JPH0436423Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は圧力センサに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の圧力センサには、金属ダイアフラム上に
Ni−Cr等の材料からなる歪ゲージを接着して構
成したものや、シリコンダイアフラム上に半導体
歪ゲージを形成して構成したもの等が知られてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のものにあつて
は、いずれもゲージの支持体であるダイアフラム
を変形させることによつてゲージの歪量から圧力
を検知するようになつているものであるため、微
小圧力を検知することは困難であり、また、いず
れも正圧、負圧ともにゲージの歪量は等価となる
ため、正圧と負圧とを区別して検知することがで
きない等の問題点を有していた。

この考案は前記にような従来のもののもつ問題
点を解決して、正圧、負圧ともに微小圧力を検知
することのできる圧力センサを提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は前記のような従来のもののもつ問題
点を解決するために、受圧口を有するケース内
に、整流回路と接続した出力コイルと、発振回路
と接続されて前記出力コイルの下方に位置する励
磁コイルとをそれらの軸心中空部が一致するとと
もに、前記受圧口と連通した状態で配設し、ま
た、前記励磁コイルの下方にダイアフラムを配設
して、このダイアフラムで前記ケース内を２室に
区画し、前記ダイアフラムに対して前記受圧口と
反対側の前記ケースに空気抜き口を設け、さら
に、前記ダイアフラムの前記受圧口側の室内に、
液面レベルが前記出力コイルの軸心中空部に位置
するように磁性流体を設けたことを特徴とする圧
力センサを構成したものである。

〔作用〕

この考案は前記のような手段を採用したことに
より、正圧の場合と負圧の場合とで磁性流体が逆
方向に変位するため、出力コイルの出力電圧を大
気圧の時を所定の電圧に設定することができ、こ
の電圧に対して正圧、負圧の区別を有する出力電
圧として微小圧力変動まで検知できることにな
る。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの考案の実施例について説
明する。

第１図にはこの考案による圧力センサの一実施
例が示されており、この圧力センサは、ケース１
内に、励磁コイル２と出力コイル３とを同軸的に
配置し、かつ、ケース１の底部に薄肉ゴム製のダ
イアフラム４が設けてある。

そして、前記ダイアフラム４によつて適宜の材
料からなる磁性流体５を支持し、この磁性流体５
が励磁コイル２および出力コイル３の軸心中空部
６内を適宜の高さまで満たすことによつて励磁コ
イル２と出力コイル３とを電磁気的に結合するよ
うになつている。

また、前記ケース１の上部には受圧口７が設け
られるとともに、ケース１の下部には空気抜き口
８が設けられ、また、前記励磁コイル２には適宜
の発振回路９が接続され、さらに、出力コイル３
には適宜の整流回路１０が接続されている。

つぎに前記のものの作用について説明する。

まず、前記受圧口７に適用される圧力が大気圧
のときは、第２図ａに示すように、軸心中空部６
内の磁性流体５の液面レベルは出力コイル３のほ
ぼ中央高さにあり、このとき発振回路９の出力に
よつて励磁コイル２を励磁させると、電磁誘導に
よつて出力コイル３に誘起されて整流回路１０で
整流された出力電圧は適宜の電圧レベルとなる。
したがつて、前記発振回路９の出力に応じて大気
圧の時の出力レベルを任意の出力電圧に設定する
ことができる。

また、前記受圧口７に適用される圧力が大気圧
より大きい正圧のときは、第２図ｂに示すよう
に、軸心中空部６内の磁性流体５の液面レベルは
出力コイル３の中央高さより下方となり、このと
き発振回路９の出力によつて励磁コイル２を励磁
させると、電磁誘導によつて出力コイル３に誘起
されて整流回路１０で整流された出力電圧は大気
圧の場合より小さくなる。

また、前記受圧口７に適用される圧力が大気圧
より小さい負圧のときは、第２図ｃに示すよう
に、軸心中空部６内の磁性流体５の液面レベルは
出力コイル３の中央高さより上方となり、このと
き発振回路９の出力によつて励磁コイル２を励磁
させると、電磁誘導によつて出力コイル３に誘起
されて整流回路１０で整流された出力電圧は大気
圧の場合より大きくなるものである。

そして、以上に説明した圧力と出力電圧との関
係は第３図に示すようになり、ここでａは大気
圧、ｂは正圧、ｃは負圧である。

また、第４図にはこの考案による圧力センサの
動作原理を利用した圧力スイツチの一例が示され
ており、この圧力スイツチは、強磁性体からなる
ケース１１内に、励磁コイル１２およびダイアフ
ラム１４を設けてこのダイアフラム１４によつて
磁性流体１５を支持するとともに、励磁コイル１
２の上方に非磁性体からなる固定接点２１から所
定の高さだけ隔てて強磁性体からなるリード接点
２２をケース１１に取付けたものである。

前記ケース１１の非磁性体からなる蓋２３には
受圧口１７が設けられ、ケース１１の下部には空
気抜き口１８が設けられ、また、励磁コイル１２
には直流電源２４が接続され、そして、固定接点
２１およびリード接点２２にはスイツチ端子２
５，２５が接続されている。

この圧力スイツチは、受圧口１７に適用される
圧力が所定レベルより大きいときは、軸心中空部
１６内の磁性流体１５の液面レベルが所定高さよ
り低くなるため、直流電源２４から励磁コイル１
２に電流を流してもリード接点２２は固定接点２
１に接触せず、そのためスイツチ端子２５，２５
間はオフに保たれる。

一方、受圧口１７に適用される圧力が所定レベ
ルまで小さくなると、軸心中空部１６内の磁性流
体１５の液面レベルが所定高さまで上昇するため
に、直流電源２４から励磁コイル１２に流れる電
流に起因してリード接点２２が下方へ引き付けら
れて固定接点２１に接触し、そのためスイツチ端
子２５，２５間はオンに切換わるようになるもの
である。

さらに、第５、６図にはこの考案による圧力セ
ンサの動作原理を利用した圧力スイツチの他の例
が示されている。

この圧力スイツチは、ケース３１内に、永久磁
石３２，３３を互いに反対極性が間隔を隔てて対
向するようにして設けるとともに、ダイアフラム
３４を設けてこのダイアフラム３４によつて両永
久磁石３２，３３間のギヤツプ３６中に磁性流体
３５を支持し、また、永久磁石３２，３３の上端
にいずれも強磁性体からなる固定接点４１および
リード接点４２をそれぞれ取付けたものである。

前記ケース３１の上部には受圧口３７が設けら
れ、ケース３１の下部には空気抜き口３８が設け
られ、また、固定接点４１およびリード接点４２
にはスイツチ端子４５，４５が接続されている。

この圧力スイツチは、受圧口３７に適用される
圧力が大気圧のときは、第５図に示すように、磁
性流体３５の液面レベルが両永久磁石３２，３３
間のギヤツプ３６の上端付近まで上昇しているた
め、永久磁石３２から磁性流体３５、永久磁石３
３および磁性流体３５を通つて永久磁石３２に至
る磁気回路が構成され、そのためリード接点４２
を吸収する力は小さくてスイツチはオフに保たれ
る。

一方、受圧口３７に適用される圧力が大気圧に
比べて正圧になると、第６図に示すように、磁性
流体３５の液面レベルが両永久磁石３２，３３間
のギヤツプ３６中を下方に変位するため、永久磁
石３２から固定接点４１、リード接点４２、永久
磁石３３および磁性流体３５を通つて永久磁石３
２に至る磁気回路が構成され、そのためリード接
点４２を吸収する力は大きくなつてスイツチはオ
ンに切換わる。

そして、この圧力スイツチは一旦オンすればリ
ード接点４２がチヤタリングすることはないた
め、圧力変化が遅い微小圧力スイツチとして使用
しても、第７図に示すように切れのようスイツチ
ングを得ることができる。

この点、たとえば、第８図に示すように、受圧
口５７と空気抜き口５８とを具えたケース５１内
に、ダイアフラム５４、固定接点６１およびリー
ド接点６２を設けて、受圧口５７が正圧になつた
ときダイアフラム５４が変形してこのダイアフラ
ム５４がリード接点６２に直接力を加えて固定接
点６１に接触させるようになつた従来の圧力スイ
ツチの場合には、圧力変化が遅い微小圧力スイツ
チとして使用すると、第９図に示すようにリード
接点６２のチヤタリングによる不安定領域が生じ
てしまうことに比べて、第５、６図に示す圧力ス
イツチはスイツチング特性がすぐれている。

また、第５、６図に示す圧力スイツチは、第８
図に示す圧力スイツチに比べて、ダイアフラム３
４の受圧面積を小さくすることができるため、小
形化が可能である。

その結果、第５、６図に示す圧力スイツチを利
用すれば、数10mmAq〜数100mmAqの微小圧力変
化に感応することのできる小形の圧力スイツチを
実現することが可能となるものである。

〔考案の効果〕

この考案は前記のように構成したことにより、
大気圧の時の出力電圧を所定の電圧にあらかじめ
設定することができるとともに、正圧または負圧
が作用した時にはこの大気圧時の出力電圧に対し
て比例した出力電圧として取り出すことができ、
正圧、負圧いずれの場合であつても出力電圧が取
出せるとともに微小な圧力変動であつても高い精
度で検知することができるという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による圧力センサの一実施例
を示す断面図、第２図ａ，ｂ，ｃは第１図のもの
の圧力に応じた状態を示す説明図、第３図は圧力
と出力電圧との関係を示す図、第４図はこの考案
による圧力センサの動作原理を利用した圧力スイ
ツチの一例を示す断面図、第５、６図はこの考案
による圧力センサの動作原理を利用した圧力スイ
ツチの他の例を示す圧力状態が異なつた説明図、
第７図は、第５、６図のもののスイツチング特性
を示す図、第８図は、第５、６図の圧力スイツチ
に対応した従来の圧力スイツチの説明図、第９図
は第８図のもののスイツチング特性を示す図であ
る。 １，１１，３１，５１……ケース、２，１２…
…励磁コイル、３……出力コイル、４，１４，３
４，５４……ダイアフラム、５，１５，３５……
磁性流体、６，１６……軸心中空部、７，１７，
３７，５７……受圧口、８，１８，３８，５８…
…空気抜き口、９……発振回路、１０……整流回
路、２１，４１，６１……固定接点、２２，４
２，６２……リード接点、２３……蓋、２４……
直流電源、２５，４５，６５……スイツチ端子、
３２，３３……永久磁石、３６……ギヤツプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 受圧口７を有するケース１内に、整流回路１０
   と接続した出力コイル３と、発振回路９と接続さ
   れて前記出力コイル３の下方に位置する励磁コイ
   ル２とをそれらの軸心中空部６が一致するととも
   に、前記受圧口７と連通した状態で配設し、ま
   た、前記励磁コイル２の下方にダイアフラム４を
   配設して、該ダイアフラムで前記ケース１内を２
   室に区画し、前記ダイアフラム４に対して前記受
   圧口７と反対側の前記ケース１に空気抜き口８を
   設け、さらに、前記ダイアフラム４の前記受圧口
   ７側の室内に、液面レベルが前記出力コイル３の
   軸心中空部６に位置するように磁性流体５を設け
   たことを特徴とする圧力センサ。