JPH04104421A

JPH04104421A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH04104421A
Application number: JP22085890A
Authority: JP
Inventors: Koji Hotta; 浩司堀田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1992-04-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（・イ）産業上の利用分野この発明は、気体或いは液体の圧力を検出する圧カセン
ザに関する。

（ロ）従来の技術一般に、感磁性素子（ホール素子）を用いた圧力セン勺
は、磁石とホール素子とを対向状に設置し、磁石とホー
ル素子間の距離の変化による磁界の変化を検知すること
で、ホール素子の出力電圧として圧力を検出する。とこ
ろで、磁界の強さは距離に反比例する。つまり、第２図
で示すように、ポール素子と磁石との距離が遠くなれば
なる程、ホール素子の出力電圧が小さくなり反比例の関
係となる。従って、ホール素子の出力特性が直線（リニ
ア）とならないため、検出出力（出力電圧）をもって即
、圧力とはならず、回路的に出力を直線補正する必要が
ある。

そこで、近年、第４図（Ａ）で示すような補正の方式が
採用されている。この圧力センサ（特開昭６３−２３５
８４０号）では、ケース体５１の圧力室Ａ、Ｂをダイヤ
フラム５２で２分割し、ダイヤフラム５２に直結する磁
石ケース５３に一対の磁石５４．５５を配備し、この一
対の磁石５４．５５間にポール素７−５６を挿入配備し
ている。

対の磁石５４．５５は、対向面がダイヤフラム５２に対
し略直角状に配備され、且つ対向面が互いに極性が逆に
なるように設定しである。例えば第４図（Ｂ）で示すよ
・うに、二つの磁石５．Ｉｆ（５４ａ）、５５　（５５
ａ）を互いに極性を逆にしだ状態で金属板５７により連
結し、極性を逆にした状態で対向配置しである。この圧
力センサでは、ボール素子と共に直線的に動作する磁石
を２個、Ｎ／Ｓ極を逆に対向配置している。従って、第
５図で示すように、両磁石間にボール素子を挿入し、距
離とホール素子に作用する磁界の強さを直線に近ずりる
ことで、センサの直線性を向上させることが出来る。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記、特開昭６３−２３５８４０号の圧カセンザでは、
対向面が互いに極性が逆になる一対の磁石を設け、この
一対の磁石間にホール素子を挿入配備することで、セン
サ出力を直線（リニア）に補正するものものである。こ
のため、ホール素子の取付けや取付場所のズレが、精度
を直接、左右することとなる。従って、組立てに高い精
度が要求される結果、組立作業が困難である。また、ホ
ール素子を一対の磁石間に挿入することは、生産上、非
能率的であり、量産に適さない等の不利がある。

この発明は、磁石及び感磁性素子の取イ］誤差によるセ
ンサ精度の影響が少なく、且つ直線的な出力特性が得ら
れ、生産作業性の良い圧カセンザを提供することを目的
とする。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この目的を達
成させるために、この発明の圧力センサでは、次のよう
な構成としている。

圧力センサは、ベローズを介して圧力室を２分割し、一
方の圧力室には感磁性素子を固定配備すると共に、この
感磁性素子に対向してベローズの変位に応じて変動する
磁石を配備し、前記ヘロズはバネ山数が少なく出力特性
が非線形で上記感磁性素子の出力特性に対し対称となる
ものであることを特徴としている。

このような構成を有する圧カセンザでは、検知手段とし
てのホール素子（感磁性素子）と、出力特性がホール素
子と対称となる圧力検出素子（ベローズ）とを組合わせ
ることとした。ホール素子の出力特性（対向して設置し
た磁石を昇降動させることによるホール素子の出力特性
）は、第２図に示すとおり、ホール素子と磁石間との距
離が大きくなればなる程、小さくなる。つまり、ホール
素子の出力特性は、下に凸状の特性となる。とこころで
、第３図に示すように、ベローズは例えばバネ山数を多
くして、ひと山あたりの変位量を少なくすると、ベロー
ズの圧力−ストローク特性は直線に近ずくが、バネ山数
の少ないベローズを用いると、ひと山あたりの変位は大
きくなる。従って、一般のコイルバネと同様に、出力特
性は上に凸状の特性となる。従って、下に凸状の特性を
持つホール素子と、バネ山数が少なく上に凸状の特性を
持つベローズとを組合わせることで、互いの特性が対称
となって相殺され、最終出力として出力特性が直線状と
なる圧カセンザが得られる。

かくして、磁石及び感磁性素子の取付誤差によるセンサ
精度の影響が少なく、直線的な出力特性が得られるから
、複雑な回路補正の必要がない。

また、感磁性素子を磁石間に挿入する等の困難な作業が
解消される許かりでなく、部品点数も少なく、生産作業
性を向上し得る。

（ホ）実施例第１図は、この発明に係る圧力センサの具体的な一実施
例を示す要部断面図である。

圧力センサは、ケース体１と、このケース体１内の圧力
室を２つに分割するベローズ２と、一方の圧力室に配備
される感磁性素子３及び磁石４とから成る。

ケース体１は、圧力導入口部１１を備え中央部が円筒状
に凹んだ下ケース１ａと、圧力導入口部１２を備え下ケ
ース１ａに気密状に嵌着される下開口の上ケース１ｂと
から成る。下ケース１ａの円筒状凹み部（圧力室）１３
内には、ベローズ２が配備されている。ベローズ２は、
平板状のダイヤフラム２１を底面とした上聞有底の円筒
状で、上周縁が筒状凹み部１３の上周縁に支承された状
態で、中蓋１４によって固定しである。つまり、ベロー
ズ２は筒状凹み部１３内に吊下状に配備され、ベローズ
２の内側は中蓋１４を介して上ケース１ｂの空室（圧力
室）Ａと連通している。また、ベローズ２の外側、即ち
筒状凹み部１３の外側空室（圧力室）Ｂは、ヘロース２
によって圧力γ△と分割されている。ヘローズ２の底面
のダイヤフラＪ、２１には、取付金只２２を介してフラ
ンシャ２３が立設してあり、このプランジャ２３の先端
部が中蓋１４の上下開口筒部１４ａに挿入配備しである
。このフランシャ２３の先端には、磁石４が固定しであ
る。また、上ケース１ｂには各種回路部品１５を実装し
たプリント回路基板１Ｇが、上記中Ｍ１４の上開口面部
ル、ニヒス固定しである。

更に、回路基板１６の下面には、中蓋１４の筒部１４ａ
内に臨出し、且つ−１−記磁石４に対向するホール素子
（感磁性素子）３が配備しである。このホール素子３は
、センソング回路部と電気的に接続され、端子部１７を
介して出力電圧を出力するようになっている。

上記へロース２は、バネ山数を少なく設定し、ヘローズ
のひと山あたりの変位が大きくなるものを使用している
。つまり、第３図で示すように、ヘロース２は設定圧力
に対し変イ９＠（出力特性）が、十に凸形状となるもの
が使用される。これば、ヘローズ２の圧力−ストローク
特性を直線状とならないようにするためである。つまり
、ヘローズ２の特性（バネ山数）を、第２図で示すホー
ル素子の特性（ホール素子３と磁石４間の距離が遠くな
る程、出力電圧が小さくなり、■に凸形状となる特性）
と対称となるように、実施例では６つのバネ山数に設定
している。

このような構成を有する圧カセンザでば、例えば下ケー
ス１ａの圧力導入口１１から、高圧が導入されたとする
と、この高圧がヘローズ２の外側の圧力室Ｂに導入され
、ヘローズ２が変位する。

このヘローズ２の変位に対応じてプランジャ２３、つま
り磁石４が」１昇し、ホール素子３に接近する。

ホール素子３は、磁石４との距離に応じて作用する磁界
を受け、電圧を出力する。

ここにおいて、ポール素子３の出力特性（対向して設置
した磁石を昇降動させることによるホール素子の出力特
性）は、第２図に示すとおり、ポール素子３と磁石４間
との距離が大きくなればなる程、小さくなる。つまり、
ホール素子３の出力特性は、トに凸状の特性となる。一
方、第３し１に示すよ・）に、ヘロース２は例えεＪバ
ネ山数を多くして、ひと山あたりの変位置を少なくする
と、ヘローズの圧カース１０−ク特性は直線に近ずくが
、バネ山数の少ないヘローズを用いると、ひと山あたり
の変位は大きくなる。従って、一般のコイルバネと同様
に、出力特性は」二に凸状の特性となる。従って、下に
凸状の特性を持つホール素子３と、バネ山数が少なく」
−に凸状の特性を持つヘローズ２とを組合わゼることで
、互いの特性が対称となって相殺され、最終出力として
出力特性か直線状となる圧カセンザが得られる。

かくして、磁石４及び感磁性素子３の取イ；ｊ誤差によ
るセンザ精度の影響が少なく、直線的な出力特性が得ら
れるから、複雑な回路補正の必要がない。また、感磁性
素子３を磁石４間に挿入する等の困難な作業が解消され
る許かりでなく、部品点数も少なく、生産作業性を向上
し得る。

尚、実施例では検知手段として感磁性素子の代表的なホ
ール素子を使用した例を示したが、実施に際してはホー
ルＩＣを使用しても良いこと勿論である。

（へ）発明の効果この発明では、以上のように、下に凸状の特性を持つポ
ール素子と、バネ山数が少なく」二に凸状の特性を持つ
ヘローズとを組合わせることとしたから、互いの特性が
対称となって相殺され、最終出力として出力特性が直線
状となる圧力センリ′が得られる。

従って、磁石及び感磁性素子の取付誤差によるセンザ精
度の影響が少なく、曲線的な出力特性が得られるから、
複雑な回路補正の必要がない。また、感磁性素子を磁石
間に挿入する等の困難な作業が解消される許かりでなく
、部品点数も少なく、生産作業性を向上し得る等、発明
目的を達成した優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例圧力センサを示す断面図、第２図は、
ホール素子の特１ηを示す説明図、第３図は、バネ山数
の少ないヘローズの特性を示す説明図、第４図（Ａ）は
、従来の圧カセンザを示す要部断面図、第４図（Ｂ）は
、従来の圧カセンザの磁石を示す説明図、第５図は、従
来の圧カセンリ。の出力補正状態を示す説明図である。１：ケース体、　　　　　２：ヘローズ、３：感磁性素
子、　　　４：磁石、Ａ−Ｂ：圧力室。特許出願人　　　　　　　　オムロン株式会社代理人　
　　　弁理士　　　中　村　茂　信第図、ｉスーノト４ξ３二蒲体間訃鎚第図設定圧力第図（Ａ）第図（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ベローズを介して圧力室を２分割し、一方の圧力
室には感磁性素子を固定配備すると共に、この感磁性素
子に対向してベローズの変位に応じて変動する磁石を配
備し、前記ベローズはバネ山数が少なく出力特性が非線
形で上記感磁性素子の出力特性に対し対称となるもので
あることを特徴とする圧力センサ。