JPS58729A - 圧力変換器 - 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】 本発明は圧力の変化を電気的な変化量に変換する圧力変
換器に関するもので、化学、自動車及び空調制御等の種
々の分野に於いて、圧力の変化を何らかの形に変換して
利用する分野では全てに通用出来るものである。

圧力の変化を電気的な変化量として変換する技術を列挙
すると、 ■圧力により電荷を発生する圧電効果型。■抵抗線及び
金属抵抗箔ヒズン計式。■相対する２つの電極の容量便
化を用＾るもの、■ピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧
力センサー。■差動トランス方式圧力センサー。その他
数多く？種類の圧力センサーが実用化されているが、そ
の大部分が複雑な内容の高価な電子回路を共用すル必要
があり、圧力センサー単体の高価な点、取扱いに注意を
要するもの等その便利性と価格の面で難点が１ｈ−ｓた
。

本発明はかかる従来の欠点を除去するため、安価で、簡
便な利用性、手荒な使用に耐え、使用する電子回路に高
い増中度や高Ｂ、７Ｍ比、その他の高度な特性の高価な
ものを必要とせず、簡単なものとし、更に圧力変換器に
温度感知能力を併せ持たせ、ローコストで高耐圧なもの
を提供するため、以下のようにすることを特徴とする。

＠電気的変化量を取り出す部品としてスライド型のボテ
フシ。メータを使用した。■ボテフシ。メータの抵抗値
を変化させるし・く−のストν−りを大きくするため大
径のダイアフラムと小径大ストＵ−夕のぺ四フラムの間
に液状物質を充填した。０ダイアフラムとべｐフラムと
０！＆Ｉに液状物質を充填することにより、液体の熱膨
張を利用することが可能となり、ダイア７り＾の式−受
圧両横が温度感知面積として利用出来るようにした。Ｏ
テラ中歯車等機械的な機構部品をＪＩいずにスト田−Ｉ
の増大を針うでいるため、ｊＩ中セリ等Ｏ不具合を回避
でき、構成を筒略化した。

本発明の実施例を区画により説明すると、（１）は上部
体で、中央上部に圧力導入口（２）を設け、内部に空洞
（３）を形成し、且つ周面下方に係止部（４）を設けで
ある。（６）は上部体の下面ｋ１合させる中間体で、こ
の中間体の外周を係止部（４）でかしめ付け、或はその
他の方法により上部体（１）と中間体（６）とを固着す
る。（２）はこの上部体と中間体との間に周Ｉ！ｋｓを
挟着固定したダイア７２ムで、中央下面にセンターテー
ブルに）を固着しである。又、前記中間体（６）の上面
中央に周囲よりやや低くシ、センターテーブル（２）と
＃！ぼ同径の平担薗（７）を形成すると共に、この平担
面の周囲区は、ダイアフラムの弛みを吸収するための弧
状壁面（８）を形成する。この中間体（６）の下面中央
に下部を開口した円弧状の凹室（９）を形成し、平担面
（７）と凹室（９）とを複数の細孔（至）（至）で連通
ずる。

ζＯ中閲体（６）と、中間体の下部に固着する下部体（
ロ）との間にべａ７−）ム（至）を挟着固定し、この下
部体（６）の中央に空室０２α）を有し、且つ下方にケ
ーシングα◆を固着する。（ト）は前記凹室（９）の下
方に位置するケーシング−に調節ネジ（至）を外部から
調節可能に螺合し、更に複数の外部端子（２）をケーシ
ングα尋の下部に取付けである。（至）はヘハフッ＾（
至）の内部に収容したピスト／で、このピストン（至）
と調節ネジ（至）に掛止させた掛止片（至）との間にス
プリング■を弾発させである。（２）はケーシングα→
内に装着した上下方向にスライド可能なレバー磐を有す
るｌ又は２個以上のボテンシ璽メータで、このレバーに
）は前記ピストン（至）に連結しである。更に、ボテン
７１メータの複数Ｏ端子−は、電子回路網等を有したプ
リント基板（２）と他の導電材によるか、又はフレキシ
ブルなプリント配線板（図示せず）勢の部材との組合せ
により、前記外部端子ＣＬ・に接続しである。

尚、上部体（１）と中間体（句とは係止５（４）をかし
め付けたり、又はボ羨ト・ナツト（図示せず）で気密に
固着し、又、中間体（６）と下部体（６）とは超音波溶
着等で溶着するか、その弛の方法で気密に組立てる。更
に下部体（６）とケーシングα◆とをスプリングビン−
又はボルト・ナツトで固着する。

図中、体）は圧力導入口（２）に連通し、上部体（１）
とダイアフラム凶とからなる圧力室、―）はダイアツブ
五四と中間体（６）との間に設けた室で、この室（Ｂ）
と細孔（至）と、下方をベロフラム（至）で密封した凹
部（９）とは一体に構成され、この内部に非圧縮性液状
物質、例えば、シリコンオイル、エチレングリコール、
その他の液状物質を充填しである。尚、ダイアフラム（
２）の径をべｐフラム（至）の径より数倍大きく設定す
ることにより、ベロフラム（至）の上下方向の動きを数
倍拡大出来るようにしたものでおる。

本考案は上述の如き構成で、圧力導入口（２）からの圧
力が圧力室淘内に伝えられ、そＯ圧力がスプ亨ンダー〇
強さより大きいと、ダイアフラム四は下方に押し下げら
れ、室伊）内の液状物質を細孔（ト）から凹部（９）内
に移動し、べ關フラム（２）を介してピストン（至）を
押し下げ、このピストン榊に連結するレバー（２）を押
し下げる。この場合、ぺ四ツツム（２）の動きはダイア
プラムの移動量に対し、両者の面積比の逆数に比例して
増大されて動くことになる。例えば、ダイアフラムとべ
四ツツムとの面積比が５：１であれば、ダイア７ツ＾四
が２絹動くとベロ７ツ五〇は概略１０鵬動くことになる
。この動きがピストン（至）を動かし、このピストンに
連結するレバー四を動かして、ボテフシ。メータ（２）
の抵抗値を連続的に変化させるものである。

この場合、加えられる圧力に対してどのようにボテフシ
。メータを応動させるかは、ダイアツブ＾−の有効受圧
面積と圧力との積によって求められる発生力に対し、ス
プリング（１）と掛止片（至）と調整ネジ（至）とによ
って決定されるスプリング榊の付勢力との釣合い関係に
基づいて定まるものであるから、ダイアフラム＠Ｏ直径
寸法、スズ９／ダ＠１）バネ力に対応させることが出来
る。

次いで、本装置の圧力応動範囲を越えて更に高％Ａ圧力
が加えられると、ダイアフラム四とセンターデスク−は
中間体（ｓ）　０３Ｆ担ＩＮ（７）ニ９Ｈ１する形とな
るＯでｃ才２ＷｉＭに示す如し、）、それ以上過ｌＩ！
な圧力が加えられても、虞はゴム等柔軟傘材料（より比
較的強度が低く作られているダイアフラム■でｈ９ても
、異當は発生せず、ダイアフラム自体の破損を躯（おそ
れはない。

こＯ場合、べｍ７ツムーは室に）から！！１　Ｉｇ（９
）内へ移動して會た液状物質と、スプリング力と０Ｉｌ
ｌ係で本装置の最大応動圧力点以上には圧力が加わらず
、ダイアフッ＾（２）に加わる過度の圧力がｈ９でも、
その影響は１に一〇で１１に安全である。

更に又、ポテンシ冒メーターを年３！ｌｏスライド麿可
変抵抗器を眉ＩＡるだけでなく、２連或は多連Ｏスツイ
ＦＩｍＷＩｍ！挺抗器を用す、該抵抗の内０１個はＭＥ
力＊換層に、偽０１個は液膨張の補夏層と−うように定
めて、温直弯化影譬のない圧力変換量としたり、又、温
直により特定Ｏ＊＊を付Ｊｌｌｉ１せること・崩来る圧
力贅換器、或はｊＥ″ＭｉｌＩＩ！変換器とすることが
出来る０例えば、ｔＩ■１ｃ示す如（、ボテフシ四メー
タく冨連Ｏスツィド式の可変抵抗器０１→（２１りを使
用し、一方の可変抵抗器Ｃ２１ａ）に圧力変化感知用の
抵抗（イ）を接続し、他方の可変抵抗器ｃ２１ｂ）に液
膨張の補正用或は希望の特性を持たせるための抵抗−を
接続してもよい、更に第６図に示す如く、３連のスライ
ド式の可変抵抗器を取付ける。即ち、圧力変換用高抵抗
ピ１と、補正又は希望特性付加用抵抗（ロ）を装着し、
更に部品ｖｌｃ張等の補正用とした付加抵抗（ハ）を用
いてもよい。その上、オフ図に示す如く、多連のボテフ
シ。メータを出力用として２個又は３佼使用する等して
第５図のポテンショメータを多連化することも出来る。

尚、本装置を圧力・温度変換器として用いる場合、取付
部と本装置との熱伝導を良好にするため、第４図に示す
如く、上部体α→の外周に設けた螺条部αｈ）を取付郷
国に設けたザ孔６ルに螺着させ、温度感知を便ならしめ
ることも出来る。

以上の如き本発明は以下のような効果を有するもＯであ
る。　　゛ ■　ダイアフラムの径をベロフラムの径に比較して数倍
大キくシ、このダイアプラムの下側の室とべｏ　７９ム
の上方の凹部と細孔内に液状物質を密封したことにより
、ダイアフラムの動きに対してぺ四フラムの動きを数倍
に大きく拡大したので、ボテンシ璽メータのレバーの動
きを大きくできると共に、ダイアフラムの径を大きくし
て、受圧面積を大きく且つ柔軟にしであるため、比較的
低く微小な圧力変化にも応動でき、充分な分解能と積度
を得ることが出来る。

■　ダイアフラムに過大な圧力が加わうた場合、ダイア
フラムが中間体の上面に存する平担部及び弧状口部に密
着することにより、ダイア７ツムの破損を陳止し、十分
過大圧力に耐えることが出来る。

■　本装置はリンク機構等のように接合、保合、連結部
分がほとんどなく、ガタやセリによりで発生する不連続
的な運動による障害がなく、そＯ結果誤差が生じないの
で正確な値を得ることが出来る。

■　粘性物質の特性を適切に選ぶこと−こより１感温能
力を高めたり、温厩影響を出力信号にほとんど与えない
ようにするＣとが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のＳＡ施例を示したもので、第１図は全体
の断面図、第２図はフルストローク作動した全体の断面
図、第３１は同底面囚、第４図は２連のボテンシ、メー
メに、圧力変化感知用と液圧膨張の補正又は希望特性を
持たせるための抵抗を付加した模式図、第５図は２連の
ポテンシ、メータに、圧力変化感知用と液圧膨張用と部
品膨張補正用の抵抗を付加した模式図、オー区は多連の
ボテフシ。メータを多連化する場合の模式図１．第７図
は本装置を圧力・温度変換器として使用する場合の一部
破断した断面図である。 （１）は上部体、（２）は圧力導入口、（６）は中ｉ！
１体、（７）は平担ＴＩ、（１０は慣孔、（６）は下部
体、０３はベロフラム、α◆はケーシング、（２）は外
部端子、（至）はピストン、（ホ）はスプリング、四は
ボテフシ。メータ、（２）はレバー、（２）はダイアフ
ラム。 特許出願人　　東邦ガス工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　圧力導入口（２）を有した上部体（１）と、上面中
   央区設けた平担面（ηｏｙｍｖｓｉダイアフラムの弛み
   吸収用の弧状壁面（８）を有した中間体（６）と０間に
   大径なダイアフラム員の周縁部を挟着固定して該ダイア
   フラムの上方に圧力室に）、下方に室（２）をそれぞれ
   設け、下端を開口させた凹部（９）を形成し、且つ平担
   面（７）と該凹部とを細孔輔て連通させた中間体（６）
   と、中央に空室を有した下部体（ロ）との間に前記ダイ
   アプラム区比して小径なベロフラム（至）の周縁を挟着
   固定し、前記室に）と細孔（至）と下部をべａ７ツム（
   イ）で閉鎖した凹部（９）内に非圧縮性粘性物質を１封
   し、この下部体（６）の下方に取付けたケーシング（ロ
   ）内に１又は禎数のスライド式のポテンショメータ（２
   ）を上下方向に取付け、このベーフツ五〇：Ｉの下面に
   、ポテンショメータのレバー（２）に連結したビスＦ７
   （至）を当接し、このピストン（至）と、ケーシング外
   部に調節可能（取付けた調節ネジ（至）との間にスプリ
   ングに）を弾発し、ポテンショメータと外部端子（ロ）
   とを接続して成る圧力変換器。 ■　前記１項記載の非圧縮性粘性物質は、使用目的及び
   雰囲気温度条件に適応する適切な温度特性を有するもの
   で、圧力及び温度の変化を電気酌量の変化に変換するこ
   とを特徴とする圧力変換器。 ■　前記１頂記載のポテンシ替メータは、２連或はそれ
   以上の多連とし、その内の１つは温度変化によ啼て液膨
   張する液状物質の影響を、又、他の１−）は構成部品の
   温度影響によって生ずるぽテンシ、メータの抵抗値の便
   化の誤差を補正する補正手段を有して成る圧力変換器。 の　前記４項記載の補正手段は、ポテンシ、メータＥｊ
   ｌ辿に応じて接続する付加抵抗と、とＯボテｙｖ−メー
   タでの補正効果と組合せる電子回路網を有したプリント
   基板とからなる圧力変換器。