JPS601399Y2 - パイプ式圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はパイプ式圧力センサ、さらに詳細には中空パイ
プの弾性変形を圧カドランスデューサを介して検出する
ことにより中空式パイプに加えられた圧力を検知するパ
イプ式圧力センサに関する。

油圧、空圧等の回路の圧力を計測するには普通ピストン
式又はブルドン管式等の機械式のものと感圧センサ、ス
トレインゲージ等を使った電気式のものがある。

機械式のものはその構造から宿命的に摩擦、摩耗の存在
は避は難く、又その出力を電気系に接続するにやり難い
等の難点がある。

電気式のものでは感圧センサは現在半導体系のものか水
晶、セラミック等のものが使われているが、前者は長期
安定性に欠けており、水晶素子は高価で破損しやすく、
又セラミック素子は精度の点で難点がある。

ストレインゲージ使用のものは現在ダイアフラム構造の
ものが使われており、ダイアプラムの製作、取付に非常
な精度を要求されるため必然的に高価なものになってい
る。

本考案は、これらの欠点を解消し、ストレインゲージを
使い、その感圧部の構造を簡易化することにより安価な
圧力センサを提供するのを目的とする。

本考案によれば、パイプに一端が閉じた中空部が形成さ
れ、そのパイプの一側面の肉厚がこの側面と対向する側
面の肉厚よりも厚く形成される。

このような中空部に圧力媒体から正する圧力を加えるこ
とによってパイプは肉厚の厚い側面に弾性変形して屈曲
する。

この弾性変形が各側面に取付けられた圧カドランスデュ
ーサとして機能するストレインゲージを介して検出され
、圧力媒体から生じる圧力が検知される。

次に添付図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明す
る。

第１図〜第３図には本考案の第一の実施例が図示されて
いる。

円筒形状をした弾性変形可能な材質、たとえば超硬、超
張力鋼合金、ニッケル・クロム・モリブデン合金からな
るパイプ１の内部に一端が閉じた中空部２が形成される
。

この中空部は第２図に示したように断面が円形状で、３
個形成されており、開放端３から検出すべき圧力媒体が
導かれる。

パイプ１には側面４が形成され、それと対向する側に他
の側面５が形成される。

これら側面は本実施例の場合、平面となっており、中空
部２に対する肉厚が異るように形成される。

すなわち側面４に対する中空部２までの肉厚は側面５に
対する中空部２までの肉厚よりも小さくされる。

側面４にはストレインゲージ素子Ａ、 Ｂが互いに平行
に軸方向に配置され、一方他の側面５にも同様に平行に
軸方向に延びる２つのストレインゲージ素子Ｃ，Ｄが配
置される。

なお、Ａ−Ｄの配置に関しては水平軸に対称であれば特
に限定を要しない、さらに、本実施例にあっては３個の
中空部２はパイプ１の中心を通り両側面４，５と直交す
る想像線に関して対称に配置されている。

これらのストレインゲージ素子Ａ、 Ｂ、 Ｃ，Ｄはそ
れぞれ第４図に図示したようにブリッジ回路に形成され
たパイプの弾性変形から生じるストレインゲージ素子の
歪みに応じて電気量に変換され、増幅器ＡＭＰを介して
出力として取出される。

なお６は取付けのためのフランジであり、ねじ部７を介
して圧力媒体の流れるパイプに接合される。

このように構成されたパイプ式圧力センサの動作を説明
すると、中空部２の開放端３を介して流入された圧力媒
体の圧力によってパイプ１は肉厚の薄い側面４が肉厚の
厚い側面５よりも延びそれによってパイプ１は厚さの厚
い側面５の方に屈曲する。

従って側面４に取付けられたストレインゲージ素子Ａ、
Ｂの歪みが側面５に取付けられたストレインゲージ素子
Ｃ，Ｄよりも大きくなり第４図に示したブリッジ回路を
介してパイプ１の両側面４，５の延びの差によって生じ
る変形量が電気量に変えられ増幅器ＡＭＰを介して出力
される。

この出力は例えば電気式圧力計、圧力スイッチ、その他
電気式フィードバック制御系などの種々の制御に用いら
れる。

この場合ストレインゲージ素子はブリッジ回路として接
続されるのでパイプ全体の延びは補正され、温度変動に
よるドリフトは補償される。

ストレインゲージ素子は側面４，５に２個設けるのでは
なく１個だけにするようにすることもできる。

この例が第５図、第６図に図示されており側面４′には
ストレインゲージ素子Ａ′が又側面５′にはストレイン
ゲージ素子Ｄ′が取付けられる。

これらのストレインゲージ素子Ａ’、 Ｄ’は抵抗Ｒ１
，Ｒ５とともにブリッジ回路として接続されパイプ１の
両側面４’、５’の延びの差によって生じる弾性変形量
が電気量に変換され上述したような種々の制御に用いら
れる。

さらに第７図にはパイプの形状が矩形状の実施例が図示
されており、パイプ１′に３個の円形の中空部２′が形
成され、中空部に測定媒体を流したときの歪みを歪みゲ
ージＡ□〜Ｄ、を用いて測定することにより圧力が測定
される。

また、以上述べた実施例にあっては、パイプ１中の中空
部２を３個直線状に配置したが、パイプ１の両側面と直
交しパイプ１の中心点を通る想像線に関して対称であれ
ば、必ずしも直線状に配置することは必要ではなく、上
下の２個と中間の１個の中空部とが相対的にずれて配置
されてもよい。

さらに上述の実施例では３個のものを示したが２個ある
いは４個以上の中空部を設けることもでき、配置形状を
上述した中心点を通る線に関して対称に配置させれば、
さらに感度のよいセンサが得られる。

なお、中空部の形状は円形に限定されず、長円、矩形等
の形状にできることは勿論である。

また、第８図に図示した実施例のパイプ１″は第２図に
図示したパイプの側部、すなわち図面において水平線に
沿って上下端を切り取った形状をしており、その内部に
は１個の円形の中空部２″が形成される。

この場合側縁部Ｔｌ、Ｔ２ （＝Ｔｔ）の値を第２図に
図示した例より小さくすることができるのでパイプの変
形量が多くなり圧力センサの感度を高めることができる
。

また、以上述べた実施例にあっては、パイプ１中の中空
部２を３個直線状に配置したが、パイプ１の両側面と直
交しパイプ１の中心点を通る想像線に関して対称であれ
ば、必ずしも直線状に配置することは必要ではなく、上
下の２個と中間の１個の中空部とが相対的にずれて配置
されてもよい。

さらに上述の実施例では３個のものを示したが２個ある
いは４個以上の中空部を設けることもでき、配置形状を
上述した中心点を通る線に関して対称に配置させれば、
さらに感度のよいセンサが得られる。

なお、中空部の形状は円形に限定されず、長円、矩形等
の形状にできることは勿論である。

このように本考案によれば一端が閉じた中空部を備えた
パ、イブの一側面の肉厚とこの側面と対向する側面の肉
厚を異なるようにしてありバ、イブの中空部に導入され
た圧力媒体によって生じる弾性変形を各側面に各側面の
長手方向に沿って設けた圧カドランスデューサとして機
能するストレインゲージ素子を介して電気量に変換し圧
力媒体の圧力を検知するようにしているので感圧部の構
造が簡単で、従来よりもより安価かつ小型で高感度な圧
力センサが提供される。

このような本考案によれば製造コストが安くなるととも
に精度よくしかも感度よく圧力を検出することができる
ので汎用性の大きい圧力センサが得られる。

さらに中空部を複数個設けることによりあるいは側縁部
の肉厚を薄くすることにより感度のよいセンサを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の第一の実施例を示すもので第
１図は側面図、第２図は第１図Ｘ−Ｘ線に沿う断面図、
第３図は第１図を左方向から見た時に側面図、第４図は
圧カドランスデューサの回路図、第５図は本考案に用い
られる他のトランスデユーサの回路図、第６図は本考案
の他の実施例を示す圧力センサの断面図、第７図、第８
図は本考案の更に他の実施例を示す圧力センサの断面図
である。 １・・・パイプ、２・・・中空部、３・・・開放端、４
，５・・・側面、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・ストレインゲー
ジ素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １一端が閉じた中空部を備えたパイプの一側面の肉厚と
   この側面と対向する側面の肉厚を異ならしめ、前記中空
   部に圧力媒体から生ずる圧力を加えることによって肉厚
   の薄い側面を厚い側面より延ばしてパイプを肉厚の厚い
   側面に弾性変形させ、この弾性変形を前記各側面に各側
   面の長手方向に沿って設けたトランスデユーサを介して
   検出するとともに前記中空部を複数個設けるようにした
   ことを特徴とするパイプ式圧力センサ。 ２ 前記パイプの一側面と、これと対向する側面は互い
   に平行であって、これら両側面と直交しパイプの中心点
   を通る線に関して、前記複数の中空部を対称に配置した
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   パイプ式圧力センサ。