JPH0726739U

JPH0726739U - 流体圧力トランスデューサ

Info

Publication number: JPH0726739U
Application number: JP5509193U
Authority: JP
Inventors: 幹雄長沼
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ひずみゲージ式流体圧トランスデューサの圧
力応答感度を高め、構造を小型なものとする。【構成】流体圧トランスデューサのひずみゲージ２が
貼着されるダイヤフラムの流体圧力が導入される面に同
心状の細くて浅い溝５を複数本形成する。このダイヤフ
ラムの半径方向の強度を維持しつつ、圧力方向の剛性を
弱くして、圧力に対する応答感度を増加させることがで
きる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧力計測に使用される、ひずみゲージ式圧力トランスデューサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の圧力計測用、特に低圧力の計測用のひずみゲージ式圧力トランスデューサとしては、図２，図３に示すようにダイヤフラムを使用したものとして、周縁部を円筒支持体９において支持されているダイヤフラム１０と、圧力導入部１１からの圧力を受けて変位することによりダイヤフラムに生じる力を電気信号に変換するひずみゲージ１２とによる構成のものがあった。このダイヤフラム構造のものは、ダイヤフラムの受圧面積が大きい程、また、ダイヤフラムの厚みが薄い程、圧力による変形が生じ易くなる結果、感度が増すこととなる。

【０００３】ダイヤフラムは、円筒状金属部材を切削加工によりダイヤフラムを残すように内部を切削除去することにより製造されるが、この切削加工は高度な加工技術を必要とし、検出感度を上げるためには、図２に示す例のようにある程度大型にしなければならず、また、図３のように小型にするためには、ダイヤフラムを極端に薄くする必要があるため、製造過程において不良品が増し、製品の歩留まりが悪くなるという問題点がある。

【０００４】そこで、小型化を実現して所望の感度を得るために図４，図５に示すように、受圧機構にベローズ１４と起歪ビーム１３の組み合せ構造を採用したものもあるが、機構が複雑となり、非常にコスト高になり、また、機構上、トランスデューサの固有振動数が低下するため、動的圧力の測定においては応答能力が著しく劣り、高感度な検出には不向きであるという欠点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ひずみゲージ式圧力トランスデューサは、流体圧力の計測分野において広範囲に利用されるが、一般に利用状況からみて、従来に増して、小型軽量化、低価格が要求され、特に低圧力の測定用のトランスデューサでは前述のようにひずみ検出の力学上の性質から、受圧面積を大きくしたり、複雑な機構を採用したりすることが避けられず、取扱上の問題や、商品コスト等の面で問題があった。更に、近年、自動車、航空機等における制御系その他の流体系統において使用される圧力トランスデューサについては、より簡単な構造で低容量の圧力計測を容易にするため小型に軽量化され、また、流体の動圧力に応答特性の優れたものに対する要望が益々高まっている。

【０００６】本考案は、従来の技術の有するこのような問題を解決するためになされたもので、感度が良好で且つ小型化が可能であり、また、動的圧力に対しても優れた応答特性を有するひずみゲージ式圧力トランスジューサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案における流体圧トランスデューサにおいては、ケース内に支持されているダイヤフラムの受圧面側に円周状の細くて浅い溝を複数本切込んで形成している。溝の加工は、ダイヤフラムの肉厚が充分厚みのあるうちに溝加工を行い、その後、溝加工の施された受圧面に当て金具を当てて反対側の面を所定の寸法に仕上加工することにより行う。なお最外周の部分には、溝を形成しない余白部を残すことによってダイヤフラムの半径方向の強度を高めることも可能である。

【０００８】

【作用】

ダイヤフラムを円周状の複数細く浅い溝を形成した構造とすることにより、ダイヤフラムは半径方向の強度は保持されつつ圧力方向の剛性が低くなり、このダイヤフラムの構造を採用した流体圧力トランスデューサは、従来のダイヤフラムの形状のものと比較して、高い出力感度を得ることが出来る。

【０００９】

【実施例】

実施例について図面を参照して説明すると、図１の（Ａ）は、本考案による流体圧トランスデューサのダイヤフラム１と、それを支持する円筒状支持体３を示している。ダイヤフラム１は、ステンレス等の金属材料の円筒体３を両端面から通常の旋盤等を利用して切削加工を施し、最終的にダイヤフラムを残すことにより、ダイヤフラム１が、円筒状支持体３に一体に形成された形態で形成される。円筒状支持体３は、一方の端部の内周面には、ダイヤフラム１に流体圧を導入するための圧力導入孔が形成された圧力導入部材４を取付けるためのねじ溝が形成され、また、他端外周部には、コネクタ８を支持するケース７を装着するねじ溝が形成されている。

【００１０】ダイヤフラム１の受圧面即ち圧力導入部材４に対向する面は、図１の（Ｂ）に示すように同心円状に極く浅く切込むことによって形成した複数本（本実施例にあっては８本）の細い溝５を有している。この溝５は、ダイヤフラムを形成する過程において、ダイヤフラムの肉厚が充分に厚みのある中に溝加工を施し、その後、溝加工の施された面に当て金具を当てて、反対側の面を切削することにより所望の寸法のダイヤフラムに仕上げる方法を採用することにより容易に加工を施される。

【００１１】本考案によるダイヤフラムを使用した流体圧力トランスデューサの組立体は、図１の（Ｃ）に示され、ダイヤフラム１受圧面と反対側の面にひずみゲージ２を貼着し、円筒状支持体３のダイヤフラム１の同心円状の溝の形成された受圧面側に圧力導入部材４が装着される。円筒状支持体３の他方の側には、コネクタ８を支持するケース７が装着される。ひずみゲージ２からのリード線は、筒状支持体３に取付けられるリード線中継基板６を経て、コネクタ８に接続される。

【００１２】上記構造を有するダイヤフラムを使用した圧力トランスデューサは、ダイヤフラムの溝部以外の肉厚と同じ肉厚を有する従来のダイヤフラム形状のものと比較して１．７〜２倍の出力感度を得ることができた。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１は同心円状溝を８本形成したダイヤフラムを使用した流体圧力トランスデューサの測定圧力定格が５ｋｇ・ｆ／ｃｍ²（ＴＰ−ＡＲ５Ｋ）と１０ｋｇ・ｆ／ｃｍ²（ＴＰ−ＡＲ１０Ｋ）の２種類について、それぞれ４機及び５機試作し、その特性値の試験結果を表わすものである。ダイヤフラムの厚さは各々０．３２ｍｍ（５ｋｇ・ｆ／ｃｍ²），０．４２ｍｍ（１０ｋｇ・ｆ／ｃｍ²）であり、円周状の溝の深さは厚みに対して１／３〜１／２の範囲にされる。ちなみに、この測定結果を従来製品の特性値と比較してみると、定格が５ｋｇ・ｆ／ｃｍ² では図４、及び図５の形式のものと比較した結果、図４では、定格出力１．５ｍｖ／ｖ、非直線性０．２％Ｒ．０、ヒステリシス０．２％／Ｒ．０、図５のものでは、定格出力１．５ｍｖ／ｖ、非直線性０．３％／Ｒ．０、ヒステリシス０．３％／Ｒ．０、であり定格１０ｋｇ・ｆ／ｃｍ²について、図３のものでは定格出力１．０ｍｖ／ｖ、非直線性０．２％／Ｒ．０である。

【００１５】これらの結果からも、本実施例によって、従来の型式では得られない良好な感度を得ることができたことが分る。

【００１６】また、定格５ｋｇ・ｆ／ｃｍ²の従来品のものでは、固有振動数が数１００Ｈｚと低いものであるのに対し、本実施例の製品では、数ＫＨｚと高く、応答性の優れた圧力トランスジューサを得ることが可能となった。

【００１７】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように、ひずみゲージ式圧力トランスデューサのダイヤフラムの受圧面に複数の同心円状溝を形成したことにより、従来の同じダイヤフラム厚のものに比較して、感度を高めることができ、従って、流体圧力トランスデューサを小型化することが可能となり、さらに、トランスデューサとして構造を簡単なものにし、ダイヤフラムの製作加工も容易に行うことができて、製造コストを低減することができる。また、本考案のダイヤフラムにより、固有振動数の高い圧力トランスデューサを得ることができ、特に、流体動圧計測用に使用するものに好適なものとなる。

【００１８】ダイヤフラムの円周状溝の半径方向の位置配分を変化させることで、ダイヤフラムに発生する応力分野を調整することができ、そのために、トランスデューサの出力特性（非直線性、ヒステリシス特性）を向上することができる。

【００１９】また、ダイヤフラムの溝は、ダイヤフラムの受圧側の表面積を増すこととなり、圧力媒体との接触によって生ずるトランスデューサ本体との温度差によって起こるダイヤフラム受圧部側面の膨張収縮による零点変化を軽減する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本考案の流体圧力トランスデューサに
使用されるダイヤフラムを支持する円筒状支持体，
（Ｂ）は本考案によるダイヤフラムの側面断面拡大図、
（Ｃ）は本考案によるダイヤフラム平面拡大図、（Ｄ）
は本考案によるダイヤフラムを使用した流体圧力トラン
スデューサの組立図である。

【図２】従来のダイヤフラム式流体圧トランスデューサ
を示す図である。

【図３】従来のダイヤフラム式流体圧トランスデューサ
を示す図である。

【図４】従来のベローズを使用した流体圧トランスデュ
ーサを示す図である。

【図５】従来のベローズを使用した流体圧トランスデュ
ーサを示す図である。

【符号の説明】

１，１０ダイヤフラム２，１２ひずみゲージ３，９円筒状支持体４，１１圧力導入部材５同心円状溝６リード線中継板７ケース８コネクタ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】円筒状支持体と、該円筒状支持体と一体
に形成されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの受圧面
側の円筒状支持体内に流体を導入する流体圧力導入部
と、該ダイヤフラムの受圧面と反対側の表面に貼着され
たひずみゲージとよりなる流体圧力トランスデューサに
おいて、上記ダイヤフラムの受圧面に同心円状の溝を複数形成し
たことを特徴とする流体圧力トランスデューサ。