JP2562104B2 - ベローフラム式圧力計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体管路の圧力を受圧
部のベローフラムで受けて流体圧を測定するためのベロ
ーフラム式圧力計に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力計には、ブルドン管圧力計やダイヤ
フラム圧力計などがある。ブルドン管圧力計では、流体
管路の被測定流体を内機に設けた湾曲状のブルドン管内
に導入され、このブルドン管の湾曲による伸縮をリンク
機構を介して目盛板上の指針に伝達し、流体圧を測定で
きるようになっている。またダイヤフラム圧力計では、
受圧部に設けたダイヤフラムで被測定流体圧を受け、こ
のダイヤフラムの撓み量をリンク機構によって指針の回
動量に変換し、流体圧を測定できるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、ブルドン
管圧力計では被測定流体の導入によって作動されるブル
ドン管を内機に設けると、内機の構成が複雑化したり大
型化するという問題点がある。また、ブルドン管の材質
や加工精度によって測定精度にバラツキが生じ易く、製
品の均一化が難しいという問題点がある。特に、圧力に
比例して指針を均等な目盛板に沿って直線的に作動させ
たり、用途によって前半側と後半側の目盛の細かさが異
なるように表示された目盛板に沿って指針を作動させた
りする場合に、これに適合するようにブルドン管を調節
することが極めて困難であった。一方、ダイヤフラム圧
力計では被測定流体圧を受けるダイヤフラムが振動や疲
労によって破損し易く、長寿命化が図れないという問題
点がある。更に、ブルドン管圧力計およびダイヤフラム
圧力計の双方とも指針の零点浮きが生じ易く、製造にあ
たっては手作業による指針の示度調整が必要であった。

【０００４】そこで本発明では、このような従来の技術
が有する課題を解決し、以下に列記するような目的を達
成し得る圧力計を提供することにある。 （１）被測定流体を内機に導く必要がなく、内機の構成
を簡単にして圧力計の小型化が図れる。 （２）測定精度のバラツキが少なく、精度の高い均一な
製品が得られる。 （３）受圧力に対する指針の感度を容易に変えて、各種
の目盛表示に対応して指針を作動させることができる。 （４）ダイヤフラムのような経時変化による疲労がな
く、長寿命化が図れる。 （５）零点調節するための手作業による示度調整が不要
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明のベローフラム式圧力計では、受圧面が被測定流体圧
を受けると、反対面にばね支弾されて当接する作動ロッ
ドが付勢力に抗して直線変位させるベローフラムと、上
記作動ロッドの先端に設けられて当該作動ロッドと一体
に直線変位する円錐状の作動ヘッドと、この作動ヘッド
のテーパ面に当接して作動ヘッドの直線変位を指針が取
り付けられた回動軸へ回動変位として伝達する中間伝達
手段とを有する。

【０００６】上記中間伝達手段は、上記中間伝達手段
が、上記作動ヘッドのテーパ面に一端が当接され、被測
定流体圧に応じた作動ヘッドの直線変位を回動変位に変
換する回動レバーと、扇形歯車が上記指針の回動軸に噛
合すると共に、他端が上記回動レバーに係合されて当該
回動レバーの変位で上記回動軸を回動させるセクタとで
構成されている。

【０００７】また中間伝達手段は、上記作動ヘッドのテ
ーパ面に一端が当接され、被測定流体圧に応じた作動ヘ
ッドの直線変位を回動変位に変換すると共に、他端側の
扇形歯車により上記指針の回動軸を回動させるセクタで
構成されている。

【０００８】更に、上記作動ヘッドと一体に変位するス
イッチ作動レバーと、被測定流体圧が設定圧に達したと
きにこのスイッチ作動レバーで開閉される検出スイッチ
とを有する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明によるベローフラム式圧力計の
具体的な実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１〜
図４はこの圧力計の第一実施例であり、図１は圧力計の
正面図を、図２は縦断面図を、図３はこの圧力計の内機
とベローフラム作動機構の構成をそれぞれ示す。この第
一実施例による圧力計は、円筒状のケース１と、このケ
ース１の底板２に装着された後述するベローフラム作動
機構３と、ベローフラム４の受圧時に作動ヘッド５に連
動して中間部のピン６を支点に回動するセクタ７と、こ
のセクタ７の扇形歯車８に噛合する小歯車９を備えた回
動軸１０と、この回動軸１０を枢支する上下の支持板１
１，１２と、この回動軸１０の上端部に嵌着された指針
１３と、上部支持板１１に取り付けられた目盛板１４
と、ケース１の上部開口部の外周に内枠１ａを介して回
動自在に取り付けれ、覗き窓部を透明板１５ａによって
形成したカバー１５とにより大略構成されている。尚、
内機全体を支持する上部支持板１１はケース底板に突設
された２本のポスト１６に止めねじ１７で固着され、目
盛板１４は止めねじ１７上にねじ１８で固定されてい
る。また、符号１９，２０は圧力設定範囲の上下限を表
示する表示針であり、この表示針の一方は回動自在なカ
バー１５に取り付けられている。

【００１０】底板２の下面中心部には、ベローフラム作
動機構３を収容する筒状ホルダ２１が突設され、このホ
ルダ２１の下部内周部は小径部であり当該小径部には下
面に受圧面を有するベローフラム４が装着されている。
このベローフラム４は、例えばゴムやプラスチックフィ
ルムなどの柔軟性を有する非通気性の材質によって構成
されている。このベローフラム４の上端縁には、外側に
折り返された固定用の鍔部４ａが形成されおり、この鍔
部４ａがホルダ内周の段部に凹設された溝２２に嵌め込
まれている。この状態で、ホルダ内周の雌ねじ部２３に
螺合された押えリング２４をこの鍔部４ａ上に締め付け
ることにより、ベローフラム４は外部と気密状態にホル
ダ２１の内周に取り付けられる。このベローフラム４の
受圧面とは反対面側には、ガイドロッド２５の下端部が
挿着されており、このガイドロッド２５の上部はホルダ
上端部に固着されたガイド２６の中心孔２６ａに上下動
自在に支持されている。このガイドロッド２５の下部外
周に突設された鍔２７とガイド２６の間には、ガイドロ
ッド２５に対してベローフラム４側への付勢力を与える
ためのコイルばね２８が装着されている。

【００１１】ガイド２６の上面に露出するガイドロッド
２５の頂部には、円錐状の作動面５ａを有する作動ヘッ
ド５が螺着され、この作動ヘッド５の下面にはスイッチ
作動レバー２９が一体に取り付けられている。このガイ
ドロッド２５の中央部には、ストッパ３０となる段部が
形成されており、ベローフラム４に最大圧を超える流体
圧が加わったときに、この段部３０がガイド２６の下面
に当接してガイドロッド２５の動きを停止できるように
なっている。この作動ヘッド５の作動面５ａの上部に
は、下部支持板１２の下面にピン３１で回動自在に枢支
された内機作動用の回動レバー３２の一端が当接し、こ
の回動レバー３２の他端は上方に垂直に折り返されて先
端部はセクタ７の他端にピン６方向に穿設された長孔３
３と嵌合している。上記作動ヘッド５の直線変位を回動
変位に変換する回動レバー３２と、この回動レバー３２
が係合して指針１３の回動軸１０を回動させるセクタ７
とが中間伝達手段を構成している。

【００１２】上記ケース１内の底板２上には、被測定流
体圧が設定圧を超えたときに作動する検出スイッチ３４
が内機の図中左方に設けられている。この検出スイッチ
３４は、図４に示すように底板２上に植設された支持柱
３５に対してばね３６に支弾された状態で取り付けられ
ており、支持柱３５の上部に渡された上板３７に螺合さ
れた調整ねじ３８を検出スイッチ３４の取付け板３９に
対して締め付けたり緩めたりすると、検出スイッチ３４
の上下位置が調整できる。この検出スイッチ３４の操作
片３４ａは、スイッチ作動レバー２９が上昇した際に押
し込まれ、レバー２９の上下動で検出スイッチ３４がオ
ン・オフされるようになっている。

【００１３】上記構成によるベローフラム式圧力計で
は、ホルダ下部の雄ねじ部２１ａを介して外部流体管路
４０が連通されると被測定流体の流体圧がベローフラム
４の受圧面に加えられる。これにより、被測定流体圧に
応じてベローフラム４が押し上げられ、同時にコイルば
ね２８に抗して作動ロッド２５が上昇すると共に、この
作動ロッド２５の上部に取り付けられた円錐状の作動ヘ
ッド５が一体に上昇するので、この作動ヘッド５のテー
パ面に当接する作動レバー３２が反時計方向に回動して
ピン６を支点にセクタ７を回動させる。これによりセク
タ７の扇形歯車８に噛合する回動軸１０が回り、指針１
３が回動して被測定流体圧を指示する。このとき、被測
定流体圧が設定圧を超えると、作動ヘッド５と一体に上
昇した作動レバー２９が検出スイッチ３４をオンさせる
ので、このスイッチ３４のオン信号を設定圧を境界値と
するリミット信号として用いることができる。このとき
の設定圧は、キャップ１５ｂを外して調整ねじ３８を回
して検出スイッチ３４の上下位置を調節することで、任
意に設定することができる。被測定流体圧が、ベローフ
ラム作動機構３の最大圧を超えると、作動ロッド５のス
トッパ３０がガイド２６に当接して作動ロッド５の上昇
を停止させるので、圧力計を最大圧以上の加圧から保護
することができる。このようなベローフラム式圧力計で
は、測定圧力と作動ヘッド５のストローク（変位）との
関係はコイルばね２８のばね定数だけで決まるので、測
定精度上のばらつきを与える要因が少なく、高い精度を
有する均一な圧力計を構成できる。また、作動ロッド２
５は常に変位方向とは逆方向にコイルばね２８によって
付勢されているため、被測定流体圧が零のとき指針１３
は目盛板１４上のストッパピン１４ａに当接しており、
零点位置を合わせる示度調整が不要である。

【００１４】次に、図５と図６で第二実施例によるベロ
ーフラム式圧力計を説明する。この圧力計では、ケース
４１の開口部に内枠４１ａが止めねじ４２で固着され、
この内枠４１ａにカバー１５が回動自在に取り付けられ
ている。上記ベローフラム作動機構３を収容するホルダ
４３は、ケース４１の外周下部の開口からケース１内に
挿入され、ホルダ４３の上部に突出した後部取付け板４
４とケース４１が止めねじ４５で固定されている。ま
た、内機を支持する上部支持板１１は、ホルダ４３の上
部に突出した前部取付け板４５に止めねじ１７で取り付
けられている。また、上下の支持板１１，１２間に渡さ
れたピン４６には、中間伝達手段となるセクタ４７が回
動自在に枢支されている。このセクタ４７の一端側には
湾曲形状のアーム４８が形成されており、このアーム先
端部４８ａがベローフラム作動機構３を構成する円錐状
の作動ヘッド５のテーパ面上部に当接している。また、
セクタ４７の他端縁に形成された扇形歯車４９は、指針
用の回動軸１０の小歯車９に噛合している。

【００１５】上記ケース４１の内面には、リミッタとし
て作動する検出スイッチ５０が内機の図中左方に設けら
れている。この検出スイッチ５０は、図７で示すように
上下の固定ブロック５１，５２間に渡されたホルダガイ
ド５３に対してばね５４で支弾された状態で取り付けら
れ、上部ブロック５１に螺合された調整ねじ５７を螺進
させると検出スイッチ５０の上下位置を変えることがで
きる。作動ヘッド５の下面に一体に取り付けられたＬ字
状のスイッチ作動レバー５５の先端が、この検出スイッ
チ５０の操作片５０ａに対峙され、作動ヘッド５が上昇
すると作動レバー５５が押し上げられ、操作片５０ａが
レバー５５の先端で押されて検出スイッチ５０が開閉さ
れる。

【００１６】上記構成によるベローフラム式圧力計で
は、ホルダ４３の下部に外部流体管路４０が接続される
と、前述したように管路４０中の被測定流体圧をベロー
フラム４が受け、作動ロッド２５を介して作動ヘッド５
が押し上げられので、被測定流体圧に応じてセクタ４７
がピン４６を支点して回動し、セクタ４７の扇形歯車４
９に噛合する回動軸１０が回ることで、指針１３が流体
圧を指示する。また、被測定流体圧が設定圧を超える
と、検出スイッチ５０が作動するので、この検出スイッ
チ５０の出力信号をリミット信号として用いることがで
きる。この設定圧は、ケース４１の外周上部に嵌められ
たキャップ５６を外し、調整ねじ５７を回して検出スイ
ッチ５０の上下位置を調節すると任意に変えられる。

【００１７】上述した２つの実施例では、受圧力に比例
して指針１３が均等目盛表示された目盛板１４に沿って
作動されるように、作動ヘッド５の作動面５ａが一定角
度のテーパ面に形成された円錐形状にしたが、この作動
ヘッド５のテーパ面を用途に応じて変化させると各種の
目盛表示に対応して指針を作動させることができる。例
えば、作動ヘッド５に図８（ａ）に示すように凹面形状
をしたテーパ面による作動面５ｂを形成した場合には、
指針１３は被測定流体圧に応じて前半部は感度が鈍くて
僅かづつしか動かず、後半部では感度良く大きく動くの
で、目盛板１４の表示をこれに対応させて前半部は目盛
表示を粗くして高い測定精度を望まないで、後半部では
目盛表示を細かくして高い測定精度を得ることができ
る。また、作動ヘッド５に図（ｂ）に示すように凸面形
状をしたテーパ面による作動面５ｃを形成した場合に
は、上記した場合とは反対に前半部は目盛表示を細かく
して高い測定精度が得られ、後半部では目盛表示を粗く
して高い測定精度を望まない用途に使用することができ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のブルドン管圧力計と異なり、内機に被測定流体を導
く必要がないので、内機の構成が簡単化され、圧力計を
小型に構成できる。また、ブルドン管を用いた場合のよ
うに、受圧部となるブルドン管の材質や加工精度によっ
て測定精度がばらつくようなことはなく、ベローフラム
と連動した作動ヘッドの変位がばね定数のみによって決
められるので、均一な性能を有する高精度な圧力計を構
成できる。また、ブルドン管やダイヤフラムによって受
圧部を構成する場合と異なり、ベローフラムでは振動や
疲労による破損がなく、経時変化に対して安定で長寿命
な圧力計を構成できる。また、ベローフラムに連動され
る作動ヘッドの円錐形状による作動面を、用途に応じて
任意なテーパ面に形成することによって、受圧力に対す
る指針の感度を容易に変えて各種の目盛表示に対応して
指針を作動させることができる。更に、ベローフラムと
結合した作動ロッドがばねの付勢力で零点方向へ支弾さ
れているので、このばねの付勢力を所望に設定すると指
針は目盛板上の零点位置のストッパピンに自動的に位置
決めされ、従来の圧力計のように手作業による示度調整
が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例によるベローフラム式圧力
計の一実施例を示す正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】検出スイッチの取付け状態を示す図３のＣ−Ｃ
線断面図。

【図５】本発明の第二実施例によるベローフラム式圧力
計を示す縦断面図。

【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図。

【図７】検出スイッチの取付け状態を示す図６のＥ−Ｅ
線断面図。

【図８】（ａ）は作動面を凹面形状にした作動ヘッドの
正面図、（ｂ）は作動面を凸面形状にした作動ヘッドの
正面図。

【符号の説明】

１，４１ ケース ２ 底板 ３ ベローフラム作動機構 ４ ベローフラム ５ 作動ヘッド ７ 回動レバー ８，４９ 扇形歯車 ９ 小歯車 １０ 回動軸 １１ 上部支持板 １２ 下部支持板 １３ 指針 １４ 目盛板 １５ カバー １６ ポスト １７ 止めねじ ２１，４３ ホルダ ２４ 押さえリング ２５ 作動ロッド ２６ ガイド ２８ コイルばね ２９，５５ スイッチ作動レバー ３０ ストッパ ３２ 回動レバー ３４，５０ 検出ス
イッチ ３８，５７ 調整ねじ ４０ 流体管路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受圧面が被測定流体圧を受けると、反対
   面にばね支弾されて当接する作動ロッドが付勢力に抗し
   て直線変位するベローフラムと、上記作動ロッドの先端
   に設けられて当該作動ロッドと一体に直線変位する円錐
   状の作動ヘッドと、この作動ヘッドのテーパ面に当接し
   て作動ヘッドの直線変位を指針が取り付けられた回動軸
   へ回動変位として伝達する中間伝達手段とを有すること
   を特徴とするベローフラム式圧力計。
2. 【請求項２】 上記中間伝達手段が、上記作動ヘッドの
   テーパ面に一端が当接され、被測定流体圧に応じた作動
   ヘッドの直線変位を回動変位に変換する回動レバーと、
   扇形歯車が上記指針の回動軸に噛合すると共に、他端が
   上記回動レバーに係合されて当該回動レバーの変位で上
   記回動軸を回動させるセクタとで構成されている請求項
   １に記載したベローフラム式圧力計。
3. 【請求項３】 上記中間伝達手段が、上記作動ヘッドの
   テーパ面に一端が当接され、被測定流体圧に応じた作動
   ヘッドの直線変位を回動変位に変換すると共に、他端側
   の扇形歯車により上記指針の回動軸を回動させるセクタ
   で構成されている請求項１に記載したベローフラム式圧
   力計。
4. 【請求項４】 上記作動ヘッドと一体に変位するスイッ
   チ作動レバーと、被測定流体圧が設定圧に達したときに
   このスイッチ作動レバーで開閉される検出スイッチとを
   有する請求項１〜３のいずれかに記載したべローフラム
   式圧力計。