JP2005207743A - 差圧測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低コストで製作できる差圧測定装置を実現する。
【解決手段】 本体ボディに設けられそれぞれシールダイアフラム室を構成する高圧側と低圧側シールダイアフラムと、シールダイアフラム室それぞれ連通された伝導穴とを具備する差圧測定装置において、
外側に凸状をなすバックプレート面と、高圧側バックプレート面を覆って設けられ低圧側過大圧室を構成しバックプレート面に押圧取付けられた平板状の予加重ダイアフラムと、低圧側バックプレート面を覆って設けられ高圧側過大圧室を構成しバックプレート面に押圧取付けられた平板状の低圧側予加重ダイアフラムと、低圧側過大圧室と低圧側伝導穴とを連通する低圧側過大圧伝導穴と、高圧側過大圧室と高圧側伝導穴とを連通する高圧側過大圧伝導穴と、予加重ダイアフラムを覆ってそれぞれ設けられた平板状の高圧側と低圧側シールダイアフラムとを具備したことを特徴とする差圧測定装置である。
【選択図】 図１
【解決手段】 本体ボディに設けられそれぞれシールダイアフラム室を構成する高圧側と低圧側シールダイアフラムと、シールダイアフラム室それぞれ連通された伝導穴とを具備する差圧測定装置において、
外側に凸状をなすバックプレート面と、高圧側バックプレート面を覆って設けられ低圧側過大圧室を構成しバックプレート面に押圧取付けられた平板状の予加重ダイアフラムと、低圧側バックプレート面を覆って設けられ高圧側過大圧室を構成しバックプレート面に押圧取付けられた平板状の低圧側予加重ダイアフラムと、低圧側過大圧室と低圧側伝導穴とを連通する低圧側過大圧伝導穴と、高圧側過大圧室と高圧側伝導穴とを連通する高圧側過大圧伝導穴と、予加重ダイアフラムを覆ってそれぞれ設けられた平板状の高圧側と低圧側シールダイアフラムとを具備したことを特徴とする差圧測定装置である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、差圧測定装置の受圧部分に関するもので、入手しやすい材料が使用でき、低コストで製作できる差圧測定装置に関するものである。
差圧測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
国際的に競争が激化により差圧測定装置の低コスト化が急がれている。
これまでは部品点数を減らすために一体加工、一体成形などの手法を取り入れてきたが、生産拠点をローコストカントリーに移すに伴い、「入手しやすい材料を使う」、「手間はかかっても厳密な品質管理が不要な工法を採用する」ことが求められる。
本発明は差圧測定装置の受圧部に関するもので、入手しやすい材料を使用できる構造を実現する。
これまでは部品点数を減らすために一体加工、一体成形などの手法を取り入れてきたが、生産拠点をローコストカントリーに移すに伴い、「入手しやすい材料を使う」、「手間はかかっても厳密な品質管理が不要な工法を採用する」ことが求められる。
本発明は差圧測定装置の受圧部に関するもので、入手しやすい材料を使用できる構造を実現する。
従来技術における差圧測定装置１０は、高圧側及び低圧側のダイアフラム部に過大圧が印加されたときに、その過大圧を検出する過大圧予加重ダイアフラムを備えた構造となっており、その構成は、図６に示すように、プロセスからの高圧及び低圧の圧力差からの圧力を電気信号に変換する圧力検出部１１と、この圧力検出部１１で生成された信号を増幅する電気回路からなる増幅部１２とからなる。
圧力検出部１１は、高圧の圧力を導入する高圧力導入部を形成する高圧側フランジ１３と、低圧の圧力を導入する低圧力導入部を形成する低圧側フランジ１４と、この高圧側フランジ１３及び低圧側フランジ１４からの高低圧をダイアフラムで検出する受圧部１５とからなり、高圧側及び低圧側フランジ１３、１４はナット１６とボルト１７で係止された構造となっている。
受圧部１５は、図７に示すように、上部中間位置を細首形状に形成したボデイ２１と、このボディ２１の上部中央位置にリング２２で係止されているセンサ部２３と、ボディ２１の下部位置であって互いに背を向き合って外側方向に臨ませて配設された高圧側ダイアフラム部２４及び低圧側ダイアフラム部２５と、ボデイ２１内部において、この高圧側ダイアフラム部２４からの封入液をセンサ部２３に伝達させるための高圧側封入液伝達穴部２６と、低圧側ダイアフラム部２５からの封入液をセンサ部２３に伝達させるための低圧側封入液伝達穴部２７とから構成されている。
以下、各構成の細部について説明する。
以下、各構成の細部について説明する。
センサ部２３は、ターミナル２８にセンサを取り付けたものであり、上部から高圧側の圧力を、下部から低圧側の圧力を加えて差圧を検出する差圧センサ２９と、この差圧センサ２９にワイヤボンデイングして電気的に接続した一対のハーメチック端子３０ａ、３０ｂとからなる。この一対のハーメチック端子３０ａ、３０ｂが図６に示す増幅部１２に通じている。
高圧側ダイアフラム部２４は、ボディ２１の側壁面を凹曲面形状に形成した高圧側接液部３１と、その凹曲面よりも深い凹曲面を持ち、ボディ２１の凹曲面に密着した状態で配置された高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２と、この高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２と所定の空間を持ち且つ高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２を覆う大きさであって、外周端部の外側に高圧側封入液３３を伝達する穴（高圧側伝導穴）の入口を設ける共に凹曲面形状の高圧側接液部３１を外部から遮蔽するように外側に臨ませて配設された平面形状の高圧側シールダイアフラム３４と、高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２と高圧側シールダイアフラム３４との間の空間に充填された伝達用の高圧側封入液３３とからなる。
低圧側ダイアフラム部２５は、高圧側ダイアフラム部２４と反対側に形成され、ボディ２１の側壁面を凹曲面形状に形成した低圧側接液部３５と、その凹曲面よりも深い凹曲面を持ち、ボディ２１の凹曲面に密着した状態で配置された低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６と、この低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６と所定の空間を持ち且つ低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６を覆う大きさであって、外周端部の外側に低圧側封入液３７を伝達する穴（低圧側伝導穴）の入口を設けると共に凹曲面形状の低圧側接液部３５を外部から遮蔽するように外側に臨ませて配設された平面形状の低圧側シールダイアフラム３８と、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６と低圧側シールダイアフラム３８との間の空間に充填された伝達用の低圧側封入液３７とからなる。
高圧側封入液伝達穴部２６は、高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２の外周端部の外側位置に高圧側接液部３１と連通してなる高圧側伝導穴３９と、この高圧側伝導穴３９に連通し、センサ部２３に高圧側封入液３３を伝達する高圧側センサ伝導穴４０と、同じく高圧側伝導穴３９に連通し、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６の略中央位置を背後から押すように配設してなる高圧側過大圧伝導穴４１とからなる。
低圧側封入液伝達穴部２７は、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６の外周端部の外側位置に低圧側接液部３５と連通してなる低圧側伝導穴４２と、この低圧側伝導穴４２に連通し、センサ部２３に低圧側封入液３７を伝達する低圧側センサ伝導穴４３と、同じく低圧側伝導穴４２に連通し、高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２の略中央位置を背後から押すように配設してなる低圧側過大圧伝導穴４４とからなる。
以上の構成において、特に受圧部１５においては、図８に示すように、例えば、高圧側のプロセスから圧力を高圧側シールダイアフラム３４が受けると、その圧力は高圧側封入液３３に伝達され、その伝達した高圧側封入液３３の圧力は高圧側伝導穴３９を通過し、高圧側センサ伝導穴４０を介してセンサ部２３の差圧センサ２９に供給される。
同時に、低圧側のプロセスから圧力を低圧側シールダイアフラム３８が受けると、その圧力は低圧側封入液３７に伝達され、その伝達された圧力が低圧側伝導穴４２を通過し、低圧側センサ伝導穴４３を介してセンサ部２３の差圧センサ２９に供給される。
このようにして、高圧側及び低圧側からの圧力を封入液３３、３７により伝達し、その差を差圧センサ２９が検出することができるのである。
このようにして、高圧側及び低圧側からの圧力を封入液３３、３７により伝達し、その差を差圧センサ２９が検出することができるのである。
過大圧予加重ダイアフラムは、自然状態の凹曲面形状からボディ２１によってより浅い凹曲面となるように強制的に変形されており、過大圧予加重ダイアフラムが持つ弾性により自然状態に戻ろうとする加重が作用している。
高圧側及び低圧側のプロセスからの圧力は測定許容範囲であるから、高圧側過大圧伝導穴を通して伝達される圧力が低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６を背後から押しても、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６は自然状態に戻ろうとする加重により変位しない。
高圧側及び低圧側のプロセスからの圧力は測定許容範囲であるから、高圧側過大圧伝導穴を通して伝達される圧力が低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６を背後から押しても、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６は自然状態に戻ろうとする加重により変位しない。
このように、過大圧予加重ダイアフラムに加重を作用させておくことにより高圧側及び低圧側の過大圧予加重ダイアフラム３２、３６が変位することなく、プロセスからの高圧及び低圧の差圧を検出することが出来るのである。
さて、高圧側もしくは低圧側に測定許容範囲を越える過大圧が加わった場合には、高圧側過大圧伝導穴４１あるいは低圧側過大圧伝導穴４４を通して、背後から伝達された過大圧は、過大圧予加重ダイアフラムの加重に打ち勝ち、過大圧予加重ダイアフラムを変位させる。
この変位によりシールダイアフラム裏側の封入液が移動し、シールダイアフラムは過大圧予加重ダイアフラムに密着して接する。
シールダイアフラムが過大圧予加重ダイアフラムに密着すると、それ以上大きな過大圧はセンサ部に伝達されず、センサを過大圧から保護することができる。
この変位によりシールダイアフラム裏側の封入液が移動し、シールダイアフラムは過大圧予加重ダイアフラムに密着して接する。
シールダイアフラムが過大圧予加重ダイアフラムに密着すると、それ以上大きな過大圧はセンサ部に伝達されず、センサを過大圧から保護することができる。
図９は、高圧側で過大圧が発生したときの状態を示したものであり、今、高圧側のプロセスから許容範囲以上の圧力が高圧側シールダイアフラム３４に印加されたとする。
そうすると、高圧側シールダイアフラム３４の裏側の封入液に伝達された過大圧は、高圧側伝導穴３９と高圧側過大圧伝導穴４１を通して低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６の背後を押す。
低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６に与えられた加重よりも過大圧が優るので、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６は変位する。
この変位に伴い高圧側封入液３３が移動し、高圧側シールダイアフラム３４の裏側の封入液がなくなり、高圧側シールダイアフラム３４は高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２に接する。
高圧側シールダイアフラム３４が高圧側過大圧予加重ダイアフラムに接すると、高圧側シールダイアフラム３４の裏側に封入液がなくなるので、それ以上の過大圧はセンサ部２３には伝達されない。
そうすると、高圧側シールダイアフラム３４の裏側の封入液に伝達された過大圧は、高圧側伝導穴３９と高圧側過大圧伝導穴４１を通して低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６の背後を押す。
低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６に与えられた加重よりも過大圧が優るので、低圧側過大圧予加重ダイアフラム３６は変位する。
この変位に伴い高圧側封入液３３が移動し、高圧側シールダイアフラム３４の裏側の封入液がなくなり、高圧側シールダイアフラム３４は高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２に接する。
高圧側シールダイアフラム３４が高圧側過大圧予加重ダイアフラムに接すると、高圧側シールダイアフラム３４の裏側に封入液がなくなるので、それ以上の過大圧はセンサ部２３には伝達されない。
高圧側シールダイアフラム３４が完全に高圧側過大圧予加重ダイアフラム３２に接するときの過大圧は、センサ部２３の破壊圧力以下になるように設計されている。
さらに、封入されている封入液３３、３７は温度により膨張収縮をするが、差圧測定装置の使用温度全範囲においてセンサ部２３の破壊圧力以下ではシールダイアフラム３４、３８と過大圧予加重ダイアフラム３２、３６間に封入されている封入液３３、３７が全て過大圧予加重ダイアフラム３２、３６とボディ２１の接液部３１、３５間に移動する設計となっている。
このように、過大圧保護構造では過大圧予加重ダイアフラム３２、３６の動作は非常に重要である。
さらに、封入されている封入液３３、３７は温度により膨張収縮をするが、差圧測定装置の使用温度全範囲においてセンサ部２３の破壊圧力以下ではシールダイアフラム３４、３８と過大圧予加重ダイアフラム３２、３６間に封入されている封入液３３、３７が全て過大圧予加重ダイアフラム３２、３６とボディ２１の接液部３１、３５間に移動する設計となっている。
このように、過大圧保護構造では過大圧予加重ダイアフラム３２、３６の動作は非常に重要である。
しかしながら、このような装置においては、
ボティの両側面の凹形状に合わせて、ダイアフラムを予め、少なくとも１個の波型（凹形）を有する凹形状に形成しなければならず、形成作業が難しい。
ボティの両側面は凹形状をなし、ダイアフラムが凹形状では皿板ばねと同じようにクリック動作を生じ易く正確な動作が得難い。
ボティの両側面の凹形状に合わせて、ダイアフラムを予め、少なくとも１個の波型（凹形）を有する凹形状に形成しなければならず、形成作業が難しい。
ボティの両側面は凹形状をなし、ダイアフラムが凹形状では皿板ばねと同じようにクリック動作を生じ易く正確な動作が得難い。
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、安価で、特性が安定した差圧測定装置を提供することを目的とする。
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の差圧測定装置においては、
本体ボディに設けられたバックプレート面を覆ってそれぞれ設けられ高圧側と低圧側シールダイアフラム室を構成する高圧側と低圧側シールダイアフラムと、前記シールダイアフラム室にそれぞれ連通された高圧側伝導穴と低圧側伝導穴とを具備する差圧測定装置において、
外側に凸状をなす高圧側と低圧側バックプレート面と、前記高圧側シールダイアフラム室の前記高圧側バックプレート面を覆って設けられ前記高圧側バックプレート面と低圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の高圧側予加重ダイアフラムと、前記低圧側シールダイアフラム室の前記低圧側バックプレート面を覆って設けられ前記低圧側バックプレート面と高圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の低圧側予加重ダイアフラムと、前記本体ボディに設けられ前記低圧側過大圧室と前記低圧側伝導穴とを連通する低圧側過大圧伝導穴と、前記本体ボディに設けられ前記高圧側過大圧室と前記高圧側伝導穴とを連通する高圧側過大圧伝導穴と前記高圧側と低圧側予加重ダイアフラムを覆ってそれぞれ設けられた平板状の高圧側と低圧側シールダイアフラムとを具備したことを特徴とする差圧測定装置。
本体ボディに設けられたバックプレート面を覆ってそれぞれ設けられ高圧側と低圧側シールダイアフラム室を構成する高圧側と低圧側シールダイアフラムと、前記シールダイアフラム室にそれぞれ連通された高圧側伝導穴と低圧側伝導穴とを具備する差圧測定装置において、
外側に凸状をなす高圧側と低圧側バックプレート面と、前記高圧側シールダイアフラム室の前記高圧側バックプレート面を覆って設けられ前記高圧側バックプレート面と低圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の高圧側予加重ダイアフラムと、前記低圧側シールダイアフラム室の前記低圧側バックプレート面を覆って設けられ前記低圧側バックプレート面と高圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の低圧側予加重ダイアフラムと、前記本体ボディに設けられ前記低圧側過大圧室と前記低圧側伝導穴とを連通する低圧側過大圧伝導穴と、前記本体ボディに設けられ前記高圧側過大圧室と前記高圧側伝導穴とを連通する高圧側過大圧伝導穴と前記高圧側と低圧側予加重ダイアフラムを覆ってそれぞれ設けられた平板状の高圧側と低圧側シールダイアフラムとを具備したことを特徴とする差圧測定装置。
本発明の請求項２においては、請求項１記載の差圧測定装置において、
前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなることを特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。
前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなることを特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。
本発明の請求項３においては、請求項２記載の差圧測定装置において、
前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた第１の予加重ダイアフラムと第２の予加重ダイアフラムとよりなることを特徴とする。
前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた第１の予加重ダイアフラムと第２の予加重ダイアフラムとよりなることを特徴とする。
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
予加重ダイアフラム、シールダイアフラム共に平板状で、波形成形が不要となり、低コストで製作でき、低価格が実現できる差圧測定装置が得られる。
左右対称な構造が容易に得られ、特性が安定した差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラムは平板状であるので、バックプレート面と形状が一致させ易く、入力が測定範囲内では、予加重ダイアフラムはボディに密着して移動せず、圧力伝達媒体も移動しないため、管路抵抗に起因する応答遅れがなく、高速応答が実現できる差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラム、シールダイアフラム共に平板状で、波形成形が不要となり、低コストで製作でき、低価格が実現できる差圧測定装置が得られる。
左右対称な構造が容易に得られ、特性が安定した差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラムは平板状であるので、バックプレート面と形状が一致させ易く、入力が測定範囲内では、予加重ダイアフラムはボディに密着して移動せず、圧力伝達媒体も移動しないため、管路抵抗に起因する応答遅れがなく、高速応答が実現できる差圧測定装置が得られる。
本発明の請求項２、請求項３によれば、次のような効果がある。
予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなるので、個々の予加重ダイアフラムに発生する応力を複数分の１に減ずることが出来るので、予加重ダイアフラムを高強度材料ではなく、市販一般の低価格な材料で製作でき、安価な差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなるので、個々の予加重ダイアフラムに発生する応力を複数分の１に減ずることが出来るので、予加重ダイアフラムを高強度材料ではなく、市販一般の低価格な材料で製作でき、安価な差圧測定装置が得られる。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２，図３は図１の動作説明図である。
図において、図７と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図７と相違部分のみ説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２，図３は図１の動作説明図である。
図において、図７と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図７と相違部分のみ説明する。
高圧側と低圧側バックプレート面５１，５２は、外側に凸状をなす。
高圧側予加重ダイアフラム５３は、高圧側シールダイアフラム室５４の高圧側バックプレート面５１を覆って設けられ、高圧側バックプレート面５１と低圧側過大圧室５５を構成し、バックプレート面５１に押圧取付けられ平板状をなす。
高圧側予加重ダイアフラム５３は、高圧側シールダイアフラム室５４の高圧側バックプレート面５１を覆って設けられ、高圧側バックプレート面５１と低圧側過大圧室５５を構成し、バックプレート面５１に押圧取付けられ平板状をなす。
低圧側予加重ダイアフラム５６は、低圧側シールダイアフラム室５７の低圧側バックプレート面５２を覆って設けられ、低圧側バックプレート面５２と高圧側過大圧室５８を構成し、バックプレート面５２に押圧取付けられ平板状をなす。
予加重ダイアフラム５３，５４は、組み立て前は平坦な平板状をなし、バックプレート面５１，５２に押圧取付けることにより、凸形状となっている。
予加重ダイアフラム５３，５４は、組み立て前は平坦な平板状をなし、バックプレート面５１，５２に押圧取付けることにより、凸形状となっている。
低圧側過大圧伝導穴５９は、本体ボディ６１に設けられ、低圧側過大圧室５５と低圧側伝導穴４２とを連通する。
高圧側過大圧伝導穴６２は、本体ボディ６１に設けられ、高圧側過大圧室５８と高圧側伝導穴３９とを連通する。
高圧側と低圧側シールダイアフラム６３，６４とは、高圧側と低圧側予加重ダイアフラム５３，５６を覆ってそれぞれ設けられ、平板状をなす。
高圧側過大圧伝導穴６２は、本体ボディ６１に設けられ、高圧側過大圧室５８と高圧側伝導穴３９とを連通する。
高圧側と低圧側シールダイアフラム６３，６４とは、高圧側と低圧側予加重ダイアフラム５３，５６を覆ってそれぞれ設けられ、平板状をなす。
高圧側シールダイアフラム室５４は、高圧側予加重ダイアフラム５３の直ぐ外側にボディ６１に設けられた高圧側伝導穴３９に通じ、低圧側予加重ダイアフラム５６の内側に設けられた高圧側過大圧伝導穴６２に接続され、差圧センサ２９の一方に通じる。
高圧側シールダイアフラム室５４、高圧側伝導穴３９および高圧側過大圧伝導穴６２で構成される空間には、圧力伝達媒体１０１が封入されている。
高圧側シールダイアフラム室５４、高圧側伝導穴３９および高圧側過大圧伝導穴６２で構成される空間には、圧力伝達媒体１０１が封入されている。
低圧側シールダイアフラム室５７は、低圧側予加重ダイアフラム５６の直ぐ外側にボディ６１に設けられた低圧側伝導穴４２に通じ、高圧側予加重ダイアフラム５３の内側に設けられた低圧側過大圧伝導穴５９に接続され、差圧センサ２９の他方に通じる。
低圧側シールダイアフラム室５７、低圧側伝導穴４２および低圧側過大圧伝導穴５９で構成される空間には、圧力伝達媒体１０２が封入されている。
二組の通路は、互いに交わることはない。
低圧側シールダイアフラム室５７、低圧側伝導穴４２および低圧側過大圧伝導穴５９で構成される空間には、圧力伝達媒体１０２が封入されている。
二組の通路は、互いに交わることはない。
以上の構成において、低圧側に圧力Ｐが加わるとシールダイアフラム６４を介して圧力伝達媒体１０２に圧力が伝達され、低圧側伝導穴４２により差圧センサ２９に圧力Ｐが伝達される。
一方、低圧側の圧力Ｐは低圧側過大圧伝導穴５９により高圧側予加重ダイアフラム５３を加圧する。
一方、低圧側の圧力Ｐは低圧側過大圧伝導穴５９により高圧側予加重ダイアフラム５３を加圧する。
元々平坦である高圧側予加重ダイアフラム５３を凸状に変形させているため、その復元力が圧力Ｐに対抗し、高圧側予加重ダイアフラム５３は変位しない。
予加重ダイアフラム５３，５６の復元力は最大測定範囲の圧力Ｐmaxの約２倍に相当するよう凸形状は設計されており、２Ｐmaxの圧力が加わると予加重ダイアフラム５３，５６は変位しはじめる。
予加重ダイアフラム５３，５６の復元力は最大測定範囲の圧力Ｐmaxの約２倍に相当するよう凸形状は設計されており、２Ｐmaxの圧力が加わると予加重ダイアフラム５３，５６は変位しはじめる。
高圧側予加重ダイアフラム５３の変位は圧力伝達媒体１０１を移動させ、低圧側シールダイアフラム６４も変位する。
圧力Ｐが２Ｐmaxを越え、約３Ｐmaxになると、低圧側シールダイアフラム６４は、低圧側予加重ダイアフラム５６に着座し、それ以上変位しなくなる。
圧力Ｐが２Ｐmaxを越え、約３Ｐmaxになると、低圧側シールダイアフラム６４は、低圧側予加重ダイアフラム５６に着座し、それ以上変位しなくなる。
図２は、低圧側シールダイアフラム６４が低圧側予加重ダイアフラム５６に着座し、高圧側予加重ダイアフラム５３がボディ６１から離れた状態を表している。
圧力Ｐが約３Ｐmaxを越えても、低圧側シールダイアフラム６４は低圧側予加重ダイアフラム５６に接しているため、圧力伝達媒体１０１の圧力は約３Ｐmax以上は上昇せず、差圧センサ２９は約３Ｐmax以上の圧力を受けない。
予加重ダイアフラム５３，５６の動作をグラフに表すと図３に示す如くなる。
圧力Ｐが約３Ｐmaxを越えても、低圧側シールダイアフラム６４は低圧側予加重ダイアフラム５６に接しているため、圧力伝達媒体１０１の圧力は約３Ｐmax以上は上昇せず、差圧センサ２９は約３Ｐmax以上の圧力を受けない。
予加重ダイアフラム５３，５６の動作をグラフに表すと図３に示す如くなる。
この結果、
予加重ダイアフラム５３，５６、シールダイアフラム６３，６４共に平板状で、波形成形が不要となり、低コストで製作でき、低価格が実現できる差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラム５３，５６、シールダイアフラム６３，６４共に平板状で、波形成形が不要となり、低コストで製作でき、低価格が実現できる差圧測定装置が得られる。
左右対称な構造が容易に得られ、特性が安定した差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラム５３，５６は平板状であるので、バックプレート面５１，５２と形状が一致させ易く、入力が測定範囲内では、予加重ダイアフラム５３，５６はボディ６１に密着して移動せず、圧力伝達媒体１０１，１０２も移動しないため、管路抵抗に起因する応答遅れがなく、高速応答が実現できる差圧測定装置が得られる。
予加重ダイアフラム５３，５６は平板状であるので、バックプレート面５１，５２と形状が一致させ易く、入力が測定範囲内では、予加重ダイアフラム５３，５６はボディ６１に密着して移動せず、圧力伝達媒体１０１，１０２も移動しないため、管路抵抗に起因する応答遅れがなく、高速応答が実現できる差圧測定装置が得られる。
図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、高圧側予加重ダイアフラム７１と低圧側予加重ダイアフラム７２とは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなる。
この場合は、高圧側予加重ダイアフラム７１は，密着して重ね合わされた高圧側の第１の予加重ダイアフラム７１１と高圧側の第２の予加重ダイアフラム７１２とよりなる。
低圧側予加重ダイアフラム７２は，密着して重ね合わされた低圧側の第１の予加重ダイアフラム７２１と低圧側の第２の予加重ダイアフラム７２２とよりなる。
本実施例においては、高圧側予加重ダイアフラム７１と低圧側予加重ダイアフラム７２とは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなる。
この場合は、高圧側予加重ダイアフラム７１は，密着して重ね合わされた高圧側の第１の予加重ダイアフラム７１１と高圧側の第２の予加重ダイアフラム７１２とよりなる。
低圧側予加重ダイアフラム７２は，密着して重ね合わされた低圧側の第１の予加重ダイアフラム７２１と低圧側の第２の予加重ダイアフラム７２２とよりなる。
以上の構成において、図１実施例の予加重ダイアフラム５３，５６は、この場合は、２Ｐmaxを超える圧力が加わるとボディ６１から離れるように変位するから、ボディ６１に溶接で固定されときに予加重ダイアフラム５３，５６に発生している応力σ１は次式となる。
σ１＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×2Ｐmax÷ｔ2
ここで、Ｅ：予加重ダイアフラム材料の縦弾性係数、
ｒ：半径、
ｔ：板厚
σ１＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×2Ｐmax÷ｔ2
ここで、Ｅ：予加重ダイアフラム材料の縦弾性係数、
ｒ：半径、
ｔ：板厚
さらに、シールダイアフラム６３，６４が予加重ダイアフラム５３，５６に着座する圧力は、この場合は、３Ｐmaxであるから、このときに予加重ダイアフラム５３，５６に発生する応力σ２は
σ２＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×３Ｐmax÷ｔ2
この応力に耐えるため予加重ダイアフラム５３，５６には高強度材料を採用する必要があり、コストを押し上げる。
σ２＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×３Ｐmax÷ｔ2
この応力に耐えるため予加重ダイアフラム５３，５６には高強度材料を採用する必要があり、コストを押し上げる。
図４実施例では、圧力Ｐを２枚のダイアフラム７１１，７１２で分担するので、第１の予加重ダイアフラム７１１，７２１に発生する応力σは次の式で表される。
σ＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×(Ｐ/2)÷ｔ2
第２の予加重ダイアフラム７２１，７２２にも同じ応力が発生する。
Ｐ＝２Ｐmaxのときの応力σ３は
σ3＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×(2Ｐmax/2)÷ｔ2
σ1との比較で分かるように、発生応力は半減する。
σ＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×(Ｐ/2)÷ｔ2
第２の予加重ダイアフラム７２１，７２２にも同じ応力が発生する。
Ｐ＝２Ｐmaxのときの応力σ３は
σ3＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×(2Ｐmax/2)÷ｔ2
σ1との比較で分かるように、発生応力は半減する。
図５は、低圧側に３Ｐmaxの圧力が加わり、低圧側のシールダイアフラム６４が第２の予加重ダイアフラム７２２に着座し、高圧側の第１の保護ダイアフラム７１１がボディ６１から離れた状態を表している。
低圧側に３Ｐmax以上の圧力が加わっても、シールダイアフラム６４は第２の予加重ダイアフラム７２２に密着しているため、差圧センサ２９には３Ｐmaxを越える圧力は伝達されず、差圧センサ２９は過大な圧力から保護される。
低圧側に３Ｐmax以上の圧力が加わっても、シールダイアフラム６４は第２の予加重ダイアフラム７２２に密着しているため、差圧センサ２９には３Ｐmaxを越える圧力は伝達されず、差圧センサ２９は過大な圧力から保護される。
差圧測定装置の最大測定範囲の圧力Ｐmaxが大きくなると予加重ダイアフラム５３，５６に発生する応力が大きくなる。
応力σ＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×Ｐmax÷ｔ2
ここで、Ｅ：縦弾性係数、
ｒ：ダイアフラム半径、
ｔ：板厚
応力σ＝(3/4)×Ｅ×ｒ2×Ｐmax÷ｔ2
ここで、Ｅ：縦弾性係数、
ｒ：ダイアフラム半径、
ｔ：板厚
応力を小さくするには予加重ダイアフラム５３，５６の板厚ｔを厚くすれば良いが、２Ｐmaxで予加重ダイアフラム５３，５６は変位し始めなければならないという制約のため、いたずらに板厚を厚くすることはできない。
例えば、高強度材料として引張強度が1900N/mm2を越えるマルエージング鋼があるが、高強度材料にも強度には限界があり、しかも、極めて高価格である。
例えば、高強度材料として引張強度が1900N/mm2を越えるマルエージング鋼があるが、高強度材料にも強度には限界があり、しかも、極めて高価格である。
一方、ＪＩＳ規格の材料の一つであるSUS631ステンレスの引張強度は1100N/mm2であるが、市場性が高く低価格である。
予加重ダイアフラムを２重に、あるいは複数枚化することにより予加重ダイアフラムに発生する応力を抑え、低価格材料を使用することができることになる。
予加重ダイアフラムを２重に、あるいは複数枚化することにより予加重ダイアフラムに発生する応力を抑え、低価格材料を使用することができることになる。
この結果、予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなるので、個々の予加重ダイアフラムに発生する応力を複数分の１に減ずることが出来るので、予加重ダイアフラムを高強度材料ではなく、市販一般の低価格な材料で製作でき、安価な差圧測定装置が得られる。
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
１０ 差圧測定装置
１１ 圧力検出部
１２ 増幅部
１３ 高圧側フランジ
１４ 低圧側フランジ
１５ 受圧部
１６ ナット
１７ ボルト
２１ ボディ
２２ リング
２３ センサ部
２４ 高圧側ダイアフラム部
２５ 低圧側ダイアフラム部
２６ 高圧側封入液伝達穴部
２７ 低圧側封入液伝達穴部
２８ ターミナル
２９ 差圧センサ
３０ａ ハーメチック端子
３０ｂ ハーメチック端子
３１ 高圧側接液部
３２ 高圧側過大圧予加重ダイアフラム
３３ 高圧側封入液
３４ 高圧側シールダイアフラム
３５ 低圧側接液部
３６ 低圧側過大圧予加重ダイアフラム
３７ 低圧側封入液
３８ 低圧側シールダイアフラム
３９ 高圧側伝導穴
４０ 高圧側センサ伝導穴
４１ 高圧側過大圧伝導穴
４２ 低圧側伝導穴
４３ 低圧側センサ伝導穴
４４ 低圧側過大圧伝導穴
５１ 高圧側バックプレート面
５２ 低圧側バックプレート面
５３ 高圧側予加重ダイアフラム
５４ 高圧側シールダイアフラム室
５５ 低圧側過大圧室
５６ 低圧側予加重ダイアフラム
５７ 低圧側シールダイアフラム室
５８ 高圧側過大圧室
５９ 低圧側過大圧伝導穴
６１ 本体ボディ
６２ 高圧側過大圧伝導穴
６３ 高圧側シールダイアフラム
６４ 低圧側シールダイアフラム
７１ 高圧側予加重ダイアフラム
７１１ 高圧側の第１の予加重ダイアフラム
７１２ 高圧側の第２の予加重ダイアフラム
７２ 低圧側予加重ダイアフラム
７２１ 低圧側の第１の予加重ダイアフラム
７２２ 低圧側の第２の予加重ダイアフラム
１０１ 封入液
１０２ 封入液
Ｐ 圧力
１１ 圧力検出部
１２ 増幅部
１３ 高圧側フランジ
１４ 低圧側フランジ
１５ 受圧部
１６ ナット
１７ ボルト
２１ ボディ
２２ リング
２３ センサ部
２４ 高圧側ダイアフラム部
２５ 低圧側ダイアフラム部
２６ 高圧側封入液伝達穴部
２７ 低圧側封入液伝達穴部
２８ ターミナル
２９ 差圧センサ
３０ａ ハーメチック端子
３０ｂ ハーメチック端子
３１ 高圧側接液部
３２ 高圧側過大圧予加重ダイアフラム
３３ 高圧側封入液
３４ 高圧側シールダイアフラム
３５ 低圧側接液部
３６ 低圧側過大圧予加重ダイアフラム
３７ 低圧側封入液
３８ 低圧側シールダイアフラム
３９ 高圧側伝導穴
４０ 高圧側センサ伝導穴
４１ 高圧側過大圧伝導穴
４２ 低圧側伝導穴
４３ 低圧側センサ伝導穴
４４ 低圧側過大圧伝導穴
５１ 高圧側バックプレート面
５２ 低圧側バックプレート面
５３ 高圧側予加重ダイアフラム
５４ 高圧側シールダイアフラム室
５５ 低圧側過大圧室
５６ 低圧側予加重ダイアフラム
５７ 低圧側シールダイアフラム室
５８ 高圧側過大圧室
５９ 低圧側過大圧伝導穴
６１ 本体ボディ
６２ 高圧側過大圧伝導穴
６３ 高圧側シールダイアフラム
６４ 低圧側シールダイアフラム
７１ 高圧側予加重ダイアフラム
７１１ 高圧側の第１の予加重ダイアフラム
７１２ 高圧側の第２の予加重ダイアフラム
７２ 低圧側予加重ダイアフラム
７２１ 低圧側の第１の予加重ダイアフラム
７２２ 低圧側の第２の予加重ダイアフラム
１０１ 封入液
１０２ 封入液
Ｐ 圧力
Claims (3)
- 本体ボディに設けられたバックプレート面を覆ってそれぞれ設けられ高圧側と低圧側シールダイアフラム室を構成する高圧側と低圧側シールダイアフラムと、前記シールダイアフラム室にそれぞれ連通された高圧側伝導穴と低圧側伝導穴とを具備する差圧測定装置において、
外側に凸状をなす高圧側と低圧側バックプレート面と、
前記高圧側シールダイアフラム室の前記高圧側バックプレート面を覆って設けられ前記高圧側バックプレート面と低圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の高圧側予加重ダイアフラムと、
前記低圧側シールダイアフラム室の前記低圧側バックプレート面を覆って設けられ前記低圧側バックプレート面と高圧側過大圧室を構成し前記バックプレート面に押圧取付けられた平板状の低圧側予加重ダイアフラムと、
前記本体ボディに設けられ前記低圧側過大圧室と前記低圧側伝導穴とを連通する低圧側過大圧伝導穴と、
前記本体ボディに設けられ前記高圧側過大圧室と前記高圧側伝導穴とを連通する高圧側過大圧伝導穴と
前記高圧側と低圧側予加重ダイアフラムを覆ってそれぞれ設けられた平板状の高圧側と低圧側シールダイアフラムと
を具備したことを特徴とする差圧測定装置。 - 前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた複数枚の予加重ダイアフラムよりなること
を特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。 - 前記予加重ダイアフラムは，密着して重ね合わされた第１の予加重ダイアフラムと第２の予加重ダイアフラムとよりなること
を特徴とする請求項２記載の差圧測定装置。
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- 2004-01-20 JP JP2004011337A patent/JP4186824B2/ja not_active Expired - Lifetime
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