JPH0429971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、静電容量変化を利用して差圧を検
出する静電容量式差圧伝送器に関する。

(ロ) 従来技術 従来、この種の差圧伝送器は、第１図に示すよ
うに、電極ハウジングａの両側にサイドハウジン
グｂがボルトｃとナツトｄとで固定されて構成さ
れている。そして、この電極ハウジングａ内に圧
力検出室ｅが両側に開口して形成され、この開口
の外側にシールダイヤフラムｆが取付けられて検
出室ｅからシールダイヤフラムｆに亘つてシリコ
ンオイルｇが封入されている。一方、検出室ｅの
壁面には固定電極ｈが設けられ、検出室ｅの中央
部にはこの検出室ｅを左右に区画する平板ダイヤ
フラム状の可動電極ｉが設けられている。

この差圧伝送器は、プロセス圧がシールダイヤ
フラムｆの外側に形成された圧力作用室ｊに作用
すると、このシールダイヤフラムｆ及びシリコン
オイルｇを介して可動電極ｉに作用し、可動電極
ｉが変位して固定電極ｈとのギヤツプが変化し、
この変位によつて生じる静電容量変化を信号とし
てリード線ｋを介して導出し、差圧を伝送するよ
うにしている。

この差圧伝送器において、検出室ｅは壁面がほ
ぼ球面状に形成されて曲面となつているので、第
２図に示すように、静圧Ｆは壁面に垂直に作用し
て、水平力Fsと垂直力Ftとに分割されることに
なる。つまり、水平力Fsは可動電極ｉと垂交方
向に、垂直力Ftは可動電極ｉと平行方向に作用
する。そして、水平力Fsは左右方向に作用して
可動電極ｉに何らの悪影響を及ぼすことはない。

ところが、垂直力Ftは電極ハウジングａの遠
心方向に作用し、可動電極ｉの支持部Ａからこの
可動電極ｉを遠心方向に引張することになる。し
かも、この引張力は垂直力Ftを壁面全体に亘つ
て積分した力となり、可動電極ｉの変位、つま
り、差圧による変位が引張力によつて減少するこ
とになる。従つて、測定した差圧が実際の差圧よ
りも小さい、所謂スパン変化が生じて測定誤差を
生じ、信頼度が低いという問題があつた。

(ハ) 目的 この発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、検出室に静圧が作用した際、垂直力のみが打
消し合うようにし、静圧による感度変化を補償し
て信頼度の高い測定を行うことができるようにし
た静電容量式差圧伝送器を提供することを目的と
するものである。

(ニ) 構成 この発明は、上述した目的を達成するために、
電極ハウジングの両側にサイドハウジングが着脱
自在に固定され、この電極ハウジング内に差圧検
出室が両側に開口して形成され、この開口の外側
にシールダイヤフラムが取付けられて前記検出室
からシールダイヤフラムに亘つて封入液が封入さ
れる一方、前記検出室の壁面に固定電極が設けら
れると共に、検出室の中央部にこの検出室を左右
に区画する平板ダイヤフラム状の可動電極が設け
られ、さらに前記電極ハウジングに前記封入液が
流入する圧力室が前記検出室壁面にほぼ倣つて形
成されて成り、 プロセス圧がシールダイヤフラムを介して封入
液に作用し、検出室と圧力室とに作用するように
構成されている。

(ホ) 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。

第３図及び第４図に示すように、１は静電容量
式差圧伝送器であつて、各種のプロセス圧の差圧
を検出するものである。

この差圧伝送器１は、電極ハウジング２の両側
にサイドハウジング３ａ，３ｂがボルト４とナツ
ト５とで着脱自在に一体に固定されて構成されて
いる。この電極ハウジング２は、中央部にメイン
ハウジング６が設けられ、このメインハウジング
６の外周両側部にリング部材７が設けられると共
に、外周部にボデイ８が設けられて構成されてい
る。

メインハウジング６内の中央部には圧力検出室
９が形成され、この検出室９は通路９ａを介して
メインハウジング６の両側面に開口されている。
更に、この検出室９は壁面がほぼ球面状に形成さ
れて曲面となつており、この壁面に絶縁体１０を
介して固定電極１１が金属蒸着等で接着されてい
る。また、メインハウジング６は中央にて２分割
されており、その分割面にて可動電極１２が一体
に挾持固着されている。この可動電極１２は平板
ダイヤフラム状に形成され、検出室９の中央に配
置されてこの検出室９を左右に区画している。そ
して、固定電極１１及び可動電極１２にはリード
線１３ａ，１３ｂが接続されて外部に導出されて
いる。

前記リング部材７とメインハウジング６との間
には所定間隔の隙間が一部に形成されて圧力室１
４が設けられ、この圧力室１４は通路１４ａを介
してメインハウジング６の側面に開口している。
この圧力室１４は検出室９の壁面にほぼ倣つて形
成されており、つまり、可動電極１２と直交する
方向に対して所定角度θでもつて傾斜し、検出室
９壁面の接線Ｍとほぼ平行に形成されている。

前記電極ハウジング２の両側面にはシールダイ
ヤフラム１５ａ，１５ｂが各通路９ａ，１４ａの
外側に取付けられて検出室９及び圧力室１４が密
封され、この密封された検出室９及び圧力室１４
にシリコンオイル１７が互いに連通して封入され
ている。

さらにシールダイヤフラム１５ａ，１５ｂの外
側にはサイドハウジング３ａ，３ｂの内側が凹状
に切欠かれて圧力作用室１６ａ，１６ｂが形成さ
れ、この両作用室１６ａ，１６ｂにプロセス圧が
導入されるようになつている。そして、左右のプ
ロセス圧の一方が高圧になると、その差圧を検出
するようになつている。

次に、この差圧伝送器１の作用について説明す
る。

先ず、プロセス圧力は左右の両作用室１６ａ，
１６ｂに導入され、シールダイヤフラム１５ａ，
１５ｂを介してシリコンオイル１７に伝達され
る。そして、この圧力はシリコンオイル１７を介
して検出室９及び圧力室１４に作用し、可動電極
１２を押圧する。

この状態において、左右のプロセス圧に差圧が
生じると、例えば第３図右側のプロセス圧が高圧
になると、可動電極１２が左側に押圧されて変位
する。そして、この可動電極１２の変位により固
定電極１１とのギヤツプが変化し、この変化によ
つて生じる静電容量の変化を信号としてリード線
１３ａ，１３ｂを介して導出し、差圧を検出して
導出する。

このプロセス圧が検出室９及び圧力室１４に作
用している状態、即ち、静圧が作用している場
合、各室９，１４の壁面に垂直に静圧Ｆが作用す
る。そして、第４図に示すように、検出室９壁面
における例えばＰ１点とＰ２点において、静圧Ｆ
は可動電極１２と直交方向の水平力Fsと、可動
電極１２と平行方向の垂直力Ftとに分割される。
しかも、垂直力Ftは遠心方向に作用する。

一方、圧力室１４の壁面においては、検出室９
に作用する同一の静圧Ｆが作用し、例えばＱ１点
とＱ２点でこの静圧Ｆは水平力Fsと垂直力Ftと
に分割される。そこで、この圧力室１４の壁面は
検出室９の壁面に倣つているので、各壁面の水平
力Fsと垂直力Ftとは互いに同じ大きさで作用方
向が逆となるから、相互に打消し合うことにな
る。

従つて、メインハウジング６に遠心方向の垂直
力Ftが作用しないので、可動電極１２に引張力
が作用することがない。よつて、差圧に応じて可
動電極１２が正確に変位し、所謂スパン変化が防
止される。

尚、検出室９における垂直力Ftは壁面全体に
積分した合力として作用し、他方、圧力室１４に
おける垂直力Ftも壁面全体に積分した合力とし
て作用するので、両合力が同じ大きさにする必要
がある。従つて、圧力室１４の長さと角度θとを
適宜設定し、長さが長い場合は角度θを小さく、
短い場合は大きく設定する。

また尚、この実施例において、圧力室１４の壁
面は検出室９に倣つて曲面としてもよいことは勿
論である。

また、電極ハウジング２は検出室９及び圧力室
１４を形成できるものであれば一体ものとしても
よい。

また、シリコンオイル１７に代えて、各種の封
入液を用いてもよい。

(ヘ) 効果 以上のようにこの発明によれば、検出室壁面に
作用する静圧のうち可動電極と平行な方向の力が
圧力室の壁面に作用する逆方向の力によつて消去
されるので、可動電極に引張力が作用することが
防止されるから、所謂スパン変化を確実に防止す
ることができ、高精度の差圧検出を行うことがで
きる。

また、電極ハウジング及びサイドハウジングの
締付力、例えばボルト、ナツトの締付力が変化し
ても出力変化をほぼ皆無とすることができるの
で、信頼性の高い測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示し、第１図は静
電容量式差圧伝送器の縦断面図、第２図は静圧の
作用方向を示す同要部の拡大断面図、第３図及び
第４図はこの発明の一実施例を示し、第３図は静
電容量式差圧伝送器の縦断面図、第４図は静圧の
作用方向を示す同要部の拡大構成図である。 １：静電容量式差圧伝送器、２：電極ハウジン
グ、３ａ，３ｂ：サイドハウジング、６：メイン
ハウジング、７：リング部材、８：ボデイ、９：
圧力検出室、１１：固定電極、１２：可動電極、
１４：圧力室、１５ａ，１５ｂ：シールダイヤフ
ラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極ハウジングの両側にサイドハウジングが
   着脱自在に固定され、この電極ハウジング内に差
   圧検出室が両側に開口して形成され、この開口の
   外側にシールダイヤフラムが取付けられて前記検
   出室からシールダイヤフラムに亘つて封入液が封
   入される一方、前記検出室の壁面に固定電極が設
   けられると共に、検出室の中央部にこの検出室を
   左右に区画する平板ダイヤフラム状の可動電極が
   設けられ、さらに前記電極ハウジングに前記封入
   液が流入する圧力室が前記検出室壁面にほぼ倣つ
   て形成されて成り、プロセス圧がシールダイヤフ
   ラムを介して封入液に作用し、検出室と圧力室と
   に作用することを特徴とする静電容量式差圧伝送
   器。