JPH0379655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可撓膜を用いて２つの圧力の差を検出
するものにおいて、特に温度変化による出力の変
動を防ぐとともに、作用する圧力差の方向に関係
なく検出可能な圧力検出装置の構造に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 第１図は従来の可撓膜を用いた圧力検出器の構
成図であり、第２図は第１図の要部を示すもので
その動作説明図である。第１図により構造を説明
する。１は可撓膜としてのゴムダイアフラムであ
り、その中心部を上支持板２と下支持板３により
支持されている。４は差動トランスでコアロツド
５、コア６、コイル７より構成されている。前記
コアロツド５は前記支持板２，３に固定されてい
る。８はゴムダイアフラム１の上部に設けられた
圧力導入口９を有する上部密閉室である。１０は
ゴムダイアフラム１の下部に設けられた圧力導入
口１１を有する下部密閉室、１２，１３はそれぞ
れ上、下ダイアフラム支持ばねである。

圧力導入口９と圧力導入口１１からの流体差圧
に応じてゴムダイアフラム１が上ダイアフラム支
持ばね１２あるいは下ダイアフラム支持ばね１３
を圧縮しながら上下に移動する。その動きによつ
てコアロツド５に連結されたコア６が移動し、差
圧に応じた出力をとりだすものである。ところが
この従来の構造の圧力検出器は差圧が一定の場合
においても周囲温度の変化により出力が変化する
という問題があつた。

つぎに、第２図によつて説明する。第２図は第
１図中、ダイアフラム１の部分を示したものであ
る。基準温度状態でのダイアフラム１の位置をＳ
−Ｓとしたとき、周囲温度が変化した場合の動作
を説明する。線膨張係数の大なるゴムダイアフラ
ム１の膨張によりビード部Ｃの曲率が小さくなる
ように変形するがその部分の応力を緩和すべくゴ
ムダイアフラム１の中央部分はＡ−Ａに示すよう
に下方に変位し、それと連結されたコア６も下方
に変位し、出力が変化する。周囲温度が低下した
場合には線膨張係数の大なるゴムダイアフラム１
の収縮作用により、ビード部Ｃが引つ張られて全
体として平板上になろうとして中央の平坦部Ｓ−
Ｓはその結果Ｂ−Ｂまで上方に移動し、出力が変
化する。このため出力信号を電気的に補正する機
能が必要となり、コスト的にも高いものになつた
り特に零点付近で高精度を要求する場合には使用
不可能となつていた。

また、上部密閉室８と下部密閉室１０とに作用
する２つの圧力の大小関係を反転し、下部密閉室
１０に上部圧力室８の圧力より高い圧力を作用さ
せるとゴムダイアフラムのビード部Ｃに膨出方向
と逆の圧力が作用しビード部Ｃの反転が起こつて
圧力差の検出が不可能になるという課題があつ
た。

発明の目的 本発明は可撓膜で差圧を受け、差圧に応じて可
撓膜に変位を発生させて差圧信号をとりだす圧力
検出器の温度特性改善、すなわち圧力検出器の出
力が温度依存性を持たないようにするとともに、
差圧の方向が変わつても安定に差圧を検出できる
ようにすることを目的とする。

発明の構成 上記の目的を達成するために、外周部に一方向
へ膨出したビード部を有する同一形状の２個の可
撓膜を互いにビード部が近接するように向き合わ
せて、その中心部は一定間隔を保つたまま軸方向
に変位可能とし、かつそれら２個の可撓膜のビー
ド部の外周部を固定して、両可撓膜の間に基準圧
力室を両可撓膜の外面側にそれぞれの可撓膜を１
つの壁面とする密閉室をそれぞれ設けている。そ
れぞれの密閉室に流体圧力を作用させるとともに
基準圧力室には２つの密閉室に作用する流体圧力
のいずれよりも低い圧力を作用させ、可撓膜に発
生する変位量を電気信号に変換する手段を設ける
よう構成している。

そして、２個の可撓膜は周囲温度の変化にとも
なつて膨張、収縮し、その結果、可撓膜が変形
し、その変形に基いて応力が発生するが、その応
力の軸方向成分は、同一形状の可撓膜が互いにビ
ード部が近接するように向き合わせて設けられて
いるため互いに打ち消し合つて軸方向の変位に現
れることがない。すなわち周囲温度の変化に伴つ
て可撓膜が変位することがなく、温度変化によつ
て出力が変化することがない。

また基準圧力室に２つの密閉室のいずれの圧力
よりも低い圧力を作用させているので、２つの密
閉室に作用する２つの圧力の大小関係が変わつて
もそれぞれの可撓膜のビード部には常に同じ方向
の圧力が作用しているのでビード部の反転は起こ
らない。

実施例の説明 本発明の一実施例を第３図に示す。本実施例は
ガス燃焼装置の燃焼空気圧力と燃料ガス圧力の差
圧を検出してこれを一定値に保つて空気過剰率を
一定に保つものである。制御部は省略している。

先ず構成を説明する。２０は本発明に基く圧力
検出器、２１はガス燃焼装置のバーナ部である。

次に詳細構造を説明する。２２および２３は可
撓膜としての第１のゴムダイアフラム、第２のゴ
ムダイアフラムでありそれぞれ外周部にビード２
２Ｂ，２３Ｂを有している。両者の間に中心部に
孔を有するスペーサ２４が設けられ上支持板２
５、下支持板２６、コアロツド２７とともに２枚
のゴムダイアフラムを互いにビード部が近接する
ように背中合せに中心部が一定間隔に保つように
なつている。変位量−電気信号変換部としての差
動トランスは前記コアロツド２７、コア２８およ
びコイル２９より構成されている。３０は可撓膜
としての第１のゴムダイアフラム２２の上部に設
けられた、圧力導入口３１を有する上部密閉室、
３２は第２のゴムダイアフラム２３の下部に設け
られた圧力導入口３３を有する下部密聞室、３４
は基準圧力導入口３５を有する基準圧力室であ
る。３６，３７はそれぞれ上、下ダイアフラム支
持ばねである。

次にバーナ部２１の構造を説明する。３８は燃
料ガス圧力検出口３９を有するガスノズル、４０
は燃焼空気圧力検出口４１を有する燃焼空気チヤ
ンバである。４２は混合圧力検出口４３を有する
混合部である。なお４４は燃料ガス圧力導管、４
５は燃焼空気圧力導管、４６は基準圧力導管であ
る。４７は燃焼室である。

次に動作を説明する。先ず全体動作の説明を行
うと、ガスノズル３８より供給される燃料ガスの
圧力PGが燃焼ガス圧力導管４４によつて下部密
閉室３２に導かれて第２のゴムダイアフラム２３
を上方に持ち上げようとし、燃焼圧力PAが燃焼
空気圧力導管４５によつて上部密閉室３０に導か
れて第１のゴムダイアフラム２２を下方に押し下
げようとする。その差圧に応じて圧力検出器２０
に出力が現われる。基準圧力室３４には基準圧力
として混合部の圧力PMが導かれており、上部密
閉室３０と下部密閉室３２の共通の背圧PMを与
えるようになつており、混合部４２の圧力PM
が、ガスノズル３８の圧力PGあるいは燃焼空気
チヤンバ４０の圧力PAよりも常に低圧になつて
いるため第１のゴムダイアフラム２２、第２のゴ
ムダイアフラム２３が反転して動作不能におちい
ることはない。以上のように燃焼空気圧力PA、
燃料ガス圧力PGの差圧を圧力検出器で検出し、
常にその差圧を一定に保つて空気過剰率を一定に
保つものである。

以上が実施例の概略動作であるが、次に本発明
の骨子である圧力検出器２０の動作、特に周囲温
度が変化したときの出力変動抑制機構について説
明する。ある温度tOのとき燃焼空気圧力PA、燃
料ガス圧力PGが等しく差動トランスのコア２８
がコイル２９に対して中心に位置している状態に
於て、△ｔ℃温度が上昇してtO＋△ｔ℃になつ
たとすると、第１および第２のゴムダイアフラム
２２および２３を互いにビード部２２Ｂおよび２
３Ｂが近接するように向き合わせて配置し、両ゴ
ムダイアフラムの中心部をスペーサ２４で連結す
るよう構成したので、第１のゴムダイアフラム２
２と第２のゴムダイアフラム２３は第２図で説明
したようにその中心部が第３図においてそれぞれ
下方及び上方に移動しようとするが互いに打ち消
し合つて軸方向の変位には現れず、従つてコア２
８はその軸方向に変位することがなく出力変化は
現われない。次に温度が△ｔ℃降下してtO−△
ｔ℃になつたとすると第１のゴムダイアフラム２
２と第２のゴムダイアフラム２３は、第２図で説
明したようにその中心部が第３図においてそれぞ
れ上方及び下方に移動しようとするが互いに打ち
消し合つて外部には現れず、従つてコア２８はそ
の軸方向に変位することがなく、出力変化は現れ
ない。

以上の説明は、第３図中２２で示されるよう
に、ゴムダイアフラムの中心部が外縁部より下つ
ている場合の説明であるがその逆の場合でも熱膨
張、収縮にともなつて発生する力は同様に打ち消
し合つて軸方向の変位には現れずコア２８が軸方
向に変位することがなく、出力変化は生じない。

以上の説明は変位−電気信号変換部に差動トラ
ンスを用いた例であるがこれに限定されるもので
はない。

発明の効果 本発明は、外周部に一方向へ膨出したビード部
を有する同一形状の２個の可撓膜を互いにビード
部が近接するように向き合わせて、その中心部は
一定間隔を保つたまま軸方向に変位可能とし、か
つビード部の外周を固定して可撓膜の間に基準圧
力室を、各可撓膜の外側に密閉室をそれぞれ形成
し、この２つの密閉室にそれぞれ流体圧力を作用
させ、可撓膜に発生する変位量を電気量に変換す
るように構成されているので、 (1) 周囲温度の変化に際して２個の可撓膜が熱膨
張収縮することによつてひき起こされる軸方向
の力が、大きさ等しく向きが反対のため、内部
で打ち消されて軸方向の変位に現れず、出力の
変化は生じない。すなわち圧力−出力特性に温
度依存性がないという効果を有する。

また、２個の可撓膜を互いにビード部が近接
するように向き合わせて、この２つの可撓膜の
間に基準圧力室を、各可撓膜の外側に密閉室を
それぞれ形成し、この２つの密閉室にそれぞれ
流体圧力を作用させるとともに、この２つの密
閉室に作用する流体圧力のいずれよりも低い圧
力を基準圧力室に作用させるよう構成したの
で、 (2) ２つの密閉室に作用する圧力の大小関係すな
わち差圧の方向が変わつても、それぞれの可撓
膜のビード部には常に同じ方向の圧力がかかる
よう作用するのでビード部の反転は起こらず、
検出不能に陥ることがないという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、第２図は第１図要部
の動作説明図、第３図は本発明一実施例の断面図
である。 ２２，２３……ゴムダイアフラム（可撓膜）、
２２Ｂ，２３Ｂ……ビード部、２８……コア、２
９……コイル、２８，２９……変位量−電気信号
変換部、３０……上部密閉室、３２……下部密閉
室、３４……基準圧力室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周部に一方向へ膨出したビード部を有する
   同一形状の２個の可撓膜を有し、この２個の可撓
   膜を互いにビード部が近接するように向き合わせ
   て、その中心部は一定間隔を保つたまま軸方向に
   変位可能とし、かつビード部の外周を固定して可
   撓膜の間に基準圧力室を、各可撓膜の外側に密閉
   室をそれぞれ形成し、この２つの密閉室にそれぞ
   れ流体圧力を作用させるとともに、この２つの密
   閉室に作用する流体圧力のいずれよりも低い圧力
   を基準圧力室に作用させ、可撓膜に発生する変位
   量を電気信号に変換する手段を設けてなる圧力検
   出装置。