JP2014167432A - 圧力計 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化できるとともに検知部で検知した電気信号の出力を正確に検出することができる圧力計を提供すること。
【解決手段】流体導入孔１Ａが形成された継手１と、この継手１に取付部４を介して基端が接続されたブルドン管５と、このブルドン管５の先端の変位に伴って回動する指針６と、取付部４に内蔵され継手１の流体導入孔１Ａに導入される被測定流体の圧力を検知する検知部を有するセンサ素子８とを備える。取付部４には、流体導入孔１Ａと連通する第一連通路４１と、この第一連通路４１とブルドン管５とを連通する第二連通路４２と、第一連通路４１及び第二連通路４２と連通するセンサ取付用孔部４３とが形成される。センサ取付用孔部４３にセンサ素子８を挿入するとともに、センサ素子８の抜け止めをする抜止部材４０をセンサ取付用孔部４３に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体導入部材にブルドン管の基端が接続された圧力計に関する。

流体導入部材にブルドン管の基端を接続し、このブルドン管の先端に指針伝達連動機構を介して指針を設け、流体導入部材から導入された被測定流体の圧力によりブルドン管の先端が変位し、この変位を指針で表示するブルドン管式圧力計が知られている。
このブルドン管式圧力計は、指針の表示によって圧力値を読み取るので、視認性に優れているものの、読み取りの正確性という点では、検知部で検知した電気信号に基づいて測定値を演算する電気的測定装置には及ばない。そのため、ブルドン管式圧力計と電気的測定装置とを組み合わせた測定装置がある。

このタイプの測定装置の従来例として、ブルドン管に基端が接続され被測定流体が流入されるベースブロックと、このベースブロックに設けられ被測定流体の圧力を測定する圧力センサとを備えた流体物理量測定装置（特許文献１）や、ブルドン管の基部に設けられブルドン管の流路と連通する枝管と、この枝管の流路を閉じるダイアフラム及びダイアフラムに設けられた歪ゲージを有するセンサとを備えた圧力計（特許文献２）や、ブルドン管型圧力計に可変磁気抵抗型位相シフト式回転検出器と、デジタル可視表示器とを追加した計器（特許文献３）がある。

特開平１０−２８８５６０公報 実願昭５５−１６８６２７（実開昭５７−８９９４１公報）のマイクロフィルム 実願昭５６−１２１５９３（実開昭５８−２７７１４公報）のマイクロフィルム

特許文献１や特許文献２で示される従来例は、センサがブルドン管の基部から突出しているので、計測器が大型化せざるを得ない。
特許文献３で示される従来例では、可変磁気抵抗型位相シフト式回転検出器はブルドン管で回動される回動軸の回転に伴って信号を出力するものであるため、ブルドン管の駆動に誤差があると、その誤差が電気的測定装置としてそのまま出力される。

本発明の目的は、小型化できるとともに、検知部からの電気信号の出力を正確に検出することができる圧力計を提供することにある。

本発明の圧力計は、被測定流体が導入される流体導入孔が形成された流体導入部材と、この流体導入部材に取付部を介して基端が接続されたブルドン管と、このブルドン管の先端の変位に伴って回動する指針と、前記取付部に内蔵され前記流体導入部材に導入される被測定流体の圧力を検知する検知部を有しこの検知部からの検知信号を出力するセンサ素子とを備え、前記取付部には、前記流体導入孔と連通する第一連通路と、この第一連通路と前記ブルドン管とを連通する第二連通路と、これらの第一連通路及び第二連通路と連通するセンサ取付用孔部とが形成され、前記センサ取付用孔部に前記センサ素子を挿入するとともに、前記センサ素子の抜け止めをする抜止部材を前記センサ取付用孔部に設けることを特徴とする。

この構成の本発明では、流体導入部材の流体導入孔から導入された被測定流体は、取付部の第一連通路から第二連通路を通ってブルドン管に送られる。被測定流体が導入されたブルドン管は、その先端が変位する。ブルドン管の先端の変位に伴って指針が移動し、測定値を指針の表示によって読み取ることができる。一方、流体導入孔から導入された被測定流体は、取付部の第一連通路からセンサ取付用孔部を通ってセンサ素子に送られる。センサ素子では、検知部で被測定流体の圧力を検知し、この検知された電気信号が出力される。これにより、電気信号に基づいて測定値を演算し、表示することが可能となる。
本発明では、センサ素子が設けられたセンサ取付用孔部とブルドン管とは、それぞれ第一連通路から被測定流体を導入するので、センサ素子とブルドン管とに同じ圧力がかかることになる。そのため、センサ素子の検知部で検知された電気信号はブルドン管の変位を利用して検知される従来例に比べ、正確に出力されることになる。
しかも、センサ素子が取付部に内蔵されているので、圧力計の小型化を図ることができる。
さらに、センサ素子が取付部に内蔵されていることで、センサ素子が取付部から突出することがないので、センサ素子に誤って触れることがなく、組み立て作業が容易となる。

本発明では、前記ブルドン管の移動を指針に伝達する指針伝達機構と、この指針伝達機構を取り付けるベースとを備え、前記取付部は、前記ベースに取り付けられたブロック体であり、このブロック体の第一連通路と前記流体導入部材の流体導入孔とが連通管で互いに連通されている構成が好ましい。
この構成では、ベースを介して取付部を設けることにより、取付部を圧力計の内部に配置される指針伝達機構と干渉しない位置に配置することができるので、圧力計をコンパクトにすることができる。

本発明では、前記センサ素子は、筒状部と、この筒状部に設けられたダイアフラムとを有し、前記筒状部の内部に被測定流体が導入され、前記検知部は前記ダイアフラムに設けられた歪みゲージを有する構成が好ましい。
この構成では、被測定流体がダイアフラムを変位させることで、歪みゲージから電気信号が出力されることになる。
そのため、センサ素子を、筒状部にダイアフラムを設け、このダイアフラムに歪みゲージを設けた構造としたので、高圧の被測定流体の圧力を検出するのに好適であるだけでなく、取付部への取付を簡単に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる圧力計の内部構造を示す正面図。 前記圧力計の一部を切り欠いた側面図。 取付部がベースに取り付けられた状態を示す正面図。 取付部の分解断面図。 ブルドン管の取付部への取付構造の一部を破断した正面図。 ブルドン管の取付部への取付構造の一部を破断した側面図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の圧力計の内部構造が示され、図２には、圧力計の一部を切り欠いた側面が示されている。
図１及び図２において、圧力計は、図示しない配管等の被取付部材に取り付けられる圧力導入部材としての継手１と、この継手１に固定された有底円筒状のケース２と、このケース２に設けられるベース３と、このベース３に設けられる取付部４と、この取付部４に基端が設けられるブルドン管５と、ブルドン管５の先端側に接続される指針６と、ブルドン管５の移動を指針６に伝達する指針伝達機構７と、取付部４に内蔵されるセンサ素子８と、ケース２の正面に取り付けられる目盛板９と、この目盛板９を覆うカバー１０とを備えた構造である。

継手１は、本体部１１と、この本体部１１の先端部に設けられたねじ部１２とを備え、黄銅・ステンレス鋼・鉄鋼等の金属部材で一体に形成された構造である。ねじ部１２は被取付部材に螺合される。
継手１の内部には、被測定流体を導入する流体導入孔１Ａが形成されている。

ケース２は、円板部２１と、この円板部２１の外周縁に設けられた筒状部２２とを備え、鉄、ステンレス等の金属製材料、その他の材料から形成されている。筒状部２２の周面には継手１の本体部１１の基端部が取り付けられている。
ケース２の内部には、目盛板９が収納され、この目盛板９とケース２の円板部２１との間には、ベース３、取付部４、ブルドン管５、指針伝達機構７及びセンサ素子８が配置されている。
ベース３は、円板部２１と平行に配置された板部３１と、この板部３１の裏面をそれぞれ円板部２１に支持するための２本の支柱部３２とを有する。板部３１の支柱部３２に当接する位置には図示しない孔が形成され、この孔を柱状の支持部材（図示せず）の一端部が挿通して支柱部３２に連結され、支持部材の他端部が目盛板９の裏面を支持する。目盛板９は図１の符号９０で示されるねじによって支持部材に取り付けられる。
ブルドン管５の内部には被測定流体を流通させる流通口５Ａが形成されている。
指針６は、指針本体６１と、この指針本体６１の基端部に固定され目盛板９の中心部を貫通するとともに指針伝達機構７に連結された軸部６２とを備えている。

指針伝達機構７は、ブルドン管５の先端部の変位量を拡大して指針６に伝達するものであり、ブルドン管５の先端部に接続された接続部材７１と、この接続部材７１に接続されブルドン管５の先端部の変位を指針６に伝達する内機７２とを備える。
この内機７２は、支持部７３を介して互いに対向配置され指針６の軸部６２が回動自在に支持される下板７４及び上板７５と、軸部６２に設けられた図示しないピニオンと、このピニオンに一端部が噛合され下板７４及び上板７５に他端側が回動自在に支持されたセクタ７６と、このセクタ７６の他端部に一端が係合され他端が接続部材７１に回動自在に支持されたロッド７７とを備えている。下板７４はベース３に取り付けられている。

目盛板９の正面には、圧力値を指針６とともに表示するための必要な目盛や数字等が記載されている。
カバー１０は、ケース２の筒状部２２と嵌合するカバー本体１０１と、このカバー本体１０１に設けられた円板状の窓部材１０２とを備え、この窓部材１０２は目盛板９と所定間隔離して対向配置されている。
窓部材１０２とケース２の開口端面との間には環状の図示しないパッキンが介装されている。
取付部４と継手１とは連通管１３を介して接続されている。
連通管１３は、管本体１３Ａと、この管本体１３Ａの一端部に設けられ継手１に基端側に接続された接続部１３Ｂと、管本体１３Ａの他端に設けられ取付部４に接続された接続部１３Ｃとを有する。

取付部４の詳細な構成が図３から図６に示されている。
図３には、ベース３に取付部４が取り付けられた状態が示され、図４には、取付部４の断面が示されている。
図３及び図４において、取付部４は、一側面が板部３１に固定された角柱状のブロック体であり板部３１が固定された側面とそれぞれ直交する２つの側面のうち一方に接続部１３Ｃが設けられ、他方にブルドン管５の基端部が設けられている。取付部４の板部３１の取付位置は指針伝達機構７と干渉しない位置である（図１参照）。

取付部４の内部には、連通管１３を介して継手１の流体導入孔１Ａと連通する第一連通路４１と、この第一連通路４１とブルドン管５とを連通する第二連通路４２と、これらの第一連通路４１及び第二連通路４２と連通するセンサ取付用孔部４３とがそれぞれ形成されている。
第一連通路４１と第二連通路４２とはそれぞれ軸芯が直線状の孔から形成され、これらの軸芯は一直線上とされる。なお、本実施形態では、第一連通路４１と第二連通路４２との軸芯が必ずしも一直線上にあるものに限定されるものではなく、オフセットしているものでもよい。図４では、第一連通路４１は第二連通路４２より大きな径とされるが、これらの第一連通路４１と第二連通路４２との径の大きさの関係は図４に図示されるものに限定されるものではなく、第一連通路４１は第二連通路４２より小さな径としてもよく、さらに、両者が同じ径とされていてもよい。

センサ取付用孔部４３は、第一連通路４１と第二連通路４２との間に設けられた先端部４３Ａと、この先端部４３Ａに連続して設けられセンサ素子８が挿入され基端が雌ねじ部４３Ｃと連通する挿入孔部４３Ｂと、この挿入孔部４３Ｂに連続して形成される雌ねじ部４３Ｃとを備え、これらは、その軸芯が第一連通路４１及び第二連通路４２の軸芯と直交する。
挿入孔部４３Ｂは、センサ素子８の外周形状に合わせて内周面が形成されている。センサ素子８が挿入孔部４３Ｂに挿入された状態では、雌ねじ部４３Ｃに抜止部材４０が設けられる。雌ねじ部４３Ｃに抜止部材４０が設けられた状態では、抜止部材４０の外部に露出する面は、取付部４の雌ねじ部４３Ｃが形成された面と同一面とされる。
抜止部材４０は、外周部に雌ねじ部４３Ｃと螺合する雄ねじ部４４０が形成された環状部材である。

センサ素子８は、外周面がセンサ取付用孔部４３に対向する段付きの筒状部８１と、この筒状部８１の一端側に設けられたダイアフラム８２とが一体に形成された金属製部材であり、筒状部８１の内部に被測定流体が導入される。
センサ素子８は、抜止部材４０とセンサ取付用孔部４３の底面部とに挟まれる。
ダイアフラム８２の抜止部材４０の内部空間から露出する部分には、歪みゲージからなる検知部８０が形成されている。この検知部８０には線状導電性部材８３Ａの一端部が接続されている。

図１及び図２に戻り、線状導電性部材８３Ａの他端部は目盛板９に設けられたセンサ回路部８４に接続される。
このセンサ回路部８４は、円板状の取付基板８４Ａに電子部品８４Ｂが設けられた構造であり、取付基板８４Ａの正面を覆うカバー体８６が目盛板９に設けられている。このカバー体８６に形成された操作用孔８６Ａから見えるセンサ回路部８４の所定位置にある可変抵抗器調整ねじ（図示せず）を回すことで、オフセットや、リニア・ゲインの調整が行える。
電子部品８４Ｂには線状導電性部材８３Ｂの一端部が接続され、この線状導電性部材８３Ｂの他端部はケース２の円板部２１に取り付けられた端子部材８５が接続されている。この端子部材８５から検知部８０で検出された電気信号がセンサ回路部８４により増幅され外部に出力される。外部に出力された電気信号は、図示しない制御装置に取り込まれ測定値が演算され、その結果が図示しない表示部で表示することができる。

ブルドン管の取付部への取付構造が図５及び図６に示されている。
図５には、ブルドン管５の取付部４への取付構造の一部を破断した正面が示され、図６には、ブルドン管５の取付部４への取付構造の一部を破断した側面が示されている。
図５及び図６において、取付部４は、ブルドン管５が設けられる側面に互いに対向する２つの壁部４５が軸方向に沿って形成されており、これらの壁部４５の間にブルドン管５の基端部が嵌合されている。ブルドン管５に第二連通路４２の端部が開口される。なお、壁部４５とブルドン管５の基端とは溶接で互いに接合されている。

以上の構成の圧力計では、予め、継手１を配管等の被取付部材に取り付けておく。被取付部材の内部を流通する被測定流体は、継手１の流体導入孔１Ａに導入され、さらに、連通管１３及び取付部４の第一連通路４１を通って第二連通路４２とセンサ取付用孔部４３とに送られる。
第二連通路４２を通る被測定流体はブルドン管５に送られることになり、被測定流体が導入されたブルドン管５は、その先端が変位する。ブルドン管５の先端が変位すると、この変位を指針伝達機構７が拡大して指針６に伝達し、指針６が回動する。回動した指針６が停止した位置を目盛板９で読み取る。
一方、取付部４の第一連通路４１からセンサ取付用孔部４３に送られる被測定流体はセンサ素子８のダイアフラム８２を変位させる。ダイアフラム８２が変位することで、検知部８０から検知された電気信号がセンサ回路部８４及び端子部材８５を通って外部に配置された制御装置に出力される。制御装置では、測定値が演算され、その結果が表示される。

従って、本実施形態では次の効果を奏することができる。
（１）流体導入孔１Ａが形成された継手１と、この継手１に取付部４を介して基端が接続されたブルドン管５と、このブルドン管５の先端の変位に伴って回動する指針６と、取付部４に内蔵され継手１の流体導入孔１Ａに導入される被測定流体の圧力を検知する検知部８０を有するセンサ素子８とを備え、取付部４には、流体導入孔１Ａと連通する第一連通路４１と、この第一連通路４１とブルドン管５とを連通する第二連通路４２と、第一連通路４１及び第二連通路４２と連通するセンサ取付用孔部４３とが形成され、センサ取付用孔部４３にセンサ素子８を挿入するとともに、センサ素子８の抜け止めをする抜止部材４０をセンサ取付用孔部４３に設けた。そのため、センサ取付用孔部４３とブルドン管５とは第一連通路４１から被測定流体を導入することになり、センサ素子８とブルドン管５とには同じ圧力がかかることから、ブルドン管の変位に伴って電気信号が出力される従来例に比べて、センサ素子８に直接生じる圧力を検知部８０で検知して出力するので、測定精度を高いものにできる。しかも、センサ素子８が取付部４に内蔵されているので、取付部４からセンサ素子８が突出して設けられている場合に比べて、圧力計の小型化を図ることができる。特に、ブルドン管５と、センサ素子８が内蔵された取付部４とがケース２の内部に収納されているので、ケース２の大きさに合わせて圧力計を小型化することができる。さらに、センサ素子８が取付部４に内蔵されていることから、センサ素子８が取付部４から突出することがないので、圧力計の組み立て時にセンサ素子８の検知部８０に誤って触れることがないから、組み立て作業が容易となる。

（２）圧力計は、ブルドン管５の先端部の移動を指針６に伝達する指針伝達機構７と、この指針伝達機構７を取り付けるベース３とを備え、取付部４は、ベース３に取り付けられたブロック体であり、このブロック体の第一連通路４１と流体導入孔１Ａとは連通管１３で互いに連通されているので、取付部４を指針伝達機構７と干渉しない位置に配置することで、ケース２の厚さ寸法を小さくし、圧力計をコンパクトにすることができる。

（３）抜止部材４０は、センサ取付用孔部４３の雌ねじ部４３Ｃに螺合する雄ねじ部４４０が外周に形成された環状部材であるため、センサ素子８の取付部４からの抜け止めを確実に行えるとともに、抜止部材４０の取付部４への取付作業を容易に行うことができる。さらに、抜止部材４０は環状部材であるため、その中心部分はセンサ素子８の検知部８０からの検知信号を取り出すための線状導電性部材８３Ａを引き出すスペースとされるので、圧力計の組み立て作業を容易に行うことができる。

（４）取付部４の２つの壁部４５の間にブルドン管５の基端部が嵌合されているから、ブルドン管５を取付部４に取り付けるにあたり、壁部４５で位置決めができるので、ブルドン管５の取付部４への取付作業を容易に行うことができる。

（５）センサ素子８は、筒状部８１と、この筒状部８１に設けられ検知部８０としての歪みゲージが形成されたダイアフラム８２とを有する金属製の有底円筒状部材であるので、高圧の被測定流体の圧力を検出するのに好適であるだけでなく、取付部４への取付を容易に行える。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、抜止部材４０をセンサ取付用孔部４３に取り付けるために、センサ取付用孔部４３に雌ねじ部４３Ｃを備えて構成し、抜止部材４０に雄ねじ部４４０を備えて構成したが、本発明では、雌ねじ部４３Ｃに変えて円筒部とし、雄ねじ部４４０に変えて筒状部とし、これらを溶接で固定する構成としてもよい。
さらに、抜止部材４０の端面は取付部４の雄ねじ部４３Ｃが形成された端面から後退した構成でもよい。

また、前記実施形態では、連通管１３を省略し、取付部４を継手１に直接取り付ける構造であってもよい。さらに、ブルドン管５の断面形状は、円形や楕円形であってもよい。
さらに、本発明では、ブルドン管５の先端部の変位を指針６に伝達する内機７２を省略し、ブルドン管５の先端部の変位を直接、指針６に伝達する構成としてもよい。
また、センサ素子８を、筒状部８１とダイアフラム８２とが一体に形成され、筒状部８１の内部に被測定流体が導入される構成とし、ダイアフラム８２に歪みゲージからなる検知部８０が形成された構成としたが、本発明では、この構成に限定されるものではなく、例えば、センサ素子を静電容量式のセンサ素子としてもよい。

１…継手（圧力導入部材）、１Ａ…流体導入孔、３…ベース、４…取付部、５…ブルドン管、６…指針、７…指針伝達機構、８…センサ素子、９…目盛板、１３…連通管、４０…抜止部材、４１…第一連通路、４２…第二連通路、４３…センサ取付用孔部、４３Ｂ…挿入孔部、４３Ｃ…雌ねじ部、４５…壁部、８０…検知部

Claims (3)

1. 被測定流体が導入される流体導入孔が形成された流体導入部材と、この流体導入部材に取付部を介して基端が接続されたブルドン管と、このブルドン管の先端の変位に伴って回動する指針と、前記取付部に内蔵され前記流体導入部材に導入される被測定流体の圧力を検知する検知部を有しこの検知部からの検知信号を出力するセンサ素子とを備え、
   前記取付部には、前記流体導入孔と連通する第一連通路と、この第一連通路と前記ブルドン管とを連通する第二連通路と、これらの第一連通路及び第二連通路と連通するセンサ取付用孔部とが形成され、
   前記センサ取付用孔部に前記センサ素子を挿入するとともに、前記センサ素子の抜け止めをする抜止部材を前記センサ取付用孔部に設けることを特徴とする圧力計。
2. 請求項１に記載された圧力計において、
   前記ブルドン管の移動を指針に伝達する指針伝達機構と、この指針伝達機構を取り付けるベースとを備え、
   前記取付部は、前記ベースに取り付けられたブロック体であり、このブロック体の第一連通路と前記流体導入部材の流体導入孔とが連通管で互いに連通されていることを特徴とする圧力計。
3. 請求項１又は請求項２に記載された圧力計において、
   前記センサ素子は、筒状部と、この筒状部に設けられたダイアフラムとを有し、前記筒状部の内部に被測定流体が導入され、前記検知部は前記ダイアフラムに設けられた歪みゲージを有することを特徴とする圧力計。

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