JPH09288028A - ホール素子を用いた微差圧センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な気密保持機構を必要とせず、センサ自
体をネジで容易にかつ精度良く調整することができ、か
つ小型の調整手段とし、ダイヤフラムに対する磁石の取
付を軽量で、かつ固定容易な手段により行うことがで
き、更に、センサに対する流体流路の接続に誤りを生じ
ることがないようにしたホール素子を用いた微差圧セン
サを提供する。 【解決手段】 ダイヤフラム２に磁石９を固定し、ダイ
ヤフラム２の両側に作動室を形成するダイヤフラムケー
ス３，４を設け、ダイヤフラムケース３，４の外側には
一端が固定された弾性基板１４をダイヤフラムケース
３，４と略平行に配置し、磁石９と対向させてホール素
子１６を固定し、基板１４の他端にネジ２０を設け、ネ
ジ２０により基板１４を弾性パッキン１７の弾性力に抗
してダイヤフラムケース側に押圧移動可能とし、該移動
により磁石９とホール素子１６の間隙調整をなしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧力で作動す
るダイヤフラムに磁石を固定し、この磁石の変位を検出
するホール素子の出力により微差圧を測定することがで
きるようにした微差圧センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば空気調和器の室内熱交換器のフイ
ルターの目詰まりを検出する際等、流体の圧力を検出す
るに際して、ダイヤフラム室内に流体を導入し、このダ
イヤフラムに固定したロッドにより外部のスイッチを作
動し、あるいは可変抵抗等を作動することにより圧力を
検出することが行われている。このような圧力検出装置
においては、機械的な部品を多数用いるため、各部品自
体の精度誤差や各部品の取付誤差が集積して精度が低下
する欠点があった。また、機械的な摺動部分等により長
期の使用時には不正確となる欠点もあった。

【０００３】この対策として、流体の圧力で変位するダ
イヤフラムに磁石を固定し、ダイヤフラムケースにおけ
る前記磁石に対向する部分にホール素子を固定し、導入
される流体の圧力によりダイヤフラムが移動し、磁石が
ホール素子に接近する程度を検出し、それにより流体の
圧力を検出することが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ホール素子を用い
た流体圧力検出手段は、摺動部分等がなく、部品点数も
少なく精度が高いため、流体の微差圧も測定可能であ
り、微差圧センサとしての利用が期待されている。この
種の微差圧センサとしては、たとえば実開平７ー１２９
４１号公報、特開平７ー９２０４７号公報に示されるよ
うに、いずれもダイヤフラムの中心位置に磁石を直接固
定し、ホール素子をダイヤフラムケースにおける磁石に
対向する位置に、磁石に近接させるため検知圧力室内に
収容させるようにして突出して固定している。

【０００５】このような微差圧センサにおいては、ホー
ル素子と磁石の間に壁のない構造となるため検出感度は
向上するものの、たとえば磁石の材質のばらつきや強さ
のばらつき、さらには着磁状態のばらつき等の磁石特性
の各種ばらつきが存在し、また、ダイヤフラムの取り付
け高さやダイヤフラム自体の特性のばらつき等が存在す
るため調整が必要である。この調整手段としては、通常
ホール素子に磁石との間隔を調整する位置調整手段を設
けることとなる。このような位置調整手段を設けること
は検知圧力室と外部との気密性を確保する必要があり、
この気密性を確実に保持することは極めて困難であり、
その密封構造等が複雑となってコストの高いものとなら
ざるを得なかった。

【０００６】また、この調整のため、ダイヤフラムにス
プリングを当接させ、スプリング力をダイヤフラムのケ
ーシング外から調整できるようにすることも提案されて
いる。しかしながら、この調整手段を適用するには、ダ
イヤフラムにスプリングを設ける必要があり、このスプ
リングを収納する部分が大型化し、センサ全体が大型と
ならざるを得ず、また、スプリングでダイヤフラムに初
期応力を付与しておく構成のため、微差圧を測定するに
は不向きである。

【０００７】一方、この調整手段として、ホール素子の
出力信号処理回路中に出力特性を変更する手段を設ける
ことも考えられる。この出力特性を変更する手段として
は、抵抗を交換すること、トリマーを用いること、レー
ザートリミングを行うこと、マイコンによるソフトで処
理すること等が考えられるが、抵抗を交換することは、
多くの手数を要するほか各種の抵抗を用意しておかなか
ればならない。また、トリマーを用いることは、トリマ
ー自体が高価であり、レーザートリミングを行うこと
は、そのための設備費が高くなり、更に、マイコンによ
るソフトで処理するには、マイコンのための各種回路が
高価なものとならざるを得ない。しかも、これらの手段
は、いずれもセンサ自体で調整できず、各製品に取り付
けた状態における回路部分で調整をしなければならない
ため、センサの製造者が、センサを取り付けるユーザの
工場に出向き調整することになると多くの手数がかか
り、ユーザに調整を行ってもらうようにすると、調整者
はこのような調整には慣れていないことが多く、調整に
手間取るほか適切な調整が行われなくなることが考えら
れる。

【０００８】また、従来のホール素子を用いた微差圧セ
ンサにおける磁石の固定は、ダイヤフラムに直接磁石を
固定するためその確実な固定のための手段を考慮する必
要があり、かつ、微差圧センサは、圧力変化に対する応
答性が良いことが要求されるので、磁石を取り付ける部
材は軽いものである必要があるため、適切な固定手段の
開発が必要とされていた。

【０００９】更に、従来の微差圧センサにおいては、比
較される圧力をダイヤフラムの互いに反対側の室内に導
入する必要があるが、その際、流体導入用管路を接続す
る圧力導入孔が同じ大きさのため、このセンサを取り付
ける際に、誤って逆側の流体導入用管路を接続すること
があり、機器の誤作動の原因となることがあった。

【００１０】したがって、本発明は、複雑な気密保持機
構を必要とせず、センサ自体をネジで容易にかつ精度良
く調整することができ、かつ小型の調整手段とし、ダイ
ヤフラムに対する磁石の取付を軽量で、かつ固定容易な
手段により行うことができ、更に、センサに対する流体
流路の接続に誤りを生じることがないようにしたホール
素子を用いた微差圧センサを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ダイヤフラムに磁石を固定し、ダイヤフラ
ムの両側に作動室を形成するダイヤフラムケースを設
け、ダイヤフラムケースの外側には一端が固定された弾
性基板をダイヤフラムケースと略平行に配置し、前記磁
石と対向させてホール素子を固定し、前記基板の他端に
ネジを設け、該ネジにより基板を弾性パッキンの弾性力
に抗してダイヤフラムケース側に押圧移動可能とし、該
移動により磁石とホール素子の間隙調整をなしたもので
ある。

【００１２】本発明は、上記のように構成したので、例
えば空気調和器の室内熱交換器のフイルターの目詰まり
を検出する際等において、フイルター前後の圧力を各流
体管路でダイヤフラムケースの流体導入孔に接続する
が、各流体管路の少なくとも連結端部は径の異なるもの
とし、各々対応するダイヤフラムケースの径の異なる流
体導入孔に対して接続を行うので、誤配管が防止され
る。使用中に、例えばフイルタの目詰まりによりフイル
タの下流側圧力が上流側圧力より低下すると、その差圧
によりダイヤフラムは変位し、ダイヤフラムに固定した
磁石がホール素子側に変位する。その結果、ホール素子
はこの磁力変化を検出し、外部に信号を出力する。

【００１３】一方、センサの工場出荷時やセンサの使用
に際して、この微差圧センサの出力の微調整を行う際に
は、基板に設けたネジにより基板の端部をダイヤフラム
ケースの外面に対して近接する方向あるいは離れる方向
に移動させる。それにより基板に設けたホール素子はダ
イヤフラムに設けた磁石に対し近づきあるいは離れ、微
調整が容易に行われる。また、基板とダイヤフラムケー
スの開口周縁にはシールが設けられているので、ネジに
より基板をダイヤフラムケース側に押圧する力により開
口周縁をシールにより密封することができる。更に、ダ
イヤフラムに固定される磁石はダイヤフラムの中心孔に
樹脂製磁石ホルダを熱溶融により固定するので、中心孔
は気密性が保持され、且つ容易に取付が可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。ホール素子を用いた微差圧センサ１は、ダイヤ
フラム２の周縁部を挟持する上側ダイヤフラムケース３
と下側ダイヤフラムケース４を備え、ダイヤフラム２の
周縁は両ダイヤフラムケース３，４の対向面に形成した
環状溝内に角リング５を設けることによりシールされ確
実に固定される。上側ダイヤフラムケース３の側面に
は、図３に示すように、大口径の流体導入口６が設けら
れ、下側ダイヤフラムケース４の側面には小口径の流体
導入口７が設けられる。

【００１５】ダイヤフラム２の中心には中心孔８が形成
されており、この中心孔８には合成樹脂製の磁石ホルダ
ー１０の端部が貫通し、熱溶着により反対側が拡径しつ
つ中心孔を気密に固定している。この磁石ホルダー１０
の上端部には、磁石９が一部埋設され固定されている。

【００１６】上側ダイヤフラムケース３の中心部には、
上記磁石９に対向して開口１１が形成されている。ま
た、上側ダイヤフラムケース３の上面１２には、基板収
納部１３を形成しており、この内部において弾性を有す
る基板１４が、その一端を上側ダイヤフラムケース３上
に固定され、上側ダイヤフラムケース３の上面と略平行
に延設している。基板１４にはリード線がプリントされ
ており、このリード線は基板収納部１３に設けたコネク
タ１５に接続されている。基板１４の上側ダイヤフラム
ケース３に設けた開口１１に対向する部分にホール素子
１６を固定しており、このホール素子１６は、上記基板
のリード線に接続している。それにより、ホール素子１
６は、開口１１を介してダイヤフラム２に固定した磁石
９と対向している。

【００１７】上側ダイヤフラムケース３の上面における
開口１１周縁には、Ｏリング状のパッキン１７を基板１
４の下面との間に介在させており、基板１４の他端部１
８にはネジ２０が貫通している。このネジ２０は、上側
ダイヤフラムケース３の上面１２に形成したネジ孔２１
に螺合されており、このネジ２０をネジ孔２１にねじ込
むと、図４に示すように、基板１４が、パッキン１７を
押圧変形しつつ上側ダイヤフラムケース３の上面１２に
接近する。それにより、ホール素子１６は磁石９に接近
する。また、ネジ２０をゆるめると、上記とは逆の作動
により、ホール素子１６は磁石９から離れ、両者間の調
整を行うことができる。なお、上記パッキン１７は、少
なくとも通常の使用状態においてネジ２０を十分にゆる
めても、パッキン１７が幾分かは基板１４により押圧さ
れている状態が好ましい。

【００１８】上記構成からなる微差圧センサにおいて、
工場出荷時やセンサの使用に際して、図５に示すよう
に、ホール素子と磁石との距離と出力とは非直線的に変
化することが知られているので、ネジ２０を調整し固定
する。その後、合成樹脂２２を埋込み所定の初期出力状
態とすることができる。使用に際して、調整誤差が生じ
てきた場合にも、上記と同様の手法により、再調整を容
易に行うことができる。

【００１９】このホール素子を用いた微差圧センサを、
例えば空気調和器の室内熱交換器のフイルターの目詰ま
りを検出する場合に用いるときに、フイルター前後の圧
力を各流体管路でダイヤフラムケースの流体導入孔に接
続するに際して、フイルタの上流側の圧力を導入する流
体管路の少なくとも連結端部は径の小さなものとし、フ
イルタの下流側の圧力を導入する流体管路の少なくとも
連結端部は径の大きなものとしておく。それにより各流
体管路をこの微差圧センサに接続する際に、大径の流体
管路は大径の流体導入口６と接続し、小径の流体管路は
小径の流体導入口７と接続することとなるので誤配管を
防止することができる。

【００２０】使用中に、例えばフイルタの目詰まりによ
り、フイルタの下流側圧力が上流側圧力より低下する
と、その差圧によりダイヤフラム２は変位し、ダイヤフ
ラムに固定した磁石１０がホール素子側に変位する。そ
の結果、ホール素子１６はこの磁力変化を検出し、外部
に信号を出力する。

【００２１】また、基板１４と上側ダイヤフラムケース
３及び下側ダイヤフラムケース４の開口周縁にはシール
が設けられているので、ネジ２０により基板１４をダイ
ヤフラムケース３，４側に押圧する力により、開口周縁
をシールにより密封することができる。更に、ダイヤフ
ラム２に固定される磁石９は、ダイヤフラム２の中心孔
に合成樹脂製磁石ホルダ１０を熱溶融により固定するの
で、中心孔は気密性が保持され、且つ容易に取付が可能
である。

【００２２】上側ダイヤフラムケース３と下側ダイヤフ
ラムケース４との合わせ面部分に形成した受け部５は、
図６、図７に示すように、上側ダイヤフラムケース３に
設けた段差部２３と、下側ダイヤフラムケース４に設け
た溝部２４を合わせることにより形成されていてもよ
い。段差部２３にはその下面に小段差２５を形成されて
おり、溝部２４にはその上面に段差２６が形成されてい
る。受け部５内には、弾性を有する角リング９が収納さ
れるとともに、ダイヤフラム２の外周縁部分２７は上側
ダイヤフラムケース３に形成された小段差２５内に収容
されている。それにより、ダイヤフラム２の外周縁部分
２７は、受け部５内に角リング９を収納して上側ダイヤ
フラムケース３と下側ダイヤフラムケース４をネジ等に
より挟みつける際に、角リング９と強く圧接し、確実な
シール作用を行うことができる。

【００２３】このシール部分において、ダイヤフラム２
の上側室３０の圧力Ａは、図７に示すように、ダイヤフ
ラム２の外周縁部２７の上面から小段差２５の外周壁部
分を越えて、更に上側ダイヤフラムケース３の外方と、
ダイヤフラム２の外周縁部分２７の下面を通って角リン
グ９と下側ダイヤフラムケース４との間を経て下側室３
１とに漏れようとするが、上側ダイヤフラムケース３と
下側ダイヤフラムケース４との外方に漏れようとする圧
力は、小段差２５の外方の下側面３２と角リング９とが
圧接するシール作用により確実にシールされる。また、
上記下側室３１に漏れようとする圧力は、小段差２５の
内方において、ダイヤフラム２の外周縁部分２７の下面
と角リング９とが圧接するシール作用により確実にシー
ルされる。更に、ダイヤフラム２の下側室３１から下側
ダイヤフラムケース４の外部に漏れようとする圧力Ｂ
は、溝部２４の上面の段差２６の内方において、ダイヤ
フラム２と角リング９とが圧接するシール作用により確
実にシールされる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、複
雑な気密保持機構を必要とせず、センサ自体をネジで容
易にかつ精度良く調整することができる。また、小型の
調整手段とすることができるとともに、ダイヤフラムに
対する磁石の取付を、軽量でかつ固定容易な手段により
行うことができる。更に、センサに対する流体流路の接
続に誤りを生じることがない等の各種の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同側面図である。

【図４】同ネジによる調整後の状態を示す断面図であ
る。

【図５】ホール素子と磁石との距離と出力との関係を示
すグラフである。

【図６】本発明の他の実施例の断面図である。

【図７】同一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 微差圧センサ ２ ダイヤフラム ３ 上側ダイヤフラムケース ４ 下側ダイヤフラムケース ５ 角リング ６ 流体導入口 ７ 流体導入口 ８ 中心孔 ９ 磁石 １０ 磁石ホルダー １１ 開口 １２ 上面 １３ 基板収納部 １４ 基板 １５ コネクタ １６ ホール素子 １７ パッキン １８ 他端部 ２０ ネジ ２１ ネジ孔 ２２ 埋込み樹脂 ２３ 段差部 ２４ 溝部 ２５ 小段差 ２６ 段差 ２７ 外周縁部分 ３０ 上側室 ３１ 下側室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイヤフラムに磁石を固定し、ダイヤフラ
   ムの両側に作動室を形成するダイヤフラムケースを設
   け、ダイヤフラムケースの外側には一端が固定された弾
   性基板をダイヤフラムケースと略平行に配置し、前記磁
   石と対向させてホール素子を固定し、前記基板の他端に
   ネジを設け、該ネジにより基板を弾性パッキンの弾性力
   に抗してダイヤフラムケース側に押圧移動可能とし、該
   移動により磁石とホール素子の間隙調整をなしたことを
   特徴とするホール素子を用いた微差圧センサ。
2. 【請求項２】 前記磁石はダイヤフラムの中心孔に合成
   樹脂製磁石ホルダを固定することにより取り付けられた
   請求項１記載のホール素子を用いた微差圧センサ。
3. 【請求項３】 ダイヤフラムケースに互いに径の異なる
   流体導入孔を設けた請求項１記載のホール素子を用いた
   微差圧センサ。