CN106533415B - 静电电容检测式压力开关 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种静电电容检测式压力开关，对于用作一方的电极的膜片与用于检测来自膜片的信号的信号线的连接，不会对膜片的动作特性产生影响，且能够确保稳定的导通。本发明的静电电容检测式压力开关(900)的特征在于，具备：根据从管路(11)供给的工作介质的压力进行位移的金属制膜片(800)；与膜片(800)电连接的可动电极(921)；设在膜片(800)的与管路(11)相对的大气压侧的固定电极(122)；以及确保固定电极(122)与膜片(800)的绝缘的绝缘被膜(123)，形成有作为在膜片(800)的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部的、用于连接可动电极(921)的电极接触部(801)。
Description
技术领域
本发明涉及静电电容检测式压力开关及压力传感器，特别涉及将膜片用作一方的电极的静电电容检测式压力开关及压力传感器。
背景技术
已知一种膜片式压力开关及传感器，其在对制冷制热、空调、汽车以及工业装置用的系统进行控制时，检测工作介质的压力。在膜片式压力开关中，已知触点式压力开关，但是，在触点式压力开关中，存在以下问题，即，存在在触点间由于卡住异物(绝缘物)而发生导通不良的可能性，因此，静电电容检测式、光检测式、磁性检测式、应变检测式等非触点式压力开关及压力传感器也被使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-171614号公报
专利文献2：日本特开平8-82564号公报
专利文献3：日本特表2013-537972号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了检测多个动作液压，已知如对比文献1记载的液压开关模块，其具备多个触点式液压开关、外壳、连接电路以及板型部件等。
另外，在非触点式压力开关中的静电电容检测式压力开关及压力传感器中，已知将金属制膜片作为一方的电极，且将经由绝缘件设于膜片的大气压侧的固定电极作为另一方的电极，通过检测两个电极间的静电电容的变化，从而检测工作介质的压力。
在对比文献2中公开了一种静电电容检测式压力开关，其设有：设于膜片上的可动电极；在从一个空间分离的空间内与可动电极具有预定间隔地配置的固定电极；设于至少任一个电极的表面的绝缘层；以及检测两电极间的静电电容的检测单元，在两电极接触前后的区域分离地设有开关的闭合区域以及断开区域。
在对比文献3中公开了一种应用于血压的测量的压力计，该压力计使用具备可动电极装置的静电电容型压力传感器，该可动电极装置具备电极部和在其径向的外周设置的弹性变形部，电极部和弹性变形部连结成一体，在轴向上受到应力时，弹性变形部能够产生相应的变形，且使电极部沿轴向移动。
在如上述的静电电容检测式压力开关中，存在根据用作一方的电极的膜片与输出来自膜片的信号的信号线的连接方法，而对膜片的压力-位移特性、即膜片的动作特性产生影响的问题。另外，因为膜片进行微小的变形，所以，也存在难以确保膜片与信号线的稳定的导通。
因此，本发明的目的在于提供一种静电电容检测式压力开关及压力传感器，其对于用作一方的电极的膜片与用于检测来自膜片的信号的信号线的连接，不会对膜片的动作特性产生影响，能够确保稳定的导通。
用于解决可以的方案
为了解决上述课题，本发明的静电电容检测式压力开关具备：膜片，其根据从管路供给的工作介质的压力的变动而进行位移；可动电极，其电连接于上述膜片；固定电极，其设在上述膜片的与上述管路相对的大气压侧；以及绝缘被膜，其确保上述固定电极与上述膜片的绝缘，上述静电电容检测式压力开关构成为，根据上述工作介质的压力的变动，上述膜片进行位移，将该位移作为与上述可动电极连接的上述膜片和上述固定电极之间的静电电容的变动进行检测，且基于该静电电容的变动，检测上述工作介质的压力，上述静电电容检测式压力开关的特征在于，形成有电极接触部，其为在上述膜片的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部，且用于连接上述可动电极。
另外，上述电极接触部也可以形成为与上述可动电极进行铆接加工的形状。
另外，上述电极接触部也可以形成为与上述可动电极进行点焊的形状。
另外，上述电极接触部也可以形成为与上述可动电极进行激光焊接的形状。
另外，上述电极接触部也可以形成为与上述可动电极进行连接器嵌合的形状。
另外，上述电极接触部也可以形成为在上述膜片的外周设有板簧的碟形弹簧形状，且通过上述碟形弹簧的弹力与上述可动电极连接。
为了解决上述课题，本发明的静电电容检测式压力传感器具备：膜片，其根据从管路供给的工作介质的压力的变动而进行位移；可动电极，其电连接于上述膜片；固定电极，其设在上述膜片的与上述管路相对的大气压侧；以及绝缘被膜，其确保上述固定电极与上述膜片的绝缘，上述静电电容检测式压力传感器构成为，根据上述工作介质的压力的变动，上述膜片进行位移，将该位移作为与上述可动电极连接的上述膜片和上述固定电极之间的静电电容的变动进行检测，且基于该静电电容的变动，检测上述工作介质的压力，上述静电电容检测式压力传感器的特征在于，形成有电极接触部，其为在上述膜片的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部，且用于连接上述可动电极。
发明效果
根据本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器，对于用作一方的电极的膜片与用于检测来自膜片的信号的信号线的连接，不会对膜片的动作特性产生影响，能够确保稳定的导通。
附图说明
图1是表示使用通常的圆板形状的膜片的现有技术的静电电容检测式压力开关的结构的图。
图2是静电电容检测电路的框图。
图3(a)是对现有技术的圆板形的膜片和本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的施加接触载荷时的特性进行比较并示出的图，是表示未施加载荷时的形状的图，图3(b)是表示施加接触载荷时的变形的图，图3(c)是表示施加接触载荷时的应力分布的图。
图4(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是将电极接触部形成为进行铆接加工的形状的膜片的俯视图，图4(b)是在图4(a)的IVb-IVb表示的剖视图，图4(c)是将可动电极和电极接触部一同放大进行表示的图，图4(d)是放大表示将可动电极插入电极接触部的状态的图，图4(e)是放大表示将可动电极铆接加工于电极接触部的状态的图。
图5(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的参考例的图，是将电极接触部形成为进行锡焊的形状的膜片的俯视图，图5(b)是在图5(a)的Vb-Vb表示的剖面图，图5(c)是将可动电极和电极接触部一同放大进行表示的图，图5(d)是放大表示将可动电极插入电极接触部的状态的图，图5(e)是放大表示将可动电极锡焊于电极接触部的状态的图。
图6(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是将电极接触部形成为进行点焊的形状的膜片的俯视图，图6(b)是在图6(a)的VIb-VIb表示的剖面图，图6(c)是将可动电极和电极接触部一同放大进行表示的图，图6(d)是放大表示将可动电极与电极接触部接触的状态的图，图6(e)是放大表示将可动电极点焊于电极接触部的状态的图，图6(f)是放大表示将前端未折弯的形状的可动电极激光焊接于电极接触部的状态的图。
图7(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是将电极接触部形成为进行连接器嵌合的形状的膜片的俯视图，图7(b)是在图7(a)的VIIb-VIIb表示的剖视图，图7(c)是在图7(a)的VIIc-VIIc表示的剖视图。
图8(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是在膜片的外周形成有构成碟形弹簧形状的多个板簧形状的电极接触部的膜片的俯视图，图8(b)是在图8(a)的VIIIb-VIIIb表示的剖视图。
图9是表示本发明的一个实施方式的静电电容检测式压力开关的结构的图。
符号说明
100、900—压力开关，110、910—膜片组件，111、300、400、500、600、700、800—膜片，112—O型圈，113—隔膜，120、920—静电电容检测部，121、321、421、521、621、621A、721、821、921—可动电极，122—固定电极，123—绝缘被膜，124—静电电容检测IC，125—引线，130、930—固定部，131、931—支撑部件，132、932—罩，133—固定螺钉，134—垫圈，200—静电电容检测电路，210—振荡电路，220—振荡状态检测电路，230—输出电路，301、401、501、601、701、801—电极接触部。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
首先，对现有技术的静电电容检测式的压力开关进行说明。
图1是表示使用通常的圆板形的膜片111的现有技术的静电电容检测式压力开关100的结构的图。
在图1中，压力开关100安装于工作介质供给组件10进行使用，工作介质供给组件10具有：供给制冷制热、空调、汽车以及工业装置用的工作介质的压力的管路11；以及对工作介质的压力进行密封的O型圈12。此外，压力开关100也可以形成为将后述的支撑部件131等卸下，而以单体连接于接头管等的开关。
压力开关100具备：膜片组件110；静电电容检测部120；以及对膜片组件110及静电电容检测部120进行保持，且固定于工作介质供给组件10的固定部130。
膜片组件110具备：根据从管路11供给的工作介质的压力的变动进行位移的膜片111；配置于膜片111的管路11侧且对工作介质进行密封的O型圈112；以及与O型圈112紧密接触且对工作介质进行密封的隔膜113。
在静电电容检测式压力开关中，对根据工作介质的压力的变动而位移的膜片111与固定电极122之间的静电电容的变动进行检测，基于静电电容的变动，检测膜片111的位移，且根据膜片111的位移，对从管路11供给的工作介质的压力进行检测，因此，膜片111主要使用金属制的膜片。另外，膜片111主要使用具有进行反转动作、即进行速动的弹性的金属制膜片，但是，在将本结构应用于输出压力的测量值的压力传感器的情况下，不能使用速动的膜片。在来自管路11的工作介质的压力小于设定值的情况下，速动的膜片111形成向下侧膨胀的形状，若来自管路11的工作介质的压力成为设定值以上，则利用该工作介质的压力从向下侧膨胀的形状可逆地反转成向上侧膨胀的形状。
O型圈112配置于在支撑部件131的开口部131a的周边所设置的凹部131d，且与后述的隔膜113一同对支撑部件131与膜片111之间的工作介质进行密封。
隔膜113贴附在膜片111的管路11侧，与膜片111一同位移，且与O型圈112紧密接触，保持工作介质侧的气密。
静电电容检测部120具备：与膜片111的一部分电连接的可动电极121；设于膜片111的大气压侧的固定电极122；安装于固定电极122的膜片111侧的绝缘被膜123；以及经由引线125与可动电极121及固定电极122电连接，并对膜片111与固定电极122之间的静电电容进行检测的静电电容检测IC124。
可动电极121是与金属制的膜片111的例如可动的至少外周部电连接的金属零件。可动电极121经由引线125与静电电容检测IC124连接，由此，膜片111形成静电电容检测中的电容器的一方的电极。可动电极121既可以形成为与膜片111的外周部全体接触的圆环形，也可以形成为，用树脂制限位件覆盖膜片111的外周部的大部分，在其一部分配置可动电极121，再与金属制的膜片111连接，也可以为其它形状。
固定电极122是不与膜片111接触且具有如覆盖膜片111的大气压侧的形状的金属零件。固定电极122经由引线125与静电电容检测IC124连接，由此，固定电极122形成静电电容检测中的电容器的另一方的电极。此外，固定电极122的形状为平板形、凹形等，只要是与静电电容检测IC124电连接且能够形成电容器的另一方的电极的形状即可。
绝缘被膜123位于膜片111与固定电极122之间，发挥静电电容检测中的电容器的电介体的功能。因此，由于根据材质及厚度，静电电容进行变化，所以，绝缘被膜123根据后述的静电电容检测电路200的电路结构对材质及厚度进行选择。另外，为了防止固定电极122和膜片111接触，绝缘被膜123既可以使用橡胶、聚酰亚胺膜等减震材料，也可以形成为通过溅射·CVD·PVD等进行绝缘涂布而形成的零件。另外，绝缘被膜123贴附在固定电极122的表面，但是也可以贴附于膜片111。
静电电容检测IC124设想进行模块化，既可以将其配置于外部，也可以以与支撑部件131或罩132的上部接触的方式固定。图2表示集成到静电电容检测IC124的电路结构，即静电电容检测电路200。
固定部130具备：确保膜片111与工作介质供给组件10之间的绝缘，且将压力开关100固定于工作介质供给组件10的支撑部件131；对设于支撑部件131的大气压侧的收纳部131b进行密封的罩132；固定支撑部件131和工作介质供给组件10的多个固定螺钉133；以及防止多个固定螺钉133的每一个的松弛的多个垫圈134。
支撑部件131为大致圆板形，且为了确保膜片111与工作介质供给组件10之间的绝缘，而由例如树脂材料成形。在支撑部件131形成有：具有与管路11对应的直径的开口部131a；设于开口部131a的周围的大气压侧，且收纳膜片组件110、可动电极121以及固定电极122的圆筒形的凹部，即收纳部131b；从收纳部131b向周围展宽，具有供固定螺钉133插入的螺孔131e且与工作介质供给组件10接触的外周部131c；以及作为收纳部131b的内部，设于开口部131a的周围且配置O型圈112的凹部131d。
罩132配置于在支撑部件131的收纳部131b所收纳的膜片组件110、可动电极121以及固定电极122的大气压侧，且对收纳部131b进行密封。罩132由例如树脂材料成形，其固定可动电极121、固定电极122，并相对于膜片111进行定位。罩132也可以构成为通过按入、铆接加工、或者粘结剂而固定于收纳部131b。
作为压力开关100的安装方法的一个例子，首先装配膜片组件110。然后，在膜片组件110的大气压侧，将固定了可动电极121及固定电极122的罩132收纳并固定于支撑部件131的收纳部131b。经由引线125，连接可动电极121及固定电极122和静电电容检测IC124。然后，将支撑部件131通过多个固定螺钉133及多个垫圈134而固定于工作介质供给组件10。此外，不限定该安装方法，根据工作介质供给组件10的形状、静电电容的检测方法等，能够应用各种方法。
接下来，对集成到静电电容检测IC124的电路结构，即静电电容检测电路200进行说明。
图2是静电电容检测电路200的框图。
图2中，静电电容检测电路200具备振荡电路210、振荡状态检测电路220以及输出电路230。可动电极121及固定电极122作为构成静电电容检测电路200的振荡电路210的一部分的电容器而连接。振荡电路210由例如RC电路等构成，根据静电电容的变动，振荡频率进行变动。从而，当膜片111位移，静电电容变动时，振荡电路210的振荡频率变动。然后，当随着膜片111的位移，振荡频率变动时，引起振荡的开始或停止。来自振荡电路210的输出被输入振荡状态检测电路220，从而检测上述的振荡的开始或停止。检测到的检测信号输入输出电路230，在放大后输出到外部。此外，静电电容检测电路200为示例，只要能够将膜片111的位移作为静电电容的位移进行检测即可。
在上述这样的使用通常的圆板形的膜片111的现有技术的静电电容检测式压力开关100及根据同样的结构而构成的压力传感器中，存在根据用作一方的电极的膜片111与输出来自膜片111的信号的固定电极122的连接方法，而对膜片111的压力-位移特性、即膜片111的动作特性产生影响的问题。另外，因为膜片111进行微小的变形，所以，也存在难以确保膜片111与固定电极122的稳定的导通。
为了消除这种现有的静电电容检测式压力开关及压力传感器的问题点，本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器的特征在于，改变膜片的形状，形成作为在膜片的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部的、用于连接可动电极的电极接触部。以下，使用图3(a)至图3(c)对本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器的施加接触载荷时的特性进行说明。
图3(a)是对现有技术的圆板形的膜片111和本发明的静电电容检测式压力开关的膜片300的施加接触载荷时的特性进行比较并示出的图，是表示未施加载荷时的形状的图，图3(b)是表示施加接触载荷时的变形的图，图3(c)是表示施加接触载荷时的应力分布的图。
在图3(a)至图3(c)中，左侧的图表示现有技术的圆板形的膜片111，右侧的图表示本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器的膜片300，膜片300构成为，形成作为在膜片300的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部的、用于连接可动电极的电极接触部301。
在图3(a)中，箭头表示施加接触载荷(在此为例如10N)的部位。该接触载荷假设为在例如图1的现有技术的静电电容检测式压力开关100中，可动电极121与膜片111连接，从外部施加了某些负载。也就是，示出了在图3(a)的左侧的现有的膜片111中，对圆板形状的膜片的外周部的一部分施加负载，在图3(a)的右侧的本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器的膜片300中，对作为在膜片300的外周的一部分向外侧延伸的至少一个凸起部的、用于连接可动电极121的电极接触部301施加负载。
此外，在圆板形的膜片111中，实际上，不限制于如可动电极121仅与膜片111的圆周部的一部分接触的结构，多构成如通过可动电极121、其它零件(例如限位件等)来保持圆周整体的结构，但是，膜片111通常发生由轧制方向/翘曲/膨胀加工而引起的各向异性，因此难以同样地保持圆周部。在这种条件下，可动电极需要总是与膜片接触，在此，对由向膜片111的局部接触所带来的影响和本发明进行比较，并进行解析。
观察图3(b)的表示施加接触载荷时的变形的图，在左侧的现有的膜片111中可以发现对膜片的压力-位移特性产生影响的向位于膜片111的中央部的碗部分的变形，但是在右侧的本发明的膜片300中，变形被限定于作为突起部的电极接触部301，未发现对碗部分的影响。
另外，同样地，观察图3(c)的表示施加接触载荷时的应力分布的图，在左侧的现有的膜片111中，可以发现对膜片的压力-位移特性产生影响的向位于膜片111的中央部的碗部分的应力分布的位移，但是，在右侧的本发明的膜片300中，应力分布的位移被限定于作为突起部的电极接触部301，未发现对碗部分的影响。
由此，设置作为在膜片300的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部的、用于连接可动电极121的电极接触部301，在该电极接触部301连接可动电极121，从而，能够抑制对膜片的压力-位移特性产生影响的向位于膜片的中央部的碗部分的变形、应力分布的位移，能够确保稳定的导通。
接下来，对设于本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器的膜片的电极接触部的形状的例子进行说明。
图4(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是将电极接触部401形成为进行铆接加工的形状的膜片400的俯视图，图4(b)是在图4(a)的IVb-IVb表示的剖视图，图4(c)是将可动电极421和电极接触部401一同放大进行表示的图，图4(d)是放大表示将可动电极421插入电极接触部401的状态的图，图4(e)是放大表示将可动电极421铆接加工于电极接触部401的状态的图。
在图4(a)至图4(e)中，在膜片400设置作为在膜片400的外周的一个部位向外侧延伸的一个突起部的、用于连接可动电极421的电极接触部401。电极接触部401形成为进行铆接加工的形状。电极接触部401在中央设有贯通孔401a，如图4(c)、图4(d)所示，将形成为适于铆接加工的形状的可动电极421插入贯通孔401a进行配置后，如图4(e)所示，通过铆接加工，固定电极接触部401和可动电极421。此外，在电极接触部401的图4(a)所示的上侧设有两处倒角401b。通过这样地设置倒角401b，能够防止膜片成形时的成形的朝向错误。在此，虽然在电极接触部401的上侧设置两处倒角401b，但是也可以设置一处，也可以在下侧设置。另外，在后述的图5(a)至图7(c)所述的实施方式中，也可以设置同样的倒角。通过这种形状，也能够得到本发明的效果。
图5(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的参考例，是将电极接触部501形成为进行锡焊的形状的膜片500的俯视图，图5(b)是在图5(a)的Vb-Vb表示的剖视图，图5(c)是将可动电极521和电极接触部501一同放大进行表示的图，图5(d)是放大表示将可动电极521插入电极接触部501的状态的图，图5(e)是放大表示将可动电极521锡焊于电极接触部501的状态的图。
在图5(a)至图5(e)中，在膜片500设置作为在膜片500的外周的一个部位向外侧延伸的一个突起部的、用于连接可动电极521的电极接触部501。电极接触部501形成为进行锡焊加工的形状。电极接触部501在中央设有贯通孔501a，如图5(c)、图5(d)所示，将形成为适于锡焊加工的形状的可动电极521插入贯通孔501a进行配置后，如图5(e)所示，通过锡焊加工，用焊料502固定电极接触部501和可动电极521。此外，在电极接触部501的根部附近，形成用于抑制锡焊加工时的热传导的薄壁部501b。通过这种形状，也能够得到本发明的效果。
图6(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子，是表示将电极接触部601形成为进行点焊的形状的膜片600的俯视图，图6(b)是在图6(a)的VIb-VIb表示的剖视图，图6(c)是将可动电极621和电极接触部601一同放大进行表示的图，图6(d)是放大表示将可动电极621与电极接触部601接触的状态的图，图6(e)是放大表示将可动电极621点焊于电极接触部601的状态的图，图6(f)是放大表示将前端未折弯的形状的可动电极621A激光焊接于电极接触部601的状态的图。
在图6(a)至图6(e)中，在膜片600设置作为在膜片600的外周的一个部位向外侧延伸的一个突起部的、用于连接可动电极621的电极接触部601，电极接触部601形成为进行点焊的平坦的形状。如图6(c)、图6(d)所示，在以适于点焊的方式，将具有前端折弯成L字形的形状的可动电极621与电极接触部601接触后，如图6(e)所示，通过点焊602，固定电极接触部601和可动电极621。此外，在电极接触部601的根部附近形成用于抑制点焊时的热传导的薄壁部601b。此外，虽然在此通过点焊进行固定，但是可选择地，也可以通过由激光焊接引起的熔融固化层602进行固定。另外，在进行激光焊接的情况下，也可以如图6(f)所示地，使用前端未折弯的形状的可动电极621A，通过熔融固化层602A固定于电极接触部601。通过这种形状，也能够得到本发明的效果。
图7(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是将电极接触部701形成为进行连接器嵌合的形状的膜片700的俯视图，图7(b)是在图7(a)的VIIb-VIIb表示的剖视图，图7(c)是在图7(a)的VIIc-VIIc表示的剖视图。
在图7(a)至图7(c)中，在膜片700设置作为在膜片700的外周的一个部位向外侧延伸的一个突起部的、用于连接可动电极721的电极接触部701，电极接触部701形成为与可动电极721进行连接器嵌合的形状。在此，例如，如图7(c)所示，电极接触部701在前端形成从水平面折弯90度而成的突起形状701a，该突起形状701a形成为能够供例如子弹型端子、Fsaton端子(注册商标)等平型连接端子、压接端子等连接的形状，并将作为符合该突起形状701a的形状的可动电极721的、上述端子中的一个插入而固定。此外，在将这种进行连接器嵌合的形状的可动电极721插入突起形状701a时，膜片700承受应力而容易挠曲，因此，也可以在电极接触部701的根附近形成切口702。通过这种形状，也能够得到本发明的效果。
图8(a)是表示本发明的静电电容检测式压力开关的膜片的形状的一个例子的图，是设有在膜片的外周构成碟形弹簧形状的多个板簧形状的电极接触部801a至801h的膜片800的俯视图，图8(b)是在图8(a)的VIIIb-VIIIb表示的剖视图。
在图8(a)、图8(b)中，对于膜片800，在膜片800的外周设置构成碟形弹簧形状的多个板簧形状的电极接触部801a至801h。如图8(b)所示，多个板簧形状的电极接触部801a至801h形成朝向上方倾斜地折弯的形状。形成为这种形状的电极接触部801a至801h具有水平方向的弹簧的弹力，因此，能够通过该弹簧的弹力使其与可动电极接触。另外，通过该弹簧的弹力，具有以下效果，即、在安装于图1所示的支撑部件131、接头管等时，在由于热膨胀等引起了变形的情况下，也能够可靠地接触。此外，在此虽然形成具有多个板簧形状的碟形弹簧形状，但不限于此，板簧可以为其它的根数，也可以为单数形式。以下，对使用了该膜片800的实施方式进行说明。
图9是表示本发明的一个实施方式的静电电容检测式压力开关900的结构的图。
在图9中，静电电容检测式压力开关900主要的特征在于，取代图1所示的通常的圆板形的膜片111，而具备图8所示的碟形弹簧形状的膜片800。对与图1所示的现有技术的压力开关100相同的结构要素，添加相同的符号，并省略说明。
压力开关900具备：膜片组件910；静电电容检测部920；以及保持膜片组件910及静电电容检测部920，且固定于工作介质供给组件10′的固定部930。
膜片组件910具备：根据从管路11′供给的工作介质的压力的变动进行位移的碟形弹簧形状的膜片800；配置于膜片800的管路11′侧且对工作介质进行密封的O型圈112；以及与O型圈112紧密接触且对工作介质进行密封的隔膜113。
如图8所示，碟形弹簧形状的膜片800形成为在膜片800的外周设有多个板簧的碟形弹簧形状，且以具有水平方向的弹簧的弹力的方式，由金属材料构成。碟形弹簧形状的膜片800与后述的圆柱形状的可动电极921通过水平方向的弹簧的弹力而固定。另外，膜片111主要使用具有进行反转动作、即进行速动的弹性的金属制的膜片，但是，在将本结构应用于输出压力的测量值的压力传感器的情况下，不能使用速动的膜片。
静电电容检测部920具备：与膜片800的一部分电连接的可动电极921；设于膜片800的大气压侧的固定电极122；安装于固定电极122的膜片800侧的绝缘被膜123；以及经由引线125与可动电极121及固定电极122电连接且对膜片800与固定电极122之间的静电电容进行检测的静电电容检测IC124。
可动电极921由金属材料形成为筒状的圆柱形，且在筒状的圆柱形的内面与设于膜片800的外周的构成碟形弹簧形状的多个板簧形状的电极接触部801a至801h接触。电极接触部801a至801h具有水平方向的弹簧的弹力，因此可动电极921与电极接触部801a至801h连接牢固，从而能够确保稳定地导通。可动电极921经由引线125与静电电容检测IC124连接，由此，膜片800形成静电电容检测中的电容器的一方的电极。此外，筒状的圆柱形的可动电极921通过按入或嵌入成形等而固定于支撑部件931的收纳部931b。
固定部930具备：确保膜片800与工作介质供给组件10′之间的绝缘且将压力开关900固定于工作介质供给组件10′的支撑部件931；对设于支撑部件931的大气压侧的收纳部931b进行密封的罩932；固定支撑部件931和工作介质供给组件10′的多个固定螺钉133；以及防止多个固定螺钉133的每个的松弛的多个垫圈134。
支撑部件931呈大致圆板形状，且为了确保膜片800与工作介质供给组件10′之间的绝缘，而由例如树脂材料成形。在支撑部件931形成：具有与管路11′对应的直径的开口部931a；设于开口部931a的周围的大气压侧，且收纳膜片组件910、可动电极921以及固定电极122的圆筒形状的凹部，即，收纳部931b；从收纳部931b向周围展宽，具有供固定螺钉133插入的螺孔931e，且与工作介质供给组件10′接触的外周部931c；以及作为收纳部931b的内部，设于开口部931a的周围且配置O型圈112的凹部931d。通过按入或嵌入成形等，将上述圆柱形状的可动电极921固定于收纳部931b。
如上说述，通过本实施方式的静电电容检测式压力开关900，也能够得到本发明的效果。
另外，在本实施方式中，对于膜片，不使用速动膜片，而使用慢动膜片，如果以直接输出线性变动的静电电容的方式变更静电电容检测电路的输出信号，则也能够将本实施方式的结构应用于压力传感器。
如上所述，根据本发明的静电电容检测式压力开关及压力传感器，设置作为在膜片的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部的、用于与可动电极连接的电极接触部，且在该电极接触部连接可动电极，从而能够抑制对膜片的压力-位移特性产生影响的膜片的向位于中央部的碗部分的变形、应力分布的位移，能够确保稳定的导通。
Claims (6)
1.一种静电电容检测式压力开关，具备：
膜片，其根据从管路供给的工作介质的压力的变动而进行位移，并且以在来自上述管路的上述工作介质的压力小于设定值的情况下，形成向下侧膨胀的形状，若来自管路的上述工作介质的压力成为设定值以上，则利用上述工作介质的压力从向下侧膨胀的形状可逆地反转成向上侧膨胀的形状的方式进行速动；
可动电极，其电连接于上述膜片；
固定电极，其设在上述膜片的与上述管路相对的大气压侧；以及
绝缘被膜，其确保上述固定电极与上述膜片的绝缘，
上述静电电容检测式压力开关构成为，根据上述工作介质的压力的变动，上述膜片进行位移，将该位移作为与上述可动电极连接的上述膜片和上述固定电极之间的静电电容的变动进行检测，且基于该静电电容的变动，检测上述工作介质的压力，
上述静电电容检测式压力开关的特征在于，
形成有电极接触部，其为在上述膜片的外周的一部分向外侧延伸的至少一个突起部，且用于连接上述可动电极。
2.根据权利要求1所述的静电电容检测式压力开关，其特征在于，
上述电极接触部形成为与上述可动电极进行铆接加工的形状。
3.根据权利要求1所述的静电电容检测式压力开关，其特征在于，
上述电极接触部形成为与上述可动电极进行点焊的形状。
4.根据权利要求1所述的静电电容检测式压力开关，其特征在于，
上述电极接触部形成为与上述可动电极进行激光焊接的形状。
5.根据权利要求1所述的静电电容检测式压力开关，其特征在于，
上述电极接触部形成为与上述可动电极进行连接器嵌合的形状。
6.根据权利要求1所述的静电电容检测式压力开关，其特征在于，
上述电极接触部形成为在上述膜片的外周设有板簧的碟形弹簧形状，且通过上述碟形弹簧的弹力与上述可动电极连接。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236214A (zh) * | 2007-01-24 | 2008-08-06 | 雅马哈株式会社 | 运动传感器、加速计、倾斜传感器、压力传感器和触觉控制器 |
| CN102084233A (zh) * | 2008-04-24 | 2011-06-01 | 定制传感器及技术股份有限公司 | 感测元件组件和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010169665A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-08-05 | Canon Anelva Corp | 静電容量型隔膜真空計、真空装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101236214A (zh) * | 2007-01-24 | 2008-08-06 | 雅马哈株式会社 | 运动传感器、加速计、倾斜传感器、压力传感器和触觉控制器 |
| CN102084233A (zh) * | 2008-04-24 | 2011-06-01 | 定制传感器及技术股份有限公司 | 感测元件组件和方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190813 Termination date: 20210818 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |