JPS5957134A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は感圧素子を用いると共に、圧力伝達媒体に対す
る封入圧力調整手段を備えた圧力検出装置に関するもの
である。

〔発明の技術的背景〕

従来の圧力検出装置を糖１図に示す。図中、１はケーシ
ング、２．２’は受圧ダイヤフラム、３はセンタダイヤ
フラム、４は半導体感圧素子、５は感圧素子４からの出
力信号を外部へ取出すリード、６．６′は過大差圧が加
わった時に受圧ダイヤフラム２，２′を密着させるため
の受圧ダイヤフラム座、７．７′は各々の室に封入され
たシリコーン油などの圧力伝達媒体、８，８′は感圧素
子４に圧力を伝達するための連通穴、９，９′は被検出
圧力流体を導入す接液フランジ、１０　、１０’は０リ
ング、Ｐｈは高圧側被検出圧力、ＰＬは低圧側被検出圧
力である。

いま、この差圧検出器として構成された圧力検出装置の
高圧側に圧力ＰＨ１低圧側に圧力ＰＬ（ＰＨ＞ＰＬ）が
加わったとすると、受圧ダイヤフラム２と圧力伝達媒体
７を介して、感圧素子４とセンタダイヤフラム３に圧力
が伝達され、センタダイヤフラム３は右方（低圧側）へ
たわみ、感圧素子４は（ＰＨＰＬ）の差圧に応じた出力
信号を発さらに検出範囲を越える差圧が加わると、セン
タダイヤフラム３がさらに右方へたわみ、その時移動し
た容積分だけ、受圧ダイヤフラム２も右方へ移動し、あ
る差圧値で受圧ダイヤフラム座６に着座する。

さらに過大な差圧が加わっても受圧ダイヤフラム２は移
動が阻止されるので、圧力伝達媒体７にはそれ以上の差
圧が伝達されず、したがって感圧素子４は過大差圧から
保設される。過大な走圧が除去されると受圧ダイヤフラ
ム２及びセンタダイヤフラム３は元の位置に戻る。受圧
ダイヤフラム２′の方に大きい圧力が加わった場合も同
様である。

〔背景技術の問題点〕

この従来例の構造は、感圧素子４の圧力感度を上げるた
めに感圧素子４の受圧面の淳さを薄（しなければならず
、したがって破壊圧力が低くなるので前述したような過
大圧力保護機構を付加している。

それ故にどうしても感圧素子４を組込む部分よりも過大
圧力保護機構の部分の方が大きくなり、全体として感圧
素子４に比べて装置がかなり大形になる。

また内部の圧力伝達媒体７，７′が周囲温度変化により
膨張、収縮するため、受圧ダイヤフラム２゜２′と受圧
ダイヤフラム座６，６′との間の空隙量が変化し、過大
差圧時の封止圧力値が変化する。したがって、使用最大
差圧を低くして破壊圧力までのマージンを多（とらねば
ならない。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題点に対処してなされたもので、感圧
素子の破壊をできるだけ防止すると共に、万一の場合に
も被検出流体が外部に漏出するという事態を防止し得る
、信頼性および安全性の高い過圧保護手段を有する圧力
検出装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、圧力伝達媒体を封
入して成る互いに連通した第１および第２の圧力室を形
成し、両圧力室に連通ずる開口部を有する本体ケースと
、前記第１の圧力室内に収納され、圧力を電気信号に変
換して発信する感圧素子と、前記本体ケースの開口部に
被検出圧力に応動し得るように液密に設けられ、前記両
圧力室に連通ずる第３の圧力室を形成する受圧ダイヤフ
ラムと、被検出圧力の過大時に変位した前記受圧ダイヤ
フラムを当接させるべ（受圧ダイヤスラムの面形状に対
応する面形状をもって前記本体ケースに形成された・々
ツクアップ部と、前記第２の圧力室を区画するように設
けられ、前記受圧ダイヤフラムよりも大きな剛性力を有
する圧力弾性変位体と、前記第１の圧力室に連通して設
けられ、前記圧力伝達媒体を、封入圧力を調整自在に封
入する封止プラグとを備えて成る圧力検出装置を構成し
たものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に基づいてさらに詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すものである。

本体ケース加のほぼ中心部に形成された圧力室空所を左
右に２分するように圧力弾性変位体としてセンターダイ
ヤプラム４０が張設されており、その一方に圧力室２９
ａが、また他方に圧力室２９ｂが形成されている。本体
ケース刀にはさらに別の圧力室空所が形成され、それを
２分して圧力室２８ａ。

２８ｂが形成されるように感圧素子４５が内装されてい
る。圧力室２９ａは通路３３ａを介して、また感圧素子
４５の一面側がさらされる圧力室２８ａは通路３１ａを
介してそれぞれ後述の圧力室３５ａに連通している。同
様に圧力室２９ｂは通路３３ｂを介して、また感圧素子
４５の他面側がさらされる圧力室２８ｂは通路３１ｂを
介してそれぞれ圧力室３５ｂに連通している。通路３１
ａ　、　３１ｂは通路３３ａ　、　３３ｂよりも小径お
よび／または長距離として後述の絞り効果を持たせるの
がよい。圧力室３５ａ　、　３５ｂは本体ケース（資）
の端面と受圧ダイヤフラム５Ｑａ、、　５０ｔ）との間
に形成され、また各受圧ダイヤフラム５０ａ。

５０ｂには本体ケース３０に装着された受圧フランジ６
６ａ　、　６６ｂに設けられた圧力導入口６５ａ　、　
６５ｂを介して各被検出圧力Ｐａ、Ｐｂが作用する。

受圧ダイヤフラム５０ａ　、　５Ｑｂの剛性力（圧力に
対する変位量に対応する）はセンターダイヤフラム４０
の数十分の−ないし数百分の−に選定され、過大圧力が
印加された場合、受圧ダイヤフラム５０ａ　、　５０ｂ
と同様の平面形状を本体ケース加の端面に形成して成る
バックアップ部３４ａ　、　３４ｂに受圧ダイヤフラム
５０ａ　、　５０ｂが当接するように構成されている。

各圧力室２８ａ　、　２８ｂ　、　２９ａ　、　２９ｂ
とそれに連通する圧力室３５ａ　、　３５ｂおよび各通
路にはそれぞれ圧力伝達媒体としてシリコン油が封入さ
れており、封止ゾラグ５５ａ　、　５５ｂ　Ｋよって外
部と遮断されている。

封止ゾラグ５５ａ　、　５５ｂには本体ケース加にねじ
込むためのねじ部５６ａ　、　５６ｂと、外部からのシ
ールをするための０リング５７ａ　、　５７ｂとが設ケ
ラれており、その中心部には、本体ケース力にねじ込ん
でいくことによって、動作圧力を適宜整定することので
きるようにばね５８ａ　、　５８ｂによってシールゼー
ル５９ａ　、　５９ｂを本体ケース凹側に押すようにし
ている。封止ゾラグ５５ａ　、　５５ｂの先端面６０ａ
。

６０ｂは本体ケース関に当接してニードルシールしてい
る。

次に、封止プラグ５５ａ　、　５５ｂによる封入圧力の
調槓方法について説明する。まず、各圧力室および各通
路にすべてシリコン油を満たした状態にしての、圧力室
２８ａ　、　２９ａ　、　３５ａ側の調整について第４
図を参照して説明する。反対側の封止プラグ５５ｂを装
着せず、調整側の封止プラグ５５ａを本体ケース（資）
に１〜２回ねじ込んでおき、受圧ダイヤフラム５０ａに
圧力導入口６５ａを介して過圧防止機構の５周整圧力よ
りも高い圧力を加えて受圧ダイヤフラム５０ａをバック
アップ部３４ａに当接させる。

これにより圧力室２８ａ　、　２９ａおよびこれに連通
ずる各部分の圧力が増加してセンターダイヤフラム４０
が図中左方向に変位する。この状態で封止プラグ５５ａ
をさらにねじ込むと、内部圧力はさらに増加することに
なり、過圧防止機構や調整圧力範囲内では、第５図（Ａ
）に示すように号？−ル５９ａが封止プラグ５５ａに当
接しているが、調整圧力を超えると、第５図（Ｂ）に示
すようにＩ−ル５９ａが浮上して内部の封入シリコン油
が外部に押出されて内部圧力が低下し、第５図（Ｃ）に
示すようにゼール５９ａは再び封止プラグ５５ａに当接
してニードルシールする。なお、ゼール５９ａの浮上圧
力はばね５８ａによって調整することができる。このよ
うに封止プラグ５５ａの先端面６０ａが本体ケース加に
ニードルシールするところまで封止プラグ５５ａをねじ
込む。

この状態で内部封入シリコン油に加わっている圧力が過
圧防止機構の作動圧力となる。すなわち、受圧ダイヤフ
ラム５０ａに過大圧力が加わると、その圧力は封入シリ
コン油を介してセンターダイヤフラム４０および感圧素
子４５に伝達されてセンターダイヤフラム４０が左方向
に変位することになり、封止プラグ５５ａによって外部
と遮断された内部圧力が外部圧力に等しくなると受圧ダ
イヤフラム５０ａがバックアップ部３４ａに当接するこ
とになり、それ以上の圧力が圧力導入口６５ａを介して
加わっても受圧ダイヤフラム５０ａのそれ以上の変位は
無くなる。その後受圧ダイヤフラム５０ａに加えられて
いた外部圧力を取除くことにより受圧ダイヤフラム５０
ａおよびセンターダイヤフラム４０は元の中性位置に戻
り、内部圧力が外部圧力（外気）と等しくなり、調整は
完了する。以上の調整過程における封止プラグの回転数
すなわちねじ込み度と圧力の関係を第６図に示す。

次に、圧力室２９ｂおよび３５ｂ側の調整について第７
図を参照して説明する。この場合は封止プラグ５５ａは
前述の調整状態を保ったまま封止プラグ５５ａを調整す
る時と全く同様にして圧力導入口６５ｂから受圧ダイヤ
フラム３５ｂに過大圧力をかけて封止プラグ５５ｂの調
整を行えばよい。第７図は圧力導入口６５ｂから過大圧
力をかけることにより受圧ダイヤフラム５０ｂがノ々ツ
クアッゾ部３４ｂに当接すると共に、センターダイヤフ
ラム４０、圧力室２９ａ側に変位し、しかも封止プラグ
５５ｂの先端面６０ｂが本体ケース加かられずかに浮上
している状態を示している。

以上のように構成され、かつ調整された圧力（差圧）検
出装置は次のように動作する。

まず検出範囲内の圧力Ｐａ、Ｐｂがそれぞれ受圧７ラン
ジ６６ａ　、　６６ｂの圧力導入口６５ａ　、　６５ｂ
を介して受圧ダイヤフラム５０ａ　、　５０ｂに印加さ
れた時であるが、この場合は圧力Ｐａ、Ｐｂに応じて受
圧ダイヤフラム５Ｑａ　、　５０ｂが変位し、封入シリ
コン油を介して印加圧力Ｐａ、Ｐｂは感圧素子４５に伝
達される。感圧素子４５は両印加圧力の差すなわち差圧
Ｐａ−Ｐｂに感応してそれを電気信号に変換する。

検出範囲内の圧力Ｐａ、Ｐｂが印加されている限り受圧
ダイヤフラム５Ｑａ　、　５０ｂがバックアップ部３４
ａ　、　３４ｂに当接することはなく、またセンターダ
イヤフラム４０もほとんど変位することはなく、感圧素
子４５にはほぼ正確な差圧Ｐａ−Ｐｂが伝達される。

次に検出範囲を超える差圧（Ｐａ＞Ｐｂとする）が印加
された場合であるが、この場合は受圧ダイヤフラム５０
ａが大きく変位してバックアップ部３４ａに当接すると
共にセンターダイヤプラム４０が圧力室２９ｂ側に変位
する。受圧ダイヤフラム５０ａがバックアップ部３４ａ
に当接することにより感圧素子４５を、検出範囲を超え
る過大圧力から保護することができる。受圧ダイヤフラ
ム５０ａがバックアップ部３４ａに当接する時、の圧力
は過圧防止機構の調整圧力に対応する。すなわち、過大
圧力により受圧ダイヤフラム５０ａがパックアップ１３
４ａＫ当接するのに対応するセンターダイヤフラム４ｏ
の変位量と、受圧ダイヤフラム５０ａがバックアップ部
３４ａに当接している状態でセンターダイヤフラム４０
を変位させるのに加えた圧力とはほぼ対応する。センタ
ーダイヤフラム４０の変位量は、受圧ダイヤフラム５０
ａの変位による圧力室３５ａの容積減少分とセンターダ
イヤスラム４０の変位による圧力室２９ａの容積増加分
とが等しくなるような値となる。

なお、感圧素子４５への通路３１ａ　、　３１ｂの断面
積をセンターダイヤフラム４０への’Ａ路３３ａ　、　
３３ｂ　（１）断面積よりも小さくしたり、前者の通路
の長さを後者の通路よりも長くしたりすることによって
、感啄素子４５への圧力伝達をセンターダイヤフラム４
０への圧力伝達よりも遅くすることができ、過大圧力が
急激に印加された場合の感圧素子４５に対する過圧保護
効果をより一層高めることができる。

以上の実施例において圧力弾性変位体として用いたセン
ターダイヤフラム４０はこれをベローズにしても同等の
効果を発揮させることができる。また封止プラグの圧力
調整機構にシール用のゾールとばねを用いたが、圧力伝
達媒体に直接圧力を加える手段と封止用プラグとは分離
してもよい。さらに感圧素子としては、圧力をそれに応
じた電気信号に変換する素子であればよ（、圧カセ／す
として知られている種々の原理・方式のものを用いるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の圧力検出装置においては、過
大圧力に対して変位する圧力弾性変位体と、常時は感圧
素子に液検出圧力を忠実に伝達するが、過大圧力時には
ノ々ツクアップ部に当接してその変位を制限される受圧
ダイヤフラムとを設けることにより、過圧印加時の保護
を容易かつ確実にし、しかも封止プラグにより動作圧力
値の調整も容易であり、信頼性および安全性の高い圧力
検吊装置を提供することができる。本発明における圧力
弾性変位体は温度変化（よる封入圧力伝達媒体の体積変
化を吸収し、それによる影響を最少限に抑えることかで
きるという副次的効果をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力検出装置の断面図、第２図は本発明
の一実施例を示す断面図、第３図は第２図の装置の調整
工程を説明するための図、 第４図（５）、（Ｂ）、（Ｃ）は同工程における封止プ
ラグの動作状態を説明するための図、 第５図は同封止プラグの特性を示す線図、第６図は第２
図の装置の調整工程を説明するための第３図とは異なる
状態の説明図である。 ２８ａ　、　２８ｂ　、　２９ａ　、　２９’ｂ　、　
３５ａ　、　３５ｂ・・−圧力室、３０・・・本体ケー
ス、３１ａ　、　３１ｂ　、　３３ａ　、　３３ｂ　・
−・通路、３４ａ　、　３４ｂ・・す々ツクアップ部、
４０・・・センターダイヤフラム、４５・・・感圧素子
、５０ａ　、　５０ｂ・・・受圧ダイヤフラム、５５ａ
　、　５５ｂ−封止プラグ、６５ａ　、　６５ｂ・・・
圧力導入口、６６ａ　、　６６ｂ・・・受圧フランジ。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清第３図 第４図 第５図 り回九我

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力伝達媒体を封入して成る互いに連通した第１お
   よび第２の圧力室を形成し、測圧カ室に連通ずる開口部
   を有する本体ケースと、前記第１の圧力室内に収納され
   、圧力を電気信号に変換して発信する感圧素子と、前記
   本体ケースの開口部に被検出圧力に応動し得るように液
   密に設けられ、前記測圧カ室に連通ずる第３の圧力室を
   形成する受圧ダイヤフラムと、被検出圧力の過大時に変
   位した前記受圧ダイヤフラムを当接させるべ（受圧ダイ
   ヤフラムの面形状に対応する面形状をもって前記本体ケ
   ースに形成された）々ツクアラプ部と、前記第２の圧力
   室を区画するように設けられ、前記受圧ダイヤフラムよ
   りも大きな剛性力を有する圧力弾性変位体と、前記第１
   の圧力室に連通して設けられ、前記圧力伝達媒体を、封
   入圧力を調整自在に封入する封止プラグとを備えて成る
   圧力検出装置。 ２、前記第３の圧力室から前記第１の圧力室への通路は
   、前記第３の圧力室から前記第２の圧力室への通路に比
   べて、小断面積および／または長距離に構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力検出
   装置。 ３、前記封止プラグは動作圧力設定用のばねと、常時は
   前記ばねの押圧力によってシールし、過圧時に前記ばね
   の押圧力に抗して浮上してシールを破るシールゼールと
   を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の圧力検出装置。