JP3484981B2 - 圧力検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗たく機，食器洗
い機，風呂水の水位を検出する圧力検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】コイル，ダイアフラム，磁性体を備えた
従来の圧力検出装置は、ダイアフラムに受板を介して磁
性体に保持していた。また受板と摺動体の間に小径ばね
が介在され、摺動体と調整ねじの間に大径ばねが介在さ
れ、しかも小径ばね，摺動体，大径ばね，調整ねじが積
み重ねた構成になっていた。

【０００３】このような従来の圧力検出装置は、部品点
数が多く、丈も高いという不具合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題に鑑み、部品数が少なく、丈の低い圧力検出装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力検出装置
は、円筒状に巻装されたコイルと、圧力の変化によりた
わんで変位するゴムのダイアフラムと、このダイアフラ
ムに保持されている磁性体と、この磁性体と対向すると
ころに備えられ、かつ磁性体が近づいたり、離れたりす
ることにともなってインダクタンスが変化するコイル
と、前記磁性体が前記コイルに近づいて行くようなダイ
アフラムの変化を押し返すように付勢するつる巻状のば
ねとを備えている圧力検出装置において、前記磁性体
は、円盤状の磁性基板部と、磁性基板部の上面から前記
コイルに向かって隆起する円筒状の磁性筒部を有し、か
つ磁性筒部は前記コイルの内径よりも小さな内径を有す
るとともに磁性基板部とほぼ同心的に形成し、前記ダイ
アフラムは、中央に前記磁性基板部の下面側が当接する
磁性体用受底部と、この磁性体用受底部の周囲に盛り上
がるように形成され、かつ前記磁性基板部の外周が嵌ま
るリング状の堤部と、この堤部の外周をぐるりと囲うた
わみ用部を有するものである。

【０００６】ダイアフラムの磁性体用受底部に磁性基板
部の下面側が当接し、磁性体用受底部の周囲に盛り上が
る磁性基板部の嵌合するリング状の堤部が形成されてい
るので、ダイアフラムは堤部の外周に存在するたわみ用
部を除いて剛体のようになっている。このため、ダイア
フラムの下面（裏面）に加わる圧力変化で、上下に変位
動するダイアフラムの動作は、ダイアフラムの中心軸線
に沿った上下運転で傾むいたり，ふらついたりする動き
が極めて少ないのである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に沿
って説明する。

【０００８】図１,図２,図３に示すように、圧力検出装
置の本体ケース１は、下ケース２，上ケース３を上下に
抱き合わせて形成している。上，下ケース２，３はＡ.
Ｂ.Ｓの合成樹脂で作られている。

【０００９】本体ケース１の内部にはダイアフラム４が
備わっている。このダイアフラム４は天然ゴム，合成ゴ
ム等のゴムで形成されている。

【００１０】このダイアフラム４の上面に保持される磁
性体５も本体ケース１の内部に備わる。磁性体５はフェ
ライトの素材を焼結して形成されている。透磁性の良い
材料であれば、フェライト以外でもよい。

【００１１】磁性体５は、円盤状の磁性基板部６と、円
筒状の磁性筒部７を有する。磁性基板部６と磁性筒部７
は、同心的に形成されている。磁性基板部６の外径は約
２０mmである。磁性基板部６と磁性筒部７との外径比は
１.５ 〜３程度が望ましい。ダイアフラム４は、磁性基
板部６の底面が当接する磁性体用受底部８が中央に設け
られている。磁性体用受底部８の外周には、盛り上がる
ように形成されたリング状の堤部９が形成されている。
この堤部９は、磁性基板部６の外周が嵌合して磁性基板
部６との一体性を形成している。堤部９は薄い磁性体用
受底部８と違い磁性基板部６の厚さに近い厚みをもって
いるが、堤部９の上面は磁性基板部６の上面よりわずか
に低くなっている。わずかに低くすると両上面を面一に
するものよりも、ダイアフラム４の上下に移動する動作
が安定性を増す。

【００１２】堤部９の外周にたわみ用部１０が形成され
ている。このたわみ用部１０は、磁性体用受底部８と同
様に薄く形成されている。たわみ用部１０は、上側にふ
くらむように湾曲している。この薄い湾曲によってダイ
アフラム４は圧力変化に応じてよく変化するのである。

【００１３】たわみ用部１０の外周には支持部１１が形
成されている。支持部１１は上側に立上がるリング状の
凸部になっている。この支持部１１が上下ケース２，３
の抱き合せ部分に挟持されるのである。

【００１４】ダイアフラム４は、支持部１１で支持され
た状態で圧力変化に応じて上下に変位するのであるが、
堤部９があるためダイアフラム４の中心軸線上に沿った
安定した変化動作をするのである。

【００１５】すなわち、磁性体用受底部８は、薄いが磁
性基板部６の底面と当接している。その上、堤部９は厚
く、しかも磁性基板部６の外周と嵌合しているので、ダ
イアフラム４は薄いたわみ用部１０を除いて、剛体のよ
うな構造になっている。このため、ダイアフラム４の下
方から受ける圧力の変化によってダイアフラム４は上下
に変位動作する際に、ダイアフラム４の中心軸線に沿っ
て上下移動から傾むいたり、中心軸線からずれるふらつ
きが極めて少ないのである。

【００１６】下ケース２には圧力導入パイプ１２を有す
る。この圧力導入パイプ１２に形成されている導入孔１
３が下ケース２内に連通しているので、圧力の変化がダ
イアフラム４の下側に作用するのである。

【００１７】なお、圧力導入パイプ１２には、チューブ
が接続され、チューブの先端は洗たく機の水受槽のエア
ートラップ等に接続されるものである。

【００１８】前記磁性筒部７の内底である前記磁性基板
部６の中央には貫通する係止孔１４が形成されている。
この係止孔１４に挿入係止される係止突起１５は、前記
磁性体用受底部８の中央に形成されている。この係止突
起１５は上向きに立上がるように形成され、先端側はほ
ぼ円錐形状に形成されている。円錐形をした部分の最大
外径は後述するばねの内径よりも小径に形成されてい
る。

【００１９】係止突起１５は先端が円錐形状になってい
るので、係止孔１４に挿入がしやすく挿入後は抜けにく
いのである。係止突起１５と係止孔１４の係合により、
ダイアフラム４と磁性体５は結合されている。この結合
を強めるために、ダイアフラム４と磁性体５を接着剤で
接着してもよい。

【００２０】上ケース３の上面には支持円筒部１６が形
成されている。支持円筒部１６は上ケース３の中央に形
成され、下ケース２から離れるように上方に立上がって
いる。支持円筒部１６の内径は１２.６mmである。前記
磁性筒部７の外径が１２.２mmで、支持円筒部１６の内
径よりも若干小さめに形成されている。

【００２１】前記支持円筒部１６には、ダイアフラム４
に加わる圧力変化に伴って図１，図２に示すように前記
磁性筒部７が出入りする。この出入りする磁性筒部７の
移動に伴い後述するコイルのインダクタンスが変化する
のである。

【００２２】磁性筒部７の外径が支持円筒部１６の内径
より若干小さく形成されているので、支持円筒部１６内
を円滑に摺動するのである。

【００２３】また磁性筒部７の上端外周角度は面取りに
より角が落されているので、上記摺動はさらに円滑に行
われる。この面取りは、磁性体５を焼結する際に形成す
る。但し、焼結形成後に機械加工で形成してもよい。ま
た面取りは、フェライトで形成された硬い磁性体５の角
部が欠けやすいので、前もって落すねらいもある。その
ため磁性体５は、全部の角部を面取りしておくことが望
ましい。

【００２４】前記支持円筒部１６の上側内周部には調整
ねじ１７が螺合するように取り付けられている。雌ねじ
が形成される上側内径部は、前記磁性筒部７が摺動自在
に出入りする支持円筒部の下側内周部より少し小径に形
成されている。

【００２５】合成樹脂のポリアセタールで形成された調
整ねじ１７の外周には雄ねじが形成されている。上面に
はドライバー用の溝が形成されている。調整ねじ１７の
内端である下面には中央にばね受け台１８が下方に突出
するように形成されている。このばね受け台１８は、調
整ねじ１７の外周円と同心的に形成されている。

【００２６】調整ねじ１７は、ドライバーで回すことに
より上下に移動する。この上下移動操作により、後述す
る調整が行われるのである。

【００２７】 つる巻状のばね１９は、ステンレスで形
成されている。ばね１９の上側内周部は、前記ばね受け
台１８に嵌め込まれている。この嵌め込みで、ばね１９
は調整ねじ１７に取り付けられ、調整ねじ１７に吊り下
げられた状態になる。

【００２８】 ばね１９の下端は、ばね座２０を介して
磁性筒部７の内底に置かれる。ばね座２０は合成樹脂の
ポリアセタールで形成されている。ばね座２０は筒部と
上部つば部と底部を有し、底部には前記係止突起１５が
挿入される穴が形成されている。

【００２９】ばね１９の下端は、ダイアフラム４に圧力
がかからない図１に示す状態にあっては、ばね座２０の
底部から僅かに浮いた状態になっている。ダイアフラム
４に圧力がかからないときには、ばね１９の下端がばね
座２０から浮いているので、ダイアフラム４にばね１９
の力が作用していないのである。このため、下ケース２
を下にして本体ケース１を水平にした場合には、ダイア
フラム４のたわみ用部１０が有する張力と磁性体５（３
〜６ｇ）の重さがつり合うところで、ダイアフラム４は
安定するのである。

【００３０】ばね１９は、調整ねじ１７とばね座２０と
の間に介在しているので、ダイアフラム４に圧力がかか
って図２に示すようにダイアフラム４が上側に変位する
ときにはダイアフラム４を元の位置に押し戻すように作
用する。

【００３１】ばね１９は、外径がばね座２０の筒部内径
よりも僅かに小さく、内径が前記係止突起１５の外径よ
りも僅かに大きくしている。なお、ばね座２０を省略し
てばね１９の下端を磁性筒部７の内側に直に置くように
してもよい。

【００３２】調整ねじ１７は、ばね１９を吊り下げるよ
うに支持しているので、ダイアフラム４に圧力がかから
ないときに、ばね１９の下端がばね座２０の底部から僅
かに浮いて離れるようにドライバーで回して調整するの
である。

【００３３】上記のとおり、ダイアフラム４に加わる圧
力変化でダイアフラム４は上下に変位し、ダイアフラム
４に保持されている磁性体５も一緒に上下に動く。磁性
体５が上下に動く、最大移動量は５.９mm で、この移動
範囲で後述するコイルのインダクタンスが変化するので
ある。

【００３４】コイル２１は、支持円筒部１６の外周，下
部に嵌合するように取り付けられる。コイル２１の巻数
は２５０〜３００ターンである。コイル２１は合成樹脂
のウレタンが被覆されている。

【００３５】コイル２１は、径方向の巻厚さが軸方向の
巻丈よりも大きい扁平形状にしている。巻厚さが１.３
〜２.５mm程度である。

【００３６】コイル２１を扁平にしたのは、次の理由に
よるものである。

【００３７】コイル２１を扁平にすることにより、圧力
検出装置の丈を低くできるのである。また磁性体５は、
磁性筒部７と磁性基板部６を有する。磁性筒部７は、コ
イル２１の内側を出入りする関係になっているが磁性基
板部６はコイル２１の下側端面側に近づいたり、離れた
りする関係になっている。

【００３８】磁性基板部６によるコイル２１へのインダ
クタンス変化を高めるのには、磁性基板部６の外径に近
づく程度にコイル２１の外径を大きくした結果、扁平な
コイルになったのである。

【００３９】このように、磁性筒部７のコイル２１への
出入りと、磁性基板部６のコイル２１への遠近とによ
り、コイル２１のインダクタンスが変化するのである。

【００４０】上ケース３の上面には、支持円筒部１６を
大きく囲う堰２２が形成されている。この堰２２はコイ
ル２１をも外側から囲っている。堰２２の内側には一対
の端子板２３，２４がコイル２１を間にして対称に振り
分けて配置されている。端子板２３，２４にはコイル２
１の両端が接続されている。端子板２３，２４にはコネ
クター２５,２６が着脱自在に接続されているコネクタ
ー接続部２３ａ,２４ａが設けられている。

【００４１】コネクター接続部２３ａ，２４ａは堰２２
の外側につき出ている。端子板２３，２４，コネクター
接続部２３ａ，２４ａは、前記支持円筒部１６の軸線方
向と直交するように横置に配置されている。横置である
ため、圧力検出装置の丈がそれだけ低くなるのである。

【００４２】コンデンサー２７は、同じく堰２２の内側
に配置されている。端子板２３，２４の間に位置するよ
うに置かれている。コンデンサー２７の両足は端子板２
３，２４に接続されている。

【００４３】コンデンサー２７とコイル２１は並列に接
続され、ＬＣの共振回路を構成しているのである。

【００４４】前記支持円筒部１６と堰との間にポッテン
グ用の合成樹脂（ウレタン等）を注入する。合成樹脂は
図１，図２の二点鎖線で示すところまで注入される。コ
イル２１，コンデンサー２７，端子板２３，２４等の電
気部品は、ポッテング用の合成樹脂内に埋設されてい
る。電気部品はポッテングされるので、洗たく機等の湿
気の多いものに圧力検出装置を使用しても、湿気による
動作不良が生じにくいのである。

【００４５】図４は、ＬＣ共振回路部２８と発振回路部
２９を示す。

【００４６】ＬＣ共振回路部２８は、前述したとおり、
コイル２１とコンデンサー２７を並列接続して形成して
いる。発振回路２９は、抵抗３０，３１，インバータ３
２，３３，３４によって形成されている。発振回路２９
と共振回路２８で、ＬＣ発振回路を構成している。

【００４７】発振回路２９と共振回路はコネクター２３
ａ，２４ａで接続されている。発振回路２９は圧力検出
装置から離して設けられているが、圧力検出装置側に備
えるようにしてもよい。

【００４８】また、コンデンサー２７は圧力検出装置に
設けているが、発振回路２９側に備えるようにしてもよ
い。

【００４９】さらに、発振回路２９は、洗たく機等の制
御回路と一緒に形成するようにしてもよい。

【００５０】図５は、水位と周波数の関係を示したグラ
フである。圧力検出装置を洗たく機に採用した場合の例
示である。

【００５１】発振の周波数は、

【００５２】で示される。水位は、洗たく機の水受槽に
溜る水の高さを表わしている。水位が増すにしたがって
発振の周波数が下がる。それは、水位の上昇につれてダ
イアフラム４が上側に変位し、磁性体５がコイル２１に
近づくことによりインダクタンスが増加するからであ
る。磁性体５の最大移動量は５.９mm である。５.９mm
の移動量で、０mmから５００mmまでの水位変化を検知で
きるのである。これは、水位の変化で圧縮される空気圧
をダイアフラム４で受けるようにしたので、水位の大幅
な変化をダイアフラム４の少ない変位量で検知できるの
である。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように本発明は円筒状に巻装
されたコイルと、圧力の変化によりたわんで変位するゴ
ムのダイアフラムと、このダイアフラムに保持されてい
る磁性体と、この磁性体と対向するところに備えられ、
かつ磁性が近づいたり、離れたりすることにともなって
インダクタンスが変化するコイルと、前記磁性体が前記
コイルに近づいて行ようなダイアフラムの変化を押し返
すように付勢するつる巻状のばねとを備えている圧力検
出装置において、前記磁性体は、円盤状の磁性基板部
と、磁性基板部の上面から前記コイルに向かって隆起す
る円筒状の磁性筒部を有し、かつ磁性筒部は前記コイル
の内径よりも小さな内径を有するとともに磁性基板部と
ほぼ同心的に形成し、前記ダイアフラムは、中央に前記
磁性基板部の下面側が当接する磁性体用受底部と、この
磁性体用受底部の周囲に盛り上がるように形成され、か
つ前記磁性基板部の外周が嵌まるリング状の堤部と、こ
の堤部の外周をぐるりと囲うたわみ用部を有することを
特徴とする圧力検出装置にある。

【００５４】この構成によれば、次の良さが期待でき
る。

【００５５】(１)．ダイアフラムに磁性体を直接受け、
圧力変化に伴うダイアフラムの動きに抗するばねを一つ
にしているので部品数が少なく、圧力検出装置の丈も低
く抑えることができる。

【００５６】(２)．磁性体の磁性基板部がダイアフラム
の磁性体用受底部に当接し、磁性基板部の外周が嵌まる
ところを盛り上がった堤にしているので、ダイアフラム
は薄いたわみ用部を除いて全体が剛体のようになるた
め、ダイアフラムの変位動作は軸線上に沿った動きにな
る。傾むいたり、軸線から外れることが生じにくいので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、圧力検出装置
の縦断面図である。ダイアフラムに圧力がかかっていな
い状態を示している。

【図２】同じく圧力検出装置の縦断面図で、圧力がかか
ってダイアフラムが最大変化した状態を示している。

【図３】圧力検出装置の平面図である。

【図４】共振回路と発振回路を示す図である。

【図５】水位と発振周波数との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…本体ケース、４…ダイアフラム、５…磁性体、６…
磁性基板部、７…磁性筒部、８…磁性体用受底部、９…
堤部、１０…たわみ用部、２１…コイル。

フロントページの続き (72)発明者 大嶋 博之 茨城県日立市神峰町４丁目11番12号 株 式会社 亀屋工業所内 (72)発明者 古川 賢治 茨城県日立市神峰町４丁目11番12号 株 式会社 亀屋工業所内 (72)発明者 本間 武男 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (56)参考文献 特開 平６−58832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−96836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−132127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−96834（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3021169（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 9/10 A47L 15/46 D06F 33/02 G01L 7/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状に巻装されたコイルと、圧力の変化
   によりたわんで変位するゴムのダイアフラムと、このダ
   イアフラムに保持されている磁性体と、この磁性体と対
   向するところに備えられ、かつ磁性体が近づいたり、離
   れたりすることにともなってインダクタンスが変化する
   コイルと、前記磁性体が前記コイルに近づいて行くよう
   なダイアフラムの変化を押し返すように付勢するつる巻
   状のばねとを備えている圧力検出装置において、 前記磁性体は、円盤状の磁性基板部と、磁性基板部の上
   面から前記コイルに向かって隆起する円筒状の磁性筒部
   を有し、かつ磁性筒部は前記コイルの内径よりも小さな
   内径を有するとともに磁性基板部とほぼ同心的に形成
   し、前記ダイアフラムは、中央に前記磁性基板部の下面
   側が当接する磁性体用受底部と、この磁性体用受底部の
   周囲に盛り上がるように形成され、かつ前記磁性基板部
   の外周が嵌まるリング状の堤部と、この堤部の外周をぐ
   るりと囲うたわみ用部を有することを特徴とする圧力検
   出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載された圧力検出装置におい
   て、前記リング状の堤部は、前記磁性基板部の厚さより
   幾分低く設け、前記たわみ用部は上側に膨らんで湾曲す
   るように形成したことを特徴とする圧力検出装置。
3. 【請求項３】本体ケースと、この本体ケースを形成し、
   かつ互いに抱き合わされる下ケースおよび上ケースと、
   前記本体ケース内に備えられ、かつ圧力の変化によりた
   わんで変位するゴムのダイアフラムと、このダイアフラ
   ムに保持されている磁性体と、この磁性体と対向すると
   ころに備えられ、かつ磁性体が近づいたり、離れたりす
   ることに応じてインダクタンスが変化する円筒状に巻装
   されたコイルと、前記磁性体が前記コイルに近づいて行
   くようなダイアフラムの変位を押し戻すように付勢する
   つる巻状のばねと、前記上ケースの中央に、前記下ケー
   スから離れる方向に向かって立ち上がるように形成さ
   れ、かつ外周に前記コイルが装着される支持円筒部を有
   する圧力検出装置において、 前記磁性体は、円盤状の磁性基板部と、磁性基板部の上
   面から前記コイルに向かって隆起し、かつ前記支持円筒
   部の内周より小径で、しかも磁性基板部とほぼ同心的に
   形成される円筒状の磁性筒部を有し、 前記ダイアフラムは、中央に前記磁性基板部の下面側が
   当接する磁性体用受底部と、この磁性体用受底部の周囲
   に盛り上がるように形成され、かつ前記磁性基板部の外
   周が嵌まるリング状の堤部と、この堤部の外周をぐるり
   と囲うたわみ用部と、このたわみ用部の外周に形成さ
   れ、かつ前記上・下ケースの抱き合わせ部位に挟持され
   るリング状の支持部を有し、前記支持円筒部の内周に、
   前記磁性体に向かって前後に移動自在なる調整ねじを螺
   合し、前記調整ねじの内端と前記磁性筒部の内側との間
   に前記ばねを介在したことを特徴とする圧力検出装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載された圧力検出装置におい
   て、前記磁性筒部と前記ばねとの間に合成樹脂等で形成
   されたばね座を介したことを特徴とする圧力検出装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載された圧力検出装置におい
   て、前記磁性筒部の内側底部である磁性基板部の中央に
   は貫通する係止孔を設け、前記磁性体用受底部の中央に
   は、前記係止孔に挿入係止され、かつ前記ばねの内径よ
   り小さい外径を有するほぼ円錐形状の係止突起を設けた
   ことを特徴とする圧力検出装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載された圧力検出装置におい
   て、前記磁性基板部と前記磁性筒部との比を１.５から
   ３程度にしたことを特徴とする圧力検出装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載された圧力検出装置におい
   て、前記コイルは、巻数が２５０〜３００ターンで、巻
   厚さが１.３〜２.５mm程度にしたことを特徴とする圧力
   検出装置。
8. 【請求項８】請求項４または請求項５に記載された圧力
   検出装置において、調整ねじの内端中央に外形が円形の
   ばね受け台を形成し、このばね受け台に前記ばねの上端
   内側を嵌め込んで、調整ねじにばねを保持させたことを
   特徴とする圧力検出装置。