JPS5866832A - 差圧測定装置 - 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】 本発明は差圧測定装置に関するものであるＯｊ！に詳述
すれば、ペローの内外にそれぞれ測定圧を加え、ペロー
の自由端の変位を電気容量の変化として検出する電気容
量検出方式の差圧測定装置に関するものである。

近年、容量検出方式の差圧測定装置としては、ストレッ
チダイアフラムを圧力−変位変換要素として用いたもの
が多用されている。

このようなものにおいては、ダイアフラムには常に一定
の引張力が加えられていなければならない◎このため、
ダイアプラムを固定するカプセル本体やカプセルを固定
する）・ウジングは、周囲温度等の変化によって、ダイ
アプラムの引張力に悪影響を与えないように、ダイアフ
ラムの線膨張係数に合わせた高価な材料を用いねばなら
ず高価なものとなる。

次に、差圧伝送器においては、大きな静圧で使用される
ことが多い。このような場合には、大きな静圧によって
ハウジングがダイアフラムの半径方向に膨らみ、ダイア
フラムを引ＩＩ！り、ダイアフラムが剛くなる、このた
め静圧スパンシフトを生ずる◇★た、大きな静圧に耐え
るようにするためにハウジング等は、メルト等によシ強
く締めて組み立てられるが、この締付力もダイアフラム
に影響を及ぼしスパンシフトとして特性に悪影響を及ぼ
す。

次に、大きな静圧又は過圧が加わった場合に、ハウジン
グが変位して、静圧ゼロシフトヌは過圧ゼロシフトが生
ずる、あるい社、七のＩＩＯ変形Ｏ残留に基づく静圧又
は過圧ゼロシフトが生ずる恐れがある。

本発明は、これ等の問題点を解決したｔのであるＯ 本発明の目的は、静圧スパン誤差、温度スパン誤差、締
付はスパン誤差が少く、静圧や過圧ゼロシフトの生ずる
恐れのない差圧測定装置を提供するＫある。

第１図は、本発明の一実施例の構成説明図であるＯ 図において、１はカプセル二二、トで、ベロー１１、可
動電極１２．スペーサー１３．絶縁体１４．１５と固定
電極１６．１７よ抄なる。ベロー１１の自由端１１１に
は１ペロー１１０軸に直交して板状の可動電極１２が固
定されている。可動電極１２のべｐ−の自由端１１１へ
の固定Ｓ附近には、第２図に示す如く、同Ｉｂ状に半円
形の溝１２２が多数設けられ、オーバーレンジ可撓部１
２１が構成されている。絶縁体１４゜１５は円板状をな
し、可動電極１２０両側にそれぞれ対向して配置され、
その周辺部において、リング状のスペーサ１３が挾持さ
れている。固定用電極１６゜１７社リング状をなし、可
動電極１２に対向して、絶縁体１４．１５の表面に配置
され、この場合は、真空蒸着により形成されている。１
８はベローの固定端１１２に溶接固定１８工され絶縁体
１４を支、持するほぼ円盤状の支持体である。２はノ・
ウジフグ３．二、トで、円柱状のハウジング本体２１．
２２とシールダイアフラム２３．２４とリング状のシー
ル押え２５．２６よシなる。ハウジング本体２１．２２
はそＯ凹部２１１，２２１によシ形成する室２２０　Ｋ
　ｓ　カプセルエエット１を内蔵すると共に、その外周
縁部において、互に一体的となゐようＫＷｊ接２７され
ている。ハウジング本体２１．２２の外表面部２１２．
２２２には同心円状の波型面が形成されている。カプセ
ルエニット１は凹部２１１．２２１　Ｋ接す！ことなく
、へａ　−１１０ＩＩ定端１１２の先端部がハウジング
本体２１の外平蘭部２１２においてｌ１１ｍ１１１３固
定されている。しかして、ベロー１１の外側とハウジン
グ本体２１．２２絶縁体１４゜１５、スペーサー１３と
ｋより室３１が形成される０シールダイアツ２ム２３．
２４はハウジング本体２１．２２０外平面２１２．２２
２をそれぞれ覆い、ハウジング本体２１．２２とそれぞ
れ室２３１．２４１を形成し、その周縁部はシール押え
２５．２６によりハウジング本体２１゜２２に固定され
ている。３２Ｆ１、べ四−１１内部と富２３１を連通す
る連通孔である。３３は室３１と室２４１を連通すゐ連
通孔である。４はベリ−１１内部と連通孔３２と宣２３
１を満すシリーンオイル勢の封入液、５は室３１と連通
孔３３と寓２４１を溝すクリクンオイル等の封入液であ
る。６．７は、それぞれシールダイアフラム２３．２４
とシール押え２５．２６を覆い、測定室６１．７１を形
成するカバーである。６１１．７１１は測定室６１．７
１　Ｋ測定圧を導入する導入孔である。

１６１、１７１は固定電極１６．１７より外部に引き出
されたリードで、ハウジング２からの取出し口部分にお
いて杜、ハーメチククシール１６２．１７２されている
０ 以上の構成において、たとえば、測定室６１に導入孔６
１１より高い測定圧ＰＨが導入され、測定ＩＭ７１に導
入孔７１１ニジ低い測定圧ＰＬが導入されると、その圧
力は、シールダイアフラム２３．２４を介して封入液４
，５に伝えられる０この圧力はベロー１１の表裏面で力
に変換され、ベロー１１の有効藺積をＡｅとすれば（ｐ
Ｈ−ＰＬ）ＡｅＯ力を発生する。ベロー１１のばね定数
をｋとすれば、ベロー１１の先端の変位はδ−（ＰＨ−
ＰＬ）　Ａｅ　／　ｋとなる。ベロー１１の先端には可
動電極１２が取付けられているので、ｐＨ＞ＰＬの場合
は可動電極１２は図の右方に移動し、電極１２と１６間
の電気容量は減少し、電極１２と１７間の電気容量はは
増加する。ベロー１１と差圧（ｐＨ−ｐＬ）の関係は、
変位が小さい間唸りエヤーであり精度のよい圧力→変位
の特性が得られる。

しかして、大きな静圧が測定圧として加わり九場合に１
従来のストレッチダイアフラムを測定ダイアフラムとし
て使用した場合のように１ストレツチダイアフラムを支
持しているハウジングが半径方向Ｋｌｌらみ、この結果
、測定ダイアクラムを引張って、測定ダイアフラム自身
が剛〈なり、スパン誤差を生ずると言うストレッチダイ
アフラム方式の欠点は生じない。

即ち、受圧素子としてベロー１１を用いたので、ベロー
エンドが半径方向に伸縮しても、その影響を受けるのは
ベローエンドに近い部分のみであ抄、ベローの平均有効
両横としてはほとんど変化しない０また、ベローは原理
的に社薄崗円筒とみなされるが、薄肉円筒では円筒端末
の変形が円筒内部に影等する軸方向の長さは短く、ベロ
ー主要部の寸法は□安定な性質を有、する。さらに、ペ
ースに固定されるべ撃−ズエンド部分には、やや長い円
筒部がつけられているのが普通であり、この円筒部分も
ペースのひずみがベローに伝達されるのを防止していゐ
。

要するに、大きな静圧によって、ノ〜ウジングが半径方
向に歪みを発生しても、ベローズエンドの円筒部でひず
みが吸収される０さらに、取付は部分のひずみに強い性
質を本質的に有するベローズを用いているために静圧に
よるスパン誤差の生じにくい装置を得ることができる。

同様な理由によって、ボルト岬による締付はスパンシフ
トに対しても強いものが得られる。

更に、ストレッチダイアフラム型の場合には、ハウジン
グとダイアプラムに材質的な差があると、温度変化によ
ってダイアクラムの張力が変化し、大きなスパン変化を
生じる。したがって、たとえば、ダイアフラムとして恒
弾性材料を用いれば、ハウジングも同様としなければな
らず高価となる。

本願においては、ハウジングとベローの材質が異なって
も、ハウジングの変形が前述の如く、ベロ一本体部分に
伝わらないため、材質の選択は自由となり安価な材料を
用いる仁とができる。しかして、線膨張係数の差による
温度スパン誤差要因がない。

したがって、たとえば、ベローを恒弾性材料で作れば、
材質的な温度スパン誤差がなく、装置全体として温度ス
パン誤差のきわめて小さなものが得られかつ、安価にす
ることができる。

次に１装置としては、測定圧として過圧が加わった場合
に対してｏｇＡｖａが必要である。

本願においては（過圧が加わった場合に、シールダイア
フラム２３．２４がハウジング本体２１．２２　Ｋそれ
ぞれ接することにより過圧からシールダイアプラム２３
．２４を保護する。しかしながら、測定受圧素子九るベ
ロー１１においては、シーシダイアラ２ム爾積はベロー
面積に比べて大きいために過圧に対して、ベローの変位
状ひじょうに大きくなる。

これに対して固定電極１６．１７と可動電極１２０ギヤ
、プは小さい。このため可動電極が破壊される恐れがあ
゛る。この理由により従来においては、測定受圧素子と
してベローを選択することができながった。本願におい
て杜、可動電極１２にオーバーレンジ可撓部１２１を設
けたので、オーバーレンジ可撓部１２１が可撓変形して
ベロー１１の変位を吸収し、可動電極が破壊する恐れの
ないものが得られる。

次に、今、第１図の図の左方より数１００ｋｇ／ｃｍの
過大圧ｐＨが加わった場合を考えると、シールダイアフ
ラム２３はハウジング外表１ｉｉ　２１２　）Ｃ密着し
、ハウジング２１は等分布荷重を片面から受ける厚板円
板となって、第３図に示すように中央部が突出する変形
をする。この変形は、過大圧が数１００ｋｇ／ｃｍ２に
も達すると、ぺｔｌ−１２の測定変位に比べて小さいと
は言えない大きな変位になる。また、このハ＼ ウジング２１の一形は、絶縁体１４にも伝えられ、絶縁
体１４は、周縁を支持された内周に力を受けるドーナツ
状の円板の変形をする。その際、絶縁体１４とハウジン
グ外表面２１２との間、あるいは、絶縁体１４とスペー
サー１３の接触面の間にズレを生じ、過大圧解除後も零
点がもとに戻らないぞロシフトを生ずることがある◇ コレに対して、本願においては、カプセル二二ット１は
、ハウジング：Ｌニット２中Ｏ凹郁２１１．２２１より
フロートしてお９、ベロー１１０１１定端１１２の先浩
郁においてのみハウジング２１に溶接されており、かつ
、絶縁体１４は支持体１８を介してベロー１１の固定端
１１２に一体的に固定されているので、外面部２１２の
中央部が変位して％−Ｖロシフ）を生ずることがない。

第１図の図の右方よシ過大圧ｐ１．が加わった場合にお
いては、絶縁体１５とハウジング本体２２間には隙間が
あるので、外表面２２２の変位の影響は及ばない。

しかして、本願においては、カプセル二二、ト１は、ハ
ウジングユニット２の内部に設けられた室２２０にフロ
ートした状部で配置され、即ち、ハウジングユニット２
よシカプセル二二、ト１は絶縁された形で構成され九の
で、静圧スパン誤差・温度スパン誤差・締付はスパン誤
差等も少いものが得られる。

以上説明したように１本発明によれば、静圧スパン誤差
、温度スパン誤差、締付はスパン誤差の少く、静圧や過
圧ゼロタフ）０生ずる恐れの危い差圧測定装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例Ｏ構威説羽図、第２図は＃１
１図の要部説明図、第゛Ｓ図は従来例の費部構成説明園
である。 １拳・・カプセルエ＝、）、１１・・・ベロー、１１１
・・・自由端、１１２・・・固廼端、１２・・・可動電
極、１２１・・・オーバーレンジＷ　ＩＩ　部、１２２
・・・溝、１３・・・スペー？−１１４、１５・・・絶
縁体、１６．：Ｌ７・・・固定電極、１８・・・支持体
、２・・・ハウジングユニット、２１．２２・・・ハウ
ジング本体、２２０・・・富、２１１．２２１．・・・
凹部、Ｓｎ２．２２２・・・斜平面、２３．２４・・・
シールダイアフラム、２３１．２４１・・・寓、３１・
・・室、３２．３３・・・連通孔、４，５・・・封入液
、６．７・・・カバー、６１．７１・・・測定室、６１
１．７１１−・・導入孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ペローと該ペローの自由端に誼ベローの軸に直交してｌ
   ｉｌルペローとの固定部分附近に設けられた溝によシ形
   成されたオーバーレンジ可撓部を有する板状の可動電極
   と、該可動電極にそれぞれ対面しリング状のスペーサー
   を介して対向して配置された板状の絶縁体と該絶縁体の
   前記可動電極と対面した面に設けられた固定電極と、前
   記べａ　−の固定端に固定され前記絶縁体を支持する支
   持体とからなるカプセルユニットと、該カプセルユニッ
   トをその内部に設けられ良禽に接することなく内蔵配置
   すると共に前記ペローの固定端が固定されその外側表面
   に同心状の波型面が形成され九ハウジング本体と前記波
   型面を覆いその馬面が諌波蓋面に固定され過負荷時に諌
   波型面によりバックアップ゛されるシールダイアフラム
   とを具備するハウジング二二、トと、該シールダイア７
   ツムを覆い該シールダイアフラふと測定室を構成するカ
   ッ（−とを具備してなる差圧測定装置〇