JPH09288029A - ホール素子を用いた微差圧センサーの調整方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に力をかけることがなく破損を生じない
構造とし、基板とケーシングの開口部に弾性パッキン等
を設ける必要がなく、かつ、シール作用が確実で樹脂を
充填する必要がなく、しかも、小型で高い微調整能力を
有する微差圧センサの調整方法及び装置を提供する。 【解決手段】 下側ダイヤフラムケーシング４と上側ダ
イヤフラムケーシング３との間に固定したダイヤフラム
２と、ダイヤフラム２の中央上部に固定した磁石９と、
上側ダイヤフラムケーシング３の内面に固定した基板１
１と、基板１１の下面に磁石９に対向して固定したホー
ル素子１４とからなる微差圧センサーの調整方法におい
て、上側ダイヤフラムケーシング３の中央に形成したネ
ジ穴内にネジ込まれる磁性体製のネジ１６をホール素子
に進退自在にネジ込むことによりホール素子の磁気検出
特性を調整することにより微差圧センサーを調整するよ
うにしたものである。

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の調整方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば空気調和機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、ダイヤフラムケーシングに
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】上記ホール素子を用いた流体圧力検出手段
は、摺動部分等が無く、部品点数も少ないため、精度が
高く、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１２９４１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固定し、ホール素子をダイ
ヤフラムケーシング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無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、ホール素子が配置された検知圧力室と、ホール素子
の位置を調整する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本出願人に
より提案されている。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場合にはそ
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
調整する場合には多くの時間と手数がかかり、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】上記の問題点に対応するため、先に本件出
願人により、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シングを
設け、ダイヤフラムケーシング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シングと略平行に配置
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シング側に押圧移
動可能とし、該移動により磁石とホール素子の間隙調整
をなすように構成してなるホール素子を用いた微差圧セ
ンサを提案している。

【０００９】上記微差圧センサにおいては、上記のよう
に構成した結果、例えば空気調和機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
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。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
フラムケーシング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
フラムケーシング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シング側に
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
ができるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来から提案され
ている各種の微差圧センサにおいて、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したものにおいては、
構造が複雑となり、しかもケーシング全体が大型化する
欠点がある。また、基板のダイヤフラムケーシングの開
口の面する部分にダイヤフラムに固定した磁石と対向さ
せてホール素子を固定し、開口の外側周縁と基板との間
に弾性パッキンを配置し、基板の端部にネジを設け、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
フラムケーシング側に押圧移動可能としたものにおいて
は、基板の位置を調整するため弾性パッキンの弾発力に
抗してネジをねじ込むと、基板に割れが生じ破損する恐
れがあり、充分な注意を必要とする問題点があるほか、
開口の外側周縁と基板との間に弾性パッキンを設ける必
要があり、多くの部品を必要とすると共に、ネジによる
調整後基板部分を含めて樹脂をこの部分に充填する必要
がある等の問題点もあった。

【００１１】したがって、本発明は、基板に力をかける
ことがなく破損を生じない構造とし、基板とケーシング
の開口部に弾性パッキン等を設ける必要がなく、かつ、
シール作用が確実で樹脂を充填する必要がなく、しか
も、小型で高い微調整能力を有する微差圧センサの調整
方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、下側ダイヤフラムケーシングと上側ダイヤ
フラムケーシングとの間に固定したダイヤフラムと、ダ
イヤフラムの中央上部に固定した磁石と、上側ダイヤフ
ラムケーシングの内面に固定した基板と、基板の下面に
該磁石に対向して固定したホール素子とからなる微差圧
センサーの調整方法において、上側ダイヤフラムケーシ
ングの中央に形成したネジ穴内にネジ込まれる磁性体製
のネジをホール素子に進退自在にネジ込むことによりホ
ール素子の磁気検出特性を調整することにより微差圧セ
ンサーを調整することによりホール素子を用いた微差圧
センサーの調整方法としたものであり、また、下側ダイ
ヤフラムケーシングと上側ダイヤフラムケーシングとの
間に固定したダイヤフラムと、ダイヤフラムの中央上部
に固定した磁石と、上側ダイヤフラムケーシングの内面
に固定した基板と、基板の下面に該磁石に対向して固定
したホール素子と、上側ダイヤフラムケーシングの中央
に形成したネジ穴内において該ホール素子に進退自在に
ネジ込まれる磁性体製のネジとからホール素子を用いた
微差圧センサーの調整装置を構成したものである。

【００１３】本発明は、上記のように構成したので、こ
の微差圧センサーを調整する際には、ダイヤフラムケー
シングの中央に形成したネジ穴内にネジ込まれる磁性体
製のネジをホール素子に対して近づくように、あるい
は、ホール素子から遠ざかるようにネジを進退調整する
と、ホール素子周囲の磁気回路が変化し、ホール素子の
特性が変化することにより、ダイヤフラムに対して所定
の流体圧力を与えたときのホール素子の出力を所定の値
となるように微調整することができる。この時、ダイヤ
フラムケーシング内と外部とは、ネジ穴により連通して
いるが、この部分にネジがネジ込まれているので、外部
とネジによりシールされ、Ｏリング等のシール部材を設
けることなくシールを行うことができる。

【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シン
グ３と下側ダイヤフラムケーシング４を備え、ダイヤフ
ラム２の周縁は両ダイヤフラムケーシングの対向面に形
成した受け部５内において弾性角リング９と接触押圧さ
れつつ収納され固定されている。上側ダイヤフラムケー
シング３の側面には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シング４の側面には図示されない
小口径の流体導入口が設けられている。

【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には合成樹脂製作の磁石ホル
ダー１０の端部が貫通し、熱溶着により反対側が拡径し
つつ中心孔をて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シング３の内面には
基板１１が固定されている。基板１１にはリード線がプ
リントされており、このリード線は上側ダイヤフラムケ
ーシング３の上面の中央部に設けたコネクタ１２に配線
１３により接続されている。この基板１１の下面には、
磁石ホルダーの上端部に固定された磁石９に対向する位
置にホール素子１４を固定している。したがって、ホー
ル素子は上側ダイヤフラムケーシング３の中央部に位置
する。上側ダイヤフラムケーシング３の中央部にはネジ
穴１５を形成しており、このネジ穴１５内には、上側ダ
イヤフラムケーシング３の外方上部から鉄等の磁性体か
らなるネジ１６をネジ込んでいる。したがって、ネジ１
６の下端１７はホール素子の裏面に位置する。また、こ
のネジの周囲には、封止用樹脂を塗布しておくと、ネジ
部分に微小間隙が存在したとしても、確実なシール作用
を行わせることができる。

【００１７】上側ダイヤフラムケーシング３と下側ダイ
ヤフラムケーシング４との合わせ面部分に形成した受け
部５は、図２に示すように、上側ダイヤフラムケーシン
グ３に設けた段差部１８と、下側ダイヤフラムケーシン
グ４に設けた溝部２０を合わせることにより形成されて
いる。段差部１８にはその下面に小段差部２１を形成し
ており、溝部２０にはその上面に段差部２２を形成して
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２３は上
側ダイヤフラムケーシングに形成した小段差部２１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２３は、受け部５内に角リング９を収納して上側ダ
イヤフラムケーシング３と下側ダイヤフラムケーシング
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。

【００１８】このシール部分において、ダイヤフラム２
の上側室２４の圧力は、ダイヤフラム２の外周縁部２３
の上面から小段差部２１の外周壁部分を越えて、更に上
側ダイヤフラムケーシング３の外方と、ダイヤフラム２
の外周縁部分２３の下面を通って下側室２５とに漏れよ
うとするが、上側ダイヤフラムケーシング３の外方に漏
れようとする圧力は、小段差部２１の外方の下側面２６
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２５に漏れようとする圧力
は、小段差部２１の内方において、ダイヤフラム２の外
周縁部分の下面と角リング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２５から下側ダイヤフラムケーシング４の外部に漏れ
ようとする圧力は、小段差部２１の内方において、ダイ
ヤフラム２の外周縁部分の下面と角リング９とが圧接す
るシール作用により確実にシールされる。

【００１９】上記の構成をなすホール素子を用いた微差
圧センサーにおいては、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
ケーシング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と
接続し、小径の流体管路は小径の流体導入口と接続する
こととなるので誤配管を防止することができる。

【００２０】また、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。

【００２１】このセンサーの工場出荷時、あるいはその
後に行われる微調整時においては、このセンサーの各種
の誤差により所定の圧力に対応した所定の出力が得られ
ていない場合には、ネジ穴１５にネジ込んだネジ１６の
ネジ込み量を調整することによりホール素子１４に対し
てネジ１６の下端１７が進退し、磁石９がホール素子１
４に対して影響を与える磁気回路が変化し、ホール素子
の出力特性を変化させるとができる。上記調整は、例え
ばレストラン用の空調機器においてはごみや油がフイル
タにつき易いので、大きな圧力差があったときにはじめ
て所定の出力が得られるように調整し、また、周囲の温
度に応じて調整することもできる。このネジはニッケル
メッキ等を施しておくこともできる。

【００２２】この出力変化に関しては、図３及び図４に
示すような実験結果が得られている。即ち、ネジ１６の
下端１７とホール素子１４との距離（ｍｍ）とスパン
（ｍＶ）との関係は、図３に示すように、距離が離れる
ほどスパンは小さくなる。また、前記距離（ｍｍ）とオ
フセット値（ｍＶ）との関係は、図４に示すように、ホ
ール素子１４と磁石９との距離を０．１，０．２，０．
３の各々について行った実験のいずれにおいても、ネジ
下端とホール素子との距離が離れるほどオフセット値は
一様に低下することがわかる。このことからも、ネジ１
６のネジ込み量に応じてホール素子の出力の微調整を行
うことができることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
従来のもののように基板に力をかけることがなくなり、
基板を破損することが防止できる。また、基板とケーシ
ングの開口部に弾性パッキン等を設ける必要がなく構成
が簡単で且つ安価のものとなり、更に組立工数も低下さ
せることができる。また、シール作用が確実でケース外
の部分においては樹脂を充填する必要がなくなり、しか
も、小型で高い微調整能力を有する微差圧センサの調整
方法及び装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】同実施例のシール部分の断面図である。

【図３】本発明の調整特性の実験結果を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の調整特性の実験結果を示す他のグラフ
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シング ４ 下側ダイヤフラムケーシング ５ 受け部 ６ 流体導入口 ８ 中心孔 ９ 弾性角リング １０ 磁石ホルダー １１ 基板 １２ コネクタ １３ 配線 １４ ホール素子 １５ ネジ穴 １６ ネジ １７ 下端 １８ 段差部 ２０ 溝部 ２１ 小段差部 ２２ 段差部 ２３ 外周縁部分 ２４ 上側室 ２５ 下側室 ２６ 下側面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下側ダイヤフラムケーシングと上側ダイヤ
   フラムケーシングとの間に固定したダイヤフラムと、ダ
   イヤフラムの中央上部に固定した磁石と、上側ダイヤフ
   ラムケーシングの内面に固定した基板と、基板の下面に
   該磁石に対向して固定したホール素子とからなる微差圧
   センサーの調整方法において、上側ダイヤフラムケーシ
   ングの中央に形成したネジ穴内にネジ込まれる磁性体製
   のネジをホール素子に進退自在にネジ込むことによりホ
   ール素子の磁気検出特性を調整することにより微差圧セ
   ンサーを調整することを特徴とするホール素子を用いた
   微差圧センサーの調整方法。
2. 【請求項２】下側ダイヤフラムケーシングと上側ダイヤ
   フラムケーシングとの間に固定したダイヤフラムと、ダ
   イヤフラムの中央上部に固定した磁石と、上側ダイヤフ
   ラムケーシングの内面に固定した基板と、基板の下面に
   該磁石に対向して固定したホール素子と、上側ダイヤフ
   ラムケーシングの中央に形成したネジ穴内において該ホ
   ール素子に進退自在にネジ込まれる磁性体製のネジとか
   らなることを特徴とするホール素子を用いた微差圧セン
   サーの調整装置。
3. 【請求項３】下側ダイヤフラムケーシングと上側ダイヤ
   フラムケーシングの合わせ面に弾性角リング及びダイヤ
   フラムの外周縁を収納する受け部を形成し、該受け部で
   弾性角リングとダイヤフラムを接触押圧してなる請求項
   ２記載の微差圧センサーの調整装置。
4. 【請求項４】下側ダイヤフラムケーシングと上側ダイヤ
   フラムケーシングの合わせ面に弾性角リング及びダイヤ
   フラムの外周縁を収納する受け部を形成し、該受け部で
   弾性角リングとダイヤフラムを接触押圧するよう構成し
   てなる請求項２記載の微差圧センサーの調整装置。
5. 【請求項５】ダイヤフラムケーシングに互いに径の異な
   る流体導入口を設けた請求項２ないし請求項４のいずれ
   かに記載の微差圧センサーの調整装置。