JPS60231129A - Pressure converter - Google Patents

Pressure converter

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Publication number
JPS60231129A
JPS60231129A JP8619384A JP8619384A JPS60231129A JP S60231129 A JPS60231129 A JP S60231129A JP 8619384 A JP8619384 A JP 8619384A JP 8619384 A JP8619384 A JP 8619384A JP S60231129 A JPS60231129 A JP S60231129A
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JP
Japan
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strain gauge
pressure
pressure transducer
diaphragm
cable
Prior art date
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Pending
Application number
JP8619384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Saito
英一 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by KYOWA DENGIYOU KK, Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical KYOWA DENGIYOU KK
Priority to JP8619384A priority Critical patent/JPS60231129A/en
Publication of JPS60231129A publication Critical patent/JPS60231129A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/006Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of metallic strain gauges fixed to an element other than the pressure transmitting diaphragm

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To protect a strain gauge from humidity, by isolating both sides of a diaphragm from the outside by a partition wall and bringing the back pressure side of the diaphragm into communication with the open air by a capillary tube like curved communication pipe sealed with a liquid on the way thereof. CONSTITUTION:A front chamber A, wherein a diaphragm 1 is communicated with a strain generation plate 5 having a strain gauge 7 attached thereto by a transmission rod 6, and the back pressure side B of the strain generation plate 5 are isolated from the outside by a casing 2 and the fixing screw member 12 threaded with said casing 2. A cable 13 is inserted through the piercing bore provided to the cable gland screw 15 threaded with the fixed screw member 12 through a rubber bush 14 in an air-tight manner. The cable 13 has capillary tubes 16a-16c and the end parts of said tubes are connected by connection tubes 18a, 18b while silicone oil Si isinjected into the intermediate part of the tube 16b and the atmospheric pressure of a back pressure chamber B is made equal to atmospheric pressure and insulated from the open air. By this method, the strain gauge is isolated from humidity in the open air and the lowering in insulating property is prevented and reliability can be held over a long period of time.

Description

【発明の詳細な説明】 (、) 技術分野 本発明は、圧力変換器に関し、より詳細には、測定対象
からの圧力を受けて変形する受圧ダイヤフラムまたはこ
の受圧ダイヤフラムの変形により生ずる力を受けて変形
する起歪板にひずみゲージを添着し、前記受圧ダイヤプ
ラムまたは前記起歪板の少なくとも前記ひずみゲージが
添着された面側を外部と隔絶するようにケーシング部材
で被包して密封室を形成し、前記ひずみゲージに一端が
接続されたケーブルを前記ケーシング部材に穿設したケ
ーブル四出口より気密に導出してなる圧力変換器に関す
るものである。
Detailed Description of the Invention (,) Technical Field The present invention relates to a pressure transducer, and more particularly, to a pressure transducer that deforms in response to pressure from an object to be measured, or a pressure transducer that deforms in response to pressure from a measurement object, or a pressure transducer that deforms in response to pressure from a measurement object, or a pressure transducer that deforms in response to pressure from a measurement object. A strain gauge is attached to the deformable strain plate, and a sealed chamber is formed by covering the pressure receiving diaphragm or the strain plate with a casing member so as to isolate at least the side of the strain plate to which the strain gauge is attached from the outside. The present invention also relates to a pressure transducer in which a cable, one end of which is connected to the strain gauge, is led out in an airtight manner from four cable outlets bored in the casing member.

(b) 従来技術 一般に、ひずみゲージを用いた圧力変換器は、上述した
ようにダイヤフラムまたはこのダイヤフラムに伝達棒を
介して連結された起歪板の板面に添着されたひずみゲー
ジの抵抗値の変化を電気的に取出すことによって圧力を
検出している。ところが、このひずみゲージの抵抗変化
は非常に小さく例えば、周囲の温度や湿度等の環境に微
妙に影響される。このうち、温度の影響による抵抗値の
変化は、例えばひずみゲージにより形成されるホイート
ストンブリッジ回路に温度補償用の抵抗素子を回路挿入
することによっである程度補正することができる。しか
しながら、ひずみゲージは湿気を吸収し易く、その結果
、絶縁低下を来たし、検出値に大きな誤差が混入するば
かりでなく、ついには使用不能という事態を招来する。
(b) Prior Art In general, a pressure transducer using a strain gauge is based on the resistance value of a strain gauge attached to the plate surface of a diaphragm or a strain plate connected to the diaphragm via a transmission rod, as described above. Pressure is detected by electrically detecting changes. However, the resistance change of this strain gauge is very small and is subtly affected by the environment, such as the surrounding temperature and humidity. Among these, the change in resistance value due to the influence of temperature can be corrected to some extent by inserting a resistance element for temperature compensation into a Wheatstone bridge circuit formed by a strain gauge, for example. However, strain gauges tend to absorb moisture, resulting in a decrease in insulation, which not only introduces large errors into detected values, but also makes them unusable.

そのため、ひずみゲージに対しては、従来より種々の防
湿対策が施されている。その最も簡略な対策としては、
ダイヤフラムまたは起歪板に接着剤等により添着された
ひずみゲージの上からグリース、ワックス、エポキシ樹
脂等の防湿剤を塗布する方法がある。
Therefore, various moisture-proofing measures have been conventionally applied to strain gauges. The simplest solution is
There is a method of applying a moisture-proofing agent such as grease, wax, or epoxy resin over a strain gauge attached to a diaphragm or strain plate with an adhesive or the like.

しかしながら、この方法は、短期間での防湿効果は認め
られるが、長期に亘る防湿効果としては充分とはいえな
い。
However, although this method has a short-term moisture-proofing effect, it cannot be said to be sufficient as a long-term moisture-proofing effect.

一方、ひずみゲージを外界より隔絶すべく、ひずみゲー
ジが添着された起歪板の周囲をケーシング部材で被包し
た差圧型の圧力変換器が一般に用いられている。
On the other hand, in order to isolate the strain gauge from the outside world, a differential pressure transducer is generally used in which a casing member surrounds a strain plate to which the strain gauge is attached.

第5図は、その従来の差圧型の圧力変換器の構成を示す
中央縦断面図である。
FIG. 5 is a central vertical sectional view showing the configuration of the conventional differential pressure type pressure transducer.

同図において、1aおよび1bは可撓性を有する円板状
のダイヤフラムであり、それぞれ円筒状の剛体であるケ
ーシング2および3の一端側を閉塞している。これらの
ケーシング2および3は、他端側の開口同士が螺合され
てその内部に密封室4が形成されている。5はケーシン
グ2の内周面に両端部が固定されたビーム状の起歪板で
あり、その中央部は、ダイヤフラム1aの中央部とダイ
ヤフラム1bの中央部との間に架設された剛性の高い伝
達棒6に固着されている。7はこの起歪板5の板面上に
添着されたひずみゲージであり、このひずみゲージ7の
検出出力は、ケーシング3の側壁に気密に挿通されてな
るケーブル8により密封室4の外部へと導出される。
In the figure, reference numerals 1a and 1b are flexible disk-shaped diaphragms, which respectively close one end side of casings 2 and 3, which are cylindrical rigid bodies. The openings at the other ends of these casings 2 and 3 are screwed together to form a sealed chamber 4 therein. Reference numeral 5 designates a beam-shaped strain plate whose both ends are fixed to the inner circumferential surface of the casing 2, and whose center portion is a highly rigid strain plate installed between the center portion of the diaphragm 1a and the center portion of the diaphragm 1b. It is fixed to the transmission rod 6. Reference numeral 7 denotes a strain gauge attached to the plate surface of the strain plate 5, and the detection output of the strain gauge 7 is transmitted to the outside of the sealed chamber 4 by a cable 8 that is hermetically inserted into the side wall of the casing 3. derived.

この差圧型の圧力変換器は、ダイヤフラム1aが測定対
象からの圧力を受けたとき変形し、その変形による力が
伝達棒6を介して起歪板5を撓ませる。その結果、起歪
板5に添着されたひずみゲージ7の抵抗値が変化しその
抵抗値変化に応じた電圧信号がケーブル8を介して外部
に導出される。
In this differential pressure type pressure transducer, the diaphragm 1a deforms when it receives pressure from the object to be measured, and the force caused by the deformation causes the strain plate 5 to bend via the transmission rod 6. As a result, the resistance value of the strain gauge 7 attached to the strain plate 5 changes, and a voltage signal corresponding to the change in resistance value is led out via the cable 8.

ここで、この圧力変換器の周囲に温度変化が生じた場合
、密封室4は内圧の変化により膨張あるいは収縮して体
積変化を生ずるが、このときの体積変化は2つのダイヤ
フラムla、lbを均等に変形させるため、結局起歪板
5は温度変化の影響を受けることなく測定対象の圧力の
みに依存して変形する。勿論、ひずみゲージ7はケーシ
ング2,3により外界と完全に隔絶されているのでその
防湿は完全なものとなっている。
Here, when a temperature change occurs around this pressure transducer, the sealed chamber 4 expands or contracts due to the change in internal pressure, causing a volume change, but the volume change at this time equally spreads between the two diaphragms la and lb. As a result, the strain plate 5 deforms depending only on the pressure of the object to be measured without being affected by temperature changes. Of course, since the strain gauge 7 is completely isolated from the outside world by the casings 2 and 3, its moisture proofing is complete.

しかしながら、この差圧型のものは、構造が複雑で徒ら
に高価となるだけでなく、ダイヤフラムla、lbのバ
ランス等の調整が厄介であるという難点がある。
However, this differential pressure type has the disadvantage that it not only has a complicated structure and is unnecessarily expensive, but also that it is difficult to adjust the balance of the diaphragms la and lb.

一方、構造を簡素化すべくダイヤフラムを1枚だけにし
た場合には、ダイヤプラムの背圧が圧力の検出値に大き
く影響する。このダイヤフラムの背圧を補正する対策と
して、第6図に示すように細管を付設する方法が考えら
れる。
On the other hand, when only one diaphragm is used to simplify the structure, the back pressure of the diaphragm greatly influences the detected pressure value. As a measure to correct this back pressure of the diaphragm, a method of attaching a thin tube as shown in FIG. 6 can be considered.

すなわち、第6図は、本発明の思考過程を説明するため
の参考例を示す模式図である。
That is, FIG. 6 is a schematic diagram showing a reference example for explaining the thought process of the present invention.

第6図において、ダイヤフラム1のひずみゲージ7が添
着された面側(非受圧面側)を、外部と隔絶するように
ケーシング部材9で被包して密封室を形成し、そのケー
シング9の一部を開口しその開口からひずみゲージ7の
検出出力を外部に導出するケーブル(図示せず)ととも
に長尺な細管10を引き出し、この細管10の適所に液
滴を封入する。このように構成することによって、背圧
を補正し得るとともにひずみゲージ7の吸湿による劣化
を防止することがある程度可能となる。
In FIG. 6, the surface side of the diaphragm 1 to which the strain gauge 7 is attached (non-pressure receiving surface side) is covered with a casing member 9 so as to be isolated from the outside to form a sealed chamber, and one part of the casing 9 A long thin tube 10 is pulled out along with a cable (not shown) for leading the detection output of the strain gauge 7 to the outside through the opening, and a droplet is sealed in an appropriate position in the thin tube 10. With this configuration, it becomes possible to correct the back pressure and to some extent prevent deterioration of the strain gauge 7 due to moisture absorption.

しかしながら、この後者のものは、ダイヤフラム1の背
圧を補正する細管が短かすぎると、温度変化により液滴
が細管10からケーシング9の内部または外部に吐出さ
れてしまい、外界の湿気がケーシング9内に侵入してし
まいひずみゲージ7を劣化させてしまうことになる。ま
た、このような弊害を避けるために細管10を長尺にす
ると、取扱上邪魔となるばかりでなく、またその細管が
脆弱な材料よりなる場合は折損事故をひき起こすという
難点がある。
However, in this latter case, if the capillary tube that corrects the back pressure of the diaphragm 1 is too short, droplets will be discharged from the capillary tube 10 into or outside the casing 9 due to temperature changes, and the moisture from the outside will be absorbed into the casing 9. This will cause the strain gauge 7 to deteriorate. Furthermore, if the thin tube 10 is made long in order to avoid such problems, it will not only be a nuisance in handling, but also have the disadvantage of causing a breakage accident if the thin tube is made of a fragile material.

(c) 目的 本発明は、上記従来の圧力変換器の問題点に鑑みなされ
たもので、簡単な構成によりダイヤフラムの背圧を補正
し得るとともに従来のようにひすみゲージに防湿処理を
施さずどもひずみゲージを外界より完全に隔絶して絶縁
低下等を完全に防止し長期に亘る信頼性を維持し得る圧
力変換器を提供することを目的としている。
(c) Purpose The present invention was devised in view of the above-mentioned problems of the conventional pressure transducer, and it is possible to correct the back pressure of the diaphragm with a simple structure, and without applying moisture-proofing treatment to the strain gauge as in the conventional method. The object of the present invention is to provide a pressure transducer that completely isolates a strain gauge from the outside world, completely prevents deterioration of insulation, and maintains long-term reliability.

(e) 構成 本発明は、測定対象がらの圧力を受けて変形するダイヤ
フラムまたはこのダイヤフラムの変形により生じる力を
伝達棒を介して受けて変形する起歪板にひずみゲージを
添着し、前記ダイヤフラムまたは前記起苧板の少なくと
も前記ひずみゲージが添着さ九た面側を外部左隔絶する
ようにケーシング部材で被包して密封室を形成し、前記
ひずみゲージに接続されたケーブルを前記ケーシング部
材に穿設されたケーブル引出口より気密に導出してなる
圧力変換器において。
(e) Structure The present invention has a strain gauge attached to a diaphragm that deforms in response to the pressure of the object to be measured, or a strain plate that deforms in response to the force generated by the deformation of this diaphragm via a transmission rod. A sealed chamber is formed by enclosing at least the side of the strain gauge on the side of the ramie board with a casing member so as to isolate it from the outside, and a cable connected to the strain gauge is pierced through the casing member. In a pressure transducer that is airtightly led out from a provided cable outlet.

一方の開口端を前記密封室に臨ませ他方の開口端を外部
に臨ませ中間部を適宜折曲または曲回してなる毛細管状
の導通路を前記密封室内部から前記ケーシング部材を介
して外部に貫通するようにして設け、前記導通路の中間
部の所定位置に前記導通路を閉塞し得るとともにその導
通路の内部の圧力変化に応じ移動し得る不揮発性の液滴
を注入した構成とすることによって、上記目的を完全に
達成しようとするものである。
One open end faces the sealed chamber and the other open end faces the outside, and the middle part is bent or twisted as appropriate to create a capillary-shaped conduit from inside the sealed chamber to the outside through the casing member. A nonvolatile liquid droplet is provided so as to penetrate through the conductive path, and is injected into a predetermined position in the middle of the conductive path, which can block the conductive path and can move in response to changes in the pressure inside the conductive path. This aims to fully achieve the above objectives.

以下、本発明を一実施例に基づき詳述する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on one embodiment.

第1図は、本発明の一実施例の構成を示す中央縦断面図
であり、前述した従来例と同一と見做し得る部材には同
一符号を付しである。
FIG. 1 is a central vertical cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and members that can be considered to be the same as those in the conventional example described above are given the same reference numerals.

同図において、1は測定対象からの圧力を全面に受けて
変形するダイヤフラムであり、円筒状の剛体よりなるケ
ーシング2の一端を閉塞している。5はケーシング2の
他端側よりケーシング2内に嵌入されその板面がダイヤ
フラム1の板面と平行になるようにケーシング2に固定
されたビーム状の起歪板であり、この起歪板5の板面上
にはそれぞれひずみゲージ7が添着されている。6はダ
イヤフラム1および起歪板5の中心部にそれぞれの板面
に垂直となるように架設された伝達棒であり、ダイヤフ
ラム1の受けた測定対象からの圧力を力に変換して起歪
板5゛に伝達するものである。11はケーシング2の開
口端側より嵌入され、起歪板5の両端部をケーシング2
の段部2aに押圧固定している固定リングである。12
は截頭円錐状の外形を有するケーシング部材としての固
定ねじ部材であり、一端側外周のねじ部1’2aがケー
シング2の他端側内周のねじ部2bに螺合され、固定リ
ング11を抑圧保持している。この固定ねじ部材12は
、一端側半部が薄肉とされて凹状空間が形成されており
、その軸中心部に穿設されたケーブル引出口12cには
、ケーブル13の基端部が嵌入されている。このケーブ
ル13は゛、ひずみゲージ7の検出信号出力を外部に取
出すリード線およびケーシング2と固定ねじ部材12と
によって形成された密封室4の内圧の調整を行うキャピ
ラリーチューブ等を内包している(詳細は後述する)。
In the figure, reference numeral 1 denotes a diaphragm that deforms upon receiving pressure from the object to be measured, and closes one end of a casing 2 made of a cylindrical rigid body. Reference numeral 5 denotes a beam-shaped strain plate that is fitted into the casing 2 from the other end of the casing 2 and fixed to the casing 2 so that its plate surface is parallel to the plate surface of the diaphragm 1. A strain gauge 7 is attached to each plate surface. Reference numeral 6 denotes a transmission rod installed at the center of the diaphragm 1 and the strain plate 5 so as to be perpendicular to the respective plate surfaces, and converts the pressure from the measurement object received by the diaphragm 1 into force to transfer the pressure to the strain plate. 5. 11 is fitted from the open end side of the casing 2, and connects both ends of the strain plate 5 to the casing 2.
This is a fixing ring that is press-fixed to the stepped portion 2a of. 12
is a fixing screw member as a casing member having a frustoconical outer shape, and a threaded portion 1'2a on the outer periphery of one end is screwed into a threaded portion 2b on the inner periphery of the other end of the casing 2, and the fixing ring 11 is Holds down. This fixing screw member 12 has a thinner half on one end side to form a concave space, and the proximal end of the cable 13 is inserted into the cable outlet 12c bored in the center of the shaft. There is. This cable 13 includes a lead wire for extracting the detection signal output of the strain gauge 7 to the outside, a capillary tube for adjusting the internal pressure of the sealed chamber 4 formed by the casing 2 and the fixing screw member 12, etc. (Details (described later).

14は固定ねじ部材12の他端側より嵌入されケーブル
13の外周および固定ねじ部材12の内壁に密着してケ
ーブル引出口12cの部分の気密を保持するゴムブツシ
ュであり、このゴムブツシュ14は、外側より固定ねじ
部材12に螺合されたケーブルグランドねじ工5によっ
て押圧されている。
A rubber bushing 14 is fitted from the other end of the fixing screw member 12 and tightly contacts the outer periphery of the cable 13 and the inner wall of the fixing screw member 12 to keep the cable outlet 12c airtight. It is pressed by a cable gland screwdriver 5 screwed onto the fixing screw member 12.

第2図は、第1図に示したケーブル13の要部を拡大し
て示した縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an enlarged main part of the cable 13 shown in FIG. 1.

同図において、ひずみゲージ7からのリード線は略しで
ある。16a、 16b、 16cはケーブル13によ
って被覆された微小な径を有する3本の毛細管である直
線状のキャピラリチューブ(以下単にチューブという)
であり、各チューブ16a、 16b、 16cの両端
部は密封室4および外界17にそれぞれ開口されている
。そして、密封室4側に開口された3本のチューブ16
a。
In the figure, the lead wires from the strain gauge 7 are omitted. 16a, 16b, and 16c are linear capillary tubes (hereinafter simply referred to as tubes) that are three capillary tubes with a minute diameter covered by the cable 13.
Both ends of each tube 16a, 16b, 16c are opened to the sealed chamber 4 and the outside world 17, respectively. Three tubes 16 are opened to the side of the sealed chamber 4.
a.

16b、16cのうち、チューブ16bとチューブ16
cの開口がU字状をなす接続チューブ18aによって連
結されている。また、外界17側に開口されたチューブ
16a、 16b、16cのうちチューブ16aと16
bの開口が同様にU字状をなす接続チューブ18bによ
って連結されている。このようにして連結された3本の
チューブ16a、 16b、 16cは一端が密封室4
内に開口し、他端が外界17に開口された実質上1本の
チューブと同等の役をなすものである。
Among 16b and 16c, tube 16b and tube 16
The openings c are connected by a U-shaped connecting tube 18a. Further, among the tubes 16a, 16b, and 16c opened to the outside world 17 side, tubes 16a and 16
The openings b are connected by a connecting tube 18b which also has a U-shape. The three tubes 16a, 16b, 16c connected in this way have one end connected to the sealed chamber 4.
It essentially functions as a single tube that is open inward and the other end is open to the outside world 17.

ここで、接続チューブ18a、18bによる3本のチュ
ーブの連結の方法は上記以外であってもよい。Siは、
チューブ16a〜16c内に注入されたシリコンオイル
の液滴(以下単にシリコンという)であり、通例接続チ
ューブ18a。
Here, the method of connecting the three tubes using the connecting tubes 18a and 18b may be other than the above. Si is
Droplets of silicone oil (hereinafter simply referred to as silicone) are injected into the tubes 16a to 16c, typically the connecting tube 18a.

18bの接続前に注入される。Injected before connection of 18b.

第3図は、ケーブル13の横断面をより詳細に示したも
ので、ある。ケーブル13の中心の芯材19の周囲には
、上述した3本のチューブ16a〜16cと、それぞれ
絶縁被覆20により被われた4本のリード線21a、2
 lb、21c。
FIG. 3 shows a cross section of the cable 13 in more detail. Around the core material 19 at the center of the cable 13, there are the three tubes 16a to 16c described above and four lead wires 21a and 2 covered with an insulating coating 20, respectively.
lb, 21c.

21dとが配設されている。この芯材19は、これらの
チューブ16a〜16cおよびリード線21a〜21d
の座りを良くするためのものであり、また、これらリー
ド線21a〜21dのうち、例えばリード線21a、2
1dは、ひずみゲージ7にバイアス電圧(いわゆるブリ
ッジ電圧)を供給するためのものであり、リード線21
c、21dは、ひずみゲージ7の出力を外部の計測器等
に伝達するためのものである。これらのチューブ16a
−16cおよびリード線21a〜21dは、その外側が
周囲から干渉を受けないようにシールド編組部材22で
被われており、さらにその外側がクロロプレン等よりな
るシース23により保護されている。このシース23は
、ケーブル13に加わる外圧や摩擦よりチューブ16a
〜16cおよびリード線21a〜21dを保護するため
のものである。
21d are arranged. This core material 19 is connected to these tubes 16a to 16c and lead wires 21a to 21d.
Among these lead wires 21a to 21d, for example, lead wires 21a and 2
1d is for supplying a bias voltage (so-called bridge voltage) to the strain gauge 7, and a lead wire 21
c and 21d are for transmitting the output of the strain gauge 7 to an external measuring device or the like. These tubes 16a
-16c and the lead wires 21a to 21d are covered with a shield braided member 22 on the outside to prevent interference from the surroundings, and further protected on the outside with a sheath 23 made of chloroprene or the like. This sheath 23 prevents the tube 16a from being damaged by external pressure and friction applied to the cable 13.
16c and the lead wires 21a to 21d.

以上のように構成された実施例の作用にっき第1図、第
2図を参照して説明する。
The operation of the embodiment configured as described above will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

先ず、圧力変換器の周囲温度が上昇した場合、密封室4
の内圧が上昇する。この圧力の上昇した気体は、周囲の
壁面を押圧するとともに、密封室4内に開口されたチュ
ーブ16a内に侵入し、チューブ16内に注入さ九たシ
リコンSiを外界17側へ押し出そうとする。一方、外
界17に向けて開口されたチューブ16cからは外気が
流入しているため、シリコンSiは、チューブ16内に
おいて密封室4内の圧力と外界17の圧力とが釣り合う
部位まで移動されることとなる。圧力変換器の周囲温度
が下降した場合には、これとは逆に密封室4内の内圧が
低下するため、チューブ16内のシリコンSiが密封室
4側に移動されることとなる。
First, when the ambient temperature of the pressure transducer rises, the sealed chamber 4
The internal pressure of increases. This increased pressure presses the surrounding wall surface, enters the tube 16a opened in the sealed chamber 4, and tries to push out the silicon Si injected into the tube 16 toward the outside world 17. do. On the other hand, since outside air is flowing in from the tube 16c opened toward the outside world 17, the silicon Si is moved within the tube 16 to a position where the pressure inside the sealed chamber 4 and the pressure of the outside world 17 are balanced. becomes. When the ambient temperature of the pressure transducer decreases, on the contrary, the internal pressure within the sealed chamber 4 decreases, so that the silicon Si within the tube 16 is moved toward the sealed chamber 4 side.

次に、ダイヤフラム1が測定対象からの圧力を受けた場
合、密封室4の内圧(背圧)は、上述した温度上昇の場
合と同様にして上昇するので、チューブ16内のシリコ
ンS1も移動するが、外界17側から加わる圧力とバラ
ンスした位置で停止する。従って、ダイヤフラム1は、
測定対象から受ける圧力のみによって変位し起歪板5を
変形させることとなる。
Next, when the diaphragm 1 receives pressure from the object to be measured, the internal pressure (back pressure) in the sealed chamber 4 increases in the same way as in the case of temperature rise described above, so the silicon S1 in the tube 16 also moves. However, it stops at a position balanced with the pressure applied from the outside world 17 side. Therefore, diaphragm 1 is
The strain plate 5 is displaced and deformed only by the pressure received from the object to be measured.

次に、チューブ16の形状と温度変化との関係を第4図
に示した模式図をもとに説明する。
Next, the relationship between the shape of the tube 16 and temperature change will be explained based on the schematic diagram shown in FIG. 4.

但し、説明を簡単にするためチューブ16は直線状に描
いである。
However, to simplify the explanation, the tube 16 is drawn in a straight line.

温度T1における密封室4内の気体の体積V+ と温度
T2におけるこの気体の体積V2との間には、密封室4
の内圧が外界17と同じであれば、 V+ /T+ =V2’/T2 (1)の関係が成り立
つ。チューブ16の長さを2Q、その断面積をaとし、
シリコンSiが温度T+のときにチューブ16の開口か
らQの距離にあるとすると、温度がT1→T2と変化し
た場合、該気体の体積変化は。
Between the volume V+ of gas in the sealed chamber 4 at temperature T1 and the volume V2 of this gas at temperature T2, there is a
If the internal pressure of is the same as that of the outside world 17, the relationship V+/T+=V2'/T2 (1) holds true. The length of the tube 16 is 2Q, its cross-sectional area is a,
Assuming that silicon Si is at a distance Q from the opening of the tube 16 when the temperature is T+, when the temperature changes from T1 to T2, the volume change of the gas is.

V2−V+ =V+ ・(T2 /TI −1) (2
)となるから、シリコンSiがチューブ16より飛び出
さないためには、 IV+ ・(T2/T+ −IN<a −Q (3)の
関係を満たすようにチューブ16を形成することが必要
である。但し、この場合ダイヤフラム1の測定対象から
の圧力による影響は考慮していない。
V2-V+ =V+ ・(T2/TI-1) (2
) Therefore, in order to prevent silicon Si from jumping out of the tube 16, it is necessary to form the tube 16 so as to satisfy the relationship IV+.(T2/T+ -IN<a-Q (3)). However, in this case, the influence of pressure from the object to be measured on the diaphragm 1 is not considered.

このようにして、圧力変換器の使用温度範囲がT+より
±ΔT=±(T2−T+)だけ変化する場合、(3)式
を満たす2Qの長さのチューブ16を用いればよいこと
がわかる。従って、このようなチューブI6を第1図〜
第3図に示すように、3本のチューブ16a〜16cを
接続チューブ18a、18bにより接続してチューブの
中間部をあたかも折り返し屈曲させるようにしてケーブ
ル13中に配設することにより、チューブが被包してな
る実際のケーブル13の長さを従来の1/3である2Q
/3とすることができる。
In this way, it can be seen that if the operating temperature range of the pressure transducer changes from T+ by ±ΔT=±(T2−T+), it is sufficient to use the tube 16 having a length of 2Q that satisfies equation (3). Therefore, such a tube I6 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 3, three tubes 16a to 16c are connected by connecting tubes 18a and 18b, and the intermediate portions of the tubes are arranged in the cable 13 as if folded back and bent, so that the tubes are covered. The actual length of the wrapped cable 13 is 2Q, which is 1/3 of the conventional length.
/3.

以上のように、本実施例では、ダイヤフラムlと伝達棒
6を介して連結された起歪板5のひずみゲージ7が添着
された面を、ケーシング2および固定ねじ部材12によ
り被包して外界17と完全に隔絶したので、ひずみゲー
ジ7が外界17の湿気等に晒される心配がなく、従って
結露等による絶縁低下や腐食の虞れがないので長期に亘
り特性が安定した信頼性の高い圧力変換器を提供するこ
とができる。しかもケーシング2と固定ねじ部材12に
よって形成された密封室4の内圧は、チューブ16およ
びチューブ16内のシリコンSiにより常に外界17の
圧力と等しくなるように構成されており、圧力変換器周
囲の温度変化あるいは測定対象からの圧力によるダイヤ
フラムlの変位および大気圧の変化があっても密封室4
の内圧は常に大気圧と等しく保持されるので、測定対象
からの圧力を常に正確に起歪板5に伝達することができ
、従って従来の差圧型のように複雑にすることなく、小
さな圧力を精度よく検出できる低容量の圧力変換器を得
ることができる。
As described above, in this embodiment, the surface of the strain plate 5 connected to the diaphragm l via the transmission rod 6, to which the strain gauge 7 is attached, is covered by the casing 2 and the fixed screw member 12, and Since it is completely isolated from the strain gauge 17, there is no need to worry about the strain gauge 7 being exposed to moisture in the outside world 17, and therefore there is no risk of insulation deterioration or corrosion due to condensation, etc., so it can provide highly reliable pressure with stable characteristics over a long period of time. A converter can be provided. Moreover, the internal pressure of the sealed chamber 4 formed by the casing 2 and the fixing screw member 12 is configured to be always equal to the pressure of the outside world 17 due to the tube 16 and silicon Si within the tube 16, and the temperature around the pressure transducer is Even if there is a change in the diaphragm l due to pressure from the object to be measured or a change in atmospheric pressure, the sealed chamber 4
Since the internal pressure is always maintained equal to atmospheric pressure, the pressure from the object to be measured can always be accurately transmitted to the strain plate 5. Therefore, it is possible to transmit small pressures without the complexity of conventional differential pressure types. A low capacity pressure transducer that can detect with high accuracy can be obtained.

また、3本のチューブ168〜16Cは、ケーブル13
中にリード線21a〜21dとともに並列状に配設した
後、それぞれの開口のうち所定のものを接続チューブ1
8a、 18bにより接続して実質的に1本のチューブ
16としているので、その加工も容易であるとともにケ
ーブル13の長さも直線状に形成さ゛れたチューブ16
の1/3とすることができる。さらに、チューブ16中
のシリコンSiは注射針等により注入することができる
が、この場合チューブ16a〜16cを接続チューブ1
8a、18bにより接続する以前に任意の開口からシリ
コンSiを注入するようにすれば、より容易にシリコン
Siの位置決めをすることができる。
In addition, the three tubes 168 to 16C are connected to the cable 13
After arranging the lead wires 21a to 21d in parallel inside the tube, a predetermined one of each opening is connected to the connecting tube 1.
8a and 18b to form substantially one tube 16, the tube 16 is easy to process and the length of the cable 13 is also straight.
It can be set to 1/3. Further, the silicon Si in the tube 16 can be injected with a syringe needle or the like, but in this case, the tubes 16a to 16c are connected to the connecting tube 1.
If silicon Si is injected from an arbitrary opening before connection by 8a and 18b, positioning of silicon Si can be more easily performed.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施
が可能であることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the invention.

例えば、圧力変換器は、通常その使用温度範囲が高温専
用のものあるいは低温専用のものとなっている場合があ
り、このような場合、高温専用のものではチューブ16
内のうち密封室4側の開口寄りに液滴Siを注入し、ま
た、低温専用のものでは外界17側の開口寄りにシリコ
ンSiを注入しておけば、チューブ16の長さを更に短
くすることができる。
For example, pressure transducers are usually used only in high temperature ranges or low temperature ranges, and in such cases, if the pressure transducer is used only in high temperature ranges, the tube 16
The length of the tube 16 can be further shortened by injecting droplets of Si toward the opening on the side of the sealed chamber 4, and injecting silicon Si toward the opening on the outside world 17 side in the case of a low-temperature type. be able to.

また、導通路としては、必らずしもキャピラリチューブ
16を用いる必要はなく、固定ねじ部材12等の壁体に
例えば渦巻状に形成した毛細管状の細孔であってもよい
Further, as the conduction path, it is not necessary to use the capillary tube 16, but a capillary-like pore formed in a wall of the fixing screw member 12 or the like in a spiral shape, for example, may be used.

また、キャピラリチューブ16は3本に限らず何本であ
ってもよく、例えば1本のチューブ16を芯材19ある
いはシールド編組部材22等のまわりに螺旋状に巻回し
一方の開口を密封室4内に他方の開口を外界17に開口
させるように構成してもよく、このように構成すれば、
ケーブル13を長くすることなくチューブ16を長くす
ることができる。
Further, the number of capillary tubes 16 is not limited to three, but may be any number. For example, one tube 16 is spirally wound around the core material 19 or the shield braided member 22, and one opening is closed to the sealed chamber 4. The other opening may be configured to open to the outside world 17, and if configured in this way,
The tube 16 can be made longer without making the cable 13 longer.

さらに、液滴としてはシリコンSi以外であっても、不
活性、不揮発性を有し導通路内における付着力が比較的
大きなものであれば他の液体をもって代用することがで
きる。
Furthermore, other liquids than silicon may be used as the droplets, as long as they are inert, nonvolatile, and have a relatively strong adhesive force within the conductive path.

(e) 効果 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成であり
ながらダイヤフラムの背圧を補正し得るとともに従来の
ようにひずみゲージに防湿処理を施さずともひずみゲー
ジを外界より隔絶して絶縁低下等を完全に防止し長期に
亘る信頼性を維持し得る圧力変換器を提供することがで
きる。
(e) Effects As detailed above, according to the present invention, the back pressure of the diaphragm can be corrected with a simple structure, and the strain gauge can be isolated from the outside world without applying moisture-proofing treatment to the strain gauge as in the conventional case. Thus, it is possible to provide a pressure transducer that can completely prevent insulation deterioration and maintain long-term reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す縦断面図、第2
図は、本発明の要部である導通路の構成を拡大して示す
縦断面図、第3図は、本発明の要部であるケーブルおよ
び導通路の構成を拡大してより具体的に示す横断面図、
第4図は、同実施例の作用を説明するための模式図、第
5図は、従来の差圧型圧力変換器の構成を示す縦断面図
、第6図は、本発明の思考過程を説明するための参考例
を示す模式図である。 l・・・・・・ダイヤフラム、 2・・・・・・ケーシ
ング、4・・・・・・密封室、 5・・・・・・起歪板
。 6・・・・・・伝達棒、 7・・・・・・ひずみゲージ
、12・・・・・・固定ねじ部材。 13・・・・・・ケーブル、 14・・・・・・ゴムブツシュ、 15・・・・・・ケーブルグランドねじ。 16.16a〜16c・・・・・・キャピラリチューブ
、17・・・・・・外界、 18a、18b・・・・・・接続チューブ、Si・・・
・・・シリコンオイルの液滴。 第 1 図 第 2 図 旦 第 3 図 第 4 図
FIG. 1 is a vertical sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an enlarged vertical sectional view showing the structure of the conduction path which is the main part of the present invention, and FIG. cross section,
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the same embodiment, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a conventional differential pressure type pressure transducer, and FIG. 6 is for explaining the thought process of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing a reference example for l...diaphragm, 2...casing, 4...sealed chamber, 5...distortion plate. 6...Transmission rod, 7...Strain gauge, 12...Fixing screw member. 13... Cable, 14... Rubber bushing, 15... Cable gland screw. 16.16a-16c... Capillary tube, 17... External world, 18a, 18b... Connection tube, Si...
...Silicone oil droplets. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)測定対象からの圧力を受けて変形するダイヤフラ
ムまたはこのダイヤフラムの変形により生じる力を伝達
棒を介して受けて変形する起歪板にひずみゲージを添着
し、前記ダイヤプラムまたは前記起歪板の少なくとも前
記ひずみゲージが添着された面側を外部と隔絶するよう
にケーシング部材で被包して密封室を形成し、前記ひず
みゲージに接続されたケーブルを前記ケーシング部材に
穿設されたケーブル引出口より気密に導出してなる圧力
変換器において、一方の開口端を前記密封室に臨ませ他
方の開口端を外部に臨ませ中間部を適宜折曲または曲回
してなる毛細管状の導通路を前記密封室内部から前記ケ
ーシング部材を介して外部に貫通するようにして設け、
前記導通路の中間部の所定位置に前記導1式l々 す、
 !IN qk + bta−y +−シ+、+ −z
 小講二y、 ah 7?% l−1−1tm 77%
圧力変化に応じ移動し得る不揮発性の液滴を注入してな
ることを特徴とする圧力変換器。
(1) A strain gauge is attached to a diaphragm that deforms in response to pressure from a measurement object, or a strain plate that deforms by receiving force generated by the deformation of this diaphragm via a transmission rod, and A sealed chamber is formed by enclosing at least the side to which the strain gauge is attached with a casing member so as to isolate it from the outside, and a cable connected to the strain gauge is connected to a cable lead provided in the casing member. In a pressure transducer that is airtightly led out from the outlet, a capillary-shaped conduit is formed by having one open end facing the sealed chamber and the other open end facing the outside, and the intermediate portion being bent or twisted as appropriate. provided so as to penetrate from the inside of the sealed chamber to the outside via the casing member,
the conductor 1 at a predetermined position in the middle of the conductive path;
! IN qk + bta-y +-shi+, + -z
Lecture 2y, ah 7? % l-1-1tm 77%
A pressure transducer characterized by injecting nonvolatile droplets that can move in response to pressure changes.
(2)前記導通路は、毛細管により形成されている特許
請求の範囲第1項記載の圧力変換器。
(2) The pressure transducer according to claim 1, wherein the conductive path is formed by a capillary tube.
(3)前記毛細管は、複数の直線状をなす毛細管とその
毛細管をその両端部において順次連通させ実質上1本の
毛細管とする複数の接続管よりなる特許請求の範囲第2
項記載の圧力変換器。
(3) The capillary tube is comprised of a plurality of straight capillary tubes and a plurality of connecting tubes that sequentially communicate the capillary tubes at both ends thereof to form substantially one capillary tube.
Pressure transducer as described in section.
(4)前記毛細管は、前記ケーブルと一本化されている
特許請求の範囲第1項記載の圧力変換器。
(4) The pressure transducer according to claim 1, wherein the capillary tube is integrated with the cable.
(5)前記導通路は、前記ケーシング部材に穿設された
細孔である特許請求の範囲第1項記載の圧力変換器。
(5) The pressure transducer according to claim 1, wherein the conduction path is a pore bored in the casing member.
(6)前記不揮発性の液滴は、シリコンオイルの液滴で
ある特許請求の範囲第1項記載の圧力変換器。
(6) The pressure transducer according to claim 1, wherein the nonvolatile droplets are silicone oil droplets.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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