(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケースの内部に設けられ導入圧力によって変位しフックを有するダイアフラムと、このダイアフラムの変位を回動運動に変換する回動運動変換機構と、この回動運動変換機構によって回動操作される指針とを備え、
前記回動運動変換機構は、前記指針に連結される変換機構本体と、この変換機構本体に連結されるとともに前記ダイアフラムの変位を回動運動に変換する回動部とを有し、
前記回動部は、回動軸と、この回動軸に基端側が取り付けられる第1連結部と、前記回動軸に基端側が取り付けられ先端部が前記変換機構本体に連結される第２連結部と、前記第1連結部の先端に連結され開口を有する板ばねとを含んで構成され、この板ばねは基端部が前記ケースに固定され先端部が前記ダイアフラムに連結され、
前記第1連結部と前記第２連結部とはそれぞれアーム状に形成され、
前記開口は前記ダイアフラムの前記フックが挿通され、前記フックは前記板ばねに設けられたピンと係止され、
前記第1連結部の先端部は前記板ばねに当接する湾曲部を有し、この湾曲部は前記板ばねの開口より先端側に当接される
ことを特徴とする検出器。
【請求項２】
請求項１に記載された検出器において、
前記ケースの内部には前記ダイアフラムを挟んで異なる圧力導入路が形成され、これらの圧力導入路で導入される圧力の差を検出することを特徴とする検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微差圧検出器、その他の検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導入圧力によって変位するダイアフラムをケースの内部に設け、このダイアフラムの変位を、回動運動変換機構を介して指針に伝達する圧力計が知られている。そして、ケースの内部にダイアフラムを挟んで異なる圧力導入路を形成し、これらの圧力導入路で導入される圧力の差をダイアフラムで検出する微差圧検出器が知られている。
【０００３】
従来の圧力計は、ダイアフラムの変位を拡大して回動運動に変換するためにダイアフラムに一端が連結され他端部が変換機構に連結されたアームが用いられている（特許文献１）。
従来の微差圧検出器は、図１０及び図１１に示された構造である。図１０は従来の微差圧検出器の側断面図であり、図１１は、その平断面図である。
図１０及び図１１において、ケース１００の内部にはダイアフラム１０１が設けられており、このダイアフラム１０１の一方の面に露出する空間に圧力を導入する圧力導入路１０２がケース１００に形成され、ダイアフラム１０１の他方の面に露出する空間に圧力を導入する圧力導入路１０３がケース１００に形成されている。これらの圧力導入路１０２，１０３に導入される圧力の差でダイアフラム１０１が変位し、この変位が圧力導入路１０２に連通するケース１００の内部空間に配置された回動運動変位機構１０４で指針１０５に伝達される。回動運動変位機構１０４は、ダイアフラム１０１の中央部に形成された係合部１０１Ａに当接され一端がケース１００の内部に固定される板ばね１０６と、この板ばね１０６の他端側に一端が接合されるアーム１０７と、このアーム１０７の他端が係合される回動軸１０８と、この回動軸１０８の回動を指針１０５に伝達する伝達機構１０９とを備えている。
【０００４】
【特許文献１】実願昭62-36350号（実開昭63-142735号公報）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で示される圧力計の従来例では、ダイアフラムの変位を拡大するためにアームが用いられている。このアームは、その長さがダイアフラム変位量の拡大比率を決定づけられているので、長く形成されることが好ましい。しかし、長いアームの端部に力がかかると、アーム自体が撓ることになり、ダイアフラムの変位が正確に伝わらないという課題がある。
【０００６】
図１０及び図１１で示される微差圧検出器の従来例では、板ばね１０６は検出しようとする差圧レンジに応じたばね定数が設定されており、差圧レンジが低いほどばね定数を小さく、高いほどばね定数を大きく設定することで差圧レンジに応じたダイアフラム変位量の均衡を図っている。また、特許文献１の従来例と同様に、微差圧検出器の従来例においても、アーム１０７の長さはダイアフラム変位量の拡大比率を決定づけており、ダイアフラムの変位量が均衡されているので差圧レンジに関わらず同一長さのものを使用している。
この従来構造では、特に微差圧のようなダイアフラム１０１が変位する際に発生する力がごく僅かである場合、板ばね１０６のばね定数が小さい上、このアーム１０７は他レンジ品と同一の質量のものであることから伝達力に占めるアームの荷重による損失の割合が大きくなり、また、ばね定数が小さいことによるアーム１０７の荷重による板ばね１０６の僅かな撓みの発生により、他レンジと比較し指示値の直線性誤差及び、ヒステリシスが大きく、性能が劣ってしまう課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、検出における直線性誤差、ヒステリシスを抑制し、性能を向上させることができる検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の検出器は、ケースと、このケースの内部に設けられ導入圧力によって変位しフックを有するダイアフラムと、このダイアフラムの変位を回動運動に変換する回動運動変換機構と、この回動運動変換機構によって回動操作される指針とを備え、前記回動運動変換機構は、前記指針に連結される変換機構本体と、この変換機構本体に連結されるとともに前記ダイアフラムの変位を回動運動に変換する回動部とを有し、前記回動部は、回動軸と、この回動軸に基端側が取り付けられる第1連結部と、前記回動軸に基端側が取り付けられ先端部が前記変換機構本体に連結される第２連結部と、前記第1連結部の先端に連結され開口を有する板ばねとを含んで構成され、この板ばねは基端部が前記ケースに固定され先端部が前記ダイアフラムに連結され、前記第1連結部と前記第２連結部とはそれぞれアーム状に形成され、前記開口は前記ダイアフラムの前記フックが挿通され、前記フックは前記板ばねに設けられたピンと係止され、前記第1連結部の先端部は前記板ばねに当接する湾曲部を有し、この湾曲部は前記板ばねの開口より先端側に当接されることを特徴とする。
【０００９】
この構成の発明では、ケースの内部に圧力が導入されることで、ダイアフラムが変位すると、このダイアフラムの変位が板ばねを介して回動部の第１連結部に伝達される。この伝達に伴って第１連結部が変位すると、回動軸が回動し、この回動に伴って第２連結部が変換機構本体を介して指針を回動操作させる。
従って、本発明では、従来１本のアームから構成されていた連結部が回動軸を挟んで第１連結部と第２連結部とに分けて構成されているため、それぞれの連結部を長く形成しなくてもよいから、連結部が撓むことがなく、ダイアフラムの変位を正確に指針に伝達することができる。
しかも、板ばねにかかる負荷から、連結部の荷重が取り除かれるため、板ばねの撓みや、この荷重による不安定要素がなくなるので、直線性誤差及びヒステリシスを抑制することができる。そして、従来のアームの荷重により損失していた変位分が板ばねのばね定数を大きくすることができるため、ダイアフラムの差圧が取り除かれたときの指針の戻り、つまりゼロ戻りも安定させることができる。
その上、第１連結部、第２連結部をアーム状に形成することで、回動部を軽量化することができるから、この点からもヒステリシスの低減が図れる。
さらに、第１連結部の先端部に形成された湾曲部が板ばねの平面に当接されることで、接触面積を小さくすることができることになり、この点からも、ヒステリシスの低減が図れる。
【００１３】
前記ケースの内部には前記ダイアフラムを挟んで異なる圧力導入路が形成され、これらの圧力導入路で導入される圧力の差を検出する構成が好ましい。
この構成の発明では、前述の効果を奏することができる微差圧検出器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態にかかる微差圧検出器１の側断面図であり、図２は微差圧検出器１の平断面図である。
これらの図において、微差圧検出器１は、側面に開口が形成されたケース２と、このケース２の内部に設けられたダイアフラム３と、このダイアフラム３の変位を回動運動に変換する回動運動変換機構４と、この回動運動変換機構４によって回動操作される指針５と、ケース２の開口に取り付けられた透明のカバーガラス６とを備えて構成されている。
【００１５】
ケース２は、その内部がダイアフラム３によって第１空間２Ａと第２空間２Ｂとに仕切られている。
ケース２には第１空間２Ａに圧力を導入するための第１圧力導入路２１Ａが形成された第１継手２１と、第２空間２Ｂに圧力を導入するための第２圧力導入路２２Ａが形成された第２継手２２とが取り付けられている。
このうち、第１継手２１の先端は、主に高圧の被検出流体が流通される配管（図示せず）に接続され、第２継手２２の先端は、主に低圧の被検出流体が流通される配管（図示せず）に接続されている。
【００１６】
ここで、第１空間２Ａに導入される圧力をP1、第２空間２Ｂに導入される圧力をP2としたときの差圧△Pは次の式（１）にて求められる。
△Ｐ＝Ｐ１−Ｐ２        （１）
△P>0の場合、第１空間２Ａに発生する力が大きいので、ダイアフラム３の中心は第２空間２Ｂ側に変位する。△P<0の場合はダイアフラム３の第２空間２Ｂ側に発生する力が大きいので、ダイアフラム３の中心は第１空間２Ａ側に変位する。このダイアフラム３の変位は回動運動変換機構４によって指針５に伝達され、この指針５によって、差圧△Pが指示される。
ダイアフラム３は略円板状に形成されており、その周縁部がケース２の支持部２３に固定されている。
ダイアフラム３は、変位量が最も大きい中心部に結合部３１が第１空間２Ａ側に向けて形成されている。
【００１７】
回動運動変換機構４の具体的な構成が図３に示されている。図３（Ａ）は回動運動変換機構４の平面図であり、図３（Ｂ）は回動運動変換機構４の側面図である。
図１から図３において、回動運動変換機構４は、指針５に連結される変換機構本体４１と、この変換機構本体４１に連結されるとともにダイアフラム３の変位を回動運動に拡大して変換する回動部４２とを有する。
変換機構本体４１は、ケース２に固定され指針５を回動自在に支持するブラケット４０と、このブラケット４０に回動可能に支持され指針５に連結される回動子４３とを備えている。指針５は、指針本体５１と、この指針本体５１の基端側において指針本体５１と直交配置される係合片５２とを備え、ブラケット４０に取り付けられたばね４０Ｓにより所定方向に回動付勢されている。ここで、指針５が付勢される所定方向は後述する第１連結部４５と板ばね４７とが接する方向で決定される。
この回動子４３はブラケット４０に設けられた一対の取付片部４０Ａに両端が支持される回動体４３Ａと、この回動体４３Ａの周面にそれぞれ基端が固定された第１係合ピン４３Ｂ及び第２係合ピン４３Ｃとが一体に形成された構造である。
第１係合ピン４３Ｂは指針５の基端側の係合片５２に係合されており、第２係合ピン４３Ｃは回動部４２に連結されている。
【００１８】
回動部４２は、ブラケット４０に設けられた一対の取付片部４０Ｂに両端が支持される回動軸４４と、この回動軸４４の周面に基端がそれぞれ接合される第１連結部４５及び第２連結部４６と、第１連結部４５の先端が当接される板ばね４７とを備えた構造である。
板ばね４７は、その基端部がケース２に固定されており、その先端部がダイアフラム３の結合部３１に連結される。そのため、ダイアフラム３の変位は、板ばね４７、第１連結部４５、回動軸４４及び第２連結部４６を介して変換機構本体４１に伝達される。
【００１９】
図４には回動部４２の拡大された構成が示されている。図４（Ａ）は回動部４２の側面図であり、図４（Ｂ）は回動部４２の平面図である。
図４（Ａ）（Ｂ）に示される通り、回動軸４４は、取付片部４０Ｂに固定された軸受部４４Ａと、この軸受部４４Ａの先端に回動自在に支持される軸本体４４Ｂとを有する。なお、軸本体４４Ｂ、第１連結部４５及び第２連結部４６はそれぞれ金属製の軸状部材であり、軸本体４４Ｂの周面に第１連結部４５と第２連結部４６との基端部が溶接や接着等によって接合される。そして、図３（Ａ）に示される通り、軸受部４４Ａは、その先端が円錐状に形成されている。
【００２０】
図２に示される通り、第１連結部４５の先端部は板ばね４７の開口４７Ａの近傍に当接する湾曲部４５Ａを有する。この湾曲部４５Ａは図３（Ｂ）に示される通り、板ばね４７の下面に当接される。
第１連結部４５と第２連結部４６とはともに回動軸４４の径方向に沿って延びたアーム状に形成されており、それらの基端部は回動軸４４の軸方向において所定寸法離れている。つまり、第１連結部４５が当接される板ばね４７の幅方向中心位置と、第２連結部４６が係合する第２係合ピン４３Ｃの位置とは回動軸４４の軸方向においてずれているため、第１連結部４５と第２連結部４６との回動軸４４の軸本体４４Ｂへの取付位置がオフセットされる。
【００２１】
第２連結部４６の先端部は回動軸４４の軸方向と略平行となるように折り曲げて形成されており、この折り曲げられた折曲部分４６Ａが変換機構本体４１の第２係合ピン４３Ｃに係合される。
ここで、ダイアフラム３の変位の拡大比率Aは第１連結部４５の長さＬ１と第２連結部４６の長さＬ２から式（２）のように求められ、任意に設定することができる。
Ａ＝Ｌ２／Ｌ１      （２）
【００２２】
図１及び図２において、ダイアフラム３の結合部３１はＵ字のフック状に形成され、この結合部３１は板ばね４７の先端側中央に形成された平面矩形状の開口４７Ａに挿通されている。そして、結合部３１は板ばね４７に両端が係止されたピン４７Ｂに挿通されている。これにより、ダイアフラム３が第１空間２Ａ側に向けて変位する際には、板ばね４７は、その付勢力によってピン４７Ｂを結合部３１に押し付けながら変位し、ダイアフラム３が第２空間２Ｂ側に向けて変位する際には、板ばね４７は、その付勢力に抗して変位する。
【００２３】
指針５の指針本体５１は先端側が折り曲げて形成されており、その折り曲げられた先端部５Ａはカバーガラス６に対向している。
ケース２の指針５の先端部５Ａを挟んでカバーガラス６と反対側には目盛部５３が平面略円弧状に配置されている。この目盛部５３はカバーガラス６を通じて外部から認識されるようになっており、指針５の先端部５Ａが指した位置が検出値となる。
【００２４】
以上の構成の微差圧検出器１では、ケース２の内部に第１圧力導入路２１Ａと第２圧力導入路２２Ａとから導入される圧力に差が生じると、ダイアフラム３が変位し、回動運動変換機構４を介して指針５が差圧の検出値を指すことになる。
例えば、第１圧力導入路２１Ａから導入される圧力が第２圧力導入路２２Ａから導入される圧力より大きいと、ダイアフラム３は板ばね４７の付勢力に抗して第２空間２Ｂ側に変位するが、このダイアフラム３の変位が結合部３１及び板ばね４７を介して回動部４２の第１連結部４５の先端の湾曲部４５Ａに伝達される。
すると、この第１連結部４５の先端側が押されることで回動軸４４が図１中時計方向に回動し、この回動に伴って第２連結部４６が変換機構本体４１の第２係合ピン４３Ｃの先端側を変位させる。この第２係合ピン４３Ｃの変位に伴って回動子４３が回動操作され、この回動子４３の回動に伴って指針５が回動して目盛部５３の所定の位置を指す。
【００２５】
この状態から第１圧力導入路２１Ａから導入される圧力が第２圧力導入路２２Ａから導入される圧力に比べて小さくなると、ダイアフラム３は板ばね４７の付勢力により第１空間２Ａ側に変位することになり、このダイアフラム３の変位が結合部３１及び板ばね４７を介して回動部４２の第１連結部４５に伝達される。すると、前述とは逆に、回動軸４４が図１中反時計方向に回動し、この回動に伴って第２連結部４６が変換機構本体４１の第２係合ピン４３Ｃを変位させる。第２係合ピン４３Ｃの変位に伴って回動子４３が逆方向に回動操作され、この回動子４３の回動に伴って指針５が逆方向に回動して目盛部５３の所定の位置を指す。
【００２６】
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）ダイアフラム３の変位を拡大する機構として、板ばねに係止させた従来の１本のアーム構造に代えて、回動軸４４の周面に第１連結部４５及び第２連結部４６を接合した回動部４２を採用したので、板ばね４７にかかる１本のアームの荷重が取り除かれるため伝達力の損失や、板ばね４７の撓みによる不安定要素をなくすことができる。そのため、伝達力の損失がなくなった分、変換機構本体４１に伝達される変位量が増加するから、板ばね４７のばね定数を増加させ、変換機構本体４１へ伝達させる変位を調整することができる。このばね定数の増加に伴い、ダイアフラム３の変位による板ばね４７の曲げ応力は減少し、ダイアフラム３の変位が取り除かれた時の指針５のゼロ戻りが安定する。
【００２７】
（２）第1連結部４５と第２連結部４６とをそれぞれアーム状に形成したから、回動部４２を軽量化することができ、ヒステリシスの低減が図れる。
（３）第１連結部４５は板ばね４７との接続のために、先端を湾曲させる湾曲部４５Ａを有する構成を採用したから、湾曲部４５Ａの板ばね４７との接触面積を小さくすることができ、ヒステリシスの原因となる摩擦を軽減させることができる。従って、この点からも検出精度の向上を図ることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図５から図７に基づいて説明する。第２実施形態は第１実施形態に比べて第１連結部と板ばねとの係合構造が異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
図５は第２実施形態にかかる微差圧検出器７の側断面図であり、図６は微差圧検出器７の平断面図である。
これらの図において、微差圧検出器７は、前記ケース２と、前記ダイアフラム３と、このダイアフラム３の変位を回動運動に変換する回動運動変換機構８と、この回動運動変換機構８によって回動操作される指針５と、前記カバーガラス６とを備えて構成されている。
【００２９】
回動運動変換機構８は、前記変換機構本体４１と、この変換機構本体４１に連結される回動部８２とを有する。
回動部８２は、前記回動軸４４と、この回動軸４４の周面に基端がそれぞれ接合される第１連結部８５及び前記第２連結部４６と、第１連結部８５の先端が一体に連結される板ばね８７とを備えている。
板ばね８７は前記板ばね４７と同じ構成であるが、開口４７Ａが板ばね８７の先端縁まで切り欠いて形成され、この開口４７Ａの板ばね８７の先端側を跨ぐようにピン８７Ｂが配置されている点で第１実施形態の板ばね４７とは相違する。
図７は回動部８２の拡大された側面図である。
図７に示される通り、第１連結部８５は回動軸４４の径方向に沿って延びたアーム状に形成されており、その先端部８５Ａは板ばね８７の開口４７Ａを跨いで設けられたピン８７Ｂに巻きつけるように不離一体に係合されている。なお、先端部８５Ａに対してピン８７Ｂが回動可能となるように、両者には若干の隙間が形成されている。
【００３０】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）（２）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（４）第１連結部８５の先端部を板ばね８７に不離一体に連結させる構成としたので、ダイアフラム３の変位が取り除かれた時、板ばね８７の復元力が第１連結部８５に作用することになり、ゼロ戻りの安定化が図れる。
（５）第１連結部８５の先端部を、板ばね８７の開口４７Ａに設けられたピン８７Ｂに巻きつけるように構成したので、第１連結部８５を板ばね８７に不離一体に連結させる構造を簡易なものにできる。
【００３１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、板ばね４７の下面に第１連結部４５の湾曲部４５Ａが当接される構成としたが、本発明では、図８（Ａ）で示される通り、板ばね４７の上面に第１連結部４５の湾曲部４５Ａが当接される構成としてもよい。この場合、ばね４０Ｓによって第１連結部４５を板ばね４７に常時当接するように付勢する。
そして、第２実施形態では、板ばね８７の下面側で第１連結部８５を連結し、第１連結部８５の先端部を湾曲して湾曲部を形成したが、本発明では、図８（Ｂ）に示される通り、板ばね８７の下面側で第１連結部８５を連結し、板ばね８７の先端を湾曲させる構成としてもよい。
【００３２】
また、前記実施形態では、軸本体４４Ｂの周面に第１連結部４５，８５と第２連結部４６とを接合し、第１連結部４５，８５と第２連結部４６との軸本体４４Ｂへの接合位置をずらして回動部４２，８２を構成したが、本発明では回動部９２を、図９（Ａ）（Ｂ）に示される構成としてもよい。
図９（Ａ）は変形例にかかる回動部の側面図、図９（Ｂ）は、その平面図である。
図９（Ａ）（Ｂ）において、回動部９２は、第１連結部４５と第２連結部４６とを１枚の板状部材９０から形成し、この板状部材９０の中心部近傍の両側に軸部材９０Ａをそれぞれ接合して軸本体を形成する構成である。板状部材９０の一端部には湾曲部４５Ａが一体に形成され、板状部材９０の他端部には第２係合ピン４３Ｃに係合される折曲部分４６Ａが一体に形成される。
板状部材９０や軸部材９０Ａは樹脂等の成形で一体に製作されたものあるいは、プレス成形で一体に製作されたものを用いてもよい。
また、軸本体４４Ｂに第１連結部４５，８５と第２連結部４６とを基端側を貫通した状態で固定する構成でもよい。
本発明では、微差圧検出器以外にも圧力導入路が１本形成された圧力計に適用することができる。圧力計では、正面にカバーガラスが設けられ、指針５の裏面側に文字盤が設けられる構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、圧力計や微差圧検出器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる微差圧検出器の側断面図。
【図２】前記微差圧検出器の平断面図。
【図３】（Ａ）は回動運動変換機構の平面図、（Ｂ）は回動運動変換機構の側面図。
【図４】（Ａ）は回動部の側面図、（Ｂ）は回動部の平面図。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる微差圧検出器の側断面図。
【図６】前記微差圧検出器の平断面図。
【図７】回動部の拡大された側面図。
【図８】（Ａ）は本発明の変形例を示す側面図、（Ｂ）はさらに異なる変形例を示す側面図。
【図９】（Ａ）は本発明のさらに異なる変形例の側面図、（Ｂ）はその平面図。
【図１０】従来例にかかる微差圧検出器の側断面図。
【図１１】従来例の微差圧検出器の平断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…微差圧検出器、２…ケース、３…ダイアフラム、４…回動運動変換機構、５…指針、７…微差圧検出器、８…回動運動変換機構、２１Ａ…第１圧力導入路、２２Ａ…第２圧力導入路、４１…変換機構本体、４２…回動部、４４…回動軸、４５Ａ…湾曲部、４５…第１連結部、４６…第２連結部、８２…回動部、８５…第１連結部、９２…回動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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