JPH0194235A - 静電容量形差圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・ぐ産業上の利用分野ン 本発明は静電容聞形差肚測定装置に関するものである。

更に詳述すれば、静圧による測定圧力のスパンの変化が
生じないような静電容量形差圧測定装置に関するもので
ある。

・；従来の技術〉 第５図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、この装置は、主として差圧感知部１０ａ１
第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａから構成されている。

第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａは、それぞれ第一圧力室ゴ５ａ及び第二圧力室１６ａ
を有し、第一圧力室１５ａには第一圧力導入孔１３ａを
介して圧力Ｐ１を持つ第一の測定流体が導かれ、また第
二圧力室１６ａには第二圧力導入孔１４ａを介して圧力
Ｐ２を持つ第二の測定流体が導かれている。

第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバーフランジ１２
ａは、差圧感知部１０ａに０リングを介して取付（プら
れている。

差圧感知部１Ｃ）ａは、主として、第一ケーシング１９
ａ１第二ケーシング２０ａ及び差圧発信部２６ａから構
成される。

第一ケーシング１９ａには空所２１ａが形成され、この
空所２１ａと反対側には第一シールダイアフラム２２ａ
が設けられている。第一シールダイアフラム２２ａは第
一ケーシングゴ９ａと共に第一シール室２４ａを形成し
、第一圧力室１５ａに導かれる圧力Ｐ、の作用を受【プ
る。更に、第一ケーシング１９ａには空所２１ａと第一
シール室２４ａとを連通する連通路３０ａが形成されて
いる。

また、第二ケーシング２０ａには、差圧発信部２６ａが
溶着され、この差圧発信部２６ａと反対側に第二シール
ダイアフラム２３ａが設番プられている。第二シールダ
イアフラム２３ａは、第二ケーシング２０ａと共に第二
シール室２５ａを形成し、第二圧力室１６ａに導かれる
圧力Ｐ２の作用を受ける。

この第二ケーシング２０ａには、後述する差圧発信部２
６ａの第二測定室と第二シール室２５ａとを連通する連
通路３３ａが形成されている。第一ケーシング１９ａと
第二ケーシング２０ａとは、第二ケーシング２０ａに溶
着された差圧発信部２６ａが第一ケーシング１９ａの空
所２１ａ内に配置され、その際に、差圧発信部２６ａと
第一ケーシング１９ａとの間に空間２９ａが形成される
様に溶着される。

このようにして、差圧発信部２６’ａは、第一ケーシン
グ１９ａと第二ケーシング２０ａとによって形成される
空間内に固定的に配置される。

差圧発信部２６ａは、第６図にその拡大断面図を示すご
とく、第一ハウジング２７’ａ及び第二ハウジング２８
ａを有する。

ハウジング２７ａ、２８ａにはそれぞれ空所が形成され
、この空所には絶縁体３５”ａ、３６ａが充填されてい
る。絶縁体３５ａ、３６ａの互いに対向する面には固定
電極３７ａ、３８ａが設けられている。

第一ハウジング２７ａと、第二ハウジング２８ａとの間
には、測定ダイアフラム３４ａが配置され、測定ダイア
フラムの周面は、第一ハウジング２７ａ及び第二ハウジ
ング２８ａに溶着されている。

而して絶縁体３５ａと測定ダイアフラム３４ａとによっ
て第一測定室４２ａが構成され、また絶縁体３６ａと測
定ダイアフラム３４ａとによって第二測定室４３ａが構
成される。

更に、第一ハウジング２７ａには、第一測定室４２ａと
第一シール室２４ａとを連通路３０ａを介して連通ずる
ための連通路３１ａが形成され、連通路３１ａと空間２
９ａとを連通ずる溝４１８が設けられている。

また、第二ハウジング２８ａには第二測定室４３ａと第
二シール室２５ａとを連通路３３ａを介して連通ずる連
通路３２ａが形成されている。

而して、差圧発信部の第二ハウジング２８ａが第二ケー
シング２０ａに溶着される。

第１シール室２４ａ、第二シール室２５ａ、連通路３０
ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、第一測定室４２ａ、第二
測定室４３ａと空間２９ａとで構成される二個の室には
封入液１０１ａ、１０２ａが満たされている。

−〇− 以上の構成において、測定圧力Ｐ＋　、Ｐ２の差圧が、
所定の測定範囲内にあるときは、シールダイ７７ラム２
２ａ、２３ａが測定圧力Ｐ＋　、Ｐ２を受圧すると、封
入液１０１ａ、１０２ａを介して測定ダイアフラム３４
ａは差圧に対応して変位し、測定ダイアフラム３４８と
固定Ｎ極３７ａ。

３８ａ間の静電容量が変化する。

この結果、測定圧Ｐ＋　、Ｐ２の差圧に対応した電気信
号が得られる。

次に、第一圧力室１５ａ（または第二圧力室１６、ａ）
に過大圧が加わった場合には、測定ダイアフラム３４ａ
が第二ハウジング２８ａ（または第一ハウジング２７ａ
）に密着する事により、過大圧に対する保護が行なわれ
る。

差圧発信部２６ａは、第一ケーシング１９ａと第二ケー
シング２０ａとによって、第一ケーシング１９ａの空所
２１ａに形成された空間２９ａに配置されている。

従って、差圧発信部２６ａの外側と内側、即ち、空間２
９ａと第一測定室４２ａ及び第二測定室４３ａとは、溝
４１ａを介して、はぼ同圧になる。

それ故、測定圧力Ｐ＋　、Ｐ２が高静圧であっても、第
一ハウジング２７ａや第二ハウジング２８ａがその内側
から外側に脹らもうとすることはない。

よって、測定ダイアフラム３４ａが、静圧の為にその半
径方向に引張り力を受けることもなく、静圧により測定
差圧のスパンが変化することもない。

・ぐ発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このようなものにおいては、封入液１０
１ａは空間２９ａにも封入されているので、封入液がア
ンバランスとなり、これを補正するためには、封入液１
０２ａの量を増しバランスをとる必要がある。この結果
、全体として封入液が増加する事になり、封入液増の結
果、温度変化時の封入室内圧の変化が大きくなり、両側
のシールダイアフラムの容積変化量の差から、温度ゼロ
変化を大きくする結果となり、温度特性等を低下させる
ことになる。

また、第二圧力室側に過大圧が加わった場合には、過大
圧を有効に防止できない。

本発明は、この問題点を、解決するものである。

本発明の目的は、全体構成を対称構造とし、温度誤差等
の誤差要因を除去して良好な特性を得るとともに、セン
タダイアフラム室の体積を小さくし、封入液を少なくし
て封入液の膨張収縮の影響を少なくし、ヒステリシスの
小さな静電容量形差圧測定装置を提供するにある。

〈問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、ブロック状のボ
ディと、該ボディ内部に設けられた内部室と、該内部室
の壁に対向して設けられ該内部室の壁とそれぞれセンタ
室を構成し周縁部に設けられたリング状の溝部の外周が
前記ボディに溶接固定され近接して平行に互いに配置さ
れた２個のセンタダイアフラムと、該センタダイアフラ
ムと前記内部室とで構成されるヒンタダイアフラム室と
、前記ボディの外側面に設けられ該ボディとシール室を
構成するシールダイアフラムと、該シールダイアフラム
に対向して前記ボディに設りられたバツク７ツプネスト
と、前記シール室と前記センタ室を連通ずる連通路と、
前記ボディの外側面を覆うカバーフランジと、内部空所
を有するハウジングと、該内部空所に設けられ絶縁材よ
りなるディスクと該ディスクの周面に取付けられた金属
材よりなるリングとよりなる本体と、前記ディスク内に
設けられた室と、部室を２個の測定室に分け移動電極と
して機能する測定ダイアフラムと、該測定ダイアフラム
に対向して前記測定室壁に設けられた固定電極と、前記
本体を前記内部空所に隙間を保って支持するように該本
体に一端が接続され途中が前記ハウジングに固定され他
端が前記ボディに接続され前記測定室と前記センタ室と
を連通するチューブと、前記内部空所と前記センタダイ
アフラム室とを連通する接続管と、前記シール室。

連通路、センタ室、センタダイアプラム室、接続管、チ
ューブ、内部空所と測定室とで構成される３個の室にそ
れぞれ封入される封入液とを具備したことを特徴とする
静電容量形差圧測定装置を構成したものである。

く作用二・ 以上の構成において、測定圧力の差圧が、所定の測定範
囲内にあるときは、シールダイアフラムが測定圧力を受
圧すると、封入液を介して測定ダイアフラムは差圧に対
応して変位し、測定ダイアフラムと固定電極間の静電容
量が変化する。

この結果、測定圧の差圧に対応した電気信号が得られる
。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〕・ 第１図は本発明の一実施例の構成Ｕ１明図である。

図において、１はボディＩＡ、ＩＢよりなるボディであ
る。１１はボディ１内部に設番プられた内部室である。

２１．２２は、内部室１１の壁に対向して設けられ、内
部室ゴ１の壁とそれぞれセンタ室１２゜１３を構成し、
周縁部に設りられたリング状の溝部２１１，２２１の外
周がボディ１に溶接固定２１２．２２２され、近接して
平行に互いに配置された２個のしンタダイアフラムであ
る。２３ばセンタダイアフラム２１，２２と内部室１１
とで構成されるセンタダイアフラム室である。

３１．３２はボディ１の外側面に設けられ、ボディ１と
シール室３１１，３２１を構成するシールダイアフラム
である。３１２．３２２はシールダイアフラム３１１，
３２１に対向してボディ１に設けられたパックアップネ
ストである。３３゜３４はシール室３１１．３２１とセ
ンタ室１２゜１３を連通する連通路である。

４はボディ１の外側面を覆うカバーフランジである。

５は内部空所５１を有するハウジングである。

６は内部空所５１に設けられ絶縁材よりなるディスク６
１とディスク６１の周面に取イ］られた金属材よりなる
リング６２どよりなる本体である。

第２図に示す如く、６１１はディスク６１内に設けられ
た室である。６３は室６１１を２個の測定室６３１，６
３２に分（プ移動電極として機能覆る測定ダイアフラム
である。６４は測定ダイアフラム６３に対向して測定室
６３１，６３２の壁に設けられた固定Ｔｉ極である。６
５は本体６を内部空所５１に隙間を保って支持するよう
に本体６に一端が接続され途中がハウジング５に固定さ
れ他端がボディ１に接続され測定室６３．１．６３２と
センタ室１２．１３とを連通するチューブである。

６Ｇは内部空所５１とセンタダイアフラム室２４とを連
通ずる接続管である。

７０１．１０２．１０３はシール室３１１，３２１、連
通路３３，３４．センタ室１２，１３゜センタダイアフ
ラム室２４．接続管６６、チューブ６５．内部空所５１
と測定室６３１，６３２とで構成される３個の室にそれ
ぞれ封入される封入液である。

以上の構成において、測定圧力ＰＩ、Ｐ２の差圧が、所
定の測定範囲内にあるときは、シールダイアフラム３１
．３２が測定圧力を受圧づ−ると、封入液１０１，１０
２，１０３を介して測定ダイアフラム６３は差圧に対応
して変位し、測定ダイアフラム６３と固定電極６４間の
静電容量が変化する。

したがって、測定圧の差圧に対応した電気信号が１ｑら
れる。

また、センタダイアフラム室２４の圧力は、はぼ（ＰＩ
＋Ｐ２）／２に等しい圧力となる。従って、センタダイ
アフラム２１，２２には（ｐ＋　−Ｐ２）／２の差圧が
加わる。

また、測定室６３１に測定圧力Ｐ　Ｉ　、測定室６３２
に測定圧Ｐ２が加わり、内部空所５１に（Ｐ１＋Ｐ２）
／２の圧力が加わるので、ディスク６１、リング６２に
は静圧は加わらず、測定圧Ｐ１゜Ｐ２の差圧の１／２し
か加わらず、変形による静圧スパンシフトがない。

この結果、 （１）全体構成を対称構造としたので封入液１０１．１
０２の量がバランスし温度特性等の良好なものが得られ
る。

（２）センタダイアフラム２１，２２に加わる差圧が、
センタダイアフラム−枚の場合に比べて１／２となり応
力的に有利となる。

（３）センタダイアフラム２１，２２を密接して二枚配
置するようにしたので、第３図に示す如く、顛して配置
した場合に比して封入液１０３の量を減らす事ができ、
センタダイアフラムの応力域が図れるとともに、小形化
ができる。

（４）リング６２には、測定圧の差圧の１７′２しか加
わらず、内部空所５１に片側の封入液１０１あるいは１
０２を導入するばあいに比べて有利である。

（５）センタダイアフラム２１，２２を、別々のボディ
ＩＡ、１Ｂに、それぞれ溶接できるので、溶接後の段階
で、それぞれの特性がヂエツクでき、歩留り良く組立る
ことができ、安価に作ることができる。また、溶接の変
形を押える治具が利用できるので、安価、かつ特性の良
好なものが得られる。

（６）センタダイアフラム２１，２２が、近接して配置
されているので、センタダイアフラムを互いに溶接した
場合には、封入液１０３の通路が塞がれ易い恐れがある
が、本発明では、その恐れはない。

（７）センタダイアフラム２１，２２は、周縁部に設【
プられたリング状の溝部２１１，２２１の外周がボディ
１に溶接固定２１２．２２２されているので、溶接２１
２，２２２の影響がセンタダイアフラム２１，２２の本
体部分に及ばず、センタダイアフラム２１，２２のヒス
テリシスの少ないものが得られる。

（８）溝部２１１．２２１によって、センタダイアフラ
ム２１．２２の支点の位置が、明確に決められるので、
ヒステリシスの少ないものが得られる。

（９）溝部２１１，２２１により、センタダイアフラム
２１，２２の変形は、周辺単純支持の場合に近く、固定
部分に作用する曲げモーメントが、小さいため、固定部
分の半径方向の変位は、かなり小さくなり、ヒステリシ
スの少ないものが１ｑられる。

第４図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

本実施例では、溝部２１１，２２１をセンタダイアフラ
ム２１．２２の両面ｈｒ　ｔう交互に設けたものである
。

このようにずれば、支持部の曲げモーメン１〜をより低
減するものが得られる。

・′発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、ブロック状のボディと
、該ボディ内部に設けられた内部室と、該内部室の壁に
対向して設りられ該内部室の壁とそれぞれセンタ室を構
成し周縁部に設けられたリング状の溝部の外周が前記ボ
ディに溶接固定され近接して平行に互いに配置された２
個のセンタダイアフラムと、該センタダイアフラムと荊
記内部室とで構成されるセンタダイアフラム室と、前記
ボディの外側面に設【プられ該ボディとシール室を構成
するシールダイアフラムと、該シールダイアフラムに対
向して前記ボディに設【プられたバックアップネストと
、前記シール室と前記センタ室を連通ずる連通路と、前
記ボディの外側面を覆うカバーフランジと、内部空所を
有するハウジングと、該内部空所に設けられ絶縁材より
なるディスクと該ディスクの周面に取（＝Ｊけられた金
属材よりなるリングとよりなる本体と、前記ディスク内
に設けられた室と、部室を２個の測定室に分番］移動電
極として機能する測定ダイアフラムと、該測定ダイアフ
ラムに対向して前記測定室壁に設けられた固定電極と、
前記本体を前記内部空所に隙間を保って支持するように
該本体に一端が接続され途中が前記ハウジングに固定さ
れ他端が前記ボディに接続され前記測定室と前記センタ
室とを連通するチューブと、前記内部空所と前記センタ
ダイアフラム室とを連通ずる接続管と、前記シール室、
連通路、センタ室、センタダイアフラム室、接続管。

デユープ、内部空所と測定室とで構成される３個の室に
それぞれ封入される封入液とを具備したことを特徴とす
る静電容量形差圧測定装置を構成したので、 （１）全体構成を対称構造としたので、封入液の量がバ
ランスし温度特性等の良好なものが得られる。

（２）センタダイアフラムに加わる差圧が、センタダイ
アフラムー枚の場合に比べて１／２となり応力的に有利
となる。

（３）センタダイアフラムを密接して二枚配置するよう
にしたので、離して配置した場合いに比して、封入液の
量を減らす事ができ、センタダイアフラムの応力域が図
れるとともに、小形化ができる。

（４）リングには、測定圧の差圧の１／２しか加わらず
、内部空所に片側の封入液を導入する場合に比べて有利
である。

（５）　センタダイアフラムを別々のボディにそれぞれ
溶接できるので、溶接後の段階で、それぞれの特性がチ
エツクでき、歩留り良く組立ることができ、安価に作る
ことができる。また、溶接の変形を押える治具が利用で
きるので、安価かつ特性の良好なものが得られる。

（６）センタダイアフラムが、近接して配置されている
ので、センタダイアフラムを互いに溶接した場合には、
封入液の通路が塞がれ易い恐れがあるが、本発明では、
その恐れはない。

（７）センタダイアフラムは、周縁部に設置プられたリ
ング状の溝部の外周がボディに溶接固定されているので
、溶接の影響がセンタダイアフラムの本体部分に及ばず
、センタダイアフラムのヒステリシスの少ないものが得
られる。

〈８）溝部によって、センタダイアフラムの支点の位置
が、明確に決められるので、ヒステリシスの少ないもの
が得られる。

くっ）溝部により、センタダイアフラムの変形は、周辺
単純支持の場合に近く、固定部分に作用する曲げモーメ
ントが、小さいため、固定部分の半径方向の変位は、か
なり小さくなり、ヒステリシスの少ないものが得られる
。

従って、本発明によれば、全体構成を対称構造とし、温
度誤差等の誤差要因を除去して、良好な特性を１ｑると
ともに、センタダイアフラム室の体積を小さくし、封入
液を少なくして、封入液の膨張収縮の影響を少なくした
、安価で、特性の良好なヒステリシスの小さな静電容量
形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】

第１図は本発明の一実施例の構成μｍ明図、第２図は第
１図の要部構成説明図、第３図は第１図の効果説明図、
第４図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第５図
は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図、
第６図は第５図の要部構成説明図である。 １・・・ボディ、１０１１０２．１０３・・・封入液、
１１・・・内部室、１２．１３・・・センタ室、２１，
２２・・・・・・センタダイアフラム、２１１，２２１
・・・溝部、２１２．２２２・・・溶接、２３・・・ス
ペーサ、２４・・・センタダイアフラム室、３１．３２
・・・シールダイアフラム、３１１．３２”Ｉ・・・シ
ール室、３１２．３２２・・・パックアップネスト、３
３．３４・・・連通路、４・・・カバーフランジ、５・
・・ハウジング、５１・・・内部空所、６・・・本体、
６１・・・ディスク、６１１・・・室、６２・・・リン
グ、６３・・・測定ダイアフラム、６３１，６３２・・
・測定室、６４固定電極、６ミＮ寸（ト） ℃　笥　′ｏ＋ｃ１ 世３　１″″ ４興 ；

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブロック状のボディと、該ボディ内部に設けられた内部
   室と、該内部室の壁に対向して設けられ該内部室の壁と
   それぞれセンタ室を構成し周縁部に設けられたリング状
   の溝部の外周が前記ボディに溶接固定され近接して平行
   に互いに配置された２個のセンタダイアフラムと、該セ
   ンタダイアフラムと前記内部室とで構成されるセンタダ
   イアフラム室と、前記ボディの外側面に設けられ該ボデ
   ィとシール室を構成するシールダイアフラムと、該シー
   ルダイアフラムに対向して前記ボディに設けられたバツ
   クアツプネストと、前記シール室と前記センタ室を連通
   する連通路と、前記ボディの外側面を覆うカバーフラン
   ジと、内部空所を有するハウジングと、該内部空所に設
   けられ絶縁材よりなるディスクと該ディスクの周面に取
   付けられた金属材よりなるリングとよりなる本体と、前
   記ディスク内に設けられた室と、該室を２個の測定室に
   分け移動電極として機能する測定ダイアフラムと、該測
   定ダイアフラムに対向して前記測定室壁に設けられた固
   定電極と、前記本体を前記内部空所に隙間を保つて支持
   するように該本体に一端が接続され途中が前記ハウジン
   グに固定され他端が前記ボディに接続され前記測定室と
   前記センタ室とを連通するチューブと、前記内部空所と
   前記センタダイアフラム室とを連通する接続管と、前記
   シール室、連通路、センタ室、センタダイアフラム室、
   接続管、チューブ、内部空所と測定室とで構成される３
   個の室にそれぞれ封入される封入液とを具備したことを
   特徴とする静電容量形差圧測定装置。