JPH0130407B2 - - Google Patents
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- JPH0130407B2 JPH0130407B2 JP57005792A JP579282A JPH0130407B2 JP H0130407 B2 JPH0130407 B2 JP H0130407B2 JP 57005792 A JP57005792 A JP 57005792A JP 579282 A JP579282 A JP 579282A JP H0130407 B2 JPH0130407 B2 JP H0130407B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、差圧等の物理量を電気量に変換する
ための物理量変換器に関するものである。
ための物理量変換器に関するものである。
この種の変換器として例えば米国特許第
3800413号明細書に記載されている静電容量式差
圧変換器が知られている。この差圧変換器におい
ては、金属製もしくは導電性コーテイング層を有
する検出ダイヤフラムによつて区分された２つの
圧力室に被測定圧力を導くと共に、両圧力室の検
出ダイヤフラムと対向する面にそれぞれ面状電極
を取付け、両圧力室間の差圧に応じて検出ダイヤ
フラムが両電極のいずれかの方へ変位した時、検
出ダイヤフラムと電極との間の静電容量が変化す
ることを利用して差圧を測定する。
3800413号明細書に記載されている静電容量式差
圧変換器が知られている。この差圧変換器におい
ては、金属製もしくは導電性コーテイング層を有
する検出ダイヤフラムによつて区分された２つの
圧力室に被測定圧力を導くと共に、両圧力室の検
出ダイヤフラムと対向する面にそれぞれ面状電極
を取付け、両圧力室間の差圧に応じて検出ダイヤ
フラムが両電極のいずれかの方へ変位した時、検
出ダイヤフラムと電極との間の静電容量が変化す
ることを利用して差圧を測定する。
しかし、この公知の差圧変換器には次のような
欠点がある。
欠点がある。
(1) 静圧による圧力室構造体のひずみが検出ダイ
ヤフラムに直接作用する構造であるため、静圧
の増大に伴つて検出ダイヤフラムの張力が増加
し、計器としての感度が低下する。
ヤフラムに直接作用する構造であるため、静圧
の増大に伴つて検出ダイヤフラムの張力が増加
し、計器としての感度が低下する。
(2) 圧力室構造体を取囲んでいる本体ブロツクに
生ずる熱ひずみが検出ダイヤフラムに直接作用
するため、温度変化による出力変動が大きい。
生ずる熱ひずみが検出ダイヤフラムに直接作用
するため、温度変化による出力変動が大きい。
(3) 過大差圧時に検出ダイヤフラムが電極面に大
きな力で押付けられるため検出ダイヤフラムに
過大な応力が生じ、これが測定誤差の原因とな
る。
きな力で押付けられるため検出ダイヤフラムに
過大な応力が生じ、これが測定誤差の原因とな
る。
本発明の目的は上記(1)〜(3)の欠点を除去し、高
精度な物理量変換器を提供することを目的とする
ものである。
精度な物理量変換器を提供することを目的とする
ものである。
この目的を達成するために本発明は、物理量検
出エレメントを内蔵した円筒状検出部と、この円
筒状検出部の外周上に装着された磁石リングと、
この磁石リングの外側にその外周面および両端面
との間に空隙を有して対向するように配置された
コアと、このコアと磁石リングとの間の空隙に満
たされた磁性流体とを備えて成り、円筒状検出部
および磁石リングがコア内に磁力によりフローテ
イング状態に保持されるようにしたものである。
出エレメントを内蔵した円筒状検出部と、この円
筒状検出部の外周上に装着された磁石リングと、
この磁石リングの外側にその外周面および両端面
との間に空隙を有して対向するように配置された
コアと、このコアと磁石リングとの間の空隙に満
たされた磁性流体とを備えて成り、円筒状検出部
および磁石リングがコア内に磁力によりフローテ
イング状態に保持されるようにしたものである。
以下、本発明を差圧変換器に適用した場合の一
実施例を詳細に説明する。
実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明による差圧変換器の一実施例を
示すものである。片面中央部に凹所を形成し、そ
の底面に金属薄膜から成る電極２を設けたセラミ
ツクスから成る円板状絶縁体１の外周に、軸方向
に磁化された磁石リング３を気密に装着してセル
ユニツト４を構成している。このようにして構成
されたセルユニツト４を２組用意し、凹所が対向
するようにし、金属製検出ダイヤフラム５を介挿
して当接し、磁石リング３上の溶接部６で気密に
結合する。このようにしてセルアセンブリ７が構
成される。なお、検出ダイヤフラム５で仕切られ
た両絶縁体１の凹所はそれぞれ圧力室８ａ，８ｂ
を形成する。
示すものである。片面中央部に凹所を形成し、そ
の底面に金属薄膜から成る電極２を設けたセラミ
ツクスから成る円板状絶縁体１の外周に、軸方向
に磁化された磁石リング３を気密に装着してセル
ユニツト４を構成している。このようにして構成
されたセルユニツト４を２組用意し、凹所が対向
するようにし、金属製検出ダイヤフラム５を介挿
して当接し、磁石リング３上の溶接部６で気密に
結合する。このようにしてセルアセンブリ７が構
成される。なお、検出ダイヤフラム５で仕切られ
た両絶縁体１の凹所はそれぞれ圧力室８ａ，８ｂ
を形成する。
セルアセンブリ７を、若干の空隙を介して取囲
むようにブロツクアセンブリ１０が設けられてい
る。ブロツクアセンブリ１０は、セルアセンブリ
７と同様に、全体として円柱状をしており、軸方
向に２分割された一対のブロツクユニツト１１，
１１から成つている。各ブロツクユニツト１１の
本体は例えばオーステナイト系ステンレス鋼など
の非磁性金属から成り、その内側の磁石リング３
に対向する部分には断面Ｌ字形の磁性材料から成
るコア１２が埋設されている。ブロツクユニツト
１１の内側すなわちセルユニツト４との対向側空
隙は圧力室１３を形成し、また反対側の背面には
シールダイヤフラム１４が気密に固着されてその
内側に受圧室１５が形成されている。圧力室１３
と受圧室１５とは通路１６を介して連通してい
る。両ブロツクユニツト１１，１１は溶接部１７
で全周にわたり気密に結合されてブロツクアセン
ブリ１０を構成する。
むようにブロツクアセンブリ１０が設けられてい
る。ブロツクアセンブリ１０は、セルアセンブリ
７と同様に、全体として円柱状をしており、軸方
向に２分割された一対のブロツクユニツト１１，
１１から成つている。各ブロツクユニツト１１の
本体は例えばオーステナイト系ステンレス鋼など
の非磁性金属から成り、その内側の磁石リング３
に対向する部分には断面Ｌ字形の磁性材料から成
るコア１２が埋設されている。ブロツクユニツト
１１の内側すなわちセルユニツト４との対向側空
隙は圧力室１３を形成し、また反対側の背面には
シールダイヤフラム１４が気密に固着されてその
内側に受圧室１５が形成されている。圧力室１３
と受圧室１５とは通路１６を介して連通してい
る。両ブロツクユニツト１１，１１は溶接部１７
で全周にわたり気密に結合されてブロツクアセン
ブリ１０を構成する。
コア１２と磁石リング３との間の空隙部には磁
性流体１８が充填される。この磁性流体１８は磁
石リング３およびコア１２と共に磁気回路を形成
し、磁石リング３の磁力により当該磁気回路をな
す空隙部分に保持されると共に、セルアセンブリ
７をブロツクアセンブリ１０内にそれと接触する
ことなく平衡位置に保持される。この磁性流体１
８としては、たとえば、エステル系液体に磁性粉
末（マグネタイト）が混合されたコロイド状液体
を使用することができる。
性流体１８が充填される。この磁性流体１８は磁
石リング３およびコア１２と共に磁気回路を形成
し、磁石リング３の磁力により当該磁気回路をな
す空隙部分に保持されると共に、セルアセンブリ
７をブロツクアセンブリ１０内にそれと接触する
ことなく平衡位置に保持される。この磁性流体１
８としては、たとえば、エステル系液体に磁性粉
末（マグネタイト）が混合されたコロイド状液体
を使用することができる。
セルアセンブリ７の圧力室８ａ，８ｂはそれぞ
れ絶縁体１にあけられた通路９を介して所属の圧
力室１３に連通している。
れ絶縁体１にあけられた通路９を介して所属の圧
力室１３に連通している。
電極２のリード線２０は磁性流体１８に接触す
ることなく、絶縁体１およびブロツクユニツト本
体を貫通して外部に導出されている。各貫通部に
は必要に応じてハーメチツクシール１９が施され
る。
ることなく、絶縁体１およびブロツクユニツト本
体を貫通して外部に導出されている。各貫通部に
は必要に応じてハーメチツクシール１９が施され
る。
変換器内部の空間は磁性流体１８の存在によ
り、圧力室８ａおよびこれに連通する通路９、圧
力室１３、通路１６および測定室１５と、圧力室
８ｂおよびこれに連通する通路９、圧力室１３、
通路１６および測定室１５とに２分され、それぞ
れの空間には絶縁性流体、例えばシリコンオイル
が充填される。
り、圧力室８ａおよびこれに連通する通路９、圧
力室１３、通路１６および測定室１５と、圧力室
８ｂおよびこれに連通する通路９、圧力室１３、
通路１６および測定室１５とに２分され、それぞ
れの空間には絶縁性流体、例えばシリコンオイル
が充填される。
さて、第１図の差圧変換器において、いま一対
のシールダイヤフラム１４に外部からそれぞれ
P1，P2なる大きさの圧力が作用したものとして
みる。この圧力は内部に封入された絶縁性流体を
介して両圧力室１３に導かれると共に磁性流体１
８に作用する。その結果、セルアセンブリ７は、
第２図に示すように差圧ΔP＝P1−P2に応じた力
f1によつて圧力P2に抗して軸方向に変位する。こ
れにより、圧力P2側においてコア１２と磁石リ
ング３との間の空隙は狭くなり、反対に圧力P1
側のそれは拡がることになるので、磁性流体１８
はセルアセンブリ７に対し差圧ΔPの力f1に抗す
る方向の力f2を与える。したがつて、セルアセン
ブリ７は力f1と力f2とがつり合つた位置で静止す
る。差圧ΔP＝P1−P2は同時に検出ダイヤフラム
５にも作用してこれを低圧側（P2側）にたわま
せ、一対の電極２と検出ダイヤフラム５との間の
静電容量を変化させることになる。この静電容量
の変化をリード線２０を介して測定することによ
り、与えられた差圧ΔP＝P1−P2を知ることがで
きる。
のシールダイヤフラム１４に外部からそれぞれ
P1，P2なる大きさの圧力が作用したものとして
みる。この圧力は内部に封入された絶縁性流体を
介して両圧力室１３に導かれると共に磁性流体１
８に作用する。その結果、セルアセンブリ７は、
第２図に示すように差圧ΔP＝P1−P2に応じた力
f1によつて圧力P2に抗して軸方向に変位する。こ
れにより、圧力P2側においてコア１２と磁石リ
ング３との間の空隙は狭くなり、反対に圧力P1
側のそれは拡がることになるので、磁性流体１８
はセルアセンブリ７に対し差圧ΔPの力f1に抗す
る方向の力f2を与える。したがつて、セルアセン
ブリ７は力f1と力f2とがつり合つた位置で静止す
る。差圧ΔP＝P1−P2は同時に検出ダイヤフラム
５にも作用してこれを低圧側（P2側）にたわま
せ、一対の電極２と検出ダイヤフラム５との間の
静電容量を変化させることになる。この静電容量
の変化をリード線２０を介して測定することによ
り、与えられた差圧ΔP＝P1−P2を知ることがで
きる。
この差圧変換器では過大差圧に対する保護も行
われるが、それは次のようにして行われる。いま
差圧ΔPmax以上の過大差圧に対して内部機構を
保護するものとすれば、ΔV1を差圧ΔPmaxによ
るセルアセンブリ７の変位により生ずる圧力室１
３の容積の増減分、ΔV2を検出してダイヤフラム
５のたわみによる容積変化分として、各圧力室１
３の部分に封入される絶縁性流体の体積Ｖを、Ｖ
＝ΔV1＋ΔV2によつて得られる値にすればよい。
こうすることによつてΔPmax以上の過大圧力に
対しては圧力室１３の絶縁性流体の量が零とな
り、したがつて、シールダイヤフラム１４の変位
が停止され、検出ダイヤフラム５にそれ以上の差
圧は作用しなくなる。しかも、この状態で検出ダ
イヤフラム５が圧力室８ａ，８ｂの底面に接しな
いようにその底面形状を形成しておけば、検出ダ
イヤフラム５が圧力室底面に高い圧力で押し付け
られることもなく、過大差圧に対する保護が良好
に行われる。
われるが、それは次のようにして行われる。いま
差圧ΔPmax以上の過大差圧に対して内部機構を
保護するものとすれば、ΔV1を差圧ΔPmaxによ
るセルアセンブリ７の変位により生ずる圧力室１
３の容積の増減分、ΔV2を検出してダイヤフラム
５のたわみによる容積変化分として、各圧力室１
３の部分に封入される絶縁性流体の体積Ｖを、Ｖ
＝ΔV1＋ΔV2によつて得られる値にすればよい。
こうすることによつてΔPmax以上の過大圧力に
対しては圧力室１３の絶縁性流体の量が零とな
り、したがつて、シールダイヤフラム１４の変位
が停止され、検出ダイヤフラム５にそれ以上の差
圧は作用しなくなる。しかも、この状態で検出ダ
イヤフラム５が圧力室８ａ，８ｂの底面に接しな
いようにその底面形状を形成しておけば、検出ダ
イヤフラム５が圧力室底面に高い圧力で押し付け
られることもなく、過大差圧に対する保護が良好
に行われる。
第３図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。この実施例においては、第１図および第２図
の電極２の代りに一対の検出コイル２５を用い、
差圧ΔP＝P1−P2を検出ダイヤフラム５の変位に
伴う両検出コイルのインダクタンスの変化として
検出するのが特徴である。他の構成部分は全く変
りが無い。
る。この実施例においては、第１図および第２図
の電極２の代りに一対の検出コイル２５を用い、
差圧ΔP＝P1−P2を検出ダイヤフラム５の変位に
伴う両検出コイルのインダクタンスの変化として
検出するのが特徴である。他の構成部分は全く変
りが無い。
さらに、第１図において、電極を取除き、検出
ダイヤフラムとして、抵抗素子が拡散形成された
シリコン感圧ダイヤフラムを用いるようにしても
よい。
ダイヤフラムとして、抵抗素子が拡散形成された
シリコン感圧ダイヤフラムを用いるようにしても
よい。
以上述べたように本発明の変換器は、セルアセ
ンブリをブロツクアセンブリの中に磁性流体の作
用によりフローテイング状態にして機械的に絶縁
保持させたので、ブロツクアセンブリの熱的およ
び機械的ひずみがセルアセンブリに対して影響を
与えることがなく、しかも静圧によつてセルアセ
ンブリに半径方向の力が発生し、検出ダイヤフラ
ムの感度を低下させることもない。また、過大差
圧に対する保護を、検出ダイヤフラムと圧力室底
面との着座による構成ではなく、シールダイヤフ
ラムの変位を機械的に停止させる構成によつて行
うようにしたので、検出ダイヤフラムの応力値が
低減され、過大差圧による出力誤差を小さくする
ことができる。
ンブリをブロツクアセンブリの中に磁性流体の作
用によりフローテイング状態にして機械的に絶縁
保持させたので、ブロツクアセンブリの熱的およ
び機械的ひずみがセルアセンブリに対して影響を
与えることがなく、しかも静圧によつてセルアセ
ンブリに半径方向の力が発生し、検出ダイヤフラ
ムの感度を低下させることもない。また、過大差
圧に対する保護を、検出ダイヤフラムと圧力室底
面との着座による構成ではなく、シールダイヤフ
ラムの変位を機械的に停止させる構成によつて行
うようにしたので、検出ダイヤフラムの応力値が
低減され、過大差圧による出力誤差を小さくする
ことができる。
なお、実施例をはじめとして上記説明では主と
して差圧変換器について説明したが、本発明はそ
のほかに、温度変換器、湿度変換器、露点計など
における検出エレメントとその保持ケースとの機
械的絶縁の手段としても応用することができる。
して差圧変換器について説明したが、本発明はそ
のほかに、温度変換器、湿度変換器、露点計など
における検出エレメントとその保持ケースとの機
械的絶縁の手段としても応用することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図の実施例の異なる状態における要部
の縦断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す
縦断面図である。 １……絶縁体、２……電極、３……磁石リン
グ、５……検出ダイヤフラム、７……セルアセン
ブリ、８ａ，８ｂ……圧力室、１０……ブロツク
アセンブリ、１２……コア、１３……圧力室、１
４……シールアセンブリ、１８……磁性流体、２
５……検出コイル。
２図は第１図の実施例の異なる状態における要部
の縦断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す
縦断面図である。 １……絶縁体、２……電極、３……磁石リン
グ、５……検出ダイヤフラム、７……セルアセン
ブリ、８ａ，８ｂ……圧力室、１０……ブロツク
アセンブリ、１２……コア、１３……圧力室、１
４……シールアセンブリ、１８……磁性流体、２
５……検出コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物理量検出エレメントを内蔵した円筒状検出
部と、この円筒状検出部の外周上に装着された磁
石リングと、この磁石リングの外側にその外周面
および両端面との間に空隙を有して対向するよう
に配置されたコアと、このコアと前記磁石リング
との間の空隙に満たされた磁性流体とを備えて成
り、前記円筒状検出部および磁石リングが前記コ
ア内に磁力によりフローテイング状態に保持され
るようにした物理量変換器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の変換器におい
て、軸方向にほぼ対称に２分する分割面を有する
２分割型構造を持つていることを特徴とする物理
量変換器。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
換器において、測定対象物理量は差圧、温度、湿
度または露点であることを特徴とする物理量変換
器。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
換器において、測定対象物理量は差圧であり、検
出エレメントとして、それぞれ背後から測定対象
圧力が作用する金属製検出ダイヤフラムと、これ
の両側に対向する一対の対向電極が設けられ、前
記検出ダイヤフラムと対向電極間の静電容量から
差圧を検知することを特徴とする物理量変換器。 ５ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
換器において、測定対象物理量は差圧であり、検
出エレメントとして、差圧によつて変位する検出
ダイヤフラムと、この検出ダイヤフラムの変位量
をインダクタンスの変化として検出する検出コイ
ルとが設けられていることを特徴とする物理量変
換器。 ６ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の変
換器において、測定対象物理量は差圧であり、検
出エレメントとして、抵抗素子が拡散形成され差
圧によつて変位する感圧ダイヤフラムが設けられ
ていることを特徴とする物理量変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP579282A JPS58123418A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 物理量変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP579282A JPS58123418A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 物理量変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123418A JPS58123418A (ja) | 1983-07-22 |
| JPH0130407B2 true JPH0130407B2 (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=11620931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP579282A Granted JPS58123418A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 物理量変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123418A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5188045A (ja) * | 1975-01-30 | 1976-08-02 | ||
| JPS54109486A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | Shimadzu Corp | Differential pressure converter for high static pressure |
-
1982
- 1982-01-18 JP JP579282A patent/JPS58123418A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5188045A (ja) * | 1975-01-30 | 1976-08-02 | ||
| JPS54109486A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | Shimadzu Corp | Differential pressure converter for high static pressure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58123418A (ja) | 1983-07-22 |
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