JPS6247067Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、測定ダイアフラムを用いた三要素式
差圧変換器の改良に関する。

従来この種の差圧変換器としては第１図のよう
なものが知られている。第１図の差圧変換器にお
いては、測定ダイアフラム１０によつて金属ボデ
イ１１の内部に第１測定室１２と第２測定室１３
が形成されている。またボデイ１１の両側にはそ
れぞれシールダイアフラム１４，１５が固着さ
れ、前記第１、第２測定室から間隔を置いて第１
受圧室１６、第２受圧室１７が形成されている。
第１測定室１２と第１受圧室１６および第２測定
室１３と第２受圧室１７はそれぞれ通路１８，１
９で結ばれ、これらの空間にシリコーンオイル等
の非圧縮性の流体２０，２１が封入されている。
ボデイ１１を含む組立体は金属ハウジング２２の
内部空所２３に配置され、連結部材２４，２５で
ハウジング２２に固定されている。ハウジング２
２の両側には第１圧力室２８を有するカバー２６
と第２圧力室２９を有するカバー２７がネジ等
（図示せず）で固定されている。第１圧力室２８
および第２圧力室２９にはそれぞれ被測定流体が
導びかれており、第１の被測定流体の圧力P₁がシ
ールダイアフラム１４に与えられ、第２の被測定
流体の圧力P₂がシールダイアフラム１５に与えら
れる。シールダイアフラム１４，１５に与えられ
た圧力P₁，P₂は封入液体２０，２１を介して測定
ダイアフラム１０の両面に与えられ、測定ダイア
フラム１０はP₁，P₂の差圧に応じて変位する。こ
の変位を検出することによつて差圧を知ることが
できる。この従来例では変位を容量の変化として
検出するために、測定ダイアフラム１０と対向す
るボデイ１１の面にそれぞれ絶縁体３０，３１を
介して電極３２，３３が設けられ、測定ダイアフ
ラム１０を可動電極としその変位量に応じて容量
が差動的に変化する一対のコンデンサを形成して
いる。電極３２，３３のリード線３４，３５は絶
縁体３０，３１を貫通してボデイ１１の外部に引
出され、その後ハウジング２２の外部に取り出さ
れている。また測定ダイアフラム１０と対向する
ボデイ１１および絶縁体３０，３１の面は球面状
に形成され、過大圧が加わつたとき、シールダイ
アフラム１４，１５が対向面に突き当る前に測定
ダイアフラム１０が前記球面部に密着し、その後
の封入液体２０，２１の移動を止めて過大圧保護
を行うようになつている。

ところで、このような構成の従来の変換器にお
いては、ボデイ１１の外周面が大気圧にあり、ボ
デイ１１の内部すなわち測定室１２，１３には圧
力P₁，P₂が作用しているため、例えば100Kg／cm²
の如き高静圧下におかれると、ボデイ１１に内部
室１２，１３から外側に脹らもうとする力が働
き、測定ダイアフラム１０の張力を変化させ、静
圧によるスパン誤差が生ずる。

また、測定ダイアフラム１０を過大圧時にボデ
イ１１および絶縁体３０，３１で形成された球面
部に密着させて過大圧保護を行うようにしている
ので、測定ダイアフラム１１や球面部の塑性変形
を起しやすく、過大圧誤差を生ずる恐れがある。

このため第２図に示すように、ボデイ１１を環
状の支持ダイアフラム３６でハウジング２２の空
所に支持し、支持ダイアフラム３６で分割された
ハウジング２２の空所２３ａ，２３ｂにも封入液
体２０，２１を満すとともに、シールダイアフラ
ム１４，１５と対向するハウジング２２の面にそ
れぞれ過大圧保護面３７，３８を設けるようにし
た差圧変換器も知られている。なお、ボデイ１１
の外部に取り出された電極のリード線３４，３５
はハウジング２２と絶縁され、かつ封入液体２
０，２１が洩れないようにハーメチツクシール端
子３９，４０を介してハウジング２２の外部に取
り出されている。

このような構成の従来の差圧変換器において
は、ボデイ１１の外側と内部すなわち第１空所２
３ａと第１測定室１２とは同じ圧力P₁で支配さ
れ、また第２空所２３ｂと第２測定室１３も同じ
圧力P₂で支配されているので、圧力P₁，P₂がどの
ような大きさの高静圧であろうともボデイ１１が
その内部から外側に向けて脹らもうとすることは
ない。よつて測定ダイアフラム１０が静圧のため
にその半径方向に引張力を受けることもなく、静
圧によるスパン変化が生ずることもない。また第
１圧力室１２に過大圧が発生した場合には、シー
ルダイアフラム１４がハウジング２２の過大圧保
護面３９に密着するまで、支持ダイアフラム３６
がボデイ１１をハウジング２２の第２空所２２ｂ
側に移動させ、第２圧力室１３に過大圧が発生し
た場合には、シールダイアフラム１５がハウジン
グ２２の過大圧保護面４０にぴつたり密着するま
で、支持ダイアフラム３６がボデイ１１をハウジ
ング２２の第１空所２３ａ側に移動させる。この
ように過大圧保護は、シールダイアフラム１４，
１５がハウジング２２の過大圧保護面３９，４０
に突き当てることによつて行われるので、測定ダ
イアフラム１０および球面部が塑性変形を生せず
過大圧誤差を生じない利点がある。

しかしながらこのように構成した従来の差圧変
換器においては、ボデイ１１が変位する構成であ
るため本質的に振動に対して弱い欠点があり、ま
た電極のリード線が動くためリード線のきれが生
ずる恐れがあり、信頼性に欠ける問題がある。さ
らに、過大圧時に測定ダイアフラム１０がボデイ
１１の球面部に当るより先にシールダイアフラム
１４，１５がハウジング２２の過大圧保護面３
９，４０に当るようになつているため、第１、第
２受圧室１６，１７のギヤツプのコントロールを
精密に行なわなければならない。このことは温度
変化による封入液体２０，２１の膨脹も極小にし
なければならないことに通じ、封入液量を減らす
ため各部品の寸法リミツトがきびしくなり工数が
かかり、組立、加工が容易でない欠点があつた。

本考案は、ハウジングの空所にボデイを支持固
定し、かつハウジングの空所を分割するように過
大圧保護用の環状のダイアフラムを設けるととも
に、これら空所にも封入液を満し、過大圧時には
測定ダイアフラムがボデイの球面部に密着した後
シールダイアフラムが過大圧保護面に密着するま
で過大圧保護用のダイアフラムをたわませること
により、ボデイを変位させることなくスパン誤差
および過大圧誤差を有効に除去できるようにし
て、組立、加工が容易で信頼性の高い差圧変換器
を実現したものである。

第３図は本考案変換器の一実施例の構成を示す
断面図である。第３図において、第２図の従来例
と異るところは、ボデイ１１をハウジング２２の
空所に配置し、かつボデイ１１を４１，４２部分
でハウジング２２に溶接して固定し、かつ外周が
ハウジング２２に固着され、内周がボデイ１１に
固着されている過大圧保護用の環状のダイアフラ
ム４３を設け、このダイアフラム４３によつてハ
ウジング２２の空所２３を２３ａ，２３ｂに分割
するようにした点である。

このように構成した本考案においては、第１圧
力室１６，１７に導かれる圧力P₁，P₂の差圧は、
所定の測定範囲内にあるときには、従来の差圧変
換器と同様に、測定ダイアフラム１０を可動電極
とする一対のコンデンサC₁，C₂の容量の変化と
して検出される。このとき過大圧保護用ダイアフ
ラム４３も差圧に応じてたわむ。圧力P₁（また
P₂）が大きくなり、最大測定圧力の1.5倍〜数倍に
達したとき、まず最初に測定ダイアフラム１０が
ボデイ１１の球面部に当りそれ以上変位しなくな
る。さらに圧力P₁（またP₂）が大きくなると、シ
ールダイアフラム１４（または１５）がハウジン
グ２２の過大圧保護面３７（または３８）に密着
するまで過大圧保護用ダイアフラム４３がたわ
む。シールダイアフラム１４（または１５）がハ
ウジング２２の過大圧保護面３７（または３８）
に当たる圧力は測定ダイアフラム１０がボデイ１
１の球面部に当たる圧力の数倍〜十数倍である。
このように過大圧をシールダイアフラム１４，１
５で受けるため、測定ダイアフラム１０および球
面部の塑性変形が少い。例えば最大測定圧力が
0.35Kg／cm²で測定ダイアフラム１０がボデイ１１
の球面部に当たる圧力は0.5Kg／cm²であり、シー
ルダイアフラム１４，１５がハウジング２２の過
大圧保護面３７，３８に当たる圧力を上記（0.5
Kg／cm²）の５倍とすると、数十から百数十の過大
圧が加わつても封入液体２０，２１の圧力は2.5
Kg／cm²以上にはならない。また過大圧が加わつた
とき最初に測定ダイアフラム１０がボデイ１１の
球面部に当たり、その後シールダイアフラム１
４，１５がハウジング２２の過大圧保護面３７，
３８に密着して、封入液体２０，２１の圧力を制
限しているので、第１、第２受圧室１６，１７の
ギヤツプのコントロールを精密に行う必要がな
く、温度変化による封入液体２０，２１の膨脹に
よる影響も第１図の従来例同様特性上問題になら
ないので、組立、加工が第２図の従来例に比して
容易である。

またボデイ１１の外側と内部は同じ圧力に保た
れているので、第２図の場合と同様静圧によるス
パン誤差を生じない。しかもボデイ１１が変位し
ないので、振動に強くかつリード線の動きによる
の断線等の心配もないので、信頼性にすぐれてい
る。

なお、上述では測定ダイアフラム１０の変位を
検出する手段として容量式を示したが、測定ダイ
アフラムにストレンゲージを付した形式やインダ
クタンス式等変位を電気信号に変換できるもので
あれば必要に応じて種々の構成のものを用いるこ
とができる。

以上説明したように本考案においては、ボデイ
を変位させることなく、スパン誤差および過大圧
誤差を有効に除去しているので、組立、加工が容
易で信頼性の高い差圧変換器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の差圧変換器の構成
を示す断面図、第３図は本考案差圧変換器の一実
施例の構成を示す断面図である。 １０……測定ダイアフラム、１１……ボデイ、
１４，１５……シールダイアフラム、２２……ハ
ウジング、４３……過大圧保護用ダイアフラム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 測定ダイアフラムによつて内部に第１測定室と
   第２測定室が形成されたボデイと、内部空所を有
   しこの内部空所に前記ボデイが固着支持されたハ
   ウジングと、このハウジングの両側に固着され前
   記第１、第２の測定室から間隔を置いて第１、第
   ２の受圧室を形成するとともに、被測定圧を受け
   る面を有する２枚のシールダイアフラムと、前記
   ハウジングとボデイとで形成される空隙を第１空
   隙と第２空隙とに分割する過大圧保護用ダイアフ
   ラムと、前記第１測定室と第１受圧室および第１
   空隙とを連通させ、その内部に第１の非圧縮性の
   流体を封入する手段と、前記第２測定室と第２受
   圧室および第２空隙とを連通させ、その内部に第
   ２の非圧縮性の流体を封入する手段、前記ハウジ
   ングの両側のシールダイアフラムと対向する側に
   シールダイアフラムが過大圧時に密着できるよう
   に設けた２つのバツクアツプ面とを備え、過大圧
   時に測定ダイアフラムがボデイの保護面に当つた
   後シールダイアフラムがバツクアツプ面に密着す
   るまで過大圧保護用ダイアフラムがたわむように
   したことを特徴とする差圧変換器。