JPS601403Y2 - 差圧伝送器の検出部構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧力差を検出することにより流量や液位、圧
力、密度等の計測を行なう装置に用いる差圧伝送器の検
出部構造に関するものである。

従来の差圧伝送器の検出部構造としては本体の両側面に
受圧ダイヤフラムを設け、本体の内部には一対の対向す
る固定電極とこの固定電極間の中間に配置される移動電
極とを設け、受圧ダイヤフラムの変位にもとづいて移動
電極を一方の固定電極に接近すると同時に他方の固定電
極から離反させ、移動電極と各固定電極との間に形成さ
れる静電容量が一方では増大する反面他方は減少するこ
とにより、この差動的な静電容量の変化によって両受圧
ダイヤフラム間の差圧力を検出する構造のものが広く知
られている。

しかも、このような構造においては、製作時に移動電極
と各固定電極との間の静電容量が差圧力のない状態で等
しくなるように調整をする必要がある上、各固定電極を
別々に製作して組合せなければならず、組立作業が非常
に面倒になり、また部品点数の増加によって構造が複雑
になるために工数が増大し、製造コストが高価になると
いう欠点があった。

本考案はこのような従来の欠点を解消するためになせれ
たもので、その目的とするところは、簡単な構造で製作
が容易になりコストの低減がはかれるような差圧伝送器
の検出部構造を提供することにある。

差圧によって変化する可変容量とこれに並列接続された
付加固定静電容量から成る可変容量部及び前記受圧素子
の変位に応動しない比較用静電容量とを持った検出部に
、発振器より交流信号を印加し、前記可変容量部と比較
用静電容量の夫々の容量値に対応した電気信号を検出部
これら電気信号の差が基準電圧と等しくなるように前記
発振器の振幅を制御するものにあっては、差圧に正比例
した出力信号を得ることが出来る。

本考案は、このような差圧伝送器に好適な検出部の構造
であって、固定電極を支持体の両面に形成し、一方を移
動電極に対向させ、他方は移動電極と接続された他の固
定電極に対向させ、この他方の面の固定電極を２分割し
てその一方を移動電極に接続するように構成したもので
ある。

以下、本考案を図面にもをづいて詳細に説明する。

第１図は本考案に係る差圧伝送器の検出部構造の一実施
例の断面図である。

金属製のリング本体１の中には、中心孔を有し、一方の
面が凹曲面に他方の面が平担面にそれぞれ形成されたセ
ラミック等からなる固定電極支持体２がろう付は等によ
って固定されており、この固定電極支持体２の凹曲面に
は蒸着または塗装等の方法で固定電極３が形成され、平
担面には中央部に中心孔を経て固定電極３と接続した円
形の固定電極３ａおよびこの固定電極３ａの外周にリン
グ形の固定電極４が同様にそれぞれ形成されている。

また、リング本体１の一方の側面は、移動電極としての
測定タイヤフラム５の周辺部を挾んで中心孔を有する円
柱形の金属材からなるブ爾ツク６と接合し、その接合外
周面で密封状に溶接されている。

これによって、測定ダイヤフラム５は一方の面がブロッ
ク６の内側面と所定間隔で対向し、他方の面が固定電極
３と対向するように配置される。

一方、リング本体１の他方の側面は、中心孔を有する円
柱形の金属材からなるブロック７と接合し、その接合外
周面で密封状に溶接されている。

これによって、固定電極３ａおよび４は所定の間隔をも
ってブロック７の内側面と対向するようになる。

そして、リング本体１、ブロック６゜７の外周には本体
８がはめ込まれ、接合側面において溶接されている。

このような構成によって、固定電極３と測定ダイヤフラ
ム５との間で可変静電容量が形成され、固定電極３ａ、
４とブロック７の内側面との間で固定静電容量が形成さ
れる。

ここで、ブロック７の内側面は対向固定電極として作用
することになる。

固定電極３からは端子９が引出され、固定電極４からは
端子１０が引出されており、また、測定ダイヤフラム３
はリング本体１、ブロック６．７と一体に共通接続され
でいる。

一方、本体８のブロック６側の側面には、受圧素子とし
てのダイヤフラｌＡ１ｍがシールリング１２に挾持され
て密封状に溶接され、本体８のブ０ツク７側の側面には
、受圧素子としてのダイヤフラム１３がシールリング１
４に挾持されて密封状に溶接されている。

ダイヤフラム１１、本体８、ブロック６および測定ダイ
ヤフラム５によって囲まれた空間、およびダイヤフラム
１３、本体８、ブロック７、固定電極支持体２および測
定ダイヤフラム５によって囲まれた空間にはそれぞれ非
圧縮性のシリコン油が封入されている。

これらの空間は測定ダイヤフラム５を境にして左右２室
に仕切られて形成されている。

１５．１６はダイヤフラム１１，１３を保護する機能も
兼ねてシールリング１２．１４を介して本体８に取付け
られたフランジである。

このような構成において、ダイヤフラム１１゜１３に圧
力Ｐ１．Ｐ２がそれぞれ加わると、シリコン油を介して
差圧Ｐ□−Ｐ２が測定ダイヤフラム５に加わり、これに
よって、測定ダイヤフラム５は変位して固定電極３と測
定ダイヤフラム５とにより形成される静電容量は変化す
る。

このとき、固定電極３ａとブロック７とによって形成さ
れる静電容量、および固定電極４とブロック７とによっ
て形成される静電容量は差圧に関係なく一定である。

このような各静電容量を検出して演算すると差圧に比例
した電気出力が得られる。

第２図は他の実施例の断面図である。

図において、第１図と同一または相当部分には同一符号
を付してあり、その説明は省略する。

ダイヤフラムｔｉ、ｉａの中心部にはディスク１８．１
９が取付けられており、このディスク１８と１９とは測
定ダイヤフラム５に固定された連結軸２０で連結されて
いる。

また、測定ダイヤフラム５によって仕切られた２室は、
ブ陥ツク６に形成された小孔６ａ、ブロック７に形成さ
れた小孔？ａ、本体８に形成された小孔８ａ等によって
連通されている。

したがって、ダイヤフラム１１．１３に圧力Ｐ１．Ｐ２
がそれぞれ加わると、差圧Ｐ１−Ｐ２が連結軸２０を介
して測定ダイヤフラム５に直接加わってこれを移動させ
、固定電極３と測定ダイヤプラム５とにより形成される
静電容量は変化する。

このとき、固定電極３ａ、４とブロック７とによってそ
れぞれ形成される静電容量は差圧に関係なく一定である
。

なお、測定ダイヤフラム５の移動はシリコン油によって
ダンピングされる。

第３図は別の実施例の断面図である。

図において、第２図と同一または相当部分は同一符号を
付しである。

測定タイヤフラム５と別個に固定電極３に対向する移動
電極５ａが測定ダイヤフラム５に溶接やねじ止めで取付
けられている。

なお、固定電極３は平担に形成されている。

また、測定ダイヤフラム５はリング２２に溶接等で取付
けられており、端子９，１０は気密端子体２３を経て引
出されている。

この実施例は、前記実施例のように測定ダイヤフラム５
および固定電極支持体２を取付けたング本体を溶接で一
体化するのでなく、ブロック本体２４にこれらを重ねて
組立てる構造になっている。

このような検出部構造においては、移動電極と固定電極
とにより形成される可変静電容量中に差圧によって変化
しない固定静電容量分を付加し、さらに可変静電容量と
別個に並列に比較用の固定静電容量を設けたものである
が、この付加固定静電容量と比較用固定静電容量とを可
変静電容量が設けられる部分の裏側に設けたものである
。

したかって、従来は同一面側に設けであるため、固定静
電容量に十分な面積すなわち静電容量値がとれなかった
ものが、本考案においては固定電極支持体の裏面に両固
定静電容量を設けるため面積が広くとれ十分な静電容量
値が得られる。

次に、このような検出部の静電容量変化を電気信号に変
換する回路動作について説明する。

第４図は変換回路の回路図である。

図において、ＣＸは第１図の測定ダイヤフラム５と固定
電極３とによって形成される可変静電容量、ｃｏは固定
電極３ａとブロック７とによって形成される付加静電容
量、Ｃ２は固定電極４とブロック７とによって形成され
る比較用静電容量である。

発振器ＯＳＣの出力を差圧検出■ｐＳの各容量Ｃｏ、Ｃ
Ｘ、Ｃ２へ印加すると共に、各容量Ｃ２およびＣ。

とＣｘに流れる交流電流の正の半サイクル電流をダイオ
ードＤ１．Ｄ２、抵抗器Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ
３，Ｃ１による整流平滑回路によって直流に交換し、各
容量Ｃ２および（Ｃｏ十Ｃｘ）に流れる電流にそれぞれ
比例した直流電圧ｅ１．ｅ２を得る。

そしてこのｅ□？ Ｃ２を入力抵抗器Ｒ４，Ｒ６を介し
て差動増幅器Ａ１の非反転入力および反転入力へそれぞ
れ与え、電圧ｅ工とＣ２との差を求めたうえ、この差が
基準電圧Ｅｓと等しくなるように、差動増幅器Ａ１の出
力により発振器Ｏ３Ｃの出力電圧を制御している。

ここでＲ６＝Ｒ７＝Ｒ１２＝Ｒ４とする。なお、ダイオ
ードＤ３． Ｄ４、抵抗器Ｒ３およびコンンサＣ３は、
発振器ＯＳＣの交流出力が負極性となったとき、各容量
Ｃ２？ ＣＯ，ＣＸの充電々荷を放電させるためのもの
である。

可変容量Ｃｘの変化に応じた直流電圧ｅ２は、入力抵抗
器Ｒ８を介して差動増幅器Ａ２の反転入力側端子へ与え
られる。

このＣ２は差動増幅器Ａ２により増幅されたのち、トラ
ンジスタＱを通じて負荷ＲＬおよび電源Ｅ Ｂからなる
負荷回路へ供給され、負荷回路に可変容量Ｃｘに応じて
変化する出力電流■。

が流れる。このほか、ＶＲは、変換器のスパンを設定す
るためのポテンショメータである。

出力電流しに比例する抵抗器Ｒ１４の端子電圧から一定
電圧Ｅｖをさし引いた電圧をポテンショメータＶＲによ
り分圧のうえ、抵抗Ｒ１□を介して差動増幅器Ａ２の非
反転入力へ印加する。

ここで、Ｃ２が差圧検出器ＤＳに与えられた圧力に比例
して変化する理由について説明する。

抵抗器Ｒ１，Ｒ２に発生する電圧ｅ１．ｅ２は、容量Ｃ
２と容量（Ｃｏ十Ｃｘ）の容量リアクタンスが抵抗器Ｒ
１，Ｒ２に対して充分大きいときには、発振器Ｏ３Ｃの
出力電圧Ｅ１角周波数ω、容量Ｃ２、（ｃｏ＋Ｃｘ）と
の積に比例し、Ｒ１−Ｒ２とした場合以下の関係が戒り
立つ。

Ｃ１＝ （１） ＥＣ２Ｒ，・・・（１）Ｃ２＝ ωＥ
（Ｃｏ ＋ Ｃｘ ） Ｒ＋ ・・・
（２）ここで、Ｃ２＝ Ｃｏとなるに設定すると（３）
式は次のようになる。

Ｃ２−ｅｌは基準電圧Ｅｓに等しいために（４）式は次
のようになる。

ここで、第１図の測定ダイヤフラム５と固定電極３との
対向面積をＳｌ、差圧力が零のときの間隙をｄｌ、シリ
コン油の誘電率をＥ１固定電極３ａとブ冶ツク７との対
向面積（固定電極４とブロック７との対向面積と同じに
設定しである）をＳＯ１間隙をｄｏとし、また差圧力を
ΔＰ１構造できまる定数をｋとすると、容量ＣｘｖＣｏ
は次のような式になる。

この（６）。

（７）式を（５）式に代入すると次ようになる。

（８）式から明らかなように、ｅ２はＥ、ω、発振器Ｏ
３Ｃの振幅等の影響を受けず、△Ｐに比例した関係が得
られる。

以上説明したように、本考案に係る差圧伝送器の検出部
構造によると、絶縁材からなる固定電極支持体の両面に
固定電極を形成腰一方の面を可変静電容量用として用い
、他方の面の固定電極を二つに分割し、前記二つの固定
容量用として使用するようにしている為、充分大きな固
定容量が確保出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る差圧伝送器の検出部構造の一実施
例の断面図、第２図、第３図はそれぞれ他の実施例の断
面図、第４図は変換回路の回路図である。 １・・・・・・リング本体、２・・・・・・固定電極支
持体、Ｌ ３ａｔ ４・・・・・・固定電極、５・
・・・・・測定ダイヤフラム、６，７・・・・・・ブロ
ック、８・・・・・・本体、１１゜１３・・・・・・ダ
イヤフラム、１２，１４・・・・・・シールリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体両側面に設けられた受圧素子の変位に基いて変化す
   る可変容量とこれに並列接続された付加固定静電容量か
   ら成る可変容量部及び前記受圧素子の変位に応動しない
   比較用静電容量とを持った検出部に、発振器より交流信
   号を印加し、前記可変容量部と比較用静電容量の夫々の
   葉量値に対応した電気信号を検出し、これら電気信号の
   差が基準電圧と等しくなるように前記発振器の振幅を制
   御し、差圧に正比例した出力信号を得るようにした差圧
   伝送器において、絶縁材からなる固定電極支持体の両面
   に固定電極を形成し、一方の面の固定電極を前記受圧素
   子の変位に応動し変位する移動電極に対向させて前記可
   変静電容量として使用し、他方の面の固定電極を二つの
   電極部分に分割して対向する本体部分との間に二つの固
   定静電容量を形成すると共に、一つの前記移動電極に対
   向する固定電極に接続して前記付加固定静電容量として
   用い、他を前記比較用静電容量として使用するようにし
   たことを特徴とする差圧伝送器の検出部構造。