JP3002470U - 圧力センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定精度に優れた圧力センサーを提供する。 【構成】 気密ボデー１４をベローズ１３またはダイヤ
フラムで塞ぎ、測定圧力に対応して動く前記ベローズ１
３またはダイヤフラムの移動量を、ＬＣ発振回路１７の
コイル部１６のリアクタンス量によって検出する圧力セ
ンサー１０において、前記ベローズ１３またはダイヤフ
ラムには筒状永久磁石１９が固着され、前記コイル部１
６は、固定状態で支持され、前記ベローズ１３またはダ
イヤフラムの移動に応じて前記筒状永久磁石１９に嵌入
する磁性コアからなるドラム１５に巻回されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測定圧力に対応して動くベローズまたはダイヤフラムの移動量を、 ＬＣ発振回路を用いて検出する圧力センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の圧力センサー７０は、図４に示すように圧力計測口７１を備え、平板状 の金属板７２が外側に固着されたベローズ７３で塞がれている気密ボデー７４と 、固定状態で支持されている断面がＥ形のポットコア７５の内側に巻回されてい るコイル部７６を有するＬＣ発振回路７７とを有していた。そして、測定圧力に 対応して動くベローズ７３の移動量をＬＣ発振回路７７のコイル部７６のリアク タンスの変化に変換し、ＬＣ発振回路７７の発振周波数を変化させ、この発振周 波数をカウントあるいはｆ／Ｖ変換させることによって電気的に圧力を測定する ようにしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、圧力センサー７０においては、金属板７２に平板状の非磁性体 を使用し、ポットコア７５に近接させることによって内部の渦電流を変えて実効 リアクタンスを変化させるようにしているので、金属板７２の移動量に対して実 効リアクタンスの変化が小さく、これによって移動量に対するＬＣ発振回路７７ の周波数の変化が小さい。一方、電気部品あるいは機械部品は温度あるいは経年 変化によって、誤差を生じるが、前述のようにベローズ７３の移動量に対して発 振周波数の変化が少しであると、前記誤差と微少な圧力変化の検出量との区別が 困難となって、圧力測定の精度が悪いという問題点がある。 本考案はこのような事情に鑑みなされたもので、測定精度に優れた圧力センサ ーを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 前記目的に沿う請求項１記載の圧力センサーは、気密ボデーをベローズまたは ダイヤフラムで塞ぎ、測定圧力に対応して動く前記ベローズまたはダイヤフラム の移動量を、ＬＣ発振回路のコイル部のリアクタンス量によって検出する圧力セ ンサーにおいて、前記ベローズまたはダイヤフラムには筒状永久磁石が固着され 、前記コイル部は、固定状態で支持され、前記ベローズまたはダイヤフラムの移 動に応じて前記筒状永久磁石に嵌入する磁性コアからなるドラムに巻回されて構 成されている。 請求項２記載の圧力センサーは、請求項１記載の圧力センサーにおいて、前記 磁性コアは両側に鍔部を有し、しかもフェライトコアからなるように構成されて いる。 請求項３記載の圧力センサーは、気密ボデーをベローズまたはダイヤフラムで 塞ぎ、測定圧力に対応して動く前記ベローズまたはダイヤフラムの移動量を、Ｌ Ｃ発振回路のコイル部のリアクタンス量によって検出する圧力センサーにおいて 、前記ベローズまたはダイヤフラムには棒状永久磁石が固着され、前記コイル部 は、固定状態で支持され、前記ベローズまたはダイヤフラムの移動に応じて前記 棒状永久磁石が嵌入する磁性体からなるポットコアに内側から巻回されているよ うに構成されている。 請求項４記載の圧力センサーは、請求項３記載の圧力センサーにおいて、ポッ トコアはフェライトコアからなるように構成されている。

【０００５】

【作用】

請求項１及び２記載の圧力センサーにおいては、気密ボデーを筒状永久磁石が 固着されたベローズまたはダイヤフラムで塞ぎ、該ベローズまたはダイヤフラム が圧力に対応して移動すると、ベローズに固着されている筒状永久磁石に、ＬＣ 発振回路のコイル部が巻回され固定状態で支持されている磁性コアからなるドラ ムが嵌入する量が変化して前記コイル部のリアクタンスが変化する。この場合、 コイル部は磁性コアに巻回されて、磁性コアが筒状永久磁石内に嵌入するので、 磁性コアが筒状永久磁石で磁化されて、バイアスがかかった状態となり、実質的 な透磁率が変わり、これによってリアクタンスが大きく変わる。 特に、請求項２記載の圧力センサーにおいては、磁性コアは両側に鍔部を有し ているので、筒状永久磁石との隙間が小さくなり、これによって磁性コアの磁化 率が大きくなり、更に大きな周波数変化率を得ることができる。 請求項３及び４記載の圧力センサーにおいては、気密ボデーを棒状永久磁石が 固着されたベローズまたはダイヤフラムで塞ぎ、該ベローズまたはダイヤフラム が圧力に対応して移動すると、ベローズに固着されている棒状永久磁石が、ＬＣ 発振回路のコイル部が巻回され固定状態で支持されている磁性体のポットコアに 嵌入する量が変化して前記コイル部のリアクタンスが変化する。この場合、コイ ル部は磁性体からなるポットコアに巻回されて、該ポットコア内に棒状永久磁が 嵌入するので、ポットコアが棒状永久磁石で磁化されて、バイアスがかかった状 態となり、実質的な透磁率が変わり、これによってリアクタンスが大きく変わる 。

【０００６】

【実施例】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本考案を具体化した実施例につき説明し 、本考案の理解に供する。 ここに、図１は本考案の第１の実施例に係る圧力センサーの正断面図、図２は 同ベローズの移動距離と発振周波数との関係を示すグラフ、図３は本考案の第２ の実施例に係る圧力センサーの正断面図である。 図１に示す本考案の第１の実施例に係る圧力センサー１０は、ベローズ１３で 塞がれている気密ボデー１４と、磁性コアの一例であるフェライトコアからなる ドラム１５に巻回されているコイル部１６を備えたＬＣ発振回路１７とを有して いる。

【０００７】 前記気密ボデー１４は、上部に圧力計測口１８を備え、外側中央に筒状永久磁 石１９が固着されているベローズ１３で塞がれており、圧力に応じてベローズ１ ３と一緒に筒状永久磁石１９が移動するようになっている。該筒状永久磁石１９ は、強い永久磁石からなり中央に嵌入孔２０を有する。 前記ドラム１５は、両側に鍔部１５ａを有し、筒状永久磁石１９の嵌入孔２０ に少し挿入させた位置に固定状態で支持されており、該ドラム１５にＬＣ発振回 路１７のコイル部１６が巻回されている。そして、ベローズ１３に固着されてい る筒状永久磁石１９がドラム１５に近接するとコイル部１６のリアクタンスが変 化するので、圧力に応じてベローズ１３が動く移動量をコイル部１６のリアクタ ンスの変化に変換し、ＬＣ発振回路１７の発振周波数を変化させて検出するよう にしている。

【０００８】 前記ＬＣ発振回路１７は、通常の高周波（２００ＫＨｚ〜２ＭＨｚ程度）ＬＣ 発振回路であって、コイル部１６のリアクタンスが変化することによって、発振 周波数が変わるようになっている。

【０００９】 前記圧力センサー１０の動作について説明すると、気密ボデー１４の圧力計測 口１８を適当にホース、金具等で測定対象物に連結して、気密ボデー１４内の圧 力を測定圧力にすると、内部圧力に対応してベローズ１３が移動し、これによっ て、筒状永久磁石１９内にドラム１５が嵌入する量が変化するので、リアクタン スが変化し、ＬＣ発振回路１７の発振周波数が変わる。 前記ＬＣ発振回路１７の所定時間当たりの出力パルスをデジタルカウンターで カウントして、このカウント数を測定圧力に換算して圧力を測定する。なお、Ｌ Ｃ発振回路１７の出力をｆ／Ｖ変換して圧力数とすることも可能である。

【００１０】 ここで、前記圧力センサー１０の性能を前述の従来例に係る圧力センサー７０ と比較したデータについて説明すると、本考案の第１の実施例に係る圧力センサ ー１０においては、図２に示すようにベローズ１３が０．６ｍｍ移動すると発振 周波数（Δｆ）が約５０％変化した。一方、略同一条件で構造が異なる従来の圧 力センサー７０のベローズ７３の移動量が０．６ｍｍの場合には、発振周波数の 変化（Δｆ′）が約７％程度であった。従って、本実施例の圧力センサー１０の 方が約７倍の感度を有することになり、測定精度の向上を図ることが可能となる 。

【００１１】 次に、図３に示す本考案の第２の実施例に係る圧力センサー２１について説明 する。 本考案の圧力センサー２１は、第１の実施例の圧力センサー１０において、Ｌ Ｃ発振回路１７のコイル部１６が巻回されているドラム１５の代わりに磁性体の 一例であるフェライトからなるポットコア２２を備え、ベローズ１３には筒状永 久磁石１９の代わりに棒状永久磁石２３が固着されている。 前記ポットコア２２は、中央に嵌入穴２４が形成され、内側からコイル部１６ が巻回されている。そして、ベローズ１３に固定されている棒状永久磁石２３が ポットコア２２内に嵌入するようになっている。 この場合も第１の実施例に係る圧力センサー１０と同様な原理で動作するので 、従来の圧力センサー７０に比べて十分な大きさ（約７倍程度）の周波数変化率 を生じる。 また、本実施例ではベローズの場合について説明したが、ダイヤフラムの場合 も同様にして、高い精度を持った圧力センサーを得ることができる。

【００１２】

【考案の効果】

請求項１及び２記載の圧力センサーは、ベローズまたはダイヤフラムには筒状 永久磁石が固着され、コイル部は、固定状態で支持され前記ベローズまたはダイ ヤフラムの移動に応じて前記筒状永久磁石に嵌入する磁性コアからなるドラムに 巻回されているので、ベローズまたはダイヤフラムが圧力に対応して動いて前記 筒状永久磁石がドラムに近接すると、ベローズの移動量に応じてコイル部のリア クタンスが大きく変化し、そのリアクタンスの変化に応じて発振周波数も大きく 変化して、大きな周波数変化率を得ることができる。従って、部品の熱あるいは 経時変化に対して大きな変化量となり、圧力センサーの精度を向上させることが できる。 また、発振周波数の変化率が大きいので、ＬＣ発振回路の出力の計測に特定の 計測時間内の出力パルス（サインカーブ出力も含む）をカウントするデジタルカ ウンタを用いた場合には、前記計測時間を短くしても圧力の変化に対して多数の 変化率を有するパルスをカウントすることが可能となる。従って、同一精度であ れば従来のデジタルカウンタのパルスの計測時間を短くすることが可能となり、 これによって動作時間を減らすことができるので、消費電力も小さくなり、電池 駆動の場合は特に好都合となる。 特に、請求項２記載の圧力センサーは、磁性コアは両側に鍔部を有し、しかも フェライトコアからなるので、筒状永久磁石による磁化率が向上し、更に大きな 周波数変化率を得ることができる。

【００１３】 請求項３及び４記載の圧力センサーは、ベローズまたはダイヤフラムには棒状 永久磁石が固着され、コイル部は、固定状態で支持され前記ベローズまたはダイ ヤフラムの移動に応じて前記棒状永久磁石が嵌入する磁性体からなるポットコア に内側から巻回されているので、ベローズまたはダイヤフラムが圧力に対応して 動いてポットコアに前記棒状永久磁石が近接すると、ベローズの移動量に応じて コイル部のリアクタンスが大きく変化し、そのリアクタンスの変化に応じて発振 周波数も大きく変化して、大きな周波数変化率を得ることができる。従って、圧 力センサーは高い精度を有する。 そして、前記請求項１及び２に記載したと同様な理由によって、発振周波数の 変化率が大きいので、ＬＣ発振回路の出力の計測に特定の計測時間内の出力パル ス（サインカーブ出力も含む）をカウントするデジタルカウンタを用いた場合に は、これによって動作時間を減らすことができ、更には、その消費電力も小さく なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係る圧力センサーの正
断面図である。

【図２】同ベローズの移動距離と発振周波数との関係を
示すグラフである。

【図３】本考案の第２の実施例に係る圧力センサーの正
断面図である。

【図４】従来例に係る圧力センサーの正断面図である。

【符号の説明】

１０ 圧力センサー １３ ベローズ １４ 気密ボデー １５ ドラム １５ａ 鍔部 １６ コイル部 １７ ＬＣ発振回路 １８ 圧力計測口 １９ 筒状永久磁石 ２０ 嵌入孔 ２１ 圧力センサー ２２ ポットコア ２３ 棒状永久磁石 ２４ 嵌入穴

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密ボデーをベローズまたはダイヤフラ
   ムで塞ぎ、測定圧力に対応して動く前記ベローズまたは
   ダイヤフラムの移動量を、ＬＣ発振回路のコイル部のリ
   アクタンス量によって検出する圧力センサーにおいて、 前記ベローズまたはダイヤフラムには筒状永久磁石が固
   着され、前記コイル部は、固定状態で支持され、前記ベ
   ローズまたはダイヤフラムの移動に応じて前記筒状永久
   磁石に嵌入する磁性コアからなるドラムに巻回されてい
   ることを特徴とする圧力センサー。
2. 【請求項２】 前記磁性コアは両側に鍔部を有し、しか
   もフェライトコアからなっている請求項１記載の圧力セ
   ンサー。
3. 【請求項３】 気密ボデーをベローズまたはダイヤフラ
   ムで塞ぎ、測定圧力に対応して動く前記ベローズまたは
   ダイヤフラムの移動量を、ＬＣ発振回路のコイル部のリ
   アクタンス量によって検出する圧力センサーにおいて、 前記ベローズまたはダイヤフラムには棒状永久磁石が固
   着され、前記コイル部は、固定状態で支持され、前記ベ
   ローズまたはダイヤフラムの移動に応じて前記棒状永久
   磁石が嵌入する磁性体からなるポットコアに内側から巻
   回されていることを特徴とする圧力センサー。
4. 【請求項４】 ポットコアはフェライトコアからなる請
   求項３記載の圧力センサー。