JP2534606B2 - pressure switch - Google Patents

pressure switch

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JP2534606B2
JP2534606B2 JP4359973A JP35997392A JP2534606B2 JP 2534606 B2 JP2534606 B2 JP 2534606B2 JP 4359973 A JP4359973 A JP 4359973A JP 35997392 A JP35997392 A JP 35997392A JP 2534606 B2 JP2534606 B2 JP 2534606B2
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pressure receiving
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GIJUTSU KAIHATSU SOGO KENKYUSHO KK
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧力を検出してスイッ
チング動作を行う圧力スイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure switch which detects pressure and performs a switching operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、圧力を検出するためのセンサと
して、圧電素子を用いたものが知られている。これは、
圧力を受けてたわむ薄膜(受圧膜という)上に、受圧膜
の撓みに影響を与えない程度に薄く作成された圧電素子
を貼り付けて、圧力を検出するものである。
2. Description of the Related Art Generally, a sensor using a piezoelectric element is known as a sensor for detecting pressure. this is,
The pressure is detected by attaching a piezoelectric element, which is made thin enough not to affect the flexure of the pressure receiving film, on a thin film (called a pressure receiving film) that bends under pressure.

【0003】このセンサでは、圧電素子が温度などの環
境の影響を受けやすく、零点調整が困難であるという問
題がある。また、圧電素子は圧力を受けると電圧を発生
するので、スパークの可能性があり、防爆を必要とする
環境下では使用すべきでないという問題がある。
This sensor has a problem that the piezoelectric element is easily affected by the environment such as temperature and it is difficult to adjust the zero point. Further, since the piezoelectric element generates a voltage when receiving pressure, there is a possibility of sparking, and there is a problem that it should not be used in an environment requiring explosion protection.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の圧
力センサは、環境条件に特性が左右され、零点の調整が
困難であり、また、防爆環境下には適さないという問題
がある。
As described above, the conventional pressure sensor has a problem that its characteristics are influenced by environmental conditions, it is difficult to adjust the zero point, and it is not suitable in an explosion-proof environment.

【0005】そこで、本発明はこのような問題点を除去
するために、環境条件に特性が左右されず、零点調整が
容易で、かつ安全性・信頼性も高い圧力スイッチを提供
することを目的とする。
Therefore, in order to eliminate such a problem, the present invention aims to provide a pressure switch whose characteristics are not influenced by environmental conditions, whose zero point is easily adjusted, and which is highly safe and reliable. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の表面に
加わる力と第2の表面に加わる力との差に応じてたわ
む、第1の表面が光反射性を持つ受圧膜と、この受圧膜
の第1の表面に先端がほぼ隙間なく接し、発光部につな
がる光ファイバー束と受光部につながる光ファイバー束
とを有する2分岐ファイバー束とを備え、この2分岐フ
ァイバー束の先端に前記受圧膜が近接した状態では発光
部からの光が前記受圧膜で遮蔽されて受光部へ導入され
ず、前記2分岐ファイバー束の先端から前記受圧膜が離
れた状態では発光部からの光が前記受圧膜で反射されて
受光部へ導入されることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a pressure-receiving film having a first surface having a light-reflecting property, which is bent according to a difference between a force applied to a first surface and a force applied to a second surface, The tip contacted the first surface of this pressure-receiving film with almost no gap and was connected to the light-emitting part.
Optical fiber bundle connected to the light receiving part
And a bifurcated fiber bundle having
In a state where the pressure receiving membrane to the distal end comes close to Aiba bundle not introduced into the light receiving section light from the light emitting portion is shielded by the pressure receiving membrane, emission in a state in which the two branch fiber bundle pressure receiving film from the tip of the leaves The light from the section is reflected by the pressure receiving film and introduced into the light receiving section.

【0007】[0007]

【作用】受圧膜の第1の面に加わる力に比べて第2の面
に加わる力が小さく、そのために受圧膜が第2の面側に
たわんでいる場合には、発光部からの光が受圧膜によっ
て反射され、受光部に入っていくのでスイッチはONと
なる。逆に、第1の面に加わる力より第2の面に加わる
力の方が大きい場合には、受圧膜は発光部及び受光部と
接しているため、受光部からの光は受圧膜によって遮ら
れ、受光部に入っていかないのでスイッチはOFFとな
る。このように、受圧膜の両側に加わる力の差に応じた
受圧膜のたわみにより、スイッチングを行うことができ
る。よって、受圧膜の一方側面に既知の力を加え、他方
側面に未知の力を加えることにより、未知の力が既知の
力に達する時点を検出できる。
The force applied to the second surface of the pressure receiving film is smaller than the force applied to the first surface of the pressure receiving film. Therefore, when the pressure receiving film is bent toward the second surface, the light from the light emitting portion The switch is turned on because it is reflected by the pressure receiving film and enters the light receiving portion. On the contrary, when the force applied to the second surface is larger than the force applied to the first surface, the pressure receiving film is in contact with the light emitting unit and the light receiving unit, so that the light from the light receiving unit is blocked by the pressure receiving film. The switch is turned off because it has not entered the light receiving part. In this way, switching can be performed by the deflection of the pressure receiving film according to the difference in the force applied to both sides of the pressure receiving film. Therefore, by applying a known force to one side surface of the pressure receiving membrane and an unknown force to the other side surface thereof, it is possible to detect the time point at which the unknown force reaches the known force.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について説明する。但し、本説明では、圧力が加わる
受圧膜の両側表面の実効面積は同じだと仮定して話を進
める。つまり、表面全体に加わる「力」を比較すること
は単位面積当たりの「圧力」を比較することと等価であ
るとして説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in this description, it is assumed that the effective areas of both side surfaces of the pressure receiving film to which pressure is applied are the same. That is, comparing the “force” applied to the entire surface is equivalent to comparing the “pressure” per unit area.

【0009】しかし、実際の場合には、両側表面の実効
面積が違うこともあり得、その場合は、「圧力」と
「力」は明確に別概念として論じる必要があるが、説明
をいたずらに複雑化させないために、本説明では上記の
仮定の下で説明する。
However, in the actual case, the effective areas of both surfaces may be different, and in that case, “pressure” and “force” need to be clearly discussed as different concepts. In order to avoid complication, this description will be made under the above assumptions.

【0010】図1は、本発明の一実施例に係る圧力スイ
ッチの構成を示した図である。1は公知の適当な材料か
らなる光反射性を有する受圧膜である。この受圧膜1
は、受圧膜1の左側領域Aの圧力P1と、受圧膜1の右
側領域Bの圧力P2との圧力差に敏感に反応してたわむ
ものである。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a pressure switch according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 is a pressure-receiving film made of a known suitable material and having light reflectivity. This pressure receiving membrane 1
Is sensitive to the pressure difference between the pressure P1 in the left side region A of the pressure receiving film 1 and the pressure P2 in the right side region B of the pressure receiving film 1 to bend.

【0011】この受圧膜1の表面は、光を乱反射しない
ように平坦に加工されている。そして、この受圧膜1に
よって、受圧膜1の左側の領域Aと右側の領域Bとは完
全に仕切られている。
The surface of the pressure receiving film 1 is processed flat so as not to diffusely reflect light. The pressure receiving film 1 completely separates the left side region A and the right side region B of the pressure receiving film 1.

【0012】この受圧膜1の領域Bの側には2分岐ファ
イバー束4が配置されており、その中には2種類の光フ
ァイバー束4a,4bが束ねられている。
A bifurcated fiber bundle 4 is arranged on the region B side of the pressure receiving film 1, and two kinds of optical fiber bundles 4a and 4b are bundled therein.

【0013】一方は発光部2から受圧膜1に向かって光
を送るためのファイバー束4aであり、もう一方は受圧
膜1によって反射された光を受光部3に送るためのファ
イバー束4bである。そして、発光部2からのファイバ
ー束4aと受光部3へのファイバー束4bとは、ジョイ
ント部5で1つのファイバー束4cに束ねられている。
この束ねられたファイバー束4cの受圧膜側先端面は平
坦に加工されており、受圧膜1と隙間なく接することが
できるようになっている。
One is a fiber bundle 4a for sending light from the light emitting part 2 toward the pressure receiving film 1, and the other is a fiber bundle 4b for sending the light reflected by the pressure receiving film 1 to the light receiving part 3. . The fiber bundle 4a from the light emitting section 2 and the fiber bundle 4b to the light receiving section 3 are bundled into a single fiber bundle 4c by the joint section 5.
The tip surface of the bundled fiber bundle 4c on the pressure receiving film side is processed flat so that it can contact the pressure receiving film 1 without any gap.

【0014】そのため、発光部2から送られてきて受圧
膜1に当たった光は、ファイバー束4cと受圧膜1とが
接している状態では、どこにも漏れず、よって受光部3
には送られないしくみになっている。
Therefore, the light transmitted from the light emitting unit 2 and hitting the pressure receiving film 1 does not leak anywhere when the fiber bundle 4c and the pressure receiving film 1 are in contact with each other, so that the light receiving unit 3 is provided.
It is a mechanism that can not be sent to.

【0015】このような構成において、受圧膜1の左側
の領域Aと右側の領域Bの圧力の大小関係が変わってい
く場合の動作を説明する。ここで例えばBの側には既知
の、ある一定の大きさの圧力をかけておくものとする。
In such a structure, the operation in the case where the magnitude relationship between the pressures in the region A on the left side and the region B on the right side of the pressure receiving film 1 changes will be described. Here, for example, it is assumed that a known and certain fixed pressure is applied to the B side.

【0016】まず、Aの側の圧力P1がBの側の圧力P
2より大きいとする。この場合、受圧膜1はファイバー
束4cの先端面に隙間なく接している。そのために、発
光部2からファイバー束4a,4cを通じて受圧膜1に
入射した光は、受圧膜1によって反射されても、通って
きたファイバー束4a,4c内から漏れ出ることはな
い。従って、受圧膜1からの反射光は受光部3には届か
ず、スイッチはOFFのまゝである。
First, the pressure P1 on the A side is the pressure P on the B side.
It is assumed to be greater than 2. In this case, the pressure receiving film 1 is in contact with the tip surface of the fiber bundle 4c without any gap. Therefore, the light that has entered the pressure receiving film 1 from the light emitting unit 2 through the fiber bundles 4a and 4c does not leak from the fiber bundles 4a and 4c that have passed through even if the light is reflected by the pressure receiving film 1. Therefore, the reflected light from the pressure receiving film 1 does not reach the light receiving portion 3, and the switch remains off.

【0017】次に、領域Aの圧力P1が減少し、領域B
の圧力P2を下回った場合の状態を図2に示す。
Next, the pressure P1 in the region A decreases and the pressure P1 in the region B decreases.
FIG. 2 shows a state in which the pressure P2 is lower than the pressure P2.

【0018】この場合、受圧膜1は両圧力P1,P2の
差によって領域A側にたわむ。すると、今まで接してい
たファイバー束4cの先端面と受圧膜1とが離れること
になり、発光部2から送られてきた光は、受圧膜1によ
り入射方向とは異なる方向に反射される。
In this case, the pressure receiving film 1 is bent toward the area A due to the difference between the pressures P1 and P2. Then, the tip end surface of the fiber bundle 4c that has been in contact with the pressure receiving film 1 is separated from the pressure receiving film 1, and the light transmitted from the light emitting unit 2 is reflected by the pressure receiving film 1 in a direction different from the incident direction.

【0019】そのため、その反射光は、ファイバー束4
c内の受光部3に通じるファイバー内にも入っていき、
受光部3において検出される。
Therefore, the reflected light is reflected by the fiber bundle 4
It goes into the fiber leading to the light receiving part 3 in c,
It is detected by the light receiving unit 3.

【0020】このようにして、既知の圧力P2を基準に
して、未知圧力P1がこの基準圧力P2に達するか否か
に応じて、この圧力スイッチはON/OFFのスイッチ
ング動作を行う。この動作は、光の反射を利用している
ため、温度などの環境条件に左右されることなく正確で
あると共に、防爆環境下でも安心して使用できる。ま
た、電気ノイズにも強い特徴を有する。
In this way, the pressure switch performs an ON / OFF switching operation based on the known pressure P2, depending on whether or not the unknown pressure P1 reaches the reference pressure P2. Since this operation uses the reflection of light, it is accurate without being affected by environmental conditions such as temperature, and it can be used safely even in an explosion-proof environment. Also, it has a strong characteristic against electric noise.

【0021】次に、本発明の別の実施例を図3に示す。Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.

【0022】この実施例の1つの特徴は、光を発生させ
るための発光素子及び光を受けるための受光素子を一体
的に形成した発光/受光素子8が受圧膜1に直接対向し
て配置されている点である。
One feature of this embodiment is that a light emitting / receiving element 8 integrally formed with a light emitting element for generating light and a light receiving element for receiving light is arranged directly opposite to the pressure receiving film 1. That is the point.

【0023】この発光/受光素子8はそれぞれ発光素子
側リード線6及び受光素子側リード線7を通じて外部の
信号回路に接続されている。この発光/受光素子8の受
圧膜1側先端面は平坦に加工されており、受圧膜1がた
わんでいない場合には、それと隙間なく接することがで
きるようになっている。
The light emitting / light receiving element 8 is connected to an external signal circuit through a light emitting element side lead wire 6 and a light receiving element side lead wire 7, respectively. The tip surface of the light emitting / receiving element 8 on the pressure receiving film 1 side is flattened so that when the pressure receiving film 1 is not bent, it can be brought into contact with it without any gap.

【0024】そして、これら発光/受光素子8、発光素
子側リード線6及び受光素子側リード線7は適当な材料
からなる保護管10によって取囲まれ、周囲環境から保
護されている。
The light emitting / receiving element 8, the light emitting element side lead wire 6 and the light receiving element side lead wire 7 are surrounded by a protective tube 10 made of an appropriate material and protected from the surrounding environment.

【0025】さらに、保護管10の外側にはバネ9が配
置され、受圧膜1には適当なバイアス圧力が付加されて
いる。これにより、受圧膜1によって仕切られている2
つの領域の圧力差が大きい場合など、両領域の圧力差が
このバイアス圧力に達したらスイッチングを行わせると
いう使い方ができる。
Further, a spring 9 is arranged outside the protective tube 10, and an appropriate bias pressure is applied to the pressure receiving film 1. As a result, it is divided by the pressure receiving film 1.
When the pressure difference between the two regions is large, switching can be performed when the pressure difference between the two regions reaches this bias pressure.

【0026】バネ9の強さは、所望のバイアス圧力が得
られるように調整できるようになっていることが望まし
い。
It is desirable that the strength of the spring 9 can be adjusted to obtain a desired bias pressure.

【0027】そうした場合には、検出したい未知の圧力
が変化しないような場合であっても、この未知の圧力を
例えば圧力P1として加え、既知の圧力を例えば圧力P
2として加え、そして、バネ9のバイアス圧力を可変調
節してスイッチング動作するポイントを検出し、そのポ
イントにおけるバイアス圧力と既知圧力P2とから未知
圧力P1を決定することができる。
In such a case, even if the unknown pressure to be detected does not change, this unknown pressure is added as the pressure P1, and the known pressure is changed to the pressure P, for example.
2, the bias pressure of the spring 9 is variably adjusted to detect the point where the switching operation is performed, and the unknown pressure P1 can be determined from the bias pressure at that point and the known pressure P2.

【0028】以下に、本発明の圧力スイッチの応用例を
説明する。
An application example of the pressure switch of the present invention will be described below.

【0029】まず、図4(A)に圧力平衡型指示計に応
用した場合の全体構成を示す。また、同図(B)に同図
(A)の主要部分Cの拡大図を示す。
First, FIG. 4 (A) shows the entire structure when applied to a pressure balance type indicator. Further, FIG. 2B shows an enlarged view of the main portion C of FIG.

【0030】同図(A)において、2つのパイプ21,
22があり、一方のパイプ21に他方のパイプ22が嵌
挿されている。外側パイプ21の内壁は段差部分を有
し、その段差面と内側パイプ22の先端面との間に、間
隔調整シム11を介して受圧膜1が支持されている。
In FIG. 1A, two pipes 21,
22 and the other pipe 22 is fitted into one pipe 21. The inner wall of the outer pipe 21 has a step portion, and the pressure receiving film 1 is supported between the step surface and the tip surface of the inner pipe 22 via a gap adjusting shim 11.

【0031】また、内側パイプ22には2分岐ファイバ
ー4がパイプ基端側から挿入され、このファイバー4の
先端面は受圧膜1表面に対し極めて小さい隙間を持って
対向している。受圧膜1とファイバー4との間の隙間
は、間隙調整シム11によって適切な距離、つまりスイ
ッチング動作の応答性の良さと測定精度の高さの双方を
満足するのに適した微小距離に調整される。
The bifurcated fiber 4 is inserted into the inner pipe 22 from the base end side of the pipe, and the tip end face of the fiber 4 faces the surface of the pressure receiving film 1 with a very small gap. The gap between the pressure receiving film 1 and the fiber 4 is adjusted by the gap adjusting shim 11 to an appropriate distance, that is, a minute distance suitable for satisfying both good responsiveness of switching operation and high measurement accuracy. It

【0032】さらに、内側パイプ22の外周の適当位置
には一周にわたって溝が刻まれ、この溝に嵌め込まれた
Oリング12により外側パイプ21と内側パイプ22と
の接触面がシールされている。
Further, a groove is formed at an appropriate position on the outer circumference of the inner pipe 22 over the entire circumference thereof, and the O-ring 12 fitted in the groove seals the contact surface between the outer pipe 21 and the inner pipe 22.

【0033】内側パイプ22には枝管20が接続され、
この枝管20を通じて内側パイプ22内には既知の圧力
P2が導入される。この既知圧力P2はファイバー4と
内側パイプ22内壁との間の隙を通じて受圧膜1の右側
のチャンバーBへ伝えられる。一方外側パイプ21を通
じて受圧膜1の左側のチャンバーAには未知の圧力P1
が導入される。
The branch pipe 20 is connected to the inner pipe 22,
A known pressure P2 is introduced into the inner pipe 22 through the branch pipe 20. This known pressure P2 is transmitted to the chamber B on the right side of the pressure receiving membrane 1 through the gap between the fiber 4 and the inner wall of the inner pipe 22. On the other hand, an unknown pressure P1 is applied to the chamber A on the left side of the pressure receiving membrane 1 through the outer pipe 21.
Will be introduced.

【0034】このような構成において、P1>P2であ
れば、受圧膜1はファイバー4の先端面に密着してスイ
ッチはOFF状態である。この状態からP1又はP2が
変化してP1=P2となった時点でスイッチはONに切
換わる。このようにして、未知圧力P1が既知圧力P2
と一致するか否かを正確に検出できる。
In such a structure, if P1> P2, the pressure receiving film 1 is in close contact with the tip surface of the fiber 4 and the switch is in the OFF state. When P1 or P2 changes from this state and P1 = P2, the switch is turned on. In this way, the unknown pressure P1 becomes the known pressure P2.
Can be accurately detected.

【0035】次に、図5に流量検出計に適用した場合の
構成を示す。
Next, FIG. 5 shows a configuration when applied to a flow rate detector.

【0036】同図(A)は全体構成を示し、その拡大し
た図を同図(B)に示す。図5(A)において、この種
の流量検出計は、流体を流すための絞り管13を有し、
その中央部分の絞り部の上流側と下流側との圧力差(流
速の2乗に比例)を求めて、それから流量を決定する仕
組みである。
FIG. 3A shows the entire structure, and an enlarged view thereof is shown in FIG. In FIG. 5A, this type of flow rate detector has a throttle tube 13 for flowing a fluid,
This is a mechanism in which the pressure difference (proportional to the square of the flow velocity) between the upstream side and the downstream side of the throttle portion in the central portion is obtained, and then the flow rate is determined.

【0037】その圧力差の検出のために本発明の圧力ス
イッチが利用される。絞り部の上流と下流の、絞り管1
3の中心からそれぞれ等しい距離のところには、流路に
垂直に圧力ピックアップ用の細管14,15が設けられ
る。そして、上流側の細管14と、下流側の細管15は
それぞれ、圧力スイッチのケーシングを構成するパイプ
23及び24に接続される。
The pressure switch of the present invention is used to detect the pressure difference. Throttle tube 1 upstream and downstream of the throttle
Capillary tubes 14 and 15 for pressure pickup are provided perpendicularly to the flow path at the same distances from the center of 3, respectively. The upstream thin tube 14 and the downstream thin tube 15 are respectively connected to the pipes 23 and 24 that form the casing of the pressure switch.

【0038】この2本のパイプ23,24においては、
一方のパイプ24がもう一方のパイプ23に嵌挿されて
おり、内側のパイプ24の先端面と外側のパイプ23の
内壁の段差面との間には、間隔調整シム11を介して受
圧膜1が支持されている。外側パイプ23の他端は閉塞
され、受圧膜1の左側チャンバーAを構成し、上流側細
管14から上流側圧力がこのチャンバーAに導入され
る。
In these two pipes 23 and 24,
One pipe 24 is fitted into the other pipe 23, and the pressure-receiving membrane 1 is provided between the tip end surface of the inner pipe 24 and the stepped surface of the inner wall of the outer pipe 23 via a gap adjusting shim 11. Is supported. The other end of the outer pipe 23 is closed to form a left side chamber A of the pressure receiving membrane 1, and upstream pressure is introduced into the chamber A from the upstream thin tube 14.

【0039】また、内側パイプ24は、受圧膜1の右側
チャンバーBを構成し、このチャンバーBには細管15
を通じて下流側圧力が伝えられる。さらに、この内側パ
イプ24の基端側から2分岐ファイバー4が挿入されて
おり、このファイバー4の先端面は微小な間隙をもって
受圧膜1に対向している。
The inner pipe 24 constitutes the right side chamber B of the pressure receiving membrane 1, and the thin tube 15 is provided in this chamber B.
The downstream pressure is transmitted through. Further, the bifurcated fiber 4 is inserted from the base end side of the inner pipe 24, and the tip end surface of the fiber 4 faces the pressure receiving film 1 with a minute gap.

【0040】内側のパイプ24の外面の所定の位置には
1周にわたって溝があり、そこに嵌め込まれたOリング
12によって、2つのパイプ23,24の接している面
はシールされている。さらに、この2分岐ファイバー4
の先端部分の外面にはバネ9が配置されており、受圧膜
1に対してチャンバーBから一定のバイアス圧力を加え
ている。このバネ9が与えるバイアス圧力の大きさは、
検出したい流量から逆算された圧力を与えるように決定
される。
A groove is provided at a predetermined position on the outer surface of the inner pipe 24, and the O-ring 12 fitted in the groove seals the surfaces of the two pipes 23 and 24 in contact with each other. Furthermore, this bifurcated fiber 4
A spring 9 is arranged on the outer surface of the front end portion of the device, and a constant bias pressure is applied to the pressure receiving film 1 from the chamber B. The magnitude of the bias pressure applied by this spring 9 is
It is determined to give a pressure calculated back from the flow rate to be detected.

【0041】このような構成において、絞り管13を流
れる流体の流量が増加していく場合の動作を説明する。
The operation in the case where the flow rate of the fluid flowing through the throttle tube 13 is increased in such a configuration will be described.

【0042】まず、バネ9によって受圧膜1にはバイア
ス圧力が加えられているので、流量が少なく圧力差がバ
イアス圧力より小さい場合には、受圧膜1は2分岐ファ
イバー4とは離れておりスイッチはON状態にある。こ
の状態から絞り管13を流れる流体の流速が増加してい
き、圧力差がバイアス圧力に達した時点で受圧膜1が2
分岐ファイバー4に密着し、スイッチはOFFに切換わ
る。これにより、絞り管13内の流速が所定の値になっ
たことがわかる。
First, since the bias pressure is applied to the pressure receiving film 1 by the spring 9, the pressure receiving film 1 is separated from the bifurcated fiber 4 when the flow rate is small and the pressure difference is smaller than the bias pressure. Is in the ON state. From this state, the flow velocity of the fluid flowing through the throttle pipe 13 increases, and when the pressure difference reaches the bias pressure, the pressure receiving film 1 is discharged to 2
It comes into close contact with the branch fiber 4 and the switch is turned off. As a result, it can be seen that the flow velocity in the throttle tube 13 has reached a predetermined value.

【0043】次に、図6にレベル検出器に適用した場合
の構成を示す。同図(A)は全体構成を示し、そのEの
部分を拡大した図を同図(B)に示す。この例では容器
16の底面に本発明に係る圧力スイッチを取付けた例を
示す。
Next, FIG. 6 shows a configuration when applied to a level detector. The figure (A) shows the whole structure, and the figure which expanded the part of E is shown in the figure (B). In this example, the pressure switch according to the present invention is attached to the bottom surface of the container 16.

【0044】流体あるいは粉体などが容器16に充填さ
れると、その充填物の密度をρ、充填された高さを容器
16の底面から測ってh、底面から受圧膜までの距離を
d、そして本発明に係る圧力スイッチの受圧膜1の面積
をSとすると、受圧膜1には ρS(h−d) …(1) の力がかかる。即ち、受圧膜1にかかる力から底面から
受圧膜までの充填物による一定の力を差引けばρShと
なり、受圧膜1は充填物の底面からの高さhに比例した
力を受けることになる。よって、受圧膜1にかかる圧力
がわかれば容器16に充填された高さhがわかる。
When a fluid or powder is filled in the container 16, the density of the filling is ρ, the filled height is measured from the bottom surface of the container 16 to h, and the distance from the bottom surface to the pressure receiving membrane is d, When the area of the pressure receiving film 1 of the pressure switch according to the present invention is S, the pressure receiving film 1 receives a force of ρS (h−d) (1). That is, if a constant force due to the filler from the bottom surface to the pressure receiving membrane is subtracted from the force applied to the pressure receiving membrane 1, ρSh is obtained, and the pressure receiving membrane 1 receives a force proportional to the height h from the bottom surface of the filling material. . Therefore, if the pressure applied to the pressure receiving film 1 is known, the height h filled in the container 16 can be known.

【0045】図6(A)を参照して、圧力スイッチのケ
ーシングは2本の筒25,26よりなり、一方の筒25
は容器16の底面に取付けられている。そして、もう一
方の筒26はこの筒25に嵌挿され、内側の筒26の先
端面と外側の筒25の内壁の段差面との間には、間隔調
整シム11を介して受圧膜1が支持されている。そし
て、外側の筒25は受圧膜1の上側のチャンバーAを構
成し、このチャンバーAには容器内の圧力P1が導かれ
る。
Referring to FIG. 6 (A), the casing of the pressure switch is composed of two cylinders 25 and 26, and one cylinder 25
Is attached to the bottom of the container 16. The other cylinder 26 is fitted into this cylinder 25, and the pressure receiving film 1 is interposed between the tip end surface of the inner cylinder 26 and the step surface of the inner wall of the outer cylinder 25 via the gap adjusting shim 11. It is supported. The outer cylinder 25 constitutes a chamber A above the pressure receiving membrane 1, and the pressure P1 in the container is introduced into the chamber A.

【0046】一方、内側筒26は受圧膜1の下側チャン
バーBを構成し、このチャンバーBには内側筒26に設
けた側孔を通じて大気圧力P2が導入される。また、内
側筒26には2分岐ファイバー4が嵌挿されており、そ
の先端面は受圧膜1に対して微小間隔をもって対向す
る。
On the other hand, the inner cylinder 26 constitutes the lower chamber B of the pressure receiving membrane 1, and the atmospheric pressure P2 is introduced into this chamber B through the side hole provided in the inner cylinder 26. Further, the bifurcated fiber 4 is fitted in the inner tube 26, and its tip end surface faces the pressure receiving film 1 with a minute gap.

【0047】さらに、この2分岐ファイバー4の先頭部
分の外面にはバネ9が配置されており、受圧膜1に対し
て一定のバイアス圧力をチャンバーB側から加えてい
る。このバネ9が与える圧力の大きさは、検出したいレ
ベルから逆算された圧力差を与えるように決定される。
Further, a spring 9 is arranged on the outer surface of the leading portion of the bifurcated fiber 4, and a constant bias pressure is applied to the pressure receiving film 1 from the chamber B side. The magnitude of the pressure applied by the spring 9 is determined so as to give the pressure difference calculated back from the level to be detected.

【0048】このような構成において、容器内の充填量
が少なく、バネ9によるバイアス圧力より充填物による
下向きの圧力の方が小さい場合には、受圧膜1は2分岐
ファイバー4から離れているので、スイッチはONの状
態にある。充填レベルが上昇していき、その充填圧力が
バネ9によるバイアス圧力と等しくなった時、受圧膜1
は2分岐ファイバー4に密着し、スイッチはONからO
FFに切換わる。
In such a structure, when the filling amount in the container is small and the downward pressure due to the filler is smaller than the bias pressure due to the spring 9, the pressure receiving film 1 is separated from the bifurcated fiber 4. , The switch is in the ON state. When the filling level rises and the filling pressure becomes equal to the bias pressure by the spring 9, the pressure receiving membrane 1
Is in close contact with the bifurcated fiber 4, and the switch is from ON to O
Switch to FF.

【0049】最後に、図7にフロート式レベル検出器に
適用した場合の構成を示す。
Finally, FIG. 7 shows the configuration when applied to a float type level detector.

【0050】同図(A)は全体構成を示し、そのFの部
分を拡大した図を同図(B)に示す。この検出器は容器
上部に取付けて、流体あるいは粉体の充填量のレベル監
視を行うものである。
FIG. 7A shows the entire structure, and FIG. 7B shows an enlarged view of the portion F. This detector is mounted on the upper part of the container to monitor the level of the filling amount of fluid or powder.

【0051】圧力スイッチのケーシングを構成する2本
の筒27,28のうち一方の筒28はもう一方の筒27
に嵌挿され、内側筒28の先端面と外側筒27の内壁の
段差面との間には、間隔調整シム11を介して受圧膜1
が支持されている。この2つの筒27,28によりそれ
ぞれ構成される受圧膜1の下側及び上側のチャンバーA
及びBには大気圧が導入される。
One of the two cylinders 27 and 28 constituting the casing of the pressure switch is the other cylinder 27.
The pressure-receiving membrane 1 is inserted between the tip end surface of the inner cylinder 28 and the stepped surface of the inner wall of the outer cylinder 27 via a gap adjusting shim 11.
Is supported. The lower and upper chambers A of the pressure-receiving membrane 1 constituted by the two cylinders 27 and 28, respectively.
Atmospheric pressure is introduced into B and B.

【0052】さらに、外側筒27の下端からは、容器内
に置かれるスロート19に結合されたプッシュロッド1
8が上下移動自在な状態で挿入されており、検出したい
充填レベルにおいて、プッシュロッドが受圧膜1に接す
るように、プッシュロッド18の長さが調節されてい
る。
Further, from the lower end of the outer cylinder 27, the push rod 1 connected to the throat 19 placed in the container.
8 is inserted in a vertically movable state, and the length of the push rod 18 is adjusted so that the push rod contacts the pressure receiving film 1 at the filling level to be detected.

【0053】プッシュロッド18には、レベル低下時の
筒27からの落脱を防ぐためのストップリング17が環
装されている。また、内側筒28にはその上端側から2
分岐ファイバー4が挿入されており、その先端面は受圧
膜1に対して微小間隔をもって対向している。
A stop ring 17 is attached to the push rod 18 to prevent the push rod 18 from falling off the cylinder 27 when the level is lowered. In addition, the inner cylinder 28 has 2
The branch fiber 4 is inserted, and the tip end surface thereof faces the pressure receiving film 1 with a minute gap.

【0054】この2分岐ファイバー4の先頭部分の外面
にはバネ9が配置されており、受圧膜1に対して所定の
バイアス圧力を加えている。このバネ9が与えるバイア
ス圧力の大きさは、プッシュロッド18が受圧膜1に接
していない状態で、受圧膜1がファイバー4の先端面か
ら適度に離れており、かつプッシュロッド18が受圧膜
1に接したときには、応答性よく受圧膜がファイバー4
の先端面に密着するような大きさに設定されている。
A spring 9 is arranged on the outer surface of the leading portion of the bifurcated fiber 4 to apply a predetermined bias pressure to the pressure receiving film 1. The magnitude of the bias pressure applied by the spring 9 is such that the pressure receiving film 1 is appropriately separated from the tip surface of the fiber 4 in the state where the push rod 18 is not in contact with the pressure receiving film 1, and the push rod 18 is not in contact with the pressure receiving film 1. When it comes into contact with the
The size is set so as to be in close contact with the tip surface of the.

【0055】このような構成において、まだ容器内の充
填レベルが低く、プッシュロッド18が受圧膜1に接し
ていない場合には、図7(B)に示すように、受圧膜1
は2分岐ファイバー4から離れており、スイッチはON
状態にある。充填レベルが上昇していき、プッシュロッ
ド18が受圧膜1に接して、これを押し上げた時は、受
圧膜1は2分岐ファイバー4に密接するので、スイッチ
は、ONからOFFへと切換わる。
In such a structure, when the filling level in the container is still low and the push rod 18 is not in contact with the pressure receiving film 1, as shown in FIG.
Is away from the bifurcated fiber 4 and the switch is ON
Is in a state. When the filling level increases and the push rod 18 comes into contact with the pressure receiving membrane 1 and pushes it up, the pressure receiving membrane 1 comes into close contact with the bifurcated fiber 4, so the switch is switched from ON to OFF.

【0056】以上、本発明の好適な実施例を説明した
が、本発明はそれら実施例にのみ限定されるものではな
く、他の種々の状態で実施することができる。例えば、
受光部に、入光量に応じて変化する電気出力を発生する
素子又はアンプを採用することにより、受圧膜に負荷さ
れる力の程度を受光部の出力レベルから測定することも
可能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various other states. For example,
It is also possible to measure the degree of force applied to the pressure receiving film from the output level of the light receiving unit by adopting an element or an amplifier that generates an electrical output that changes according to the amount of light received, in the light receiving unit.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧力
スイッチによれば、光という外乱に強い信号を用い、し
かも光の反射という幾何光学的原理で測定するため、零
点調整が簡単であり、かつ受光、発光素子のような環境
に対する耐性が弱く、しかも電気を用いるような要素は
検出環境から離れた場所に置けるため、防爆環境や高温
・多湿のような厳しい環境下でも安全かつ信頼性の高い
測定が行える。また、本発明に係る圧力スイッチによれ
ば、2分岐ファイバー束の先端を、受圧膜の第1の表面
に接しさせる構成を採用することにより、やりとりされ
る光はほぼ平行光となるので、発光部と受光部との光軸
合わせが不要になり、組み立てに際しては、2分岐ファ
イバー束の先端を受圧膜に当接させるだけでよいので、
組み立て簡単、高精度のものになる。
As described above, according to the pressure switch according to the present invention, a zero-adjustment is easy because a signal that is strong against disturbance such as light is used and the measurement is performed by the geometrical optical principle of reflection of light. In addition, since it has low resistance to the environment such as light receiving and light emitting elements, and elements that use electricity can be placed away from the detection environment, it is safe and reliable even in severe environments such as explosion proof environment and high temperature and humidity. High measurement can be performed. Further, according to the pressure switch of the present invention,
For example, attach the tip of the bifurcated fiber bundle to the first surface of the pressure-receiving membrane.
By adopting a configuration that makes contact with
Light is almost parallel light, so the optical axes of the light emitting part and the light receiving part
There is no need for alignment, and there are two branch
Since it is only necessary to bring the tip of the ive bundle into contact with the pressure receiving membrane,
Easy to assemble and highly accurate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る圧力スイッチの一実施例の構成を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of a pressure switch according to the present invention.

【図2】本発明に係る圧力スイッチがONとなる状態を
示した断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a state in which the pressure switch according to the present invention is turned on.

【図3】本発明に係る圧力スイッチの別の実施例の構成
を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of another embodiment of the pressure switch according to the present invention.

【図4】本発明に係る圧力スイッチを圧力平衡型指圧計
に適用した場合の構成を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration when the pressure switch according to the present invention is applied to a pressure balance type acupressure meter.

【図5】本発明に係る圧力スイッチを差圧式流量計に適
用した場合の構成を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration when the pressure switch according to the present invention is applied to a differential pressure type flow meter.

【図6】本発明に係る圧力スイッチをレベル検出器に適
用した場合の構成を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration when the pressure switch according to the present invention is applied to a level detector.

【図7】本発明に係る圧力スイッチをフロート式レベル
検出器に適用した場合の構成を示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration when the pressure switch according to the present invention is applied to a float type level detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受圧膜 2 発光部 3 受光部 4 2分岐ファイバー 1 pressure receiving film 2 light emitting part 3 light receiving part 4 2 branched fiber

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の表面に加わる力と第2の表面に加
わる力との差に応じてたわむ、第1の表面が光反射性を
持つ受圧膜と、この受圧膜の第1の表面に先端がほぼ隙
間なく接し、発光部につながる光ファイバー束と受光部
につながる光ファイバー束とを有する2分岐ファイバー
束とを備え、この2分岐ファイバー束の先端に前記受圧
膜が近接した状態では発光部からの光が前記受圧膜で遮
蔽されて受光部へ導入されず、前記2分岐ファイバー束
の先端から前記受圧膜が離れた状態では発光部からの光
が前記受圧膜で反射されて受光部へ導入されることを特
徴とする圧力スイッチ。
1. A pressure-receiving film, the first surface of which has a light-reflecting property, which bends according to a difference between a force applied to the first surface and a force applied to the second surface, and a first surface of the pressure-receiving film. The tip is almost open
Optical fiber bundle and light receiving part that are in close contact and connected to the light emitting part
Bifurcated fiber with optical fiber bundle connected to
And a flux is not introduced into the light receiving section light from the light emitting portion is shielded by the pressure receiving membrane is in a state where the pressure receiving membrane to the distal end of the bifurcated fiber bundle are close, the two branch fiber bundle
The pressure switch, wherein the light from the light emitting portion is reflected by the pressure receiving film and introduced into the light receiving portion when the pressure receiving film is separated from the tip of the pressure receiving film.
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