JPH0339624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、差圧伝送器に係り、特に過圧保機構
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第３図に従来の差圧伝送器を示す。本体ケース
１の凹部の底面と間隙をおいてセンタダイアフラ
ム２が周囲を溶接固定されて配置されている。そ
して、本体ケース１の凹部にはセンタダイアフラ
ム２を挟むようにデイスク３が内嵌され、その外
側端面の周囲が本体ケース１に溶接されてシール
されている。本体ケース１の外側の端面およびデ
イスク３の外側の端面にはそれぞれ受圧フランジ
４ａ，４ｂから導入された被測定流体の圧力Pa，
Pbを受ける隔液ダイアフラム５ａ，５ｂが周囲
を溶接固定されて張設されており、この隔液ダイ
アフラム５ａ，５ｂに対向する面には、隔液ダイ
アフラム５ａ，５ｂが当壁しても変形しないよう
な同一形状を有する隔液ダイアフラム座６ａ，６
ｂが設けられている。

本体ケース１には感圧素子７が装着されてお
り、隔液ダイアフラム５ａ，５ｂで受けた圧力
Pa，Pbは、圧力伝達媒体８ａ，８ｂを介して連
通孔９ａ９ｂ、センタダイアフラム２、連通孔１
０ａ，１０ｂと伝達され感圧素子７によつて差圧
（Pa−Pb）が電気信号に変換され、この出力がリ
ード１１を介して図示しない前置増幅回路や種々
の制御回路に接続される。

この差圧伝送器にPa＞Pbなる圧力Pa，Pbが加
わると、センタダイアフラム２および隔液ダイア
フラム５ａ，５ｂは図示左方向へ移動する。次に
測定範囲を越える過大差圧（Pa＜Pb）が加わる
と、センタダイアフラム２がさらに図示左方向へ
移動しその移動した容積分だけ隔液ダイアフラム
５ａ，５ｂも図示左方向移動し、ついには隔液ダ
イアフラム座６ａに着座する。隔液ダイアフラム
５ａが隔液ダイアフラム座６ａに着座すると、そ
れ以上の過大差圧が加わつても隔液ダイアフラム
５ａが図示左方向へ移動せず、圧力伝達媒体８
ａ，８ｂの移動も止まるため感圧素子７にもそれ
以上の過大差圧が加わらず保護される。

この状態で、周囲の温度変化により圧力伝達媒
体８ａ，８ｂが膨張または収縮した場合には、セ
ンタダイアフラム２の移動によつて感圧素子７に
加わる過大差圧を最小限にしている。また、過大
差圧が（Pa＜Pb）の場合にも、隔液ダイアフラ
ム５ａ，５ｂ、センタダイアフラム２が図示右方
向へ移動して前記説明と同様に感圧素子７の保護
をする。

しかしながら、この過圧保護機構は、内部に封
入された圧力伝達媒体８ａ，８ｂが周囲温度変化
によつて膨張または収縮した場合には、隔液ダイ
アフラム５ａ，５ｂと隔液ダイアフラム座６ａ，
６ｂとの間隙容積が変化するため過圧保護機構の
作動圧力も変わる。この作動圧力値の変動は、差
圧伝送器の最大測定範囲以下になつてはならず且
つ感圧素子７の耐圧力を越えてはならない。その
ため、感圧素子７の耐圧力が測定範囲の数倍程度
の半導体素子を用いた場合には、過圧保護作動圧
力値の変動幅を小さくする必要がある。過圧保護
作動圧力値の変動幅を小さくするためには圧力伝
達媒体８ａ，８ｂの量を少なくすることが必要で
ある。しかし、過圧保護動作後の内部圧力変動を
センタダイアフラム２が移動して吸収するため、
センタダイアフラム２と本体ケース１またはデイ
スク３との間隙容積を多くする必要があり、圧力
伝達媒体８ａ，８ｂの量が多くなり、過圧保護作
動圧力値の変動幅が大きくなつてしまう欠点があ
る。

また、過圧保護機構の作動は、隔液ダイアフラ
ム５ａ，５ｂが隔液ダイアフラム座６ａ，６ｂに
着座することで行なわれるが、隔液ダイアフラム
座６ａ，６ｂの形状は隔液ダイアフラム５ａ，５
ｂの変形パタンと一致することが必要であり、高
精度な加工を要するとともに、前記隔液ダイアフ
ラム５ａ，５ｂと隔液ダイアフラム座６ａ，６ｂ
との形状不一致が生じた場合には正確に動作せ
ず、感圧素子７を破壊したり、測定範囲内で過圧
保護機構が作動する欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、温度変化による圧力伝達媒体の膨張
収縮によつても過圧保護機構の作動圧力が変動せ
ず、高精度な加工も必要とせず、しかも調整容易
な過圧保護機構を具えた差圧伝送器を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、一方の端面に隔液ダイアフラムが周
囲を固定されて張設され他方の端面の同心的な凹
部の底面中央部に接壁面を有し且つこの接壁面と
前記一方の端面とを連通する連通孔を有する本体
ケースと、この本体ケースの凹部の底面と間隙を
おいて周囲を溶接固定され中央部に同心な丸穴を
有する第１の圧力変位弾性体と、この第１の圧力
変位弾性体の丸穴に同心に周縁部を気密に接合さ
れた第２の圧力変位弾性体と、この第２の圧力変
位弾性体の中央部の両面にそれぞれ装着されたシ
ール部材と、前記本体ケースの凹部に内嵌され前
記第１および第２の圧力変位弾性体に対向する端
面の中央部に前記シール部材に対する接壁面が形
成されるとともに反対側の端面の周囲が前記本体
ケースに溶接シールされ且つこの端面に同心的に
隔液ダイアフラムが周囲を固定されて張設される
とともにこの端面と前記接壁面とを連通する連通
孔を有するデイスクと、このデイスクの接壁面を
有する端面および前記本体ケースの凹部底面で囲
まれ前記第１および第２の圧力変位弾性体で２分
割された第１および第２の圧力室にそれぞれ連通
孔を介して連通されて前記本体ケース内に配置さ
れ前記両圧力室の圧力の差圧を電気信号に変換す
る感圧素子と、前記第１、第２の圧力室およびこ
れらに連通する閉塞空間内に封入された圧力伝達
媒体とを具備してなる差圧伝送器を実現して所期
の目的を達成した。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図に本発明一実施例の差圧伝送器を示す。
本体ケース２１の一方の端面には隔液ダイアフラ
ム２８ａが周囲を溶接されて張設され、他方の端
面の同心的な凹部の底面３３の中央部には接壁面
２６ａが凹ませて形成されれており、この接壁面
２６ａと隔液ダイアフラム２８ａが張設された端
面とを連通する連通孔３１ａが穿設されている。
本体ケース２１の凹部の底面３３と間隙をおい
て、中央部に丸穴を有する第１の圧力変位弾性体
例えば第１センタダイアフラム２２が周囲を本体
ケース２１に溶接固定されている。そして、この
第１センタダイアフラム２２の丸穴に同心に第２
の圧力変位弾性体例えば第２センタダイアフラム
２３がその周縁部を丸穴周辺部に溶接により気密
に接合されて取着されている。第１センタダイア
フラム２２は剛性が大きく、第２センタダイアフ
ラム２３は剛性を小さくしておく。また、第２セ
ンタダイアフラム２３の中央部の両面にはシール
部材例えばオーリング２４ａ，２４ｂがそれぞれ
装着されている。

本体ケース２１の凹部に内嵌されているデイス
ク２５は、第１および第２のセンタダイアフラム
２２，２３に対向する端面の中央部にオーリング
２４ｂの接壁面２６ｂが形成されるとともに、反
対側の端面の周囲が本体ケース２１に溶接シール
され、且つこの端面に同心的に隔液ダイアフラム
２８ｂが周囲を溶接されて張設されている。そし
て、この端面と接壁面２６ｂとを連通する連通孔
３１ｂが穿設されている。

デイスク２５の接壁面２６ｂを有する端面と本
体ケース２１の凹部の底面３３とで囲まれ第１お
よび第２のセンタダイアフラム２２，２３で２分
割された第１の圧力室３４ａおよび第２の圧力室
３４ｂにそれぞれ連通孔３２ａ，３２ｂを介して
連通されて感圧素子２９が本体ケース２１内に配
置され、前記両圧力室３４ａ，３４ｂのそれぞれ
の圧力の差圧を検出し電気信号に変換して出力す
る。また、第１、第２の圧力室３４ａ，３４ｂお
よびこれらに連通する閉塞空間内には非圧縮性流
体例えばシリコーン油などの圧力伝達媒体３０
ａ，３０ｂが封入されている。

本体ケースの両外側にシールされて取着された
受圧フランジ２７ａ，２７ｂから導入された被測
定流体圧力Pa，Pbは隔液ダイアフラム２８ａ，
２８ｂで受圧され、圧力伝達媒体３０ａ，３０ｂ
を介して連通孔３１ａ，３１ｂ、第１および第２
のセンタダイアフラム２２，２３、連通孔３２
ａ，３２ｂと伝達され、感圧素子２９によつて差
圧（Pa−Pb）が検出され、電気信号に変換され
た出力は、リード３５を介して図示しない前置増
幅回路や種々の制御回路に接続される。

上記のように構成された本発明一実施例の差圧
伝送器に被測定流体圧力Pa，Pb（Pa＞Pb）が加
わると、隔液ダイアフラム２８ａ，２８ｂ、圧力
伝達媒体３０ａ，３０ｂを介して感圧素子２９に
伝達され、差圧（Pa−Pb）に比例した出力信号
が得られる。この時第１センタダイアフラム２
２、第２センタダイアフラム２３および隔液ダイ
アフラム２８ａ，２８ｂは図示左方向へ移動す
る。

次に、測定範囲を越えた過大差圧が印加される
と、第１センタダイアフラム２２、第２センタダ
イアフラム２３および隔液ダイアフラム２８ａ，
２８ｂがさらに左方向へ移動し、オーリング２４
ｂがデイスク２５の接壁面２６ｂに当接する。オ
ーリング２４ｂが当接したことにより、接壁面２
６ｂと感圧素子２９との間に圧力伝達媒体３０ｂ
が封じ込められる。

そして、それ以上の圧力の印加によつて第１お
よび第２のセンタダイアフラム２２，２３が図示
左方向へ微動すると、封止されている圧力伝達媒
体３０ｂの内部圧力が上昇して（圧力伝達媒体３
０ｂが非圧縮性流体であるため）、感圧素子２９
に加わる差圧は、感圧素子の耐圧力より低いある
差圧以上にならず、感圧素子２９に過大差圧が印
加されるのが防止される。この状態で温度変化が
生じた場合にも、第１センタダイアフラム２２、
第２センタダイアフラム２３が微動することで、
過大差圧の発生を最小限にしている。また、過大
差圧がPa＜Pbの場合にも、オーリング２４ａが
接壁面２６ａに当接することによつて、前記の説
明同様に感圧素子２９の保護を行なう。また、前
記過圧保護作動圧力値を設定する圧力変位弾性体
は、本体ケース２１に取着され有効面積の大きい
第１センタダイアフラム２２の剛性を大きく、オ
ーリング２４ａ，２４ｂが装着され変位量を必要
とする第２センタダイアフラム２３の剛性を小さ
くすることで調整が容易にできるとともに、隔液
ダイアフラム２８ａ，２８ｂと圧力変位弾性体２
２，２３との圧力−体積変位量の比を大きくする
ことで感圧素子に印加される圧力伝達効率が高く
なり高精度となる。

なお、上述の実施例では第１および第２の圧力
変位弾性体にダイアフラムを用いてきたが、第２
図に示すように、第１の圧力変位弾性体にダイア
フラム４２を、第２の圧力変位弾性体にベローズ
４３を用いても同様な作用および効果を得ること
ができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、中央部に
同心な丸穴を有するダイアフラム状で有効面積が
大きく剛性が高い第１の圧力変位弾性体をその周
囲を溶接固定して本体ケースに取着し、この第１
の圧力変位弾性体の丸穴に同心に周縁部を気密に
接合して第１の圧力変位弾性体に比べ有効面積が
小さく剛性の低い第２の圧力変位弾性体（ダイア
フラムまたはベローズ）を取着し、この第２の圧
力変位弾性体の中央部の両面にそれぞれオーリン
グなどのシール部材を装着し、印加圧力によつて
第１および第２の圧力変位弾性体が移動しオーリ
ングが対向しているケース本体またはデイスクの
接壁面に当接することによつて、封び込められた
圧力伝達媒体に発生する内部圧力と印加圧による
加圧力とが、前記第１および第２の圧力変位弾性
体を挟んで或る差圧で釣合うという動作を行なう
過圧保護機構を具備したので、測定範囲を越えた
過大差圧が印加された場合にも、前記の釣合い状
態における差圧値が感圧素子の耐圧力より低い値
以上にならず、感圧素子に過大差圧が印加される
のが防止される。さらに、この状態で温度変化が
生じた場合にも、第１および第２の圧力変位弾性
体が微動することで過大差圧の発生を最小限にし
ている。したがつて、温度変化による圧力伝達媒
体の膨張収縮によつても過圧保護機構の作動圧力
が変化しない。また、第１の圧力変位弾性体の剛
性が大きく、変位量を必要とする第２の圧力変位
弾性体の剛性が小さいので、調整が容易であると
ともに、隔液ダイアフラムと第１および第２の圧
力変位弾性体との圧力−体積変化量の比を大きく
することで感圧素子に印加される圧力伝達効率が
高くなり高精度な差圧検出が可能となる。またさ
らに、第２の圧力変位弾性体に装着されているシ
ール部材が当接する接壁面は平面でよいから加工
が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の差圧伝送器を示す断
面図、第２図は本発明の変形例の差圧伝送器を示
す断面図、第３図は従来の差圧伝送器を示す断面
図である。 ２１……本体ケース、２２……第１の圧力変位
弾性体、２３……第２の圧力変位弾性体、２４
ａ，２４ｂ……シール部材、２５……デイスク、
２６ａ，２６ｂ……接壁面、２７ａ，２７ｂ……
受圧フランジ、２８ａ，２８ｂ……隔液ダイアフ
ラム、２９……感圧素子、３０ａ，３０ｂ……圧
力伝達媒体、３１ａ，３１ｂ……連通孔、３２
ａ，３２ｂ……連通孔、３３……凹部の底面、３
４ａ……第１の圧力室、３４ｂ……第２の圧力
室、３５……リード、４２……第１の圧力変位弾
性体、４３……第２の圧力変位弾性体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の端面に隔液ダイアフラムが周囲を固定
   されて張設され他方の端面の同心的な凹部の底面
   中央部に接壁面を有し、且つこの接壁面と前記一
   方の端面とを連通する連通孔を有する本体ケース
   と、この本体ケースの凹部の底面と間隙をおいて
   周囲を溶接固定され中央部に同心な丸穴を有する
   第１の圧力変位弾性体と、この第１の圧力変位弾
   性体の丸穴に同心周縁部を気密に接合された第２
   の圧力変位弾性体と、この第２の圧力変位弾性体
   の中央部の両面にそれぞれ装着されたシール部材
   と、前記本体ケースの凹部に内嵌され前記第１お
   よび第２の圧力変位弾性体に対向する端面の中央
   部に前記シール部材に対する接壁面が形成される
   とともに反対側の端面の周囲が前記本体ケースに
   溶接シールされ且つこの端面に同心的に隔液ダイ
   アフラムが周囲を固定されて張設されるとともに
   この端面と前記接壁面とを連通する連通孔を有す
   るデイスクと、このデイスクの接壁面を有する端
   面および前記本体ケースの凹部底面で囲まれ前記
   第１および第２の圧力変位弾性体で２分割された
   第１および第２の圧力室にそれぞれ連通孔を介し
   て連通されて本体ケース内に配置され前記両圧力
   室の圧力の差圧を電気信号に変換する感圧素子
   と、前記第１、第２圧力室およびこれらに連通す
   る閉塞空間内に封入された圧力伝達媒体とを具備
   してなる差圧伝送器。 ２ 第１の圧力変位弾性体が剛性の大なるダイア
   フラムで形成され第２の圧力変位弾性体が剛性の
   小なるダイアフラムで形成されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の差圧伝送器。 ３ 第１の圧力変位弾性体が剛性の大なるダイア
   フラムで形成され第２の圧力変位弾性体が剛性の
   小なるベローズで形成されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の差圧伝送器。