JP2925319B2 - フロースルーの測定能力を装備した圧力トランスジューサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、概して圧力トランスジューサに関し、さら
に特定すると、内部に死角を持たないフロースルー圧力
トランスジューサに関する。

発明の背景 幅広い種々の圧力トランスジューサが知られている
が、現在入手し得る多くのトランスジューサでは、流体
の圧力が縁の固定されたダイヤフラムに作用する。この
ダイヤフラムの変動が、その後、歪計器、線形可変差動
変圧器及び可変コンデンサのような幅広い種々の装置の
うちのいくつかを使用して電気信号へ変換できる。米国
特許番号第3,859,575号及び4,358,804号は、この一般型
の公知の容量圧力トランスジューサの例である。

最近では、流体の一部をトラップして汚染物を収集す
る、あるいはもっと一般的にいうと、流体の滑らかな層
流を妨害する死角を導管内に作らずに、導管を流れる流
体の圧力を測定する需要が高まってきている。例えば、
半導体を加工する場合、流圧を知ることは加工制御にと
って重要であるが、たとえ異なる流体が同導管を流れて
も、流体の極度の純度を維持することがさらに必要であ
る。この極めて高い水準の純度（十億分の一まで）を提
供するためには、導管とトランスジューサの両方または
どちらかを手で分解して、流体の侵入しやすい部分の全
てを掃除することが以前から必要とされていた。この清
潔にする作業は、コストがかかる上に、半導体の製造が
この掃除中は停止されているため時間を浪費することに
なる。同様の考察は、食品や薬物の加工処理のような他
の応用にも当てはまる。

この加工制御の応用としての圧力トランスジューサの
従来の使用法は、導管内に形成される開口部内あるいは
導管の側面に固定された付属品の上に一つの装置として
トランスジューサを固定していた。いずれの場合にも、
トランスジューサは閉端部をもち、トランスジューサ内
には死角があり、流体が小さなうず流としてトラップさ
れて、非流体の汚物が集まる可能性がある。

このような閉端部の流圧を測定するための良く知られ
た装置の一つが、ブルドン管である。この管は、屈曲さ
れた閉端部の導管である。この導管の開端部は、圧力の
測定される流体に接触している。管の内部へ流圧を加え
ると、管を伸長しようとする水力もしくは空気力が発生
する。管の先端の変位度から加えられた流力を測定す
る。ブルドン管の限界は、ブルドン管が閉端部をもちフ
ロースルー状態では使用できないということである。こ
れは、元来、小型でなくて温度誤差を生じ易い。さら
に、流体にさらされる大きな表面積、大きな容積をもっ
ていて掃除することが困難である。

したがって、閉端部モードとフロースルーモードの両
方で動作し得る（ただし、これらに限定されない）が、
トランスジューサを流れる流体がよどまされてその流体
によって運ばれる汚物が集積される内部死角をもたない
圧力トランスジューサを提供することが本発明の第１の
目的である。

本発明の第２の目的は、さらに極めて高い精度と信頼
できる前記利点をもつ圧力トランスジューサを提供する
ことである。

本発明の第３の目的は、力学的変動もしくは歪みを電
気信号へ変換する装置が容易に交換可能である前記利点
をもつ圧力トランスジューサを提供することである。

本発明の第４の目的は、好ましい振動反応、衝撃に対
する抵抗、好ましい温度反応、好ましいヒステリシス特
性のような優れた動作特性をもつ前記利点を備えた圧力
トランスジューサを提供することを含んでいる。

本発明の第５の目的は、製造が比較的低コストです
み、取り付けに比較的低水準の技術しか必要としない前
記利点の全てを備えた圧力トランスジューサを提供する
ことを含んでいる。

発明の要約 一般に主要導管を流れる流体内のような装置内の流体
の圧力を測定するトランスジューサは、入口及び出口の
部分を備えたある長さの導管を有する。好ましくは、こ
の入口及び出口部分は、流体の流れる主要導管自身と同
一の大きさと形状の断面をもつ。入口と出口の間に配さ
れる部分は、入口及び出口部分の断面の形から非円形断
面へ変形されたある長さの導管である。非円形部分と、
非円形部分から入口及び出口部分へ伸びる過渡的領域を
有する導管の内面は、滑らかで、流体の流れない部分を
作るあるいは汚物を収集することができるよどみ領域も
しくは死角を導管から排除してある。

導管は、所定の材料の型、厚さを有するように形成さ
れる。非円形の断面の変形は、非円形部に内部流圧を加
えたとき、この非円形部が弾性的に円形状に変動する傾
向を生じるような大きさを有する。断面の形状のこの変
化が、非円形部の少なくともある領域を放射状（径方
向）に変位させる。この放射変位の程度は、導管内の流
体の圧力に対応する。また、この変化は、表面の応力
（放射方向を横切る方向に導管壁内で測定される）と、
測定されるべき流圧にさらに対応する非円形導管部の壁
断面における対応する表面の張力とを生ぜしめる。

本発明の容量性形態において、非円形部の放射変位
は、取り付け組立体を経由してほぼ平行に間隔をおいた
対の電極によって形成される少なくとも一つの可変コン
デンサヘ伝達される。取り付け組立体が、非円形部の放
射状変位に対応する電極の間隔を変化させる。ある形態
において、取り付け組立体は、非円形導管部の直径方向
に対峙する位置である最大の放射変位点に取りつけられ
た中点を有する中央溝形部を備えた対峙する一対のプレ
ートを有する。これらのプレートは、好ましくは金属製
であり、鑞付け、抵抗溶接若しくはこれらの結合等によ
って非円形部の外面に接合されている金属製ポストに取
り付けられる。絶縁体が、結合されたポストから各プレ
ートを電気的に絶縁している。可変コンデンサを形成す
る電極は、好ましくはプレートの自由端部である。

別の形態において、この形態は、力学的動作の増幅も
しくは減縮を行うことができ、電極は第一及び第二の撓
みプレートによって非円形部の外面に取り付けられた一
対のレバーアームの自由端で支持される。第一撓みプレ
ートは、レバーアーム間に伸び、非円形部に取り付けら
れ、レバーアームに対する旋回支軸点となる。一対の第
二撓みプレートは、非円形部とレバーアーム間に伸びて
いて、非円形部の放射変位をレバーアームヘ力学的に伝
達する。ある形態においては、支持は、さらに非円形部
の外面からレバーアームヘ伸びる一対のほぼ放射状に方
向づけられた撓みプレートを有する。これらは、レバー
アームの長尺方向にレバーアームが変動しないように方
向づけられて衝撃及び振動力に対してより良い安定を提
供する。また別形態において、各レバーアームは、電極
をその両方の端部に取り付けて、プッシュプルモードで
動作する一対の可変空隙コンデンサを形成する。この装
置において、各電極と結合部分のマウントとレバーアー
ムは、旋回支軸点の反対側にある電極とマウントとレバ
ーアームと釣り合っている。

また別の容量性形態において、可変コンデンサを形成
する相互に間隔を置かれた一対の電極をその自由端でさ
らに支持する一対のレバーアームは、最大の角度変位を
する導管壁の一点若しくはその近辺に固定されている。
この形態において、レバーアームは、鑞付け、スポット
抵抗溶接、若しくは、好ましくはスポット抵抗溶接と鑞
付けの結合等によって非円形部に固定される。この形態
のトランスジューサは、さらにレバーアーム部分と電極
を釣り合わせてプッシュプルモードで動作する。

歪計器形態において、少なくとも一つ、好ましくは四
つの歪計器が、測定されるべき加えられた内部流圧に応
じて変形するように非円形部の最大の表面応力及び表面
張力を示す一点で導管の非円形部の外面に固定される。
四つの歪計器を使用して、これらは、好ましくはホイー
トストーンブリッジ回路に接続されて、測定された張力
つまり加えられた内部流圧に対応する電気出力信号を発
生する。

本発明のこれら以外の特徴及び目的は、添付図面を参
照しながら次の好ましい実施例の詳細な説明から更に容
易に理解されるだろう。

図面の簡単な説明 図１は、変動の増幅のない容量性形態の本発明による
フロースルー圧力トランスジューサの平面図。

図２は、図１の線２−２方向の垂直断面図。

図３は、レバーアーム支持体をもつトランスジューサ
の可変コンデンサを使用して変動の増幅若しくは減縮を
行なう本発明による圧力トランスジューサの平面図。

図４は、図３にある圧力トランスジューサの部分的に
断面を含む立面図。

図4Aは、図３及び図４にあるトランスジューサの別の
プッシュプルの実施例を示す図４に対応する図。

図５は、容量性圧力トランスジューサの別の実施例の
図４に対応する部分的に断面を含む側立面図。

図5Aは、図５にあるトランスジューサの別のプッシュ
プルの実施例を示す図５に一致する図。

図６は、図１〜５にあるトランスジューサの非円形の
導管部を示す非常に単純化された構成図。

図７は、最大の表面応力及び張力の位置で非円形の導
管部の外面に固定された四つの歪計器を使用する好まし
い歪計器形態での現寸法による圧力トランスジューサの
縦断面図。

図８は、導管内の流圧を示す出力信号を発生するため
にホイートストーンブリッジ回路において調整される図
７の四つの歪計器を示す非常に簡略化された回路図。

詳細な説明 図１及び図２は、入口部12、出口部14、過渡部16及び
16、この過渡部16及び16に挟まれた非円形部18をもつ導
管11を使用する本発明によるフロースルー圧力トランス
ジューサ10を示す。矢印20が示すように導管11を流れる
流体は、導管の内面に流圧を及ぼす。導管11は、つき合
わせ溶接あるいは“VCR"と一般に称する金属製ガスケッ
ト接合のような低汚物接合によってある装置へと接続さ
れる。しかしながら、主要な加工流体の導管自身は、本
発明のフロースルートランスジューサのための流路とす
ることができる。加工流体は、薬物、食品、あるいは集
積回路のような半導体装置の製造に使用される流体の加
工において要素となり得る。導管は、凹んでいて、ほと
んどの実施例においては、ほぼ一定の（統一された）壁
厚を有する。導管を形成する材料は、流圧が非円形部18
に加えられると、その非円形部が最も安定した形状であ
る円形へ変化しながら流圧に対応して弾性的に変形する
ようなものである。一般に、導管は、円形断面をもち、
非円形部は、ある短い長さの導管を機械的にほぼ卵形に
変形することによって形成される。さらに一般には、非
円形部は、隣接する導管の出入口部分12及び14のように
元来は同様の断面形状と寸法をもつ。本発明は卵形の非
円形部18を備えた円形導管について主として図示し記述
したつもりであるが、他の断面の形状が、変形状態に
は、正方形、矩形または卵形の断面をもつ導管のように
使用できることは理解されるだろう。さらに、非円形部
は、例えば円形の内部経路を備えたほぼ正方形の導管に
形成される薄いほぼ一定の厚さの壁部のように導管の壁
部にすることができる。断面において、壁が平板から内
部経路に対応した円筒形状へ外面から機機加工される。

導管を形成する材料は、動作中の予想される圧力範囲
に対して加えられた流圧に十分耐える降伏強度をもつべ
きである。導管内を運ばれる流体によって腐食するのを
防ぐことが重要な考察となるある種の応用に対しては、
低い降伏強度によって特徴づけられるある種の不活性材
料を使用することが必要かもしれない。その場合、導管
の壁厚を厚くすることにより増強される強度は、信頼で
きる変位を測定するために円形断面の変形を十分な程度
にする必要性とバランスをとられねばならない。図３〜
5Aに示される本発明の変動を増幅する実施例は、このよ
うな場合に特に有用である。一般的な応用として、316L
ステンレススチールが所望弾性と弾性記憶と降伏強度を
もつと共に腐食に対しても所望される程度を実現すると
いうことが分かった。さらに、この材料は、最小のニッ
チ（nitch）や割れ目、その他の異常が無く非常に滑ら
かな仕上げをもつ。また、非円形部18は、非円形部18
と、隣接する過渡領域16及び16の全体で滑らかな内輪郭
を描くように変形される。導管11の内輪郭は、導管を流
れる非常に滑らかな層流20をもたらす。

本発明の重要な点は、導管部18が元来の形状から変形
された後で、内面に一様に作用する内部流体力が加えら
れると、弾性的に円形形状に変形しようとすることであ
る。流圧によって非円形部18へ加えられる力は、管のほ
ぼ全体に亙って非円形部18の壁を放射方向へ変位させ、
図６に詳しく示したように、楕円の短径軸方向へ最大放
射変位をもたらす。この放射変位は、加えられた流圧に
精密に対応し、従来の縁の固定されたダイヤフラムが加
えられる流圧に対応する機械的な変位を行うのと少なく
とも同程度に正確な測定値となる。その元来の形状への
変形部分18の形状の変化は、また変形部分18の壁の最大
放射変位の点にほぼ対応する最大応力及び張力の点をも
つ管の壁に表面応力及び張力を生ぜしめる。したがっ
て、これらの点は、導管11内に加えられる流圧の最善の
測定法を提供する。

本発明のトランスジューサ10は、さらに加えられた流
体力に応答する非円形部18の物理的変位あるいは表面応
力及び張力を監視しながら電気的に測定するための機構
を有する。記述し図示された監視しながら測定する機構
は、容量性と歪計器の両方の型である。

実施例 図１及び図２は、一対の支持アーム22、22が好ましく
は対の電極24、24を対峙させる伝導シート材料の支持体
から形成される可変コンデンサを示す。この電極24、24
は、ほぼ共面で水平に伸びる方向性をもち、部分18の対
峙する両側にある一対の可変コンデンサ26及び26を形成
する。電極は、好ましくは、支持アームの自由端として
支持アームに一体的に形成される。支持アーム部22及び
22の各々は、間隔をおいた関係で導管部18を跨いで囲む
中央溝形部22aをもつ。

ポスト28は、好ましくは最大の放射方向の変位の個所
で非円形部18の外面に抵抗溶接されるか若しくは別の方
法で固定される。図のように、もしポストが短径軸方向
に接合されるなら、流圧の増大に反応して、放射方向の
変位は外に向かい、コンデンサの間隔は開く。それか
ら、もしポストが長径軸方向に接続されるなら、放射方
向変位は内側へ向かい、トランスジューサは接近する間
隔の型になる。各ポストは、支持アーム22の一つを固定
する。ポストは、抵抗溶接によって接合されるために好
ましくは金属製であるから、絶縁リング30はポスト28を
囲み関連した支持アーム22とポストを連結する。この絶
縁リング39は、硝子のビードかあるいは当業者に公知の
種々の他の絶縁材料のどれかであってもよい。好ましく
は、図１に詳細に示されているように、各支持アーム
は、軸方向に間隔をおかれた一対のポストによって非円
形部18方向に固定され、支持アームの高度の安定性と振
動や衝撃に対する強化された抵抗度をもたらす。図１お
よび図２に示される電極24、24のための取り付け装置
が、非円形部18の壁の放射方向変位と、可変コンデンサ
26、26を形成する電極24、24の間隔の変化とを一対一に
対応させている。この形状は、比較的高い雑音対信号比
をもっていて、幾分大きな程度（例えば0.0254mm以上）
の導管壁の物理的変位を必要とする。これは、また必要
な内力を引き出すために導管11内には相当の流圧がある
ことと、導管の壁の厚さや材料には相当な降伏強度を持
つように選択されることとが必要である。したがって、
図１及び図２に示される装置は、例えば要求される強度
と変動に適した壁の厚さをもつ外部直径6.35mmの導管に
対して7.03kg/cm²以下の低圧力の範囲の測定に最も使用
される。かなりの降伏強度の材料を使用することが出来
ない場所とか、高い圧力範囲でも動作するためには、図
３、４、4A、５及び5Aにある電極の取り付け装置を使用
することが好ましいと分った。

図３及び４の実施例において、最大の放射変位点での
非円形部18の壁の放射変位は、一対のレバーアーム32、
32の自由端に固定された一対の電極24′、24′に伝達さ
れる。第一撓みプレート34、34と一対の第二撓みプレー
ト36、36は、レバーアーム間を接続していて、その結
果、電極を非円形部18と連結する。第一撓みプレート34
は、好ましくは長径軸の端部で非円形部18と交差して伸
び、タック溶接して鑞接されるか、抵抗溶接されるか、
もしくは他の方法でこの非円形部18と各撓みプレートの
中点で固定される。撓みプレート34、34の外端部は、そ
の後溶接されるか若しくは別の方法でレバーアーム32、
32に固定される。第一撓みプレートは、レバーアーム3
2、32が回動する枢軸点となる。撓みプレート34、34
は、共面であり、好ましくはＨ型撓みプレート組立体を
生じる横断接続ストリップによって共面関係に維持され
る。

力学的な安定と平衡をもたらすために、レバーアーム
は、好ましくは非円形部18とほぼ一致していて、間隔を
おいて平行関係にある幅の広い支持基部32aをもつ。過
渡的なネック部32bは、各支持基部32aの取り付け平面32
c、32cから長く伸ばされ比較的幅の狭いアーム部32dへ
と次第に狭まくなっている。取り付けポスト28′は、好
ましくは誘電材料から形成される電極取り付けプレート
38を支持する。そしてこの取り付けプレートが、リング
状の蒸着金属表面40を保持して可変コンデンサの電極2
4′の伝導要素として機能する。ポスト28′は、好まし
くは各レバーアーム部32dの自由端に位置付けられる。

図３に詳しく図示されているように、レバーアームの
支持基部32aは、スポット抵抗溶接等によって第二撓み
プレート36の一方の一端部にしっかりと接合されている
ほぼ軸方向に調整された取り付け面32fとともに切断部3
2eをもつ。撓みプレート36、36のもう一方の端部は、図
４に詳しく図示したように、タック溶接して鑞接される
か、抵抗溶接されるか、もしくは他の方法で非円形部18
の外面にしっかりと接合される。好ましくは、第二撓み
プレートと非円形部18との接合点は、非円形部の放射変
位が最大となる点である。第二撓みプレートは、非円形
部の壁の変動方向にほぼ調整されていて、その結果、壁
の変動を直接レバーアームに伝達する。レバーアームの
基部は、さらに取り付け面32fを越えて突出する部分32
e、32eを有する。これらは、アーム部分32dと電極2
4′、24′の重量の平衡をとる役目をする。寸法は、ア
ーム組立体の重心が撓み平面34と一致して衝撃と振動に
対しての抵抗度を最大にするようにする。

レバーアームは第一撓みプレート34、34を中心として
旋回するので、第二撓みプレートによって伝達される変
動は、第一撓みプレートの接合点から第二撓みプレート
までの図４にある距離ｂと、レバーアームと第一撓みプ
レートの接合点から電極24′、24′の接合点までの図４
にある距離ａとであらわされる比a/bによって増幅、あ
るいは減縮される（この記述のために、「増幅」が、増
幅（a/b＞１）と減縮（a/b＜１）の両方、さらにはa/b
比が１の場合をも含んでいることは理解されるであろ
う）。非円形部18の壁の変動を増幅させるためには１以
上のa/b比を持つことが一般に好ましい。可変コンデン
サは、非円形部の壁の変位に反応して動くレバーアーム
に対峙して両方固定される一対の電極によって形成され
る。非円形部の短径紬方向に固定された第二撓みプレー
ト36、36によって、流圧の増大が外方向への放射変位を
生じさせて空隙が減じるコンデンサをつくる。長径軸方
向にこれらのプレートを固定することによって、空隙が
開くコンデンサとなる。

図３及び図４の構造で達成される増幅量は、要求され
る一定の応用の小型化と、それらの長さが増大するのに
つれて振動及び衝撃に対するアーム部分32dの感度が増
大することによって制限される。応用次第で、伝導材料
から形成された長いレバーアームから生じる増大した熱
経路は、測定の誤差も生じる可能性がある。振動と衝撃
による誤差に対してより良い防止策を提供することを補
助するために、補助的な撓みプレート42、42が好ましく
は使用される。これらは、ほぼ放射状にレバーアーム部
32dへ伸長する。図４にあるように、各プレート42は、
非円形部18の外面、あるいは図４に点線で示したような
プレート36、36に端部を固定される。製造と組立ての単
純化のために、プレート42は、好ましくはプレート36、
36に一体的に接合される。各撓みプレートの反対の端部
は、抵抗溶接等によってレバーアーム部32dにしっかり
と接合される。正確な位置と方向付けは、プレート42、
42がレバーアーム32d、32dと平行な方向への移動を制限
している限り重要でない。この構造により、レバーアー
ムと撓みプレート32と電極を含んでいて変動を感知する
小組立体は、一体として非円形部上を容易に滑らせるこ
とができてそこに溶接することができる。その後、好ま
しくは、アーム42、42を備えた撓みプレート36、36は、
取り付けられた小組立体の上に組み立てられる。これ
は、組立てにおいて非常な利点となると共に製造費の削
減になる。

図５は、図３及び図４のレバーアームの構造の現在あ
る好ましい別の実施例を示す。同様の部分には同様の参
照番号で付してあるが、図５の実施例で改良されている
部分にはプライム符号（ダッシュ）を付した。図６は、
流圧の加えられる以前の変形状態にある非円形部18の壁
を表す非常に単純化された形状を実線で示し、円形形状
へ変化した変化後の形状を破線で示す。（破線の変化後
の形状は、正確には分かりやすくするために円形形状に
示される。しかしながら、非円形部18がわずかだけ形状
を変化するが、普通はその元来の変形されていない円形
形状には完全にはもどらないということは理解されるだ
ろう。）点Ｘ及びＹは、壁の曲げモーメントがゼロの点
（撓み点）を表す。点Ｘ及びＹは、また角θで表される
最大角変位を表す。

図５において、電極24′、24′は、レバーアーム3
2′、32′の自由端に接続されている。これらレバーア
ーム32′、32′は、屈曲点Ｘ及びＹ付近で非円形部18の
外面にアームの長尺方向の中点で接合されている。この
接合は、例えば、鑞接、スポット抵抗溶接、あるいはこ
れらの技術の結合によってできる。ここでは、アームは
初めスポット溶接されて位置を固定し、その後、鑞接さ
れて接合点の力学強度を付加する。各レバーアーム32′
は、対峙するレバーアーム32′の部分32d′と間隔をお
いて平行な関係で伸びる部分32d′をもち、伝導プレー
トと適当な絶縁体を使った支持ポストをその自由端に取
り付けて、可変容量トランスジューサ26′を形成する。
各レバーアームは、さらに最大角の変位点において非円
形部に正接する方向にほぼ方向ずけられる斜走部分32
b′を有する。この取り付けは、非円形部分18が加えら
れる流圧に反応して形状を変化する場合にレバーアーム
の回転変動を妨げないように導管部分18とのレバーアー
ム部32b′の接合点若しくは線の両側に隙間を設ける。

各レバーアーム32′は、さらに、好ましい形状では部
分32d′にほぼ平行に伸び、導管部分18と間隔おいた32
a′をも有する。基部32a′は、導管と接合されずに、好
ましくはアーム部分32d′及び付属電極と平衡を保つた
めに自由に伸びている。この平衡が、トランスジューサ
に作用する重力や振動あるいは衝撃のような外力の作用
を減少する。もしこの平衡を行わなければ、このトラン
スジューサは、導管部分18の断面の形状の変化を反映し
ない可変容量空隙のさらに大きな誤差を生じ易い。

図4A及び図5Aは、それぞれ図４及び図５にある本発明
の別の実施例を示す（同一部分は関連する番号で示
す）。図4A及び図5Aの実施例において、アーム部分32a
及び32a′は、非円形部分18を覆って伸長してポスト2
8′か、あるいは硝子ビードのような適当な絶縁支持体
に電極24′を取り付ける。対峙する一対の電極24′は、
アーム部分32a、32a′に取り付ける第二可変コンデンサ
26′を構成する。好ましくは図にあるようにアーム部分
の自由端近くがよい。このように、図4A及び図5Aの両方
の実施例において、レバーアーム32及び32′は、アーム
の旋回支軸点の対峙する両端に取り付けられた一対の可
変コンデンサを支持してプッシュプルモードで動作する
トランスジューサを提供する。非円形部18の圧力応答変
位は、対のうちの一方のコンデンサが開くと、もう一方
は閉じるようにレバーアームを変動させる。公知技術と
して知られているように、このモードの動作は、優れた
感応性とか単一の可変コンデンサの場合より電子的に線
形にするのに容易である出力といった多数の動作利点を
持つ。

図4A及び図5Aのプッシュプルの実施例は、さらに好ま
しくは各アームの組立体の重心が撓み平面（図4Aの第一
撓みプレート34で示される）あるいは最大角変位の点Ｘ
若しくはＹと一致するように構成される。いくつかの場
合に、第二コンデンサ26′と、ポスト28′のようなその
付属マウントと、レバーアーム部32a若しくは32a′は、
レバーアームの支軸の反対側にある可変コンデンサ2
6′、その付属マウント、レバーアーム部と釣り合うよ
うに動作する。この支軸装置が、特に衝撃や振動に応答
する力学的動作を向上させる。しかしながら、これらの
プッシュ・プル装置が図３〜４の実施例のような単純な
“スリップ・オーバー”組立体にできないので、組立が
さらに複雑でコストがかかるものであることは注目され
るべきである。

図７は、本発明によるフロースルー圧力トランスジュ
ーサの歪計器の実施例を示す。四つの歪み計器Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは、断面の長軸及び短軸で非円形部18に固定され
ている。この非円形部18は、図１〜５に関連して上に記
述した卵形導管部と同一部分である。歪計器は、よく知
られた方法で外面に固定されて導管の隣接部に亙る導管
18の表面応力や表面張力の合成力を測定する。図７に好
ましい形状で示されるこの部分18の卵形に対して、歪計
器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして図示した位置は、最大引張り歪
（歪計器Ｂ及びＤに隣接している）若しくは最大圧縮歪
（歪計器Ａ及びＣにおいて）の表われる導管部分18にあ
る部分と一致する。図８は、ブリッジ回路において調整
される歪計器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えた従来のホイートス
トーンブリッジ回路の形状を示す。そのため、これら
は、導管部18内の流圧を示す出力電圧信号を供給する。

種々の動作範囲に反応し容易に適応できるトランスジ
ューサを説明してきた。このトランスジューサは、構成
が比較的低コストですみ、容易に組立てられ、組立時若
しくは動作時の電子工学に対する損傷のリスクを少なく
し、動作時には正確で信頼でき、公知の従来技術の閉端
部圧力トランスジューサよりさらに容易に清潔にし得る
トランスジューサである。上に図示し説明した好ましい
フロースルーの実施例において使用されるとき、本発明
は、上記の利点の全てを提供できる一方、トランスジュ
ーサが先行する流体の流れによる材料で次の流体の流れ
を汚さない高い信頼度で清潔にされ得るようにトランス
ジューサ内には際立った死容積（死角）が存在しないと
いう非常に重要な利点をも提供できる。百万分一の汚染
レベルで流体の流れの清潔さは、信頼性をもって再現性
良く達成され得る。非フロースルー応用においてさえ、
本発明の種々の前記利点は、本発明を他の圧力測定方式
に対して競合的な測定方式にする。

本発明の詳細な説明と漆付図面を上のように記述した
ことから当業者にとって各種の変更及び修正が相当でき
るであろう。例えば、第一プレート（もしくは二つの第
一プレート）34、34は、図４に斜線で示されるように電
極から第二撓みプレートの反対側のベース部32a、32a間
に固定され得る。この調整は、レバーの異なる段階付け
を行うが、さらに支軸点の位置や、支軸から負荷及び力
の付加点へ伸びるアームの相対的長さに影響される動作
の増幅若しくは減縮をもたらす。目立った欠点は、電極
とその支持組立体が非円形部上の位置に電極の組立体を
溶接する前に非円形部の全体に亙って容易には滑らせる
ことができないということである。また、本発明は、導
管を流れる流体をもつ導管11について記述したけれど
も、本発明の原理が、あまり厳密でない動作要件をもつ
もっと従来の応用に対しても使用できるということは理
解されるであろう。トランスジューサは、平端部をも
ち、従来のスクリューフィッティング若しくは他の公知
の接続調整を使うシステムに接合される。このような補
正及び変更は次の請求項の範囲内に含ませたつもりであ
る。

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口部分（ｉ）と、導管を非円形の断面に
   変形することによって形成される前記入口に隣接して配
   される部分（ii）と、前記非円形部と前記入口の間に伸
   びる第一過渡領域（iii）とをもつ一つの凹み導管であ
   って、前記導管は、流体の圧力に応答して前記非円形断
   面から円形断面へ放射状に変形する傾向と、前記放射変
   位の程度と、流体の圧力に対応する前記非円形部の少な
   くとも一か所で表面の応力及び張力とをもつ材料よりな
   っている前記導管と、 可変コンデンサを形成する少なくとも一対の間隔をおい
   た電極と、 前記電極を前記非円形部の外側に取り付けるための手段
   及び両方の前記電極の対応する動きを通して前記放射変
   位を流圧に対応する電気信号へ転換するために、前記電
   極を前記非円形部の外側に取り付けるための手段と、 を有するトランスジューサ内で流体の圧力を測定するた
   めのトランスジューサ。
2. 【請求項２】前記導管が、出口部と、前記出口部と前記
   非円形部の間にある第二過渡領域と、を有して圧力が測
   定される流体に対してフロースルー機能を提供し、 前記導管が、死角を無くして滑らかに輪郭付けられた内
   面をもつ、 請求項１に記載のトランスジューサ。
3. 【請求項３】前記取り付け手段が、一対の固定レバーア
   ームと、各前記レバーアームの一方の端部に電極の一つ
   を取りつけるための手段と、前記レバーアームを前記非
   円形部の外部に接合するための手段とを有して、前記非
   円形部について前記放射変位を対応する前記レバーアー
   ムの角度変位に転換する、 請求項１に記載のトランスジューサ。
4. 【請求項４】前記非円形部が卵形断面をもち、前記取り
   付け手段が前記レバーアームを前記非円形部の最大角歪
   み点に直接取り付けるための手段を有する、 請求項３に記載のトランスジューサ。
5. 【請求項５】前記レバーアームの各々が、最大角変位の
   関連した点の反対側にある一つのアーム部をもっていて
   平衡を保ち、前記電極を取り付ける前記アーム部の長さ
   が、最大角歪みを力学的に増幅させる、 請求項４に記載のトランスジューサ。
6. 【請求項６】前記少なくとも一対の間隔をおいた電極
   が、前記レバーアームの各々の前記一端部に取り付けら
   れた一対の第一電極と、前記レバーアームの各々の反対
   端部に取り付けられた一対の第二電極とを有し、プッシ
   ュプルモードで動作する一対の可変コンデンサを形成す
   る請求項５に記載のトランスジューサ。
7. 【請求項７】前記レバーアームが、前記コンデンサとそ
   の関連した取り付け手段と前記レバーアームの関連手段
   の隣接部分とが互いに釣り合うような一点で前記非円形
   部に接合される、請求項５に記載のトランスジューサ。
8. 【請求項８】前記接合位置が、各前記レバーアームと前
   記取り付け手段とこれに固定された電極との重心と、一
   致する請求項５に記載のトランスジューサ。
9. 【請求項９】前記取り付け手段が、直径方向に対峙する
   関係で前記非円形部に取り付けられた二つの支持アーム
   を有する請求項１に記載のトランスジューサ。
10. 【請求項１０】前記支持アームが、一方の端部に前記電
    極を保持し、もう一方の端部で平衡をとっている請求項
    ９に記載のトランスジューサ。
11. 【請求項１１】前記支持アームの各々が、前記取り付け
    点を除いて間隔おいた関係で前記非円形部を囲むように
    適応されたそれらの中央に形成される一つの溝形部をも
    つ請求項９に記載のトランスジューサ。
12. 【請求項１２】前記非円形部の外部に固定される少なく
    とも一つのポストを含む取り付け手段と、前記少なくと
    も一つのポストに固定され前記支持アームの関連した一
    方を取り付ける絶縁リングと、をさらに有する請求項11
    に記載のトランスジューサ。
13. 【請求項１３】非円形部のほぼ長尺軸方向に配列された
    複数のポストがある請求項12に記載のトランスジュー
    サ。
14. 【請求項１４】前記支持アームが金属製で、前記電極が
    前記支持アームの自由端を構成する請求項９に記載のト
    ランスジューサ。
15. 【請求項１５】前記接続手段が、前記レバーアームに固
    定されて前記電極で前記放射変位を力学的に増幅させる
    請求項３に記載のトランスジューサ。
16. 【請求項１６】前記接続手段が、前記レバーアーム間に
    固定された少なくとも一つの第一撓みプレート（ｉ）
    と、前記非円形部と前記レバーアームの間にそれぞれ固
    定された少なくとも二つの第二撓みプレート（ii）とを
    有し、 前記第二撓みプレートの前記固定の前記点が、前記電極
    に対して前記少なくとも一つの第一撓みプレートの反対
    側にあって、 それによって、前記放射変位が、前記少なくとも二つの
    第二撓みプレートによって前記レバーアームに伝達さ
    れ、前記少なくとも一つの第一撓みプレートを中心にし
    てレバーアームを旋回させる、 請求項15に記載のトランスジューサ。
17. 【請求項１７】複合の第一撓みプレートがあって、これ
    らが共面である請求項16に記載のトランスジューサ。
18. 【請求項１８】前記少なくとも一つの第一撓みプレート
    がその中点で前記非円形部に固定される請求項16に記載
    のトランスジューサ。
19. 【請求項１９】前記取り付け手段が二つの補助撓みプレ
    ートを各々含み、もう一方の端部で前記レバーアームの
    一つに固定される請求項16に記載のトランスジューサ。
20. 【請求項２０】前記電極の取り付け手段が、前記レバー
    アームの自由端に支持されたポストに取り付けられた誘
    電体プレートを有する請求項３に記載のトランスジュー
    サ。
21. 【請求項２１】前記少なくとも一対の間隔をおいた電極
    が、前記レバーアームの各々の前記一端部に取り付けら
    れた一対の第一電極と、前記レバーアームの各々の反対
    端部に取り付けられた一対の第二電極とを有し、プッシ
    ュプルモードで動作する一対の可変コンデンサを形成す
    る請求項３に記載のトランスジューサ。
22. 【請求項２２】前記レバーアームが、前記コンデンサと
    その関連した取り付け手段と前記レバーアームの関連手
    段の隣接部分とが互いに釣り合うような一点で前記非円
    形部に接合される請求項21に記載のトランスジューサ。
23. 【請求項２３】前記接合位置が、各前記レバーアームと
    前記取り付け手段とそれに固定された電極との重心と一
    致する請求項22に記載のトランスジューサ。