JPH056344U - 差圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センタダイアフラムの曲げ疲労強度を増大さ
せる事により、耐久性が向上された差圧測定装置を実現
する。 【構成】 波形を成すセンタダイアフラムと、該センタ
ダイアフラムの外周縁部を溶接固定して挾持するボディ
とを具備する差圧測定装置において、前記センタダイア
フラムに設けられ該センタダイアフラムの支持支点近傍
に該センタダイアフラムと同心円状にリング状に設けら
れたショットピ―ニング処理層を具備したことを特徴と
する差圧測定装置である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、センタダイアフラムの曲げ疲労強度を増大させる事により、耐久性 が向上された差圧測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図４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、例えば、本願 出願人の出願による、特願昭６２−１５１７１１号、特開昭６３−３１４４３１ 号「静電容量形差圧測定装置」昭和６２年６月１８日出願、昭和６３年１２月２ ２日出願公開に示されている。

【０００３】 図において、１はブロック状のボディで、オ―ステナト系ステンレス（ＳＵＳ ３０４、ＳＵＳ３１６等）が使用されている。 １１はボディ１内部に設けられた内部室、２は内部室１１を２個のセンタ室２ １，２２に分けるセンタダイアフラムである。 ３１，３２はボディ１の外側面中央部に設けられ、ボディ１とシ―ル室３１１ ，３２１を構成するシ―ルダイアフラムである。 ３１２，３２２はシ―ルダイアフラム３１，３２に対向してボディ１に設けら れたバックアツプネストである。 ３３，３４はシ―ルダイアフラム３１，３２に同心円状にボディ１の外側面外 縁部分に設けられ、ボディ１と環状室３３１，３４１を構成するリング状の環状 ダイアフラムである。 ３３２，３４２はダイアフラム３３，３４に対向してボディ１に設けられたバ ックアップネストである。 １２はセンタ室２１，２２とシ―ル室３１１，３２１とを連通する連通孔であ る。

【０００４】 ４は内部空所４１を有するハウジングである。 ４２は内部空所４１に設けられた本体である。 ４３は本体４２を内部空所４１に隙間を保って支持するように本体４２に一端 が接続され、途中がハウジング４に固定され他端が、ボディ１に接続され、セン タ室２１，２２にそれぞれ連通するチュ―ブである。 ４２１は本体４２の内部に設けられた室である。 ４２２は室４２１を２つの測定室４２３，４２４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。 ４２５，４２６は、測定ダイアフラム４２２に対向して、絶縁体４２７，４２ ８を介して、測定室４２３，４２４の壁に設けられた固定電極である。

【０００５】 ４４は内部空所４１と環状室３３１，３４１とを夫々連通する接続管である。 ５１，５２，５３は、シ―ル室３１１，３２１、連通孔１２、センタ室２１， ２２、環状室３３１，３４１、接続管４４、チュ―ブ４３、内部空所４１、測定 室４２３，４２４とで構成される３個の室に、それぞれ封入された非圧縮性の封 入液体である。 このばあいは、シリコンオイルが用いられている。

【０００６】 以上の構成において、シ―ルダイアフラム３１，３２に印加された差圧は、連 通孔１２を経由し、内部室１１へ伝わる。更に、チュ―ブ４３を通り測定室４２ ３，４２４に入り、測定ダイアフラム４２２を変位させる。 この差圧に比例する変位を、測定ダイアフラム４２２と固定電極４２５，４２ ６間の静電容量の変化として検出し、電気信号に変換する。

【０００７】 高い静圧の測定圧が加わった場合には、測定室４２３，４２４に高い静圧が加 わると共に、ダイアフラム３３，３４にも高い静圧が加わり、接続管４４を介し て内部空所４１に静圧が加わるので、本体４２は、静圧中に置かれることになり 、測定ダイアフラム４２２には、静圧に起因するひずみが生じないので、静圧に よるスパン変動は生じない。

【０００８】 一方、過大圧印加時には、過大圧の印加された側のシ―ル室３１１、または３ ２１内の封入液５１，５２は、全て排出される。この封入液５１、または５２は 、センタダイアフラム２の変位によって吸収される。 而して、シ―ルダイアフラム３３，３４がバックアップネスト３１２、または ３２２に着座することにより、以後、封入液５１、または５２の移動はなくなり 、測定ダイアフラム４２２には過大圧は加わらず、したがつて、過大圧から保護 される。 過大圧の印加時には、環状ダイアフラム３３、あるいは３４の過大圧印加側は バックアップネスト３３２、あるいは３４２に着座するが、過大圧の加わらない 側の環状ダイアフラムが脹む為に、内部空所４１の圧力上昇は、無視できる程度 に小さい。

【０００９】 内部空所４１の封入液５３は環状室３３１，３４１に接続し、管状ダイアフラ ム３３，３４は、シ―ルダイアフラム３１，３２とは分離されているので、封入 液５３は測定には関与しない。 したがって、管状ダイアフラム３３，３４の特性は、差圧測定には直接影響を 与えないので、設計の自由度は大きいものが得られる。

【００１０】 この結果、 （１）過大圧ヒステリシスの発生防止。 過大圧印加時に、シ―ルダイアフラム３１，３２が、バツクアップネスト３１ ２，３２２に着座するまでの、封入液５１，５２の移動量は、センタダイアフラ ム２の変位により、吸収されるので、測定ダイアフラム４２２には、過大圧は直 接加わらず、測定ダイアフラム４２２は過大圧から保護される。 したがって、過大圧による測定ダイアフラムのヒステリシスの発生を減少でき る。

【００１１】 （２）カバ―フランジ５の締付けに基づく誤差の発生防止。 機械的外乱に敏感なセンサ本体部分を受圧部から別置し、チュ―ブ４３により 支持しているので、カバ―フランジ５の本体ボディ１への締付けに基づく誤差の 発生を防止することができる。

【００１２】 （３）温度誤差の発生防止。 センサ本体部分と受圧部とを別置し、チュ―ブ４３により支持するようにした ので、受圧部とセンサ本体部分との熱膨脹係数の相違に起因する温度誤差の発生 を防止することができる。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この様な装置においては、温度が上昇すると、封入液５１，５ ２が膨脹し、シ―ルダイアフラム３１，３２がボディ１の外側に広がる。 従って、過大圧が加わった場合に、シ―ルダイアフラム３１，３２がバックア ップネスト３１２，３２２に着座するまでの伝達圧力が増加し、センタダイアフ ラム２の外周部に生じる曲げ応力が大きくなる。

【００１４】 また、差圧測定装置では、高圧側と低圧側とに交互に過大圧が印加される事が 多く、その場合に、センタダイアフラム２には、高い疲労強度が要求される。 疲労強度を向上させる方法としては、処理が簡単なショットピ―ニング処理が あるが、センタダイアフラム２にショットピ―ニング処理を施すと、波形状が変 化し、個々のバラツキが大きくなってしまう為、所定の特性が得られなくなって しまう。 また、センタダイアフラム２をボディ１に組立てる際には、一般に、外径を基 準にするが、ショットピ―ニング処理によって、一般的に、外径が大きくなる方 向で変化し、個々のセンタダイアフラム２においても、外径が箇所によって変化 し、円周部分が凸凹になる為、組立て精度が悪くなる。

【００１５】 本考案は、この問題点を、解決するものである。 本考案の目的は、センタダイアフラムの曲げ疲労強度を増大させ、耐久性のあ る差圧測定装置を提供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、本考案は、波形を成すセンタダイアフラムと、該 センタダイアフラムの外周縁部を溶接固定して挾持するボディとを具備する差圧 測定装置において、 前記センタダイアフラムに設けられ該センタダイアフラムの支持支点近傍に該 センタダイアフラムと同心円状にリング状に設けられたショットピ―ニング処理 層を具備したことを特徴とする差圧測定装置を構成したものである。

【００１７】

【作用】

以上の構成において、過大圧が印加された場合に、センタダイアフラムが変位 して、測定ダイアフラムに過大圧が印加されるのを防止する。 而して、温度が上昇した場合、伝達圧力が増加し、センタダイアフラムの外周 部に大きな曲げ応力が加わる。あるいは、交互に過大圧が印加され、高い疲労強 度が要求される場合があるが、この様な場合であっても、センタダイアフラムに 、センタダイアフラムの支持支点近傍に、同心円状にリング状に設けられたショ ットピ―ニング処理層が設けられたので、耐久性の高い差圧測定装置が得られる 。 以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００１８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の要部構成説明図である。 図において、図４と同一記号の構成は同一機能を表わす。 以下、図４と相違部分のみ説明する。 ６１は、センタダイアフラム２に設けられ、センタダイアフラム２の支持支点 ６２近傍に、センタダイアフラム２と同心円状に、リング状に設けられたショッ トピ―ニング処理層である。 図２に、センタダイアフラム２のボディ１への固定部の拡大詳細図を示す。 この場合は、ショットピ―ニング処理層６１は、センタダイアフラム２の外周 縁部６３と支持支点６２との間のＡ点から、支持支点６２とセンタダイアフラム ２の第１番目の山の頂点６４との間のＢ点まで設けられている。

【００１９】 以上の構成において、過大圧が印加された場合に、センタダイアフラム２が変 位して、測定ダイアフラム４４２に過大圧が印加されるのを防止する。 而して、温度が上昇した場合、伝達圧力が増加し、センタダイアフラム２の外 周部に大きな曲げ応力が加わる。あるいは、交互に過大圧が印加され、高い疲労 強度が要求される場合がある。 この様な場合であっても、センタダイアフラム２に、センタダイアフラムの支 持支点６２近傍に、センタダイアフラム２と同心円状にリング状に設けられたシ ョットピ―ニング処理層６１が設けられたので、耐久性の高い差圧測定装置が得 られる。

【００２０】 なお、センタダイアフラム２の全面にショットピ―ニング処理を施した場合に 比して、以下の利点がある。 （１）ショットピ―ニング処理による残留応力によって、センタダイアフラム２ の波形形状が大きく変化するのを避ける事が出来る。 （２）ショットピ―ニング処理による残留応力によって、センタダイアフラム２ の外径が大きく変化し、円周が凸凹になるのを避ける事が出来る。 （３）広い範囲に、均一にショットピ―ニング処理を施す事は困難であるが、本 考案装置では、例えば、ショットピ―ニング処理装置のノズルを固定し、センタ ダイアフラム２を回転させればよく、均一性が得られる。

【００２１】 本実施例によれば、従来例に比して、約１０倍以上の疲労強度が得られた。ま た、センタダイアフラム２の波形形状および外径の変化も小さく、装置の出力特 性に悪影響が生じなかった。 図３に、センタダイアフラム２の曲げ応力曲線図と、センタダイアフラム２の 波形図と、ショットピ―ニング処理範囲Ｃ、センタダイアフラム２の有効直径Ｄ との関係を示す。

【００２２】 この結果、 （１）センタダイアフラム２の曲げ疲労強度が増大し、耐久性の良好な差圧測定 装置が得られる。 （２）センタダイアフラム２の形状変化が小さく、安定した特性の差圧測定装置 が得られる。 （３）組立て精度も向上できる。 （４）センタダイアフラム２の耐久性が向上出来るので、センタダイアフラム２ の直径を小さくでき小形化が図れる。 なお、前述の実施例においては、圧力センサ部分は静電容量形のものについて 説明したが、これに限ることはなく、例えば、振動形、あるいは、半導体ダイア フラムにピエゾ抵抗素子が設けられたものでもよく、要するに、圧力が測定でき るものであれば良い。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は、波形を成すセンタダイアフラムと、該センタ ダイアフラムの外周縁部を溶接固定して挾持するボディとを具備する差圧測定装 置において、 前記センタダイアフラムに設けられ該センタダイアフラムの支持支点近傍に該 センタダイアフラムと同心円状にリング状に設けられたショットピ―ニング処理 層を具備したことを特徴とする差圧測定装置を構成した。

【００２４】 この結果、 （１）センタダイアフラムの曲げ疲労強度が増大し、耐久性の良好な差圧測定装 置が得られる。 （２）センタダイアフラムの形状変化が小さく、安定した特性の差圧測定装置が 得られる。 （３）組立て精度も向上できる。 （４）センタダイアフラムの耐久性が向上出来るので、センタダイアフラムの直 径を小さくでき小形化が図れる。 従って、本考案によれば、センタダイアフラムの曲げ疲労強度を増大させ、耐 久性のある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】

【図１】本考案の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の要部詳細図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】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。

【符号の説明】

１…ボディ １１…内部室 １２…連通孔 ２…センタダイアフラム ２１…センタ室 ２２…センタ室 ３１…シ―ルダイアフラム ３１１…シ―ル室 ３１２…バックアップネスト ３２…シ―ルダイアフラム ３２１…シ―ル室 ３２２…バックアップネスト ３３…ダイアフラム ３３１…環状室 ３３２…バックアップネスト ３４…ダイアフラム ３４１…環状室 ３４２…バックアップネスト ４…ハウジング ４１…内部空所 ４２…本体 ４２１…室 ４２２…測定ダイアフラム ４２３…測定室 ４２４…測定室 ４２５…固定電極 ４２６…固定電極 ４２７…絶縁体 ４２８…絶縁体 ４３…チュ―ブ ４４…接続管 ５…カバ―フランジ ５１…封入液体 ５２…封入液体 ５３…封入液体 ６１…センタダイアフラム ６２…支持支点 ６３…外周縁部 ６４…頂部 Ａ…地点 Ｂ…地点 Ｃ…処理範囲 Ｄ…有効直径

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】波形を成すセンタダイアフラムと、 該センタダイアフラムの外周縁部を溶接固定して挾持す
   るボディと を具備する差圧測定装置において、 前記センタダイアフラムに設けられ該センタダイアフラ
   ムの支持支点近傍に該センタダイアフラムと同心円状に
   リング状に設けられたショットピ―ニング処理層を具備
   したことを特徴とする差圧測定装置。