JP4920047B2 - 差圧センサ - Google Patents

Description

本発明は、２つのチャンバ間に配置されたダイアフラムの変位量を検出して差圧信号を出力する差圧センサに関する。

２つのチャンバ間に配置されたダイアフラムの変位量を検出して差圧信号を出力する差圧センサが、例えば特許文献１及び２に開示されている。特許文献１に開示された差圧センサは、一端にてハウジングに固定され他端にてダイアフラムに接触する片持ち板バネを有し、チャンバ間の差圧に応じてその片持ち板バネとダイアフラムとの接触点の位置が変わり、その接触点の位置に応じたレベルをもった電気信号が差圧信号として出力される。上記片持ち板バネは、全体として、固定端からダイアフラムとの接点まで単一の方向へ伸び出た形状に形成されている。

特許文献２に開示された差圧センサでは、ダイアフラムにピストンが接触しており、このピストンはコイルバネによりダイアフラムの方へ弾性的に押されており、このピストンの位置に応じたレベルをもつ電気信号が差圧信号として出力される。コイルバネを常に真っ直ぐな形に維持するために、コイルバネは狭い筒の中に挿入されている。

特開昭６１−２３００３７号公報（例えば図２および図８） 実開平４−１１３０４４号公報

差圧センサから出力される差圧信号の差圧−出力信号特性には、差圧の検出精度の支障となるようなノイズ成分がある程度含まれる。特に、微小な差圧を高精度に検出しようとする用途では、このようなノイズ成分特性を非常に小さくすることが要求される。そのようなノイズ成分の一つはヒステリシス特性（差圧が上昇するときの出力信号レベルの変化カーブと、差圧が加工するときの出力信号レベルの変化カーブとの間の相違）である。ヒステリシス特性のようなノイズ成分の主たる原因として、ダイアフラムが動く時に発生する部品間の摺動摩擦やダイアフラムの不必要な変形が挙げ得る。

例えば、特許文献１に開示された差圧センサでは、ダイアフラムが動く時、片持ち板バネがその固定端を中心に回動し（傾き）、片持ち板バネのダイアフラムに対する相対的な位置が変化する（つまり、片持ち板バネとダイアフラムとの間に摺動が生じる）。それにより、片持ち板バネとダイアフラムとの間の摺動摩擦が生じる。これに加えて、上述した片持ち板バネの回動は、片持ち板バネのダイアフラムに対する相対的な角度を変化させ、片持ち板バネからダイアフラムに加わる反力の方向を変化させる。それにより、ダイアフラムはその移動方向と相対する方向とは異なる方向への反力を受けて、無用な変形を生じる。

特許文献２に開示された差圧センサでは、ダイアフラムが動く時、コイルバネが伸縮し、コイルバネはそれを終了した狭い筒の壁面に接触して両者間に摺動摩擦が生じる。

従って、本発明の目的は、差圧センサの出力信号特性に含まれるノイズ成分を低減することにある。

本発明のまた別の目的は、ダイアフラムが動く時の部品間の摺動摩擦を低減することにある。

本発明のさらに別の目的は、ダイアフラムが動く時のダイアフラムの無用な変形を低減することにある。

本発明の一つの側面に従えば、差圧センサは、第1のチャンバを画成する第1の壁と第２のチャンバを画成する第２の壁とを有するハウジングと、前記ハウジング内で前記第１と第２のチャンバ間に配置され、前記第１と第２のチャンバ間の差圧を受けて所定の移動軸に沿って移動可能な可動部をもつダイアフラムと、前記可動部に弾性的な反力を加える弾性反力部材と、前記可動部の前記移動軸に沿った位置に応じた電気信号を出力するトランスデューサとを備える。前記弾性反力部材は、前記可動部に接触し、前記可動部と一緒に移動可能な接触部と、前記接触部に接続された遊動端と、前記ハウジングに接続された固定端とをもつ板状又は線状のバネとを有する。前記バネは、前記遊動端と前記固定端の間で互いに直列接続された第1バネ部と第２バネ部を有し、前記第1バネ部は前記遊動端から前記第1と第２バネ部の相互接続点まで第１方向へ伸び、前記第２バネ部は前記相互接続点から前記固定端まで第２方向へ伸びる。前記第１方向と前記第２方向が、前記移動軸に直交する２次元座標平面上で互いに鈍角をなすように、前記第1バネ部と第２バネ部が配置される。

この差圧センサにおいては、上記弾性反力部材のバネを構成する上記第1と第２のバネ部が、上記のような方向関係で配置される。要するに、上記第1と第２のバネ部が、上記２次元座標平面上で概略的に逆方向になるように配置される。このような配置を採用したバネの構造を、本明細書では「バネのバランス構造」と呼ぶ。この「バネのバランス構造」弾性反力部材に採用することにより、ダイアフラムの可動部と弾性反力部材の接触部とが一緒に移動するときに、第1と第２のバネ部と互いに逆方向へ回動しようとして双方の回動が相互にある程度バランスし、それにより、接触部のダイアフラムに対する回動が抑制される。その結果、ダイアフラムの無用な変形が抑制され、ダイアフラムの変形に起因する差圧信号のノイズが低減され、差圧検出精度が向上する。

「バネのバランス構造」が採用されたバネの典型例は、C、U、VまたはJ字形状に形成された板状または線状のバネである。

好適な実施形態では、前記第２バネ部の長さが、前記第１バネ部の長さより長い。これにより、ダイアフラムのストローク長をより長くして差圧検出の分解能を向上させることが、より容易になる。

好適な実施形態では、前記弾性反力部材が、前記接触部に共通に接続された前記遊動端をそれぞれもつ複数の前記バネを有し、前記複数のバネ中の各一つのバネと別の少なくとも一つのバネの前記接触部からそれぞれ伸びる方向が、前記２次元座標平面上で互いに鈍角をなすように、前記複数のバネが配置される。

このような複数のバネの配置関係を、本明細書では、「複数のバネの組み合わせのバランス構造」と呼ぶ。この「複数のバネの組み合わせのバランス構造」を弾性反力部材に採用することにより、ダイアフラムの可動部と弾性反力部材の接触部とが一緒に移動するときに、複数のバネ部と互いに逆方向へ接触部を回動および横ずれさせようとして、それらの回動および横ずれが相互にある程度バランスし、それにより、接触部のダイアフラムに対する回動および横ずれが抑制される。その結果、ダイアフラムと弾性反力部材のとの間の無用な摺動が抑制され、その摺動の摩擦に起因する差圧信号のヒステリシス特性が低減され、差圧検出精度が向上する。

「複数のバネの組み合わせのバランス構造」の典型例は、前記複数のバネが、前記接触部について対称に配置されることである。

好適な実施形態では、前記弾性反力部材は、前記バネとは別の、前記接触部に接続された枝部を更に有し、前記トランスデューサは、前記枝部の位置に応じて前記電気信号を出力するようになっている。このような構成を採用することで、枝部のような、トランスデューサによる位置検出のために付加される部品が、弾性反力部材の弾性特性に実質的な影響を与えないので、検出精度に支障を与えない。変形例として、上記バネに上記枝部が設けられていてもよい。

好適な実施形態では、前記弾性反力部材は、前記第１または第２のチャンバ内に配置され、前記トランスデューサは、前記第１または第２のチャンバ内の前記枝部に取り付けられた移動子と、前記第１および第２のチャンバの外に配置され、前記第１または第２のチャンバ内の前記移動子の位置を、前記第1または第２の壁を介し非接触的に検出する検出素子とを有する。このような構成によれば、検出素子をチャンバの外に配置することができるので、検出素子に直接触れることが好ましくない例えば油や水のような流体がチャンバ内に導入される用途にも、この差圧センサを適用することが可能である。

本発明の第２の側面に従えば、差圧センサは、第1のチャンバを画成する第1の壁と第２のチャンバを画成する第２の壁とを有するハウジングと、前記ハウジング内で前記第１と第２のチャンバ間に配置され、前記第１と第２のチャンバ間の差圧を受けて所定の移動軸に沿って移動可能な可動部をもつダイアフラムと、前記可動部に弾性的な反力を加える弾性反力部材と、前記可動部の前記移動軸に沿った位置に応じた電気信号を出力するトランスデューサとを備える。前記弾性反力部材は、前記ダイアフラムの前記可動部に接触し、前記可動部と一緒に移動可能な接触部と、前記接触部に共通に接続された遊動端と、前記ハウジングに接続された固定端とをそれぞれもつ板状又は線状の複数のバネとを有する。前記複数のバネ中の各一つのバネと別の少なくとも一つのバネの前記接触部からそれぞれ伸びる方向が、前記移動軸に直交する２次元座標平面上で互いに鈍角をなすように、前記複数のバネが配置される。

この差圧センサでは、弾性反力部材に、上述した「複数のバネの組み合わせのバランス構造」が採用される。この「複数のバネの組み合わせのバランス構造」により、ダイアフラムと弾性反力部材のとの間の無用な摺動が抑制され、その摺動の摩擦に起因する差圧信号のヒステリシス特性が低減され、差圧検出精度が向上する。

本発明によれば、差圧センサの出力信号特性に含まれるノイズ成分が低減されて、その差圧検出精度が向上する。

以下、図面を参照して、本発明の好適な幾つかの実施形態を説明する。

図１は、本発明の第1の実施形態にかかる差圧センサの断面図である。図２は、この実施形態にかかる差圧センサに組み込まれた弾性反力部材の斜視図である。

図１に示すように、差圧センサ１００は、剛性材料製のハウジング１０２を有し、ハウジング１０２は、第1のチャンバ１０４を画成する第1の壁１０６と、第２のチャンバ１０８を画成する第２の壁１１０とを有する。第1のチャンバ１０４は、そこに低圧の流体（例えば、油圧回路の低圧の作動油）が導入される低圧チャンバであり、これに対し、第２のチャンバ１０８は、そこに導入穴１０９から高圧の流体（例えば、油圧回路の高圧の作動油）が導入される高圧チャンバである。差圧センサ１００の使い方の一例として、ハウジング１０２が直接的に供試体（例えば、油圧回路の或るオイルフィルタ）に取り付けられ、その供試体内の異なる圧力の流体（例えば、オイルフィルタ内のフィルタエレメントを通過する前の作動油と通過後の作動油）がチャンバ１０４、１０８にそれぞれ導入される。

低圧チャンバ１０４と高圧チャンバ１０８との間に、ほぼ円盤形のダイアフラム１１２が配置される。ダイアフラム１１２は、その中央部に可動部１１４を有し、可動部１１４は低圧チャンバ１０４と高圧チャンバ１０８との間の差圧を受けて図１中の水平方向へ移動可能である。ここで、説明の都合上、X-Y-Z直交座標系２００を定義する。この座標系２００に従えば、可動部１１４はX軸方向に移動可能である。

ダイアフラム１１２の材料は、典型的にはゴムのような可撓性と弾性に富む材料であるが、可動部１１４が移動可能なように作られていれば、金属のように可撓性の若干少ない材料であってもよい。ダイアフラム１１２が自立できること、すなわち、差圧センサ１００が重力に対しする姿勢が変わっても、ダイアフラム１１２が重力の作用で変形しないこと、が望ましい。ダイアフラム１１２の可動部１１４は、その先頭部に磨耗に強い材料製のボール１１６を有し、ボール１１６は、可動部１１４の先頭部から低圧チャンバ１０４の方へ突出している。

低圧チャンバ１０４内に、ダイアフラム１１２の可動部１１４にその移動方向と逆方向へ弾性的な反力を加えるための弾性反力部材１１８が配置されている。図１と図２に示すように、弾性反力部材１１８は、接触部１２０とバネ１２２とを有する。バネ１２２は、その薄い厚みの方向へ概略C字形またはU字形に曲げられた細長い板バネであり、その一端（以下、遊動端という）１２２Aにて接触部１２０に接続され、その他端（以下、固定端という）１２２Bにてハウジング１０２に、例えばボルトによって、固定されている。なお、バネ１２２として、板バネの代わりに、線状のバネが用いられてもよい。バネ１２２は、接触部１２０がダイアフラム１１２の可動部１１４のボール１１６に常に接触し続けるように、可動部１１４へ向かう弾性的な反力を接触部１２０に加えている。

図２に示すように、弾性反力部材１１８は、更に、接触部１２０に接続された枝部１２４を、上述したバネ１２２とは別に有する。枝部１２４上には移動子１２６が固定されており、移動子１２６は、接触部１２０のX軸に沿った位置つまり変位量に応じた電気的な差圧信号を生成するためのトランスデューサの一部品である。図１に示すように、移動子１２６（永久磁石）は、低圧チャンバ１０４内で、第１の壁１０６のX軸に平行になった肉薄部１０６Aの近傍に配置される。可動部１１４と接触部１２０が一緒にX軸に沿って移動する時、移動子１２６は、第１の壁１０６の肉薄部１０６Aの内面に平行に移動する。低圧チャンバ１０４外であって第１の壁１０６の肉薄部１０６Aの近傍に、トランスデューサのもう一つの部品である非接触検出素子１２８が配置されている。非接触検出素子１２８は、枝部１２４上の移動子１２６（永久磁石）のX軸に沿った位置（換言すれば、ダイアフラム１１２の可動部１１４の位置）を、第１の壁１０６を介して非接触的に検出して、検出された位置に応じた電圧レベルをもつ電圧信号（差圧信号）を生成する。なお、変形例として、バネ１２２の或る箇所に、そこに移動子１２６が取り付けられた枝部が設けられていてもよい。

非接触検出素子１２８から出力された差圧信号は、配線１３０を通じて、差圧センサ１００の外部へ出力される。この差圧信号のレベルは、チャンバ１０４，１０８間の差圧の大きさを示すことになる。

本実施形態では、上記トランスデューサとして、ホール効果を利用して磁界強度を電圧信号に変換するという非接触検出原理を用いたものが採用され、移動子１２６は、磁界を生成する永久磁石とし具現化され、非接触検出素子１２８はホールICとして具現化されている。非接触検出素子１２８としてのホールICは、移動子１２６としての永久磁石の形成する磁界の強度を感知し、その強度に応じた電圧レベルをもつ差圧信号としての電圧信号を出力する。上記トランスデューサとして、他の非接触検出原理を用いたものが採用されてもよい。

ホールICのような非接触検出素子１２８は、チャンバ１０４および１０８の外に配置される。そのため、チャンバ１０４および１０８に、圧力流体として、油圧回路の作動油や水圧回路の作動水のような液体を導入しても、その液体は非接触検出素子１２８に接触しないから、非接触検出素子１２８の電気回路に悪影響が出ない。従って、本実施形態にかかる差圧センサ１００は、空気圧回路だけでなく、油圧回路や水圧回路のような液体圧回路での差圧検出に使用可能である。

次に、上述した弾性反力部材１１８の構造、特に、接触部１２０に接続されたバネ１２２の構造について、詳細に説明する。

弾性反力部材１１８のバネ１２２には、この明細書で「バランス構造」と言う構造が採用されている。すなわち、バネ１２２のバランス構造とは、ダイアフラム１１２の可動部１１４と弾性反力部材１１８の接触部１２０とがX軸に沿って移動することによりバネ１２２が変形する時、バネ１２２の或る部分の変形と別の部分の変形とが互いにバランス（相殺）することにより、接触部１２０の可動部１１４に対する相対的な回動（傾き）が抑制されるようになった構造をいう。このバランス構造について、以下、具体的に説明する。

図２に示すように、バネ１２２は、遊動端１２２Aと固定端１２２Bとの間に互いに直列接続された第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dを有する。第1バネ部１２２Cは、遊動端１２２Aから第１と第２のバネ部１２２C、１２２D間の相互接続点１２２Eまで、矢印２０２で示す方向（以下、第１方向という）へ伸びている。他方、第２バネ部１２２Dは、相互接続点１２２Eから固定端１２２Bまで、矢印２０４で示す方向（以下、第２方向という）へ伸びている。図３Aに示すように、第1方向２０２と第２方向２０４が、可動部１１４の移動軸（つまり、X軸）に直交する座標平面（つまり、Y-Z平面）上で、互いになす角度２０６は、１８０度（つまり、完全に逆方向）である。なお、第1方向２０２と第２方向２０４がY-Z平面上で互いになす角度２０６は、必ずしも１８０度である必要はなく、図３Bに示すように鈍角（つまり、概略的に逆方向）であってもよい。このように、バネ１２２のバランス構造は、第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dとが概略的に逆方向に配置されることで、具現化されている。

図４は、上述したバネ１２２のバランス構造の作用を説明するための、弾性反力部材１１８の簡略側面図である。

図４に示すように、ダイアフラム１１２から矢印２０８で示すようなX軸方向の押圧力が接触部１２０に加わった場合を想定する。この場合、バネ１２２は実線で示す形から、一点鎖線で示す形へと変形する。この場合、第２バネ部１２２Cは、固定端１２２Bから見て矢印２１０で示すような左回りへ回動する。同時に、第１バネ部１２２Dは、相互接続点１２２Eから見て矢印２１２で示すように右回りへ回動する。このように、第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dは互いに反対方向へ回動する。従って、接触部１２０では、第１バネ部１２２Cの回動と第２バネ部１２２Dの回動とが、（完全ではないかもしれないが或る程度は）バランスして、接触部１２０のダイアフラム１１２に対する相対的な回動（傾き）が非常に小さく抑制される。換言すれば、接触部１２０は殆ど回動せずにX軸方向へほぼ平行移動することができる。結果として、接触部１２０が殆ど回動せずにほぼ平行移動することにより、接触部１２０がダイアフラム１１２に加える反力の方向はほぼX軸方向に維持され、接触部１２０の回動又は傾きに起因するダイアフラム１１２の不必要な変形が防止される。その結果、トランスデューサから出力される差圧信号の差圧−信号レベル特性に含まれるダイアフラム１１２の変形に起因するノイズ成分が低減され、差圧検出の精度が改善される。

バネ１２２のバランス構造には種々の変形例が存在する。図５は、バネ１２２のバランス構造の１つの変形例を採用した弾性反力部材１１８２を示す。

図５に示された弾性反力部材１１８２では、バネ１２２はJ字形に形成されており、そこでは、第２バネ部１２２Dの長さが第１バネ部１２２Cの長さよりも長い。これに対し、図１および図２に示された弾性反力部材１１８では、バネ１２２はC字形またはU字形に形成されており、そこでは、第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dの長さがほぼ同じである。図５に示されたようなバネ１２２の形状としてのJ字形は、図１および図２に示されたC字形やU字形に比べて、同じ大きさの力が接触部１２０に加えられた時の接触部１２０のX軸方向への移動距離（ストローク長）がより長くなるように、バネ１２２を設計することを容易にする。接触部１２０ストローク長が長くなれば、差圧検出の分解能が向上する。
図６は、バネ１２２のバランス構造の別の変形例を採用した弾性反力部材１１８４を示す。

図６に示された弾性反力部材１１８４では、バネ１２２は全体としてV字形に形成され、そこでは、第１バネ１２２Cと第２バネ部１２２Dはいずれもほぼ真っ直ぐの形状を有する。これに対し、図1および図２に示された弾性反力部材１１８、または図５に示された弾性反力部材１１８２では、バネ１２２は全体としてC字形、U字形またはJ字形に形成され、そこでは、第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dはいずれもほぼ円弧状に湾曲している。バランス構造のバネ１２２は、その具体的な形状がC字形、U字形、J字形またはV字形のいずれであるかにかかわらず、図４を参照して説明したような、接触部１２０の回動を抑制する作用を奏することができる。

図７は、バネ１２２のバランス構造のまた別の変形例を採用した弾性反力部材１１８６の斜視図である。図８は、図７に示されたバランス構造の作用を説明する弾性反力部材１１８６の側面図である。

前述した弾性反力部材１１８，１１８２および１１８４のいずれにおいても、バネ１２２は、その薄い厚みの方向へ曲げられた（換言すれば、接触部１２０の移動軸（X軸）に直交する軸を中心とした回転方向へ曲げられた）板バネである。これに対し、図７に示された弾性反力部材１１８６では、バネ１２２は、厚みより広い幅の方向へ曲げられた（換言すれば、接触部１２０の移動軸（X軸）に平行な軸を中心とする回転方向へ曲げられた）板バネである。しかし、図７に示された弾性反力部材１１８６においても、第1バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dが概略的に逆方向に配置されている点は、前述した弾性反力部材１１８，１１８２および１１８４と同様である。ダイアフラム１１２（図示省略）から接触部１２０へ、矢印２０８で示すようなX軸方向の押圧力が加わることになる。

図８に示されるように、矢印２０８で示すような押圧力が接触部１２０に加わると、第２バネ部１２２Dが固定端１２２Bから見て矢印２１０に示すように右回りに回動し、同時に、第１バネ部１２２Cが相互接続点１２２Eから見て矢印２１２で示すように左回りに回動する。従って、（特に、押圧方向の移動距離が小さい時に）第１バネ部１２２Cと第２バネ部１２２Dの回動が、（完全ではないかもしれないが或る程度は）バランスし、接触部１２０のダイアフラム１１２（図示省略）に対する相対的な回動が抑制される。

以上のように、弾性反力部材で採用され得るバネのバランス構造の具体的な構成には様々なバリエーションがあり得る。また、弾性反力部材をハウジング内の何処に配置するかについても、異なるバリエーションがあり得る。例えば、図１に示された例では、弾性反力部材１１８が低圧チャンバ１０４内に配置される。変形例として、高圧チャンバ１０８内に弾性反力部材が配置されるという設計も採用し得る。

図９は、本発明の第２の実施形態にかかる差圧センサの断面図である。図１０は、図９のA-A線に沿ったこの差圧センサの断面図である。図１１は、この差圧センサに組み込まれる弾性反力部材の斜視図である。

図９〜図１１に示すように、第２の実施形態にかかる差圧センサ３００の、図１および２に示した第１の実施形態にかかる差圧センサ１００との相違点は、主に、弾性反力部材の構造にある。すなわち、第２の実施形態にかかる差圧センサ３００に組み込まれた弾性反力部材３０２は、図１１に端的に示されているように、構造、サイズおよび弾性特性において実質的に同じである２つのバネ３０６と３０８が、１つの接触部３０４に共通に接続された構造を有している。２つのバネ３０６と３０８は、接触部３０４の移動軸（X軸）に直交する座標平面（Y-Z平面）上で接触部３０８について対称になるように、配置されている。バネ３０６と３０８の各々は、図５に示されたようなJ字形に形成された板状または線状のバネである（或いは、図１および図２に示されたようなCまたはU字形、或いは、図６に示されたようなV字形のバネでもよい）。バネ３０６と３０８は、それぞれの遊動端３０６Aと３０８Aにて接触部３０４に共通に接続され、それぞれの固定端３０６Bと３０６Aにてハウジング１０２に、例えばボルトにより、固定される。接触部３０４には、更に、移動子１２６が取り付けられる枝部３１２が、２つのバネ３０６と３０８とは別に接続されている。なお、変形例として、バネ３０６または３０８の或る箇所に、そこに移動子１２６が取り付けられた枝部が設けられていてもよい。

図１１に示された弾性反力部材３０２では、２種類の「バランス構造」が採用されている。第1の種類の「バランス構造」は、バネ３０６と３０８の各々に採用された、既に説明したような「バネのバランス構造」である。すなわち、バネ３０６では、第１と第２のバネ部３０６Cと３０６DがY-Z平面上で互いに概略的に逆方向になるように配置されている。バネ３０８でも、第１と第２のバネ部３０８Cと３０８DがY-Z平面上で互いに概略的に逆方向になるように配置されている。よって、バネ３０６と３０８の各々は単独で、図４を参照して既に説明したような作用を奏することができる。これに加えて、第２の種類の「バランス構造」として、「複数のバネの組み合わせのバランス構造」が採用されている。すなわち、「複数のバネの組み合わせのバランス構造」は、２つのバネ３０６と３０８がY-Z平面上で接触部３０８について対称に配置された構造として、具現化されている。このような２つのバネ３０６と３０８の対称配置は、換言すれば、２つのバネ３０６と３０８（特に、接触部３０４に接続された第２バネ部３０６Cと３０８C）の接触部３０４からそれぞれ伸び出る方向４０２と４０４がY-Z平面上でなす角度が、１８０度である、ということである。なお、２つのバネ３０６と３０８の方向４０２と４０４のY-Z平面上でなす角度は、必ずしも１８０度（つまり、完全に逆方向）である必要はなく、鈍角（つまり、概略的に逆方向）であればよい。

図１２は、上述した複数のバネ（例えば、２つのバネ）の組み合わせのバランス構造の作用を説明するための弾性反力部材３０２の簡略側面図である。

図１２に示すように、ダイアフラム１１２（図示省略）から矢印２０８で示すような押圧力が接触部３０４に加わった場合、２つのバネ３０６と３０８は、実線で示される形状から、一点鎖線で示される形状へ変形する。このとき、２つのバネ３０６と３０８の接触部３０４に接続された部分（第１バネ部）３０６Cと３０８Cが、固定端３０６Bと３０８Bから見て、矢印４０６と４０８に示すように互いに逆方向に回動しようとし、両方の回動が、（完全ではないかもしれないが或る程度は）バランス（相殺）して、接触部３０４のダイアフラム１１２に対する回動が抑制される。その結果、接触部３０４は、矢印４１０に示すように、実質的にX軸の方向へ平行移動する。

さらに、接触部３０４のダイアフラム１１２に対する回動が抑制されるだけでなく、接触部３０４のダイアフラム１１２に対する横ずれ（つまり、X軸と直交する方向への移動）も抑制される。すなわち、図４を参照して既に説明した「バネのバランス構造」だけでは、図４に矢印２１４で示されるような接触部１２０の若干の横ずれが発生するので、接触部１２０とダイアフラム１１２との間に若干の摺動摩擦が発生する。これに対し、図１１に示されるように、「複数のバネの組み合わせのバランス構造」によれば、複数のバネ３０６と３０８がX軸と直交する互いに逆方向へ移動しようとするので、双方の移動が（完全ではないかもしれないが或る程度は）バランスして、接触部３０４の横ずれが抑制され、接触部１２０とダイアフラム１１２との間の摺動が抑制される。結果として、接触部１２０とダイアフラム１１２との間の摺動摩擦が抑制され、この摺動摩擦に起因する差圧信号のヒステリシス特性が非常に小さく抑制されて、差圧検出精度が向上する。

「複数のバネの組み合わせのバランス構造」にも多くのバリエーションがあり得る。図１３は、複数のバネの組み合わせのバランス構造の一つの変形例を採用した弾性反力部材３０２２を示す。

図１３に示されるように、２つのバネ３０６と３０８の各々は、図７に示されたように幅の方向にC、U、JまたはV字形に曲げられた板バネである。この２つのバネ３０６と３０８が、接触部３０４に共通に接続され、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向に（例えば、接触部３０４について対称に）配置されている。

図１４は、複数のバネの組み合わせのバランス構造の別の変形例を採用した弾性反力部材３０２４を示す。

図１４に示された弾性反力部材３０２４では、２つのバネ３０６と３０８の各々には、既に説明したような「バネのバランス構造」は採用されていない。しかし、第１と第２のバネ部３０６Cと３０６Dは、接触部３０４に共通に接続され、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向に（例えば、接触部３０４について対称に）配置されている。このように「バネのバランス構造」ではなく、「複数のバネの組み合わせのバランス構造」だけが採用されている場合でも、図１２を参照して説明したような作用が得られる。

図１５は、複数のバネの組み合わせのバランス構造のさらに別の変形例を採用した弾性反力部材３０２６を示す。

図１５に示された弾性反力部材３０２６では、３つのバネ３０６、３０８および３１０が、接触部３０４に共通に接続され、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向に（例えば、接触部３０４について対称に）配置されている。接触部３０４がX軸に沿って移動する時、３つのバネ３０６、３０８および３１０の間でそれぞれのバネの回動と横ずれがバランスして、接触部３０４が実質的にX軸に沿って平行移動することになる。

また別の変形例として、図示してないが、４つ以上のバネを組み合わせたバランス構造も採用可能である。すなわち、４つ以上のバネが、１つの接触部に共通に接続され、各１つのバネと別の少なくとも１つのバネとが、Y-Z平面上で互いに鈍角をなす方向に（例えば、接触部３０４について対称に）配置される。各バネには、バネのバランス構造が採用されてもよいし、採用されなくてもよい。

以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更することなしに、他の種々の形態で実施することが可能である。

本発明の第1の実施形態にかかる差圧センサの断面図。 第1の実施形態にかかる差圧センサに組み込まれている弾性反力部材の斜視図。 第１と第２のバネ部の概略的逆方向配置により具現化されたバネのバランス構造を説明する図。 バネのバランス構造の作用を説明するための、弾性反力部材の側面図。 バネのバランス構造の一つの変形例を採用した弾性反力部材の側面図。 バネのバランス構造の別の変形例を採用した弾性反力部材の側面図。 バネのバランス構造のまた別の変形例を採用した弾性反力部材の斜視図。 図６に示されたバランス構造の作用を説明する弾性反力部材１１８６の側面図。 本発明の第２の実施形態にかかる差圧センサの断面図。 図９のA-A線に沿った第２の実施形態にかかる差圧センサの断面図。 第２の実施形態にかかる差圧センサに組み込まれた弾性反力部材の斜視図。 複数のバネの組み合わせのバランス構造の作用を説明するための弾性反力部材簡略化された側面図。 複数のバネの組み合わせのバランス構造の一つの変形例を採用した弾性反力部材の斜視図。 複数のバネの組み合わせのバランス構造の別の変形例を採用した弾性反力部材の側面図。 複数のバネの組み合わせのバランス構造のまた別の変形例を採用した弾性反力部材の側面図。

符号の説明

１００ 差圧センサ
１０２ ハウジング
１０４ 第１のチャンバ（低圧チャンバ）
１０６ 第１の壁
１０６A 第１の壁の肉薄部
１０８ 第２のチャンバ（高圧チャンバ）
１１０ 第２の壁
１１２ ダイアフラム
１１４ ダイアフラムの可動部
１１８ 弾性反力部材
１１８，１１８２，１１８４，１１８６ 弾性反力部材
１２０ 接触部
１２２ バネ
１２２A 遊動端
１２２B 固定端
１２２C 第１バネ部
１２２D 第２バネ部
１２２E 相互接続点
１２４ 枝部
１２６ 移動子
１２８ 非接触検出素子
１３０ 配線
２００ 参照番号
３００ 差圧センサ
３０２，３０２２，３０２４，３０２６ 弾性反力部材
３０４ 接触部
３０６，３０８，３１０ バネ
３０６A，３０８A 遊動端
３０６B，３０８B 固定端
３０６C，３０８C 第１バネ部
３０６D，３０８D 第２バネ部
３１２ 枝部

Claims (3)

1. 第1 のチャンバを画成する第1の壁と第２のチャンバを画成する第２の壁とを有するハウジングと、
   前記ハウジング内で前記第１と第２のチャンバ間に配置され、前記第１と第２のチャンバ間の差圧を受けて所定の移動軸（X）に沿って移動可能な可動部をもつダイアフラムと、
   前記可動部に弾性的な反力を加える弾性反力部材と、
   前記可動部の前記移動軸に沿った位置に応じた電気信号を出力するトランスデューサと
   を備え、
   前記弾性反力部材が、
   前記可動部に接触し、前記可動部と一緒に移動可能な接触部と、
   前記接触部に接続された遊動端と、前記ハウジングに接続された固定端とをもつ板状又は線状のバネと
   を有し、
   前記バネは、Ｊ字形状に形成されており、前記遊動端から湾曲部まで第１方向へ伸び、さらに前記湾曲部から前記固定端まで第２方向へ伸びており、
   前記第１方向と前記第２方向が、前記移動軸に直交する２次元座標平面（Y-Z）上で互いに鈍角をなすように配置され、
   前記固定端から前記湾曲部までの長さが、前記湾曲部から前記遊動端までの長さより長くなっており、
   前記弾性反力部材が、前記接触部に共通に接続された前記遊動端をそれぞれもつ複数の前記バネを有し、
   前記複数のバネ中の各一つのバネと別の少なくとも一つのバネの前記接触部からそれぞれ伸びる方向が、前記２次元座標平面上で互いに鈍角をなすように、前記複数のバネが配置された差圧センサ。
2. 請求項１記載の差圧センサにおいて、
   前記複数のバネが、前記接触部について対称に配置された差圧センサ。
3. 請求項１記載の差圧センサにおいて、
   前記第１のチャンバは低圧チャンバであり、前記第２のチャンバは高圧チャンバであり、
   前記弾性反力部材が、前記低圧チャンバ内に配置され、
   前記弾性反力部材が、前記バネとは別の、前記接触部に接続された枝部を更に有し、
   前記トランスデューサは、
   前記枝部に取り付けられた移動子と、
   前記低圧及び高圧チャンバの外に配置され、前記移動子の位置を、前記低圧チャンバの壁を介し非接触的に検出する検出素子と
   を有し、
   前記複数のバネの各々が、J 字形状に形成され、
   前記複数のバネの各々が、前記遊動端から湾曲部まで第１方向へ伸び、さらに前記湾曲部から前記固定端まで第２方向へ伸びており、前記固定端から前記湾曲部までの長さが、前記湾曲部から前記遊動端までの長さより長くなっており、
   前記複数のバネが、前記接触部について対称に配置された差圧センサ。

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