JP3199103B2 - 差圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入出力ヒステリシス特
性及び過大圧ヒステリシス特性が向上された差圧測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、実開昭６０―１８１６
４２号に示されている。図において、

【０００３】１はハウジングで、円柱状の首部１Ａと、
首部１Ａの端部外周縁部１Ｃにおいて、溶接接続された
ブロック状の受圧部１Ｂとよりなる。ハウジング１の両
側に高圧側フランジ２、低圧側フランジ３が溶接等によ
って固定されており、両フランジ２，３には測定せんと
する圧力ＰH の高圧流体の導入口５、圧力ＰL の低圧流
体の導入口４が設けられている。

【０００４】ハウジング１内に圧力測定室６が形成され
ており、この圧力測定室６内にセンタダイアフラム７と
シリコンダイアフラム８が設けられている。センタダイ
アフラム７とシリコンダイアフラム８は、それぞれ別個
に圧力測定室６の壁に固定されており、センタダイアフ
ラム７とシリコンダイアフラム８の両者でもって圧力測
定室６を２分している。センタダイアフラム７と対向す
る圧力測定室６の壁には、バックプレ―ト６Ａ，６Ｂが
形成されている。

【０００５】センタダイアフラム７は周縁部をハウジン
グ１にリング状に溶接７１されている。シリコンダイア
フラム８は、全体が単結晶のシリコン基板から形成され
ている。シリコン基板の一方の面にボロン等の不純物を
選択拡散して４っのストレンゲ―ジ８０を形成し、他方
の面を機械加工、エッチングし、全体が凹形のダイアフ
ラムを形成する。

【０００６】４っのストレインゲ―ジ８０は、シリコン
ダイアフラム８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、２つが引
張り、２つが圧縮を受けるようになっており、これらが
ホイ―トストン・ブリッジ回路に接続され、抵抗変化が
差圧ΔＰの変化として検出される。

【０００７】８１は、ストレインゲ―ジ８０に一端が取
付けられたリ―ドである。８２は、リ―ド８１の他端が
接続されたハ―メチック端子である。支持体９はハ―メ
チック端子を備えており、支持体９の圧力測定室６側端
面に低融点ガラス接続等の方法でシリコンダイアフラム
８が接着固定されている。ハウジング１と高圧側フラン
ジ２、および低圧側フランジ３との間に、圧力導入室１
０，１１が形成されている。

【０００８】この圧力導入室１０，１１内に隔液ダイア
フラム１２，１３を設け、この隔液ダイアフラム１２，
１３と対向するハウジング１の壁１０Ａ，１１Ａに隔液
ダイアフラム１２，１３と類似の形状のバックプレ―ト
が形成されている。隔液ダイアフラム１２，１３とバッ
クプレ―ト１０Ａ，１１Ａとで形成される空間と、圧力
測定室６は、連通孔１４，１５を介して導通している。

【０００９】そして、隔液ダイアフラム１２，１３間に
シリコンオイル等の封入液１０１，１０２が満たされ、
この封入液が連通孔１６，１７を介してシリコンダイア
フラム８の上下面にまで至っている、

【００１０】封入液１０１，１０２はセンタダイアフラ
ム７とシリコンダイアフラム８とによって２分されてい
るが、その量が、ほぼ均等になるように配慮されてい
る。２１は、受圧部１Ｂに設けられ封入液１０１，１０
２をハウジング１内に封入する封入手段である。この場
合は、封入孔２１１と封入ボ―ル２１２と封止捩子２１
３とよりなる。

【００１１】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、隔液ダイアフラム１２に作用する圧力が、
封入液１０１によって、シリコンダイアフラム８に伝達
される。一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダ
イアフラム１３に作用する圧力が封入液１０２によって
シリコンダイアフラム８に伝達される。

【００１２】この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応
じてシリコンダイアフラム８が歪み、この歪み量がスト
レインゲ―ジ８０に因って電気的に取出され、差圧の測
定が行なわれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図５に示す如く、センターダイアフ
ラム７を両側のボディ３１で挟み込み三者一体に、セン
ターダイアフラム７の外周部を溶接３２して固定してい
る。このような構造における問題点は以下の通りであ
る。

【００１４】（１）ＴＩＧ溶接等により、溶け込み深さ
を浅くすると、センターダイアフラム７を挟み付ける力
が弱く、また、溶接部３２からセンターダイアフラム７
の変形の支点部３３までの距離が長くなる。

【００１５】このことにより、差圧あるいは過大圧が印
加され、センターダイアフラム７が変位し、元の位置に
戻ったときに、両側のボディ３１とセンターダイアフラ
ム７との接触部分の摩擦あるいは支点部３３の挟み力の
弱さにより、ヒステリシスを生じ、差圧測定装置の出力
誤差となる。

【００１６】（２）電子ビーム溶接等により、溶け込み
深さを深くすると、図６に示す如く、溶接歪により、両
側のボディ３１が大きく変形するため、センターダイア
フラム７を挟み付ける力のばらつきが大きくなり、支点
部３３の摩擦が大きくなり、差圧測定装置の出力誤差と
なる。

【００１７】次に、上記（１）（２）を改善する目的
で、図７に示す如く、支点部３３部分をテーパ状３４に
する方法があるが、テーパーの量は、溶接の歩留りを考
えると、数１０μｍ程度しか取れず、従って、支点部３
３の挟み込み力は大きくできず、あまり効果はない。

【００１８】次に、図８に示す如く、コの字形ボディ３
５にセンターダイアフラム７を入れて、他のボディ３６
で、蓋をする構造もあるが、センターダイアフラム７の
固定３７と、他のボディ３６の固定３８にそれぞれ溶接
が必要であり、作業工程が増えてしまう欠点を有する。
本発明は、この問題点を、解決するものである。

【００１９】本発明の目的は、従来と同じ作業工程で、
センターダイアフラム７とボディ３１の接触部分を短く
でき、溶接歪の影響を少なくし、支点部３３の押さえ力
を強くする構造により、センターダイアフラム７の入出
力ヒステリシス特性及び過大圧ヒステリシス特性が向上
された差圧測定装置を提供するにある。すなわち、入出
力ヒステリシス特性及び過大圧ヒステリシス特性が向上
された差圧測定装置を提供するにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）センターダイアフラムの周縁部分を挟むと共に該
センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンターダイ
アフラム室を構成する２個のボディと、該ボディに一面
が取付られ圧力センサを内蔵する首部とを具備する差圧
測定装置において、頭部が頭を切った円錐形状であって
該円錐の斜面の延長面が前記センターダイアフラムの周
縁部分のボディによる挟持面と交差する凸形ボディと、
頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなす凹形ボディ
と、前記円錐の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボ
ディ部分とに沿って設けられ電子ビーム溶接あるいはレ
ーザ溶接により形成された溶接部とを具備したことを特
徴とする差圧測定装置。 （２）センターダイアフラムの周縁部分を挟むと共に該
センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンターダイ
アフラム室を構成する２個のボディと、該ボディに一面
が取付られ圧力センサを内蔵する首部とを具備する差圧
測定装置において、頭部が頭を切った円錐形状であって
前記円錐の斜面の延長面が前記センターダイアフラムの
周縁部分のボディによる挟持面と交差する凸形ボディ
と、頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなし他の面
に前記首部が一体に形成された凹形ボディと、前記円錐
の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボディ部分とに
設けられ電子ビーム溶接あるいはレーザ溶接により形成
された溶接部とを具備したことを特徴とする差圧測定装
置。 を構成したものである。

【００２１】

【作用】以上の構成において、高圧側から圧力が作用し
た場合、隔液ダイアフラムに作用する圧力が封入液によ
ってシリコンダイアフラムに伝達される。一方、低圧側
から圧力が作用した場合、隔液ダイアフラムに作用する
圧力が封入液によってシリコンダイアフラムに伝達され
る。従って、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコ
ンダイアフラムが歪み、この歪み量がストレインゲ―ジ
に因って電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。

【００２２】而して、２個のボディとセンターダイアフ
ラムを固定する溶接部の先端部分が、センターダイアフ
ラムのボディによる挟持面の支点近接部分に存在しない
様に、溶接面と挟持面とが相互に交差するようにされた
ので、溶接部の溶け込み深さのばらつきの影響を気にす
る必要がなく、センターダイアフラムの周縁部分の溶接
固定位置は正確に決定できる。従って、溶接部の溶け込
み深さのばらつきの分の余裕を取る必要がなく、センタ
ーダイアフラムの周縁部分の溶接固定位置を、支点部に
近接して配置することができる。以下、実施例に基づき
詳細に説明する。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図２は図１の詳細説明図である。図において、図４と同
一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図４と相違部
分のみ説明する。

【００２４】４１は、頭部４１１が頭を切った円錐形状
であって、円錐の斜面４１２の延長面が、センターダイ
アフラム７の周縁部分のボディによる挟持面７１と交差
する凸形ボディである。

【００２５】この場合は、図１に示す如く、４５°の円
錐形をなす。なお、角度については４５°に限ることは
なく、要するに、円錐の斜面４１２の延長面が、センタ
ーダイアフラム７の周縁部分のボディによる挟持面７１
と交差すればよい。なお、「頭を切った円錐形状」に就
いては、例えば、「機械工学便覧」 日本機械学会著
日本機械学会発行 １９９０年５月３１日発行 新版４
刷 第Ａ３−１１頁 図（２３）に示されている。

【００２６】４２は、頭部４２１が凸形ボディ４１と嵌
合する凹形状をなす凹形ボディである。４３は、円錐の
斜面４１２部分と円錐の斜面４１２が接する凹形ボディ
４２部分に沿って設けられ、電子ビーム溶接あるいはレ
ーザ溶接により形成された溶接部である。４４は、セン
ターダイアフラム７の変形の支点部である。

【００２７】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、隔液ダイアフラム１３に作用する圧力が封
入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達され
る。一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイア
フラム１２に作用する圧力が封入液１０１によってシリ
コンダイアフラム８に伝達される。

【００２８】従って、高圧側と低圧側との圧力差に応じ
てシリコンダイアフラム８が歪み、この歪み量がストレ
インゲ―ジ８０に因って電気的に取出され、差圧の測定
が行なわれる。

【００２９】而して、２個のボディ４１，４２とセンタ
ーダイアフラム７を固定する溶接部４３の先端部分が、
センターダイアフラム７のボディ４１，４２による挟持
面の支点４４近接部分に存在しない様に、溶接面と挟持
面とが相互に交差するようにされたので、溶接部４３の
溶け込み深さのばらつきの影響を気にする必要がなく、
センターダイアフラム７の周縁部分の溶接固定位置は正
確に決定できる。

【００３０】従って、溶接部４３の溶け込み深さのばら
つきの分の余裕を取る必要がなく、センターダイアフラ
ム７の周縁部分の溶接固定位置を、支点部４４に近接し
て配置することができる。

【００３１】この結果、 （１）センターダイアフラム７の周縁部分の溶接固定位
置が正確に決定できる。 （２）センターダイアフラム７の周縁部分の溶接固定位
置から、支点部４４までの距離が短くできるので、ヒス
テリシス発生の原因であるボディ４１，４２との接触部
を短くできる。

【００３２】（３）溶接歪による変形がなく、支点４４
が移動するおそれを小さくすることができる。 （４）溶接歪による変形がなく、また、支点部４４近く
まで溶接出来るので、センターダイアフラム７の、ボデ
ィ４１，４２による挟持部分の押さえ力が十分に得られ
る。

【００３３】（５）溶接の溶け込み深さのばらつきの影
響を殆ど受けない。 （６）溶接歪による支点部の浮き上がりを避ける事がで
き、支点部４４の位置を正確に配置することができる。

【００３４】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、凹形ボディ４２と首部
１Ａとを一体にしたボディ５１を構成したものである。
従来例の如く、首部１Ａと受圧部１Ｂとを固定する溶接
部１Ｃが不要となり、コストを低減する事ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、 （１）センターダイアフラムの周縁部分を挟むと共に該
センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンターダイ
アフラム室を構成する２個のボディと、該ボディに一面
が取付られ圧力センサを内蔵する首部とを具備する差圧
測定装置において、頭部が頭を切った円錐形状であって
該円錐の斜面の延長面が前記センターダイアフラムの周
縁部分のボディによる挟持面と交差する凸形ボディと、
頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなす凹形ボディ
と、前記円錐の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボ
ディ部分とに沿って設けられ電子ビーム溶接あるいはレ
ーザ溶接により形成された溶接部とを具備したことを特
徴とする差圧測定装置。 （２）センターダイアフラムの周縁部分を挟むと共に該
センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンターダイ
アフラム室を構成する２個のボディと、該ボディに一面
が取付られ圧力センサを内蔵する首部とを具備する差圧
測定装置において、頭部が頭を切った円錐形状であって
前記円錐の斜面の延長面が前記センターダイアフラムの
周縁部分のボディによる挟持面と交差する凸形ボディ
と、頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなし他の面
に前記首部が一体に形成された凹形ボディと、前記円錐
の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボディ部分とに
設けられ電子ビーム溶接あるいはレーザ溶接により形成
された溶接部とを具備したことを特徴とする差圧測定装
置。 を構成した。

【００３６】この結果、特許請求項１によれば、 （１）センターダイアフラムの周縁部分の溶接固定位置
が正確に決定できる。 （２）センターダイアフラムの周縁部分の溶接固定位置
から、支点部までの距離が短くできるので、ヒステリシ
ス発生の原因であるボディとの接触部を短くできる。

【００３７】（３）溶接歪による変形がなく、支点が移
動するおそれを小さくすることができる。 （４）溶接歪による変形がなく、また、支点部近くまで
溶接出来るので、センターダイアフラムの、ボディによ
る挟持部分の押さえ力が十分に得られる。

【００３８】（５）溶接の溶け込み深さのばらつきの影
響を殆ど受けない。 （６）溶接歪による支点部の浮き上がりを避ける事がで
き、支点部の位置を正確に配置することができる。ま
た、特許請求項２によれば、首部と受圧部とを固定する
溶接部が不要となり、コストを低減する事ができる。

【００３９】従って、本発明によれば、入出力ヒステリ
シス特性及び過大圧ヒステリシス特性が向上された差圧
測定装置を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の要部詳細説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】図４の動作説明図である。

【図７】図４の動作説明図である。

【図８】従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。

【符号の説明】

１ ハウジング １Ａ 首部 １Ｂ 受圧部 １Ｃ 溶接 ２ 高圧側フランジ ３ 低圧側フランジ ４ 導入口 ５ 導入口 ６ 圧力測定室 ６Ａ バックプレ―ト ６Ｂ バックプレ―ト ７ センタダイアフラム ８ シリコンダイアフラム ９ 支持体 １０ 圧力導入室 １０Ａ バックプレ―ト １１ 圧力導入室 １１Ａ バックプレ―ト １２ 隔液ダイアフラム １３ 隔液ダイアフラム １４ 連通孔 １５ 連通孔 １６ 連通孔 １７ 連通孔 ３１ ボディ ３２ 溶接部 ３３ 支点部 ３４ テーパー部 ３５ コの字状のボディ ３６ ボディ ３７ 固定 ３８ 固定 ４１ 凸形ボディ ４１１ 頭部 ４１２ 斜面 ４２ 凹形ボディ ４２１ 頭部 ４３ 溶接部 ４４ 支点部 ８０ ストレインゲ―ジ １０１ 封入液 １０２ 封入液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−128170（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−139447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−42433（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−12638（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−116750（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センターダイアフラムの周縁部分を挟むと
   共に該センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンタ
   ーダイアフラム室を構成する２個のボディと、 該ボディに一面が取付られ圧力センサを内蔵する首部と
   を具備する差圧測定装置において、 頭部が頭を切った円錐形状であって該円錐の斜面の延長
   面が前記センターダイアフラムの周縁部分のボディによ
   る挟持面と交差する凸形ボディと、 頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなす凹形ボディ
   と、 前記円錐の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボディ
   部分とに沿って設けられ電子ビーム溶接あるいはレーザ
   溶接により形成された溶接部とを具備したことを特徴と
   する差圧測定装置。
2. 【請求項２】センターダイアフラムの周縁部分を挟むと
   共に該センターダイアフラムの両面側にそれぞれセンタ
   ーダイアフラム室を構成する２個のボディと、 該ボディに一面が取付られ圧力センサを内蔵する首部と
   を具備する差圧測定装置において、 頭部が頭を切った円錐形状であって前記円錐の斜面の延
   長面が前記センターダイアフラムの周縁部分のボディに
   よる挟持面と交差する凸形ボディと、 頭部が該凸形ボディと嵌合する凹形状をなし他の面に前
   記首部が一体に形成された凹形ボディと、 前記円錐の斜面部分と該円錐の斜面が接する凹形ボディ
   部分とに設けられ電子ビーム溶接あるいはレーザ溶接に
   より形成された溶接部とを具備したことを特徴とする差
   圧測定装置。