JPH0650269B2 - 低圧測定用の圧力変換器 - Google Patents
低圧測定用の圧力変換器Info
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- JPH0650269B2 JPH0650269B2 JP62082783A JP8278387A JPH0650269B2 JP H0650269 B2 JPH0650269 B2 JP H0650269B2 JP 62082783 A JP62082783 A JP 62082783A JP 8278387 A JP8278387 A JP 8278387A JP H0650269 B2 JPH0650269 B2 JP H0650269B2
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- pressure
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は圧力変換器、特に米国特許第3,349,623号、米
国特許第3,678,753号に開示された型の圧力変換器のよ
うな液封圧力変換器に関する。本発明はさらにとくには
低圧範囲圧力変換器に関する。
国特許第3,678,753号に開示された型の圧力変換器のよ
うな液封圧力変換器に関する。本発明はさらにとくには
低圧範囲圧力変換器に関する。
技術的背景 上記米国特許に記載のように、液封圧力変換器は、圧力
が測定されるべき媒体が変換器内に浸入することが好ま
しくないような系内で使用されるように設計される。こ
の場合変換器自体には液体が封入され、この液体は隔膜
または他の装置を介して測定されるべき媒体と作用的に
結合される。変換器に封入される液体は、測定されるべ
き媒体の圧力を直接センサ装置に伝達する。代表的な液
体は水銀である。
が測定されるべき媒体が変換器内に浸入することが好ま
しくないような系内で使用されるように設計される。こ
の場合変換器自体には液体が封入され、この液体は隔膜
または他の装置を介して測定されるべき媒体と作用的に
結合される。変換器に封入される液体は、測定されるべ
き媒体の圧力を直接センサ装置に伝達する。代表的な液
体は水銀である。
米国特許第3,678,753号は、伸張フレームと、フレーム
内を貫通伸長してフレームの一端に隣接した端部で終端
する毛管とを含む圧力変換器を開示する。カップラ（連
結器）はフレームのその端部を密閉し、フレームと協働
して毛管に連絡する室を形成する。毛管の他端は全作動
範囲にわたって撓みがわずかであるセンサ装置に連絡す
る。センサ装置は、中に凹部を有する可撓キャップ部材
の形状であり、フレームの一部と協働して、円板状で毛
管と連絡する薄肉のセンサ隔室を形成する。液体、好ま
しくは水銀は薄肉センサ隔室と、上記室と、毛管とを充
満し、これによりカップラに負荷される圧力を直接セン
サ装置に伝達して圧力を測定する。
内を貫通伸長してフレームの一端に隣接した端部で終端
する毛管とを含む圧力変換器を開示する。カップラ（連
結器）はフレームのその端部を密閉し、フレームと協働
して毛管に連絡する室を形成する。毛管の他端は全作動
範囲にわたって撓みがわずかであるセンサ装置に連絡す
る。センサ装置は、中に凹部を有する可撓キャップ部材
の形状であり、フレームの一部と協働して、円板状で毛
管と連絡する薄肉のセンサ隔室を形成する。液体、好ま
しくは水銀は薄肉センサ隔室と、上記室と、毛管とを充
満し、これによりカップラに負荷される圧力を直接セン
サ装置に伝達して圧力を測定する。
この圧力変換器は一般に、1500p.s.i.以上の圧力用に設
計されている。この従来技術による変換器を用いて1500
p.s.i.以下の圧力を測定するには、キヤップ部材の可撓
壁すなわち隔膜が薄すぎて製造がむずかしく、また破損
しやすくなる。
計されている。この従来技術による変換器を用いて1500
p.s.i.以下の圧力を測定するには、キヤップ部材の可撓
壁すなわち隔膜が薄すぎて製造がむずかしく、また破損
しやすくなる。
発明の目的 したがって、とくに250-1500p.s.i.の範囲のような低い
圧力の測定に適した改良型液封圧力変換器を提供するこ
とが本発明の目的である。さらにとくに本発明は、この
低圧範囲の圧力測定を、大型部品を使用することなく実
行可能である。とくに本発明では、標準の1/2インチ-20
山のねじ込みノズルを使用して低圧範囲の測定が可能で
ある。
圧力の測定に適した改良型液封圧力変換器を提供するこ
とが本発明の目的である。さらにとくに本発明は、この
低圧範囲の圧力測定を、大型部品を使用することなく実
行可能である。とくに本発明では、標準の1/2インチ-20
山のねじ込みノズルを使用して低圧範囲の測定が可能で
ある。
構造が比較的簡単で比較的安価に製造可能な改良型低圧
範囲測定用圧力変換器を提供することが本発明の他の目
的である。
範囲測定用圧力変換器を提供することが本発明の他の目
的である。
センサ装置の改良構成方法を提供することが本発明のさ
らに他の目的である。
らに他の目的である。
隔膜部分に発生する引張力を低減して隔膜の非直線性を
減少するような構造を有する改良型低圧範囲測定用圧力
変換器を提供することが本発明の他の目的である。
減少するような構造を有する改良型低圧範囲測定用圧力
変換器を提供することが本発明の他の目的である。
全体的には米国特許第3,678,753号に開示のものと同一
であるが隆起はり（梁）に沿ってその両側に設けられた
成形へこみを有する改良型低圧範囲測定用圧力変換器を
提供することが本発明の他の目的である。ここでへこみ
は、はりが自由に曲がるようにして隔膜の非直線特性を
減少するように、はり付隔膜内に発生する引張力を減少
させる。
であるが隆起はり（梁）に沿ってその両側に設けられた
成形へこみを有する改良型低圧範囲測定用圧力変換器を
提供することが本発明の他の目的である。ここでへこみ
は、はりが自由に曲がるようにして隔膜の非直線特性を
減少するように、はり付隔膜内に発生する引張力を減少
させる。
発明の要約 本発明の前記の目的、特徴および利点を達成するため
に、とくに低圧範囲の圧力測定用であって、中に伸長通
路を有する伸長フレームと、フレーム内を貫通伸長して
フレームの反対側端部で終端する毛管と、およびフレー
ムの他端を密閉し毛管の一端と連絡する室を形成するカ
ップラとからなる圧力変換器が提供される。液封可撓セ
ンサは頂部壁内に内部凹部を有するキャップ部材を有す
る。凹部はフレームの他端に薄肉円板状隔室を形成し、
円板状隔室は液体を介して毛管の他端と連絡する。毛管
と、室と、および隔室とを液体が充満し、液体はカップ
ラに負荷された圧力をセンサに伝達する。本発明による
と、キャップ部材は薄肉隔膜を形成するキャップ部材頂
部壁により形成される外側頂面を有し、頂面上に直径方
向に横断伸長して設けられた隆起はりを有し、隆起はり
上にゲージ取付面を有する。はりのゲージ取付面にひず
みゲージ手段が装着れる。好ましい実施例においては、
はりに沿って長手方向に複数個のひずみゲージが設けら
れる。圧縮ひずみ測定用に２個、引張ひずみ測定用に２
個と合計４個のひずみゲージを設けるのが好ましい。は
りはキャップ部材の全幅にわたって伸長し、それに沿っ
て一定幅とするのが好ましい。本発明の代替態様におい
ては、はりはフレヤ付端部を有してもよい。はりの厚さ
は少なくとも薄肉隔膜壁の肉厚の２倍程度であるのが好
ましい。
に、とくに低圧範囲の圧力測定用であって、中に伸長通
路を有する伸長フレームと、フレーム内を貫通伸長して
フレームの反対側端部で終端する毛管と、およびフレー
ムの他端を密閉し毛管の一端と連絡する室を形成するカ
ップラとからなる圧力変換器が提供される。液封可撓セ
ンサは頂部壁内に内部凹部を有するキャップ部材を有す
る。凹部はフレームの他端に薄肉円板状隔室を形成し、
円板状隔室は液体を介して毛管の他端と連絡する。毛管
と、室と、および隔室とを液体が充満し、液体はカップ
ラに負荷された圧力をセンサに伝達する。本発明による
と、キャップ部材は薄肉隔膜を形成するキャップ部材頂
部壁により形成される外側頂面を有し、頂面上に直径方
向に横断伸長して設けられた隆起はりを有し、隆起はり
上にゲージ取付面を有する。はりのゲージ取付面にひず
みゲージ手段が装着れる。好ましい実施例においては、
はりに沿って長手方向に複数個のひずみゲージが設けら
れる。圧縮ひずみ測定用に２個、引張ひずみ測定用に２
個と合計４個のひずみゲージを設けるのが好ましい。は
りはキャップ部材の全幅にわたって伸長し、それに沿っ
て一定幅とするのが好ましい。本発明の代替態様におい
ては、はりはフレヤ付端部を有してもよい。はりの厚さ
は少なくとも薄肉隔膜壁の肉厚の２倍程度であるのが好
ましい。
本発明の他の態様においては、キャップ部材頂面はその
中に隆起はりの両側にそれに沿って伸長するへこみを有
する。これらの隣接配置へこみは、はりが自由に曲がり
やすいようにしてはりが撓むときに隔膜に発生する引張
力を低減する役をなす。はりの動きがさらに自由になる
ことにより、はり付隔膜全体の撓みの非直線性は減少す
る。
中に隆起はりの両側にそれに沿って伸長するへこみを有
する。これらの隣接配置へこみは、はりが自由に曲がり
やすいようにしてはりが撓むときに隔膜に発生する引張
力を低減する役をなす。はりの動きがさらに自由になる
ことにより、はり付隔膜全体の撓みの非直線性は減少す
る。
本発明の構成方法によりはりを構成するときに、上記米
国特許第3,678,753号に開示の平坦隔膜面を基にしてそ
の表面を単に削り取って設計どおりにはりを形成すれば
よいことがわかった。キャップ部材の頂部壁部分の削取
りすなわち切削は、はりの厚さが隣接薄膜の厚さの約２
倍となるように行なうのが好ましいことがわかった。圧
力範囲Ｒのキャップから切削を始めてはりが形成される
と、装置の測定圧力範囲はR/4に変化することがさらに
わかった。代替態様においては、そのあとで隆起はりに
隣接してその両側に、比較的薄肉のキャップ部材の平坦
頂面上に型打ちにより長手方向伸長へこみが形成され
る。本発明の好ましい代替態様によればへこみは外側か
ら型打ちされる。しかしながら本発明の好ましい代替態
様においては、へこみはキャップ部材の内側から型打ち
されてもよい。
国特許第3,678,753号に開示の平坦隔膜面を基にしてそ
の表面を単に削り取って設計どおりにはりを形成すれば
よいことがわかった。キャップ部材の頂部壁部分の削取
りすなわち切削は、はりの厚さが隣接薄膜の厚さの約２
倍となるように行なうのが好ましいことがわかった。圧
力範囲Ｒのキャップから切削を始めてはりが形成される
と、装置の測定圧力範囲はR/4に変化することがさらに
わかった。代替態様においては、そのあとで隆起はりに
隣接してその両側に、比較的薄肉のキャップ部材の平坦
頂面上に型打ちにより長手方向伸長へこみが形成され
る。本発明の好ましい代替態様によればへこみは外側か
ら型打ちされる。しかしながら本発明の好ましい代替態
様においては、へこみはキャップ部材の内側から型打ち
されてもよい。
本発明の種々の目的、特徴および利点は添付図面に関す
る以下の詳細な説明から明らかになろう。
る以下の詳細な説明から明らかになろう。
実施例 図面、とくに第１図を参照すると、第１図は本発明によ
る圧力変換器の断面図を示し、圧力変換器は、主フレー
ム１０と、フレームの頂部端に設けられたセンサ部品１
２と、フレーム内を貫通伸長する毛管１４と、フレーム
の密閉底部端に取付けられた隔膜カップラ１６とからな
る。フレーム１０の下側部分は米国特許第3,678,753号
に記載の構造に類似の構造としてよい。主フレームに
は、それを貫通伸長しその中に毛管１４を格納するため
の伸長通路１８が設けてある。毛管１４の底部端は、隔
膜１６で密閉された比較的小さい室２０で終端する。
る圧力変換器の断面図を示し、圧力変換器は、主フレー
ム１０と、フレームの頂部端に設けられたセンサ部品１
２と、フレーム内を貫通伸長する毛管１４と、フレーム
の密閉底部端に取付けられた隔膜カップラ１６とからな
る。フレーム１０の下側部分は米国特許第3,678,753号
に記載の構造に類似の構造としてよい。主フレームに
は、それを貫通伸長しその中に毛管１４を格納するため
の伸長通路１８が設けてある。毛管１４の底部端は、隔
膜１６で密閉された比較的小さい室２０で終端する。
フレーム１０の頂部端にはフレームの一部として頂部部
品２２が設けられ、その中を毛管１４が伸長する。頂部
部品２２はセンサ部品１２を図示の位置に支持するため
のものである。センサ部品１２は頂部部品２２に溶接で
固定してもよい。
品２２が設けられ、その中を毛管１４が伸長する。頂部
部品２２はセンサ部品１２を図示の位置に支持するため
のものである。センサ部品１２は頂部部品２２に溶接で
固定してもよい。
第１図に示すセンサ部品１２は、底部２６と、キャップ
部材３０とからなる。キャップ部材３０は底部２６に溶
接され、その中間に薄肉円板状隔室３２が形成される。
第１図はまた、充填管３４と付属充填プラグ３６とも示
している。充填管３４は薄肉円板状隔室３２に連絡す
る。室２０と、隔室３２と、および毛管１４とを充満す
る装置内の充填液は、充填管３４から加圧導入され、し
たがってすべての領域は完全に水銀で充満される。次に
管３４はプラグ３６で密封される。
部材３０とからなる。キャップ部材３０は底部２６に溶
接され、その中間に薄肉円板状隔室３２が形成される。
第１図はまた、充填管３４と付属充填プラグ３６とも示
している。充填管３４は薄肉円板状隔室３２に連絡す
る。室２０と、隔室３２と、および毛管１４とを充満す
る装置内の充填液は、充填管３４から加圧導入され、し
たがってすべての領域は完全に水銀で充満される。次に
管３４はプラグ３６で密封される。
第２図ないし第４図は前記のセンサ部品１２をさらに詳
細に示すが、センサ部品１２は底部２６とキャップ部材
３０とを有する。キャップ部材３０は第３図および第４
図に示すように溶接部３５において底部２６に溶接され
る。これに関しては、第２図もまた環状溶接線３５を示
している。第３図は第４図と同様に円板状隔室を示して
いる。第３図および第４図において、毛管の頂部端が薄
肉円板状隔室３２で直接終端するように図示されている
のがわかる。第３図および第４図はまた、毛管１４の頂
部が溶接部３７で底部２６の頂面３３そのものに溶接さ
れていることを示す。
細に示すが、センサ部品１２は底部２６とキャップ部材
３０とを有する。キャップ部材３０は第３図および第４
図に示すように溶接部３５において底部２６に溶接され
る。これに関しては、第２図もまた環状溶接線３５を示
している。第３図は第４図と同様に円板状隔室を示して
いる。第３図および第４図において、毛管の頂部端が薄
肉円板状隔室３２で直接終端するように図示されている
のがわかる。第３図および第４図はまた、毛管１４の頂
部が溶接部３７で底部２６の頂面３３そのものに溶接さ
れていることを示す。
さてキャップ部材３０は薄肉隔膜を形成するキャップ部
材頂部壁４０で形成される外側頂面を有する。壁４０と
一体に直径方向に隆起はり４２が設けられ、隆起はり４
２は頂面を横断伸長して上部ゲージ取付面４４を有す
る。隔膜ははりに伝達された力を増幅するための力回収
部としての働きをなす。これによりはりを厚くして第８
図に示すように適切な直線特性を示すようにすることが
可能となる。
材頂部壁４０で形成される外側頂面を有する。壁４０と
一体に直径方向に隆起はり４２が設けられ、隆起はり４
２は頂面を横断伸長して上部ゲージ取付面４４を有す
る。隔膜ははりに伝達された力を増幅するための力回収
部としての働きをなす。これによりはりを厚くして第８
図に示すように適切な直線特性を示すようにすることが
可能となる。
はり３０付キャップ部材で形成されるセンサ隔膜は、と
くに250,500,750,1000,および1500p.s.i.の範囲の低圧
範囲で作動可能な構造を提供する。この構造において
は、隔膜４０の剛性を減少し、はり部分を同一圧力範囲
で使用される全体的に平らな隔膜より厚くすることが可
能である。たとえば750p.s.i.の範囲でははりの厚さは
0.0177インチであるのに対し同じ圧力範囲用の平隔膜の
厚さは.0100インチとなり、これでは薄すぎて破損しや
すく、直線性もない。この点については（後出の）表Ｉ
を参照されたい。
くに250,500,750,1000,および1500p.s.i.の範囲の低圧
範囲で作動可能な構造を提供する。この構造において
は、隔膜４０の剛性を減少し、はり部分を同一圧力範囲
で使用される全体的に平らな隔膜より厚くすることが可
能である。たとえば750p.s.i.の範囲でははりの厚さは
0.0177インチであるのに対し同じ圧力範囲用の平隔膜の
厚さは.0100インチとなり、これでは薄すぎて破損しや
すく、直線性もない。この点については（後出の）表Ｉ
を参照されたい。
第５Ａ図および第５Ｂ図はまたキャップ部材３０だけを
示す。とくに第５Ｂ図においては寸法T1、T2が図示され
ている。寸法T1ははり４２の厚さであり、一方寸法T2は
隔膜４０の厚さである。これらの寸法間の関係は一定範
囲内にあることが好ましいことがわかった。隔膜４０の
厚さはできるだけ薄くするのが好ましいが、あまり薄す
ぎると破損しやすいという問題が発生する。はり４２の
厚さはできるだけ厚くすることが好ましいが、あまり厚
すぎると装置の感度は低下する。T1／T2の比は２程度と
することが好ましいことがわかった。これは第３図およ
び第５Ｂ図に図示され、その中で第３図に示す切落し部
分はもともと頂面が完全に平坦な形状の元のキャップ部
材を基本的に半分の深さに切落としたものであって、こ
れにより隔膜４０の厚さははり４２のほぼ半分の厚さに
なる。
示す。とくに第５Ｂ図においては寸法T1、T2が図示され
ている。寸法T1ははり４２の厚さであり、一方寸法T2は
隔膜４０の厚さである。これらの寸法間の関係は一定範
囲内にあることが好ましいことがわかった。隔膜４０の
厚さはできるだけ薄くするのが好ましいが、あまり薄す
ぎると破損しやすいという問題が発生する。はり４２の
厚さはできるだけ厚くすることが好ましいが、あまり厚
すぎると装置の感度は低下する。T1／T2の比は２程度と
することが好ましいことがわかった。これは第３図およ
び第５Ｂ図に図示され、その中で第３図に示す切落し部
分はもともと頂面が完全に平坦な形状の元のキャップ部
材を基本的に半分の深さに切落としたものであって、こ
れにより隔膜４０の厚さははり４２のほぼ半分の厚さに
なる。
寸法T1、T2に関しては次の表Ｉを参照されたい。
一例として250p.s.i.の圧力範囲に対しては、寸法T1は
0.0099／0.0104インチの範囲であり、寸法T2は0.0044／
0.0050の範囲である。各範囲の平均値をとると、T1／T2
の比は2.18となる。
0.0099／0.0104インチの範囲であり、寸法T2は0.0044／
0.0050の範囲である。各範囲の平均値をとると、T1／T2
の比は2.18となる。
他の例で1000p.s.i.の範囲に対しては、寸法T1は0.0220
／0.0226の範囲であり、寸法T2は0.0100／0.0110の範囲
である。ここでも各寸法の平均値をとると、T1／T2の比
は1.92となる。T1／T2の比は1.5ないし4.0であるのが好
ましい。
／0.0226の範囲であり、寸法T2は0.0100／0.0110の範囲
である。ここでも各寸法の平均値をとると、T1／T2の比
は1.92となる。T1／T2の比は1.5ないし4.0であるのが好
ましい。
前記のようにはり４２は上部ゲージ取付面４４を有す
る。これについては、第２図および第４図が４個のひず
みゲージG1−G4を示してるいるのがわかる。これらのひ
ずみゲージの各々は通常設計のものでよく、「Ｄ」合金
箔材料タイプでよい。ゲージ抵抗は350オームである。
ひずみゲージの配置については第６図がそれを示し、４
個のゲージはキャップ部材３０のはり４２に沿って配置
される。ゲージG1、G4は圧縮力を測定し、一方ゲージG
2、G3は引張力を測定する。このようにゲージG1、G4は
負の誘起ひずみを測定し、一方ゲージG2、G3は正の誘起
ひずみを測定する。ゲージG2、G3はキャップ部材の中心
に対して対称にしかもわずかな間隔を設けて配置されて
いるのがわかる。ゲージG1、G4はゲージG2、G3と長手方
向同一線上に配置される。ゲージG1はゲージG2から、ま
たゲージG4はゲージG3から第６図に示すように間隔をあ
けて配置される。
る。これについては、第２図および第４図が４個のひず
みゲージG1−G4を示してるいるのがわかる。これらのひ
ずみゲージの各々は通常設計のものでよく、「Ｄ」合金
箔材料タイプでよい。ゲージ抵抗は350オームである。
ひずみゲージの配置については第６図がそれを示し、４
個のゲージはキャップ部材３０のはり４２に沿って配置
される。ゲージG1、G4は圧縮力を測定し、一方ゲージG
2、G3は引張力を測定する。このようにゲージG1、G4は
負の誘起ひずみを測定し、一方ゲージG2、G3は正の誘起
ひずみを測定する。ゲージG2、G3はキャップ部材の中心
に対して対称にしかもわずかな間隔を設けて配置されて
いるのがわかる。ゲージG1、G4はゲージG2、G3と長手方
向同一線上に配置される。ゲージG1はゲージG2から、ま
たゲージG4はゲージG3から第６図に示すように間隔をあ
けて配置される。
ゲージG1−G4は第７図に示すような回路で結線される。
第７図のR1−R4はそれぞれゲージG1−G4に対応する。
第７図のR1−R4はそれぞれゲージG1−G4に対応する。
第６図においてゲージG1−G4は第７図の回路のように結
線される。この結線において、はり４２の一方側に導通
接点C1、C2、C3が、またはり４２の他方側に接点C4−C6
が設けられる。ひずみゲージと電気接点C1−C6との間を
導体が結合する。この場合も結合導体は第７図に示すよ
うな回路を形成する。
線される。この結線において、はり４２の一方側に導通
接点C1、C2、C3が、またはり４２の他方側に接点C4−C6
が設けられる。ひずみゲージと電気接点C1−C6との間を
導体が結合する。この場合も結合導体は第７図に示すよ
うな回路を形成する。
第７図はブリッジ構造に結合されたゲージを示し、ブリ
ッジはブリッジの一端に結合された一対の入力端子と、
ブリッジの他端から引出される一対の出力端子とを有す
る。入力端子間に入力信号が入力され出力端子間で圧力
に対応した電圧が測定される。
ッジはブリッジの一端に結合された一対の入力端子と、
ブリッジの他端から引出される一対の出力端子とを有す
る。入力端子間に入力信号が入力され出力端子間で圧力
に対応した電圧が測定される。
前記第１図で、毛管１４の底部端が隔膜１６で密閉され
た比較的小さい室２０で終端することを示した。しかし
ながら本発明の好ましい実施例においては、第１Ａ図に
示すような充填部材７０が設けられる。この点に関して
は第１Ａ図が装置管端の好ましい実施例の拡大断面図を
示し、この管端には主として温度補償用に使用される管
端充填部材７０が設けられている。この充填部材はコー
バル(Kovar)またはアンバ(Invar)で作るのがよい。また
は、他の極低膨張係数材料で作ってもよい。これはステ
ンレスフレームの膨張係数よりはるかに低い膨張係数を
有するものであるのが好ましい。この充填部材により温
度変化があっても室２０内の空間は液体と同一割合で膨
張することが可能とする。第１Ａ図に示す充填部材７０
は、圧力がかかっていなくて先端が加熱されたときに発
生する内部充填圧を減少するような作用をする。
た比較的小さい室２０で終端することを示した。しかし
ながら本発明の好ましい実施例においては、第１Ａ図に
示すような充填部材７０が設けられる。この点に関して
は第１Ａ図が装置管端の好ましい実施例の拡大断面図を
示し、この管端には主として温度補償用に使用される管
端充填部材７０が設けられている。この充填部材はコー
バル(Kovar)またはアンバ(Invar)で作るのがよい。また
は、他の極低膨張係数材料で作ってもよい。これはステ
ンレスフレームの膨張係数よりはるかに低い膨張係数を
有するものであるのが好ましい。この充填部材により温
度変化があっても室２０内の空間は液体と同一割合で膨
張することが可能とする。第１Ａ図に示す充填部材７０
は、圧力がかかっていなくて先端が加熱されたときに発
生する内部充填圧を減少するような作用をする。
このように充填部材は第１Ａ図に示す室２０と協働して
好ましい熱補償内部容量を提供する。前記の充填部材は
また、内部液、好ましくは水銀と、通常ステンレス鋼が
用いられる変換器主本体との間の熱膨張係数の差に対し
変換器のために温度補正をなすような熱的性質をもつよ
うに選択される。前記のように充填部材はフレーム材料
の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有することが好まし
い。
好ましい熱補償内部容量を提供する。前記の充填部材は
また、内部液、好ましくは水銀と、通常ステンレス鋼が
用いられる変換器主本体との間の熱膨張係数の差に対し
変換器のために温度補正をなすような熱的性質をもつよ
うに選択される。前記のように充填部材はフレーム材料
の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有することが好まし
い。
第８図は、入力圧力（その全スケールに対する％）と非
直線性（その全スケールに対する％）との間の特性曲線
を示す。第８図には２つの曲線C1、C2が示されている。
曲線C1は標準の平隔膜に対応し、作動中に代表的な非直
線性が現れることがわかる。曲線C2は本発明の構造に対
応する。曲線C2では望ましい直線特性（ゼロアクセス）
からの変動はわずかであることがわかる。
直線性（その全スケールに対する％）との間の特性曲線
を示す。第８図には２つの曲線C1、C2が示されている。
曲線C1は標準の平隔膜に対応し、作動中に代表的な非直
線性が現れることがわかる。曲線C2は本発明の構造に対
応する。曲線C2では望ましい直線特性（ゼロアクセス）
からの変動はわずかであることがわかる。
本発明の好ましい実施例においては、はり４２はセンサ
部品の直径方向で対称的に周縁から周縁まで伸長するこ
とがわかる。第９図は別の態様を示し、この態様ではは
り４２はフレヤ付端部を有し、したがって長手方向にほ
ぼ一定幅の中央部分42Aと両側のフレヤ端部42Bとを有す
る。この構造もまた第８図のC2に類似の作動を示す。第
９図の実施例では、平面図のみしか示されていないが、
はりを形成する壁は基本的には直立壁である。
部品の直径方向で対称的に周縁から周縁まで伸長するこ
とがわかる。第９図は別の態様を示し、この態様ではは
り４２はフレヤ付端部を有し、したがって長手方向にほ
ぼ一定幅の中央部分42Aと両側のフレヤ端部42Bとを有す
る。この構造もまた第８図のC2に類似の作動を示す。第
９図の実施例では、平面図のみしか示されていないが、
はりを形成する壁は基本的には直立壁である。
カップラ隔膜１６に関しては、温度補償用コバール充填
部材のほかに、実質的に厚い平面加工カップラ隔膜を使
用するのが好ましい。薄く成形されて溶接された従来型
の隔膜に比較してより厚く加工された隔膜は、より丈夫
で測定媒体に対し平坦面を示す。水銀充填液を使用する
ので変位が減少し、したがって隔膜を厚くすることが可
能である。
部材のほかに、実質的に厚い平面加工カップラ隔膜を使
用するのが好ましい。薄く成形されて溶接された従来型
の隔膜に比較してより厚く加工された隔膜は、より丈夫
で測定媒体に対し平坦面を示す。水銀充填液を使用する
ので変位が減少し、したがって隔膜を厚くすることが可
能である。
ここに記載の変換器が最高約450℃（約750゜F）までの温
度範囲に使用されるときに、水銀は装置充填用として好
ましい液体である。水銀は圧縮率が低く、沸点は約370
℃（約700゜F）以上であり、したがってこの作業範囲で
あれば隔室３２の２次膨張を発生してキャップ部材３０
の壁４０およびはり４２を捩るような蒸気圧を製するこ
とはない。本発明の装置に使用可能な代替充填液として
はNaK状態液として知られる酒石酸カリウムナトリウム
がある。これもやはり液状である。
度範囲に使用されるときに、水銀は装置充填用として好
ましい液体である。水銀は圧縮率が低く、沸点は約370
℃（約700゜F）以上であり、したがってこの作業範囲で
あれば隔室３２の２次膨張を発生してキャップ部材３０
の壁４０およびはり４２を捩るような蒸気圧を製するこ
とはない。本発明の装置に使用可能な代替充填液として
はNaK状態液として知られる酒石酸カリウムナトリウム
がある。これもやはり液状である。
第１０図ないし第２０図は本発明の別の実施例を示す
が、参照番号は第１図ないし第９図に対応する部分は同
一番号を使用する。また第１０図、第１８図、第１９図
および第２０図はそれぞれ第１図、第６図、第７図およ
び第８図に対応するのでこれらの説明は重複を避けるた
めに省略する。
が、参照番号は第１図ないし第９図に対応する部分は同
一番号を使用する。また第１０図、第１８図、第１９図
および第２０図はそれぞれ第１図、第６図、第７図およ
び第８図に対応するのでこれらの説明は重複を避けるた
めに省略する。
この実施例はキャップ部材３０、とくにキャップ部材頂
部壁４０に関するもので、ここでは長手方向に伸長する
隆起はり４２の両側にへこみが設けられている。この点
については、長手方向に伸長するへこみ５０、５２を図
示する第１１図ないし第１４図および第１６図を参照さ
れたい。第１２図はこれらのへこみの伸長状況を示す。
第１１図ないし第１４図はまたへこみの形とその長さの
程度とを示す。これらのへこみは円板状隔室３２の上に
重なるはり部分の主要部分だけ伸長する。この関係は第
１２図に示されている。
部壁４０に関するもので、ここでは長手方向に伸長する
隆起はり４２の両側にへこみが設けられている。この点
については、長手方向に伸長するへこみ５０、５２を図
示する第１１図ないし第１４図および第１６図を参照さ
れたい。第１２図はこれらのへこみの伸長状況を示す。
第１１図ないし第１４図はまたへこみの形とその長さの
程度とを示す。これらのへこみは円板状隔室３２の上に
重なるはり部分の主要部分だけ伸長する。この関係は第
１２図に示されている。
第１３図の断面図は、応力がかかっていないときのはり
付隔膜の位置を示す。一方、第１４図は矢印５４で示す
ように液媒体からの圧力がかかったときのはり付隔膜を
示す。これによりはり付隔膜に撓みが発生する。第１４
図に示すように、これらのへこみは曲線をなしているの
で、隔膜に引張力を発生することなく、壁４０にある程
度の曲げを与えてウエッブ壁４０を膨張または収縮させ
ることが可能である。これらのへこみがあるので、はり
が撓んではりがより自由に曲がろうとするときでも、隔
膜に発生する引張力は減少する。さらにこれにより感知
作業全体にわたり隔膜の非直線性は減少する。
付隔膜の位置を示す。一方、第１４図は矢印５４で示す
ように液媒体からの圧力がかかったときのはり付隔膜を
示す。これによりはり付隔膜に撓みが発生する。第１４
図に示すように、これらのへこみは曲線をなしているの
で、隔膜に引張力を発生することなく、壁４０にある程
度の曲げを与えてウエッブ壁４０を膨張または収縮させ
ることが可能である。これらのへこみがあるので、はり
が撓んではりがより自由に曲がろうとするときでも、隔
膜に発生する引張力は減少する。さらにこれにより感知
作業全体にわたり隔膜の非直線性は減少する。
第１７図には、本発明の好ましい更に別の実施例を示
す。第１７図は、へこみ６０、６２のようにへこみがキ
ャップ部材３０の内側から成形されている点で第１３図
および第１４図に示す例と異なる。これらのへこみはこ
のように実際に、隔膜の外表面に関する限り外側に伸長
する。しかしながらこれらのへこみによって、同様に、
曲げ領域がウエッブ（壁４０）に引張力がかかるのを防
止する。もし壁４０に引張力が働らくと非直線性とな
る。この非直線性はこの引張力の関数である。このよう
にへこみ形状などによって曲げ領域を設けることによ
り、ウエッブまたは壁４０内に引張力を発生することな
くウエッブは膨張または収縮が可能である。
す。第１７図は、へこみ６０、６２のようにへこみがキ
ャップ部材３０の内側から成形されている点で第１３図
および第１４図に示す例と異なる。これらのへこみはこ
のように実際に、隔膜の外表面に関する限り外側に伸長
する。しかしながらこれらのへこみによって、同様に、
曲げ領域がウエッブ（壁４０）に引張力がかかるのを防
止する。もし壁４０に引張力が働らくと非直線性とな
る。この非直線性はこの引張力の関数である。このよう
にへこみ形状などによって曲げ領域を設けることによ
り、ウエッブまたは壁４０内に引張力を発生することな
くウエッブは膨張または収縮が可能である。
ここに示したどちらの実施例も、はりの両側に単一の連
続へこみ形状としてへこみが伸長するのが好ましく、ま
たへこみははりにできるだけ近いことが好ましい。これ
は第１３図および第１７図に明瞭に図示され、いずれの
図の場合もへこみははりの側部のすぐきわから始まって
いる。これについては第１６図および第１８図に示す平
面図からもへこみの位置がわかる。
続へこみ形状としてへこみが伸長するのが好ましく、ま
たへこみははりにできるだけ近いことが好ましい。これ
は第１３図および第１７図に明瞭に図示され、いずれの
図の場合もへこみははりの側部のすぐきわから始まって
いる。これについては第１６図および第１８図に示す平
面図からもへこみの位置がわかる。
以上いくつかの実施例について本発明を説明してきた
が、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の
範囲内で多数の他の実施例および修正態様が考えられる
ことは明らかである。
が、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の
範囲内で多数の他の実施例および修正態様が考えられる
ことは明らかである。
第１図は本発明の原理により構成された液封圧力変換器
の一実施例の断面図、 第１Ａ図は管端充填部材をさらに使用したところを示す
圧力変換器の一部の拡大断面図、 第２図は第１図に示すセンサ部品の斜視図、 第３図は第１図に示すセンサ部品の拡大断面図、 第４図はセンサ部品のさらに拡大された詳細図であっ
て、第１図の線４−４に沿う他の断面図、 第５Ａ図および第５Ｂ図はそれぞれ一体はりを有するキ
ャップ部材の平面図と断面図、 第６図はひずみゲージ位置と結線端子とを示すセンサ部
品の結線平面図、 第７図は第６図のひずみゲージ回路を示す略回路図、 第８図は本発明の変換器で提供される改良型直線特性を
示す入力圧力と非直線性との関係を示すグラフ、 第９図ははりがフレヤ端部を有するはり構造の他の例を
示す平面図、 第１０図は本発明の原理により構成された液封圧力変換
器の他の実施例の断面図、 第１１図は第１０図に示すセンサ部品の斜視図、 第１２図は第１０図の線12-12による第１図にも示され
るセンサ部品の拡大断面図、 第１３図ははりと、はりの両側に配置されたへこみとを
示す第１２図の線13-13に沿う断面図、 第１４図は第１３図に類似するが隔膜に応力がかかった
状態を示す断面図、 第１５図は隔膜に応力がかかった状態を示す第１４図の
線15-15に沿う断面図、 第１６図は可撓性隔膜を形成し、はりとそれに隣接して
設けられたへこみとを示す本発明によるキャップ部材の
平面図、 第１７図は第１３図に類似するが、へこみがキャップ部
材の内側から形成されている他の実施例の断面図、 第１８図はひずみゲージ位置と結線端子とを示すセンサ
部品の結線平面図、 第１９図は第１８図のひずみゲージ回路を示す略回路
図；および 第２０図は本発明の変換器で提供される改良型直線特性
を示す入力圧力と非直線性との関係を示す図である。 １２……センサ部品、３２……隔室、 ４０……頂部壁（可撓性壁）、４２……隆起はり、 G1,G2,G3,G4……ゲージ。
の一実施例の断面図、 第１Ａ図は管端充填部材をさらに使用したところを示す
圧力変換器の一部の拡大断面図、 第２図は第１図に示すセンサ部品の斜視図、 第３図は第１図に示すセンサ部品の拡大断面図、 第４図はセンサ部品のさらに拡大された詳細図であっ
て、第１図の線４−４に沿う他の断面図、 第５Ａ図および第５Ｂ図はそれぞれ一体はりを有するキ
ャップ部材の平面図と断面図、 第６図はひずみゲージ位置と結線端子とを示すセンサ部
品の結線平面図、 第７図は第６図のひずみゲージ回路を示す略回路図、 第８図は本発明の変換器で提供される改良型直線特性を
示す入力圧力と非直線性との関係を示すグラフ、 第９図ははりがフレヤ端部を有するはり構造の他の例を
示す平面図、 第１０図は本発明の原理により構成された液封圧力変換
器の他の実施例の断面図、 第１１図は第１０図に示すセンサ部品の斜視図、 第１２図は第１０図の線12-12による第１図にも示され
るセンサ部品の拡大断面図、 第１３図ははりと、はりの両側に配置されたへこみとを
示す第１２図の線13-13に沿う断面図、 第１４図は第１３図に類似するが隔膜に応力がかかった
状態を示す断面図、 第１５図は隔膜に応力がかかった状態を示す第１４図の
線15-15に沿う断面図、 第１６図は可撓性隔膜を形成し、はりとそれに隣接して
設けられたへこみとを示す本発明によるキャップ部材の
平面図、 第１７図は第１３図に類似するが、へこみがキャップ部
材の内側から形成されている他の実施例の断面図、 第１８図はひずみゲージ位置と結線端子とを示すセンサ
部品の結線平面図、 第１９図は第１８図のひずみゲージ回路を示す略回路
図；および 第２０図は本発明の変換器で提供される改良型直線特性
を示す入力圧力と非直線性との関係を示す図である。 １２……センサ部品、３２……隔室、 ４０……頂部壁（可撓性壁）、４２……隆起はり、 G1,G2,G3,G4……ゲージ。
Claims (11)
- 【請求項１】通路を有する細長いフレーム（１０）と、 フレームの通路内を通り、該フレームの一端近くで終わ
る端部を有する毛管（１４）と、 フレームの他端を閉じて、毛管の他端に連通した室（２
０）を形成するカップラ（１６）と、 フレームの上記一端に取り付けられ、毛管の上記一端が
連通される薄肉円板状隔室（３２）を有するセンサ（１
２）と、 上記毛管、室及び薄肉円板状隔室に満たされて、上記カ
ップラに加えられる圧力を上記センサに伝達するための
液とを有する圧力変換器において、 上記センサが薄肉円板状隔室内の圧力に応答して変位す
る可撓性壁（４０）を有しており、その外側面に、該外
側面のほぼ中心を直線的に横断するように延びる隆起は
り（４２）が一体的に形成され、該隆起はりの表面にそ
の長さ方向で相互に間隔をあけられて直線状に配置され
た複数のひずみゲージ（Ｇ１−Ｇ４）を有することを特
徴とする低圧測定用の圧力変換器。 - 【請求項２】上記可撓性壁がほぼ平坦とされている特許
請求の範囲第１項に記載の圧力変換器。 - 【請求項３】上記はりがそのほぼ全長にわたって一定幅
を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項若
しくは第２項に記載の圧力変換器。 - 【請求項４】上記はりが、その両端部分において幅の広
がるフレア端部を有していることを特徴とする特許請求
の範囲第３項に記載の圧力変換器。 - 【請求項５】上記可撓性壁が、上記はりの両側にへこみ
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第４項のいずれかに記載の圧力変換器。 - 【請求項６】上記へこみが、可撓性壁の外側面に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
の圧力変換器。 - 【請求項７】上記へこみが、可撓性壁の内側面に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
の圧力変換器。 - 【請求項８】上記へこみが、上記はりに沿って延びてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項ないし第７項
のいずれかに記載の圧力変換器。 - 【請求項９】上記ゲージが４個取り付けられ、そのうち
の２個（Ｇ２，Ｇ３）は引張力を、また、他の２つ（Ｇ
１，Ｇ４）が圧縮力をかけられるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第８項のいづれかに
記載の圧力変換器。 - 【請求項１０】上記はりの厚さを、上記可撓性壁の厚さ
の少なくとも２倍程度とされていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の圧
力変換器。 - 【請求項１１】上記はりの厚さをＴ１とし、上記可撓性
壁の厚さをＴ２とした場合、Ｔ１／Ｔ２が約１．５ない
し４となるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第９項のいずれかに記載の圧力変換器。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/848,300 US4702113A (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Pressure transducer |
| US848300 | 1986-10-14 | ||
| US06/918,087 US4712430A (en) | 1986-04-04 | 1986-10-14 | Pressure transducer |
| US918087 | 1986-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62267634A JPS62267634A (ja) | 1987-11-20 |
| JPH0650269B2 true JPH0650269B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=27126764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62082783A Expired - Lifetime JPH0650269B2 (ja) | 1986-04-04 | 1987-04-03 | 低圧測定用の圧力変換器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4712430A (ja) |
| EP (1) | EP0239933B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0650269B2 (ja) |
| KR (1) | KR950013299B1 (ja) |
| CA (1) | CA1289378C (ja) |
| DE (1) | DE3785785T2 (ja) |
| FI (1) | FI91444C (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4819487A (en) * | 1985-01-07 | 1989-04-11 | Dynisco, Inc. | High pressure transducer |
| US4858471A (en) * | 1985-11-14 | 1989-08-22 | Dynisco, Inc. | Pressure transducer |
| EP0292839B1 (en) * | 1987-05-27 | 1993-09-15 | Dynisco, Inc. | Pressure transducer |
| US5184515A (en) * | 1989-06-22 | 1993-02-09 | Ic Sensors, Inc. | Single diaphragm transducer with multiple sensing elements |
| US5271278A (en) * | 1992-02-14 | 1993-12-21 | Salgues Michel J | Champagne pressure gauge |
| USRE38052E1 (en) * | 1992-05-01 | 2003-04-01 | Sensor Dynamics, Limited | Sensing apparatus for sensing pressure or temperature in oil wells, including transmitter relaying pressure or temperature information to a remote control point |
| GB9209434D0 (en) * | 1992-05-01 | 1992-06-17 | Sensor Dynamics Ltd | Remotely deployable pressure sensor |
| GB9324334D0 (en) | 1993-11-26 | 1994-01-12 | Sensor Dynamics Ltd | Apparatus for the remote measurement of physical parameters |
| JPH09232595A (ja) * | 1996-02-26 | 1997-09-05 | Denso Corp | 圧力検出装置 |
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| US20040129078A1 (en) * | 2001-06-18 | 2004-07-08 | Kicher Thomas P. | Acceleration transducer and method |
| EP1411336A1 (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-21 | Gefran Sensori S.r.l. | Pressure transducer with capillary tube for high pressure measures |
| US6923068B2 (en) * | 2003-06-19 | 2005-08-02 | Dynisco, Inc. | Pressure transducer |
| US7866964B2 (en) * | 2005-05-20 | 2011-01-11 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Sensor for hermetic machine |
| EP1912052B1 (en) * | 2006-10-09 | 2011-01-12 | Services Pétroliers Schlumberger | Method and apparatus for pressure measurements in well testing |
| US8262372B2 (en) | 2007-05-10 | 2012-09-11 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Compressor hermetic terminal |
| US8939734B2 (en) * | 2007-08-28 | 2015-01-27 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Molded plug for a compressor |
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| US8939735B2 (en) * | 2009-03-27 | 2015-01-27 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Compressor plug assembly |
| JP2013024574A (ja) * | 2011-07-15 | 2013-02-04 | Azbil Corp | 導圧管の詰まり診断システムおよび診断方法 |
| US9480177B2 (en) | 2012-07-27 | 2016-10-25 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Compressor protection module |
| JP5975970B2 (ja) * | 2013-11-20 | 2016-08-23 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 圧力センサ |
| CN105372004A (zh) * | 2014-08-25 | 2016-03-02 | 上海朝辉压力仪器有限公司 | 泥浆变送器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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