JPH07128170A - 差圧検出装置 - Google Patents

差圧検出装置

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JPH07128170A
JPH07128170A JP27630893A JP27630893A JPH07128170A JP H07128170 A JPH07128170 A JP H07128170A JP 27630893 A JP27630893 A JP 27630893A JP 27630893 A JP27630893 A JP 27630893A JP H07128170 A JPH07128170 A JP H07128170A
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JP
Japan
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pressure
diaphragm
protective
protective diaphragm
thermal expansion
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Application number
JP27630893A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuaki Kitamura
和明 北村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】溶接によって保護ダイヤフラムと本体の接触部
に生じた隙間に起因し、周囲温度の変化や導入圧力の変
動によって生じる出力誤差を低下させる。 【構成】同心の円環状溝3aをもつ保護ダイヤフラム3 と
各本体31,32 が外周で共に溶接されるとき、熱膨張係数
の大きい方の保護ダイヤフラム3 が、半径方向に各本体
31,32 より大きく熱膨張し、この熱膨張分は溝3aの変形
をもたらす、すなわち溝3aによって吸収される。その結
果、溶接後に保護ダイヤフラム3 に残留する曲げ応力を
低減させ、ひいては保護ダイヤフラム3 と各本体31,32
との接触部に生じる隙間を少なくすることができ、この
隙間に起因して周囲温度の変化や導入圧力の変動によっ
て生じる出力誤差を低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、差圧検出部と保護ダ
イヤフラムを有する保護部とシールダイヤフラム受圧部
付き本体とからなる検出装置において、保護ダイヤフラ
ムと本体との熱膨張係数の違いや、溶接部の保護ダイヤ
フラム外周に沿っての不均一性,偏りのため、溶接後に
保護ダイヤフラムと本体との接触部に隙間が生じるの
で、この隙間に起因して周囲温度の変化や導入圧力の変
動によって生じる出力誤差を低下させるように改善した
差圧検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例について、その断面図である図5
を参照しながら説明する。図5 において、従来例は大別
すると、検出部20と保護部30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、静電容量式
に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20の構成は周知のとおりであるか
ら、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20を保
護部30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20に及ばないように
するためである。
【0003】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4,
5、Oリング8および圧力導入用プロセスカバー (以
下、カバーという)9からなる。ここで、各本体31,32
および各シールダイヤフラム4,5の各同一名称の部材
同士は同じであり、O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。
【0004】また、各本体31,32 には、それぞれ同じ各
凹部11, 21、各孔14,24 および各孔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
と同軸の擂鉢状に形成され、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14の凹部11中心近傍に
開口し、他方では導圧管6を貫通し検出部20の図示して
ない導圧空間に連通する。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O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4,5と接する空間、各孔14,24 、各凹部11,21 およ
び各孔45,55 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。
【0005】この従来例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、それぞれ各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(軟らく)、検
出部20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(剛く)、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静電容量式によって電
気信号に変換され出力される。以上は正常な圧力導入操
作がおこなわれた場合である。
【0006】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。いま、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11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てある値
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。
【0007】ところで、従来例の差圧検出部20は、図示
してないが測定ダイヤフラムと、その各側のシリコン板
電極との間に形成される静電容量に基づいて、差圧が検
出される。いま、一方の導入圧力をP1,他方の導入圧力
をP2(P1 より大) 、対応する一方の静電容量値をC1,
他方の静電容量値をC2 とすると、 C1 =εA/(d−Δd) C2=εA/(d+Δd) ここで、ε:封入液の誘電率、A:電極の有効面積、
d:圧力導入がないときの測定ダイヤフラム・電極間の
平均隙間量、Δd:圧力導入時の測定ダイヤフラムの変
位量、である。周知の電子回路を介して、近似的に次の
式で表されるF値を求め、これによって差圧を知ること
ができる。
【0008】 F=(C1 −C2)/(C1 +C2)≒Δd/d=k(P2 −P1 )
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来例において、図4
の要部の側断面図に詳細に示すように、保護ダイヤフラ
ム3 と各本体31,32 とは、その接合部の外周でTig 溶
接、またはプラズマ溶接によって固着される。図のドッ
ト表示の部分が溶接部で、右側に少し偏っているのが示
されている。ここで、保護ダイヤフラム3 は、繰返し圧
力を受ける部材であるから、ステンレス鋼( 種類記号:
SUS301CP) のようなバネ用材料が用いられ、また、各本
体31,32 はいずれも耐食性, 溶接性を考慮して、ステン
レス鋼SUS316が用いられる。ここで、ステンレス鋼SUS3
01CPと、ステンレス鋼SUS316とは、熱膨張係数がそれぞ
れ、16.9×10-6/ ℃、16.0×10-6/ ℃、である。
【0010】この保護ダイヤフラム3 と各本体31,32 と
の熱膨張係数の違い、および、溶接部の保護ダイヤフラ
ム3 の外周に沿っての不均一性,偏りのため、溶接後に
保護ダイヤフラム3 と各本体31,32 との接触部に、次に
述べるようなメカニズムによって、図示のように隙間が
生じる。すなわち、保護ダイヤフラム3 の両側で均等に
加熱されないこと、加熱による熱膨張が各本体31,32 と
異なることによって、溶接後に残留熱応力に基づく曲げ
応力が保護ダイヤフラム3 に発生し、この曲げ応力によ
って両者の接触部に隙間が生じる。周囲温度の変化や導
入圧力の変動があると、各本体31,32 と両側のカバー9
とを締結固定しているボルトの締め付け力が変化し、接
触部の隙間が変化する。この隙間の変化は、保護ダイヤ
フラム3の変位をもたらし、さらには出力誤差となる。
【0011】この発明が解決すべき課題は、従来の技術
がもつ以上の問題点を解消し、保護ダイヤフラムと本体
との熱膨張係数の違いや、溶接部の保護ダイヤフラム外
周に沿っての不均一性,偏りのために、溶接後に保護ダ
イヤフラムと本体との接触部に隙間が生じるので、この
隙間に起因して周囲温度の変化や導入圧力の変動によっ
て生じる出力誤差を低下させるように改善した差圧検出
装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る差圧検出
装置は、封入液を介して伝達された各導入圧力の差圧を
検出する差圧検出部と、円板状の保護ダイヤフラムを両
側から挟みその挟んだ外周部で共に溶接された受圧部付
き本体を有し差圧検出部を各導入圧力から保護する保護
部と、この保護部を両側から挟む形で締結固定された圧
力導入用プロセスカバーとからなる装置において、保護
ダイヤフラムと本体とのうち熱膨張係数の大きい方が、
その周縁部に同心の円環状溝を有する。
【0013】
【作用】請求項1に係る差圧検出装置では、保護ダイヤ
フラムと本体とが接合部の外周で共に溶接されるとき、
その溶接熱によって、熱膨張係数の大きい方の部材が、
半径方向に相手側より大きく膨張することになるが、こ
の熱膨張に影響される部分は溝の部分までであって、こ
の円環状の溝が変形することによって熱膨張を収納し、
中央部分にまでその影響が及ばない。その結果、溶接後
に保護ダイアフラム中央部に発生する曲げ応力を低減さ
せ、ひいては保護ダイアフラムの変形 (隙間)を少なく
することができる。
【0014】
【実施例】この発明に係る差圧検出装置の実施例につい
て、以下に図を参照しながら説明する。図1は第1実施
例の要部の側断面図、図2は第1実施例の保護ダイヤフ
ラムに関し、(a) は側断面図、(b) は正面図である。こ
こで、第1実施例では、保護ダイヤフラム3の熱膨張係
数が、各本体31,32 のそれより大きいとする。説明の順
序として、保護ダイヤフラム3 の形状について述べる。
図2において、第1実施例の保護ダイヤフラム3は、そ
の両側面に同心の円環状溝3aが形成されている。なお、
この溝3aは断面がU字形であるが、その他のV字形,半
円形など一般にどんな形状であってもよい。さて、図1
に戻って、保護ダイヤフラム3と両側の各本体31,32 と
の接合部の外周が溶接され、ドット表示されているよう
な溶接部が形成される。
【0015】そこで、保護ダイヤフラム3 と各本体31,3
2 とが接合部の外周で共に溶接されるとき、その溶接熱
によって、熱膨張係数の大きい方の保護ダイヤフラム3
が、半径方向に各本体31,32 より大きく熱膨張し、この
熱膨張分は、溝3aの変形をもたらす、すなわち円環状溝
3aによって吸収される。その結果、溶接後に保護ダイヤ
フラム3 に残留する曲げ応力を低減させ、ひいては保護
ダイヤフラム3 と各本体31,32 との接触部に生じる隙間
を少なくすることができる。したがって、保護ダイヤフ
ラム3 が各本体31,32 より大きい熱膨張係数をもってい
ても、また、溶接部に保護ダイヤフラム3 の外周に沿っ
ての不均一性,偏りがあっても、溶接後に保護ダイヤフ
ラム3 と各本体31,32 との接触部に隙間が生じることが
減少し、ひいてはこの隙間に起因して周囲温度の変化や
導入圧力の変動によって生じる出力誤差を低下させるこ
とができる。なお、溝3aの位置は、なるべく溶接部に近
い方が熱膨張分の吸収に好都合であると言える。しか
し、溝3aが、図1 に示すように、保護ダイヤフラム3 と
各本体31,32 との接触部の範囲内であっても、破線表示
のように接触部の範囲より外れて中心側に寄っていて
も、吸収の程度に多少の差を生じるだけである。
【0016】図3は第2実施例の要部の側断面図であ
る。図3 において、第2実施例が第1実施例と異なる点
は、各本体31,32 の熱膨張係数が、保護ダイヤフラム3
のそれより大きく、また、保護ダイヤフラム3の側に円
環状の溝が形成されるのではなく、各本体31,32 の側
に、それぞれ円環状の溝31a,32a として形成されること
である。第2実施例における各本体31,32 の溝31a,32a
の作用は、基本的に第1実施例における保護ダイヤフラ
ム3の溝3aと同じである。すなわち、保護ダイヤフラム
3 と、各本体31,32 とが接合部の外周で共に溶接される
とき、その溶接熱によって、熱膨張係数の大きい方の各
本体31,32 が、半径方向に保護ダイヤフラム3 より大き
く熱膨張し、この熱膨張分は、各溝31a,32a の変形をも
たらす、すなわち各溝31a,32a によって吸収される。そ
の結果、隙間を少なくでき、第1実施例と同様な効果、
つまり周囲温度の変化や導入圧力の変動によって生じる
出力誤差の低下という効果を上げることができる。
【0017】
【発明の効果】請求項1に係る差圧検出装置では、保護
ダイヤフラムと本体とが接合部の外周で共に溶接される
とき、その溶接熱によって、熱膨張係数の大きい方の部
材が、半径方向に相手側より大きく膨張することになる
が、この熱膨張に影響される部分は溝の部分までであっ
て、この円環状の溝が変形することによって熱膨張を収
納し、中央部分にまでその影響が及ばない。その結果、
溶接後に保護ダイアフラム中央部に発生する曲げ応力を
低減させ、ひいては保護ダイアフラムの変形 (隙間)を
少なくすることができる。したがって、保護ダイヤフラ
ムと本体との熱膨張係数の違いがあっても、また、溶接
部に保護ダイヤフラム外周に沿っての不均一性,偏りが
あっても、溶接後に保護ダイヤフラムと本体との接触部
に隙間が生じることが減少し、ひいてはこの隙間に起因
して周囲温度の変化や導入圧力の変動によって生じる出
力誤差を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る第1実施例の要部の側断面図
【図2】第1実施例の保護ダイヤフラムに関し、(a) は
側断面図、(b) は正面図
【図3】同じくその第2実施例の要部の側断面図
【図4】従来例における要部の側断面図
【図5】従来例の側断面図
【符号の説明】
3 保護ダイヤフラム 3a 溝 20 検出部 30 保護部 31,32 本体 31a,32a 溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】封入液を介して伝達された各導入圧力の差
    圧を検出する差圧検出部と、円板状の保護ダイヤフラム
    を両側から挟みその挟んだ外周部で共に溶接された受圧
    部付き本体を有し差圧検出部を各導入圧力から保護する
    保護部と、この保護部を両側から挟む形で締結固定され
    た圧力導入用プロセスカバーとからなる装置において、
    保護ダイヤフラムと本体とのうち熱膨張係数の大きい方
    が、その周縁部に同心の円環状溝を有することを特徴と
    する差圧検出装置。
JP27630893A 1993-11-05 1993-11-05 差圧検出装置 Pending JPH07128170A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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