JPH08201203A

JPH08201203A - 圧力伝送器および圧力伝送器の組立方法

Info

Publication number: JPH08201203A
Application number: JP3286095A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oikawa; 博之及川; Norio Sakai; 規夫酒井; Hiroki Okuda; 浩喜奥田; Sakae Arakawa; 栄荒川
Original assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Current assignee: Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-09
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP3488758B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強い電波に晒される環境下において使用して
もその電波の影響を受けず、零点変動が少なく高い分解
能での測定が可能であり、また、組立工数の低減と組立
の容易化を図りつつ電気回路部７等が収容されている内
部空間の外部との気密性が高い圧力伝送器を提供する。【構成】電気回路部７は、一端が導入部材１に溶接に
より固着され、他端がコネクタ取付板１６に固着され、
中間部がシールド体１１に固着された外筒１５によっ
て、外気と隔絶されている。高周波電波ノイズフィルタ
回路を構成する素子である、貫通コンデンサ１２はシー
ルド体１１に固着され、フェライトコア１３は、貫通コ
ンデンサ１２に挿通された電源・出力端子１４に共通に
挿通された上、微調整基板８に取付けられている。この
ような構成とすることで、外筒１５に予め溶接により固
着されたシールド体１１と電気回路部７との組立時にお
ける電気的接続作業の容易化が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力伝送器および圧力
伝送器の組立方法に係り、より詳細には、受圧面とその
背面との圧力差によるダイヤフラムの変形を電気信号に
変換する圧力検出部と、この圧力検出部が検出した電気
信号に増幅等の処理を施す信号処理部とを同一ケース内
に収容してなる圧力伝送器およびその圧力伝送器の組立
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の圧力伝送器（圧力変換器）
は、例えば図８に示すように構成されている。図８にお
いて、５ｌは例えば、ガスタンクのような被測定対象に
結合される雄ねじからなる結合部５１ｂを有する金属製
の導入部材であり、この導入部材５１の中心軸部には、
被測定流体を導入する圧力導入路５ｌａが穿設されてい
る。

【０００３】導入部材５ｌの結合部５１ｂと反対の端部
には、金属製のダイヤフラム５２ａと一体の剛性を有す
る起歪体５２の一端が溶接等により気密に固着されてお
り、上記ダイヤフラム５２ａの内面と導入部材５ｌの端
面間には、圧力導入路５ｌａを介して導入される被測定
流体が貯溜される受圧室５２ｂが形成されている。ダイ
ヤフラム５２ａの受圧面とは反対の背面側には、受圧面
と背面との圧力差によるダイヤフラム５２ａの変形を電
気信号に変換するひずみゲージＳＧが接着されている。

【０００４】ダイヤフラム５２ａに対向するように配設
された基板５３には、ひずみゲージＳＧのゲージタブに
接続されたゲージリードが接続されている。この基板５
３に対向するように配設された気密端子５４が、起歪体
５２の他端（図８において上端）に抵抗溶接により気密
に固着されている。この気密端子５４に植設された導電
ピン５４ａは、図１において下面側の上記基板５３の導
電パターンと上面側の増幅器、ブリッジ平衡調整回路、
等の信号処理部５５の回路素子とを気密を保持した状態
で信号・電源の授受を司るものである。

【０００５】上記信号処理部５５は、基板５５ａ上に取
付けられている増幅器、その他の回路を構成する回路素
子を含むものであり、このうち、５５ｂは、ブリッジ回
路の平衡調整のための微調整用可変抵抗器である。この
信号処理部５５は、電源を供給したり、検出信号を中継
する防水型のコネクタ５６と回路接続されている。

【０００６】上記起歪体５２の他端と防水型のコネクタ
５６との間には、主として信号処理部５５を囲繞するよ
うに、短円筒状の部材５７ａと平板リング状の部材５７
ｂと長円筒状の部材５７ｃとからなる第１のケース５７
と、長円筒状の第２のケース５８とが設けられている。

【０００７】尚、第１のケース５７は、上記３つの部材
５７ａ〜５７ｃが予め溶接により図８に示すように一体
に気密に固着されるものであるが、第２のケース５８と
は、別体に製作しておく。第１のケース５７の部材５７
ａと起歪体５２の他端とは、ひずみゲージＳＧから気密
端子４に至る配線作業を終えた後に、その外周を溶接す
ることにより気密に結合される。

【０００８】第１のケース５７の部材５７ｃと第２のケ
ース５８の一端とは、ブリッジ回路の平衡調整作業のう
ち、粗調整が終わった後、その結合部外周を溶接により
結合される。この後、第１のケース５７の部材５７ｃに
穿設された調整孔５７ｄからドライバのような道具を用
いて、微調整用可変抵抗器５５ｂを回動調整して、ブリ
ッジ回路の平衡調整のうち、微調整を行ってから盲蓋５
９をもって封止する。このような作業が全て終了してか
ら、透明な熱収縮チューブ６０を、第２のケース５８お
よび第１のケース５７（厳密には部材５７ｃ）の外周に
被着させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧力伝送器には、第１に、高周波電波ノイズの影響
を受け易いという難点がある。即ち、この図８に示す従
来の伝送器について、印加電界強度を一定にして印加電
界の周波数を０〜２００ＭＨｚの範囲において変化させ
たときの零点変動量の特性試験、換言すれば、本圧力伝
送器の電波妨害に耐える能力としての電磁適合性（Immu
nity to interference）試験を行ったところ、図９に示
すように、１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数領域におい
て、大きく影響を受けることが解った。

【００１０】また、図１０は、同じ圧力伝送器について
電界強度と印加電界の周波数を段階的に変化させていっ
たときの零点変動量の変化をみるべく、無線周波数・定
電界試験を行った結果を示すものであるが、零点レベル
が電界強度が大きいほど、大きく変動し、また、この場
合も、２７ＭＨｚと４０ＭＨｚが大きく影響を受けてい
ることが分かる。このように強い電波を受ける環境下で
は、零点がシフトしたり、高周波電波ノイズにより、分
解能が低下したりして、高精度で高分解な性能をもって
圧力検出を行うことができない。

【００１１】つまり、図８に示すような圧力伝送器は、
放送局や無線基地、ＣＢ無線搭載車の往来場所等、電波
の影響を受けやすい場所での使用はできず、また、高精
度、高安定、高分解能が要求される、例えばガス絶縁開
閉装置（「ＧＩＳ」と、略称されている）用圧力伝送器
としての使用はできない、という大きな問題がある。ま
た、上記従来例のものは、組立工数が多く、その分、製
造コストが多く嵩むという難点がある。

【００１２】また、図８に示すものは、信号処理部５５
が配設される空間には、第１のケース５７、第２のケー
ス５８、コネクタ５６によって形成されるだけであるの
で、長期間の使用中に、防水型のコネクタ５６の部分、
調整孔５９ｄと盲蓋５９との隙間、等々から外気が侵入
するおそれがあり、信号処理部５５を構成する回路素子
が大気中に含まれる、水分や酸素等により劣化してしま
うという問題点がある。

【００１３】また、上記従来例のものは、ブリッジ回路
の平衡調整のために、可変抵抗器５５ｂを用いているた
め、接点部の接触抵抗値の変動、接触位置の変動による
抵抗値の変動、接点部の摩耗による抵抗値の変動等を生
じ易く、特に振動を伴う被測定対象物に取付けて使用し
た場合には、接点部の接触位置が簡単に変ってしまうと
いう難点がある。また、上記従来例のものは、その構造
から由来するところであるが、組立工数が多く、その割
には、信号処理部５５の構成部品の基板への組付けおよ
び配線処理も容易であるとはいい難い。

【００１４】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、第１に強い電波にさ
らされる環境下において使用してもその電波の影響を受
けず、零点変動が少なく、高い分解能で被測定圧力の電
気信号への変換を行い得る圧力伝送器およびその圧力伝
送器の組立方法を提供することにある。また、本発明の
第２の目的とするところは、組立工程を合理化して工程
の簡略化を図り、且つその組立順序に由来しての電磁適
合性を著しく向上させ、併せて製造コストの低減を図り
得る圧力伝送器の組立方法を提供することにある。

【００１５】さらに、本発明の第３の目的とするところ
は、信号処理部およびひずみゲージの配設空間の外部と
の気密性を高め、外気の侵入によるひずみゲージや信号
処理部を構成する回路素子の絶縁低下や酸化による性能
の劣化を防止し得る圧力伝送器を提供することにある。
また、本発明の第４の目的とするところは、ブリッジ回
路の平衡調整が精度よく行え且つ長期に亘って安定して
その平衡状態を保持し得る圧力伝送器の組立方法を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧力伝送器
は、上記第１の目的および第３の目的を達成するため
に、受圧面とその背面との圧力差によるダイヤフラムの
変形を該ダイヤフラムに添着したひずみゲージを用いて
検出し電気信号に変換すると共に該電気信号を信号処理
部で適宜増幅してコネクタ部を介して出力する圧力伝送
器おいて、少なくとも前記ひずみゲージが添着されたダ
イヤフラム部と前記信号処理部を囲繞し且つ気密を保持
するように設けられた金属製のケースと、前記信号処理
部と前記コネクタ部との間に配設され前記ケースの内周
に気密に固着されたシールド体と、このシールド体に気
密に固着された貫通コンデンサを含んで構成された高周
波電波ノイズフィルタ回路と、を有し、強い電波を受け
る環境下で用いられても当該電波ノイズを遮断し、前記
ダイヤフラムが受けた圧力に対応した電気信号を得られ
るように構成したことを特徴とするものである。

【００１７】また、上記第１の目的をより確実に達成す
るために、本発明に係る圧力伝送器の高周波電波ノイズ
フィルタ回路を、前記シールド体に気密に固着された貫
通コンデンサと、この貫通コンデンサに近接して配設さ
れ且つ接続されたフェライトコアとからなり、電源・信
号線と前記信号処理部との間に回路挿入されることによ
って、前記電源・信号線から混入した高周波電波ノイズ
を遮断し、前記信号処理部に伝達しないように構成した
ことを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明に係る圧力伝送器の組立方法
は、上記第１、第２および第３の目的を達成するため
に、受圧面とその背面との圧力差によるダイヤフラムの
変形を該ダイヤフラムに添着したひずみゲージを用いて
電気信号に変換する圧力検出部と、この圧力検出部が検
出した検出信号に増幅処理等を施す信号処理部を、同一
のケース内に一体に収容してなる圧力伝送器の組立方法
において、前記圧力検出部に前記信号処理部を取付けて
圧力検出・信号処理ユニットを形成する圧力検出・信号
処理ユニット組立工程と、少なくとも前記圧力検出部、
前記信号処理部を収容するための金属製の中空のケース
内に、前記信号処理部と前記コネクタ部との間を隔絶す
るシールド体をろう付けまたは半田付けにより気密に固
着し、シールドケースユニットを形成するシールドケー
スユニット組立工程と、このシールドケースユニット組
立工程に引続き、前記圧力検出部の剛体部に前記ケース
の一端を溶接により気密に固着することにより圧力検出
・信号処理ユニットにシールドケースユニットを取付け
るシールドケース取付工程と、このシールドケース取付
け工程に引続き、電源・出力信号を中継するコネクタ部
を、前記ケースの他端に溶接により気密に固着すること
により前記コネクタ部を前記シールドケースユニットに
取付けるコネクタ部取付工程と、からなることを特徴す
るものである。

【００１９】また、本発明に係る圧力伝送器の組立方法
は、上記第２の目的をより確実に達成するために、前記
シールドケースユニット組立工程またはそれ以前の工程
において高周波電波ノイズフィルタ回路を構成する一素
子である貫通コンデンサを前記シールド体に気密に固着
しておき、同高周波電波ノイズフィルタ回路を構成する
一素子であるビーズ型のフェライトコアに電源・出力端
子ピンを挿通した状態で前記電源・出力端子ピンを前記
信号処理部側の基板に固着しておき、前記シールドケー
ス取付工程が行われる際、前記電源・出力端子ピンが前
記貫通コンデンサの貫通孔に挿通されるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００２０】また、本発明に係る圧力伝送器の組立方法
は、上記第３および第４の目的を達成するために、前記
圧力検出・信号処理ユニット組立工程の後に、前記ひず
みゲージにより形成されたホイートストンブリッジ回路
の大まかな平衡をとるために前記信号処理部に適宜の固
定抵抗器を選択・接続して粗調整を行い、前記シールド
ケースユニット取付工程の後に、前記ブリッジ回路の微
細な平衡をとるために、前記シールド体に穿設された調
整孔を介して適宜の固定抵抗を選択・接続して微調整を
行い、その後、前記調整孔に盲蓋を螺入し且つシール剤
で気密に封止することを特徴とするものである。

【００２１】

【作用】上記のように構成された圧力伝送器は、強い電
波を受ける環境下で用いられるとき、電源・信号線に混
入した高周波電波ノイズを遮断し、前記信号処理部に伝
達されないようにするため、シールド体を、信号処理部
とコネクタ部との間を遮断するように配設し且つ金属製
のケースの内周に気密に固着して、信号処理部やひずみ
ゲージなどが直接電波の影響を受けないようにしている
と共に、シールド体に固着された貫通コンデンサを含む
高周波電波ノイズフィルタ回路を設けて、電源・信号線
に混入した高周波電波ノイズを遮断し、前記処理部に該
ノイズが伝達されないようにしている。

【００２２】また、上記のような工程からなる圧力伝送
器の組立方法は、組立工数を少なくするために、圧力検
出・信号処理ユニット組立工程と、シールドケースユニ
ット組立工程と、シールドケース取付工程と、コネクタ
部取付工程の大きく４つのユニットに分けて組立てるよ
うにしている。このうち、シールドケースユニット組立
工程において、シールド体をろう付けまたは溶接によっ
てケース内に気密に固着することによって、両者の電気
的結合と機械的結合を確実にしている。

【００２３】これは、このシールド体を先に圧力検出・
信号処理ユニットと結合してから、両者を共に挿入し
て、シールド体とケースとの結合をろう付けまたは半田
付けにより行おうとすると、接合時温度が高過ぎて、回
路素子や基板を焼損しあるいは悪影響を及ぼしてしまう
からである。このために、ろう付け等の高温作業を避
け、導電接着剤を用いるときは、シールド効果が弱くな
る他、密閉性も悪く、不活性ガスの置換等ができなくな
ると共に、高価な導電性接着剤の使用により材料コスト
が嵩んでしまうという新たな問題が生じる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明に係る圧力伝送器およびその組
立方法の実施例を、添付図面を参照にして説明する。図
１は、本発明に係る圧力伝送器の一実施例の断面構成を
示す縦断面図である。

【００２５】図２および図３は、本発明に係る圧力伝送
器の組立方法を各組立工程毎に説明するための図で、こ
のうち、図２は、その上段に示すシールドケースユニッ
ト組立工程（Ａ）と、その下段に示す圧力検出・信号処
理ユニット組立工程（Ｂ）を説明すると共に、次図に示
すシールドケース取付工程に移行する前の状態を説明す
るための縦断面図である。また、図３は、シールドケー
ス取付工程（Ｃ）と、コネクタ部組立工程（Ｄ）とコネ
クタ部取付工程をそれぞれ説明するための縦断面図であ
る。

【００２６】図１において、１は例えばガス絶縁開閉装
置（ＧＩＳ）のような被測定部に結合される雄ねじから
なる結合部１ｂを有する金属製の導入部材であり、この
導入部材１の中心軸部には、被測定流体圧を導入する圧
力導入路１ａが形成されている。導入部材１の結合部１
ｂと反対の端部には、金属製のダイヤフラム２ａと一体
の剛性を有する円筒部２が溶接等により気密に固着され
ており、上記ダイヤフラム２ａの内面と導入部材１の端
面間には、圧力導入路１ａを介して導入される被測定流
体が貯溜される受圧室２ｂが形成されている。

【００２７】受圧室２ｂの一部を形成するダイヤフラム
２ａの受圧面とは反対の背面側には、受圧面と背面との
圧力差によるダイヤフラム２ａの変形を電気信号に変換
するひずみゲージＳＧが接着、蒸着、スパッタリング、
溶着、その他の手段により添着されている。

【００２８】ひずみゲージＳＧは、フェノール樹脂、ポ
リイミド樹脂等からなるゲージベース上にＮｉ−Ｃｒ合
金等からなる蛇行状を呈するゲージ素子が添着されてい
る。そして、ひずみゲージＳＧは、ダイヤフラム２ａの
背面に少なくとも４枚添着されており、この４枚のひず
みゲージは後述するようにホイートストンブリッジ回路
を形成するように接続される。

【００２９】ダイヤフラム２ａを有する円筒部２の外周
には、一定間隔を隔ててこれを覆う内筒３が同心に配置
され、この内筒３の一端縁（図１においては下端縁）
は、導入部材１に溶接等により気密に固着されていると
共に、その他端（図１においては上端縁）開口には、気
密端子４が嵌合されている。この気密端子４を形成する
金属製の蓋部材４ａの周縁は、内筒３の上端に溶接等で
気密に固着されている。この内筒３と気密端子４は、ダ
イヤフラム２ａの背面側に基準圧力室を形成する。

【００３０】また、気密端子４を形成する複数のピン端
子４ｃは、絶縁封止材４ｂによって貫通支持されてお
り、この各ピン端子４ｃの一端とひずみゲージＳＧのゲ
ージ電極間は、ゲージリードにより接続されている。ピ
ン端子４ｃの他端は、取付基板５に穿設された貫通孔に
嵌入され且つ半田付けによって取付基板５と固着されて
いる。

【００３１】この取付基板５の上には、アンプ基板６が
固定され、このアンプ基板６には、調整抵抗器、ハイブ
リットＩＣ、トランジスタ、等、ひずみゲージＳＧをも
って構成されるホイートストンブリッジ回路の上述した
ような平衡調整用の抵抗器や感度調整抵抗器を始めとし
て、ブリッジ出力を増幅、波形整形、演算などの処理を
施す信号処理部としての電気回路部７が配設されてい
る。アンプ基板６の他端（図１において上端）には、微
調整基板８が固定されている。

【００３２】この微調整基板８には、後述するようにし
て決定される抵抗値を有する微調整用の固定抵抗器Ｒ1
5，Ｒ16，Ｒ17を挿入する小型調整抵抗用端子９が設け
られ、この小型調整抵抗用端子９と固定抵抗器Ｒ15，Ｒ
16，Ｒ17は半田付けにて強固に固着され、従って、振動
を受けても断線や接触不良を起こすことはない。尚、盲
蓋としての調整用盲蓋１０は、シールド体１１に穿設さ
れた調整孔を、上記の微調整用の固定抵抗器Ｒ15〜Ｒ17
を小型調整抵抗用端子９に固着せしめた後、閉塞し、そ
の周囲を接着剤（シール剤）等で気密に封止するもので
ある。

【００３３】シールド体１１には、穴付きの貫通コンデ
ンサ１２がその周面を気密状に嵌入固着されており、微
調整基板８には、ビーズ型のフェライトコア１３が設け
られ、これら貫通コンデンサ１２とフェライトコア１３
を貫通し、その一端（下端）が微調整基板８に貫通固着
されたピン状の電源・出力端子ピンとしての電源・出力
端子１４が設けられている。

【００３４】シールド体１１の外周面に嵌合するように
外筒１５が設けられ、その一端（下端）は、導入部材１
の段部に嵌入され且つ溶接により気密に固着され、その
他端（上端）には、コネクタ取付板１６が半田付け等に
より固着されている。コネクタ取付板１６の中央部開口
には、コネクタ部としての防水レセプタクル１７がゴム
パッキン１７ｄを介挿した状態でねじ手段によって取付
けられている。この防水レセプタクル１７の接続端子１
７ａと電源・出力端子１４との間は、ケーブル１７ｂ
と、金属製の接続ソケット１７ｃを介して接続される。

【００３５】次にこのような構成よりなる圧力伝送器の
組立方法について説明する。先ず、導入部材１、円筒部
２（ダイヤフラム２ａ）、内筒３、気密端子４等からな
る圧力検出部を上述したように溶接により結合する。
尚、この溶接作業の前に、ひずみゲージＳＧのダイヤフ
ラムへの添着、ゲージリードの接続等が行われているも
のとする。

【００３６】次に信号処理部の組立を行う。即ち、取付
基板５に穿設されたピン穴に気密端子４のピン端子４ｃ
を挿入し且つ半田付けして固定する。そして、調整抵抗
器、ハイブリットＩＣ、トランジスタ、等の回路素子が
取付けられたアンプ基板６の一端を取付基板５に取付
け、さらにアンプ基板６の他端に微調整基板８を取付け
る。このとき、微調整基板８に、フェライトコア１３を
挿通した状態の電源・出力端子１４を取付け、半田付け
にて電気的接続を行う。

【００３７】このようにして組立てられた状態のもの、
即ち図２の下段（Ｂ）に示すものを、ここでは、圧力検
出・信号処理ユニットと称し、このような作業工程を、
圧力検出・信号処理ユニット組立工程と称することとす
る。次に、上記高周波電波ノイズフィルタ回路の構成素
子である穴付きの貫通コンデンサ１２を取付けた状態の
シールド体１１を、ケースとしての外筒１５内に嵌入
し、ろう付けまたは半田付けにより気密に固着する。こ
のようにして組立てられた状態のもの、即ち、図２の上
段（Ａ）に示すものを、ここでは、シールドケースユニ
ットと称し、このような作業工程をシールドユニット組
立工程と称する。

【００３８】次に、図２の上段に示したシールドケース
ユニットを図２の下段に示した圧力検出・信号処理ユニ
ットに嵌め込み・組付ける。即ち、外筒１５の一端（下
端）を、圧力検出部の剛体部としての導入部材１に溶接
により全周を気密に固着する。このような作業工程を、
ここでは、シーールドケース取付工程と称することと
し、このような工程段階のものを図３の下段（Ｃ）に示
す。

【００３９】次に、コネクタ部のユニットを組立てる。
コネクタ取付板１６の中心に穿設された貫通孔に一面
（図３において上面）側から間にゴムパッキン１７ｄを
介挿した状態で防水レセプタクル１７の雄ねじ部を挿通
し、コネクタ取付板１６の他面（下側）からナット１７
ｅを螺合せしめて、防水レセプタクル１７をコネクタ取
付板１６に取付ける。そして、ケーブル１７ｂの一端を
接続端子１７ａに半田付けし、ケーブル１７ｂの他端側
に接続ソケット１７ｃを半田付けにより取付ける。

【００４０】このようにして組立られたものを、即ち、
図３の上段（Ｄ）に示されるものを、ここでは、コネク
タ部またはコネクタユニットと称することとし、このよ
うな作業工程を、コネクタ部組立工程と称することとす
る。次に、このコネクタ部のコネクタ取付板１６の外周
と、外筒１５の他端とを、溶接により、固着する。もっ
とも、この結合作業に先立って接続ソケット１７ｃを電
源・出力端子１４に挿入し、電気的接続を図る。このよ
うにして組立てられたものは、圧力伝送器の完成品であ
り、この段階での作業を、ここでは、コネクタ部取付工
程と称することとする。

【００４１】上述のような組立工程により圧力伝送器を
組立てると、次のような利点が得られる。先ず、シール
ドユニット組立工程において、シールド体１１を外筒１
５にろう付けまたは半田付けにより外筒１５内に気密に
固着することによって、両者の電気的結合と機械的結合
（気密結合）を確実にできる、という利点が得られる。

【００４２】その理由は、例えば上記の工程を変えて、
圧力検出・信号処理ユニットにシールド体１１を先に取
付けてから上記シールド体１１を外筒１５内に圧力検出
・信号処理ユニットと共に挿入してシールド体１１を外
筒１５の内筒部にろう付け又は半田付けにより接合する
と、ろう付け等による接合時温度が高過ぎて、回路素子
や基板を焼損しあるいは悪影響を及ぼしてしまうからで
ある。

【００４３】そのため、ろう付け等の高温作業を避け
て、導電接着剤を用いるときは、シールド効果が弱くな
り、また密閉性も悪く、不活性ガスの置換もできなくな
るという新たな問題が生じる。このような理由から、シ
ールド体１１と外筒１５とを、圧力検出・信号処理ユニ
ット組立工程に先立ってろう付け等によって気密に固着
するのである。

【００４４】また、シールド体１１に貫通コンデンサ１
２を予め嵌入し、且つ半田付けにより固着しておき、一
方、信号処理部側の微調整基板８に、ビーズ型のフェラ
イトコア１３を挿通した状態の電源・出力端子１４を植
立しておいてあるので、シールドケースユニットを圧力
検出・信号処理ユニットに組付けたとき、電源・出力端
子１４が貫通コンデンサ１２の嵌合孔に嵌合し、直ちに
電気的接合がなされ、同時に、貫通コンデンサ１２、フ
ェライトコア１３、電源・出力端子１４との電気的結合
がなされて、高周波電波ノイズフィルタ回路が構成され
ることになり、極めて効率のよい組立が行われることに
なる。

【００４５】そして、外筒１５の内部の狭い空間内で上
記のような、電気的結合作業を、他の方法で行うとすれ
ば、作業性が悪く、熟練者が行わなければならず、しか
も接触不良あるいは、耐振性の低い電気的な結合となる
おそれがあることと対比してみれば分かるように、頗る
合理的な組立方法である、ということができる。次に、
本発明に係る圧力伝送器の要部である高周波電波ノイズ
フィルタ回路について図４を中心として、さらに図１を
参照して説明する。

【００４６】図４において、１２は貫通コンデンサで、
中心部に貫通孔が形成されており、その一端である中心
部は、ピン状の電源・出力端子１４に挿通された状態で
電気的接触が図られている。この貫通コンデンサ１２の
他端である外周面は、良導体である金属製のシールド体
１１と電気的接触が図られており、さらにこのシールド
体１１とはろう付けまたは半田付けによって固着されて
いる金属製の外筒１５とも電気的に接続され、いわば接
地された状態となっている。（さらには、それぞれ金属
製である導入部材１、コネクタ取付板１６等とも接続さ
れている）。

【００４７】貫通コンデンサ１２の一端は、電源・出力
端子１４によって中心部を挿通されてなるビーズ型のフ
ェライトコア１３の一端に電源・出力端子１４を介して
電気的に接続されている。そして、フェライトコア１３
の他端は、微調整基板８に配設された導電パターン等を
介して、信号処理部としての電気回路７の、例えば増幅
器に接続されている。

【００４８】このような構成よりなる図４に示す高周波
電波ノイズフィルタ回路において、ｉ_N：ノイズ電流ｉ′_N：増幅器（アンプ）に侵入するノイズ電流ｉ_C：貫通コンデンサに流れる電流ｉ_L：フェライトコアに流れる電流ｋ：係数（ｊ×２π）ｆ：周波数Ｃ：容量Ｌ：インダクタンスとしたとき、上記貫通コンデンサ１２のインピーダンス
Ｚｃは、Ｚｃ＝１／ｋ・ｆ・Ｃなる関係がある。

【００４９】つまり、電流・信号線に侵入した電波の周
波数ｆが高くなると、貫通コンデンサ１２のインピーダ
ンスＺｃは小さくなり、貫通コンデンサ１２に流れる電
流ｉ_Cは大きくなるので、その結果、フェライトコア１
３を通過して電気回路部（信号処理部）に侵入するノイ
ズ電流ｉ_Nは充分小さなものとなる。

【００５０】一方、電流・信号線に侵入した電波の周波
数が高くなると、上記フェライトコア１３のインピーダ
ンスＺ_Lは、上記の関係式より分かるように大きくな
り、フェライトコアに流れる電流ｉ_Lは小さくなるの
で、フェライトコア１３を通過して電気回路部７に侵入
するノイズ電流ｉ′_Nは充分小さなものとなる。即ち、
上記構成よりなる高周波電波ノイズフィルタ回路によれ
ば、高周波電波ノイズ電流がカットされることとなる。

【００５１】このことを本発明の実施品についてイミニ
ュティ試験（電磁適合性試験）をした結果を、図６、図
７に示す。この図６は、先に説明した図９に対応し、図
７は、先に説明した図１０に対応するので、両方の対応
する図を比較してみれば歴然としてその差が分るよう
に、本発明に係るものは、１ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの範
囲で周波数掃引をしたところでは、零点変動量は、１ｍ
Ｖ／目盛において１目盛以内に収まっている。

【００５２】また、図７は、同じ本発明の実施品につい
て無線周波数とその電界強度を段階的に変化させていっ
た時の零点変動量の変化を見たものであるが、零点レベ
ルは殆ど変動していないことが分かる。これら図６およ
び図７の試験結果から本発明に係る高周波電波ノイズフ
ィルタ回路は、高周波電波ノイズを確実に除去している
ことが明白に分る。

【００５３】次に図５を参照して本発明に係る圧力伝送
器の圧力検出部に含まれるホイートストンブリッジ回路
のブリッジ平衡調整回路の実施例を説明する。図５は、
そのブリッジ平衡調整回路の一実施例の構成を示す回路
図である。図５において、ホイートストンブリッジ回路
は、例えばひずみゲージなどの４個の抵抗体Ｒ1 、Ｒ2
、Ｒ3 、Ｒ4 によって構成される。

【００５４】このホイートストンブリッジ回路の不平衡
成分を７個の固定抵抗器Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ1
5、Ｒ16、Ｒ17の中から所定の演算により求めた抵抗値
に近い適宜な抵抗値を持つ抵抗器を選択して調整する。
ホイートストンブリッジ回路のブリッジ電源入力端ｂ，
ｄ間には、ブリッジ電源Ｅからブリッジ抵抗値が大きな
電圧が印加されるようになっている。なお、このブリッ
ジ電源Ｅの供給路に感度調整抵抗器Ｒ21が直列に接続さ
れ、さらに感度調整抵抗器Ｒ２１に並列に感度調整抵抗
器Ｒ22が接続されている。

【００５５】不平衡成分を調整するための７個（実際に
は、７個に限らない）の固定抵抗器は、機能により大別
して粗調整抵抗器と微調整抵抗器とに分類され得る。つ
まり、粗調整抵抗器は、第１の抵抗器群としての４個の
固定抵抗器Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14である。また、微調
整抵抗器は、第２の固定抵抗器としての微調整直列抵抗
器Ｒ15と、第３の固定抵抗器としての２個の固定抵抗器
Ｒ16、Ｒ17であり、固定抵抗器Ｒ15は、微調整の感度調
整用（即ち、感度鈍化用）である。この構成において、
最終調整は、第３の固定抵抗器としての固定抵抗器Ｒ16
およびＲ17によって成される。

【００５６】ここで、このブリッジ平衡調整回路の構成
について図５を参照してもう少し詳しく説明する。ホイ
ートストンブリッジ回路は、例えば、ひずみゲージを少
なくともその一辺に含む４つの抵抗体で構成される。こ
のホイートストンブリッジ回路のブリッジ電源Ｅの正・
負入力端ｂ・ｄには、ブリッジ電源Ｅの正極・負極がそ
れぞれ接続され、出力端ａ，ｃ間に、ホイートストンブ
リッジ回路の不平衡に伴う出力が現われる。

【００５７】このホイートストンブリッジ回路は、別の
表現をすれば、ブリッジ電源Ｅの正・負入力端ｂ・ｄ間
には、第１の２辺を形成する抵抗体Ｒ1 とＲ2 の直列回
路と、第２の２辺を形成する抵抗体Ｒ3 とＲ4 の直列回
路が接続されていることになる。図５の実施例の場合、
第２の２辺をなす抵抗体Ｒ3 とＲ4 のうち一方の辺の抵
抗体Ｒ4 に対し並列に固定抵抗器Ｒ12およびＲ14が見掛
け上回路挿入されており、他方の辺の抵抗体Ｒ3 に対し
ては固定抵抗器Ｒ11およびＲ13が接続されることになる
が、実質的には、固定抵抗器Ｒ11，Ｒ14の部分はその抵
抗値が∞であるので、開放されていることに等しい。

【００５８】尚、ここでは、固定抵抗器Ｒ11〜Ｒ14は、
第１の固定抵抗器群と称することとする。そして、第２
の２辺をなす抵抗体Ｒ3 とＲ4 の接続点、即ち一方の出
力端ｃには、第２の固定抵抗器Ｒ15の一端が接続されて
いる。また、抵抗体Ｒ3 とＲ4 でなる第２の２辺と、抵
抗体Ｒ1 とＲ2 でなる第１の２辺との間の２つの接続
点、即ち、ブリッジ電源入力端ｂ，ｄのうち、一方の接
続点のｂと上記第２の固定抵抗器Ｒ15の他端との間に
は、第３の固定抵抗器Ｒ16が接続されており、また他方
の接続点ｄと上記第２の固定抵抗器Ｒ15の他端との間に
第４の固定抵抗器Ｒ17が接続されている。

【００５９】尚、第１の抵抗器群としての固定抵抗器Ｒ
11〜Ｒ14は、粗調整用抵抗器であると説明したが、更に
細かく機能的に分けると、固定抵抗器Ｒ11とＲ12は、粗
調整用の抵抗器であり、固定抵抗器Ｒ13とＲ14は、中間
調整用の固定抵抗器である、ということができる。

【００６０】そして、これら粗調整用の固定抵抗器Ｒ1
1，Ｒ12は、原則的には、両方同時に接続されるもので
はなく、ホイートストンブリッジ回路の不平衡の状態に
よって、一方のみが接続されるものであり、例えば、Ｒ
1 ×Ｒ3 ＞Ｒ2 ×Ｒ4 であるときは、抵抗体Ｒ3 に固定
抵抗器Ｒ11を並列に回路接続することとなり、反対にＲ
1 ×Ｒ3 ＜Ｒ2 ×Ｒ4 であるときは、抵抗体Ｒ4 に並列
に固定抵抗器Ｒ12を回路接続することとなる。

【００６１】また、上記中間調整用の固定抵抗器Ｒ13と
Ｒ14も、原則的には両方同時に接続されるものではな
く、上記した粗調整の結果、回路接続された固定抵抗器
Ｒ11またはＲ12を含めたホイートストンブリッジ回路の
各対辺の固定抵抗器の抵抗値の積のいずれが大きいかに
より、一方のみが接続されるものである。

【００６２】例えば、粗調整用の固定抵抗器としてＲ12
が抵抗体Ｒ4 に並列に回路接続されたとすれば、抵抗体
Ｒ1 とＲ3 の積が、抵抗体Ｒ2 と抵抗体Ｒ4 および固定
抵抗器Ｒ12の合成抵抗Ｒ2 ・（Ｒ4 //Ｒ12）の積より大
きい場合には、固定抵抗器Ｒ13を抵抗体Ｒ3 に並列に回
路接続し、上記積の値が逆の関係である場合は、固定抵
抗器Ｒ14を抵抗体Ｒ4 に並列に回路接続することとな
る。

【００６３】ここで、図５の調整手順例を、以下に説明
する。ホイートストンブリッジ回路の不平衡を調整する
調整手順を大別すると、下記の２つがある。イ．ブリッジを構成する各辺の抵抗値を測定し、理論的
に計算補正する。ロ．不平衡量を測定し調整抵抗値を所定の辺に加え不平
衡量を順次小さくしていく。

【００６４】これらの各調整において、粗調整用（中間
調整用を含む）および微調整用として抵抗値が段階的に
異なる所定数の抵抗器を予め準備しておき、先に、概説
したように、これらの抵抗値の中から適当な物を選択し
て順次調整を進める。ひずみゲージでなるホイートスト
ンブリッジ回路とブリッジ電源Ｅを備える回路で、ホイ
ートストンブリッジ回路の平衡をとるには、先ず、＋粗
調整用固定抵抗器Ｒ１１または、−粗調整用固定抵抗器
Ｒ12で調整を行う。

【００６５】次に、中間調整として、＋中間調整用固定
抵抗器Ｒ13または、−中間調整用固定抵抗器Ｒ14で調整
を行う。ここで、粗調整に比べて中間調整はより高い抵
抗値を必要とする。次に微調整を行うが、＋微調整用固
定抵抗器Ｒ16または、−微調整用固定抵抗器Ｒ17には、
更に高い抵抗値が必要となる。しかしながら、微調整用
直列抵抗器Ｒ15の作用により、中間調整抵抗器Ｒ13（Ｒ
14）と同程度の標準的な抵抗値で調整が可能となる。

【００６６】このような回路構成とすることにより、可
変抵抗器を用いずに、ホイートストンブリッジ回路の厳
密な平衡調整が可能となる。そして、固定抵抗器を用い
た平衡調整であるため、対振動性に優れ、経時変化の面
においても高い安定性が得られる。また、より低い抵抗
値での微調整が可能であるため、固定抵抗器の入手が容
易であり、より調整範囲が拡大し、高精度の微調整が可
能となる。

【００６７】次に、このような構成よりなるこの図１の
圧力伝送器の動作について説明する。この圧力伝送器
は、例えば、ガス絶縁開閉装置のガス圧監視用の出力部
に、導入部材１の結合部１ｂを取付けた状態で、被測定
流体（ガス）を圧力導入路１ａに導く。

【００６８】すると、ダイヤフラム２ａの受圧面にガス
圧が印加されるので、ダイヤフラム２ａは、そのガス圧
に対応した変形（撓み）を生じ、ひずみゲージＳＧ（図
５のＲ1 〜Ｒ4 ）は、圧力に対応した抵抗値変化を示
す。そのため、４枚のひずみゲージＳＧによって組まれ
たホイートストンブリッジ回路の出力端からは、ガス圧
に対応した電気信号（電圧）を電気回路部７に出力する
ため、電気回路部７において、適宜、増幅、波形整形、
演算等の処理が施された上、電源・出力端子１４、ケー
ブル１７ｂ、接続端子１７ａ等を順次介して外部に被測
定流体圧（ガス）に対応した検出信号を導出する。

【００６９】尚、このような圧力検出作業に入る前に、
上述したようなホイートストンブリッジ回路の平衡調整
作業が行われることは、いうまでもない。因に、所定の
粗調整用の固定抵抗器Ｒ11〜Ｒ14の適宜なものと、感度
調整抵抗Ｒ21、Ｒ22および零温特補償抵抗などは、上述
した手順を経て計算された抵抗値や抵抗温度係数を有す
るものを選択してアンプ基板６に半田付けするが、微調
整用の固定抵抗器（Ｒ15〜Ｒ17）は、所定の手順で求め
た抵抗値のものを、小型調整抵抗用端子９に装着し、平
衡調整作業が終了したら、調整用盲蓋１０をもってシー
ルド体１１に穿設された作業用開口を閉塞し、接着剤に
よって気密的に封着する。

【００７０】このように構成され且つ作用する圧力伝送
器によれば、ホイートストンブリッジ回路の平衡調整回
路を構成する粗調整用、中間調整用、微調整用の各固定
抵抗器Ｒ11〜Ｒ17は、可変抵抗のような可動部（摺動
部）のない固定抵抗器でありしかもアンプ基板６および
小型調整抵抗用端子９にそれぞれ半田付けによって強固
に固着されているので、振動で抵抗値が変化したり、長
期間に亘り使用しても損耗により抵抗値が変化したりす
ることが皆無であるので、長期間に亘り高い平衡安定性
が保持される。

【００７１】尚、本発明は、上述した実施例にのみ限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変形が可能である。例えば、上記実施例において
は、本発明を圧力伝送器について適用した例を説明した
が圧力変換器、加速度変換器、などひずみゲージ式変換
器にも適用可能である。

【００７２】

【発明の効果】以上詳しく説明したところより明らかな
ように、本発明によれば、強い電波にさらされる環境下
において使用されてもその電波ノイズの影響を受けず、
つまり、零点変動が極めて小さく、高い分解能で被測定
圧力の電気信号への変換、特に増幅された電気信号を得
ることができる圧力伝送器およびその組立方法を提供す
ることができる。

【００７３】また、本発明によれば、組立工程を合理化
して工程の簡略化を図り、組立順序に由来して電磁適合
性を著しく向上せしめ、併せて製造コストの低減化を図
り得る圧力伝送器の組立方法を提供することができる。

【００７４】さらに、本発明によれば、信号処理部およ
びひずみゲージの配設空間の外部との気密性を高め、外
気の侵入によるひずみゲージや信号処理部を構成する回
路素子の絶縁低下や酸化による性能の劣化を防止し得る
圧力伝送器を提供することできる。さらに、本発明によ
れば、ホイートストンブリッジ回路の平衡調整が精度よ
く行え且つ長期に亘って安定してその平衡状態を保持し
得る圧力伝送器の組立方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力伝送器および圧力伝送器の組
立方法の実施例を示す圧力伝送器の縦断面図である。

【図２】同実施例の組立手順を示す縦断面図である。

【図３】同実施例の図２に示す組立手順に引続き行われ
る組立手順を示す縦断面図である。

【図４】本発明の要部である高周波電波ノイズフィルタ
回路の一実施例の構成を示す回路図である。

【図５】図１に示した圧力伝送器のホイートストンブリ
ッジ回路のブリッジ平衡調整回路の構成例を示す回路図
である。

【図６】図１に示した圧力伝送器のイミュニティ（電磁
適合性）試験のうち、周波数掃引試験のデータ例であ
る。

【図７】図１に示した圧力伝送器のイミュニティ（電磁
適合性）試験のうち、無線周波数・定電界試験のデータ
例である。

【図８】従来の圧力伝送器の構成および組立方法を説明
するための縦断面図である。

【図９】図８に示した従来の圧力伝送器の図６に対応す
る周波数掃引試験のデータ例である。

【図１０】図８に示した従来の圧力伝送器の図７に対応
する無線周波数定・電界試験のデータ例である。

【符号の説明】

１導入部材２円筒部２ａダイヤフラム２ｂ受圧室３内筒ＳＧひずみゲージ４気密端子５取付基板６アンプ基板７電気回路部８微調整抵抗用端子９小型調整抵抗用端子１０調整用盲蓋１１シールド体１２貫通コンデンサ１３フェライトコア１４電源・出力端子１５外筒１６コネクタ取付板１７防水レセプタクル１７ａ接続端子１７ｂケーブル１７ｃ接続ソケット１７ｄゴムパッキンＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 抵抗体（ひずみゲージ）Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14 粗調整用固定抵抗器Ｒ15 微調整用直列抵抗器Ｒ16、Ｒ17 微調整固定抵抗器Ｒ21、Ｒ22 感度調整抵抗器Ｅブリッジ電源

フロントページの続き (72)発明者荒川栄東京都調布市調布ヶ丘３丁目５番地１株式会社共和電業内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受圧面とその背面との圧力差によるダイ
ヤフラムの変形を該ダイヤフラムに添着したひずみゲー
ジを用いて検出し電気信号に変換すると共に該電気信号
を信号処理部で適宜増幅してコネクタ部を介して出力す
る圧力伝送器において、少なくとも前記ひずみゲージが添着されたダイヤフラム
部と前記信号処理部を囲繞し且つ気密を保持するように
設けられた金属製のケースと、前記信号処理部と前記コ
ネクタ部との間に配設され前記ケースの内周に気密に固
着されたシールド体と、このシールド体に気密に固着された貫通コンデンサを含
んで構成された高周波電波ノイズフィルタ回路と、を有
し、強い電波を受ける環境下で用いられても当該電波ノ
イズを遮断し、前記ダイヤフラムが受けた圧力に対応し
た電気信号を得られるように構成したことを特徴とする
圧力伝送器。
【請求項２】高周波電波ノイズフィルタ回路は、前記
シールド体に気密に固着された貫通コンデンサと、この
貫通コンデンサに近接して配設され且つ接続されたフェ
ライトコアとからなり、電源・信号線と前記信号処理部
との間に回路挿入されることによって、前記電源・信号
線から混入した高周波電波ノイズを遮断し、前記信号処
理部に伝達しないように構成したことを特徴とする請求
項１記載の圧力伝送器。
【請求項３】受圧面とその背面との圧力差によるダイ
ヤフラムの変形を該ダイヤフラムに添着したひずみゲー
ジを用いて電気信号に変換する圧力検出部と、この圧力
検出部が検出した検出信号に増幅処理等を施す信号処理
部を、同一のケース内に一体に収容してなる圧力伝送器
の組立方法において、前記圧力検出部に前記信号処理部を取付けて圧力検出・
信号処理ユニットを形成する圧力検出・信号処理ユニッ
ト組立工程と、少なくとも前記圧力検出部、前記信号処理部を収容する
ための金属製の中空のケース内に、前記信号処理部と前
記コネクタ部との間を隔絶するシールド体をろう付けま
たは半田付けにより気密に固着し、シールドケースユニ
ットを形成するシールドケースユニット組立工程と、このシールドケースユニット組立工程に引続き、前記圧
力検出部の剛体部に前記ケースの一端を溶接により気密
に固着することにより圧力検出・信号処理ユニットにシ
ールドケースユニットを取付けるシールドケース取付工
程と、このシールドケース取付け工程に引続き、電源・出力信
号を中継するコネクタ部を、前記ケースの他端に溶接に
より気密に固着することにより前記コネクタ部を前記シ
ールドケースユニットに取付けるコネクタ部取付工程
と、からなることを特徴とする圧力伝送器の組立方法。
【請求項４】前記シールドケースユニット組立工程ま
たはそれ以前の工程において高周波電波ノイズフィルタ
回路を構成する一素子である貫通コンデンサを前記シー
ルド体に気密に固着しておき、該高周波電波ノイズフィ
ルタ回路を構成する一素子であるビーズ型のフェライト
コアに電源・出力端子ピンを挿通した状態で前記電源・
出力端子ピンを前記信号処理部側の基板に固着してお
き、前記シールドケース取付工程が行われる際、前記電
源・出力端子ピンが前記貫通コンデンサの貫通孔に挿通
されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の圧
力伝送器の組立方法。
【請求項５】前記圧力検出・信号処理ユニット組立工
程の後に、前記ひずみゲージにより形成されたホイート
ストンブリッジ回路の大まかな平衡をとるために前記信
号処理部に適宜の固定抵抗器を選択・接続して粗調整を
行い、前記シールドケースユニット取付工程の後に、前
記ブリッジ回路の微細な平衡をとるために、前記シール
ド体に穿設された調整孔を介して適宜の固定抵抗器を選
択・接続して微調整を行い、その後、前記調整孔に盲蓋
を螺入し且つシール剤で気密に封止することを特徴とす
る請求項３記載の圧力伝送器の組立方法。