JPS5815049B2 - 差圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ・ 本発明は、２つの異なる被測定流体の圧力の差（差
圧）を電気的に測定する差圧測定装置に関する。

１枚の測定ダイヤフラムを挾んで２つの絶縁体を対向し
て配置し、その絶縁体のその測定ダイヤフラムに向く面
にそれぞれ金属箔を設け、測定ダイヤフラムの両側にそ
れぞれ異なる圧力を作用させた際に生じる測定ダイヤフ
ラムと金属箔との間の電気容量変化を検出し、この容量
変化に基づき測定ダイヤフラムの両側に作用する圧力の
差を測定する差圧測定装置は、既に同じ出願人により出
願されている。

第１図はこの種の差圧測定装置において、過圧保護機能
を設けた従来の差圧測定装置の概略構成図、第２図はそ
の要部断面図を示す。

第１図および第２図において、差圧測定装置は主として
、差圧感知部１、第１蓋体２および第２蓋体３から構成
されている。

第１蓋体１および第２蓋体２はそれぞれ第１圧力室４お
よび第２圧力室５を有し、第１圧力室４には第１圧力導
入孔６を介して圧力Ｐ１をもつ第１の被測定流体が導か
れ、また第２圧力室５には第２圧力導入孔７を介して圧
力Ｐ２をもつ第２の被測定流体が導かれている。

この第１の被測定流体および第２の被測定流体は液体で
あってもよいし、もしくは気体であってもよい。

第１蓋体１および第２蓋体２は図に示していない手段に
より差圧感知部１に固定されている。

なお、３．９．４０はＯ−リングである。

差圧感知部１は、主として、差圧発信部８、第１ケーシ
ング９および第２ケーシング１０から構成される。

第１ケーシング９および第２ケーシング１０には、それ
ぞれ第１空所１１および第２空所１２が形成され、さら
にこれらの空所と反対の面にそれぞれ第１受圧ダイヤフ
ラム１３および第２受圧ダイヤフラム１４が設けられて
いる。

第１受圧ダイヤフラム１３は第１ケーシング９と共に第
１受圧室１５を形成し、第１受圧室４に導かれる圧力Ｐ
１の作用を受ける。

また、第２受圧ダイヤフラム１４は第２ケーシング１０
と共に第２受圧室１６を形成し、第２圧力室５に導かれ
る圧力Ｐ２の作用を受ける。

第１ケーシング９および第２ケーシング１０はそれぞれ
面対称に形成され、第１空所１１と第１受圧室１５とを
、および第２空所１２と第２受圧室１６とを連通させる
第１連通孔１７および第２連通孔１８がそれぞれ設けら
れている。

差圧発信部８は、第２図に詳細に示すように、補助室り
および測定室Ｍよりなる。

補助室りは第１ハウジング１９とこの第１ハウジング１
９の左側面に取付けられた第２ハウジング２０とから構
成され、第１ハウジング１９と第２ハウジング２０の互
いに向き合う面はそれぞれ球欠面状に形成されている。

そして、第１ハウジング１９と第２ハウジング２０との
間には補助ダイヤフラム２１が配置され、第２ハウジン
グ２０とこの補助ダイヤフラム２１とで第１補助室２２
が構成され、この補助ダイヤフラム２１と第１ハウジン
グ１９とで第２補助室２３が構成される。

なお、第２ハ。ウジフグ２０には、第１連通孔１７と第
１補助室２２とを連通ずる第１流体通路２４および後述
する第１内部空間２５とその第１流体通路２４とを連通
ずる第１溝２６が形成されている。

また、測定室Ｍは同様に第１ハウジング１９とこの第１
ハ。

ウジフグ１９の右側面に取付けられた第３ハウジング２
６とから構成され、第１ハウジング１９と第３ハウジン
グ２６の互いに向き合う面にはそれぞれ空所が形成され
、この空所にはそれぞれガラスもしくは磁器等からなる
絶縁体２７．２８が充１填されている。

絶縁体２７．２８の互いに向き合う面は球欠面状に形成
され、その球欠面上にはコンデンサ板としての金属箔２
９．３０が設けられている。

そして、第１ハウジング１９と第３ハウジング２６との
間には測定ダイヤフラム３１が配置され絶縁体２１と測
定ダイヤフラム３１とで第１測定室３２が構成され、絶
縁体２８と測定ダイヤフラム３１とで第２測定室３３が
構成される。

なお、第３ハウジング２６には、第２連通孔１８と第２
測定室３３とを連通ずる第２流体路３４およびこの第２
流体路３４と後述する第２内部空間３５とを連通ずる第
２溝３６が形成されている。

第１ハウジング１９には第１測定室３２と第１内部空間
２５とを連通ずる第３流体通路３γおよび第２補助室２
３と第２内部空間３５とを連通ずる第４流体通路３８が
形成されている。

なお、補助ダイヤフラム２１は測定ダイヤフラム３１に
較べてその剛性率が異なる材料によって成形されている
。

従って、補助ダイヤフラム２１と測定ダイヤフラム３１
とにそれぞれ同一の差圧を作用させた場合には、補助ダ
イヤフラム２１の方が測定ダイヤフラム３１よりも大き
く変位する。

その場合に、過差圧が生じた際には、補助ダイヤフラム
２１と測定ダイヤフラム３１とは、独立的に変位して第
１受圧室１５もしくは第２受圧室１６の容積分を吸収す
るが、この実施例においては、測定ダイヤフラム３１が
絶縁体２８もしくは２７に突き当たる前に、第１受圧ダ
イヤフラム１３もしくは第２受圧ダイヤフラム１４が第
１ケーシング９もしくは第２ケーシング１０に密着する
ようになされており、そのために第１受圧室１５もしく
は第２受圧室１６の容積分を主として補助ダイヤフラム
２１が変位することにより吸収し得るように、補助ダイ
ヤフラム２１の剛性率が選定される。

しかして、第１ケーシング９の第１空所１１内に補助室
りが配置され、また第２ケーシング１０の第２空所１２
内に測定室Ｍが配置されるように、第１ケーシング９、
第１ハウジング１９の鰐部３６および第２ケーシング１
０をサンドウィッチ結合すると、第１空所１１において
は第１ケーシング９と、補助室りとの間に第１内部空間
２５が構成され、また第２空所１２においては第２ケー
シング１０と、測定室Ｍとの間に第２内部空間３５が構
成される。

次に上記構成の機能について説明する。

第１圧力室４および第２圧力室５に導かれる圧力Ｐ１．
Ｐ２の差圧は、所定の測定範囲内にあるときには、測定
ダイヤフラム３１が可動電極、金属箔２９．３０が固定
電極として作用し、両者間の静電容量がその差圧に比例
して変化し、図に示していない手段により電気的に取出
される。

次に、第１圧力室４に第１の被測定流体を導く導管等が
たとえば破裂し、その圧力Ｐ１が零になり、そのために
第２圧力室５の圧力Ｐ２が過大圧になった場合には、測
定ダイヤフラム３１が絶縁体２７に突き当たる前に、第
２受圧ダイヤフラム１４が第２ケーシング１０に密着し
、その際に第２受圧室１６の容積にはゾ相当する封入液
体が、第４流体通路３８を介して第２補助室２３に流入
するように、補助ダイヤフラム２１が測定ダイヤフラム
３１とは独立して変位する。

同様に、第２圧力室５に第２の被測定流体を導く導管等
がたとえば破裂し、その圧力Ｐ２が零になり、そのため
に、第１圧力室４の圧力Ｐ１が過大圧になった場合には
、測定ダイヤフラム３１が絶縁体２８に突き当たる前に
、第１受圧ダイヤフラム１３が第１ケーシング９に密着
し、その際に第１受圧室１５の容積にはゾ相当する封入
液体が、第１流体通路２４を介して第１補助室２２内に
流入するように、補助ダイヤフラム２１が測定ダイヤフ
ラム３１とは独立して変位する。

このようにして、補助ダイヤフラム２１の剛性率に関係
して、第１受圧ダイヤフラム１５もしくは第２受圧ダイ
ヤフラム１６により、過差圧の保護がなされる。

しかし、上述の過差圧の保護機能を有する差圧測定装置
においては、測定室Ｍおよび補助室りは、はぼ同一の容
量に形成されている。

従って、過差圧の際、補助ダイヤフラム２１の変位が第
１受圧室１５もしくは第２受圧室１６の容量を十分に吸
収し得るように、補助ダイヤフラム２１の所望の剛性率
を選定するために、その都度数多くの実験と多大の労力
と経費とを要する。

さらに、第１ハウジング１９には、第３流体通路３７お
よび第４流体通路３８が設けられている。

この第３流体通路３７は、第１測定室３２からと、第１
内部空間２５に位置する第１ハウジング１９の周縁部か
らの斜め方向からとの孔明は加工によ。

り連通される。

同様に、第４流体通路３８は、第２補助室２３からと、
第２内部空間３５に位置する第１ハウジング１９の周縁
部からの斜め方向からとの孔明は加工により連通されて
いる。

しかもこのような流体通路３７．３８は、孔明は距離も
長く製作上の困難があった。

本発明は、上述の点に鑑み、従来技術の欠点を除き、過
差圧の保護機能が確実に得られ、測定ダイヤフラムの特
性を維持し得る補助ダイヤフラムの剛性率の選定が容易
に得られ、かつ製作が容易な差圧測定装置を提供するこ
とを目的とする。

このような目的は、本発明によれば、測定室およびこの
測定室を第１測定室と第２測定室とに密閉的に分割する
測定ダイヤフラムを有する差圧発信部と、開口する内部
空間を有しこの内部空間に前記差圧発信部が固定的に配
置された第１ケーシングと、この第１ケーシングの内部
空間の開口部側に取付けられ前記第１ケーシングとの間
に補助室を形成する第２ケーシングと、前記補助室を第
１補助室と第２補助室とに密閉的に分割する補助ダイヤ
フラムと、前記第１ケーシングの外側面に第１受圧室を
形成し第１の被測定流体の圧力を受ける第１受圧ダイヤ
フラムと、前記ケーシングの外側面に第２受圧室を形成
し第２の被測定流体の圧力を受ける第２受圧ダイヤフラ
ムと、前記測定室、補助室、内部空間および各受圧室に
充填された封入液体と、前記第２測定室と第２補助室と
を連通ずる連通導管とを備え、前記第１受圧室、内部空
間、第１補助室および第１測定室をそれぞれ連通させ、
かつ前記第２受圧室および第２補助室を連通させ、しか
も前記測定ダイヤフラムと補助ダイヤフラムとの剛性率
を異ならせて所望に選定し、かつ前記補助ダイヤフラム
の容積変化を前記測定ダイヤフラムの容積変化より太き
く形成し、過差圧の保護を前記各受圧ダイヤフラムがそ
れらの対向壁に密着することにより行うことにより達成
される。

次に、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に説明する
。

第３図は本発明の一実施例の概略構成図を示す。

図において第１図および第２図と同一の機能を有する部
分には、同一の符号が付されている。

差圧感知部４１は、主として、差圧発信部４２、第１ケ
ーシング４３および第２ケーシング４４から構成されて
いる。

第１ケーシング４３には、開口する内部空間４５が形成
される。

この内部空間４５に、差圧発信部４２が収容され、押え
板４６の取付ねじ４７により、第１ケーシング４３に固
定される。

なお、押え板４６に限るものではなく、ねじ止めその他
の手段を用いて固定することもできる。

このとき、内部空間４５と、差圧発信器４２との間に円
筒状の隙間部４８を形成する。

また、第１ケーシング４３には、内部空間４５と反対の
面に、第１受圧ダイヤフラム１３が設けられ、第１ケー
シング４３との間に、第１受圧室１５を形成する。

この第１受圧室１５および隙間部４８は、連通孔４９お
よび溝５０により連通される。

次に、第２ケーシング４４は第１ケーシング４３の内部
空間の開口側に設けられ、第１ケーシング４３との間に
介在し、外径寸法を等しくする補助ダイヤフラム５１に
より、第１ケーシング４３側に隙間部４８と導通ずる第
１補助室５２および第２ケーシング４４側に第２補助室
５３を、密閉的に形成する。

また、第２ケーシング４４には、第２補助室５３と反対
の面に、第２受圧ダイヤフラム１４が設けられ、第２ケ
ーシング４４との間に、第２受圧室１６を形成する。

この受圧室１６および第２補助室５３は、連通孔５４に
より連通される。

差圧発信部４２は、第１ハウジング５５および第２ハウ
ジング５６から構成され、第１ハウジング５５と第２ハ
ウジング５６との相対する面には、それぞれ空所が形成
され、この空所にはそれぞれガラスまたは磁器などから
なる絶縁体５７．５８が充填されている。

この絶縁体５７．５８の相対する面は球欠面状に形成さ
れ、その球欠面上にはコンデンサ板としての金属箔２９
．３０が設けられている。

なお第１ハウジング５５と第２ハウジング５６との間に
は、測定ダイヤフラム３１が配置され、絶縁体５１と測
定ダイヤフラム３１とで第１測定室３２が構成され、絶
縁体２８と測定ダイヤフラム３１とで第２測定室３３が
構成される。

さらに、第１ハウジング５５には、内部空間４５゜およ
び第１測定室３２を連通ずる連通孔５９が形成され、第
２ハウジング５６には、第２補助室５３および第２測定
室３３を連通ずる連通孔６０および連通導管６１が形成
される。

この連通導管６１は一端は連通孔６０と気密に接続し、
他端を。

補助ダイヤフラム５１に、取付金具６２を使用して気密
に接続する。

なお、上述の第１図および第２図における補助ダイヤフ
ラム２１と同様に、補助ダイヤフラム５１は、測定ダイ
ヤフラム３１とはその剛性率が異なる材料によって形成
されている。

従って、測定範囲の差圧が作用した場合には、補助ダイ
ヤフラム５１は変位することなく、測定ダイヤフラム３
１のみ変位して、圧力差を測定する。

その場合に、過差圧が生じた際には、補助ダイヤフラム
５１と測定ダイヤフラム３１よは、独立的に変位して第
１受圧室１５もしくは第２受圧室１６の容積分を吸収す
るが、本実施例では、測定ダイヤフラム３１が絶縁体５
７もしくは５８に突き当たる前に、第１受圧ダイヤフラ
ム１３もしくは第２受圧ダイヤフラム１４が、第１ケー
シング４３もしくは第２ケーシング４４に密着するよう
になされており、そのために第１受圧室１５もしくは第
２受圧室１６の容積分は、主として補助ダイヤフラム５
１の変位により吸収される。

なお、第１および第２測定室３２，３３、第１および第
２補助室５２，５３、隙間部４８、第１および第２受圧
室１５，１６などの空間部には、それぞれシリコンオイ
ルなどの非圧縮性封入液が充填され、連通孔４９、溝５
０、連通孔５９゜６０および連通導管６１は、その封入
液の液体通路である。

次に、上述の構成の機能について説明する。

第１および第２受圧ダイヤフラム１３，１４に作用する
圧力Ｐ１．Ｐ２の差圧は、所定の測定範囲内にあるとき
は、第１図における差圧測定装置と同様に、測定ダイヤ
フラム３１と金属箔２９．３０との間の静電容量が、そ
の差圧に比例して変化し、電気的に取出される。

次に、圧力Ｐ１が零となり、そのために圧力Ｐ２が過大
圧になった場合には、測定ダイヤフラム３１が、絶縁体
５７に突き当たる前に、第２受圧ダイヤフラム１４が第
２ケーシング４４に密着する。

その際に、第２受圧室１６の容積にほぼ相当する封入液
体が連通孔５４を介して第２補助室５３に流入するよう
に、補助ダイヤフラム５１は測定ダイヤフラム３１とは
独立して変位する。

同様に、圧力Ｐ２が零になり、そのために、圧力Ｐ１が
過大圧になった場合には、測定ダイヤフラム３１が絶縁
体５８に突き描たる前に、第１受圧ダイヤフラム１３が
第１ケーシング４３に密着し、その際に第１受圧室１５
の容積にほぼ相当する封入液体が、連通管４９、溝５０
および隙間部４８を介して、第１補助室５２内に流入す
るように、補助ダイヤフラム５１が測定ダイヤフラム３
１とは独立して変位する。

このようにして、補助ダイヤフラム５１は、第１および
第２受圧ダイヤフラム１３，１４または測定ダイヤフラ
ム３１に比較してはるかに圧力に対する変位に基づく容
積変化が大きく選定されているから、過差圧の際、補助
ダイヤフラム５１のわずかな変位によって、第１または
第２受圧室１５，１６内の封入液体の容量を吸収し得る
。

従って補助ダイヤフラム５１の剛性率の選定が容易とな
る。

なお第１および第２ハウジング５５．５６の連通孔５９
．６０は、その外周面から中心部への孔明は加工と、絶
縁体５７，５８の球欠凹面から中心部への孔明は加工と
から容易に形成される。

さらに、上述の通り補助ダイヤフラム５１は小変位で、
過差圧の保護機能を有するから、連通導管６１が補助ダ
イヤフラム５１のほぼ周縁部に、取付金具６２を用いて
、気密に溶接接合その他の手段により固定されても、補
助ダイヤフラム５１の機能には何らの支障がない。

次に、第４図は本発明の他の実施例の概略構成図を示す
。

図において第３図と同一の機能を有する部分には、同一
の符号が付されている。

差圧測定装置７０は差圧発信部７１、第１ケーシング４
３および第２ケーシング４４から構成される。

。差圧発信部７１は金属性中空円筒体製の第１ハウジン
グ７２と、このハウジング７２の一側面に設けられた固
定板７３と、第１ハウジングγ２の他の側面に設けられ
た測定ダイヤフラム７４と、測定ダイヤフラム７４の外
側面に設けられた第２ハ。

ウジフグ８２とから構成されている。

このうち、第１ハウジング７２はその内部に絶縁体７５
が形成されている。

この絶縁体１５は両側面７６、γ１が共に球欠状凹面に
形成され、この球欠状凹面上に金属箔による電極７８．
７９が設けられている。

金属製の固定板７３はこの周縁部を、第１ハウジングγ
２の一端面の周縁部と気密に溶接接合され、かつ絶縁体
１５の側面７６との間に、固定室８０を形成する。

次に、測定ダイヤフラム７４は周縁部が環状に膨出され
、この膨出された周縁部が第１ハウジング７２の他の端
面の周縁部と気密に溶接接合され、かつ絶縁体７５の側
面７１との間に、第１測定室８１を設ける。

さらに、測定ダイヤフラム７４の外周縁部は、第２ハウ
ジング８２の周縁部によって気密に溶接接合され、かつ
測定ダイヤフラム７４との間に第２測定室８３を形成す
る。

このように、一体的に構成された差圧発信部γ１は、第
１ケーシング４３の内部空間４５に収容され、押え板γ
４と取付ねじ４２により、第１ケーシング４３内に固定
される。

次に、第２ケーシング４４は、内部空間４５を覆うよう
に設けられ、第１ケーシング４３との間に介在する補助
ダイヤフラム５１により、第１ケ；−ラング４３側に、
内部空間４５と導通ずる第１補助室５２および第２ケー
シング４４側に第２補助室５３を、密閉的に形成する。

さらに、差圧発信器Ｔ１の固定室８０および第１測定室
８１の間には、連通孔８４が絶縁体７５に設けられ、連
通される。

第１ケーシング４３の第１受圧室１５、連通孔４９、溝
５０、隙間部４８および第１補助室５２と、固定室８０
との間には、連通孔８５が固定板７３が設けられ、連通
される。

次に、第２ケーシング４４の第２受圧室１６、連通孔５
４および第２補助室５３と、第２測定室８３との間には
、第２ハウジング８２に設けられた連通孔８６および連
通導管６１が設けられ、連通されている。

この連通導管６１はその一端を連通孔８６に気密的に固
定され、他端を補助ダイヤフラム５１に取付金具６２に
より、気密的に固定される。

な′お、固定室８０、第１および第２測定室８１゜８３
、第１および第２補助室５２，５３、第１および第２受
圧室１５，１６および隙間部４８などの空間部には、そ
れぞれシリコンオイル等の非圧縮性封入液が封入され、
連通孔４９，５４，８４゜８５．８６、溝５０および連
通導管６１は、その封入液体の液体流路である。

次に、上述の構成の機能について説明する。

第１および第２受圧ダイヤフラム１３，１４に作用する
圧力Ｐ１．Ｐ２の差圧は、所定の測定範囲にあるときは
、測定ダイヤフラム７４に変位を与える。

この変位により、測定ダイヤフラム７４と金属箔Ｔ９と
の間の静電容量Ｃ２の変化が生ずる。

これに対して、金属箔７８と固定板７３との間の静電容
量Ｃ１は一定で変化しない。

この静電容量ＣＩ。Ｃ２の変化差を測定することにより
、測定ダイヤフラム７４の変位、従って圧力Ｐ１． Ｐ
２の差圧が測定される。

従って、上述の差圧測定装置１０は、第３図における差
圧測定装置４１と全く同様に、過大圧が受圧ダイヤフラ
ム１３または１４のいづれかに受圧された場合には、測
定ダイヤフラム７４が、第２ハウジング８２または絶縁
体７５に突き当る前に、第１または第２受圧ダイヤフラ
ム１３，１４が第１または第２ケーシング４３または４
４に密着し、その際に第１受圧室１５または１６の容積
にほぼ相当する封入液体により、補助ダイヤフラム５１
が、測定ダイヤフラム７４とは独立して変位する。

このようにして、補助ダイヤフラム５１は、測定ダイヤ
フラム７４に比して、その容積変化がはるかに大きく選
定され、所望の剛性率の選定が容易となり、第１または
第２受圧ダイヤフラム１３，１４により、差圧測定装置
７０は過差圧から保護される。

以上に説明するように本発明によれば、補助ダイヤフラ
ムの容積変化は測定ダイヤフラムの容積変化に比べて大
きく選定されている。

従って、補助ダイヤフラムの所望の剛性率が容易に選定
され、過差圧の保護機能が確実に得られるから、測定ダ
イヤフラムの特性が維持し得るという効果を奏する。

なお、従来例におけるハウジングに設ける特種加工によ
る孔明は作業が不要となり、製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の差圧測定装置の概略構成図、第２図は第
１図の要部断面図、第３図は本発明の一実施例の概略構
成図、第４図は本発明の他の実施・例の概略構成図であ
る。 １３・・・・・・第１受圧ダイヤフラム、１４・・・・
・・第２受圧ダイヤフラム、３１・・・・・・測定ダイ
ヤフラム、４２．７１・・・・・・差圧発信部、４３・
・・・・・第１ケーシング、４４・・・・・・第２ケー
シング、４５・・・・・・内部空間、４８・・・・・・
隙間部、５１・・・・・・補助ダイヤフラム、５２・・
・・・・第１補助室、５３・・・・・・第２補助室、５
５゜７２・・・・・・第１ハウジング、５６．８２・・
・・・・第２ハウジング、５７，５８．７５・・・・・
・絶縁体、６１・・・・・・連通導管、７３・・・・・
・固定板、７４」・・・・・測定ダイ；ヤフラム、７８
，７９・・・・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 測定室およびこの測定室を第１測定室と第２測定室
   とに密閉的に分割する測定ダイヤフラムを有する差圧発
   信部と、開口する内部空間を有しこの内部空間に前記差
   圧発信部が固定的に配置された第１ケーシングと、この
   第１ケーシングの内部空間の開口部側に取付けられ前記
   第１ケーシングとの間に補助室を形成する第２ケーシン
   グと、前記補助室を第１補助室と第２補助室とに密閉的
   に分割する補助ダイヤフラムと、前記第１ケーシングの
   外側面に第１受圧室を形成し第１の被測定流体の圧力を
   受ける第１受圧ダイヤフラムと、前記第２ケーシングの
   外側面に第２受圧室を形成し第２の被測定流体の圧力を
   受ける第２受圧ダイヤフラムと、前記測定室、補助室、
   内部空間および各受圧室に充填された封入液体と、前記
   第２測定室と第２補助室六を連通ずる連通導管とを備え
   、前記第１受圧室、内部空間、第１補助室および第１測
   定室をそれぞれ連通させ、かつ前記第２受圧室および第
   ２補助室を連通させ、しかも前記測定ダイヤフラムと補
   助ダイヤフラムとの剛性率を異ならせて所望に選定し、
   かつ前記補助ダイヤフラムの容積変化を前記測定ダイヤ
   フラムの容積変化より太きく形成し、過差圧の保護を前
   記各受圧ダイヤフラムがそれらの対向壁に密着すること
   により行うことを特徴とする差圧測定装置。