JPS62238432A - 差圧伝送器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、差圧伝送器に関するものである。

更に詳述すれば、差圧伝送器の過大圧補償、温度補償の
改良に関するものである。

（従来の技＃ｉ） 特開昭５６−１２９８３１号には移動電極、並びに固定
電極が片持ちぼり構造の容量式差圧伝送器が開示されて
いる。

第３図は、このような片持ちぼり式の電極を用いた容量
式差圧伝送器を示す断面図である。本図において、１ａ
は金属製本体で、本体両側には受圧ダイアフラム２ａ、
　３ａが取り付けられ、受圧ダイアフラム２ａ、３ａに
対向して本体１ａにはバックアップネスト２１ａ、３１
ａが設けられている。これら受圧素子背後の室は貫通孔
４ａ、５ａを通じ本体１ａ中夫の室６ａに接続されてい
る。７ａは本体１ａに嵌着固定された金属円筒体ケース
である。８ａは移動電極、９ａ。

１０ａはこの移動電極の両側よりこの電極に対向配薗さ
れた固定電極で、これら電極は本体１ａに挿入配置され
ている。電極８ａ、　９ａ、　ＩＯａを固定する場合、
これら電極の根元部分を円筒体ケース７ａ内に挿入し、
到着ガラスＩｌａによって電極を片持ちばりの状態で固
定する。！２ａ、　１３ａは移動電極８ａと受圧ダイア
フラム２ａ、　３ａとを連結するロッド、１４ａはロッ
ド１２ａ、　＋３ａを移動電極８ａの両側に固定するボ
スである。尚、１５ａ、　１６ａ、　１７ａ移動電極８
ａ、固定電極９ａ、　ＩＯａからのリード線であり、ま
た、本体１ａの内部空間には非ＩＩＥｌｉＩ性流体の封
液１０１ａが封入されている。

二のような構成において、入力圧Ｐｌ（、Ｐ、が受圧ダ
イアフラム２ａ、３ａに加わると、これら圧力の差に応
じて、支点Ａを中心に移動電極８ａが変位し、固定電極
９ａ、　ＩＯａとの間隙が変わり、電極間の容量が差動
的に変化する。かくして、この容量変化より差圧に関連
した電気信号を得る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような差圧伝送器においては次の問
題点がある。

■　過大圧補償について、 第３図従来例においては、一方の受圧ダイアフラムｌＴ
ｌ１１から過大圧が加わると、受圧ダイアフラムがパッ
クアップネストに接触して、それ以上の圧力による変形
を阻止することにより、受圧ダイアプラムの保護を行っ
て来た。この場合、受圧ダイアフラムの受圧時の形状と
、バックアップネストの形状とに、少しでも不一致があ
ると、受圧ダイアフラムが高圧力により、パックアップ
ネストの形状にならってわずかに層性変形し、圧力除荷
時　ゝにゼロ点がシフトする。いわゆる、ヒステリシス
を生じる。このヒステリシスを低減するためには、バッ
クアップネストの設計および製造上の寸法管理が極めて
難かしく、また、飛躍的にヒステリシスを低減するには
限界があった。

■　温度補償について、 温度が上昇すると、封入液が膨張し、受圧ダイアフラム
の剛性に従って内圧が上昇し、左右の受圧ダイアフラム
の有効面積差に相当するセロ４変動がある。これを防止
するため、従来は、受圧ダイアフラムの剛性を小さくす
るため、受圧ダイアフラムの板厚を薄＜シたり、波形の
形状に工夫を加えたりしていたが、強度や加工上の制限
のため、ある程度の限界があった。特に、高差圧力測定
用には、ダイアプラムの面積を小さく設計する必要があ
り、上記問題点が助長されるために、設計が難かしい。

本発明はこの問題点を解決するものである。

本発明の目的は、温度補ｌＷ機能を有する過大圧補償機
構により、温度変動が小さく、かつ、過大圧入力による
ゼロシフト（以後過大圧ヒステリシスと呼ぶ）を小さく
し得る差圧伝送器を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明は、ブロック状の本
体と、該本体内部に設けられ封入液が充填された室と、
銀型に設けられた変位検出ｍ構と、前記室より前記本体
の両側へ開口する貫通孔と、該貫通孔に配置され一端が
前記変位検出機構に接続された連結棒と、該連結棒に中
央部が固定された受圧ダイアフラムと、該受圧ダイアフ
ラムの外周縁部を支持する受圧ダイアフラム支持台と、
該受圧ダイアプラム支持台の中央部分に中央部が固定さ
れ外周縁部が前記本体に固定された板状の可撓性の保持
板と、前記本体に取付けられ前記貫通孔を覆うバリアダ
イアフラムと、該バリアダイアフラムに対向して前記本
体に設けられたバックアップネストと、該パックアップ
ネストと前記バリアダイアフラムと前記本体と前記保持
板と前記受圧ダイアフラムと前記受圧ダイアフラム支持
台とで構成される室に充填された封入液とを具備してな
る差圧伝送器を構成したものである。

（作用） 以上の構成において、本体の両側に測定圧力が加えられ
差圧を受けると、高圧側のバリアダイアフラムがたわみ
、封入液を介して受圧ダイアフラムおよび保持板に圧力
を伝える。受圧ダイアフラムは保持板と共にたわみなが
ら連結棒を介して変位検出機構に変位を伝える。この変
位は変位検出機構において検出され出力信号として出力
される。

過大圧が入力されると、バリアダイアフラムはパックア
ップネストに接触して、それ以上の圧力を受圧ダイアフ
ラムに伝えない。

以下、実施例について説明する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成説明図である。

図において、１はブロック状の本体である。１１は本体
１内部に設けられ封入液１０１が充填された室である。

２は室Ｉ＋に設けられた変位検出機構である。この場合
は、静電容量型の変位検出機構が用いられている。２Ｉ
は一端が本体ｌに支持され他端が自由端をなす片持状の
移動電極で、板状をなす、２２は固定電極支持部材で、
移動電極２１の両側に対向して設けられている。この場
合は絶縁材が用いられている。２３は固定電極支持部材
の移動電極２１に対向する面に設けられた固定電極であ
る。

１２、１３は室１１より本体１の両側へ開口する貫通孔
である。３１．３２は貫通孔１２．１３に配置され一端
が移動電極２１に接続された連結軸である。　４１．４
２は連結軸３１．３２に中央部が固定された受圧ダイア
フラムである。４３．４４は受圧ダイアフラム４１．４
２の外周縁部を支持する受圧ダイアフラム支持台である
。４５．４６は受圧ダイアフラム支持台４３．４４の中
央部分に中央部が固定され、外周縁部が本体１に固定さ
れ板状の可視性の保持板である。この場合は、溶接固定
されている。保持板４５．４６は第２図に示す如く、板
本体４５１，４６１と、板本体４５１．４６１に設けら
れた大４５２．４６２と、穴４５２．４６２を塞ぐ薄板
４５３．４６３とよりなる。　５１．５２は本体１に取
付けられ貫通孔１２．１３を覆うバリアダイアフラムで
ある。１４．１５はバリアダイアフラム５１．５２に対
向して本体に設けられたバックアップネストである。

１０２．１０３は、バリアダイアフラム５１．５２と、
バックアップネスト１４．１５と本体１と保持板４５．
４６と受圧ダイアフラム４１．４２と受圧ダイアフラム
支持台４３．４４とで構成される室に充填された封入液
である。この場合は、シリコンオイルが用いられている
。

以上の構成において、本体１のＩｉ４側に測定圧力が加
えられ、差圧を受けると、高圧側のバリアダイアフラム
５１又は５２がたわみ、封入液１０２．１０３を介して
、受圧ダイアフラム４１．４２および保持板４５゜４６
に圧力を伝える。受圧ダイアフラム４１．４２は保持板
４５．４６と共にたわみながら連結軸３１．３２を介し
て変位検出ａ！構２に変位を伝えるにの変位は変位検出
機構２において、この場合は、静電容量の変化として検
出され、電気信号として出力される。

過大圧が入力された場合には、バリアダイアフラム５１
．５２はバックアップネスト１４．１５に接触して、そ
れ以上の圧力を受圧ダイアフラム旧、４２に与えないた
め、受圧ダイアフラム４１．４２は従来例の様に、高い
応力を生ずることがなく、塑性変形による、測定圧力除
荷後のゼロ点のずれがない。

而して、保持板４５．４６を設けたので、■　バリアダ
イアフラム５１．５２が、過大圧によりパックアップネ
スト１４．１５に接触するまでに排除する容積が、通常
、受圧ダイアフラム４１．４２の弾性変形内で排除でき
る容積より大きいために、バリアダイアフラム５１．５
２の排除する容積を吸収し、受圧ダイアフラム４１．４
２を常に弾性限界内で動作させることができる。

■　測定圧受圧時に、受圧ダイアフラム４１．４２の中
心は、その外周部分より内側へ（図の左右方向）変位し
ようとするが、同時に、受圧ダイアフラム４１．４２の
外周部分は、これを保持する保持板４５、４６とともに
、同じく内側へ変位するため、設計を適切にすれば、受
圧ダイアフラム４１．４２は動作中、中心部分は相対的
に変位しないことになる。

但し、測定圧力による変形はある。

ダイアフラムは通常、圧力による変形と、中心部の変位
によって、有効面積が変化し、種々の特性に影響を与え
るが、中心の変位がなくなるので、種々の性能向上につ
ながる。また、中心部の変位による応力増もなくなるた
め、強度設計上有利となる。

■　保持板４５．４６自身の可撓性と、穴４５２．４６
２部分の薄板４５３．４６３のやわらフ、・さにより、
中央の室１１の封入液１０１の熱膨張を吸収し、室１１
の内圧の上昇を押えるため、内圧と受圧ダイアクラム４
１．“４２の有効面積差によって生じるゼロ変動と補償
することができる。

なお、前述の実施例においては、薄板４５３．４６３を
用いると説明したが、ベローズを用いてもよく、この場
合、温度上昇による室１１の内圧上昇は極めて小さくな
り、温度特性は、さらに良くなる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、ブロック状の本体と、
該本体内部に設けられ封入液が充填された室と、銀基に
設けられた変位検出機構と、前記室より前記本体の両側
へ開口する貫通孔と、該貫通孔に配置され一端が前記変
位検出機構に接続された連結棒と、該連結棒に中央部が
固定された受圧ダイアフラムと、該受圧ダイアフラムの
外周縁部を支持する受圧ダイアプラム支持台と、該受圧
ダイアフラム支持台の中央部分に中央部が固定され外周
縁部が前記本体に固定された板状の可撓性の保持板と、
前記本体に取付けられ前記貫通孔を覆うバリアダイアフ
ラムと、該バリアダイアフラムに対向して前記本体に設
けられたバックアップポストと、該バックアップポスト
と前記バリアダ成される室に充填された封入液とを具備
してなる差圧伝送器を構成したので、過大圧が入力され
た場合には、バリアダイアプラムはバックアップポスト
に接触して、それ以上の圧力を受圧ダイアフラムに与え
ないため、従来例の様に、受圧ダイアフラムに高い応力
を生ずることがなく、塑性変形による測定圧力除荷後の
ゼロ点のずれがないものが得られる。

而して、保持板を設けたので、バリアダイアフラムが過
大圧によりバックアップポストに接触するまでに排除さ
れる封入液の容積を、保持板が吸収して、受圧ダイアフ
ラムを常に弾性限界内で動作させることができる。

受圧ダイアフラムの中心部分の変位と共に、保持板も同
じく変位するため、受圧ダイアフラムの中心部は相対的
に変位しないことになり、有効面梼の変化がなく、装置
の特性向上がはかれる。また、中心部の変位による応力
増もなくなるので、強度計算上有利となる。

保持板の可撓性により、中央室の内圧の上昇を吸収でき
るので、内圧と受圧ダイアプラムの有効面積差によって
生じるゼロ変動を補償することができる。

したがって、本発明によれば、温度変動が小さく、かつ
、過大圧入力によるゼロシフトを小さくし得る差圧伝送
器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図は第１
図の要部構成説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断
面図、第３図は従来より一般に使用されている従来例の
構成説明図。 ｌ・・・本体、１１・・・室、＋０１．１０２．１０３
・・・封入液、１２゜１３・・・貫通孔、１４．１５・
・・バックアップポスト、２・・・変位検出機構、２１
・・・移動電極、２２・・・固定電極支持部材、２３・
・・固定電極、３Ｌ３２・・・連結軸、４１．４２・・
・受圧ダイアフラム、４３．４４・・・受圧ダイアフラ
ム支持台、４５．４６・・・保持板、４５１．４６１・
・・板本体、４５２゜４６２・・・穴、４５３．４６３
・・・薄板、５１．５２・・・バリアダイアフラム。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブロック状の本体と、該本体内部に設けられ封入液が充
   填された室と、該室に設けられた変位検出機構と、前記
   室より前記本体の両側へ開口する貫通孔と、該貫通孔に
   配置され一端が前記変位検出機構に接続された連結棒と
   、該連結棒に中央部が固定された受圧ダイアフラムと、
   該受圧ダイアフラムの外周縁部を支持する受圧ダイアフ
   ラム支持台と、該受圧ダイアフラム支持台の中央部分に
   中央部が固定され外周縁部が前記本体に固定された板状
   の可撓性の保持板と、前記本体に取付けられ前記貫通孔
   を覆うバリアダイアフラムと、該バリアダイアフラムに
   対向して前記本体に設けられたバックアップネストと、
   該バックアップネストと前記バリアダイアフラムと前記
   本体と前記保持板と前記受圧ダイアフラムと前記受圧ダ
   イアフラム支持台とで構成される室に充填された封入液
   とを具備してなる差圧伝送器。