JPH08219919A - 差圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定すべき差圧の各圧力を受圧する受圧部のカ
バー締結用ボルトの圧縮力の影響を、保護部が受けない
構造にして差圧信号の安定化を図る。 【構成】本体１の左右の各端面側にそれぞれ各シールダ
イヤフラム２，３が固着され、Ｏリング38を介してカバ
ー39がボルト40, ナット41で締結される。本体１の外周
面に導圧管７，８が立設され、その中間に保護部、つま
り保護ダイヤフラム６と、これを挟んで両側に配設され
る擂鉢状の各空間4a,5a を形成する各側板４，５とから
なるユニットが設けられる。保護部が、ボルト40の位置
から外側に離れて位置する。したがって、周囲温度の変
化によるボルト40の締め付け力の変化は、保護ダイヤフ
ラム６と各側板４，５の接合箇所の接触部の隙間に影響
しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定すべき差圧の各
圧力を受圧する受圧部のカバー締結用ボルトの圧縮力の
影響を、保護部が受けない構造にして差圧信号の安定化
を図る過大圧保護機能付きの差圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について、その断面図である図３
を参照しながら説明する。図３において、従来例は大別
すると検出部20と保護部30とからなり、これらは導圧管
36，37を介して連結される。検出部20は、静電容量式に
測定すべき差圧を電気信号に変換して出力し、保護部30
は詳しくは後述するが、導入圧力に対して検出部20を保
護する。この検出部20の構成は周知のとおりであるから
説明は省略する。

【０００３】さて、保護部30は主として、各本体31,32
、保護ダイヤフラム33、各シールダイヤフラム34，3
5、Ｏリング38および圧力導入用穴付きプロセスカバー
(以下、カバーという）39からなる。ここで、各本体31,
32 および各シールダイヤフラム34，35の各同一名称の
部材同士は同じであり、Ｏリング38およびカバー39はそ
れぞれ２個である。保護ダイヤフラム33を挟んで、左右
にそれぞれ各本体31,32 が配設され、それぞれの外周な
いし周縁部で互いに接合される。

【０００４】また、各本体31,32 には、それぞれ同じ各
空間42, 44、および各孔43, 45が形成される。さらに詳
しくは、右側の本体31で代表して述べると、次のとおり
である。空間42は本体31の左側面にこれと同軸の擂鉢状
に形成され、孔43は本体31をその軸線に沿って貫通する
とともに空間42の中心近傍から分岐し、導圧管36の中心
孔46に連通して検出部20の図示してない導圧空間に連通
する。本体31の右側面は断面が波形に形成され、この波
形とほぼ同じ形状のシールダイヤフラム34が、本体31の
右側面との間に空間をもってその周縁で固着される。本
体31の右側の、シールダイヤフラム34のさらに外方の周
縁部にＯリング38を介してカバー39が取り付けられる。
以上のことは、左側の本体32についても実質的に同様で
ある。そして、各シールダイヤフラム34，35と接する空
間、各孔43, 45、各空間42, 44および各孔46, 47からな
る空間には、それぞれ圧力伝達用流体としてのシリコー
ンオイル（封入液）が充填される。

【０００５】この従来例の作用は次のとおりである。差
圧流量計、たとえばオリフィスの両側の各導入圧力（静
圧を含む）が、それぞれ各シールダイヤフラム34，35で
受圧されると、その各導入圧力は、それぞれシールダイ
ヤフラム34に接する空間，孔43, 空間42，孔46をへて検
出部20の一方の導圧空間に、またシールダイヤフラム45
に接する空間，孔45，空間44，孔47をへて検出部20の他
方の導圧空間に伝達される。なお、各シールダイヤフラ
ム34，35はそのバネ定数が極めて小さく（軟らく）、検
出部20の図示してない検出用ダイヤフラムはそのバネ定
数が極めて大きく（剛く）、保護ダイヤフラム33はその
バネ定数が前記の二つの中間値をとる。検出部20では、
各導入圧力に基づく差圧が周知の静電容量式によって電
気信号に変換され出力される。以上は正常な圧力導入操
作がおこなわれた場合である。

【０００６】ところが、誤操作によって右側のシールダ
イヤフラム34だけが受圧したとすると、もし保護部30が
なければ、検出部20は大きい片圧を受けてセンサが破壊
されるおそれがある。オリフィスの両側の各圧力の導入
に誤操作があって、たとえ一方の圧力だけがシールダイ
ヤフラムで受圧されたとしても、保護部30は次に述べる
ような動作によって検出部20を保護する。いま、シール
ダイヤフラム34だけが受圧したとすると、この圧力は、
封入液を介して孔43，空間42から一方では、保護ダイヤ
フラム３を介して左側の空間44, 孔45を経て伝達されシ
ールダイヤフラム35を膨らませる。また他方では、孔45
を経て検出部20の右側の導圧空間に伝達される。しか
し、この伝達圧力は、シールダイヤフラム34が対向する
本体31の右側の波形表面と当接することによってある値
以下に制限されるから、センサが破壊されるおそれはな
く、保護機能が働いたことになる。

【０００７】ところで、従来例の差圧検出部20は、図示
してないが測定ダイヤフラムと、その各側のシリコン板
電極との間に形成される静電容量に基づいて、差圧が検
出される。いま、一方の導入圧力をＰ1,他方の導入圧力
をＰ2(Ｐ1 より大) 、対応する一方の静電容量値をＣ1,
他方の静電容量値をＣ2 とすると、

【０００８】

【数１】Ｃ1 ＝εＡ／（ｄ−Δｄ） Ｃ２＝εＡ／（ｄ＋Δｄ） ここで、ε：封入液の誘電率、Ａ：電極の有効面積、
ｄ：圧力導入がないときの測定ダイヤフラム・電極間の
平均隙間量、Δｄ：圧力導入時の測定ダイヤフラムの変
位量、である。周知の電子回路を介して、近似的に次の
式で表されるＦ値を求め、これによって差圧を知ること
ができる。

【０００９】

【数２】 Ｆ＝（Ｃ1 −Ｃ２）／（Ｃ1 ＋Ｃ２）≒Δｄ／ｄ＝ｋ（Ｐ2 −Ｐ1 ） ここで、保護ダイヤフラム33と各本体31,32 とは、その
接合部の外周でTig 溶接またはプラズマ溶接によって一
体的に固着され、この一体的構造体を両側から正方形板
状の各カバー39が、それぞれの４隅を貫通する４組のボ
ルト40（ナット41付き）を介して締付け挟持する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、保護ダイ
ヤフラム33、各本体31,32 およびボルト40は、それぞれ
の材料の違いにより熱膨張係数に違いがあるから、周囲
温度の変化によって、ボルト40の締め付け力が変化し、
その結果、保護ダイヤフラム33と各本体31,32 の接合箇
所の接触部における隙間が変わる。図４の要部の模式的
断面図は、従来例の問題点を示す。さて、保護ダイヤフ
ラム33と各本体31,32 の接合箇所の接触部における隙間
の変化は、保護ダイヤフラム33を変位させる、言い換え
れば見掛け上各内圧を変化させるから、結果として零点
変動をもたらし、ひいては差圧信号を不安定にするとい
う問題がある。ここで、保護ダイヤフラム33は繰返し圧
力を受ける部材であるから、バネ性をもつステンレス鋼
が、各本体31,32 は耐食性，溶接性をもつステンレス鋼
が、またボルト40は強度を主にするＣr-Ｍo 鋼がそれぞ
れ用いられる。各温度膨張係数は、保護ダイヤフラム33
が 16.9 、本体31,32が 16.0 、ボルト40が 11.0 〜12.
0( いずれも単位：×10^-6/ ℃) 、である。

【００１１】この発明が解決すべき課題は、従来の技術
がもつ以上の問題点を解消し、測定すべき差圧の各圧力
を受圧する受圧部のカバー締結用ボルトの締め付け力の
影響を、保護部が受けない構造にして、差圧信号の安定
化を図る過大圧保護機能付きの差圧検出装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、測定すべき
差圧の各圧力をそれぞれ受圧するシールダイヤフラム
を、本体の両側の各端面に、それぞれの中央部に隙間を
もたせ周縁部で固着し、各シールダイヤフラムを覆う形
でカバーを本体に周縁部でボルトを介して一体的かつ密
閉的に締結した受圧部と；保護ダイヤフラムの各側にこ
れと相対して擂鉢状空間が形成される保護部と；差圧検
出部と；からなり、シールダイヤフラムで受圧した各圧
力を、封入流体を介して受圧部の本体内部を通り保護部
の対応する各空間に連通させるとともに、差圧検出部の
対応する側に伝達するようにした過大圧保護機能付きの
差圧検出装置において、保護部が、受圧部の締結用ボル
トから離れて位置する、という構成である。

【００１３】また、保護部および差圧検出部が、受圧部
の外部に配設される構成にしたり、または保護部が、受
圧部の締結用ボルトから内方に位置する形で受圧部に埋
設され、差圧検出部が、受圧部の外部に配設される構成
にするのが好ましい。

【００１４】

【作用】この発明では、保護部が、受圧部の締結用ボル
トから離れて位置する構成をとるから、たとえば保護部
および差圧検出部が、受圧部の外部に配設される構成で
あったり、または保護部が、受圧部の締結用ボルトから
内方に位置する形で受圧部に埋設され、差圧検出部が、
受圧部の外部に配設される構成であるから、周囲温度の
変化によって、ボルトの締め付け力が変化しても、その
影響が保護ダイヤフラムと両側の各本体の接合箇所に及
ばない。したがって、その接合箇所の接触部における隙
間も変わることがない。

【００１５】

【実施例】この発明に係る差圧検出装置の実施例につい
て、以下に図を参照しながら説明する。図１は第１実施
例の断面図である。図において、本体１の左右の各端面
側にそれぞれ各シールダイヤフラム２，３が固着され、
Ｏリング38を介してカバー39がボルト40, ナット41で締
結され、受圧部を構成する。本体１の外周面に導圧管
７，８が立設され、その先端側に検出部20が接続され
る。各導圧管７，８の中間に、これらを繋ぐ形で保護
部、つまり保護ダイヤフラム６と、これを挟んで両側に
配設される擂鉢状の各空間4a,5a を形成する各側板４，
５とからなるユニットが設けられる。保護ダイヤフラム
６の両側の各空間4a,5a は各導圧管の孔7a,8a に連通す
る。本体１の内部にあけられたＬ字形の各孔2a,3a は、
それぞれの一方が本体１の各端面に開口し、他方が各導
圧管の孔7a,8a に連通する。

【００１６】各シールダイヤフラム２，３で受圧された
圧力は、本体１の各孔2a,3a から各導圧管の孔7a,8a を
へて検出部20の対応する側に伝達されると同時に、各圧
力は保護ダイヤフラム６の両側の各空間4a,5a に伝達さ
れて、従来例で述べたように過大圧に対する保護機能が
働く。しかも、保護ダイヤフラム６と、その両側の各空
間4a,5a （つまり側板４，５）とからなる保護部が、本
体１の両側の各カバー39を締結するボルト40の位置から
外側にある、言い換えればボルト40から離れている。し
たがって、周囲温度の変化によるボルト40の締め付け力
の変化は、保護ダイヤフラム６と各側板４，５の接合箇
所の接触部の隙間に影響しない。その結果、周囲温度の
変化によって差圧信号は変動することがない、つまり差
圧信号の安定化を図ることができる。

【００１７】図２は第２実施例の断面図である。第２実
施例においては、第１実施例の本体１に代えて大小の各
本体11,12 が用いられ、かつ本体11の内部に保護部が埋
設される。保護部は、保護ダイヤフラム17と、これを挟
んで両側に配設される擂鉢状の各空間15a,16a を形成す
る各側板15,16 とからなるユニットである。また各本体
11,12 の左右の各端面側にそれぞれ各シールダイヤフラ
ム13,14 が固着され、Ｏリング38を介してカバー39がボ
ルト40, ナット41で締結され、受圧部を構成する。本体
11の外周面に導圧管36,37 が立設され、その先端側に検
出部20が接続される。本体11の内部にあけられたＴ字状
の孔13a は、第１の端部が本体11の右端面に開口し、第
２の端部が空間15a に連通し、第３の端部が導圧管36の
孔36a に連通する。本体12を貫通する孔14a は、本体12
の左, 右の各端面に開口し、さらに空間16a に連通す
る。また、孔14a は、本体12の右端面と本体11側の底面
の間の隙間を介して導通管37の孔37a に連通する。

【００１８】各シールダイヤフラム13,14 で受圧された
各圧力は、一方が本体11の孔13a から導圧管の孔36a を
へて検出部20の対応する側に、他方が本体12の孔14a か
ら導圧管の孔37a をへて検出部20の対応する側にそれぞ
れ伝達されると同時に、各圧力は保護ダイヤフラム６の
両側の各空間15a,16a に伝達されて、従来例で述べたよ
うに過大圧に対する保護機能が働く。しかも、保護ダイ
ヤフラム17と、その両側の各空間15a,16a(つまり側板1
5,16)とからなる保護部が、一体ユニットの本体11,12
の両側の各カバー19を締結するボルト40の内側に離れて
位置する。したがって、周囲温度の変化によるボルト40
の締め付け力の変化は、保護ダイヤフラム17と各側板1
5,16 の接合箇所の接触部の隙間に影響しない。その結
果、周囲温度の変化によって差圧信号は変動することが
なく、差圧信号の安定化を図ることができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、零点変動が起こら
ず、ひいては差圧信号の安定化という優れた効果が期待
できる。その理由は次のとおりである。保護部および差
圧検出部が、受圧部の外部に配設されるにせよ、または
保護部が、受圧部の締結用ボルトから内側に位置する形
で受圧部に埋設され、差圧検出部が、受圧部の外部に配
設されるにせよ、いずれにしても保護部が、受圧部の締
結用ボルトから離れて位置する構成をとるから、周囲温
度の変化によって、ボルトの締め付け力が変化しても、
その影響が保護ダイヤフラムと両側の各本体の接合箇所
に及ばない。したがって、その接合箇所の接触部におけ
る隙間も変わることがない。すなわち、保護ダイヤフラ
ムの変位も、言い換えれば見掛け上の各内圧変化も起こ
らないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る第１実施例の断面図

【図２】同じくその第２実施例の断面図

【図３】従来例の断面図

【図４】従来例の問題点を示す要部の模式的断面図

【符号の説明】

１ 本体 ２，３ シールダイヤフラム ２ａ ３ａ 孔 ４，５ 側板 ４ａ，５ａ 空間 ６ 保護ダイヤフラム ７，８ 導圧管 ７ａ，８ａ 孔 １１，１２ 本体 １３，１４ シールダイヤフラム １３ａ，１４ａ 孔 １５，１６ 側板 １５ａ，１６ａ 空間 １７ 保護ダイヤフラム ３６，３７ 導圧管 ３６ａ，３７ａ 孔 ３８ Ｏリング ３９ カバー ４０ ボルト ４１ ナット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定すべき差圧の各圧力をそれぞれ受圧す
   るシールダイヤフラムを、本体の両側の各端面に、それ
   ぞれの中央部に隙間をもたせて周縁部で固着し、各シー
   ルダイヤフラムを覆う形でカバーを本体に周縁部でボル
   トを介して一体的かつ密閉的に締結した受圧部と；保護
   ダイヤフラムの各側にこれと相対して擂鉢状空間が形成
   される保護部と；差圧検出部と；からなり、シールダイ
   ヤフラムで受圧した各圧力を、封入流体を介して受圧部
   の本体内部を通り保護部の対応する各空間に連通させる
   とともに、差圧検出部の対応する側に伝達するようにし
   た過大圧保護機能付きの差圧検出装置において、保護部
   は、受圧部の締結用ボルトから離れて位置することを特
   徴とする差圧検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、保護部お
   よび差圧検出部は、受圧部の外部に配設されることを特
   徴とする差圧検出装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、保護部
   は、受圧部の締結用ボルトから内方に位置する形で受圧
   部に埋設され、差圧検出部は、受圧部の外部に配設され
   ることを特徴とする差圧検出装置。