JPH0843221A - ダイヤフラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半径方向に加えて円周方向にも波形の襞を形
成することにより、従来よりも大きなコンプライアンス
が得られ、また塑性歪およびヒステリシスを小さくする
ことができ、ダイヤフラムの性能を向上させる。 【構成】 ダイヤフラム３０に半径方向の同心円状波形
面と円周方向の波形面を複合して形成する。これにより
ダイヤフラム３０のコンプライアンスが大きくなり、ヒ
ステリシスおよび塑性歪が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種プロセス流体の圧
力等を検出する差圧・圧力発信器等の圧力測定装置に用
いられるダイヤフラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば管内流体の流量を測定しようと
する場合、管内にオリフィス板を設けて流体抵抗とし、
その上、下流側での圧力差を所定の演算式に基づき流量
を算出測定することが行なわれている。この種の差圧測
定用として用いられる差圧・圧力発信器は、一般に高圧
側および低圧側のシールダイヤフラムに２点間のプロセ
ス流体圧を与え、検出器ボディ内における封入液の移動
を封入回路を仕切って設けた半導体圧力センサの歪みを
電気信号に変換して取り出すように構成されている
（例：実公昭５９−３０４４４号、実公平４−３２４４
号公報等）。

【０００３】図６はかかる差圧・圧力発信器の従来例を
示すもので、これを概略説明すると、１は高圧側ボディ
２と低圧側ボディ３を電子ビーム等によって一体的に接
合して形成された円板状の検出器ボディ、４は検出器ボ
ディ１の溶接部、５，６は検出器ボディ１の高圧，低圧
側の各受圧側面７，８に外周縁部を溶接固定されて配設
されたシールダイヤフラムである。シールダイヤフラム
５，６の素材としては、耐食性が要求される場合、タン
タル、チタン、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金等によって皿
状に形成され、受圧側面７，８に対向する中央部が図７
にも示すように同心円状波形面を形成している。このた
め、受圧側面７，８もシールダイヤフラム５，６と同形
の波形面に形成されている。９は検出器ボディ１の中央
接合部に設けた内室１０を２つの室、すなわち高圧側ボ
ディ内室１０Ａと低圧側ボディ内室１０Ｂとに仕切るセ
ンターダイヤフラム、１１は検出器ボディ１の上部外周
面に加工形成されたヘッダーカバー取付部１２に溶接固
定されたヘッダーカバー、１３はヘッダーカバー１１内
に組み込まれた差圧測定用圧力センサで、この圧力セン
サ１３の半導体ダイヤフラム１４の表裏面にプロセス流
体の高圧ＰH と、低圧ＰL を、検出器ボディ１内の封入
回路１５，１６に封入したシリコンオイル等の圧力伝達
用封入液１７Ａ，１７Ｂを介してそれぞれ伝達するよう
にしている。封入回路１５，１６にはリストリクタ１８
が圧入固定されており、これによってプロセス流体の急
激な圧力変動や脈動を抑制し、前記ダイヤフラム５，
６，９および圧力センサ１３を保護している。なお、１
９，２０は検出器ボディ１の各側面にＯリング（図示せ
ず）を介して嵌合固定されシールダイヤフラム５，６を
保護するカバーである。

【０００４】このような構成からなる差圧・圧力発信器
において、シールダイヤフラム５，６にプロセス流体の
高圧ＰH と、低圧ＰL をそれぞれ印加すると、この時の
差圧（ＰH −ＰL ）に応じてこれら両ダイヤフラム５，
６が変位し、その変位により封入液１７Ａ，１７Ｂが移
動してセンターダイヤフラム９を変位させ、さらにセン
ターダイヤフラム９の変位が封入液１７Ａ，１７Ｂを介
して圧力センサ１３の半導体ダイヤフラム１４に加えら
れる。したがって、半導体ダイヤフラム１４はその差圧
に応じて変形し、その変形量が電気信号に変換されて取
り出されることで差圧測定が行われる。なお、センター
ダイヤフラム９は過大圧保護機構を構成するもので、例
えば高圧側のシールダイヤフラム５に対し所定以上の過
大圧力が加わった場合に低圧側に変位してシールダイヤ
フラム５と受圧側面７との間の封入液１７Ａを内室１０
Ａ側に流出させ、シールダイヤフラム５を受圧側面７に
着底させることで、圧力センサ１３に所定力以上の圧力
が加わらないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した差
圧・圧力発信器において、シールダイヤフラム５，６お
よびセンターダイヤフラム９としては、通常燐青銅、ベ
リルム銅、ステンレス鋼などの薄膜状金属板を絞り加工
によって塑性変形させることで形成されている。また、
その際図７に示すように半径方向に波形の襞を同心円状
に付けることで、ダイヤフラムのコンプライアンスを大
きくし、言い換えればダイヤフラムを柔らかくし、荷重
−変位の式を満足する線形域を広くしている。しかしな
がら、かかる従来のダイヤフラムにあっては絞り加工に
よる材料の塑性変形の限界により、今以上にコンプライ
アンスを大きくしたり、塑性歪およびヒステリシスを小
さくしたりすることができず、より線形域が広く、感度
の高いダイヤフラムを得ることができないという欠点が
あった。

【０００６】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、半径方向に加えて円周方向にも波形の襞を形成す
ることにより、従来よりも大きなコンプライアンスが得
られ、また塑性歪およびヒステリシスを小さくすること
ができ、ダイヤフラムの性能を向上させるようにしたダ
イヤフラムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、流体圧を測定するために用いられるダイヤフ
ラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周方向の
波形面が複合して形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明において、ダイヤフラムの半径方向に形
成された波形の襞は、ダイヤフラムを半径方向に撓み易
くする。ダイヤフラムの円周方向に形成された波形の襞
は、ダイヤフラムを円周方向に撓み易くする。したがっ
て、ダイヤフラムは、半径方向にのみ波形の襞を形成し
た従来のダイヤフラムよりも撓み易くなり、言い換えれ
ば、コンプライアンスが大きくなり、小さな圧力もしく
は差圧に対しても感応、変位する。また、柔らかくなれ
ば、絞り加工時のヒステリシス、塑性歪は小さい。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムの一実施例
を示す外観斜視図、図２は同ダイヤフラムの平面図、図
３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面
図、図５は同ダイヤフラムの外周縁の一部を展開した図
である。これらの図において、本発明に係るダイヤフラ
ム３０は、半径方向の同心円状波形面と円周方向の波形
面を複合的に形成したものである。ここで、本実施例の
場合、半径方向の波形面を半径方向に同心円状に形成さ
れた４つの波形の襞で構成し、円周方向の波形面をダイ
ヤフラム３０を周方向に４分割する４つの波形の襞で構
成した例を示す。図２において、同心円状の実線３１は
半径方向の波形面の山を示し、ダイヤフラム中心Ｏを通
る径方向の実線３２は円周方向の波形面の山、ダイヤフ
ラム中心Ｏを通る径方向の点線３３は円周方向の波形面
の谷を示す。このため、ダイヤフラム３０の外周縁は図
５に示すようにピッチＰが９０°の波形面を形成してい
る。

【００１０】このような構成からなるダイヤフラム３０
の製作に際しては、転写すべ半径方向の同心円状波形面
と円周方向の波形面を複合的に形成した金型を用い、従
来のダイヤフラムと同様、薄膜状金属板を絞り加工によ
って塑性変形させることで簡単に製作することができ
る。

【００１１】このような構成からなるダイヤフラム３０
において、ダイヤフラム３０の半径方向に形成された波
形の襞は、ダイヤフラム３０を半径方向に撓み易くす
る。また、ダイヤフラム３０の円周方向に形成された波
形の襞は、ダイヤフラム３０を円周方向に撓み易くす
る。したがって、ダイヤフラム３０は、半径方向にのみ
波形の襞を形成した従来のダイヤフラムに比べて柔らか
さが増し、言い換えればコンプライアンスが大きくな
り、小さな圧力もしくは差圧に対しても感応、変位する
ことができる。また、柔らかさが増せば増す程、絞り加
工時のヒステリシス、塑性歪を小さくすることができ
る。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイヤ
フラムによれば、流体圧を測定するために用いられるダ
イヤフラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周
方向の波形面を複合して形成したので、ダイヤフラムの
コンプライアンスを大きくすることができ、高感度ダイ
ヤフラムを提供することがきる。また、コンプライアン
スが増大すれば、ヒステリシスおよび塑性歪は小さくな
るので、高精度な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るダイヤフラムの一実施例を示す
斜視図である。

【図２】 同ダイヤフラムの平面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】 図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】 同ダイヤフラムの外周縁の一部を展開した図
である。

【図６】 差圧・圧力発信器の従来例を示す断面図であ
る。

【図７】 従来のダイヤフラムを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…検出器ボディ、５…波状のシールダイヤフラム、６
…波状のシールダイヤフラム、７…受圧側面、８…受圧
側面、９…センターダイヤフラム、１０…内室、１３…
差圧測定用圧力センサ、１４…半導体ダイヤフラム、１
５…封入回路、１６…封入回路、１７Ａ，１７Ｂ…圧力
伝達用封入液、３０…ダイヤフラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧を測定するために用いられるダイ
   ヤフラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周方
   向の波形面が複合して形成されていることを特徴とする
   ダイヤフラム。