JPH03225240A

JPH03225240A - 圧力検出装置

Info

Publication number: JPH03225240A
Application number: JP2172090A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Shimada; 敏則島田; Shinichi Ookashi; 大樫　真一; Shigeaki Motokawa; 本川　恵昭; Teruo Watanabe; 照夫渡辺; Kihachi Onishi; 喜八大西
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-10-04
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JP2524235B2

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、ダイヤフラムでもって被圧力検出流体の圧力
変動を連続的（アナログ的）に検出する圧力検出装置に
関するものである。

（従来の技術及びその課題］この種の圧力検出装置は、第１図、第２図を参照して説
明すると、ケーシング１内に、ダイヤフラムＤで区画さ
れた圧力検出室３を形成し、この圧力検出室３の一方３
ａに被圧力検出流体ａを導入するとともに、他方３ｂに
前記ダイヤフラムＤの撓み量を連続的に検出するセンサ
ー４を設けたものが一般的である。

この圧力検出装置において、検出精度を高めるためには
、ダイヤフラムＤの撓み特性が圧力変化に対して比例的
であることが重要な要素である。

ところで、本発明者等は、実願平１−１８７１８号、実
願平１−１８７１９号において、第８図、第９図に示す
ように、素材板中心円形１０の周りに、その周方向均等
分位の少なくとも２点からスタートした渦巻き波紋Ｐを
呈する波形断面のダイヤフラムＤを備えた圧力検出器を
１に案した。この提案のダイヤフラムＤは、波紋Ｐが渦
巻き状であることから、周囲の剛性が均一化され、撓※
作用時、応力の片寄りがなく周方向に均等に撓む。すな
わち、上記撓み特性においである程度満足いけるもので
あった。

しかしながら、第６図に示すように、その圧力−変位曲
線（○：加圧時、・：減圧時、比較例（破線）参照）は
、直線性に欠け、とくに加圧開始時がなめらかでない。

この種のダイヤフラムＤが多く使用される圧力検出装置
においては、加圧開始時の直線性を要求されるものがあ
る。

また、ユーザからは、もつと微圧で大きい変位を得るも
の、すなわち、圧力−変位曲線の勾配が大きいものを要
求された。

この要求に応えるべく、本願発明者等は、圧力変位曲線
の勾配を大きくするには、ダイヤフラムＤの全体の剛性
を低下させるごとにあると考えた。このため、まず、−
筋の渦巻き波紋Ｐの全長が長くなればなるほど、剛性が
低下することを知見した。

また、渦巻き波紋Ｐを、中心円形１０の周り均等分位の
少なくとも２点からスタートさＩたのは、ダイヤフラム
Ｄの撓み時、その中心軸が傾くのを避けるためであった
。しかし、渦巻き波紋Ｐが一筋でも、その周廻数が増せ
ば、中心軸の傾きが生じない（無視できる程度しか傾か
ない）ことを知見した。

本発明は、以上の点に留意し、前記渦巻き波紋のダイヤ
フラムの圧力−変位曲線の勾配を大きくすること、及び
加圧開始時の圧力−変位曲線を直線状とすることを課題
とする。

ｒ課題を解決するための手段〕上記課題を解決するため、本発明にあっては、上記知見
に基づき、前述の圧力検出装置において、そのダイヤフ
ラムの渦巻き波紋の周廻数を３回以上とし、かつ、渦巻
き波紋の半径方向の傾きを外側凹状としたのである。

渦巻き波紋は一条でもよく、また複数条の場合には、そ
の各起点は中心円形周り均等分位とする。

上記素材板中心円形の周りに隣接して同心円形波紋を形
成すると共に、この同心円形波紋と同心でかつ所定間隔
をあけて外側円形波紋を形成し、この両用形波紋間に上
記渦巻き波紋を形成したものとすることもできる。

上記渦巻き波紋の周廻数を３周以上とすると、ダイヤフ
ラムの撓み時、その中心軸の傾きがなくなり、好ましく
は５周以上とする。

〔作用〕

このように構成される圧力検出装置は、そのダイヤプラ
ム表面に押圧力、例えば圧縮空気圧等が加わると、その
押圧力による撓みが渦巻き波紋を介して全域に伝達され
、発生する応力に片寄りがなく、中心軸が傾くことなく
周方向に均等に撓む。

この撓み時、渦巻き波紋の全長が長くなっているため、
従来のものに比べ、剛性も低く、すなわち、撓み度合も
大きい。よって、圧力−変位曲線の勾配は大きいものと
なるとともに、加圧開始時、直線状となる（実施例参照
）。

また、同心円形波紋及び外側円形波紋を設ければ、波紋
のプレス成形時、中心部に生じる盛り上り状の歪は同心
円形波紋に吸収分散され、外周囲に生しる皺状の歪は外
側円形波紋に吸収分散される。この吸収分散は、渦巻き
波紋の始終端を両用形波紋に合流させれば、より効果が
増す。

〔実施例〕

第１図、第２図に示すように、ケーシング１は、３部材
１ａ、１ｂ、１ｃとから成り、部材１ａ、１ｂ間に圧力
検出室３が形成されている。両部材１ａ、１ｂ間にはダ
イヤフラムＤがバッキング２を介して介設されており、
このダイヤフラムＤにより圧力検出室３が２室３ａ、３
ｂに区画されている。一方の検出室３ａには、圧力導入
口５がら被圧力検出流体ａが導ひかれ、この圧力変化に
基づきダイヤフラムＤが撓む。両部材１ａ、１ｂの接合
面全周は、シーリング６により密封化されている。

ケーシング１のもう１つの部材１ｃは、ビス７により部
材１ｂに固着され、この部材１ｃ内にセンサー４が構成
されている。センサー４は、差動トランス４ａ、その鉄
心移動用レバー４ｂ、作動ラム４０等から成る。作動ラ
ム４ｃは部材１ｂを貫通して、その上端がダイヤフラム
Ｄに接離可能となっており、下端がレバー４ｂに当接し
ている。

レバー４ｂは、支杆４ｄにより揺動自在に支持されてお
り、その下面に部材１ｃをねじ通した作動圧力調整子８
がばね９を介して当接している。この調整子８のねじ込
み量を調整することにより、レバー４ｂ及び作動ラム４
ｃの位置が決定され、この調整によって、後述のダイヤ
フラムＤの撓み時、その撓み状態が直線状となった状態
で、ダイヤフラムＤが作動ラム４ｃを押して差動トラン
ス４ａの鉄心を動かすようにする。このとき、検出値に
ばばね９の弾性力を考慮して補償する。

つぎに、ダイヤフラムＤについて説明する。

このダイヤフラムＤは、渦巻き波紋Ｐを中心円形１０の
周囲の一点から渦巻き波紋Ｐを１２周廻余り形成したも
のであり、厚さ：　　０．０１５ｍｍのステンレス箔、
３４ｗφのフープを、プレス加工して仕上がり外径で２
５．４ｍｍであった。

このものを第３図、第４図に示し、同図において、渦巻
き波紋Ｐのピッチｄ　＝　０．５９８ｍｍ、中心円形１
０の径Ｓ＝５．０ｍｍ、波紋Ｐの最外径−２０，２ｎ＋
ｍ、谷部及び山部の曲率ｒ　＝　０．３ｍｍ、波紋Ｐの
高さｔ−０，０８ａｎ、外周と中心との高低差Ｔ＝１．
２ｎｕ＋＋、波紋Ｐ部分の曲率Ｒ＝ｌＯＯｍｍ、その曲
率Ｒの中心を外側（波紋Ｐの傾きを外側凹状）とした（
なお、第３Ｍ、第４図は彼が省略しである）。

一方、比較例として、第８図、第９図に示した渦巻き波
紋Ｐを中心円形１０の３等分位から形成し、その周例数
を１回余りとし、かつ曲率Ｒの中心を内側（波紋Ｐの傾
きを外側凸状）としたものも製作した。このとき、ｄ、
Ｓ、ｒ、Ｌ、Ｔ、Ｒ等は全て同しとした。

このようにして製作した実施例および比較例のダイヤフ
ラムＤを第１図及び第２図のごとくケーシング１にセッ
トし、検出室３ａに被圧力検出流体ａを導ひいた際の圧
力−変位結果を第５図、第６図に示す。図中、実線が実
施例、鎖線（破線）が比較例を示す。

この第５図の結果から、実施例のものが比較例に比べ、
その勾配が急（大）となっていることが理解できる。す
なわち、実施例は、比較例に比べ微圧で大きい変位を得
ることができる。なお、両側において、中心軸の傾きは
住しなかった。

また、第６図の結果から、実施例のものは、加圧開始時
（Ｏ〜７００ｍｍＡｇ）　、はぼ直線状の圧力変位を示
すことがわかる。

上記実施例において、第７図に示すようどこ、中心円形
１０の周りに隣接して同心円形波紋Ｐ、を形成するとと
もに、この同心円形波紋Ｐ、と同心でかつ所定間隔をあ
けて外側円形波紋Ｐ２を形成し、両用形波紋Ｐ、　、Ｐ
、間に渦巻き波紋Ｐ、を前記実施例と同−周廻り形成し
たものを製作したところ、同様な効果を得た。このもの
の場合、内側の円形波紋Ｐ、を省略することもできる。

また、第８図のものにおいて、各渦巻き波紋Ｐを３周廻
り以上させたものも同様な効果を得た。

このものにおいて、前記外側円形波紋Ｐ２を形成し、そ
の波紋Ｐ２に各渦巻き波紋Ｐを合流した構成とすること
もできる。

なお、上記渦巻き波紋Ｐ、Ｐ２の傾斜度、すなわち、第
４図における傾斜高さｈと径方向の長さ！の比（ｈ＃り
を１）５以下とするとよい。好ましくは１／６以下とす
る。］１５以上となると、プレス成形の際、現在の技術
では、その成形圧が、外向きの斜面と内向きの斜面とで
大きく異なって製造が不可能となるからである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成したので、従来のものに比
べ微圧で大きい変位（撓み）を得ることができるととも
に、加圧開始時における圧力−変移曲線を直線状とする
ことができる。

また、ダイヤフラムＤの渦巻き波紋を一条とすれば、複
数条形成するのに比べれば、その製作も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明に係る圧力検出装置の一実施
例の切断正面図、切断側面図、第３図は第１図のダイヤ
フラムの一例の概略正面図、第４図は第３図の概略断面
図、第５図、第６回は圧力変位測定図、第７図はダイヤ
フラムＤの他側の概略正面図、第８図はダイヤフラムＤ
の従来例の概略正面図、第９図は第８図の概略断面図で
ある。Ｄ・・・・・・ダイヤフラム、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ２・・・・・・波紋、Ｒ・・・・
・・ダイヤフラム曲率、ｒ・・・・・・谷部及び山部曲率、１・・・・・・ケーシング、３．３ａ、３ｂ・・・・・・圧力検出室、４・・・・・
・センサー、　　１０・・・・・・中心円形。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ケーシング１内に、ダイヤフラムＤで区画された
圧力検出室３を形成し、この圧力検出室３の一方３ａに
被圧力検出流体ａを導入するとともに、他方３ｂに前記
ダイヤフラムＤの撓みを連続的に検出するセンサー４を
設けた圧力検出装置において、前記ダイヤフラムＤを、
素材板中心円形１０の周りに、その周り任意の点から渦
巻き波紋Ｐを呈する波形断面とし、その渦巻き波紋Ｐは
前記中心円形１０に傾斜してなる皿ばねにおいて、前記
渦巻き波紋Ｐを少なくとも３周廻り形成し、かつ渦巻き
波紋Ｐの半径方向の傾きを外側凹状としたことを特徴と
する圧力検出装置。
（２）上記渦巻き波紋Ｐを一条として成ることを特徴と
する請求項（１）記載の圧力検出装置。
（３）上記渦巻き波紋Ｐを複数条とし、その各渦巻き波
紋Ｐの起点を上記中心円形１０の周り均等分位としたこ
とを特徴とする請求項（１）記載の圧力検出装置。
（４）上記素材板中心円形１０の周りに隣接して同心円
形波紋Ｐ＿１を形成すると共に、この同心円形波紋Ｐ＿
１と同心でかつ所定間隔をあけて外側円形波紋Ｐ＿２を
形成し、両円形波紋Ｐ＿１、Ｐ＿２間に、上記渦巻き波
紋Ｐ＿３を形成したことを特徴とする請求項（１）乃至
（３）のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
（５）上記渦巻き波紋の始終端を、上記中心円形波紋Ｐ
＿１又は外側円形波紋Ｐ＿２に合流させたことを特徴と
する請求項（４）記載の圧力検出装置。
（６）上記渦巻き波紋Ｐの傾斜高さｈと径方向の長さｌ
の比ｈ／ｌを１／５以下としたことを特徴とする請求項
（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の圧力検出装置
。