JPH03223639A - 差圧検出装置 - 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】

この発明は、測定すべき差圧に応じた信号を出力する検
出部と、この検出部に外設され前記差圧に係る各導入圧
力をそれぞれ受けるシールダイヤフラムと、前記検出部
を過大圧から保護する保護ダイヤフラムとを具備する装
置であって、とくに広い温度範囲で高精度の差圧測定が
可能な差圧検出装置に関する。

【従来の技術】

従来装置について、この断面図である第４図を参照しな
がら説明する。第４図において、従来装置は大別すると
、検出部２ｏと保護部３ｏとからなり、これらは導圧管
６，７を介して連結される。検出部２０は測定すべき差
圧を電気信号に変換して出力し、保護部３０は詳しくは
後述するが、導入圧力に対して検出部２０を保護する。 この検出部２ｏの構成は周知のとおりであるから、その
説明は省略する。 なお、検出部２０を保護部３０に内設させる構成にした
別の従来装置もあるが、検出部２ｏを保護部３ｏに外設
させる構成にした目的は、測定流体が高温度の場合にそ
の温度の影響が検出部２ｏに及ばないようにするためで
ある。 さて、保護部３０は主として、各本体３１，３２、保護
ダイヤフラム３、各シールダイヤフラム４５．０リング
８およびカバー９からなる。ここで、各本体３Ｌ３２お
よび各シールダイヤフラム４，５は、それぞれ同じ部材
であり、０リング８およびカバー９は、それぞれ２個で
ある。保護ダイヤフラム３を挟んで、左右にそれぞれ各
本体３１．３２が配設され、それぞれの外周ないし周縁
部で互いに接合される。 また、各本体３Ｌ３２には、それぞれ同じ各凹部１１．
２１　、答礼１４．２４および答礼４５，５５が形成さ
れる。さらに詳しくは、右側の本体３１で代表して述べ
ると、次のとおりである。凹部１１は本体３１の左側面
にこれと同軸のは林状に形成され、孔１４は本体３１を
その軸線に沿って貫通し、孔４５は一方では孔Ｉ４の凹
部ＩＩの中心近傍に開口し、他方では導圧管６を貫通し
て検出部２０の図示してない導圧空間に連通ずる。本体
３１の右側面は断面が波形に形成され、この波形とほぼ
同じ形状のシールダイヤフラム４が、本体３１の右側面
との間に空間をもってその周縁で固着される。本体３１
の右側の、シールダイヤフラム４のさらに外方の周縁部
に０リング８を介してカバー９が取り付けられる。 以上のことは、左側の本体３２についても実質的に同様
である。そして、各シールダイヤフラム４５と接する空
間、答礼１４，２４　、各凹部１１，２１および答礼４
５．５５からなる空間には、それぞれ圧力伝達用流体と
してのシリコーンオイル（封入液）が充填される。 この従来装置の作用は次のとおりである。差圧流量計、
たとえばオリフィスの両側の各導入圧力（静圧を含む）
が、それぞれシールダイヤフラム４．５で受圧されると
、その各導入圧力はそれぞれシールダイヤフラム４に接
する空間、孔１４．凹部１１．孔４５をへて検出部２０
の一方の導圧空間に、またシールダイヤフラム５に接す
る空間、孔２４゜凹部２１．孔５５をへて検出部２０の
他方の導圧空間に伝達される。なお、各シールダイヤフ
ラム４，５はそのバネ定数が極めて小さく（軟らか＜）
、検出部の図示してない検出用ダイヤフラムはそのバネ
定数が極めて大きく（剛＜）、保護ダイヤフラム３はそ
のバネ定数が前記の二つの中間値をとる。 検出部２０では、各導入圧力に基づく差圧が周知の方式
、たとえば静電容量方式によって電気信号に変換され出
力される。以上は正常な圧力導入繰作がおこなわれた場
合である。 ところが、誤操作によって右側のシールダイヤフラム４
だけが受圧したとすると、もし保護部３０がなければ、
検出部２０は大きい片圧を受けてセンサが破壊されるお
それがある。オリフィスの両側の各圧力の導入に誤操作
があって、たとえ一方の圧力だけがシールダイヤフラム
で受圧されたとしても、保護部３０は次に述べるような
動作によって検出部２０を保護する。 第４図において、シールダイヤフラム４だけが受圧した
とすると、この圧力は、封入液を介して孔１４．凹部１
１から一方では、保護ダイヤフラム３を介して左側の凹
部２１．孔２４を経て伝達されシールダイヤフラム５を
膨らませる。また他方では、孔４５を経て検出部２０の
右側の導圧空間に伝達される。しかし、この伝達圧力は
、シールダイヤフラム４が対向する本体３１の右側の波
形表面と当接することによっである値以下に制限される
から、センサが破壊されるおそれはなく、保護機能が働
いたことになる。

【発明が解決しようとする課題Ｉ 以上説明したような従来の技術において、各シールダイ
ヤフラム４，５に、それぞれ各圧力Ｐ１゜Ｐ２（ＰＩ　
＞Ｐ２）が作用するとき、答礼１４，４５と答礼２４．
５５とを介して検出部２０に伝達される各圧力Ｐｓｌ、
　　Ｐｓ２は、各シールダイヤフラム４．５の各圧力伝
達損失ＬＬ、Ｌ２だけ変化する。いま、各シールダイヤ
フラム４，５に係る、圧力の容量に対する変化率をそれ
ぞれＫｌ、に２、同じく初期圧力（軸線方向の初期力を
面積で割った値）をそれぞれＪｌ、Ｊ２、封入液の移動
量を■とすると、Ｌｌ　＝ＫＩ　Ｖ＋Ｊ１　、Ｌ２　＝
−に２　Ｖ＋Ｊ２であるから、 Ｐｓｉ−ＰＩ　−ＫＩ　Ｖ−ＪＩ Ｐｓ２＝Ｐ２　＋に２　Ｖ−Ｊ２ したがって、 Ｐｓｉ−Ｐｓ２＝（ＰＩ　−Ｐ２）−（Ｋｌ　＋に２　
）　　Ｖ−（Ｊｌ　−Ｊ２）　　　　　　　・・・（１
）さて、保護ダイヤフラム３に係る容ｉｔ変化Ｖｉと、
検出部２０の図示してない測定ダイヤフラムに係る容量
変化Ｖｐとは、いずれも（Ｐｓｉ−Ｐｓ２）に比例する
から、Ｃｍ、Ｃｐをそれぞれ定数として次のように表さ
れる。 Ｐｓｉ　−Ｐｓ２＝　Ｃ＋ａ　Ｖｎ＋　＝　Ｃｐ　Ｖｐ
また、Ｖ　＝　Ｖ＋ａ　＋　Ｖｐであるから、Ｐｓｉ　
−Ｐｓ２＝　ＣＶ　　　　　　　　　　　　・”（２）
ここで、ＣｍＣｍ　Ｃｐ　／　（ＣＲＩ　＋ＣＩ）　）
弐（１）、　（２）からＶを消去すると、Ｐｓｉ−Ｐｓ
２−（（ＰＬ　−Ｐ２　）−（Ｊｌ　−Ｊ２　）　）／
　（１＋　（Ｋｌ　十に２　）　Ｃ）＝Ａ　（Ｐｉ　−
Ｐ２　）　−Ｂ　　　　　・・・（３）ここで、Ａ＝１
／　（１＋　（Ｋｌ　＋に２　）Ｃ）、Ｂ＝（Ｊｌ　−
Ｊ２　）　／　（１＋（Ｋｌ　＋に２　）　Ｃ）ところ
で、従来例において高温度または低温度での差圧測定を
おこなうとき、封入液の腫脹、収縮のためシールダイヤ
フラムの動作領域がリニアな領域から部分的に逸脱する
おそれがある。 第５図は従来例のシールダイヤフラムの圧力・容量特性
図で、横軸に圧力Ｐを、縦軸に容量Ｖをそれぞれとる。 第５図におけるＡは常温でのシールダイヤフラムの動作
領域を示し、同様にＢは高温での動作領域を、Ｃは低温
での動作領域をそれぞれ示す。Ｂ、Ｃは封入液の常温か
らの温度変化による腫脹、収縮に起因してＡから移動し
たものであり、Ｂ、Ｃの一部にノンリニアな特性部分が
含まれる。このことは、式（３）におけるＫｌ、に２が
定数でないことを示しており、（Ｐｓｉ−Ｐｓ２）が（
ＰＩ−Ｐ２）に対しリニアな関係でなくなり、（Ｐ　ｓ
ｌ　−Ｐ　ｓ２）に基づく測定では誤差を生じることを
意味する。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、広い温度範囲で高精度の差圧測定が可能な差圧検
出装置を提供することにある。 【課題を解決するための手段】 この課題を解決するために、本発明に係る差圧検出装置
は、 測定すべき差圧に応じた信号を出力する検出部と、この
検出部に外設され前記差圧に係る各導入圧力をそれぞれ
受けるシールダイヤフラムと、前記検出部を過大圧から
保護する保護ダイヤフラムと、内部空間に充填される封
入液とを具備する装置において、 前記各シールダイヤフラムの内面の少なくとも中心部に
、温度変化による前記封入液の腫脹、収縮の下において
前記シールダイヤフラムの動作がその圧力・容量特性の
リニア領域でおこなわれ得るような距離を隔てて対向位
置する受面を備える。

【作　用】

各シールダイヤフラムの内面とこれに対応する受面とは
、ある距離を隔てて対向するから、温度変化による封入
液の膨脂２収縮の下において各シールダイヤフラムの動
作は、その圧力・容量特性がリニアな領域でおこなわれ
る。その結果、検出部は、それに実際に作用する差圧が
測定すべき差圧とリニアな関係になり、測定すべき差圧
に比例した信号を出力することができる。

【実施例】

本発明に係る差圧検出装置の第１の実施例について、そ
の要部の断面図である第１図を参照しながら説明する。 第１実施例が第４図に示した従来例と異なる点は、本体
の各端面部のシールダイヤフラムに対する位置関係であ
る。第１図において、保護部を構成する本体を、右側の
本体１２の端面部の断面で代表的に示し、左側の本体に
ついては図示を省略する。なお本体１２は、第４図に示
した従来例における本体３１に相当する。 第１図において、本体１２の右端面に形成された波形の
受面１２ａは、シールダイヤフラム４との距離が０．３
〜０．５　ｍｍであるように、従来例における位置より
左方向に平行移動的に彫り込まれて設けられる。言いか
えれば、前記の距離０．３〜０．５　ｍｍは、温度変化
による封入液の腫脹、収縮の下においても、各シールダ
イヤフラムの動作が、その圧力・容量特性のリニアな領
域でおこなわれるに十分なように選ばれたわけである。 シールダイヤフラム４の動作は、その内面（図の左側面
）とこれに対応する受面１２ａとが、前記の距離を隔て
て対向するから、温度変化による封入液の膨脂、収縮の
下においても、その圧力・容量特性つまり圧力の容量に
対する変化率が、後述するようにリニアな領域でおこな
われる。すなわち、式（３）におけるＫｌ、に２が完全
に定数である。 その結果、検出部２０は、それに実際に作用する差圧が
測定すべき差圧とリニアな関係になり、測定すべき差圧
に比例した信号を出力することができる。 第３図は第１実施例におけるシールダイヤフラムの圧力
・容量特性図で、次に述べる第２実施例におけるのと共
通である。第３図において、シールダイヤフラムの可動
範囲が拡大されるから、リニアな領域も拡大される。そ
の結果、高温、低温におけるシールダイヤフラムの各動
作範囲Ｂ、　　Ｃが常温における動作範囲Ａを中心にし
ていずれもリニアな領域内にある。このことは、広い温
度範囲で高精度の差圧測定が可能なことを示す。 第２図は第２の実施例における右側の本体２２の端面部
の断面図である。この第２実施例の本体２２が第１実施
例の本体１２と異なる点は、端面に形成された受面２２
ａが凹面状（播鉢伏）の波形をなすことである。受面２
２ａとシールダイヤフラム４との距離は中心部で最大に
なり、平均的には第１実施例での値に同じで、０．３〜
０，５唾である。 第２実施例の動作も第１実施例におけるのと同じで、そ
の圧力・容量特性は既に述べた第３図で共通に示される
。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明においては、各シールダ
イヤフラムの内面とこれに対応する受面とは、ある距離
を隔てて対向するから、温度変化による封入液の膨脂、
収縮の下において各シールダイヤフラムの動作は、その
圧力・容量特性がリニアな領域でおこなわれ、その結果
、検出部は、それに実際に作用する差圧が測定すべき差
圧とリニアな関係になり、測定すべき差圧に比例した信
号を出力することができる。 したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ広い
温度範囲で高精度の差圧測定が可能になり、しかもシー
ルダイヤフラムを溶接する本体部材の形状変更ないし追
加加工で簡単に得られる、というすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１の実施例の要部の断面図、 第２図は第２の実施例の要部の断面図、第３図は第１．
第２の各実施例に共通なシールダイヤフラムの圧力・容
量特性図、 第４図は従来例の断面図、 第５図は従来例のシールダイヤフラムの圧力・容量特性
図である。 符号説明 ３：保護ダイヤフラム、 ４：シールダイヤフラム、 第 願 晃２図 第３図 東５図 百 工４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）測定すべき差圧に応じた信号を出力する検出部と、
   この検出部に外設され前記差圧に係る各導入圧力をそれ
   ぞれ受けるシールダイヤフラムと、前記検出部を過大圧
   から保護する保護ダイヤフラムと、内部空間に充填され
   る封入液とを具備する装置において、前記各シールダイ
   ヤフラムの内面の少なくとも中心部に、温度変化による
   前記封入液の膨脹、収縮の下において前記シールダイヤ
   フラムの動作がその圧力・容量特性のリニア領域でおこ
   なわれ得るような距離を隔てて対向位置する受面を備え
   ることを特徴とする差圧検出装置。