JPH06174575A - 静電容量式圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、圧力検出器１を収納するハウジン
グ３に自在にたわむ薄膜状の金属板１６を気密的に接合
し、該金属板１６金属板１６を介してダイアフラ６によ
り圧力を検出することにより、圧力流体の密閉性の向上
を確保できるようにした静電容量式圧力検出装置の提供
を目的とするものである。 【構成】 本発明の静電容量式圧力検出装置は、ハウジ
ング３に設けた圧力導入口４より内部の圧力導入室５に
圧力を導入し、内部に取り付けた圧力検出器１および電
子回路２により圧力を検出する静電容量式圧力検出装置
において、前記ハウジング３に自在にたわむ薄膜状の金
属板１６を気密的に接合すると共に、該金属板１６の上
面にダイアフラム６が当接状態になるように圧力検出器
１を固定し、圧力導入室５の圧力により前記金属板１６
を介して圧力検出器１のダイアフラム６を変位させ、圧
力に応じた静電容量を出力するように構成したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力によるダイアフラ
ムの変位を静電容量の変化として検出する静電容量式圧
力検出装置に係り、特に圧力流体の密閉性の向上を簡単
な構造で確保できるようにした静電容量式圧力検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の静電容量式圧力検出装置
は、図３に示すように、圧力に応じた静電容量を出力す
る圧力検出器１と、圧力検出器１の静電容量の出力を電
圧信号に変換し外部に出力する電子回路２と、これらを
収納するハウジング３により構成される。

【０００３】この装置をさらに詳細に説明すると、ハウ
ジング３の下端には圧力導入口４が開けられハウジング
３内に外部から圧力が導入できる構造になっており、圧
力導入口４の上には下部にダイヤフラム６を備えた圧力
検出器１が設置され、該圧力検出器１と圧力導入口４間
の空隙に圧力導入室５が形成されている。また、圧力検
出器１はゴム製のＯリング７を挟んでハウジング３に密
閉固定され、圧力導入室５からハウジング３内への圧力
流体が漏れないようになっている。そして、前記圧力検
出器１から出力される静電容量は、接続ピン１５を通し
てハウジング３内の電子回路２に入力され、電圧信号に
変換されハウジング３上部に設けたコネクタ９により外
部に出力する構造である。

【０００４】なお、前記の圧力検出器１は、図４と図５
に示すように、アルミナセラミック材からなる円筒状の
ダイアフラム６と、ダイアフラム６より厚いセラミック
材からなる円筒状の支持部材１０の外周部を、電極間の
微小間隔が保たれるようにして低融点ガラス１１にて接
合し一体化した構造であり、互いに向かい合ったそれぞ
れの表面に印刷により形成された、電極１２−電極１４
および電極１３−電極１４間に静電容量のコンデンサを
形成し、接続ピン１５で外部に接続できるようにしたも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の静電容量式圧力検出装置では、圧力流体を圧力検出器
１の受圧面であるダイアフラム６に直接接触させる方法
を取っており、ハウジング３と圧力検出器１間の圧力流
体の漏れ防止をはかるために、圧力検出器１とハウジン
グ３との間にゴム製のＯリング７を使用していた。しか
し、この方法では高圧時の密閉性が悪く、わずかながら
圧力流体の漏れが発生した。従って、圧力流体としてフ
ロン系の冷媒を使用するようなルームエアコンなどの用
途に採用した場合、使用中に冷媒抜けが発生し、このよ
うな用途には使用できなかった。また、Ｏリング７は物
性的に使用できる圧力流体の種類が限定される欠点があ
った。

【０００６】さらに、圧力検出器１の受圧面には大きな
力をうけるため、該圧力検出器１はハウジング３に十分
な強度をもって締め付ける必要があるが、締め付け強度
を優先するとＯリング７に多大なダメージを与え、締め
付け力が弱いと漏れや取り付け強度不足をまねくため
に、従来の圧力検出装置の組立には細心の注意が必要
で、大量生産に向かなかった。

【０００７】また、Ｏリング７を使用しない方法とし
て、セラミックからなる圧力検出器１をハウジング３に
直接ロー付けし、密閉性を確保する方法も考えられる。
しかし、セラミックとハウジング３を構成するステンレ
ス材や鉄系の金属との直接接合は熱膨張率の差により技
術上困難で、図６で示すようにセラミックとこれら金属
の間に高価なコバール材からなるリング１８を介在さ
せ、例えば図６のＡ点、Ｂ点でロー付けする必要があ
る。この時のロー付け熱は約１０００℃程度が必要で、
この温度はダイアフラム６と支持部材１０を接合してい
る低融点ガラス１１の溶融温度である約５００℃より高
く、ロー付けにより低融点ガラス１１が溶けたり、セラ
ミック上に形成した電極が剥離したりする欠点があり、
この方法は実際上使用できないと言えた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力検出器１
を収納するハウジング３に自在にたわむ薄膜状の金属板
１６を気密的に接合し、該金属板１６を介してダイアフ
ラ６により圧力を検出することにより、圧力流体の密閉
性の向上を確保できるようにした静電容量式圧力検出装
置の提供を目的とするものである。

【０００９】すなわち、本発明の静電容量式圧力検出装
置は、ハウジング３に設けた圧力導入口４より内部の圧
力導入室５に圧力を導入し、内部に取り付けた圧力検出
器１および電子回路２により圧力を検出する静電容量式
圧力検出装置において、前記ハウジング３に自在にたわ
む薄膜状の金属板１６を気密的に接合すると共に、該金
属板１６の上面にダイアフラム６が当接状態になるよう
に圧力検出器１を固定し、圧力導入室５の圧力により前
記金属板１６を介して圧力検出器１のダイアフラム６を
変位させ、圧力に応じた静電容量を出力するように構成
したことを特徴とするものである。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について図を基に説明する。
１図は本発明の実施内容を示す断面図であり、３は、内
部に圧力を導入しても変形やたわみを生じないように十
分な強度をもたせた厚板金属製のハウジングで、当該ハ
ウジング３の下端には圧力導入口４が開けられている。
また、ハウジング３内部の圧力導入口４の上側には、た
わみ自在な薄膜状の金属板１６がハウジングの肩部に全
周溶接などの手段により張り付けられ、ハウジング３側
壁と金属板１６により圧力導入口４を除いて密閉状態の
圧力導入室５が形成されている。圧力検出器１は、ダイ
アフラム６面が前記金属板１６と当接するように置か
れ、圧力検出器１の上面をハウジング３の側面より加締
めることでハウジング３に固定されている。

【００１１】この圧力検出器１の出力は、圧力検出器１
の上あるいは横に設置した電子回路２に接続ピン１５と
リード線８を介して接続され、圧力に応じて出力される
静電容量を電圧信号に変換し、装置全体を保護するため
の樹脂あるいは金属からなるケース１７に設けたコネク
タ９を介して外部に出力される。なお、圧力検出器１の
構造は従来と同じであり、説明は省略する。

【００１２】

【作用】つぎに本発明の静電容量式圧力検出装置の作用
について説明する。圧力導入口４から圧力導入室５内に
導かれる圧力流体は図２で示すように金属板１６を介
し、金属板１６に当接した圧力検出器１のダイアフラム
６をたわませ変位させる。なお、前記の金属板１６は薄
膜状の板を使用しており、ダイアフラム６に比較してた
わみ易くダイアフラム６に圧力をそのまま伝達すること
ができる。ダイアフラム６が変位すると、ダイアフラム
６の中央部表面に印刷した電極１２と、ダイアフラム６
と向かい合った支持部材１０表面の電極１４との間隔が
狭くなり、圧力に比例した静電容量Ｃｐが出力される。
一方、電極１２の周囲に設けた電極１３と支持部材１０
の電極１４間は圧力変位が少なく、圧力に対してはほぼ
一定で、基準となる静電容量Ｃｒが出力される。これら
の静電容量Ｃｐ、Ｃｒは電極１２、１３、１４に接続さ
れた接続ピン１５とリード線８を通して電子回路部２に
入力され、圧力に比例した電圧に変換されコネクタ９か
ら外部に出力される。

【００１３】このように、本構造では圧力導入室５の上
部は金属板１６が設置され、周囲が溶接などの手段で密
閉されており、圧力流体が外部に漏れることはない。ま
た本実施例では圧力検出器１としてセラミックの場合に
ついて説明したが、硝子やシリコン系で構成することも
でき、本発明の構造によれば、圧力検出器１の材質を選
ばない特長がある。またダイアフラム６の強度が不足す
る場合で金属板１６を適度の厚さにすることにより、金
属板１６でダイアフラム６の強度を補強することができ
る。なお電子回路２は本実施例に限らず、所望する本体
の形状に応じて適宜な位置や形態で構成できるのはゆう
までもない。

【００１４】

【発明の効果】このように本発明の静電容量式圧力検出
装置は、圧力検出器１を収納するハウジング３に自在に
たわむ薄膜状の金属板１６を気密的に接合し、該金属板
１６を介してダイアフラ６により圧力を検出し、圧力信
号を出力するものである。したがって、圧力流体の漏れ
が完全に防止でき、漏れのために従来使用できなかった
ルームエアコンなどの多くの用途に使用できる。また、
圧力流体の密閉にゴムなど有機物質を使用しないために
長期の耐久性を確保することができ、ハウジング３と金
属板１６の耐食性だけを配慮することであらゆる物質の
圧力流体に対応できる。また、構造も簡単で、設計の自
由度も大きくでき、安価に大量生産が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る静電容量式圧力検出装置の断面
図

【図２】 本発明に係る静電容量式圧力検出装置のダイ
アフラム部の断面図

【図３】 従来の静電容量式圧力検出器の断面図

【図４】 本発明および従来の静電容量式圧力検出器の
構造を示す斜視図

【図５】 本発明および従来の静電容量式圧力検出器を
示す斜視図

【図６】 従来の静電容量式圧力検出器の他の実施例を
示す断面図

【符号の説明】

１ 圧力検出器 ２ 電子回路 ３ ハウジン
グ ４ 圧力導入口 ５ 圧力導入室 ６ ダイアフ
ラム ８ リード線 ９ コネクタ １６ 金属板
１７ ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング３に設けた圧力導入口４より
   内部の圧力導入室５に圧力を導入し、内部に取り付けた
   圧力検出器１および電子回路２により圧力を検出する静
   電容量式圧力検出装置において、前記ハウジング３に自
   在にたわむ薄膜状の金属板１６を気密的に接合すると共
   に、該金属板１６の上面にダイアフラム６が当接状態に
   なるように圧力検出器１を固定し、圧力導入室５の圧力
   により前記金属板１６を介して圧力検出器１のダイアフ
   ラム６を変位させ、圧力に応じた静電容量を出力するよ
   うに構成したことを特徴とする静電容量式圧力検出装
   置。