JP2524256B2 - 圧力センサ―におけるダイヤフラムの支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤフラムを検出素子とする圧力センサ
ーのそのダイヤフラムの支持構造に関するものである。

〔技術的背景〕

一般に、微圧変化をメカニック的に大きい変位として
検出するにはベローズが使用されている。しかし、この
ベローズによるものは、コストが高くなり、その筒状形
状から、検出部は大型とならざるを得ない。

一方、ダイヤフラムによるものは、小型になし得て、
微圧に対しては反応させることはできたとしても、一定
圧に対する変位はベローズに比べて際めて小さい。すな
わち、ダイヤフラムによるものでは、ベローズのものに
比べ、小さな圧力で大きな変位を得ることができなかっ
た。

このような事情から安価で形を小さくして、尚且つ圧
力に対する変位が大きいものが求められて来た。

そこで、本願発明者等は、特開平２−51664号公報等
で示すように、金属箔とりわけステンレス箔を素材と
し、中心円の複数基点から渦巻状に波紋を形成するとと
もに、その波紋部分を中心に向って山状に傾斜させたダ
イヤフラムを提案した。

このものは、波紋の存在によって中心軸方向に大きく
撓み、ダイヤフラムによるものとしては、小圧力で大変
位を得られるものとなった。

ところで、このダイヤフラムの特性を十分に発揮させ
る圧力センサーを得るには、受圧室を形成するためのダ
イヤフラムの取付固着状態が大切である。即ち、ダイヤ
フラムを固着する際、ダイヤフラムの全周遠心方向に均
等な張力が加えられ、且つ取付けの際の加工が全周にお
いて均一である必要がある。

このため、本願発明者等は、特開平２−229962号公
報、特開昭２−229963号公報等において、ダイヤフラム
の外縁全周にフランジを固着する際、その外縁全周にそ
の遠心方向の張力を付与する技術を提案した。

本発明は、上記遠心方向の張力を付与する技術に基づ
き、ダイヤフラムをその外周縁にフランジを設けること
なく、その張力を付与した状態で、圧力センサーのケー
シング部材にダイヤフラムを直接に支持し得るようにす
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に、本発明にあっては、内側
を受圧室としたケース状受圧室部材に、ダイヤフラムを
前記受圧室を覆って被せるとともに、さらにそのダイヤ
フラムの上から蓋板を被せて、その蓋板と前記受圧室部
材とをダイヤフラムを介在してその周縁をかしめて両者
を一体とした圧力センサーにおいて、上記受圧室部材の
その受圧室周囲全周に、上記ダイヤフラム周縁に対向す
る溝が形成され、この溝に、その全周に亘る環状の板ば
ねが入れられて、この板ばねは、断面がダイヤフラム側
に膨出した山状で、その上面が上記ダイヤフラムに圧接
しており、かつ板ばねの内側縁は前記溝の内側壁面に接
しているとともに、板ばねの外側縁と溝３の外側壁面と
には間隙が存在する構成としたのである。

〔作用〕

このように構成する本発明に係る支持構造は、蓋板を
受圧室部材にダイヤフラムを介在してかしめる際、その
かしめ動作によってダイヤフラムを押すと、その力は板
ばねに伝わる。板ばねは押圧されれば、断面山状で、そ
の内側縁が構内側壁面に接し、外側縁が溝外側壁面と間
隙をもって離れているため、その外側縁が外側に移動し
て外側に撓み、板ばねがダイヤフラムに接しているた
め、その撓みにつれてダイヤフラム外縁全周に遠心方向
の張力を付与する。この状態で蓋板と受圧室部材とをそ
の全周均等な力でかしめれば、その状態が維持される。
すなわち、ダイヤフラムの外縁全周に遠心方向の均等な
張力が付与された状態で、ダイヤフラムが支持される。

〔実施例〕

第１図に示すように、受圧室１をなす部材２内にその
導入口2a′を介して被圧力検出流体ａが流入可能となっ
ている。その受圧室部材２の受圧室１開口は後述のダイ
ヤフラムＤで覆われ、このダイヤフラムＤ外周縁に対向
する受圧室部材２上面全周に溝３が形成されている。

前記ダイヤフラムＤは、第３図（ａ）、（ｂ）に示す
ように前述の公開公報で示した、渦巻波紋Ｐを有し、そ
の波紋部分が中心に向って山状に傾斜するステンレス箔
製のものである。

溝３には、断面へ字状の環状スプリング４が設けられ
ており、このスプリング４は、上方から何の押圧力のな
い場合、すなわち常時、その内周縁4aが溝３の内側壁に
接し、外周縁4bは溝３の外周壁から離れている（第２図
鎖線状態）。このため、ダイヤフラムＤを介してスプリ
ング４を押すと、鎖線から実線のごとく、スプリング４
が撓み、その撓みにつれて、ダイヤフラムＤ外縁全周に
遠心方向の張力が付与される。

ダイヤフラムＤの上面には蓋板５が被せされ、この蓋
板５の外周縁と受圧室部材２の外周壁2aとを、鎖線から
実線のごとくかしめることにより、両者２、５が一体と
なるとともに、蓋板５がダイヤフラムＤを介して溝３の
内壁2bに圧接し、これにより、ダイヤフラムＤが受圧室
部材２に支持される。このとき、上記スプリング４の作
用により、ダイヤフラムＤ外縁全周に遠心方向の張力が
付与され、その状態で支持固定される。内壁2b全周に
は、等間隔でスポット溶接（ｓ点）を行って、ダイヤフ
ラムＤを内壁2bに確実に固着することができる。

前記受圧室部材２にはケーシング６がねじ込まれてい
る。このケーシング６に、ダイヤフラムＤの中心に当接
するプランジャ７及びそれを軸方向ダイヤフラムＤ側に
付勢するばね８が設けられており、流体ａの受圧室１へ
の導入圧によるダイヤフラムＤの撓み（実線状態から鎖
線状態）をプランジャ７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。

上記ダイヤフラムＤの撓み導き出し用プランジャ７の
取付けは、第４図に示すように、そのケーシング６を蓋
板５に溶接した構成としてもよく、また、第５図に示す
ように、軸受6aによって行い、ばね８を蓋板５内に設け
る構成とすることもできる。

なお、本発明は、ダイヤフラムの支持構造についての
ものであるから、ダイヤフラムＤの変位によるスイッチ
や変位を連続出力するセンサーの取付けを含むものでは
ないことを付言する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成し、ダイヤフラムを、圧
力センサーのケーシング部材に直接に取付けるに際し、
その外縁全周に遠心方向の均等な張力が加わった状態
で、支持されるようにしたので、ダイヤフラムの撓み作
用に偏りがなく、均一化し、特性が安定化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るダイヤフラムの支持構造の一実
施例を採用した圧力センサーの断面図、第２図は第１図
の要部拡大図、第３図（ａ）、（ｂ）はダイヤフラムの
斜視図及び切断正面図、第４図、第５図は他の実施例の
断面図である。 １……受圧室、２……受圧室部材、 ３……溝、 ４……環状スプリング（弾性材）、 ５……蓋板、６……ケーシング、 6a……軸受、７……プランジャ、 ８……ばね、Ｄ……ダイヤフラム。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側を受圧室１としたケース状受圧室部材
   ２に、ダイヤフラムＤを前記受圧室１を覆って被せると
   ともに、さらにそのダイヤフラムＤの上から蓋板５を被
   せて、その蓋板５と前記受圧室部材２とを前記ダイヤフ
   ラムＤを介在してその蓋板５等の周縁をかしめて両者を
   一体とした圧力センサーにおいて、 上記受圧室部材２のその受圧室１周囲全周に、上記ダイ
   ヤフラムＤ周縁に対向する溝３が形成され、この溝３
   に、その全周に亘る環状の板ばね４が入れられて、この
   板ばね４は断面がダイヤフラムＤ側に膨出した山状で、
   その上面が上記ダイヤフラムＤに圧接しており、かつ板
   ばね４の内側縁は前記溝３の内側壁面に接しているとと
   もに、板ばね４の外側縁と溝３の外側壁面とには間隙が
   存在することを特徴とする圧力センサーにおけるダイヤ
   フラムの支持構造。