JPH1090093A - ダイアフラムおよび圧力センサ - Google Patents
ダイアフラムおよび圧力センサInfo
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- JPH1090093A JPH1090093A JP8242821A JP24282196A JPH1090093A JP H1090093 A JPH1090093 A JP H1090093A JP 8242821 A JP8242821 A JP 8242821A JP 24282196 A JP24282196 A JP 24282196A JP H1090093 A JPH1090093 A JP H1090093A
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- Japan
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- diaphragm
- stainless steel
- pressure sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐食性を有するにもかかわらず、構造の簡易
な圧力センサを提供する。 【解決手段】 少なくとも一部に薄肉部を有する圧力セ
ンサ用ダイヤフラムにおいて、ダイアフラムはオーステ
ナイト系ステンレス鋼を用い、目的とする形状に成形す
る工程において、目的形状の少なくとも一部を鍛造加工
によって成形する。
な圧力センサを提供する。 【解決手段】 少なくとも一部に薄肉部を有する圧力セ
ンサ用ダイヤフラムにおいて、ダイアフラムはオーステ
ナイト系ステンレス鋼を用い、目的とする形状に成形す
る工程において、目的形状の少なくとも一部を鍛造加工
によって成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに係
り、特に流体等の圧力を検出する圧力センサに関する。
り、特に流体等の圧力を検出する圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、オーステナイト系ステンレス鋼
製の成形体は、特に耐蝕性に優れているため、各種の化
学装置用部品として広く使用されている。
製の成形体は、特に耐蝕性に優れているため、各種の化
学装置用部品として広く使用されている。
【０００３】このため、耐蝕性に優れるオーステナイト
系ステンレス鋼を腐食性媒体の圧力を検出する圧力セン
サ用ダイアフラムに使用する場合、オーステナイト系ス
テンレス鋼は、耐蝕性には優れるものの、０．２％耐力
が２０〜４０ｋｇｆ／ｍｍ2程度と、同じステンレス鋼
である析出硬化型ステンレス鋼の１００〜１５０ｋｇｆ
／ｍｍ2 と比較すると、極端に低く、弾性に劣るので、
耐力に安全率を考慮するとオーステナイト系ステンレス
鋼を用いたダイアフラムが流体圧力から受ける歪の大き
さを大きな値に設定することができない。このため、オ
ーステナイト系ステンレス鋼を用いたダイアフラムは、
流体圧力を直接ダイアフラムに設置した歪ゲージ等で電
気信号に変換する構造の圧力センサには、感度が低くな
るため一般的に使用されておらず、隔膜型圧力センサの
隔膜として使用されている。
系ステンレス鋼を腐食性媒体の圧力を検出する圧力セン
サ用ダイアフラムに使用する場合、オーステナイト系ス
テンレス鋼は、耐蝕性には優れるものの、０．２％耐力
が２０〜４０ｋｇｆ／ｍｍ2程度と、同じステンレス鋼
である析出硬化型ステンレス鋼の１００〜１５０ｋｇｆ
／ｍｍ2 と比較すると、極端に低く、弾性に劣るので、
耐力に安全率を考慮するとオーステナイト系ステンレス
鋼を用いたダイアフラムが流体圧力から受ける歪の大き
さを大きな値に設定することができない。このため、オ
ーステナイト系ステンレス鋼を用いたダイアフラムは、
流体圧力を直接ダイアフラムに設置した歪ゲージ等で電
気信号に変換する構造の圧力センサには、感度が低くな
るため一般的に使用されておらず、隔膜型圧力センサの
隔膜として使用されている。
【０００４】ここで、この隔膜型圧力センサとは、歪検
出機構と隔膜を個別に備え、隔膜が測定対象である流体
と直接接触して流体圧の圧力方向へ一次変位を起こし、
この隔膜の一次変位を何らかの伝達媒体によって他方の
歪検出構造体に伝達し、電気信号に変換する構造を呈す
る圧力センサである。
出機構と隔膜を個別に備え、隔膜が測定対象である流体
と直接接触して流体圧の圧力方向へ一次変位を起こし、
この隔膜の一次変位を何らかの伝達媒体によって他方の
歪検出構造体に伝達し、電気信号に変換する構造を呈す
る圧力センサである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、腐蝕性媒体
の圧力を検出する目的においてオーステナイト系ステン
レス鋼を隔膜として使用する隔膜型圧力センサにあって
は、隔膜と歪検出機構間の変位の伝達を行う手段とし
て、隔膜と歪検出構造体の空洞部に液体を封入したり、
あるいは隔膜と歪検出構造体をロッド等で機械的に連結
するといった手段等が採られているが、これらは部品点
数が多く、構造が複雑であり、封入液の封止やロッドの
接着等による連結の際に歪検出機構に変位が生じ易く、
機器組立、調整が困難である、といった問題点を有す
る。また、これら伝達機構は被測定物の変位だけを純粋
に測定することが難しく、ダイアフラム部材の形成材料
と封入液やロッド等の接続部の熱膨張係数の相違により
圧力センサの零点出力の変動等の熱的な影響も生じるこ
ととなる。さらには、これらの熱影響は機器調整を困難
にするとともに、測定精度が低下するといった問題点も
ある。
の圧力を検出する目的においてオーステナイト系ステン
レス鋼を隔膜として使用する隔膜型圧力センサにあって
は、隔膜と歪検出機構間の変位の伝達を行う手段とし
て、隔膜と歪検出構造体の空洞部に液体を封入したり、
あるいは隔膜と歪検出構造体をロッド等で機械的に連結
するといった手段等が採られているが、これらは部品点
数が多く、構造が複雑であり、封入液の封止やロッドの
接着等による連結の際に歪検出機構に変位が生じ易く、
機器組立、調整が困難である、といった問題点を有す
る。また、これら伝達機構は被測定物の変位だけを純粋
に測定することが難しく、ダイアフラム部材の形成材料
と封入液やロッド等の接続部の熱膨張係数の相違により
圧力センサの零点出力の変動等の熱的な影響も生じるこ
ととなる。さらには、これらの熱影響は機器調整を困難
にするとともに、測定精度が低下するといった問題点も
ある。
【０００６】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、耐蝕性を有するにもかかわらず、変
位伝達機構を用いずに被測定物の変位だけを純粋に歪と
して検出することができ、構造が簡易で、機器組立、調
整が容易な圧力センサを提供することを目的とする。
されたものであり、耐蝕性を有するにもかかわらず、変
位伝達機構を用いずに被測定物の変位だけを純粋に歪と
して検出することができ、構造が簡易で、機器組立、調
整が容易な圧力センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体等の圧力
を検出する圧力センサにおいて、この圧力センサに使用
されるダイアフラムの材料としてはオーステナイト系ス
テンレス鋼が使用され、このダイアフラムを目的とする
形状に成形する工程において目的形状の少なくとも一部
を鍛造加工によって成形されていることを特徴とする。
を検出する圧力センサにおいて、この圧力センサに使用
されるダイアフラムの材料としてはオーステナイト系ス
テンレス鋼が使用され、このダイアフラムを目的とする
形状に成形する工程において目的形状の少なくとも一部
を鍛造加工によって成形されていることを特徴とする。
【０００８】本発明においては、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の加工硬化率が大きいことを利用し、オーステ
ナイト系ステンレス鋼を鍛造加工によって成形すること
から高強度を得て、ダイアフラムが流体圧力から受ける
歪をダイアフラムに設置した歪ゲージ等を用いて電気信
号に直接変換する構造の圧力センサの利用を可能とす
る。また、耐蝕性を有するにもかかわらず、隔膜型圧力
センサと比較して機器組立、調整が容易で、しかも、伝
達機構を用いず被測定物の圧力を純粋に歪検出できるこ
とから、測定環境の温度変化によるセンサ特性の変動が
極めて小さい。
ンレス鋼の加工硬化率が大きいことを利用し、オーステ
ナイト系ステンレス鋼を鍛造加工によって成形すること
から高強度を得て、ダイアフラムが流体圧力から受ける
歪をダイアフラムに設置した歪ゲージ等を用いて電気信
号に直接変換する構造の圧力センサの利用を可能とす
る。また、耐蝕性を有するにもかかわらず、隔膜型圧力
センサと比較して機器組立、調整が容易で、しかも、伝
達機構を用いず被測定物の圧力を純粋に歪検出できるこ
とから、測定環境の温度変化によるセンサ特性の変動が
極めて小さい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添附図面を参照して本発明
の一実施例について説明する。図１は本発明における圧
力センサの要部断面図である。図中符号１はダイアフラ
ムであり、このダイアフラム１はオーステナイト系ステ
ンレス鋼（より具体的にはＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６
Ｌ）で形成されている。このダイアフラム１には底部１
ａが一体的に形成されており、この底部１ａの受圧面に
相当する内面中央には受圧面が受けた圧力を歪ゲージ設
置面である外面側へ適切に伝達するために突起部１ｃが
形成されている。このため、このダイアフラム１は断面
内面形状がＥ型のものである。図２に示すように、この
底部１ａの上面には絶縁膜２が設けられ、この絶縁膜２
の上面には歪ゲージ３，３，３，…が載置されている。
この歪ゲージ３は保護膜４で封じ込まれている。
の一実施例について説明する。図１は本発明における圧
力センサの要部断面図である。図中符号１はダイアフラ
ムであり、このダイアフラム１はオーステナイト系ステ
ンレス鋼（より具体的にはＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６
Ｌ）で形成されている。このダイアフラム１には底部１
ａが一体的に形成されており、この底部１ａの受圧面に
相当する内面中央には受圧面が受けた圧力を歪ゲージ設
置面である外面側へ適切に伝達するために突起部１ｃが
形成されている。このため、このダイアフラム１は断面
内面形状がＥ型のものである。図２に示すように、この
底部１ａの上面には絶縁膜２が設けられ、この絶縁膜２
の上面には歪ゲージ３，３，３，…が載置されている。
この歪ゲージ３は保護膜４で封じ込まれている。
【００１０】このような構成の圧力センサにおいて、被
測定物である流体はダイヤフラムの空洞部１ｂ内に充満
し、底部１ａを変形せしめる。この底部１ａの変形によ
り歪ゲージ３もまた変形し、この歪ゲージ３の変形が電
気的に検出され、電線等を介して圧力センサ外に取り出
され、流体圧力が測定される。
測定物である流体はダイヤフラムの空洞部１ｂ内に充満
し、底部１ａを変形せしめる。この底部１ａの変形によ
り歪ゲージ３もまた変形し、この歪ゲージ３の変形が電
気的に検出され、電線等を介して圧力センサ外に取り出
され、流体圧力が測定される。
【００１１】以下、本発明の圧力センサで使用されるダ
イアフラムの製造方法について説明する。本実施例にお
いては、予め円柱形状に予備成形された成形用材料の空
洞の受圧面を含む少なくとも一部分を冷間鍛造し、ダイ
アフラム１の内面形状を作った。ここで、本実施例にあ
っては、寸法精度の観点から冷間鍛造を採用したが、こ
れに限定されるものではなく、熱間鍛造等いずれの鍛造
法を採用しても良い。このように鍛造加工を施した中間
成形体には、鍛造工程中の物理的衝撃によって部分的又
は全体的に加工硬化が起こる。本実施例では中間成形体
の硬さは３００ＨＶ以上の値を得ることができた。な
お、成形体の外面形状は鍛造、切削等の任意の加工法で
成形することができる。また、圧力センサを用いる圧力
や環境に応じて、鍛造加工時に生じた加工歪の一部を成
形体を温度４００〜７００℃、加熱保持時間30分以上で
加熱することで和らげることができた。この歪除去は鍛
造後の成形工程において、中間成形体加工後、ダイアフ
ラム加工後のいずれも摘要できる。
イアフラムの製造方法について説明する。本実施例にお
いては、予め円柱形状に予備成形された成形用材料の空
洞の受圧面を含む少なくとも一部分を冷間鍛造し、ダイ
アフラム１の内面形状を作った。ここで、本実施例にあ
っては、寸法精度の観点から冷間鍛造を採用したが、こ
れに限定されるものではなく、熱間鍛造等いずれの鍛造
法を採用しても良い。このように鍛造加工を施した中間
成形体には、鍛造工程中の物理的衝撃によって部分的又
は全体的に加工硬化が起こる。本実施例では中間成形体
の硬さは３００ＨＶ以上の値を得ることができた。な
お、成形体の外面形状は鍛造、切削等の任意の加工法で
成形することができる。また、圧力センサを用いる圧力
や環境に応じて、鍛造加工時に生じた加工歪の一部を成
形体を温度４００〜７００℃、加熱保持時間30分以上で
加熱することで和らげることができた。この歪除去は鍛
造後の成形工程において、中間成形体加工後、ダイアフ
ラム加工後のいずれも摘要できる。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、上述のようにオーステナイト
ステンレス鋼を鍛造加工で成形したことにより、筒状部
材の材料であるステンレス鋼の機械的性質の向上を図る
ことができ、圧力センサ用ダイアフラムとしての利用を
可能とする。また、耐蝕性を有するにもかかわらず、隔
膜型圧力センサと比較して部品数の少ない簡単な構造と
することができ、生産性の向上、コストダウン等の効果
がある。更に、伝達機構を用いず被測定物の変位を純粋
に歪ゲージで測定でき、測定環境の温度変化によるセン
サ特性の変動を極めて小さくすることができる。
ステンレス鋼を鍛造加工で成形したことにより、筒状部
材の材料であるステンレス鋼の機械的性質の向上を図る
ことができ、圧力センサ用ダイアフラムとしての利用を
可能とする。また、耐蝕性を有するにもかかわらず、隔
膜型圧力センサと比較して部品数の少ない簡単な構造と
することができ、生産性の向上、コストダウン等の効果
がある。更に、伝達機構を用いず被測定物の変位を純粋
に歪ゲージで測定でき、測定環境の温度変化によるセン
サ特性の変動を極めて小さくすることができる。
【図１】本発明における圧力センサの要部断面図であ
る。
る。
【図２】図１中ＩＩ部の拡大図である。
１…ダイアフラム １ａ…底部 ２…絶縁膜 ３…歪ゲージ ４…保護膜
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも一部に薄肉部を有するダイア
フラムにおいて、このダイアフラムの材料としてはオー
ステナイト系ステンレス鋼が使用され、このダイアフラ
ムを目的とする形状に成形する工程において目的形状の
少なくとも一部を鍛造加工によって成形されていること
を特徴とするダイアフラム。 - 【請求項２】 流体等の圧力を検出する圧力センサにお
いて、この圧力センサに使用されるダイアフラムの材料
としてはオーステナイト系ステンレス鋼が使用され、こ
のダイアフラムを目的とする形状に成形する工程におい
て目的形状の少なくとも一部を鍛造加工によって成形さ
れていることを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24282196A JP3598181B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | ダイアフラムおよび圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24282196A JP3598181B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | ダイアフラムおよび圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090093A true JPH1090093A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3598181B2 JP3598181B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=17094802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24282196A Expired - Fee Related JP3598181B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | ダイアフラムおよび圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3598181B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945717A1 (de) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Mettler-Toledo GmbH | Elastisch verformbares Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP2018087730A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | セイコーインスツル株式会社 | ダイヤフラム、ダイヤフラムを用いた圧力センサ、ダイヤフラムの製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052041U (ja) * | 1992-05-21 | 1993-01-14 | 株式会社共和電業 | 圧力変換器 |
| JPH07133867A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Daido Steel Co Ltd | 圧力センサー部品とその製造方法 |
| JPH0829280A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-02 | Nippon Denshi Ion:Kk | 圧力センサの製造方法および圧力センサ |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24282196A patent/JP3598181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052041U (ja) * | 1992-05-21 | 1993-01-14 | 株式会社共和電業 | 圧力変換器 |
| JPH07133867A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Daido Steel Co Ltd | 圧力センサー部品とその製造方法 |
| JPH0829280A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-02 | Nippon Denshi Ion:Kk | 圧力センサの製造方法および圧力センサ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945717A1 (de) * | 1998-03-26 | 1999-09-29 | Mettler-Toledo GmbH | Elastisch verformbares Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6409845B1 (en) | 1998-03-26 | 2002-06-25 | Mettler-Toledo Gmbh | Elastic component for a precision instrument and process for its manufacture |
| JP2018087730A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | セイコーインスツル株式会社 | ダイヤフラム、ダイヤフラムを用いた圧力センサ、ダイヤフラムの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3598181B2 (ja) | 2004-12-08 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040625 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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