JPS587182B2 - サアツオウドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、差圧に応動した電気信号を得るための差圧応
動装置に関するものである。

この種差圧応動装置の一つに、特許第５３４１６４号（
特公昭４３−１４３１３号）に示されるような装置があ
る。

この装置は、第１図にその断面を示すように、ケース１
の中央にタイヤフラム２を配置させ、このダイヤフラム
によって隔てられた二つの室３１，３２に被測定圧力を
導びき、この圧力差によって生ずるダイヤフラム２の変
位を、検出コイル４１．４２で渦電流の原理を用いて検
出するようになっている。

この装置においては、ケース１、ダイヤフラム２、検出
コイル５１，５２等をいずれも非磁性材料で構成するこ
とが特徴となっており、全体構成が簡単であるという利
点がある。

しかしながら、この装置においては、ケース１、ダイヤ
フラム２、検出コイルコアをいずれも非磁性材料で構成
しているため、高精度で差圧を検出するためには、例え
ば検出コイルに加える交番電源の周波数を高くする等の
工夫が必要となる。

交番電源の周波遂を余り高くすると、ストレイ容量の影
響や、周囲温度の影響を受けやすくなり工業用としては
不向きである。

本発明は、上記のような欠点をなくし、低周波の交流電
源を利用できるようにし、しかも温度の影響の受けない
工業用に適する差圧応動装置を実現しようとするもので
ある。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図で、Ａは平面図
、ＢはＡ図におけるＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

図において、１０は例えばべリリウム銅のような高導電
率、高強度材の平円板で構成された測定ダイヤフラム、
２１，２２は、いずれも厚さが例えば０．１ｍｍ程度の
薄さであって、耐蝕性の良い金属平円板で構成されたシ
ールダイヤフラム、３１，３２は支持体で、測定ダイヤ
フラム１０とシールダイヤフフム２１，２２を支持する
。

４１，４２は測定ダイヤフラム１０と僅かばかりの空隙
を隔てて支持体３１，３２中に配置した検出コイル、５
１，５２はケース、７１，７２はリード線である。

支持体３１，３２は、周縁隆起部３３，３４を具備して
おり、測定ダイヤフラム１０は、この周縁隆起部３３，
３４によって両側から押圧され、ネジ３０によって支持
体３１，３２に固着されている。

これによって、測定ダイヤフラム１０は、支持体３１と
３２とによって形成される内部を二つの室１１，１２に
分ける。

支持体３１，３２の他方の面は、シールダイヤフラム２
１，２２の変位曲面と一致するように凹面３５，３６が
設けてあり、シールダイヤフラム２１，２２は、この凹
面を覆い、凹面の周縁部３７，３８に、例えば溶接、ハ
ンダ付または類似の任意の方法によって固着される。

これによって、シールダイヤフラム２１は、支持体３１
とケース５１とで形成される内部を二つの室２３，２４
に分け、また、凹面３５はシールダイヤフラム２１のバ
ックアップ面を構成し、過圧が加わった場合、シールダ
イヤフラム２１が凹面に接触し、測定ダイヤフラム１０
が極端に撓曲するのを防いでいる。

同様にシールダイヤフラム２２は、支持体３２とケース
５２で形成される内部を二つの室２５，２６に分け、凹
面３６はシールダイヤフラム２２のバックアップ面を構
成している。

支持体３１の内部には、検出コイル４１から一定距離だ
け隔てた位置に開口する導圧孔２７が設けられており、
支持体３１の両側に形成されている室１１と室２３とを
互に連通している。

支持体３２の内部にも同様に、検出コイル４２から一定
距離だけ隔てた位置に開口する導圧孔２８が設けられて
おり、支持体３２の両側に形成されている室１２と室２
５とを互に連通している。

ここで、この導圧孔の開口部を検出コイルからどれだけ
離すかは、検出コイルの大きさ、ここに流れる電流など
によって決められる。

室１１、導圧孔２７、室２３内および室１２、導圧孔２
８、室２５内には、それぞれ内部空間を完全に充満する
ように非圧縮性のシール流体が充填されている。

したがって、一方のシールダイヤフラムに加わる圧力は
、シール流体を介して測定ダイヤフラム１０の一方の面
に正確に伝達できる。

ここで、シール流体が充填されている全容積は、測定ダ
イヤフラムおよびシールダイヤフラムが、いずれも平円
板で構成されているので、これらダイヤフラムで形成さ
れる室１１，１２および２３，２５を小さくでき、全体
で微小である。

また、温度変化によるシール流体の体積変化は、シール
ダイヤフラム２１とシールダイヤフラム２２とでほぼ均
等に吸収される。

したがって、温度変化によって生ずるシール流体の体積
の変化による影響を、極めて小さくすることができる。

検出コイル４１，４２は、例えばフエライト系ステンレ
ス鋼のような磁性材料で構成されるコア４３，４４に巻
回されている。

そして、本発明の装置においては、これらコア４３，４
４は、磁性材料であって、温度に依存する諸特性がコア
４３，４４の特性とほゞ逆な特性をもつスペーサ４５，
４６を介して、ネジ４７，４８により支持体３１，３２
のほぼ中央部に取付けられている。

したがって、周囲温度変化に伴う諸特性の変化は互にコ
ア４３，４４と、スペーサ４５，４６とで相殺し合うこ
ととなり、温度による影響を小さくすることができる。

また、各スペーサ４５，４６は、検出コイル４１，４２
がつくる磁束に対して磁路を形成し、検出感度を向上さ
せることができる。

ケース５１，５２は、周縁隆起部５３，５４を具備して
おり、この周縁隆起部５３，５４が支持体３１，３２に
固着したシールダイヤフラム２１，２２を覆うように支
持体３１，３２の表面にボルト６１およびナット６２に
よって押圧されている。

これによって、ケース５１とシールダイヤフラム２１と
は、密閉した室２４を形成している。

同様に、ケース５２とシールダイヤ７ラム２２とで、密
閉した室２６を形成している。

ケース５１，５２には、室２４，２６に通ずる圧力導入
口５５，５６が設けてある。

このように構成した装置の動作を次に説明してみよう。

圧力導入口５５，５６から室２４，２６に導入された被
測定圧は、シールダイヤフラム２１，２２に加えられる
。

シールダイヤフラム２１，２２に加えられた圧力は、シ
ール流体を介して室１１，１２に導入される。

測定ダイヤフラム１０は、室１１と室１２の圧力差、す
なわち被測定圧の差に応じて低圧室の方向に、測定ダイ
ヤフラム１０が差圧によって受ける力と測定ダイヤフラ
ムが変位することによって生ずる反発力とが等しくなる
位置まで変位し、そこで平衡する。

検出コイル４１，４２は、この測定ダイヤフラム１０の
変位量を、例えばインダクタンス変化として検出し、こ
れから差圧に対応する電気信号を得ることができる。

第３図は検出コイル４１，４２を含む電気回路の一例を
示す接続図である。

この回路は、測定ダイヤフラムの変位（例えば最大差圧
で０．１ｍｍ変位する）を高精度（例えば０．１％以下
の誤差）で検出できること、低電力で作動すること等、
工業用に適するように考慮されている。

図において、Ｄは変位検出回路で、測定ダイヤフラムの
両側に配置した検出コイル４１，４２、ダイオードＤ１
〜Ｄ６、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２で
構成されている。

ＯＳＣは検出コイル４１，４２を励磁する発振器、Ａは
発振器ＯＳＣの電源電圧を制御する増幅器、ＥＳは定電
圧源、Ｔ１，Ｔ２は出力端子である。

いま、検出コイル４１，４２に交番信号を加えると、検
出コイル４１，４２の周囲に交番磁束が生じ、この交番
磁束は、測定ダイヤフラム１０内において渦電流を誘起
させる。

測定ダイヤフラム内に渦電流が生ずると、この渦電流に
よって新たに磁束が発生し、この渦電流による磁束は、
検出コイル４１，４２を流れる交番電流によって生じて
いる交番磁束を減ずるように作用する。

交番磁束の大きさの変化は、測定ダイヤフラムの変位に
正確に対応し、検出コイル４１，４２の差動的なインダ
クタンス分の変化となって現われる。

ここで、本発明においては、検出コイルのコア４３，４
４に磁性体を使用するようにしているので、交番磁束の
変化は、検出コイル４１，４２において交番信号の周波
数を余り高くしなくとも大きなインダクタンス変化とな
る。

検出コイル４１，４２のインダクタンス分が、測定ダイ
ヤフラムの変位に対応して差動的に変化すると、ここを
流れる電Ｉ１，Ｉ２も、このインダクタンス分の変化に
対応して差動的に変化する。

いま、発振器ＯＳＣの出力端Ｏ１側が正、出力端Ｏ２側
が負である半周期キ考えてみると、検出コイル４１を流
れる電流■■１は、Ｄ５→Ｒ２（Ｃ２）→Ｒ１（Ｃ１）
→Ｄ２→Ｃ３の経路で流れ、また、検出コイル４２を流
れる電流■２は、Ｄ４→Ｒ１（Ｃ１）→Ｄ２→Ｃ３の経
路で流れる。

したがって、この半周期においては、コンデンサＣ２に
は検出コイル４１のインダクタンスに関連した電圧が貯
えられ、また、コンデンサＣ１には検出コイル４１と４
２のインダクタンスに関連した電圧が貯えられる。

発振器ＯＳＣの出力端Ｏ１側が正である次の半周期にお
いては、電流■１はＣ３→Ｄ１→Ｄ３の経路で流れ、ま
た電流■２はＣ３→Ｄ１→Ｒ２（Ｃ２）→Ｄ６の経路で
流れる。

したがって、この次の半周期においては、コンデンサＣ
２には、検出コイル４２のインダクタンスに関連した電
圧が貯えられる。

よって、一周期でみるとコンデンサＣ２には、検出コイ
ル４１と４４２のインダクタンスの差、すなわち測定ダ
イヤフラムの変位に対応した電圧Ｅ０が貯えられ、出力
端子Ｔ１，Ｔ２から差圧に対応した信号を得ることがで
きる。

一方、コンデンサＣ１に貯えられた電流■１と■２の和
に対応した電圧ｅ０は、増幅器Ａで定電圧ＥＳと比較さ
れ、この増幅器Ａは、電圧ｅ０が定電圧ＥＳに対応した
一定値になるように発振器ＯＳＣの出力を制御する。

これによつって、回路の動作の安定化を得ている。

なお、上記の実施例においては、測定ダイヤフラム１０
を支持体３１，３２によって両側からネジ３０で押圧し
固着するものについて説明したが、測定ダイヤフラム１
０を支持体３１，３２に例えば溶接等の手段で固着する
ようにしてもよい。

また、支持体３１，３２の両側の室を連通する導圧孔２
７，２８は、ここでは４個設けたものであるが、１個で
もよいし、更に多数個設けるようにしてもよい。

また、検出コイル４１，４２が接続される電気回路は、
第３図に示す以外他の回路を用いてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、周囲温度の影響
を受けず、しかも交番電源の周波数を余り高くしなくと
も高感度である差圧応動装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示す構成図、第２図は本発明
の一実施例を示す構成説明図で、Ａは平面図、ＢはＡ図
におけるＢ−Ｂ断面図、第３図は本発明装置に使用され
る電気回路の一例を示す接続図である。 第２図において、１０・・・測定ダイヤフラム、２１，
２２・・・シールダイヤフラム、３１，３２・・・支持
体、４１，４２・・・検出コイル、４３，４４・・・検
出コイルコ７、４５，４６・・・スペーサ、２７，２８
・・・導圧孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二個の支持体、これら支持体の間に配置した測定ダ
   イアフラム、前記支持体の他方の面を覆うとともに周縁
   に固着したシールダイヤスラム、前記測定ダイヤフラム
   と僅かばかりの間隔を隔てて前記支持体内に配置した検
   出コイル、磁性体で構成した前記検出コイルのコア、前
   記検出コイルに流れる電流によって生ずる磁束が通る位
   置に配置され前記検出コイルコアの温度に依存する諸特
   性とほぼ逆な温度特性をもつ磁性材料で構成したスペー
   サを具備し、前記支持体に前記検出コイルから一定距離
   だけ隔てた位置に開口し支持体の両側の室を連通する導
   圧孔を設け、この導圧孔および支持体の両側の室内にシ
   ール流体を充填するようにしだ差圧応動装置。