JPH0198937A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は静電容量形差圧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８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１５ａ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Ｐ＋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、Ｏリングを介して取付けら
れている。

差圧感知部１０ａは、主として、第一ケーシング１９ａ
１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１９ａ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、の作用を受ける
。更に、第一ケーシング１９ａには空所２１ａと第一シ
ール室２４ａとを連通ずる連通路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が段けられている。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２Ｉａ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２６ａ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９図にその拡大断面図を示すご
とく、第一ハウジング２７ａ及び第二ハウジング２８ａ
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３５ａ、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３７８．３８ａ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ｆＪ
２９ａとを連通する溝４１ａ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を介して連通する連
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。

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ＰＩ、Ｐ２を受圧すると、封入
液１０１ａ、１０２ａを介して測定ダイアフラム３４ａ
は差圧に対応して変位し、測定ダイアフラム３４ａと固
定電極３７ａ。

３８８間の静電容量が変化する。

この結果、測定圧ＰＩ、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１６ａ）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ＰＩ、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。

〈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
の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、小形化し得る静電容量形差圧測定装置を提供す
るにある。

く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面＝９− 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、内部空所を有する
ケースと、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、一端側に設けられ
た挿入孔に前記ボディが挿入され前記センタダイアフラ
ム室の縁部と前記ボディの外周縁部分が該挿入孔に溶接
固定され他端が前記ケースに固定されたハウジングと、
前記ボディに隙間を保って対向して該ハウジングにとり
つけられたネストボデイと、該ネストボデイの外側面に
設けられ該ネスト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ネ
ストボデイに設けられたパ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する連通路と、前記ネスト
ボデイの外側面を覆うカバーフランジと、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ケースに固定され他端が前記ハウ
ジングに接続されたチューブと、該チューブを通って前
記測定室と前記センタ室とをそれぞれ連通する連通路と
、前記内部空所と前記センタダイアフラム室とを連通ず
る連通路と、前記シール室、隙間、センタ室、センタダ
イアフラム室、連通路、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〉 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説明図である。

図において、１はボディ１Ａ、ＩＢよりなるボディであ
る。１１はボディ１内部に設けられた内部室である。１
１１はボディ１の外周に、リング状に設けられた溝であ
る。

２１．２２は、第２図に示す如く、内部室１１の壁に対
向して設けられ、内部室１１の壁とそれぞれセンタ室１
２．１３を構成し、周縁部に設け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２１２．２
２２され、近接して平行に互いに配置された２個のセン
タダイアフラムである。２３は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。

３は内部空所３１を有するケースである。

４は内部空所３１に設けられ絶縁材よりなるディスク４
１とディスク４１の周面に取付られた金属材よりなるリ
ング４２とよりなる本体である。

第３図に示す如く、４１１はディスク４１内に設けられ
た室である。４３は室４１１を２個の測定室４３１，４
３２に分け移動電極として機能する測定ダイアフラムで
ある。４４は測定ダイアフラム４３に対向して測定室４
３１．４３２の壁に設けられた固定電極である。

５は一端側に設けられた挿入孔５１にボディ１が挿入さ
れ、センタダイアフラム室２３の縁部２３１とボディ１
の外周縁部分１１２が挿入孔５１に溶接固定され、他端
がケース３に固定されたハウジングである。１４はボデ
ィ１と挿入孔５１との間に設けられたリングである。

６１．６２はボディ１に隙間６１０保ってボディ１に対
向してハウジング５にとりつけられたネストボデイであ
る。

６１１．６２１はネストボデイ６１．６２の外側面に設
けられ、ネストボディ６１．６２とシール室６１２．６
２２を構成するシールダイアフラムである。

６１３．６２３はシールダイアフラム６１１゜６２１に
対向してネストボデイ６１．６２に設けられたパックア
ップネストである。

６３．６４はシール室６”１２，６２２とセンタ室１２
．１３を連通する連通路である。。

６５．６６はネストボディ６１．６２の外側面を覆うカ
バーフランジである。

４５は本体１を内部空所３１に隙間を保って支持するよ
うに本体１に一端が接続され途中がケース３に固定され
他端がハウジング５に接続されたチューブである。

４６はチューブ４５を通って測定室４３１．４３２とセ
ンタ室１２．１３とをそれぞれ連通する連通路である。

４７は内部空所３１とセンタダイアフラム室２３とを連
通する連通路である。

１０１．１０２．１０３はシール室５１２，６２２、隙
間６１０．センタ室１２，１３．センタダイアフラム室
２３．連通路４６，４７．６３゜６４、内部空所３１と
測定室４３１，４３２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、シールダイアフラム６
１１，６２１が測定圧力を受圧すると、封入液１０１，
１０２．１０３を介して測定ダイアフラム４３は差圧に
対応して変位し、測定ダイアフラム４３と固定電極４４
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得られ
る。

また、センタダイアフラム室２３の圧力は、はぼ（ＰＩ
　＋Ｐ、２　）　／　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（Ｐｌ−Ｐ２）／２
の差圧が加わる。

また、測定室４３１に測定圧力Ｐ　Ｉ　Ｎ測定室４３２
に測定圧Ｐ２が加わり、内部空所３１に（Ｐ１＋Ｐ２）
／２の圧力が加わるので、ディスク４１、リング４２に
は静圧は加わらず、測定圧Ｐ＋。

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４図に示す如く、離して配置
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４２には、測定圧の差圧の１／２しか加わ
らず、内部空所３１に片側の封入液１０１あるいは１０
２を導入するばあいに比べて有利である。

（５）ボディ１は、挿入孔５１に挿入固定され、ネスト
ボデイ６１．６２に隙間６１０をもって配置されている
ので、カバーフランジ６５．６６をボルトで締めた場合
に、締付力の影響がセンタダイアフラム２１．２２に及
び、スパンシフトが発生する恐れの無いものが得られる
。

（６）挿入孔５１とボディ１との接合部分け縁部２３１
と外周縁部１１２の部分で溶接されているので、接合部
分には測定圧は侵入せず、接合部分には測定圧による静
圧は作用しないので、ハウジング５の耐圧強麿を軽減で
き、受圧部分の小型化、軽量化ができる。

（７）センタダイアフラム２１．２２を、別々のボディ
ＩＡ、ＩＢ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。

（８）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。

（９）センタダイアフラム２１．２２は、周縁部に設け
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。

（１０）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。

（１１）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得られる。

第５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の両面から交互に設けたものである。

このようにすれば、支持部に作用する曲げモーメントを
より低減するものが得られる。

第６図は本発明の別の実施例の要部構成説明図である。

本実施例では、外周縁部１１２と縁部２３１とを、電子
ビーム溶接を採用して、第７図に示す如く、２か所を同
時に溶接する方法（シングルパスＥ８Ｗ＞を用いたもの
である。リング１４を省略できる。

〈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、内部
空所を有するケースと、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、一端
側に設けられた挿入孔に前記ボディが挿入され前記セン
タダイアフラム室の縁部と前記ボディの外周縁部分が該
挿入孔に溶接固定され他端が前記ケースに固定されたハ
ウジングと、前記ボディに隙間を保って対向して該ハウ
ジングにとりつけられたネストボデイと、該ネストボデ
イの外側面に設けられ該ネスト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
向して前記ネストボデイに設け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
、前記ネストボデイの外側面を覆うカバーフランジと、
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ケースに固定され他
端が前記ハウジングに接続されたチューブと、該チュー
ブを通って前記測定室と前記センタ室とをそれぞれ連通
する連通路と、前記内部空所と前記センタダイアフラム
室とを連通する連通路と、前記シール室、隙間、センタ
室。

センタダイアフラム室、連通路、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
ランスし温麿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−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）ボディは、挿入孔に挿入固定され、ネストボデイ
に隙間をもって配置されているので、カバーフランジを
ボルトで締めた場合に、締付力の影響がセンタダイアフ
ラムに及び、スパンシフトが発生する恐れの無いものが
得られる。

〈６）挿入孔とボディとの接合部分け、縁部と外周縁部
の部分で溶接されているので、接合部分には測定圧は侵
入せず、接合部分には、測定圧による静圧は作用しない
ので、測定圧が加わる場合に比して、ハウジングの耐圧
強度を軽減でき、受圧部分の小型化、軽量化ができる。

〈７）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。

（８）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。

（９）センタダイアフラムは、周縁部に設けられたリン
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。

（１０）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。

（１１）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た、
安価で、特性の良好なヒステリシスの小さな、小形化し
得る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説明図、第２図、第３
図は第１図の要部構成説明図、第４図は第１図の効果説
明図、第５図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、
第６図は本発明の別の実施例の要部構成説明図、第７図
は第６図の要部構成説明図、第８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９図は第８図の要
部構成説明図である。 １．１Ａ、１Ｂ・・・ボディ、１０１，１０２．１０３
・・・封入液、１１・・・内部室、１１１・・・溝、１
１２・・・外周縁部、１２．１３・・・センタ室、１４
・・・リング、２１．２２・・・・・・センタダイアフ
ラム、２１１．２２１・・・溝部、２１２，２２２・・
・溶接、２３・・・センタダイアフラム室、２３１・・
・縁部、３川ケース、３１・・・内部空所、４・・・本
体、４１・・・ディスク、４１１・・・室、４２・・・
リング、４３・・・測定ダイアフラム、４３１．４３２
・・・測定室、４４固定電極、４５・・・チューブ、４
６．４７・・・連通路、５・・・ハウジング、５１・・
・挿入孔、６１．６２・・・ネストボデイ、６１０・・
・隙間、６１１．６２１・・・シールダイアフラム、６
１２，６２２・・・シール室、６１３．６２３・・・パ
ックアップネスト、６３．６４・・・連通路、６５．６
６・・・カバーフランジ。

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、内部空所を有するケースと、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、一端側に設けられた挿入孔に前記ボデ
   ィが挿入され前記センタダイアフラム室の縁部と前記ボ
   ディの外周縁部分が該挿入孔に溶接固定され他端が前記
   ケースに固定されたハウジングと、前記ボディに隙間を
   保って対向して該ハウジングにとりつけられたネストボ
   デイと、該ネストボデイの外側面に設けられ該ネストボ
   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ネストボデイに設けら
   れたバックアツプネストと、前記シール室と前記センタ
   室を連通する連通路と、前記ネストボデイの外側面を覆
   うカバーフランジと、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
   記ケースに固定され他端が前記ハウジングに接続された
   チューブと、該チューブを通って前記測定室と前記セン
   タ室とをそれぞれ連通する連通路と、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連通路と、前記シ
   ール室、隙間、センタ室、センタダイアフラム室、連通
   路、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。