JPS648291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧力センサに関し、とくに簡易に動
作チエツク等を行えるようにしたものである。

圧力を磁性材料製のダイヤフラムの変位に変換
し、さらにこの変位を検出コイルのインダクタン
スの変化として検出する圧力センサが知られてい
る。この圧力センサはエアリークデイテクタやマ
ノメータ等測定器のセンサとして多く用いられ
る。

ところで、このような圧力センサを用いた測定
器において、圧力センサの動作や測定器の回路系
のチエツクを行なうには、基準圧力源を用意し、
この基準圧力源の既知の圧力を圧力センサに供給
させる必要がある。そして、測定器を実際に動作
させて正規の測定結果を得られるかどうかを判断
する。

しかし、このようなチエツクでは基準圧力源を
用意する分作業も煩雑となつてしまう。

他方、測定器の回路系のみのチエツクを行うに
は、擬似的な信号を圧力センサの出力として回路
系に供給して測定結果を監視するだけで済む。し
かし、この場合には圧力センサの動作をチエツク
することにならないので、正確なチエツクとはな
らない。

この発明はこのような事情を考慮してなされた
ものであり、基準圧力源を用いることなく正確な
チエツクを簡易に行える圧力センサを提供するこ
とを目的としている。

この発明ではこのような目的を達成するため
に、駆動コイルの磁力によりダイヤフラムを強制
的に変位させうるようにしている。

以下、この発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図および第２図は本例圧力センサを示すも
ので、これらの図において、ケース半体１，２が
合体固定されることによりケース３が構成されて
いる。これらケース半体１，２間にはダイヤフラ
ム２０が保持されている。ケース半体１は厚肉な
円盤形状をしており、その一面に凹部１ａが形成
されている（第２図）。ケース半体２も同様の形
状であり、その一面に凹部２ａが形成されてい
る。上述の合体固定はこれら凹部１ａ，２ａが重
なるように行われ、これら凹部１ａ，２ａにより
空洞３ａが構成されている。この場合、ダイヤフ
ラム２０が凹部１ａ，２ａを異なる室部、すなわ
ち第１室および第２室に分離している。そして、
このダイヤフラム２０はその一部に磁性材料を有
するものとする。ダイヤフラム２０全体を磁性材
料から形成してもよいし、それに磁性体製のシー
トを貼付したりしてもよい。

ケース半体１，２の凹部１ａ，２ａにはこれら
ケース半体１，２のそれぞれの他端側から圧力入
力口４，５が連通されている。これら圧力入力口
４，５にはそれぞれ圧力が供給されるようになつ
ており、これら圧力の差に応じてダイヤフラム２
０が変位するようになつている。

他方、ケース半体１，２の凹部１ａ，２ａには
それぞれの中央位置の配置で検出部としての検出
コイル６，７が設けられている。具体的には、Ｅ
字形のコア８，９に検出コイル６，７がそれぞれ
巻装されている。そして、検出コイル６，７がと
もに磁性体製のダイヤフラム２０を含んで磁路を
形成するようになつている。上述のようにダイヤ
フラム２０が変位すると当然ながら検出コイル
６，７の磁路のリラクタンス換言すれば検出コイ
ル６，７の自己インダクタンスが変化する。

これら自己インダクタンスの変化を検出するに
は、たとえば第３図に示すブリツジ回路１０を用
いることができる。ブリツジ回路１０は検出コイ
ル６，７、ダイオード１１，１２、抵抗器１３，
１４、可変抵抗器１５およびフイルタ１７からな
る。交流電圧源１６をこのブリツジ回路１０の入
力端間に供給すれば、その出力端１０ａ，１０ｂ
から検出コイル６，７のインダクタンスの差分に
応じた不平衡な出力を得ることに説明を要しない
であろう。

第１図および第２図において、本例では検出コ
イル６，７の周囲にそれぞれ駆動コイル１８，１
９を設けている。これら駆動コイル１８，１９に
は電流を供給しうるようにし、適宜駆動コイル１
８，１９を電磁石として駆動できるようにしてい
る。これら駆動コイル１８，１９の磁力によりダ
イヤフラム２０を第１図の左右方向に強制的に変
位させることができる。

なお、図中６ａ，７ａ，１８ａ，１９ａは非磁
性体からなる耐蝕性のシール部材である。

本例圧力センサにおいては、圧力入力口４，５
の圧力差がダイヤフラム２０の変位に変換され
る。すでに述べたようにダイヤフラム２０は磁性
材料を有し、これが検出コイル６，７の磁路中に
配されるので、ダイヤフラム２０の変位は検出コ
イル６，７のインダクタンスの変化に変換され
る。そして、このインダクタンスの変化がたとえ
ば第３図のブリツジ回路１０によつて電圧信号と
され、この結果、最終的に上述の圧力差が検出さ
れる。すなわち、予め電圧信号の圧力差依存を測
定しておくことより、電圧信号から圧力差を求め
ることができるようになる。

また、本例では駆動コイル１８，１９を設けて
いる。このため、圧力入力口４，５に圧力を供給
することなく、駆動コイル１８，１９の磁力によ
りダイヤフラム２０を強制的に変位させることが
できる。しかも、駆動コイル１８，１９への駆動
電流とダイヤフラム２０の変位との相関を予め測
定しておけば、駆動電流を加減してダイヤフラム
２０の変位を任意に設定することができる。換言
すれば、見かけ上は所望の圧力差を圧力入力口
４，５に供給したことと等価となる。

したがつて、本例では圧力センサ自体およびそ
れを用いた測定器の回路系をチエツクする場合
に、駆動コイル１８，１９に所定の電流を供給す
るという簡易な作業を行うだけで済む。

つぎに、本例圧力センサを所定の測定器に組み
込んだ場合を例に挙げて、そのチエツク動作につ
いて触れておくこととする。

第４図は本例圧力センサをエアリークデイテク
タ２１に用いた場合を示し、この図において、２
２は圧力センサを示す。エアリークデイテクタ２
１にはフイルタ２３を介して空圧源２４が接続さ
れるとともに、フイルタ２５およびバルブ２６を
介して基準物（たとえば洩れのない正規な容器）
２７が接続される。同様に被検物（たとえば製品
としての容器）２８がフイルタ２９およびバルブ
３０を介して接続される。エアリークデイテクタ
２１では空圧源２４からの空圧が減圧弁３１で減
圧されたのち電磁弁３２，３３，３４を介して圧
力センサ２２の圧力入力口５，４（第１図）に供
給され、さらに適宜基準物２７および被検物２８
に供給されるようになつている。他方、圧力セン
サ２２からの検出出力は破線で示すようにアンプ
３５で増幅されたのちメータ３６およびコントロ
ーラ３７に供給されるようになつている。そし
て、チエツク信号入力端子３８から圧力センサ２
２の駆動コイル１８，１９（第１図）にチエツク
信号としての駆動電流が供給されるようになつて
いる。

このエアリークデイテクタ２１では加圧、平衡
および検出のシーケンスを繰り返して順次被検物
２８のエアリークを検出していく。このシーケン
スはコントローラ３７内のタイマにより行われ
る。すなわち、基準物２７および被検物２８をセ
ツテイングしたのちバルブ２６，３０を開成し、
こののちコントローラ３７にスタート信号を送出
する。そうすると、電磁弁３２，３３，３４がと
もに開成され、基準物２７および被検物２８が最
初は同圧力で加圧される。この加圧ののち後段の
電磁弁３３，３４を閉成し、圧力センサ２２、基
準物２７および被検物２８の系を空圧源２４から
孤立させてこの系を平衡状態に移行させる。系が
平衡するのに十分な時間が経過したならば、圧力
センサ２２の圧力差を検出する。この場合、検出
開始時点に圧力センサ２２の出力をゼロクランプ
してゼロ点の補正を行うことが好ましい。検出の
のちは電磁弁３２を制御して圧力センサ２２側を
大気側に開成してリセツトを行う。

コントローラ３７は以上のスタートからリセツ
トのシーケンスのたびに圧力センサ２２の検出出
力を監視し、この検出出力が所定のレベルを超え
たときにリークがあつたものとしてN.G（ノーグ
ツド）の判定出力を発生させ、そうでないときに
OKの判定出力を発生させる。

このエアリークデイテクタ２１の校正を行うに
は、チエツク信号入力端子３８にチエツク信号を
供給すればよい。なお、圧力センサ２２に圧力差
がないようにこの校正はリセツト時等に行う。チ
エツク信号が駆動コイル１８，１９に供給される
と圧力センサ２２のダイヤフラム２０（第１図）
が強制的に変位させられ、この結果、メータ３６
やコントローラ３７にそれに応じた検出出力が供
給される。そしてこの検出出力が正規なものとな
るか否かをチエツクし校正する。チエツク信号と
してはメータ３６のスパン点に対応した電流を選
定して正確な校正を行つてもよいし、それ以上が
N.Gとされる所定のレベルの圧力差に対応した電
流を選定してコントローラ３７からN.Gの判別出
力が生じるかどうかを判別するようにしてもよ
い。

なお、以上の操作においては圧力センサ２２自
体の動作チエツクのみならず回路系の動作チエツ
クをも行えることはもちろんである。

第５図は本例圧力センサ２２をマノメータ４１
に用いた場合を示す。この図において、基準圧力
が圧力センサ２２の一方の圧力入力口４に供給さ
れ、被測定圧力が他方の圧力入力口５に供給され
るようになつている。この場合、基準圧力を大気
圧とし上記圧力入力口４を大気側に解放してもよ
い。圧力センサ２２の検出出力はアンプ４２を介
して判定回路４３およびメータ４４に送出されて
いる。判定回路４３は、たとえば圧力センサ２２
の検出出力のレベルを弁別してランプ４５ａ，４
５ｂ，４５ｃを点灯表示等させるものである。

この第５図のマノメータ４１の場合にもチエツ
ク信号入力端子３８にチエツク信号としての駆動
電流を駆動コイル１８，１９に供給することによ
り校正を行えることは容易に理解できるであろ
う。

以上述べたように、この発明によればダイヤフ
ラムを駆動コイルの磁力で強制的に変位させうる
ようにしているため、単に駆動コイルに電流を供
給するだけで圧力センサの状態を基準圧力源を接
続した状態にすることができる。したがつて、基
準圧力源を用いることなく校正や動作チエツクを
行え、コストや作業性のうえで有利となる。しか
も、その校正や動作チエツクは単に回路系に関す
るものでなく、圧力センサをも含めたものなの
で、極めて信頼性の高いものとなる。

なお、この発明は上述実施例に制約されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
が可能である。たとえば、上述の実施例では検出
コイル６，７を囲むようにループを形成する駆動
コイル１８，１９を用いたが、第６図および第７
図に示すように、小さな駆動コイル５１ａ〜５１
ｄ，５２ａ〜５２ｄを検出コイル６，７の周囲に
配置して、駆動コイル５１ａ〜５１ｄ，５２ａ〜
５２ｄの形成するループ内に検出コイル６，７を
配置しないようにしてもよい。なお、第６図およ
び第７図において第１図および第２図と対応する
箇所には対応する符号を付してそれぞれの詳細説
明を省略した。

また、第１図および第２図の実施例では検出コ
イルおよび駆動コイルの個数をそれぞれケース半
体に１つずつとしたがケース半体の一方にのみ設
けるようにしてもよい。

さらに、上記実施例ではダイヤフラムの変位を
電気的信号として検出する検出部を、検出コイル
により構成したが、この検出部については種々の
構成を採用することができる。たとえば、ダイヤ
フラムに対してほぼ平行に電極板を配置し、ダイ
ヤフラムの変位を静電容量の変化として検出する
ようにしてもよい。また、ダイヤフラムにストレ
インゲージをはりつけ、ダイヤフラムの変位を電
気抵抗の変化として検出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図は第１図の―矢視線の方向から見たシー
ル部材を省略した状態のケース半体１の正面図、
第３図は上述実施例を説明するための回路図、第
４図は上述実施例をエアリークデイテクタに適用
した例を示す系統図、第５図は上述実施例をマノ
メータに適用した例を示す系統図、第６図および
第７図は上述実施例の変形例を示す第１図，第２
図相当図である。 １ａ…凹部（第１室）、２ａ…凹部（第２室）、
３…ケース、３ａ…空洞、４，５…圧力入力口、
６，７…検出コイル（検出部）、１８，１９…駆
動コイル、２０…ダイヤフラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空洞を形成するケースと、上記空洞を第１室
   および第２室に分割するとともに磁性材料を少な
   くとも一部に含んでなるダイヤフラムと、上記第
   １室および第２室にそれぞれ連通するとともにそ
   れぞれの圧力差に応じて上記ダイヤフラムを変位
   させる第１の圧力入力口および第２の圧力入力口
   と、上記ダイヤフラムの変位を電気的信号として
   検出する少なくとも１つの検出部と、上記ダイヤ
   フラムを磁力により変位させる少なくとも１つの
   駆動コイルとを有し、この駆動コイルにチエツク
   用の信号を供給して上記ダイヤフラムを強制的に
   変位させ上記検出コイルから正規の信号を取り出
   せるかどうかを判別しうるようにしたことを特徴
   とする圧力センサ。