が加わると共に、内
部室７３２に静圧が加わるので、差圧センサー４０は静
圧中に置かれることになり、センサー素子には静圧に起
因するひずみが生じないので、静圧によるスパン変動は
生じない。

一方、過大圧印加時には、センタダイアフラム７４の剛
性に依存する一定圧以上になると、シルダイアフラム３
１，３２はパックアップネスト３１２．３２２に接触し
、それ以上の圧力を差圧センサ４０へ伝えず、差圧セン
サ４０は過大圧より保護される。

また、カバーフランジ５の締付は力等が経年変化等で変
化しても、差圧センサー４０およびセンターダイアフラ
ム７４には、直接外力として作用せず、ゼロ点、スパン
シフト等を生じない。

この結果、 （１）ボディｌが一体構造にできるため、剛性が高くな
り、カバーフランジ５の締付けによる変形が小さくなり
、シールダイアフラム３１，３２の中立位置および剛性
の変化を小さく出来き、ゼロ点、スパン等の経年変化が
小さくできる。（ボルト締付は力の経年変化による綬み
等の影響が小さくなる。） （２）センタダイアフラム７４は、外力から機械的にア
イソレートされている構造のため、カバーフランジ５の
締付は力の経年的変化の影響を本質的に受けず、ゼロ点
、スパン等の経年変化が小さくできる。

（３）第２図従来例の３室構造の特徴の１つは、静圧か
らセンサを保護するために必要な差圧センナ４０の外側
の周囲の封入液５３を、差圧をセンサ素子に伝える目的
には使用していない事である。

封入液５３は、差圧を測定するうえでは不必要な液で、
これを独立させたことに利点が在るが、構造の複雑な点
や、シールダイアフラム３１，３２の外径等が制約され
る欠点があった。

また、第２図従来例において、環状のダイアフラム３３
，３４を廃して、２室構造とすると、差圧センサを囲む
封入液５３の液量分だけ、封入液５１．５２の液量が増
加することになり、シールダイアフラム３１，３２、セ
ンタダイアフラム２の設計が困難になる。（本発明の過
大圧保護方式の様なものでは、封入液は、少ないほど有
利な設計ができる。） 本発明においては、第２図従来例のセンター室２１．２
２に相当する空間を、ハウジング４内に設けたので、差
圧を測定する上で必要な封入液と、差圧センサ４０を囲
む封入液とを兼ねさせる事ができるため、２室構造でも
、封入液を減らすことができ、有利な設計を行うことが
出来るとともに、構造も簡潔となる。

なお、前述の実施例においては、差圧センサ４０は静電
容量形のものについて説明したが、これに限ることはな
く、例えば、半導体ストレインゲージ形でもよく、要す
るに差圧を検出できるものであれば良い。

また、支持台７３の外周側面形状およびハウジング７の
内周側面形状をセンタダイアフラム７４の変形形状と同
じような形状に構成すると、封入１ｉ５４．５５の液量
を減らすことが出来、封入液の膨張等による温度誤差の
発生をより小さく出来る。

〈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
、該ボディの外側面にそれぞれ設けられ該ボディと第１
．第２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、前記ボディの外側面を覆うカバー
フランジと、前記ホティに一面が取付けられたハウジン
グと、該ハウジングに設けられ前記ボディと室を構成す
る四部と、前記ボディに一面が取付けられ該凹部に隙間
を保って配置され該凹部と第１センター室と内部室を構
成する支持台と、該支持台の周面にリング状に設けられ
た溝部と、該溝部を覆って設けられ該溝部と第２センタ
ー室を構成する筒状のセンターダイアフラムと、前記内
部空所に設けられ第１．第２測定室とセンサー素子とを
具備する差圧センサーと、該差圧センサーを前記内部空
所に隙間を保って支持する様に該差圧センサーに一端が
接続され他端か前記支持台に接続され前記第１測定室と
連通ずるチューブと、前記差圧ンサーに設けられ前記第
２測定室と前記内部室とを連通ずる連通孔と、前記ボデ
ィに設けられ前記第１シール室と前記第１センター室と
を連通ずる第１接続孔と、前記ボディと前記支持台とに
設けられ前記第２シール室と前記第２センター室と前記
チューブの他端とを連通ずる第２接続孔と、前記シール
室、連通孔、センタ室、接続孔、チューブ、内部室と測
定室とで構成される２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差圧測定装置を構成し
た。

この結果、 （１）ボディか一体構造にできるため、削性が高くなり
、カバーフランジの締付けによる変形が小さくなり、シ
ールダイアフラムの中立位置および削性の変化を小さく
出来き、ゼロ点、スパン等の経年変化が小さくできる。

（ボルト締付は力の経年変化による緩み等の影響が小さ
くなる。）（２）センタダイアフラムは、外力から機械
的にアイソレートされている構造のため、カバーフラン
ジの締付は力の経年的変化の影響を本質的に受けず、ゼ
ロ点、スパン等の経年変化が小さくできる。

（３）従来例の３室構造の特徴の１つは、静圧からセン
サを保護するために必要な差圧センサの外側周囲の封入
液を、差圧をセンサ素子に伝える目的には使用していな
い事である。封入液は、差圧を測定するうえでは不必要
な液で、これを独立させたことに利点が在るが、構造の
複雑な点や、シールダイアフラムの外径等が制約される
欠点がある。

また、従来例において、環状のダイアフラムを廃して、
２室構造とすると、差圧センサを囲む封入液の液量分だ
け、２室の封入液の液量か増加することになり、シール
ダイアフラム、センタダイアフラムの設計が困難になる
。（本発明の過大圧保護方式の様なものでは、封入液は
、少ないほど有利な設計ができる。） 本発明においては、従来例のセンター室に相当する空間
を、ハウジング内に設けたので、差圧を測定する上で必
要な封入液と、差圧センサを囲む封入液とを兼ねさせる
事ができるため、２室構造でも、封入液を減らすことが
でき、有利な設計を行うことが出来ると共に、構造も簡
潔となる。

従って、本発明によれば、ゼロ点やスパンシフトを減少
し、温度特性を向上でき、簡潔な構成で静圧保護を成し
得る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要部構成説明図、第２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
３図は第２図の部品説明図、第４図は第３図部品の組立
図である。 １・・・ボディ、３１．３２・・・シールダイアフラム
、３１１・・・第１シール室、３２１・・・第２シール
室、３１２．３２２・・・パックアツプネスト、４０・
・・差圧センサ、４２・・・本体、４２１・・・室、４
２２・・・測定ダイアフラム、４２３・・・第１測定室
、４２４・・・第２測定室、４２５，４２６・・・固定
電極、４２７゜４２８・・・絶縁体、５・・・カバーフ
ランジ、５４．５５・・・封入液体、７・・・ハウジン
グ、７１・・・凹部、７２・・・室、７３・・・支持台
、７３１・・・第１センター室、７３２・・・内部室、
７３３・・・溝部、７４・・・センタダイアフラム、７
４１・・・第２センター室、７５・・・チューブ、７６
・・・連通孔、７７・−・第１接続孔、７８・・・第２
接続孔。 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブロック状のボディと、該ボディの外側面にそれぞれ設
   けられ該ボディと第１、第２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、前記ボディ
   の外側面を覆うカバーフランジと、前記ボディに一面が
   取付けられたハウジングと、該ハウジングに設けられ前
   記ボディと室を構成する凹部と、前記ボディに一面が取
   付けられ該凹部に隙間を保つて配置され該凹部と第１セ
   ンター室と内部室を構成する支持台と、該支持台の周面
   にリング状に設けられた溝部と、該溝部を覆って設けら
   れ該溝部と第２センター室を構成する筒状のセンターダ
   イアフラムと、前記内部空所に設けられ第１、第２測定
   室とセンサー素子とを具備する差圧センサーと、該差圧
   センサーを前記内部空所に隙間を保つて支持する様に該
   差圧センサーに一端が接続され他端が前記支持台に接続
   され前記第１測定室と連通するチューブと、前記差圧ン
   サーに設けられ前記第２測定室と前記内部室とを連通す
   る連通孔と、前記ボディに設けられ前記第１シール室と
   前記第１センター室とを連通する第１接続孔と、前記ボ
   ディと前記支持台とに設けられ前記第２シール室と前記
   第２センター室と前記チューブの他端とを連通する第２
   接続孔と、前記シール室、連通孔、センタ室、接続孔、
   チューブ、内部室と測定室とで構成される２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
   差圧測定装置。