CN106796854A

CN106796854A - 流体检测装置

Info

Publication number: CN106796854A
Application number: CN201580055021.6A
Authority: CN
Inventors: 三原匡史; 菊池裕; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Kokoku Intech Co Ltd
Current assignee: Kokoku Intech Co Ltd
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2035-10-01
Also published as: US10036679B2; WO2016059976A1; US20170276560A1; JP6358748B2; CN106796854B; JP2016081715A

Abstract

本发明的目的是提供难以受温度变化、安装状态影响并实现稳定的流体检测的流体检测装置，该流体传感器具有：能够与管内部填充有水(8)的管部(10)连接并且管部(10)内的水(8)能够向中空内部(2a)流通的壳体(2)；将中空内部(2a)划分为填充有水(8)的流体室(12)和大气开放的空气室(14)并且能够变形的隔壁(4)；配置于流体室(12)内的滑动触头(6)；以及配置于壳体(2)的外侧的触头传感器(7)，流体室(12)内形成有使滑动触头(6)能够正反滑动移动的滑动保持部(2d)，在空气室(14)形成有开口部(2h)，在壳体(2)配置有磁铁(16)，滑动触头(6)在与磁铁(16)相对的位置具有与磁铁(16)排斥的磁铁(18)，能够检测基于管部(10)的弹性变形的滑动触头(6)的移动。

Description

流体检测装置

技术领域

本发明涉及流体检测装置，尤其涉及通过检测配置于流体内的滑动触头(slidetip)的移动进行流体的动作检测的流体检测装置。

背景技术

近年来，作为使用了流体的检测装置，使用检测流体压力的压力检测装置。例如，专利文献1中公开了具备通过来自外部的按压发生弹性变形的管部、以及检测该管部内的气体压力变化的感压部，并基于在感压部的检测结果检测向管部的异物的接触的接触传感器。并且，感压部的特征在于，包括由根据流体压力的变化而位移并产生与该位移相对应的电荷的压电材料构成的压电元件、以及具有有限的输入阻抗并基于压电元件中产生的电荷产生检测信号的输出电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－50824号公报

发明内容

本发明要解决的课题

但是，专利文献1中公开的接触传感器是在利用电路的设计实现稳定化但结构复杂，而且是检测压力变化的结构，因此由于温度变化、安装状态等引起的流体的体积变动使检测结果容易不稳定，难以实现作为检测装置的稳定的动作。

本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的是提供难以受温度变化和安装状态的影响并实现稳定的流体检测的流体检测装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明具有以下的构成。

(1)一种流体检测装置，具有：

壳体，其能够与内部填充有流体的弹性容器的一端连接，所述壳体的内部中空，所述弹性容器内的所述流体能够向所述壳体自身的中空内部流通；

隔壁，其配置于所述中空内部，将所述中空内部划分为填充有所述流体的流体室和大气开放的空气室，并且能够变形；

滑动触头，其配置于所述流体室内；以及

检测单元，其配置于所述壳体的外侧，

所述流体检测装置的特征在于，

所述流体室内形成有对所述滑动触头以能够沿一个方向正反滑动移动的方式进行保持的滑动保持部，

所述空气室形成有用于吸收由所述隔壁的变形引起的所述空气室内的压力变动的开口部，

在所述壳体，在沿所述滑动触头的移动方向的位置配置有第一磁铁，

所述滑动触头在与所述第一磁铁相对的位置具有与所述第一磁铁排斥的第二磁铁，

所述检测单元能够检测所述滑动触头的移动，

所述流体检测装置构成为能够检测基于所述弹性容器的弹性变形的所述滑动触头的移动。

(2)也可以在所述滑动保持部的所述滑动触头的移动方向上的两端附近位置设置限制所述滑动触头的移动的止动部。

(3)所述第一磁铁与所述第二磁铁的排斥力也可以是能够使所述滑动触头与远离所述隔壁的一侧的所述止动部抵接的排斥力。

(4)在所述滑动触头和所述滑动保持部的至少任一者也可以形成有能够使所述流体向所述弹性容器侧和所述隔壁侧流通的流通部。

(5)也可以是所述滑动触头实质上为圆柱形状，

所述壳体实质上为圆筒形状，并且

所述空气室的直径比所述滑动保持部的直径大。

(6)包含所述第二磁铁的状态下的所述滑动触头整体的密度也可以相对于所述流体的密度在0.5倍以上2.8倍以内。

发明效果

根据本发明，能够提供难以受到温度变化、安装状态的影响并实现稳定的流体检测的流体检测装置。

附图说明

图1是表示实施例1的流体传感器的概略结构的剖视图。

图2是用于实施例1的流体传感器的滑动触头的局部剖视图。

图3是表示流体传感器的应用例的实施例2的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的流体检测装置的实施例进行说明。

实施例1

图1(a)是表示实施例1的流体传感器(流体检测装置)S的概略构造的剖视图。图1是从侧方观察的示意性的剖视图，流体传感器S从正面观察时为大致圆形。即，流体传感器S整体上具有使该图1的剖视图以轴X为中心旋转的形状。

流体传感器S大致构成为具有壳体2、隔壁4、滑动触头6、触头传感器(tip sensor)(检测单元)7。壳体2与管内填充有水(流体)8的管部(弹性容器)10的一端连接。此外，本实施例1中，作为弹性容器的一例，以管部10为例在下面进行说明。管部10是由将例如硅酮、聚乙烯、尼龙等树脂和橡胶等作为原料的弹性材料构成的管部件。其管内部填充有作为流体的水8。作为流体，除水以外，还可考虑硅油等油、其他的液体、空气等气体，但是从相对于压力的体积变动小的观点出发，优选使用液体。其中，“填充”不一定限于没有其他物质的混入被该流体完全充满的情况，而包含大部分被该流体充满的情况。例如，管内部被水8充满但是部分地混入有气泡等气体的情况也视作“填充”。

壳体2整体上呈圆筒形状，其内部形成为中空(中空内部2a)。壳体2由例如树脂、金属、玻璃等材料构成，外形形状形成为带阶梯的形状，具有小径部2b和直径比该小径部2b大的大径部2c。壳体2与管部10的一端连接，管部10内的水8能够向中空内部2a流通(流出流入)。

在与小径部2b相对应的部分的中空内部2a形成有滑动保持部2d，与大径部2c相对应的部分的中空内部2a形成有作为作为贮存罐的缓冲部2e。缓冲部2e的直径d2比滑动保持部2d的直径d1大。由于直径d2比直径d1大，因此能够相对于流体室12(下述)的容积变动，将隔壁4的变形(移动)抑制得较小。

滑动保持部2d是对滑动触头6以能够沿一个方向(轴X方向)正反滑动的方式进行保持的部分。在此，将图1中右方向(滑动触头6朝向隔壁4的方向)设为正方向，将左方向(滑动触头6朝向管部10的方向)设为反方向。此外，有时也将正方向称为前方向，将反方向称为后方向。“保持”是指包含将滑动触头6以能够在正反方向顺畅滑动的方式保持于间隙配合嵌入状态的含义。因此，在滑动触头6为大致圆柱形状的情况下，滑动保持部2d形成为直径比该滑动触头6的直径略大的筒状。

滑动保持部2d的轴X方向两端附近位置配置有前止动部2f和后止动部2g。前止动部2f及后止动部2g从中空内部2a的内壁向滑动保持部2d内突出，具有限制滑动触头6的前后移动的功能。即，滑动触头6能够在该前后止动部2f、2g之间前后滑动移动。

缓冲部2e是中空内部2a的内表面形成为大致圆筒形状的部分，具有吸收由水8的移动引起的流体室12(下述)的容积变动的功能。缓冲部2e内配置有隔壁4。隔壁4是用于将中空内部2a划分为填充有水8的流体室12和大气开放的空气室14的部件。因此，隔壁4的后方侧(靠近管部10的一侧)、即、缓冲部2e的一部分和滑动保持部2d与流体室12相对应，隔壁4的前方侧(管部10的相反侧)、缓冲部2e的另一部分与空气室14相对应。

隔壁4防止水8从流体室12向空气室14漏出。隔壁4由例如硅橡胶、聚氨酯橡胶、树脂膜等薄膜材料等构成，优选能够没有阻力地进行较大的变形。在此，隔壁4的变形包含弹性变形和非弹性变形。非弹性变形是指例如隔壁4由金属膜、树脂膜等非弹性材料形成的情况下的形状变化引起的变形，称作非弹性的变形。当通过加压等使管部10发生弹性变形时，水8从后方对滑动触头6向前方施力，滑动触头6在滑动保持部2d内向前方移动。伴随着该移动，流体室12的容积增加。隔壁4被构成为，通过如图1(b)所示向前方(右方向)变形，吸收流体室12的容积变动。

伴随着流体室12的容积增加，空气室14的容积减少。用于吸收此时的空气室14内的压力变动的开口部2h形成于空气室14。通过开口部2h，空气室14内和壳体2外部连通，空气室14内大气开放。

从壳体2的滑动触头6观察，在沿轴X方向的前方位置配置有磁铁(第一磁铁)16。该磁铁16具有与下述的磁铁(第二磁铁)18一起产生排斥力，对滑动触头6向初始位置(与后止动部2g抵接的位置)施力的功能。

滑动触头6是配置于流体室12内并以能够滑动移动的方式保持于滑动保持部2d内的部件。滑动触头6使用大致圆柱形状的部件由树脂、金属、玻璃等材料构成。图2是从侧方观察滑动触头6的局部剖视图。在滑动触头6的前表面附近位置、即、接近配置于滑动保持部2d内时成为靠近隔壁4的一侧的面的位置配置有磁铁18。

磁铁18经由隔壁4与磁铁16相对。磁铁18和磁铁16同极相对并相互产生排斥力。通过排斥力，滑动触头6以与后止动部2g抵接的方式被施力。当管部10由于加压等发生弹性变形，水8从后方对滑动触头6向前方施力时，滑动触头6对抗磁铁16与磁铁18的排斥力而向前方移动，滑动触头6与前止动部2f抵接。即，优选地，磁铁16与磁铁18的排斥力在管部10未被加压等的状态下，强到能够使滑动触头6向后止动部2g抵接的程度，在管部10被加压等的状态下，弱到滑动触头6能够移动直至与前止动部2f抵接的程度。

在滑动触头6的周面形成有从滑动触头6的后表面至滑动触头6的前表面形成的槽(流通部)20。该槽20是使水8能够向管部10侧和隔壁4侧流通的部件。管部10由于加压等发生弹性变形，水8从后方将滑动触头6向前方施力时，水8的一部分经由槽20从管部10侧向隔壁4侧通过。另外，管部10的弹性变形解除，滑动触头6向后方移动时，水8将经由槽20从隔壁4侧向管部10侧通过。

触头传感器7是配置于滑动保持部2d的附近且壳体2的外侧，并用于检测滑动触头6的移动的检测单元。检测移动是包含滑动触头6的有无检测、移动方向检测、移动速度检测、位置检测的概念。作为触头传感器7，例如，可使用光学传感器、绕组线圈、磁传感器等公知的检测单元。在使用光学传感器作为触头传感器7的情况下，通过检测滑动触头6向其投受光区域的进退，能够检测滑动触头6的有无、位置等。在使用绕组线圈作为触头传感器7的情况下，可利用由磁铁18的接近－远离产生的电磁感应作用来检测滑动触头6的移动方向、移动速度等。

接下来，对该流体传感器S的动作进行说明。通常状态下，由于磁铁16和磁铁18的排斥力，滑动触头6配置于被向后止动部2g施力的初始位置(参照图1(a))。该状态下，触头传感器7检测到滑动触头6的“无”。另外，隔壁4处于向后方(图1中左方向)变形(移动)的状态。

当通过加压等使管部10发生弹性变形时，管部10内的水8向前方移动，将滑动触头6从后方向前方推压。滑动触头6对抗磁铁16、18的排斥力向前方滑动移动，与前止动部2f抵接而停止(参照图1(b))。此时，触头传感器7检测到滑动触头6的“有”。伴随着滑动触头6的前方移动，流体室12内的水8向前方被推压，流体室12的容积增大，对隔壁4向前方施力。隔壁4向前方变形(移动)，吸收流体室12的容积增加和流体室12内的压力变动。隔壁4向前方变形(移动)，空气室14的容积减少，但是由于空气室14通过开口部2h大气开放，因此几乎不会阻碍隔壁4的变形(移动)。

当去除管部10的加压等并解除弹性变形时，负压作用于管部10内，滑动触头6向后方移动。再加上由磁铁16、18产生的排斥力，最终，滑动触头6与后止动部2g抵接。伴随于此，隔壁4附近的水8也向后方移动，隔壁4也向后方变形(移动)(参照图1(a))。此时，触头传感器7检测到滑动触头6的“无”。

如此，根据该流体传感器S，通过触头传感器7的输出检测滑动触头6的“有”和“无”，由此能够检测管部10的弹性变形、即加压。此外，在该实施例1的流体传感器S中，由于滑动触头6形成有槽20，因此，即使维持使管部10发生弹性变形的状态，随着一定时间的经过，水8经由槽20从管部10侧向隔壁4侧变形(移动)。如此，滑动触头6的前后两侧的压力差逐渐减小，其结果，由于磁铁16、18的排斥力，滑动触头6如图1(a)所示返回初始位置。

由于即使维持使管部10发生弹性变形的状态随着一定时间的经过滑动触头6也返回初始位置，因此流体传感器S能够检测由管部10的进一步的弹性变形(即，多次加压)引起的滑动触头6的前方移动。

此外，中空内部2a实质上不需要限定为圆筒形状，例如，也可以是剖面三角形、四边形的多边形筒状。在滑动保持部2d为多边形筒状的情况下，相对应地，滑动触头6也可以为多边形柱状。流通部20不需要是在滑动触头6的周面形成的槽，也可以是在滑动触头6内部贯通前后的通孔、缺口形状，只要是实质上实现管部10侧与隔壁4侧之间流体的流通的部件即可。另外，流通部不一定必须形成于滑动触头6侧，也可以形成于滑动保持部2d侧。

根据该流体传感器S，在传感器的动作过程、即管部10发生弹性变形的过程中，几乎不会发生水8的压力上升。因此，即使水8中混入气泡等气体，也几乎不存在对传感器的检测动作的影响。即，在流体传感器S的生产工序、流体传感器S和管部10的连接工序中，即使混入一些气泡等，也能够实现作为流体传感器S的高检测精度。另外，通过使触头传感器7的配置位置向前后方向偏移，还能够容易地调整流体传感器S的检测灵敏度。

实施例2

图3是表示该流体传感器S的应用例的图。图3(a)是具有滑动门22的汽车M的侧视图。在汽车M的滑动门22打开时的车身侧的周围配置有门密封部24。如图3(b)所示，以沿着门密封部24延伸的方式，配置有作为弹性容器的管部10。实施例1的流体传感器S与管部10连接。

在该门密封部24，使得在手等异物与管部10不接触的通常状态下关闭了滑动门22的情况下，管部10未被加压。然而，在滑动门22关闭时手等异物与管部10接触的情况下，由于该异物，管部10被加压而发生弹性变形，流体传感器S将检测该加压。由此，能够可靠地检测滑动门22关闭时异物向管部10的接触。

实施例3

还能够将与该流体传感器S连接的管部10铺设于停车场的地面进行使用。以通过汽车进入停车场时的轮胎的接地位置所对应的部分的方式铺设管部10。此时，以经由多辆车的停车空间的方式铺设管部10。

如果通过流体传感器S检测到管部10由于汽车的轮胎被加压而发生弹性变形，则能够检测汽车向停车空间的入库或出库。另外，根据该流体传感器S，在检测到一辆汽车入库以后经过一定时间，成为能够再次检测其他汽车的入库的状态。因此，能够在不使用多个检测单元的情况下，利用一个流体检测传感器S检测多辆汽车的入库。

以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限于此，而能够在其主旨的范围进行各种各样的变形、变更。

根据本发明，由于不使用压力传感器，而通过检测滑动触头的正反方向的滑动移动来检测流体的移动，因此难以受到温度变化、安装状态的影响，能够实现稳定的流体检测。由于通过隔壁的变形来减小流体的压力变动，因此，能够实现滑动触头的稳定动作，即使气泡等混入流体内，也能够维持高检测精度。由于空气室大气开放，因此不会阻碍隔壁的变形。如果使用相互排斥的磁铁作为将滑动触头向初始位置施力的施力单元，则能够非接触地隔着隔壁向滑动触头可靠地赋予稳定的作用力。

如果在滑动保持部的两端附近位置设置止动部，则能够将滑动触头的移动范围在正反方向(前后方向)进行限制。在滑动触头的反复的有无检测中实现可靠的滑动触头的移动动作。

如果基于两个磁铁的排斥力被设为使滑动触头能够与后止动部抵接的排斥力，则能够将滑动触头通过非接触的作用力可靠地设置于初始位置。能够排除由流体传感器的布局、振动等产生的不良影响。

如果滑动触头和/或滑动保持部上形成有流通部，则流体能够向管部侧和隔壁侧流通。即使由于管部的弹性变形在滑动触头发生移动之后，经过规定时间后，也能够使滑动触头再次自动返回初始位置。能够利用一个流体传感器多次(在多个位置)检测管部的弹性变形，有助于传感器个数的减少。

如果使空气室的直径比滑动保持部的直径大，则能够提高缓冲部吸收流体室的容积变动的能力。即，即使管部发生弹性变形，流体室的容积增大，也能够将隔壁的变形抑制得较小。

此外，在上述各实施例中，通过将同极的第一磁铁16和第二磁铁18相对配置从而利用相互的排斥作用作为作用力(作为初始位置恢复单元)，使滑动触头6恢复到初始位置(与后止动部2g抵接的位置)。然而，作为初始位置恢复单元，除利用磁铁以外，例如，也可以考虑利用弹簧等的作用力，利用弹性材料的弹性力，利用向滑动触头6的重力，利用流体8的浮力等。

例如，如果使滑动触头6整体的密度比流体8的密度充分低，则能够通过流体8的浮力使滑动触头6恢复至初始位置。该情况下，需要以使后止动部2g相对于滑动保持部2d处于上方位置的方式配置流体传感器S。另外，如果使滑动触头6整体的密度比流体8的密度充分高，则能够通过向滑动触头6的重力使滑动触头6恢复至初始位置。该情况下，需要以使后止动部2g相对于滑动保持部2d处于下方位置的方式配置流体传感器S。

如果进行调整使包含磁铁18的滑动触头6整体的密度为与流体8的密度实质上相同的密度，则能够排除由基于安装方向的滑动触头6的重力或浮力产生的影响。在此，包含磁铁18的滑动触头6整体的密度是指在滑动保持部2d内滑动移动的滑动触头6整体的密度。例如，通过在滑动触头6内部形成中空部，能够调整为使得滑动触头6整体的密度减小。当然，在不使用磁铁作为初始位置恢复单元的情况下，不需要在滑动触头6的密度中考虑磁铁。

由此，滑动触头的固定位置保持功能的稳定性提高，在将流体传感器安装(组装)于应用对象物时不需要过于灵敏的处理，作业变得极其容易。另外，能够使基于初始位置恢复单元对滑动触头6向初始位置的作用力高效地作用于滑动触头6。

此外，关于滑动触头向初始位置恢复的所需时间，可通过流体的选择(粘度)、流通部的设计、磁铁的排斥力的调整等适当地进行设定。另外，滑动触头6整体的密度相对于流体8的密度在0.5倍～2.8倍的范围，对排除重力、浮力的影响而言，是优选的，更优选的是在0.7倍～1.4倍的范围，进一步优选的是实质上两者相同。

附图标记的说明

d1，d2…直径

M…汽车

S…流体传感器(流体检测装置)

X…轴

2…壳体

2a…中空内部

2b…小径部

2c…大径部

2d…滑动保持部

2e…缓冲部

2f…前止动部

2g…后止动部

2h…开口部

4…隔壁

6…滑动触头

7…触头传感器(检测单元)

8…水(流体)

10…管部(弹性容器)

12…流体室

14…空气室

16…磁铁(第一磁铁)

18…磁铁(第二磁铁)

20…槽(流通部)

22…滑动门

24…门密封部

Claims

1.一种流体检测装置，具有：

滑动触头，其配置于所述流体室内；以及

检测单元，其配置于所述壳体的外侧，

所述流体检测装置的特征在于，

所述检测单元能够检测所述滑动触头的移动，

2.根据权利要求1所述的流体检测装置，其特征在于，

在所述滑动保持部的所述滑动触头的移动方向上的两端附近位置，设置有限制所述滑动触头的移动的止动部。

3.根据权利要求2所述的流体检测装置，其特征在于，

所述第一磁铁与所述第二磁铁的排斥力是能够使所述滑动触头与远离所述隔壁的一侧的所述止动部抵接的排斥力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体检测装置，其特征在于，

在所述滑动触头和所述滑动保持部的至少任一者形成有能够使所述流体向所述弹性容器侧和所述隔壁侧流通的流通部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体检测装置，其特征在于，

所述滑动触头实质上为圆柱形状，

所述壳体实质上为圆筒形状，并且

所述空气室的直径比所述滑动保持部的直径大。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体检测装置，其特征在于，

包含所述第二磁铁的状态下的所述滑动触头整体的密度相对于所述流体的密度在0.5倍以上2.8倍以内。