JP2524234B2 - 圧力センサ― - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力センサーに関し、特に昇圧−降圧時の
ヒステリシスの小さい圧力センサーに関する。

〔従来の技術及びその課題〕

ダイヤフラム型圧力センサーは、第１図を参照して説
明するとケーシング１内をダイヤフラムＤにより受圧室
２とバックアップ室３とに区画し、前記受圧室２に被圧
力検出流体ａの導入管４を接続し、前記バックアップ室
３には、前記ダイヤフラムＤの中心に当接するラム５を
その軸方向に移動自在に設けるとともに、そのラムをダ
イヤフラムＤ側に付勢するスプリング６を設けた構成で
あり、流体ａの導入圧によるダイヤフラムＤの撓みをラ
ム５の移動に変換し、その移動量を差動トランス、光セ
ンサー、レーザーセンサー等で検出する。

この圧力センサーの前記ダイヤフラムＤとして、本願
発明者等は、ソ連国特許発明第241170号明細書、特公昭
47−15275号公報、特開昭60−227141号公報などの従来
技術に基づき、特願平１−12879号（特開平２−51664
号）等において、第６図に示すように、素材板中心円形
10の周りに、その周り任意の点から、渦巻き波紋Ｐを呈
する波形断面とし、その渦巻き波紋Ｐは前記中心円形に
向って傾斜して成るものを提案した（第３図参照）。な
お、図中の波紋Ｐは谷部の軌跡を示す（以下、同様）。

このダイヤフラムＤを、第１図実線のごとく、凸状外
面を受圧室２側としてセットし、圧力−変位曲線を得た
ところ、昇圧と降圧におけるヒステリシス、とくに、昇
圧開始と降圧終了におけるヒステリシスが満足いけるも
のでなかった（第４図従来例、破線参照）。

本発明は、上記ヒステリシスを小さくすることを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明にあっては、前記の
ダイヤフラム型圧力センサーにおいて、前記渦巻き波紋
のダイヤフラムを、その渦巻き波紋が中心円形に向って
傾斜するとともに少なくとも３周廻り形成され、かつ前
記渦巻き波紋の半径方向の傾斜部分の断面が中心円形の
突出側から見て凹状となっている皿ばねとし、その無負
荷時における凸面側をバックアップ室に向けて両室に介
設し、前記ラムを移動させて皿ばねを反転させ、その反
転状態の凸面を受圧室側として成る構成としたのであ
る。

上記渦巻き波紋は一条及び複数条でもよく複数条の場
合には、その起点を中心円形の周り均等分位とする。

上記渦巻き波紋の傾斜度、すなわち、第３図における
傾斜高さｈと径方向の長さｌの比（h/l）を1/5以下とす
るとよい。好ましくは1/6以下とする。1/5以上となる
と、プレス成形の際、現在の技術では、その成形圧が、
外向きの斜面と内向きの斜面とで大きく異なって製造が
不可能となるからである。

また、同心円形波紋及び外側円形波紋を設ければ、波
紋のプレス成形時、中心部に生じる盛り上り状の歪は同
心円形波紋に吸収分散され、外周囲に生じる皺状の歪は
外側円形波紋に吸収分散される。この吸収分散は、渦巻
き波紋の始終端を両円形波紋に合流させれば、より効果
が増す。

〔作用〕

このように構成される圧力センサーは、従来と同様に
して、受圧室に被圧力検出流体を導入し、その導入圧に
よるダイヤフラムの撓みをラムの移動に変換し、その移
動量を、差動トランス、光センサー、レーザーセンサー
等で検出する。

この作用時、ダイヤフラムが反転され、その反転状態
の撓みによって検出するため、昇圧と降圧におけるヒス
テリシスが小さいものとなる。

〔実施例１〕 まず、ダイヤフラムＤについて説明する。

この実施例のダイヤフラムＤは、厚さ:0.015mmのステ
ンレス箔のフープ34mmφを、プレス加工より仕上がり外
径:25.4mmφとしたものである。

その正面図、断面図を第２図、第３図に示し、その図
において、渦巻き波紋Ｐのピッチｄ＝0.598mm、中心円
形10の径Ｓ＝5.0mm、波紋Ｐの最外径＝20.2mm、谷部及
び山部の曲率ｒ＝0.3mm、波紋Ｐの高さｔ＝0.08mm、外
周と中心との高低差Ｔ＝1.2mm、波紋Ｐ成分の曲率Ｒ＝1
00mmとし、その曲率Ｒの中心を中心円形10の突出側（外
側）とするとともに前記中心円形10の周囲一点から渦巻
き波紋をＰを12周廻余り形成した（第２図、第３図は波
が省略してある）。

このダイヤフラムＤを２枚製作し、それぞれを、第１
図に示す前述の圧力センサーにセットした。本発明にあ
っては、同図鎖線で示すように、まず、無負荷時におけ
る凸面側をバックアップ室３に向けてダイヤフラムＤを
介設し、調整ねじ７をねじ込んで、ラム５を移動させて
ダイヤフラムＤを反転させ、同図実線のごとくその凸面
を受圧室２側とする。

一方、従来例としては、ダイヤフラムＤを当初から実
線のごとく（通常状態の凸面側が受圧室）、セットし
た。

この実施例及び従来例の圧力−変位曲線を第４図に示
す。図において、実線が実施例、破線が従来例、○が昇
圧時、●が降圧時である。これから、実施例のものが、
従来例に比べ、昇圧と降圧とくに昇圧開始時と降圧終了
時におけるヒステリシスが小さいことがわかる。

ダイヤフラムＤの形状としては、第５図に示すなどの
種々のものが考えられる。第５図は、中心円形10の周り
に隣接して同心円形波紋P₁を形成すると共に、この同心
円形波紋P₁と同心でかつ所定間隔をあけて外側円形波紋
P₂を形成し、両円形波紋間に、従来渦巻き波紋P₃を形成
したものである。第２図の実施例においても、外側円形
波紋P₂を形成し、その波紋P₂に渦巻き波紋Ｐを合流した
構成とすることもできる。

なお、各実施例において、渦巻き波紋Ｐの傾斜高さｈ
と径方向の長さｌと比h/lは1/6以下とした。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成したので、昇圧と降圧と
くに昇圧開始時と降圧終了時のヒステリシスが小さくな
り、初期状態又は終期状態の検出精度が向上する効果が
ある。

また、内外の円形波紋を形成し、この両円形波紋に渦
巻き波紋の両端をそれぞれ合流させれば、その波紋をプ
レス成形する際、皺状歪が生じにくく撓み作用が円滑化
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る圧力センサーの一実施例の断
面図、第２図、第５図はダイヤフラムの各例の概略正面
図、第３図は第２図の例の断面図、第４図は圧力−変位
測定図、第６図は従来のダイヤフラムの概略正面図であ
る。 １……ケーシング、２……受圧室、３……バックアップ
室、４……導入管、５……ラム、６……スプリング、10
……中心円形、Ｐ、P₃……渦巻き波紋、P₁、P₂……円形
波紋、Ｄ……ダイヤフラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 照夫 大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電線株式会社内 (72)発明者 大西 喜八 大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−227141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−237336（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−15275（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング１内をダイヤフラムＤにより受
   圧室２とバックアップ室３とに区画し、前記受圧室２に
   被圧力検出流体の導入管４を接続し、前記バックアップ
   室３には、前記ダイヤフラムＤの中心に当接するラム５
   をその軸方向に移動自在に設けるとともに、そのラム５
   をダイヤフラムＤ側に付勢するスプリング６を設けた圧
   力センサーにおいて、 上記ダイヤフラムＤは、素材板中心円形10の周りに、そ
   の周り任意の点から、渦巻き波紋Ｐ、P₃を呈する波形断
   面であって、その渦巻き波紋Ｐ、P₃が前記中心円形10に
   向かって傾斜しているとともに少なくとも３周廻り形成
   してなり、かつ前記渦巻き波紋Ｐ、P₃の半径方向の傾斜
   部分の断面が中心円形10の突出側から見て凹状となって
   いる皿ばねにより構成され、 その皿ばねを、無負荷時における凸面側をバックアップ
   室３に向けてそのバックアップ室３と受圧室２との間に
   介設し、前記ラム５を移動させて前記皿ばねを反転さ
   せ、その反転状態の凸面を受圧室２側として成るもので
   あることを特徴とする圧力センサー。
2. 【請求項２】上記素材板中心円形10の周りに隣接して同
   心円形波紋P₁を形成すると共に、この同心円形波紋P₁と
   同心でかつ所定間隔をあけて外側円形波紋P₂を形成し、
   両円形波紋P₁、P₂間に、上記渦巻き波紋P₃を形成し、そ
   の渦巻き波紋P₃の両端を、前記円形波紋P₁、P₂にそれぞ
   れ合流させたことを特徴とする請求項１記載の圧力セン
   サー。