JPS636430A

JPS636430A - 圧力変換装置

Info

Publication number: JPS636430A
Application number: JP14940886A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sagara; 相良　竜雄; Tadashi Sakagami; 阪上　忠
Original assignee: Ohkura Electric Co Ltd
Current assignee: Ohkura Electric Co Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-12

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】り災ヱ立月月３５本発明は、食品加工その他の流体高温処理過程における
流体圧力検出に適する圧力変換装置に関し、とくに高温
使用時にも温度誤差が少ない圧力変換装置に関する。

更釆立且虜制御技術の高度化に伴ない食品加工装置等において高温
流体の圧力を検出する必要性が増大している。この目的
に使われる圧力変換装置には、受圧面の洗浄が容易であ
ること及び高温において高精度の測定ができること等の
条件が要求される。

従来の典型的な圧力変換装置は１片持梁式起歪素子を用
いたものであるが、この種の従来の圧力変換装置には、
受圧ダイヤスラム表面に凹凸があって異物が付着し易い
にも拘らず完全な洗浄が容易でなく、また測定対象の温
度が歪検出素子へ伝達され易く温度誤差が大きくなる欠
点がある。

本発明者は、従来技術の上記欠点を解決するため対称形
即ち方形起歪素子と平滑な表面の金属ダイヤフラムとを
用いた圧力変換装置を開発し、これを実願昭５９−１５
０１７４号に開示した。その後さらに研究の結果、被測
定流体が粘稠物である場合。

圧力計の検出面が当該流体の収容容器の壁面と同一平面
となるか又は容器内に突出した形にならないと当該流体
の粘性のために検出面への圧力伝達に誤差が生じ正しい
圧力測定が困難であることを見出した。また、受圧面を
清潔に保つためには、圧力変換装置の構造を被測定部へ
着脱自在なものとし、頻繁に取外し受圧面を清掃できる
様にする一必要がある。

が　　しようとする間　点従って１本発明が解決しようとする問題点は、方形起歪
素子を用いた圧力変換装置における被測定流体の粘性に
よる圧力伝達誤差の最小化、及び被測定部への着脱の容
易化にある。

ＯＩ　占　　　　るための手第１図、第２Ａ図、及び第２Ｂ図を参照するに、本発明
による圧力変換装置１００は、被測定流体に接する表面
１１を平滑にし裏面に環状薄肉部１２を設けた金属板ダ
イヤフラム１０を用いて圧力を力に変換する。金属板ダ
イヤフラムｌＯの裏面には、環状薄肉部１２の内側に中
央部１３がその外側に周縁部１４が形成され、ダイヤフ
ラム表裏の圧力差に応じて中央部１３が周縁部１４に対
して撓む、外管２ｏの一端を前記環状薄肉部１２と同心
的に前記金属板ダイヤフラム裏面の周縁部１４へ固定し
、その他端に取付フランジ３０を一体的に結合する。前
記外管２ｏの内側に間隙２１を介して保持部材４０を配
置し、その一端を取付フランジ３０に固定すると共にそ
の他端に起歪素子６０を接着剤４１等により固着する。

フォースリンク５０の一端を前記金属板ダイヤフラム裏
面の中央部１３へ結合し、その他端を前記起歪素子６０
の作用点６４へ接着剤４１により係止する。

前記起歪素子６０は、前記外管２０の中心軸線に関して
対称な半導体製方形板６１を本体とし、その方形板６１
の対向側壁が前記保持部材４ｏにより保持されて左右対
称の固定面となる。方形板６１上の前記中心軸線に関し
て対称な部位に１対のＵ字形窓６２が穿たれる。前記作
用点６４は、方形板６１の前記固定面と直交する側面上
で両Ｕ字形窓６２の中間部位に選ばれる。

接着剤４１の膨張・収縮ヒステリシスによる温度誤差を
避けるため、スリット６３を方形板６１の作用点６４の
周囲及び保持部材４０に保持される側面とＵ字形窓６２
どの間に穿つ、スリット６３の作用効果については本出
願人が本願と同時提出する「力を歪に変換する起歪素子
」と題する特許出願に詳述するが、その要旨は接着剤４
１の膨張・収縮を作用点６４周囲のスリット６３の内側
部分及び方形板側面接着剤４１と対向スリット６３との
間に局限するにある。起歪素子６０の保持に接着剤４１
が使われない場合にも、スリット８３は保持部材４ｏと
起歪素子６゜との間の熱膨張の差を吸収する機能を果す
。

上記スリット６３が存在するので、Ｕ字形窓６２に生ず
る歪は作用点６４に加えられる力のみによって定まり、
接着剤４１及び保持部材４ｏの膨張・収縮には影響され
ない、歪検出素子７ｏを起歪素子６ｏのＵ字形窓Ｂ２に
取付ける。ただし、上記スリット６３は周囲温度の変化
の程度が少なく且つ零点安定性に対する要求が比較的少
ない場合には省略することができる。

こうして組立てられた圧力変換装置１００は、取付フラ
ンジ３０と嵌合する結合ナツト９０により被測定部の取
付筒部８ｏへ着脱自在にしかも容易に取付けられる。図
示例では、取付筒部８ｏ及び結合ナアト９０にねじ部９
１を設け、さらにバッキング３１を取付筒部８０と外管
２０との接触面に介挿する。

１月本発明の圧力変換装置１００は、金属板ダイヤフラム１
０の平滑表面１１に作用する流体圧力の大きさ応じその
中央部１３が膚縁部１４に対して撓み、フォースリンク
５０がその撓みを起歪素子６ｏへ伝えてＵ字形窓６２に
歪を生じさせ、歪検出素子７ｏがその歪を検出すること
により流体圧力を電気信号等の出力に変換する。

金属板ダイヤフラムｌＯの表面１１が平滑であるから、
被測定流体の表面１１への付着が防止され、さらに被測
定流体と金属板ダイヤフラム１ｏとの接触面の洗浄が容
易である。

本発明の圧力変換装置１００の起歪素子６０は、外管２
０により金属ダイヤフラム１０から距離をおいて保持さ
れるので、測定対象から起歪素子６０への伝熱は比較的
低く抑えられる。ざらに起歪素子８０の方形板６１は、
接着剤４１等により保持部材４０に固定される側面とＵ
字形窓６２との間のスリット６３及び作用点６４周囲の
スリット６３によって接着剤４１等の膨張・収縮ヒステ
リシスに起因する歪の影響を除去する。従って、起歪素
子６０の出力における温度誤差は低く抑えられる。

さらに、半導体製方形板６１に取付けられる歪検出素子
７０を半導体製とすれば、起歪素子６０と歪検出素子７
０との間の熱膨張計数の差がなくなり、温度誤差が一層
減少する。

取扱いに当り圧力変換装置１００を結合ナツト９０によ
り被測定部の取付筒部８０へ容易にしかも着脱自在に取
付けられる構造であるので、平滑面ｌ！の清掃その他の
目的で圧力変換装置１００を簡単・迅速に着脱すること
ができる。

実ｊＥ例第１図の実施例では取付フランジ３０から見て金属板ダ
イヤフラムＩＯと起歪素子６０とを同一側に配置してい
るが、起歪素子６０への伝熱の一層の抑制その他の目的
で、第３図に示される様に金属板ダイヤフラム１０と起
歪素子６０とを取付フランジ３０の反対側に配置しても
よい。

第４図及び第５図は実用的な具体例を示す、第３図の場
合と同様に、この具体例の金属板ダイヤスラム１０は取
付７ランジ３０から取付筒部８０内へ進入するのに対し
、その起歪素子６０は取付筒部８０の外側に延在する保
持部材４０に保持される。この場合の保持部材４０は、
外側管４２）継手部材４３、及び保持板４４からなる。

また、起歪素子６０への過大な力の印加防止及び調整の
便宜のため、この具体例のフォースリンク５０は、フォ
ースリンク・キャップ５１．　　フォースパイプ５２）
端板５３、止めねじ５４、ロックナツト５５、センター
ダイヤフラム５６、センターチップ５７、内側管５日、
ボットム・チップ５９、及びフォースロッド５０ａから
なる。第４因において、金属板ダイヤフラム１０の環状
薄肉部（第２Ａ図参照）１２の内径と外径との平均値を
ｄとすれば、金属板ダイヤフラムｌＯは、測定対象の圧
力Ｐを実質上次式の力ｆに変換する。

ｆ＝（πｄ２／４）・Ｐ　　　　　　　・・・　（１）
この力ｆは上記構成のフォースリンク５０を介して金属
板ダイヤフラム１０から起歪素子６０へ伝達され、その
力ｆに応じた歪が図示例の場合半導体製方形板６１のＵ
字形窓８２に発生する。第４図及び第５図を参照するに
、Ｕ字形窓６２の平行脚部６２Ａ間の突起６２Ｂは、作
用面６４に加えられる力ｆに応じて両図の矢印Ｓで示さ
れる方向に傾斜し、２つの歪検出素子７０の一方に圧縮
歪をその他方に引張歪を及ぼす。リード線７１がこれら
の歪検出素子７０の出力信号を端子７２に与える。端子
７２の信号をブリッジ回路等の適当な測定回路（図示せ
ず）に加えれば、被測定流体の圧力Ｐに応じた変換装置
１００の出力を測定することができる。

なお、検出器の必要測定範囲を越える圧力が印加された
場合本装置は次の様に動作して歪検出素子等の破損を防
止する。即ち、内側管５８の内部に初期圧縮力ｆａの与
えられたスプリング１１０が収容され、入力圧が零のと
きはｆｏの力でフォースロッド５Ｑａとボトムチップ５
Ｓとが圧着されているが、過大圧力によって起歪素子６
０に作用する力ｆが前記力ｆｏを越えようとすると前記
の圧着力がなくなってフォースロッド５０ａとボトムチ
ップ５９とが分離し、歪検出素子等へ伝達される力を制
限する様に作用する。

免吐立蓋因以上説明した如く、本発明による圧力変換装置は、平滑
表面を有する金属板ダイヤフラム及び対称形起歪素子の
両者を適裏な保持手段を介して共通の取付フランジに固
定し、金属板ダイヤフラムの撓みをフォースリンクによ
り対称形起歪素子に伝達し、取付フランジを被測定部へ
着脱自在としてなる構成を用いるので、次の効果を奏す
る。

（イ）測定対象が粘稠な流体であっても圧力が正確に金
属板ダイヤフラムに伝えられ且つ金属板ダイヤフラム表
面を清潔に保ち適正な圧力測定をすることができる。

（ロ）方形板にスリットを設けた実施例においては、被
測定流体の加熱サイクルに伴う接着剤等の膨張・収縮ヒ
ステリシスによる起歪素子の温度誤差を避けることがで
きる。

（ハ）着脱が極めて容易であり、清掃及び殺菌等に便利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力変換装置の説明図、第２Ａ図
及び第２Ｂ図は本発明に使用される金属板ダイヤフラム
の説明図、第３図は本発明の他の実施例の説明図、第４
図は本発明の実用的な具体例の説明図、第５図は第４図
の矢印Ｖ−■における断面図である。ｌＯ・・・金属板ダイヤフラム、　１１・・・平滑表面
、１２・・・環状薄肉部、　１３・・・中央部、　　１
４・・・周縁部、　　２Ｇ・・・外管、　３０・・・内
管、　　４０・・・保持部材、　５０・・・フォースリ
ンク、　８０・・・起歪素子、６１・・・半導体製方形
板、　８２・・・Ｕ字形窓、　６３・・・スリット、６
４・・・作用点、　７０・・・歪検出素子、８０・・・
取付筒部、９０・・・結合ナツト、１００・・・圧力変
換装置、　１１０・・・スプリング、　Ｐ・・・圧力、
ｆ・・・力。特許出願人　　　　大倉電気株式会社特許出願代理人　　　弁理士　　市東禮次部第１図第２Ａ図第２Ｂ図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平滑な表面及び環状薄肉部が形成された裏面を有
する金属板ダイヤフラム；１対のＵ字形窓を有する半導
体製方形板からなり該方形板の対向側壁中間部位に作用
点が設けられた起歪素子；一端が前記ダイヤフラム裏面
の周縁部に前記環状薄肉部と同心的に結合され他端が取
付フランジに結合された外管；前記外管の内側に配置さ
れ一端が前記取付フランジに結合され他端が前記起歪素
子の方形板の対向側壁を保持する保持部材；前記金属板
ダイヤフラムの裏面中央部と前記起歪素子の前記作用点
との間に延在するフォースリンク；及び前記起歪素子に
設けられ前記起歪素子の歪を検出する歪検出素子を備え
てなる圧力変換装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の圧力変換装置におい
て、前記歪検出素子が前記Ｕ字形窓に取付けられた半導
体製歪検出素子からなる圧力変換装置。