JP2002286571A

JP2002286571A - 圧力速度センサ

Info

Publication number: JP2002286571A
Application number: JP2001085132A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Yamasue; 利紀山末; Teruhisa Ishihama; 照久石濱; Yoichi Okubo; 陽一大久保
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co; Pacific Industrial Co Ltd; Taiheiyo Kogyo KK
Current assignee: Omron Corp; Pacific Industrial Co Ltd; Taiheiyo Kogyo KK
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，組立工数が少なく、取付作業，接
続作業が容易な小型の圧力速度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１６の周辺
縁部を第２固定電極となるベース部材２１に固着一体化
して基準圧力室２６を形成する。そして、この基準圧室
２６内で、前記ダイヤフラム１６の下面に固定した第１
可動電極１８と、前記第１可動電極１８とを所定間隔で
対向するように配置する。さらに、前記ベース部材２１
の外側底面に第２可動電極３０を所定間隔で対向するよ
うに配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧力速度センサ、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ととも
に、その遠心力を利用して速度を測定する静電容量式圧
力速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、一
般に圧力センサと速度センサとは別体であったので、別
々に取り付ける必要があり、取付作業だけでなく、外部
機器との接続作業にも手間がかかった。さらに、両者を
一緒に取り付けるためには大きな取付スペースを必要と
するので、適用できる場所も限定されていた。

【０００３】また、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。さらに、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。

【０００４】一方、従来の速度センサとしては、例え
ば、特開１９９６−２４０６０９号で開示する静電容量
加速度センサがある。このセンサでは、自動車の実際の
走行速度で得られる加速度の変化だけでは可動電極が変
位しにくいので、可動電極の裏面に重錘体が取り付けら
れている。

【０００５】しかしながら、前述の速度センサでは、可
動電極に重錘体を取り付ける必要があり、部品点数，組
立工数が多いだけでなく、構造が複雑になるとともに、
装置の小型化が困難であった。このため、前述の速度セ
ンサでは、自動車のタイヤ内に装着し、遠心力を利用し
て速度を測定することが、事実上、困難であるという問
題点があった。

【０００６】本願発明は、前記問題点に鑑み、部品点
数，組立工数が少なく、取付作業，接続作業が容易な小
型の圧力速度センサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる圧力速度
センサは、前記目的を達成するため、上方に膨出する隔
膜の周辺縁部を第２固定電極となるベース部材に固着一
体化して形成した基準圧力室内で、第１可動電極とした
前記隔膜の下面に第１固定電極を所定間隔で対向するよ
うに配置する一方、前記ベース部材の外側底面に第２可
動電極を所定間隔で対向するように配置した構成として
ある。

【０００８】したがって、本発明によれば、圧力センサ
と速度センサとが一つのセンサとなっている。このた
め、共通部品を共用化でき、部品点数，組立工数が減少
するとともに、取付作業，接続作業が容易で小型の圧力
速度センサが得られる。

【０００９】また、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、部品点数のより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。

【００１０】そして、本発明によれば、遠心力で第２可
動電極を変位させることができるので、所望の変位量を
確保でき、従来例のように重錘体を取り付ける必要がな
い。このため、部品点数，組立工数がより一層減少する
だけでなく、構造が簡単、かつ、小型の圧力速度センサ
が得られる。

【００１１】また、他の発明では、上方に膨出する隔膜
の周辺縁部を第２固定電極となるベース部材に固着一体
化して形成した基準圧力室内で、前記隔膜の下面に固定
した別体の第１可動電極に第１固定電極を所定間隔で対
向するように配置する一方、前記ベース部材の外側底面
に第２可動電極を所定間隔で対向するように配置した構
成としてもよい。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。

【００１２】さらに、別の発明によれば、上方に膨出す
る隔膜の周辺縁部を第２固定電極となるベース部材に固
着一体化して形成した基準圧力室内で、第１可動電極と
した前記隔膜の下面に第１固定電極を所定間隔で対向す
るように配置する一方、前記ベース部材の内側底面に第
２可動電極を所定間隔で対向するように配置してもよ
い。また、上方に膨出する隔膜の周辺縁部を第２固定電
極となるベース部材に固着一体化して形成した基準圧力
室内で、前記隔膜の下面に固定した別体の第１可動電極
に第１固定電極を所定間隔で対向するように配置する一
方、前記ベース部材の内側底面に第２可動電極を所定間
隔で対向するように配置しておいてもよい。前述の本発
明によれば、前述の効果に加え、第１，第２可動電極が
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
がより一層優れた圧力速度センサが得られる。

【００１３】さらに、前記圧力速度センサは、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。

【００１４】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。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の圧力速度センサにかかる
実施形態を図１ないし図４の添付図面に従って説明す
る。第１実施形態は、図１および図２に示すように、シ
ールドカバー１０と底蓋３７とからなるハウジング内
で、圧力センサとなる第１可動電極１８と第１固定電極
１９とを、速度センサとなる第２可動電極３０と第２固
定電極であるベース部材２１とを、それぞれ所定の間隔
で対向するように配置した場合である。

【００１６】シールドカバー１０は、後述する内部構成
部品を収納可能な断面略コ字形状を有し、その天井面に
複数の不連続な通気孔１１を環状に形成してあるととも
に、その天井面の下面に環状の位置決め用浅溝１２を形
成してある。さらに、前記シールドカバー１０は、その
開口縁部にシールド端子１３および折り曲げ可能な複数
の係止爪１４を突設してある。なお、前記浅溝１２には
断面方形のゴムリング１５が嵌合可能となっている。

【００１７】前記第１可動電極１８と第１固定電極１９
とは、上方に膨出するダイヤフラム１６の周辺縁部を第
２固定電極となるベース部材２１の環状縁部に一体化し
て形成した基準圧力室２６内に、配置されている。

【００１８】前記ダイヤフラム１６は上方に膨出した形
状を有し、その中央部１７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１７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１６は、その中央部１６の下面
に可動電極１８を固着一体化して導通している。

【００１９】前記第１固定電極１９は断面略Ｔ字形状を
有するものであり、その下面中央部に軸部２０を突設し
てある。

【００２０】前記ベース部材２１は、断面略ハット形状
の導電性金属材からなり、その底部２２の中央に前記第
１固定電極１９の軸部２０を挿通するための貫通孔２３
を有している。さらに、前記ベース部材２１の底部２２
の外側底面には、固定電極用端子２４が溶接一体化され
ている。

【００２１】そして、第１可動電極１９の軸部２０を、
ガラス製軸受具２５を介し、ベース部材２１の貫通孔２
３に挿通した後、シール材を注入，固化することによ
り、第１固定電極１９がベース部材２１に支持されると
ともに、ベース部材２１と所定の間隔で対向する。さら
に、前記ダイヤフラム１６の周辺縁部を前記ベース部材
２１の開口縁部に溶接一体化することにより、前記第１
可動電極１８が第１固定電極１９に所定間隔で対向す
る。

【００２２】なお、前記貫通孔２３は、図１に示すよう
に、フランジ形状のガラス製軸受具２５を嵌合できる環
状段部２３ａ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
記第１固定電極１９の軸部２０とベース部材２１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２１の貫通孔２３のうち、第１固定電極１９
の軸部２０に接近した部分は薄くなっている。

【００２３】スペーサ２７は、前記シールドカバー１０
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２１を嵌合して位置決めするた
めの環状段部２８と、後述する第２可動電極３０を嵌合
して位置決めするための環状段部２９とを形成してあ
る。

【００２４】第２可動電極３０は、図２に示すように、
その中央部に貫通孔３１が形成されているとともに、そ
の外周縁部から延在する略Ｃ字形状のヒンジバネ３２を
介して支持リング３３に支持されている。この支持リン
グ３３は、前記スペーサ２８の環状段部２９に嵌合可能
な外径を有している。さらに、前記支持リング３３から
は可動電極用端子３４が下方に突出している。なお、こ
の支持リング３３を裏側から弾性支持するゴムリング３
５は、前記シールドカバー１０の内周面に嵌合可能な外
径を有し、その内周縁部に前記端子３４を挿通させる切
り欠き部３６が形成されている。

【００２５】底蓋３７は、前記シールドカバー１０の開
口縁部内に嵌合され、密閉する円板形状を有し、第１固
定電極用端子孔３８および可動電極用端子孔３９，４０
を形成してある。

【００２６】したがって、第２固定電極となるベース部
材２１に軸受具２５を介して第１固定電極１９を組み付
けて一体化した後、前記ベース部材２１の開口縁部に、
可動電極１８を一体化したダイヤフラム１６の周辺縁部
を溶接一体化する。そして、シールドカバー１０の浅溝
１２に位置決めしたゴムリング１５に、前述の一体化し
たベース部材２１を載置する。ついで、前記シールドカ
バー１０にスペーサ２７を組み込み、前記スペーサ２７
の環状段部２８に前記ベース部材２１を嵌合して位置決
めする。さらに、スペーサ２７の環状段部２９に第２可
動電極３０の支持リング３３を嵌合して位置決めした
後、前記シールドカバー１０にゴムリング３５を嵌め込
む。そして、第１固定電極１９の軸部２０，第２固定電
極用端子２４および第２可動電極用端子３４を、底蓋３
７の端子孔３８，３９，４０にそれぞれ挿通して組み付
け。ついで、シールドカバー１０の係止爪１４を折り曲
げて底蓋３７を係止することにより、組立作業が完了す
る。

【００２７】次に、前述の構成からなる圧力速度センサ
の圧力センサとしての動作を、例えば、密閉された自動
車タイヤの内圧を測定すべく、タイヤのホィールに装着
した場合について説明する。基準圧力室２６が外部圧力
と釣り合っている場合には、第１可動電極１８が第１固
定電極１９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１６が膨張
し、可動電極１８が固定電極１９から離れて静電容量が
減少し、外部圧力の低下を検出する。一方、外部圧力が
増大すると、前記ダイヤフラム１６が押し込まれ、可動
電極１８が固定電極１９に接近して静電容量が増大し、
外部圧力の増大を検出する。

【００２８】さらに、前述の構成からなる圧力速度セン
サの速度センサとしての動作について説明する。自動車
が停止している場合には、第２可動電極３０には遠心力
が負荷されていないので、第２可動電極３０が第２固定
電極であるベース部材２１の外側底面に所定の間隔で対
向している。そして、自動車が走行してタイヤが回転す
ると、前記第２可動電極３０に遠心力が負荷され、第２
可動電極３０がベース部材２１の外側底面に接近して静
電容量が増大し、速度の増加を検出する。一方、自動車
の速度が落ちると、第２可動電極への遠心力が低下し、
第２可動電極がベース部材２１から離れて静電容量が低
下し、自動車の減速を検出する。

【００２９】第２実施形態は、図３および図４に示すよ
うに、前述の第１実施形態とほぼ同様である。異なる点
は第２可動電極３０を基準圧力室２６内に配置した点で
ある。したがって、第２可動電極３０はベース部材２１
の内側底面に所定間隔で対向している。このため、第２
可動電極３０は、その端子３４を、フランジ形状のガラ
ス製軸受具４１を介し、第２固定電極であるベース部材
２１の底部２２に組み付けてある。なお、前記ベース部
材２１の端子２４はプレス加工で一体に形成されたもの
である。また、第１固定電極１９と第２可動電極３０と
は、相互に影響を与えないように離れている。

【００３０】他は前述の第１実施形態とほぼ同様である
ので、同一部分には同一番号を附して説明を省略する。
また、使用方法も、前述の第１実施形態とほぼ同様であ
るので、説明を省略する。

【００３１】本実施形態によれば、第２可動電極３０を
基準圧力室２６内に配置してある。このため、第２可動
電極３０が塵埃等の影響を受けず、動作不良が生じな
い。また、ベース部材２１を底蓋に兼用しているので、
部品点数，組立工数が少なくなるとともに、より一層小
型化できるという利点がある。

【００３２】なお、ダイヤフラム１６の中央部１７自体
を可動電極としてもよい。その場合には、必要に応じ
て、前記中央部の面積を拡大してもよく、また、前記ダ
イヤフラム１６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１８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１６
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。

【００３３】また、第１実施形態にかかるガラス製軸受
具２５は前述のものに限らない。例えば、前記軸受具２
５は、前記ベース部材２１の底部２２に配置され、第１
固定電極１９とベース部材２１の底部２２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、第１固定電極１９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、信頼性が高まるという利点が
ある。

【００３４】なお、前記ダイヤフラム１６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１６から
端子部を直接延在し、外部回路に接続してもよい。

【００３５】さらに、第１実施形態では、基準圧力室２
６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２６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。

【００３６】

【発明の効果】本発明の圧力速度センサによれば、圧力
センサと速度センサが一つのセンサとなっている。この
ため、共通部品を共用化でき、部品点数，組立工数が減
少するとともに、取付作業，接続作業が容易な小型の圧
力速度センサが得られ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第１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。

【図３】本願発明にかかる圧力センサの第２実施形態
を示す組立断面図である。

【図４】図３で示した圧力センサの分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０…シールドカバー、１５…ゴムリング、１６…ダイ
ヤフラム、１７…中央部、１８…第１可動電極、１９…
第１固定電極、２０…軸部、２１…ベース部材、２３…
貫通孔、２５…ガラス製軸受具、２６…基準圧力室、２
７…スペーサー、２８，２９…環状段部、３０…第２可
動電極、３７…底蓋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石濱照久京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町801番地オムロン株式会社内 (72)発明者大久保陽一岐阜県安八郡神戸町太平洋工業株式会社内Ｆターム(参考） 2F055 AA12 BB19 CC02 DD20 EE25 FF01 GG11

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第２固
定電極となるベース部材に固着一体化して形成した基準
圧力室内で、第１可動電極とした前記隔膜の下面に第１
固定電極を所定間隔で対向するように配置する一方、前
記ベース部材の外側底面に第２可動電極を所定間隔で対
向するように配置したことを特徴とする圧力速度セン
サ。
【請求項２】上方に膨出する隔膜の周辺縁部を第２固
定電極となるベース部材に固着一体化して形成した基準
圧力室内で、前記隔膜の下面に固定した別体の第１可動
電極に第１固定電極を所定間隔で対向するように配置す
る一方、前記ベース部材の外側底面に第２可動電極を所
定間隔で対向するように配置したことを特徴とする圧力
速度センサ。
【請求項３】上方に膨出する隔膜の周辺縁部を第２固
定電極となるベース部材に固着一体化して形成した基準
圧力室内で、第１可動電極とした前記隔膜の下面に第１
固定電極を所定間隔で対向するように配置する一方、前
記ベース部材の内側底面に第２可動電極を所定間隔で対
向するように配置したことを特徴とする圧力速度セン
サ。
【請求項４】上方に膨出する隔膜の周辺縁部を第２固
定電極となるベース部材に固着一体化して形成した基準
圧力室内で、前記隔膜の下面に固定した別体の第１可動
電極に第１固定電極を所定間隔で対向するように配置す
る一方、前記ベース部材の内側底面に第２可動電極を所
定間隔で対向するように配置したことを特徴とする圧力
速度センサ。
【請求項５】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に記載の圧力速度センサ。
【請求項６】ベース部材と第１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１，２または５の
いずれか１項に記載の圧力速度センサ。