JPS614934A - 差圧センサー組立て体 - Google Patents

差圧センサー組立て体

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JPS614934A
JPS614934A JP60124065A JP12406585A JPS614934A JP S614934 A JPS614934 A JP S614934A JP 60124065 A JP60124065 A JP 60124065A JP 12406585 A JP12406585 A JP 12406585A JP S614934 A JPS614934 A JP S614934A
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JP
Japan
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orifice
differential pressure
pressure sensor
sensor assembly
diaphragm
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JP60124065A
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English (en)
Inventor
パトリツク・アンドリユー・ジエンキンス
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Borg Warner Corp
Original Assignee
Borg Warner Corp
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Publication date
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
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    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule
    • G01F1/383—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule with electrical or electro-mechanical indication
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms

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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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は液抹か気体の流体媒体の圧力を測定する際に使
用する圧力センサーに係るものである。
（ロ）従来の技術 従来技術として知られて℃・る圧力センサーは一般にコ
ンデンサの１つの極板すなわち電極を形成する圧力すな
わち力応答ダイヤフラムである。この電極すなわちコン
デンサ極板は変形しやすく、その変形程度を変位せしめ
られない第２の電極手段すなわち容量性極板にたとえら
れる。変形によりそのような容量性極板間の距離を変化
させるに従い、変形を変形力に関連させるため校正でき
る電気的信号または電気的に置き換えできる信号が生じ
る。そのようなコンデンサーすなわち変換器の製造方法
は当業界に良く知られている。
今日使用している容量性センサー構造体の１つの固有の
部品はセラミックのダイヤフラムオペレータである。し
かしながら、ダイヤフラムの変形はその両面に作用する
差動力によるものである。
この差動力は次いで電極手段すなわち容量性極板センサ
ーを通して電気的アナログ信号に変えられ、この電極手
段すなわち容量性極板センサーは事実そのようなダイヤ
フラムオ破レータの変形すなわち変位を測定する。これ
らアナログ信号を次（・て校正すなわち測定すなわち検
知したパラメータに関連させる。このような可変容量の
センサーが米国特許第３．８５９，５７５号に例示して
あり、このこれら桿と極板とは力を桿にかげたカを測定
するよう目盛りを付した容量性すなわち分離した電極に
かげる。更に詳細にいえば、この米国特許の第４図に示
した具体例は電極板５．２３間の距離を増大するため桿
９０にかける力を生じる。ダイヤフラムすなわち極板９
６が桿９ｏを一次的に中心決めするため設けてありこの
極板には圧力逃がし孔を設けることができる。従って、
測定のため電極に伝達する力が桿９０を介して送られる
。あるいは１だ、圧力は第１図に示した如く室３１を経
て桿９０に伝達されこの力はダイヤフラムの下面に作用
する。しかしながら、そのような力は表面５の両面間の
圧力差として測定する。
地下層の圧力を表示する手段が米国特許第　。
４、１２５．０２’７号に記載しである。この特許には
オリフィスにわたる差圧にではなく周囲圧力の変化に応
答する可変容量のセンサーが示しである。
更［−ｉだ、このセンサーはそのダイヤスラムオはレー
タから電極すなわち固定子２４を保持する中心決め手段
として延びているアームを使用する。
しかしながら、オリフィスにわたる差圧を測定する手段
が設けてｒｃいしまたこのセンサーに組み合わせた電子
機器を保護するかその保護的環境を形成するため遠隔個
所でそのような測定を行う手段も記載されていない。米
国時Ｆ［４，３８２，１，７７号にはノックと飛音とを
検出する圧電的圧力センサーが記載されている。このセ
ンサーは膜ダイヤフラムをシリンダ内に位置決めして内
燃機関用のシリンダヘッドに固着されるようにしである
。測定する力は膜１５ｖｃ生じる。この特許の場合にも
構造体には流路のオリフィスにわたる差圧を生じるよう
にしてない。検知した圧力と比較する基準圧力は大気で
も真空でも良いがこの基準圧力はオリフィスにわたる圧
力降下ではない。
差圧変換器が米国特許第４，３８２，３８５号に記載さ
れている。この変換器は感圧ダイヤフラムまたはベロー
ズの両側に接続した１対の圧力口孔を有する気密の被包
を含んでいる。差圧により生じた力は直接にか力伝達構
造体を介して応力感知共振器に送られる。この構造では
測定信号を生じろため共振部材または共振感知部材と共
働してベローズオ投レータを使用する。米国特許第４．
（１８９，０ろ６には支持体にそれに相対的に運動する
よう装着したダイヤフラム部材を有する容量形負荷電池
が記載されている。しかしながら、そのようなダイヤフ
ラムを動かす力を生じるためダイヤフラム面にわたり圧
力すなわち差圧ケ伝えることは示してない。更にまた、
負荷をかけて（・る間に半径方向の曲げ応力を減少する
ようダイヤスラムと支持ボタンとの間の関係を定めてあ
り、このことはすべての負荷を電子的構造体の外部にか
けることを意味する。従って、この米国特許では電子的
部品用の保護的環境を設ける必要のあることを認めてい
る。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 以上述べた米国特許の装置の目的はかげたカを測定する
ため可変容量影信号を発生することである。この測定結
果はコンデンサ極板間の距離に比例するかその１関数で
ある。前記に引用した米国特許は電子部品をきびしい環
境に導くことに伴う問題を認識して℃・るが有効な解決
策を提案しなかった。米国特許第４，３８２，６７７号
の場合には、センサーには装置をきびしい環境に導くこ
とに伴う問題を克服するため高価な電子的構造体で部分
的に包んだ。力を測定する同様な装置がエバレット・チ
ャーレス書マーケツテイング・サービスズ・インコーホ
レイテッド（Ｅｖｅｒｅｔ’ｔ　ＣｈａｒｌｅｓｓＭａ
ｒｋｅｔｉｎｇ　５ｅｒｖｉｃｅｓ、　Ｉｎｃ、　）が
発表している。
同社の型式ＦＴ６５５は圧力変換ダイヤフラムを動かす
ため機械的アームと接触した力変換器を含んでいる。こ
の装置は特に圧縮力にさらされる環境に使用するものと
して宣伝されている。
に）問題を解決するための手段 （ホ）作用 本発明は高温で粒子を連行している流体を含むことのあ
るきびしい環境においてオリフィスにわたる差圧を測定
する手段を提供するものである。
この手段は電子的回路を熱、腐食または誘電の劣化作用
にさらすことなく特に容量的圧力センサーである圧力セ
ンサーを使用する。従って、オリフ。
イスにわたり絶えず圧力降下を生じ、オリフィスが既知
の寸法であると、オリフィスは流量を測定する手段とな
る。本発明は流体の流れまたけ圧力降下を検知し差圧を
容量的圧力センサーの如き電極変換手段に変換器に極端
な熱捷たは腐食性雰囲気を導くことなく流体流通路にお
けるオリフィスにわたる流体の圧力降下を遠隔で測定す
る差圧センサー組立て体”を包含するものである。この
センサー組立て体は２つめ構成要素、すなわち、変換器
と変換器に差圧を伝達する圧力感知転送手段とを含んで
いる。このような構造にすると組立てを容易にし、敏感
な電子的構成要素と変換器の電子的構成要素を取り巻く
誘電雰囲気を保持する手段とを保護する。従って、電子
的センサーを使用して差圧を検知するがこのセンサーは
潜在的破壊環境から絶縁されて℃・ろ。
（へ）実施例 流体媒体の圧力を測定するため使用する差圧センサー組
立て体１０の部品間の関係が図示しである。図示しであ
るように、センサー組立て体１０は３つの個別の構成要
素、すなわち、変換手段１２と、感知および圧力応答伝
達手段１２と流体通路１ｓｖｃおけるオリフィス１６と
を含んでいる。
変換手段１２は第１のダイヤフラムオペレータ２０と、
カバーすなわちハウジング２２とカバー２２とダイヤフ
ラムオペレータ２０とにより形成した室２６内に位置決
めしたコンデンサ極板２４とを有している。コンデンサ
極板２４は下面２８と上面ろ０とを有している。好まし
いのは容量性圧力変換器である変換手段はそのダイヤフ
ラムオペレータ２０をゆがんでいない基準位置で示しで
ある。この基準位置では、コンデンサ極板２４は表面２
８に装着されダイヤフラムオーＳレータ２０が形成する
対向面ろ２に装着したコンデンサ極板（図示せず）と平
行な電極すなわちキャパシタンス極板（図示せず）を有
している。ダイヤフラムオペレータ２０がゆが捷される
に従い、表面２８、ろ２上の極板間のキャパシタンスは
変化する。これら表面２８．３２上の極板は任意適当な
電気回路（図示せず）と共働する電子的信号手段から成
る。キャパシタンスはダイヤフラムの変形量の変化と共
に変化して対応して変化する信号を生じ、この信号は当
業界に知られているようにダイヤフラム第４レータ２０
のゆがみを生じる力に関連せしめることができる。
伝達手段１４は被包６６を形成する壁構造体３４を含ん
でいる。被包６６内には第２のダイヤフラムオペレータ
６８が位置決めされ、このオはレータは壁構造体３４と
共働して入口室４０と出口室４２とを形成する。壁構造
体ろ４は更［また入口ポートすなわち口孔４４と、出口
ボートすなわち口孔４６と、ステム口孔４８とを形成し
て℃・る。ステム５０が図示しであるように室４２内に
位置決めされ第２のダイヤフラムオペレータ３８に接続
されそれにより作動できる。ステム５０はステム口孔４
８を貫通して延び第１のダイヤフラムオにレータ２０に
接触している。シール手段５２が口孔４８を通る流体の
流れを密封するため設けである。入口々孔４４は流体通
路１８（オリフィス１６の上手側）と入口室４０との間
を連通し、出口々孔Ａ６は流体通路１８（オリフィス１
６の下手側と出口々孔４２との間を連通ずる。
作動すると、組合わせ体１０は流体がオリフィス１６を
通過する際に通路１８内の流体の流れの圧力降下を測定
し、この通路１８は自動車のエンジンの排気循環通路で
良い。オリフィスの上手側の圧力は入口々孔４４を経て
入口室４０に伝達される。オリフィスの下手側圧力は出
口々孔４６を経て伝達手段の室４２に伝達され、そのよ
うな下□　子側の流体圧力は上手側の流体圧力より低い
。第１のダイヤフラムオペレータより応答を大にするた
め第２のダイヤフラムオペレータ３８は差圧に応答して
変位せしめられる。ダイヤフラムオペレータろ８がこの
ように動くとステム５０を動かす。
第１のダイヤフラムオペレータ２０と接触して℃・るス
テム５０はダイヤフラムオペレータろ８のこの動きを変
換手段１２に伝達してダイヤフラムオペレータ２０とそ
れｖ′ｃ、関係した容量性極板手段とをゆが捷せキャパ
シタンスを変化させ従って、オリフィス１６ｖｃ、わた
る圧力降下に関係した電気的信号を変える。従って、好
ましいのは４角形の縁部のオリフィスであるオリフィス
１６にわたる圧力降下を変換器組立て体により測定でき
、オリフィス１６の寸法が既知の場合にはそのようなオ
リフィスを通る流体の流量も測定できる。
発明の効果 変換器１２が通路１８を通り移送される流体に接触する
ことなく既知の寸法のオリフィス’＋６ｖｃわたる圧力
降下を測定することが理解できよう。
従来そのような測定にはダイヤフラムオペレータ２０の
両面に流体を送る必要があった。高温か粒子を連行して
いる流体がダイヤフラムオペレータ２０の容量性極板を
装着した側と直接々触するとこの敏感な個所に熱と腐食
性雰囲気とを導くことになる。熱、腐食性雰囲気または
粒子を連行した流体は腐食を生じるかそのように包囲さ
れた室内の比誘電率を乱すことにより電子的手段の監視
または校正をひどく劣化する。従って、大気圧捷たは変
換器組立て体１２の包囲された室２６内の圧力に釣り合
った力測定センサーを使用することが通例であった。こ
れでは差圧を効果的に測定しない。
当業者には例示した具体例を種々変形できることは理解
できよう。本発明の特定の１つの具体例を示して説明ｌ
〜だが、との具体例を種々変形および変更できることは
明かである。従って、特許請求の範囲はそのように変形
および変更したものも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の差圧センサー組立て体の断面略図で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）流体流通路（１８）におけるオリフィス（１６）に
    わたる圧力降下をオリフィスと通路とから間隔をあけた
    個所で測定する差圧センサー組立て体（１０）であり、
    該センサー組立て体が、 ハウジング、第１のダイヤフラムオペレータ（２０）、
    およびハウジング内に密封され第１のダイヤフラムの動
    きに応答して作用する電子的信号手段（２８、３２）を
    含む変換手段（１２）と、 被包（１４）を形成する壁構造体（３４）、入口室（４
    ０）を形成するよう被包内に位置決めした第２のダイヤ
    フラムオペレータ（３８）および出口室（４２）を含む
    検知および圧力応答変換手段（１４）とを備え、壁構造
    体がステム口孔（４８）、入口室とオリフィスの上手側
    における流体通路との間を連通する入口々孔（４４）お
    よび出口室とオリフィスの下手側で流体通路との間を連
    通する出口々孔（４６）を形成していることを特徴とす
    る差圧センサー組立て体。 ２）変換手段（１２）が容量性圧力変換器である特許請
    求の範囲第１項の差圧センサー組立て体。 ３）オリフィス（１６）が四角の縁部のオリフィスであ
    る特許請求の範囲第１項の差圧センサー組立て体。 ４）第２のダイヤフラムオペレータ（３８）がエラスト
    マー材製である特許請求の範囲第１項の差圧センサー組
    立て体。 ５）流体流通路（１８）が自動車のエンジンの排気循環
    通路である特許請求の範囲第１項の差圧センサー組立て
    体。
JP60124065A 1984-06-08 1985-06-07 差圧センサー組立て体 Pending JPS614934A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/618,667 US4555952A (en) 1984-06-08 1984-06-08 Differential pressure sensor
US618667 1984-06-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS614934A true JPS614934A (ja) 1986-01-10

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JP60124065A Pending JPS614934A (ja) 1984-06-08 1985-06-07 差圧センサー組立て体

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US (1) US4555952A (ja)
EP (1) EP0164240A3 (ja)
JP (1) JPS614934A (ja)
KR (1) KR860000550A (ja)
AU (1) AU4252285A (ja)
CA (1) CA1230496A (ja)

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