JP2002286568A

JP2002286568A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2002286568A
Application number: JP2001085105A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Yamasue; 利紀山末; Teruhisa Ishihama; 照久石濱
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、密閉空間の内圧、例え
ば、自動車タイヤ内の空気圧を高精度で測定できるとと
もに、動作不良が生じくい小型の圧力センサを提供する
ことにある。【解決手段】上方に膨出するダイヤフラム１７の周辺
縁部をベース部材１０に固着一体化して密閉した基準圧
力室３０を形成する。そして、前記基準圧力室３０内
で、前記ダイヤフラム１７の下面に位置する可動電極１
９に、固定電極１４を所定間隔で対向するように配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧力センサ、特に、
密閉空間の内圧、例えば、自動車タイヤ内の空気圧、コ
ンプレッサーのタンク内の圧力を測定する静電容量式圧
力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、気
圧を測定する通常の圧力センサは大気圧を基準とし、そ
れとの差圧を測定して圧力を測定していた。このため、
大気を導入する開放機構を設ける必要があり、密閉空間
の内圧測定は極めて困難であった。また、前記開放機構
を設けると、部品点数が多くなるとともに、小型化が困
難であった。特に、可動電極,固定電極が露出している
と、塵埃等の付着によって動作不良が生じやすいという
問題点があった。

【０００３】本願発明は、前記問題点に鑑み、部品点数
が少なく、密閉空間の内圧を高精度で測定できるととも
に、動作不良が生じくい小型の圧力センサを提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる圧力セン
サは、前記目的を達成するため、上方に膨出する隔膜の
周辺縁部をベース部材に固着一体化して密閉した基準圧
力室を形成するとともに、前記隔膜の下面を可動電極と
する一方、前記基準圧力室内で前記可動電極に所定間隔
で対向するように固定電極を配置した構成としてある。
したがって、本発明によれば、外部圧力の変化に対して
基準圧力室を形成する隔膜が板厚方向に変位し、基準圧
力室内で対向する可動電極および固定電極間の距離が変
化する。このため、静電容量の変化を測定して密閉され
た外部空間の内圧を検出できる。また、隔膜を可動電極
に兼用しているので、部品点数の少ない小型の圧力セン
サが得られる。さらに、可動電極および固定電極のいず
れもが密閉された基準圧力室内に配置されているので、
外部環境の影響、例えば、塵埃の付着や酸等による腐蝕
が生じず、動作不良を防止できる。このため、耐久性，
信頼性に優れた圧力センサが得られる。特に、隔膜およ
びベース部材が金属材であれば、その効果はより一層向
上する。

【０００５】また、上方に膨出する隔膜の周辺縁部をベ
ース部材に固着一体化して密閉した基準圧力室を形成す
るとともに、前記隔膜の下面に別体の可動電極を固定す
る一方、前記基準圧力室内で前記可動電極に所定間隔で
対向するように固定電極を配置した構成としてある。し
たがって、本発明によれば、前述の効果に加え、隔膜の
下面中央部に所望の大きさの可動電極取り付けることに
より、静電容量を大きくできるので、高精度の圧力セン
サが得られる。

【０００６】さらに、前記圧力センサは、前記基準圧力
室内に液体を充填した構成であってもよい。一般に基準
圧力室内に充填した液体は気体よりも温度変化による影
響を受けにくい。このため、外部温度による外乱を受け
にくく、信頼性のより一層高い圧力センサが得られる。

【０００７】そして、ベース部材と固定電極との間に絶
縁材を配置しておいてもよい。前記絶縁材の配置によ
り、回路の短絡を防止でき、信頼性をより一層高めるこ
とができるという効果がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の圧力センサにかかる実施
形態を図１および図２の添付図面に従って説明する。本
実施形態は、ベース部材１０の環状縁部に上方に膨出す
るダイヤフラム１７の環状縁部を一体化して形成した基
準圧力室３０内で、固定電極１４および可動電極１８を
所定間隔で対向するように配置したものである。なお、
前記ベース部材１０およびダイヤフラム１７は、シール
ドカバー２０と底蓋２６とからなるハウジング内に、ゴ
ムリング２９およびスペーサ２４を介して組み込まれて
いる。

【０００９】前記ベース部材１０は、断面略ハット形状
の導電性金属材からなり、その底部１１の中央に後述す
る固定電極１４の軸部１５を挿通するための貫通孔１２
を有している。さらに、前記ベース部材１０の底部下面
には、固定電極用端子１３が溶接一体化されている。な
お、前記貫通孔１２は、図１に示すように、フランジ形
状のガラス製軸受具１６を嵌合できる環状段部１２ａを
有している。これは、シール材を注入した場合に不要な
シール材の流入を防止するとともに、前記固定電極１４
の軸部１５とベース部材１０とを出来る限り離すことに
より、初期浮遊容量を低減させるためである。このた
め、初期浮遊容量の低減を図るべく、ベース部材１０の
貫通孔１２のうち、固定電極１４の軸部１５に接近する
部分は薄くなっている。

【００１０】固定電極１４は略Ｔ字形状を有するもので
あり、その下面中央部に軸部１５を突設してある。そし
て、この軸部１５を、ガラス製軸受具１６を介し、ベー
ス部材１０の貫通孔１２に挿通した後、シール材を注
入，固化することにより、固定電極１４がベース部材１
０に支持されるとともに、ベース部材１０と所定の間隔
で対向する。

【００１１】前記ダイヤフラム１７は上方に膨出した形
状を有し、その中央部１８が平坦面であるとともに、そ
の周囲に同心円状の凹凸面が形成されている。ただし、
前記中央部１８の大きさは必要に応じて変更できる。さ
らに、前記ダイヤフラム１７は、その中央部１８の下面
に可動電極１９を固着一体化して導通している。そし
て、前記ダイヤフラム１７の周辺縁部を前記ベース部材
１０の開口縁部に溶接一体化することにより、前記可動
電極１９が前記固定電極１４に所定間隔で対向する。

【００１２】シールドカバー２０は、前述の内部構成部
品を収納可能な断面略コ字形状を有し、その天井面の中
央部に通気孔２１が形成されているとともに、その天井
面の下面に前記通気孔２１と同心円状の浅溝２２が形成
されている。さらに、前記シールドカバー２０は、その
開口縁部にシールド端子２３および折り曲げ可能な複数
の係止爪２４を突設してある。なお、前記シールドカバ
ー２０の本体は直径１６ｍｍ、高さ３ｍｍの外形寸法を
有している。

【００１３】スペーサ２４は、前記シールドカバー２０
の内周面に接合可能な外周形状を有するとともに、その
内周面に前記ベース部材１０を嵌合して位置決めするた
めの環状段部２５を形成してある。

【００１４】底蓋２６は、前記シールドカバー２０の開
口縁部内に嵌合され、密閉する円板形状を有し、固定電
極用端子孔２７および可動電極用端子孔２８を形成して
ある。

【００１５】したがって、ベース部材１０に軸受具１６
を介して固定電極１４を組み付けた後、前記ベース１０
の開口縁部にダイヤフラム１７の周辺縁部を溶接一体化
する。そして、シールドカバー２０の浅溝２２に位置決
めしたゴムリング２９に、前述の一体化したベース部材
１０を載置する。ついで、前記シールドカバー２０にス
ペーサ２４を組み込み、スペーサ２４の段部２５に前記
ベース部材１０を嵌合して位置決めする。さらに、固定
電極１４の軸部１５および固定電極用端子１３を、底蓋
２６の端子孔２７，２８にそれぞれ挿通して組み付けた
後、シールドカバー２０の係止爪２４を折り曲げて係止
することにより、組立作業が完了する。

【００１６】次に、前述の構成からなる圧力センサの動
作について説明する。基準圧力室３０が外部圧力と釣り
合っている場合には、可動電極１９が固定電極１４に所
定の間隔で対向している。そして、前述の外部圧力が低
下すると、前記ダイヤフラム１７が膨張し、可動電極１
９が固定電極１４から離れて静電容量が減少し、外部圧
力の低下を検出できる。一方、外部圧力が増大すると、
前記ダイヤフラム１７が押し込まれ、可動電極１９が固
定電極１４に接近して静電容量が増大し、外部圧力の増
大を検出できる。

【００１７】なお、ダイヤフラム１７の中央部１８自体
を可動電極としてもよい。その場合、必要に応じて、前
記中央部１８の面積を拡大してもよく、また、前記ダイ
ヤフラム１７の下面にメッキを施して静電容量を増大さ
せてもよい。他は前述の実施形態とほぼ同様であるの
で、説明を省略する。本実施形態によれば、別体の可動
電極が不要となるので、部品点数，組立工数が少なくな
り、生産性が向上する。さらに、ダイヤフラム１７が軽
量になるので、応答特性が向上するという利点がある。

【００１８】また、ガラス製軸受具１６は前述のものに
限らない。例えば、前記ベース部材１０の底部に配置さ
れ、可動電極１４とベース部材１０とで上下から挟持さ
れる形状を有していてもよい。このような形状とするこ
とにより、固定電極１４が裏側から支持されて変形しに
くくなる。このため、外部からの振動，衝撃力による影
響がなくなり、測定精度が向上し、信頼性が高まるとい
う利点がある。

【００１９】なお、前記ダイヤフラム１７は前述の形状
に限らず、中央部の周囲に同心円状の凹凸面を設けない
ものであってもよい。また、前記ダイヤフラムから端子
部を直接延在し、外部回路に接続してもよい。

【００２０】さらに、前述の実施形態では、基準圧力室
３０内に気体を充填した場合について説明したが、液体
を充填してもよい。液体としては、例えば、シリコンオ
イル等が挙げられる。このように液体を基準圧力室内に
充填しておくと、前記液体は温度の影響を気体よりも受
けにくいので、温度変化による外乱を受けにくく、測定
精度が向上するという利点がある。

【００２１】そして、自動車タイヤ内の空気圧を検出す
る場合には、例えば、ホィールに取り付けて使用しても
よい。

【００２２】

【発明の効果】本発明の圧力センサによれば、外部圧力
の変化に対して基準圧力室を形成する隔膜が板厚方向に
変位し、基準圧力室内で対向する固定電極および可動電
極間の距離が変化する。このため、静電容量の変化を測
定して密閉された外部空間の内圧を検出できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかる圧力センサの実施形態を示
す組立断面図である。

【図２】図１で示した圧力センサの分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０…ベース部材、１２…貫通孔、１４…固定電極、１
５…軸部、１６…ガラス製軸受具、１７…ダイヤフラ
ム、１８…平坦面、１９…可動電極、２０…シールドカ
バー、２４…スペーサー、２６…底蓋、２９…ゴムリン
グ、３０…基準圧力室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上方に膨出する隔膜の周辺縁部をベース
部材に固着一体化して密閉した基準圧力室を形成すると
ともに、前記隔膜の下面を可動電極とする一方、前記基
準圧力室内で前記可動電極に所定間隔で対向するように
固定電極を配置したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】上方に膨出する隔膜の周辺縁部をベース
部材に固着一体化して密閉した基準圧力室を形成すると
ともに、前記隔膜の下面に別体の可動電極を固定する一
方、前記基準圧力室内で前記可動電極に所定間隔で対向
するように固定電極を配置したことを特徴とする圧力セ
ンサ。
【請求項３】前記基準圧力室内に液体を充填したこと
を特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】ベース部材と固定電極との間に絶縁材を
配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の圧力センサ。