JPH0444222B2

JPH0444222B2 -

Info

Publication number: JPH0444222B2
Application number: JP22487987A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yoshioka; Kyoto Yoda; Ryuzo Asada
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1987-09-08
Publication date: 1992-07-21
Also published as: JPS6466533A

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９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
１０ａ、第一カバーフランジ１１ａ及び第二カバ
ーフランジ１２ａ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１２ａ
はそれぞれ第一圧力室１５ａ及び第二圧力室１６
ａ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P₁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１２ａ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、第二ケーシング２０ａ及び差圧発振部
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P₁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とを連通する連通路
３０ａが形成されている。また、第二ケーシング
２０ａには差圧発振部２６ａが溶着され、この差
圧発振部２６ａと反対側に第二シールダイアフラ
ム２３ａが設けられている。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、後述する差圧発振部２６ａ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２
０ａに溶着された差圧発振部２６ａが第一ケーシ
ング１９ａの空所２１ａ内に配置され、その際
に、差圧発振部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、差圧発振部２６ａは第一ケーシ
ング１９ａと第二ケーシング２０ａとによつて形
成される空間内に固定的に配置される。

差圧発振部２６ａは、第１０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を有し、ハウジング２７ａ，２８
ａ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３
５ａ，３６ａの互いに対向する面には固定電極３
７ａ，３８ａが設けられている。第一ハウジング
２７ａと第二ケーシング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３５
ａと測定ダイアフラム３４ａとによつて第一測定
室４２ａが構成され、また絶縁体３６ａと測定ダ
イアフラム３４ａとによつて第二測定室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を介して連通するための連通路３１ａが
形成され、連通路３１ａと空間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、差圧発振部の
第二ハウジング２８ａが第二ケーシング２０ａに
溶着される。第一シール室２４ａ、第二シール室
２５ａ、連通路３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３
ａ、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１０１
ａ，１０２ａが満たされている。

以上の構成において、測定圧力P₁，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２２ａ，２３ａが測定圧力P₁，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，３８
ａ間の静電容量が変化する。

この結果、測定圧P₁，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１
６ａ）に過大圧が加わつた場合には、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。

差圧発振部２６ａは、第一ケーシング１９ａと
第二ケーシング２０ａとによつて、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。

従つて、差圧発振部２６ａの外側と内側、即
ち、空間２９ａと第一測定室４２ａ及び第二測定
室４３ａとは、溝４１ａを介して、ほぼ同圧にな
る。それ故、測定圧力P₁，P₂が高静圧であつて
も、第一ハウジング２７ａや第二ハウジング２８
ａがその内側から外側に脹らもうとすることはな
い。

よつて、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１０１ａ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１０２ａ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
変化を大きくする結果となり、温度特性を低下さ
せることになる。

また、第二圧力室側に過大圧が加わつた場合に
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績を小さく
し、封入液を少なくして封入液の膨脹収縮の影響
を少なくした静電容量形差圧測定装置を提供する
にある。

＜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、ブロツ
ク状のボデイと、該ボデイ内部に設けられた内部
室と、該内部室を２個のセンタ室に分け２個のセ
ンタダイアフラムと板状のセンタスプリングと該
センタスプリングと前記センタダイアフラムとに
より形成されるセンタ室とよりなるセンタスプリ
ングユニツトと、前記ボデイの外側面に設けられ
該ボデイ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ボデ
イに設けられたバツクアツプネストと、前記シー
ル室と前記センタ室を連通する連通路と、前記ボ
デイの外側面を覆うカバーフランジと、内部空所
を有するハウジングと、該内部空所に設けられ絶
縁材よりなるデイスクと該デイスクの周面に取付
けられた金属材よりなるリングとよりなる本体
と、前記デイ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、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ハウジングに固定
され他端が前記ボデイに接続され前記測定室と前
記センタ室とを連通するチユーブと、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接続
管と、前記シール室、連通路、センタ室、センタ
ダイアフラム室、接続管、チユーブ、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。

＜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はブロツク状のボデイである。
１１はボデイ１内部に設けられた内部室である。
２は内部室１１を２個のセンタ室１２，１３に分
けるセンタダイアフラムユニツトである。センタ
ダイアフラムユニツト２は、第２図に示すごと
く、２個のセンタダイアフラム２１，２２と、板
状のセンタスプリング２３と、センタダイアフラ
ム２１，２２とセンタスプリング２３とにより形
成されるセンタダイアフラム室２４とよりなるセ
ンダイアフラムユニツトである。センタダイアフ
ラム２１，２２は後述するシールダイアフラム３
１，３２や測定ダイアフラム６３に比べて、その
剛性は十分に小さく設計されている。センタダイ
アフラム２１，２２の中央部分は、後述する封入
液１０３を加圧して封入することにより、センタ
スプリング２３から離すように構成してある。３
１，３２はボデイ１の外側面に設けられボデイ１
とシール室３１１，３２１を構成するシールダイ
アフラムである。３１２，３２２はシールダイア
フラム３１１，３２１に対向してボデイ１に設け
られたバツクアツプネストである。３３，３４は
シール室３１１，３２１とセンタ室１２，１３を
連通する連通路である。４はボデイ１の外側面を
覆うカバーフランジである。５は内部空所５１を
有するハウジングである。６は内部空所５１に設
けられ絶縁材よりなるデイスク６１とデイスク６
１の周面に取付けられた金属材よりなるリング６
２とよりなる本体である。第３図に示す如く、６
１１はデイスク６１内に設けられた室である。６
３は室６１１を２個の測定室６３１，６３２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。６４は測定ダイアフラム６３に対向して測定
室６３１，６３２の壁に設けられた固定電極であ
る。６５は本体６を内部空所５１に隙間を保つて
支持するように本体６に一端が接続され途中がハ
ウジング５に固定され他端がボデイ１に接続され
測定室６３１，６３２とセンタ室１２，１３とを
連通するチユーブである。６６は内部空所５１と
センタダイアフラム室２４とを連通する接続管で
ある。１０１，１０２，１０３はシール室３１
１，３２１、連通路３３，３４、センタ室１２，
１３、センタダイアフラム室２４、接続管６６、
チユーブ６５、内部空所５１と測定室６３１，６
３２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P₁，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３１，３２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６３は差圧に対応して変位し、測定ダイア
フラム６３と固定電極６４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。

この場合、シールダイアフラム３１，３２は、
十分に柔かいので、シールダイアフラム３２，３
２での圧力損失は無視することができる。センタ
ダイアフラム２１，２２はシールダイアフラム３
１，３２よりも更に柔かく構成されているので、
高圧側をP₁とすれば、圧力P₁により、センタダ
イアフラム２１は容易に変位し、センタダイアフ
ラム２１はセンタスプリング２３に着座し、セン
タダイアフラム２２は脹らむ、着座後はセンタス
プリング２３も変位し、測定圧力P₁は測定ダイ
アフラム６３に正確に伝わり、差圧が測定され
る。着座するまでは差圧は伝わらないが、着座に
要する圧力が十分に小さくなるようにダイアフラ
ムは設計、非直線誤差は無視できる。

測定スパン以上の差圧が加わると、センタダイ
アフラム２１あるいは、２２がシールダイアフラ
ム３１あるいは３２の裏側を全て吸収して変位
し、シールダイアフラム３１，３２がボデイ１に
あたつて、それ以上の圧力が測定室６３１，６３
２に加わらない。

一方、静圧が加わると、センタダイアフラム室
２４、内部空所５１も、ほぼ同一の静圧となり、
静圧によるスパン変化が殆んど生じない。。

また、センタダイアフラム室２４の圧力は、ほ
ぼ（P₁＋P₂）／２に等しい圧力となる。従つて、
センタダイアフラム２１，２２には、それぞれ
（P₁−P₂）／２の差圧が加わる。

また、測定室６３１に、測定圧力P₁、測定室
６３２に、測定圧P₂が加わり、内部空所５１に
（P₁＋P₂）／２の圧力が加わるので、デイスク６
１、リング６２には静圧は加わらず、測定圧力
P₁，P₂のの差圧の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１０
１，１０２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一枚の場合に比べて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いに比して封入液１０
３の量を減らす事ができ、センタダイアフラム
の応力減が図れるとともに、小形化ができる。

(4) リング６２には、測定圧の差圧の1/2しか加
わらず、内部空所５１に片側の封入液１０１あ
るいは１０２を導入するばあいに比べて有利で
ある。

(5) センタダイアフラム２１，２２が十分に柔か
いので、低温時のセンタダイアフラム室２４の
圧力降下が少なく、真空下での差圧測定に適し
ている。

(6) センタスプリング２３は、ダイアフラムでは
ないので、形状を工夫すれば、変位に対する応
力を小さくすることが出来る。また、外周部分
のボデイ１との溶接による特性の変化があまり
生じない設計が可能である。また、センタダイ
アフラム２１，２２も十分に柔かいので、外周
部分がボデイ１に溶接されても装置の特性に悪
影響を与える恐れはない。

(7) 高温時に過大圧が加わると、センタダイアフ
ラムの応力が非常に大きくなり、これが過大圧
ヒステリシスの原因となる。これは、センタダ
イアフラム室２４の温度膨脹によつて、センタ
ダイアフラムが変位し、過大圧によつて、更に
変位するためである。

しかしながら、本発明では、センタダイアフラ
ム２１，２２の板厚を薄くできるので、応力はそ
れほど大きくはならない。

第５図は本発明の他の実施例の構成説明図であ
る。

本実施例では、ダイアフラムユニツト２をボデ
イ７内に配置し、ボデイ７を、ボデイ１内に隙間
７１を保つて配置するようにしたものである。

このようにすれば、カバーフランジ４等でボデ
イ１が締付けられた時の悪影響が、ダイアフラム
ユニツト２に加わるのを防げ、ゼロ点やスパン変
動の少ないものが得られる。

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、センタスプリング２３の両外表
面を凹状２３１にして、センタダイアフラム室２
４を構成する隙間を形成するようにしたものであ
る。この隙間は封入液１０３の低温収縮、高温縮
の為に必要である。

第７図は本発明の他の実施例の要部構成説明図
である。

本実施例においては、センタダイアフラム２
１，２２をボデイ１に直接溶接するようにしたも
のである。

第８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、センタスプリング２３に、同心
状の溝２３２を設けたものである。センタスプリ
ング２３はダイアフラムでないので、このような
自由度を有する。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明は、ブロツク状の
ボデイと、該ボデイ内部に設けられた内部室と、
該内部室を２個のセンタ室に分け２個のセンタダ
イアフラムと板状のセンタスプリングと該センタ
スプリングと前記センタダイアフラムとにより形
成されるセンタ室とよりなるセンタスプリングユ
ニツトと、前記ボデイの外側面に設けられ該ボデ
イ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ボデイに設
けられたバツクアツプネストと、前記シール室と
前記センタ室を連通する連通路と、前記ボデイの
外側面を覆うカバーフランジと、内部空所を有す
るハウジングと、該内部空所に設けられ絶縁材よ
りなるデイスクと該デイ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
デイ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、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ハウジングに固定され他端
が前記ボデイに接続され前記測定室と前記センタ
室とを連通するチユーブと、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接続管と、前
記シール室、連通路、センタ室、センタダイアフ
ラム室、接続管、チユーブ、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
に加わる差圧が、センタダイアフラム一枚の場合
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
力減が図れるとともに、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ばあいに比べて有
利である。(5)センタダイアフラムが十分に柔かい
ので、低温時のセンタダイアフラム室の圧力降下
が少なく、真空下での差圧測定に適している。(6)
センタスプリングは、ダイアフラムではないの
で、形状を工夫すれば、変位に対する応力を小さ
くすることが出来る。また、外周部分のボデイと
の溶接による特性の変化があまり生じない設計が
可能である。また、センタダイアフラムも十分に
柔かいので、外周部分がボデイに溶接されても装
置の特性に悪影響を与える恐れはない。(7)高温時
に過大圧が加わると、センタダイアフラムの応力
が非常に大きくなり、これが過大圧ヒステリシス
の原因となる。これは、センタダイアフラム室の
温度膨脹によつて、センタダイアフラムが変位
し、過大圧によつて、更に変位するためである。
しかしながら、本発明では、センタダイアフラム
の板厚を薄くできるので、応力はそれほど大きく
はならない。従つて、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
液の膨脹収縮の影響を少なくした静電容量形差圧
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図は本発明の他の実施例の
要部構成説明図、第８図は本発明の別の実施例の
要部構成説明図、第９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１０図は第９図
の要部構成説明図である。１…ボデイ、１０１，１０２，１０３…封入
液、１１…内部室、１２，１３…センタ室、２…
ダイアフラムユニツト、２１，２２…センタダイ
アフラム、２３…センタスプリング、２３１…凹
状、２３２…溝、２４…センタダイアフラム室、
３１，３２…シールダイアフラム、３１１，３２
１…シール室、３１２，３２２…バツクアツプネ
スト、３３，３４…連通路、４…カバーフラン
ジ、５…ハウジング、５１１…内部空所、６…本
体、６１…デイスク、６１１…室、６２…リン
グ、６３…測定ダイアフラム、６３１，６３２…
測定室、６４…固定電極、６５…チユーブ、６６
…接続管、７…ボデイ、７１…隙間。

Claims

【特許請求の範囲】

１ブロツク状のボデイと、該ボデイ内部に設け
られた内部室と、該内部室を２個のセンタ室に分
け２個のセンタダイアフラムと板状のセンタスプ
リングと該センタスプリングと前記センタダイア
フラムとにより形成されるセンタ室とよりなるセ
ンタスプリングユニツトと、前記ボデイの外側面
に設けられ該ボデイ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
て前記ボデイに設けられたバツクアツプネスト
と、前記シール室と前記センタ室を連通する連通
路と、前記ボデイの外側面を覆うカバーフランジ
と、内部空所を有するハウジングと、該内部空所
に設けられ絶縁材よりなるデイスクと該デイスク
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、前記デイ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、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ハ
ウジングに固定され他端が前記ボデイに接続され
前記測定室と前記センタ室とを連通するチユーブ
と、前記内部空所と前記センタダイアフラム室と
を連通する接続管と、前記シール室、連通路、セ
ンタ室、センタダイアフラム室、接続管、チユー
ブ、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。