JPH03138542A - 圧力検出器 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、流体供給源から供給される流体を、最終使
用部へ所定の使用圧力に減圧して供給するカス燃焼シス
テム等の流体供給装置において、減圧された流体の圧力
を検出するのに使用される圧力検出器に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来のこの種の圧力検出器としては、半導体圧力センサ
を使用したものや、流体圧力に応動するダイアフラムを
設けて、そのダイアフラムの移動量に基づき差動１−ラ
ンス等より流体圧力を検出するようにしなもの等が知ら
れている。

［発明が解決しようとする課題］ ところか、この従来の半導体圧力センサでは、温度変化
に伴なう特性の変動が大きいと共に、止方向と負方向に
変動するものがあるなめ、温度補正か困離であるという
問題点があった。

又、ダイアフラムを設けた圧力検出器においては、圧力
変化に伴うダイアフラムの移動量により流体圧力を検出
するものであるので、圧力変化が大きい場合には、ダイ
アフラムの移動量を大きく確保する必要かあって圧力検
出器が大型になり、設置に際して広いスペースを要する
という問題点があった。

さらに、この圧力検出器では、タイヤフラムの移動量を
検出する差動トランスや、その差動トランスのアナログ
検出信号を処理する複雑な制御回路等が必要であるばか
りでなく、これらの異常状態を検出できるようにした場
合には、さらに検出回路や多種類の異常の態様に対応す
る回路等が必要になって、構成か至極複雑になるという
問題点があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、温度補正を容易に行うことができると共に、圧力の
検出範囲か広い場合でも大型にする必要がなく、検出圧
力の各種レンジに対応することができ、しかも、制御回
路の構成を複雑化することなく、圧力の異常検出状態を
確実に検知することができる圧力検出器を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明では、流体供給
装置の管路に接続され、減圧後の流体か導入されるハウ
ジングと、そのハウジング内に設けられたダイアフラム
と、そのダイアプラムに取り付けられ、ダイアフラムの
受圧力に比例してダイアフラムと一体的に移動可能な作
動体と、前記ダイアフラムの受圧力に抗した力を発生し
て作動体に作用させるアクチュエータと、作動体を一定
位置に保持するような電流をアクチュエータに加えると
共に、その電流値に対応した信号を出力する制御手段と
、前記作動体が所定のストローク範囲内で移動されてい
るか否かを検出する異常検出センサと、前記作動体が所
定のストローク範囲を越えて移動されたとき、異常検出
センサの検出信号に基づいて異常信号を出力する異常検
出回路とを設けたものである。

［作　用］ 上記のように構成された圧力検出器において、減圧後の
流体圧力（二次圧力）がダイアフラムに作用すると、そ
のダイアフラムの受圧力に比例して、作動体がダイアフ
ラムと一体的に移動しようとする。このとき制御手段に
よりアクチュエータに電流が加えられ、作動体がダイア
フラムの受圧力に抗して一定位置に保持されると共に、
前記の電流値から流体の圧力が検出される。

又、前記アクチュエータや制御手段に異常が発生し、作
動体が一定位置に保持されないで、所定のストローク範
囲を越えて移動されたときは、異常検出センサの検出信
号に基づいて異常検出回路から異常信号が出力される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を、図面に基づいて詳細に説
明する。

まず、第２図に示す流体供給装置について述べると、管
路１は図示しない流体供給源から最終使用部としてのバ
ーナ２にガス等の圧力流体を供給するために設けられ、
その途中には流体の圧力をバーナ２で使用される際の所
定圧力に減圧するための流量調整弁３が配設されている
。圧力検出器４は流量調整弁３とバーナ２との間の管路
１に連結され、流ｉ調整弁３によって減圧された流体の
二次圧力を検出するようになっている。

次に、前記圧力検出器４について述べると、ハウジング
５は上下一対のケーシング５ａ、５ｂを結合して構成さ
れ、両ケーシング５ａ、５ｂの結合部にはダイアフラム
６が介装されている。上部室７はダイアフラム６により
ハウジング５の上ゲージング５ａ内に区画形成され、こ
の上部室７には導入口８を介して大気圧等が導入される
。下部室９はダイアフラム６によりハウジング５の下ケ
ーシング５ｂ内に区画形成され、この下部室９には導入
口１０を介して前述した減圧後の流体の二次圧力が導入
される。

作動体１１は前記ダイアフラム６の中心に貫通固定され
、ト“部室９への流体圧力の導入に基づくダイアフラム
６の受圧力に比例して−そのダイアフラム６と一体的に
上下移動される。セラ１〜スプリング１２はダイアフラ
ム６の上面の受圧器１３と上ケーシング５ａとの間に介
装され、ダイアフラム６及び作動体１１を１ζ方に向か
って寸勢している。虎へ・ン′セルスブリンク１４はダ
イアフラノ八６の下面のスプリング受り１５と−［・−
ゲージング５ｂとの間に介装され、ダイアフラム６及び
作動体１１をに方に向かって（＝１勢している。

ムービンクコイル式のアクチュエータ１６は前記ハウジ
ング５の上ケーシング５ａ、ｈに装着され、ダイアフラ
ム６の受圧力に抗した力を発生して、作動体１１に作用
させるようになっている。すなわち、アクチュエータ１
６はケーシング１７を倫え、その内部には永久磁石１８
が設けられている。

プランジャ１９は永久磁石１８の中心に上下動可能に配
設され、その上端の円筒部１９ａにはコイル２０が巻回
されると共に、下端面の係合凹部１９ｂには前記作動体
１１の上端部が係合されている。

位置検出用の永久磁石２１は前記作動体１１の下端面に
埋設固定されている。第１基板２２はハウジング５の下
グーシンク５ｂ内に配設され、その上面には磁気センサ
よりなる位置検出センサ２３が永久磁石２１と対向して
設けられている。そして、前記作動体１１の移動に伴い
、この位置検出センサ２３から作動体１１の移動位置に
応じた検出信号か出力される。

第２図に示す制御回路２４は前記第１基板２２上に実装
され、位置検出センサ２３の検出信号を入力して、その
検出信号に基つきアクチュエータ１６のプランジャ１つ
及び作動体１１を一定位置に保持するだめの電流を、ア
クチュエータ１６のコイル２０に加えると共に、その電
流値に対応した信号を、流体の二次圧力検出信号として
制御部２５に出力する。そして、制御部２５は、この検
出信号による二次圧力値と予め設定された圧力値とを比
較し、両者が等しくなるように前記流量調整弁３の比例
ソレノイド等への通電量を制御して、流量調整弁３の開
疫を調整する。この制御回路２４と前記位置検出センサ
２３とにより制御手段か構成されている。

異常検出用の永久磁石２６は前記受圧器１３」二に取イ
Ｘ１板２７を介して取り付けられている。第２基板２８
はハウジング５の−Ｉニゲーシンク５ａに配設され、そ
の側面には磁気センサよりなる上下−対の異常検出セン
サ２９，３０が永久磁石２６と対向して設けられている
。そして、前記作動体１■の移動に伴い、この異常検出
センサ２９，３０から作動体１１が所定のストローク範
囲内で移動されているか否かを監視するための検出信号
か出力される。

第２図に示す異常検出回路３１は前記第１基板２２上に
実装され、異常検出センサ２９，３０からの検出信号を
入力して、その検出信号による作動体１１の移動位置と
予め設定されたストローク範囲とを比較し、作動体１１
の移動位置が所定スｌ−１７−り範囲を越えて下方にあ
るとき、あるいは下方にあるときには、異常信号を出力
して図示しない警報装置等を作動させる。

次に、前記のように構成された圧力検出器の動作を説明
する。

さて、第２図に示す流体供給装置において、流体供給源
から管路１に圧力流体か供給されると、その流体は流量
調整弁３において所定の二次圧力に減圧された後にバー
ナ２へ供給される。そして、この流体の二次圧力が管路
１から圧力検出器４に導かれ、第１図に示すハウジング
５の下部室９内に導入される。それにより、ダイアフラ
ム６に流体圧力が作用して、作動体１１かダイアフラム
６と共に、その受圧力に比例した距離たけ上方へ移動し
ようとする。

又、位置検出センサ２３からは、常に作動体１１の位置
に応じた検出信号が制御回路２４に出力されている。そ
して、前記のようにダイアフラム６の受圧力に応じて作
動体１１に移動力が作用したとき、制御回路２４はその
移動力に抗した力を発生ずるように、アクチュエータ１
６のコイル２０ ０に電流を供給する。従って、作動体１１はアクチュエ
ータ１６のプランジャ１つにて下方に押し戻され、第１
図に示すほぼ中間の一定位置に保持される。

この場合、ダイアフラム６の受圧力と下部室９内の二次
圧力との関係は、第３図（ａ）に示すように比例関係に
あり、又、アクチュエータ１６のコイルに通電される電
流値とアクチュエータ１６に発生ずる力との関係も、第
３図（ｂ）に実線で示すように比例関係にある。従って
、ダイアフラム６に流体の二次圧力が作用している場合
において、作動体１１を一定位置に保持しようとするた
めにコイル２０に供給される電流値から、流体の二次圧
力値を求めることができる。

なお、第３図（ｂ）に破線で示すように、アクチュエー
タ１６の特性が直線関係にない場合でも、その特性を予
め調べておくことにより、コイル２０に供給される電流
値から流体の二次圧力を求めることができる。又、ダイ
アフラム６の受圧力と下部室９内の圧力との関係は、ダ
イアフラム６の１ 径や材質によって異なるなめ、その径や材質を変更する
ことにより各種のレンジに対応することができる。

さらに、前記制御回路２４からは、アクチュエータ１６
のコイル２０に供給される電流値を知らせる信号が制御
部２５に出力される。そして、制御部２５は検出信号に
よる二次圧力値と予め設定された圧力値とを比較し、両
者が等しくなるように前記流量調整弁３の比例ソレノイ
ド等への通電量を制御して、流量調整弁３の開度を調整
する。

従って、圧力検出器４を接続した管路１においては、負
荷の変動等に関係なく流体の二次圧力か予め設定された
圧力に維持される。

一方、前記圧力検出器４の圧力検出時には、作動体１１
の移動位置に応じて、上異常検出センサ２９から第４図
（ａ）に実線で示すような検出信号が出力されると共に
、下異常検出センサ３０がら同図に破線で示すような検
出信号が出力され、異常検出回路３１に入力される。異
常検出回路３１は検出信号による作動体１１の移動位置
と予め２ 設定されたストローク範囲とを比較し、作動体１１の移
動位置が所定スＩ・ローフ範囲を越えているときには、
異常信号を出力して図示しないランプ等の警報装置等を
作動さぜる。ずなわち、圧力検出器４の検出動作が正常
に行われて、作動体１１か所定のストローク範囲内にあ
るときには、第４図（ａ）に示す正常ストローク範囲を
越えた検出信号が異常検出回路３１に入力されないため
、異常検出回路３１は異常信号を出力しない。

ところが、前記アクチュエータ１６のコイル２０の断線
等により、作動体１１が上方へ大きく移動されて、第１
図に示すアクチュエータ１６のケーシング１７と１ラン
ジヤ１９の先端との間隔Ｓ１が「０」に近付いたときに
は、上異常検出センサ２９から正常ストローク範囲を上
方側へ越えた検出信号が入力されるため、異常検出回路
３１からは第４図（ｂ）に示すような異常信号か出力さ
れる。又、前記制御回路２４の故障等に基づくアクチュ
エータ１６の電磁力過多等により、作動体１１が下方へ
大きく移動されて、第１図に示ずハ３ ウジング５の下ケーシング５ｂと作動体１１との間隔Ｓ
２が「０」に近付いたときには、下異常検出センサ３０
から正常ストローク範囲を下方側へ越えた検出信号が入
力されるため、異常検出回路３１からは第４図（ｂ）に
示すような異常信号が出力される。

なお、電源投入時には、作動体１１が異常位置にあるこ
とが多いため、タイマの計時動作等により、電源投入か
ら所定時間経過するまでは、前記異常検出センサ２９，
３０から異常検出信号が入力されても、異常検出回路３
１において無効化されるように構成するのが望ましい。

又、電源投入後にアクチュエータ１６のコイル２０への
電流値を制御して、作動体１１をストローク範囲の上限
位置及び下限位置に移動させ、両位置において異常検出
動作が正確に行われるかどうかを確認できるように構成
すれば、圧力検出器の信顆性を一層向上させることがで
きる。

前記のようにこの実施例の圧力検出器においては、位置
検出センサ２３及び制御回路２４から独４ 立［、た状態で、異常検出センサ２９．３０及びＷ常検
出同１？６３１か設けられ、異常時にはそれをセンサ２
９．’−３０のいわばＯＮ、ＯＦＦだＣ−）で判別でき
るため、異常検出のために制御回路２４を複雑に構成す
る必要もなく、圧力検出器の各部の異常や故障を正確に
検出することができる。

なお、この発明は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲で、次のよ
うに変更して具体化することも可能である。

（１）前記実１＊例において、１つの異常検出センサで
作動体１１の異常位置を検出するように構成すること。

この場合は、センサが磁石２６を感知するレベルが一定
量」二のときに正常、一定以下のときに故障であると判
別する。

（２）前記位置検出センサ２３及び異常検出センサ２９
，３０として、光センサ、超音波センサ、磁気スイッチ
等の他のセンサを使用すること。

（３）＠記ハウジング５内の上部室７内に、例えばカス
燃焼システムにおけるブロワ圧力や炉内５ 圧力等の他の圧力を導入して、その上部室７内の圧力と
下部室９内の流体圧力との差圧を検出して、作動体１１
のストロークを間接的に検出するように構成すること。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように構成されているため、
温度補正を容易に行うことができると共に、圧力の検出
範囲か広い場合でも圧力検出器を大型にする必要がなく
、検出圧力の各種レンジに対応することができ、しかも
、制御回路の構成を複雑化することなく、圧力の異常検
出状態を確実に検知することができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した圧力検出器の断面図、第
２図は流体供給装置のブロック図、第３図（ａ＞は流体
の二次圧力とタイアフラムの受圧力との関係を示す線図
、第３図（ｂ）はアクチュエータの発生力と電流値との
関係を示す線図、第４図（ａ）は作動体の移動ストロー
クにおける異６ 常検出センサからの検出信号の出力状態を示す線図、第
４図（１，１）は作動体の移動ス１〜ロークにおける異
常検出回路からの界雷信号の発生状態を示す線図である
。 １・・・管路、２・・・最終使用部としてのバーナ、３
・・流量調整弁、４・・・圧力検出器、５・・・ハウジ
ング、６・・・タイアフラム、１１・・・作動体、１６
・・・アクチュエータ、２３・・・位置検出センサ、２
４・・・制御回路、２９．３０・・・異常検出センサ、
３１・・・異常検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体供給源から供給される流体を、流量調整弁によ
   り所定圧力に減圧して最終使用部に供給する流体供給装
   置のための圧力検出器において、前記流体供給装置の管
   路に接続され、減圧後の流体が導入されるハウジングと
   、 そのハウジング内に設けられたダイアフラムと、そのダ
   イアフラムに取り付けられ、ダイアフラムの受圧力に比
   例してダイアフラムと一体的に移動可能な作動体と、 前記ダイアフラムの受圧力に抗した力を発生して作動体
   に作用させるアクチュエータと、作動体を一定位置に保
   持するような電流をアクチュエータに加えると共に、そ
   の電流値に対応した信号を出力する制御手段と、 前記作動体が所定のストローク範囲内で移動されている
   か否かを検出する異常検出センサと、前記作動体が所定
   のストローク範囲を越えて移動されたとき、異常検出セ
   ンサの検出信号に基づいて異常信号を出力する異常検出
   回路と を設けたことを特徴とする圧力検出器。