JPS6138406B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6138406B2
JPS6138406B2 JP6970079A JP6970079A JPS6138406B2 JP S6138406 B2 JPS6138406 B2 JP S6138406B2 JP 6970079 A JP6970079 A JP 6970079A JP 6970079 A JP6970079 A JP 6970079A JP S6138406 B2 JPS6138406 B2 JP S6138406B2
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JP
Japan
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pressure
diaphragm
chamber
sealed
measuring
Prior art date
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Expired
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JP6970079A
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English (en)
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JPS55160831A (en
Inventor
Mitsuru Tamai
Takeshi Yasuhara
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6970079A priority Critical patent/JPS55160831A/ja
Priority to DE19803021476 priority patent/DE3021476A1/de
Publication of JPS55160831A publication Critical patent/JPS55160831A/ja
Publication of JPS6138406B2 publication Critical patent/JPS6138406B2/ja
Granted 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
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は測定圧力の基準圧力との差に対応した
電気信号を発する圧力測定装置に関する。
〔従来の技術〕
このような圧力測定装置としては第1図のよう
なものがある。円柱状絶縁体1は両端面が球欠状
凹面21および22として形成され、中心に貫通
孔3を有し、凹面21および22上には電極41
および42を備えている。電極41および42に
対向してダイヤフラム51および52が絶縁体1
を取囲む外円筒6に溶接によつて固定されてい
る。ダイヤフラム51および52の外側には、ダ
イヤフラム51と蓋板71との間、および、ダイ
ヤフラム52と蓋板72との間にそれぞれ測定圧
室81および基準圧室82が備えられている。そ
して、基準圧室82は閉鎖されているが、測定圧
室81は貫通孔9により外部に通じている。ボル
ト10、ナツト11により蓋板71および72を
ダイヤフラム51,52および外円筒6に対して
締付ける。貫通孔3によつて連結されたダイヤフ
ラム51,52と絶縁体1との間の空間に絶縁
液、例えばシリコン油あるいは鉱物油を封入して
おく。測定圧室81に貫通孔9を通じて被測定圧
を作用させると、基準圧室82の圧力との差によ
つて強い圧力側のダイヤフラムは凹に、弱い圧力
側のダイヤフラムは凸に変形し、ダイヤフラム5
1,52と電極41,42の間のコンデンサ容量
が変化する。このコンデンサ容量の変化は電極4
1,42から絶縁体1および外円筒6の穴の絶縁
物12を介して導出したリード線43および44
によつて検出し、圧力差に応じた出力信号に変換
される。
このような圧力測定装置は周囲温度の上昇によ
りその絶縁液が膨張するとダイヤフラム51,5
2は外側に押し拡げられ、電極41,42とのコ
ンデンサ容量が変化し、圧力の測定に誤差を生じ
るという欠点があつた。また、周囲温度が大きく
下がり絶縁液の収縮が大きいと、ダイヤフラムが
前記収縮に追従して変形することができなくな
り、絶縁液を密閉した部分にトリチエリの真空と
称する真空部分が形成され、絶縁液が正確な圧力
の伝達をすることができなくなり、圧力の測定に
誤差を生じるという欠点があつた。
また、一般に外円筒6は鋼で、ダイヤフラム5
1,52は弾性限の高い材料で作られ、それらの
温度による膨張係数が異なるので、ダイヤフラム
51,52の周縁部とそれを取付けている外円筒
6の両端面との温度による半径方向の膨張収縮の
量が異なり、このためにダイヤフラムを半径方向
に引張る力が変化し、圧力の測定に誤差を生じる
という欠点があつた。
これらの欠点を除いた圧力測定装置として第2
図に示すものがある。第2図において第1図と同
様な作用を持つ部分には同じ符号を付しててい
る。貫通孔3を有する絶縁体1の球欠状凹面とな
る面21,22に設けられた電極41,42の
内、42には測定ダイヤフラム52が対向し、ダ
イヤフラム52はそれより径の大きいダイヤフラ
ム台73と結合している。ダイヤフラム52はダ
イヤフラム台73とは一体に形成されるか、また
はほぼ熱膨脹係数の等しい材料でつくつて溶接さ
れ、内部に基準圧室82を有する。絶縁体1をと
り囲む外円筒6はもう一つの電極41に対向する
基準電極体15と一体に形成されるか、または
ほヾ熱膨脹係数の等しい材料でつくつて溶接され
ている。さらに外円筒6とダイヤフラム台73と
は同一材料がまたはほヾ等しい熱膨脹係数をもつ
材料から成り、溶接されている。基準電極体15
の電極41と反対側の面は同心円の波状に形成さ
れており、それに対応した波状の受圧ダイヤフラ
ム53と対向している。基準電極体15と受圧ダ
イヤフラム53との間の空間は、貫通孔31を介
して電極41と基準電極体15との間の空間、さ
らに貫通孔3を介して電極42と測定ダイヤフラ
ム52との間の空間に連通し、この空間には第1
図の場合と同様な絶縁液が封入される。受圧ダイ
ヤフラム53と蓋板71の間に形成される受圧室
83は、貫通孔9により外界と連通する。組立て
られた絶縁体1、外円筒6、測定ダイヤフラム5
2、ダイヤフラム台73、基準電極体15を有底
円筒状の保持体16の中に収容し、ダイヤフラム
台73の突出部74を保持体16の穴に嵌合させ
て溶接固定し、保持体16と蓋板71とを図示し
ないボルトおよびナツトにより締付ける。受圧ダ
イヤフラム53は測定ダイヤフラム26に比較し
て数10倍ないし数100倍の柔かさとなるように成
形されており、受圧室83に加わる測定圧力によ
り自由に変形して圧力を絶縁液に伝える。この絶
縁液の圧力と基準圧室82の圧力との差によつて
測定ダイヤフラム52が変形する。このために測
定ダイヤフラム52と電極42とのコンデンサ容
量が変化する。このコンデンサ容量と、基準電極
体15と電極41との間の変化しないコンデンサ
容量とを、電極41,42および保持体16から
それぞれ導出したりリード線43,44,45を
介して比較し、その差から被測定圧力に応じた出
力信号を得る。
第2図に示す圧力測定装置では受圧ダイヤフラ
ムが充分に柔かいように成形されているので、温
度変化による絶縁液の膨脹収縮に充分に追従でき
るので、測定ダイヤフラムを変形させたり、トリ
チエリの真空を発生させたりすることはない。ま
た外円筒とダイヤフラム台と測定ダイヤフラムと
基準電極体とをそれぞれ等しいか、またはほゞ等
しい熱膨脹係数の材料で構成しているので、検出
部には温度変化によつて内部応力が生ぜず測定ダ
イヤフラムを半径方向に引張る力が変化しない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のように、第2図に示した圧力測定装置に
おいては、受圧ダイヤフラム53は測定ダイヤフ
ラム52に比較して充分柔らかく成形されるの
で、温度変化による絶縁液の膨張、収縮に良好に
追従する。その結果、第2図に示した圧力測定装
置においては、第1図に示した圧力測定装置の持
つ上述した欠点は解消される。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、第
2図に示した圧力測定装置においては、まだ、温
度変化に起因する次のような問題点が在ることが
判明した。
ここで、今、受圧室83に作用している圧力は
一定であるとする。
先ず、温度が上昇すると、絶縁液が膨張し
て、絶縁液の体積が増加する。この体積増加に
より、第2図において、受圧ダイヤフラム53
は左方向に押圧されて左方向に凸となる押圧変
形をする。一方、剛性の相違によりかかる受圧
ダイヤフラムと比較して可成り少ないが、測定
ダイヤフラム52は第2図において左方向に押
圧される。このとき、受圧ダイヤフラム53
は、左方向に凸となる押圧変形を受けるので、
原形復帰しようとして(つまり、右方向に戻ろ
うとして)、絶縁液を圧力付勢し、そのために
絶縁液の封入されている密閉室が圧力を高めら
れる。
次に、温度が下降すると、絶縁液が収縮し
て、絶縁液の体積が減少する。この体積減少に
より、第2図において、受圧ダイヤフラム53
は右方向に吸引されて右方向に凹となる吸引変
形をする。一方、同様に、測定ダイヤフラム5
2は第2図において左方向に吸引される。この
とき、受圧ダイヤフラム53は、右方向に凹と
なる吸引変形を受けるので、原形復帰しようと
して(つまり、左方向に戻ろうとして)、絶縁
液を圧力消勢し、そのために絶縁液の封入され
ている密閉室が圧力を低められる。
このように、密閉室の絶縁液は温度変化に起因
して圧力を高められたり、または、低められたり
して圧力変化を生ぜしめられる。絶縁液のこの圧
力変化が被測定圧の測定に悪影響を与える。
そこで、本発明は、温度変化に起因して密閉室
の絶縁液に圧力変化が生じても、被測定圧の測定
が悪影響を受けないような圧力測定装置を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために、本発明は、
一方の側に測定ダイヤフラムを有しかつ他方の側
に受圧ダイヤフラムを有する密閉室内に絶縁液を
封入し、前記測定ダイヤフラムをその密閉室とは
反対側において密閉基準圧室と接しさせて、この
基準圧室内に気体を封入し、かつ前記受圧ダイヤ
フラムを前記測定ダイヤフラムよりも充分柔らか
く成形し、前記受圧ダイヤフラムに測定圧力を作
用させた際に生じる前記測定ダイヤフラムとそれ
に対向する電極との間のコンデンサ容量によつて
圧力を測定する圧力測定装置において、 前記基準圧室の基準圧力をPsmmHg、前記密閉
室の封入液量をVc.c.、封入液の熱膨張係数をα基
準使用温度をto℃とするとき、前記受圧ダイヤフ
ラムの圧力−容量変化率φmmHg/c.c.を φPs/V・α(273+to) としたことを特徴とする。
〔作用〕
基準圧室内に気体を封入すると、温度変化に応
じて、その気体も膨張、収縮し、基準圧室に圧力
変化が生じる。
そこで、本発明は、受圧ダイヤフラムの圧力−
容量変化率φを適切に設定することにより、温度
変化に起因して絶縁液が膨張、収縮しかつ受圧ダ
イヤフラムによつて圧力付勢、消勢されることに
より生じる絶縁液の圧力変化と、基準圧室内に封
入された気体の温度変化に起因する圧力変化とが
等しくなるようにて、測定ダイヤフラムが温度変
化に起因する変形を生じないようにするという技
術的思想に基づくものである。
すなわち、今、測定装置の周囲温度がto℃から
△t上がつたとすると、封入絶縁液の圧力変化△
Pは次式で表される。
△P=V・α・△t・φ (1) 一方、基準圧室の封入気体の圧力つまり基準圧
力Psは絶対温度に比例する。従つて、△tの温
度上昇による基準圧室の圧力変化△Psは次式で
表される。
△Ps=〔△t/(273+to)〕Ps (2) 温度が△t変化した時の△Pと△Psとの変化
方向は一致している。従つて、次式のようにすれ
ば、封入液圧と基準圧との圧力変化が全く同等と
なり、すなわち、測定ダイヤフラムの左側の圧力
変化とが全く同等となり、温度変化が生じても、
測定ダイヤフラムは変形せず、温度誤差が発生さ
れない。
△Ps=△P (3) このためには、第3式から、受圧ダイヤフラム
の圧力一容量変化率φを次のように設定すればよ
い。
φ=Ps/V・α(273+to) (4) 但し、Ps…基準圧室の基準圧力mmHg V…密閉室の封入液量 c.c. α…封入液の熱膨張係数 to…基準使用温度 ℃ 〔実施例〕 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
本発明は上述した如く第2図に示した種類の圧
力測定装置に適用される。
従つて、本発明によれば、第2図に示した圧力
測定装置において、受圧ダイヤフラム53の圧力
一容量変化率φmmHg/c.c.は、基準圧室82の基
準圧力をPsmmHg、測定ダイヤフラム52と受圧
ダイヤフラム53との間との間に存在する密閉室
の封入液量をVc.c.、封入液の熱膨張係数をα、基
準使用温度をto℃とする場合、 φPs/V・α(273+to) となるように設定される。
基準圧室に封入される気体として、Heまたは
CO2を選択すれば、リークデテクタによるリーク
チエツクが可能となるので、基準圧室の気密をチ
エツクすることができ、測定装置の信頼性向上に
さらに役立てることができる。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、受圧
ダイヤフラムの圧力一容量変化率を適切に設定す
ることにより、温度変動が生じた際の封入液圧と
基準圧力とを等しくすることができ、それゆえ測
定ダイヤフラムの変形を回避することができる。
よつて、温度特性および信頼性の優れた圧力測定
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧力測定装置の一例を示す断面
図、第2図は本発明が適用される圧力測定装置の
一例を示す断面図である。 1…絶縁体、41,42…電極、51,52…
測定ダイヤフラム、53…受圧ダイヤフラム、8
2…基準圧室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方の側に測定ダイヤフラムを有しかつ他方
    の側に受圧ダイヤフラムを有する密閉室内に絶縁
    液を封入し、前記測定ダイヤフラムをその密閉室
    とは反対側において密閉基準圧室と接しさせて、
    この基準圧室内に気体を封入し、かつ前記受圧ダ
    イヤフラムを前記測定ダイヤフラムよりも充分柔
    らかく成形し、前記受圧ダイヤフラムに測定圧力
    を作用させた際に生ずる前記測定ダイヤフラムと
    それに対向する電極との間のコンデンサ容量によ
    つて圧力を測定する圧力測定装置において、 前記基準圧室の基準圧力をPsmmHg、前記密閉
    室の封入液量をVcc、封入液の熱膨張係数をα、
    基準使用温度をt0℃とするとき、前記受圧ダイヤ
    フラムの圧力−容量変化率φmmHg/c.c.を φPs/V・α(273+to) としたことを特徴とする圧力測定装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
    前記基準圧室の封入気体としてヘリウムまたは炭
    酸ガスを用いたことを特徴とする圧力測定装置。
JP6970079A 1979-06-04 1979-06-04 Pressure measuring device Granted JPS55160831A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6970079A JPS55160831A (en) 1979-06-04 1979-06-04 Pressure measuring device
DE19803021476 DE3021476A1 (de) 1979-06-04 1980-06-04 Druckmessgeraet

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JP6970079A JPS55160831A (en) 1979-06-04 1979-06-04 Pressure measuring device

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JPS55160831A JPS55160831A (en) 1980-12-15
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JPS55160831A (en) 1980-12-15

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