JPH0418256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、流体圧力を電気信号に変換する圧力
センサーに関し、特に、流体圧を可動体で受けて
可動体の変位を電気信号に変換するタイプの圧力
センサーに関する。 この種の従来のものの一つに、流体圧を受ける
ダイヤフラム、このダイヤフラムを流体圧に抗す
る方向に付勢するコイルスプリング、およびダイ
ヤフラムにスライダーが連結されたポテンシヨメ
ータを備えるものがある。これにおいては流体圧
に応じてダイヤフラムが移動し、ダイヤフラムの
移動量に対応したアナログ電圧がポテンシヨメー
タより得られる。この圧力センサーにおいては、
ポテンシヨメータの薄膜抵抗の耐摩耗性が高くし
かもスライダーポジシヨンに対する出力電圧レベ
ルが安定していることが望まれており、更には可
動体とスライダーの連結機構におけるガタが少な
く、しかも振動や衝撃に対しても、スライダーと
薄膜抵抗との接触が十分に安定していることが望
まれている。しかしながら、ポテンシヨメータに
おけるスライダーと薄膜抵抗との接続は圧接であ
るため、摩耗、振動等により、流体圧に対してい
ずれは不安定な出力電圧を生ずるようになる。 そこで本発明の第１の目的は、機械的変位を電
気信号に変換する機械−電気変換系に機械的な接
触機構を有しない、非接触変換手段を備える圧力
センサーを提供することである。 本発明の第２の目的は、耐振動、耐衝撃性が高
い堅牢な圧力センサーを提供することである。 本発明の第３の目的は、圧力検出信号の電気処
理が比較的に簡単な圧力センサーを提供すること
である。 本発明の第４の目的は、最近目覚しい進歩をと
げたマイクロコンピユータなどのLSIにて、比較
的に単純な読取ロジツクで圧力データを読み取り
得る圧力センサーを提供することである。 本発明によれば、ケーシングの内空間は可動体
で、その圧力が測定される流体が供給される第１
の空間と、所定圧力（通常は大気）の流体（通常
は空気）が封入もしくは通流する第２の空間に区
分され、一方の空間に電気コイルが巻回された軟
磁性体と永久磁石が配置され、この軟磁性体と永
久磁石の近傍に位置する関係であつて移動体上に
強磁性体が固着される。軟磁性体の横断面面積は
磁気飽和を生じやすいように小面積とされ、従つ
て、軟磁性体に加わる外部磁界による磁束を制御
する可動強磁性体も小面積でよく、電気コイルの
巻回数は比較的に低い印加電圧、すなわち比較的
に低い通電電流レベルで軟磁性体が磁気飽和する
に十分に多い巻回数とされ、永久磁石は、強磁性
体の予定移動範囲内において軟磁性体に、強磁性
体の移動量に対応した強度の磁界を与える程度の
小形のものとされる。 固定永久磁石に対して所定間隙を置いて配設さ
れる軟磁性体に巻回したコイルに電圧を印加し、
電圧印加始点より、軟磁性体が磁気飽和するまで
の時間をＴとすると、概略では Ｔ＝Ｎ／Ｅ（φ_n−φ_x） ……(1) となる。但し、 Ｅ：電気コイル印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 φ_n：最大磁束（≒飽和磁束） φ_x：強磁性体を介して軟磁性体に加わる外部
磁界による磁束 である。そこで、強磁性体の移動によりφ_xが変
化するとＴが変化する。すなわち、流体圧に応じ
て強磁性体が変化し、これに対応して固定永久磁
石に対して所定配置される軟磁性体に加わる外部
磁束φ_xが変化し、コイルに電圧を印加してから
コイル電流が所定レベルになるまでの時間Ｔが変
化する。それ故、本発明の圧力センサーには、Ｔ
を計測しそれを電圧レベル、デジタルコード等の
電気信号で表わす電気回路又は半導体電子装置を
接続する。本発明の好ましい実施例においては、
軟磁性体をアモーフアス（amorphous：非晶質）
磁性体とする。アモーフアス磁性体は、液相金属
を急冷して作らざるを得ないため薄板であり、し
かも磁気的には強磁性であつて透磁率及び飽和磁
化は大きく、そして保持力が小さく、又、機械的
には破断強さがきわめて高く、弾力性および復元
性に優れる。このようなアモーフアス磁性体の特
性は、本発明の圧力センサーにきわめて好都合で
あり、これを用いると電気的にはＴの計測におい
て信号処理が簡単かつ高精度となるというメリツ
トがあり、機械的には製造が簡単になり、耐振、
耐衝撃性が向上する。又、本発明の好ましい実施
例としては、強磁性体はアモーフアス、軟鉄等と
する。これらは透磁率が大きいものであるから、
比較的小さな変化であつても軟磁性体に加わる外
部磁束変化を高度に保障できる。 本発明の他の目的および特徴は、図面を参照し
た以下の実施例説明において明確になろう。 以下本発明装置の実施例について説明する第１
実施例（第１図〜第６ｃ図） 第１図に示す実施例において圧力センサー１
は、例えば車輌上エンジンのインテークマニホー
ルド負圧が導入される入口２を有する第１の樹脂
製ボデイ３およびボデイ３に超音波溶着された第
２の樹脂製ボデイ４を有する。第１および第２の
ボデイ３，４間にダイヤフラム６の外周が挾着さ
れており、このダイヤフラム６の中心の平面部
に、該ダイヤフラム６を貫通する強磁性体ホルダ
７が固着されていて可動体を構成している。これ
らのダイヤフラム６およびホルダ７で第１および
第２のボデイ３，４内の空間が、入口２に連通す
る第１の内空間８と大気圧に連通する第２の内空
間９に２区分されている。ホルダ７は第１の内空
間８内に配置された圧縮コイルスプリング１０の
圧撥力で常時第２の内空間９を縮める方向（右
方）に強制され、これにより第１の内空間８が大
気圧にあるときには、ホルダ７の背面に形成され
ている突状鉤１１が第１ボデイ３に螺合されてい
るねじ１２の脚部フランジ１３に当接している
（第１図）。なお、ねじ１２はその回動操作に応じ
てダイヤフラム６に近付く方向に、もしくはダイ
ヤフラム６より離れる方向に移動する。すなわ
ち、ホルダ７の右方向移動がある点でねじ１２で
拘止され、その拘止点はねじ１２の回動操作で調
整される。（尚、ホルダ７の左方向移動はストツ
パ１５で規制される。）ホルダ７の表面側の棒状
突出杆の先端部には強磁性体１４が固着されてい
る。ホルダ７はその裏側の突出リング部１６が第
１ボデイ３の突出リング部１７に挿入されてお
り、その突出リング部１７でホルダ７がその軸方
向に移動自在に案内されている。第２の空間内で
あつてボデイ４上にはヨーク１８を介して永久磁
石１９と該永久磁石１９と平行に非晶金属軟磁性
体２０が、前述した強磁性体１４の変位方向に対
して垂直の関係になるよう固定配置され、これら
はネジ２４でボデイ４に固着される非磁性体２５
によつて支持されている。軟磁性体２０はボビン
３４を貫通しており、該ボビン３４に電気コイル
２２が巻回されている。コイル２２の両端は夫々
ターミナル２６，２７を介してボデイ４の外部に
至るリード２８，２９に接続されている。斯様に
して軟磁性体２０、永久磁石１９、強磁性体１４
によつて磁気回路が構成されている。入口２から
第１の内空間８に所定値以上の負圧が加わると、
ダイヤフラム６およびホルダ７がスプリング１０
の反撥力に抗して第１の内空間を縮める方向（左
方）に移動し、したがつて永久磁石１９、軟磁性
体２０と垂直の関係にある強磁性体１４がその軸
方向に沿つて左方に移動する。強磁性体１４のこ
の移動位置は電気処理回路もしくは論理処理電子
装置で検出される。 第２ａ図は一つの電気処理回路１００を示す。
回路１００の定電圧電源端子１０１には一定レベ
ルの直流電圧（例えば＋5V）が印加される。入
力端子１０２には、例えば５〜25KHzの電圧パル
スが印加され、該電圧パルスのプラス電圧区間に
NPNトランジスタ１０３が導通し、アースレベ
ル間NPNトランジスタ１０３は非導通となる。
PNPトランジスタ１０４はトランジスタ１０３
がオンの間オンとなり、オフの間オフとなる。し
たがつて電気コイル２２には、入力端子１０２に
印加される電圧パルスのプラスレベル区間に定電
圧（V_cc）が印加され、アースレベル区間には電
圧は加わらない。コイル２２に流れる電流に比例
した電圧が抵抗１０５に現われ、この電圧が抵抗
１０６とキヤパシタ１０７でなる積分回路で積分
され、積分電圧V_xが出力端１０８に現われる。 第２ｂ図は第２ａ図に示す回路の入、出力電圧
波形を示す。入力電圧（IN）がプラスレベルに
立上つてから、抵抗１０５の電圧があるレベル以
上に立上るまでの時間t_dおよび抵抗１０５の電圧
ａの積分電圧V_xは強磁性体１４の位置に対応す
る。 第３ａ図は他の一つの電気処理回路１２０を示
す。入力電圧（IN）がプラスレベルの間NPNト
ランジスタ１０３がオン、PNPトランジスタ１
０４がオンしてコイル２２に電圧が印加される。
入力電圧（IN）がアースレベルの間トランジス
タ１０３がオフ、PNPトランジスタ１０４がオ
フしてコイル２２には電圧が印加されない。コイ
ル電流は定電流接続とした接合形Ｎチヤンネル
FET１およびFET２に流れ、FET１およびFET
２で一定レベル電流値に制御される。FET２を
流れる電流のレベルは可変抵抗１２２で設定され
る。FET１およびFET２に接続されたコイル端
子の電圧は、反転増幅器IN１およびIN２で増幅
および波形成形される。第３ｂ図は第３ａ図に示
す回路の入、出力電圧波形を示す。回路１２０の
出力（OUT）は、入力パルス（IN）よりもt_dだ
け遅れて立上る電圧パルスであり、このt_dが強磁
性体１４の位置に対応する。t_dは第４図に示す計
数回路１４０でデジタルコードで表わされる。回
路１４０において、入力電圧（IN）の立上りで
フリツプフロツプＦ１がセツトされてそのＱ出力
が高レベル「１」となり、アンドゲートＡ１がゲ
ート開（オン）となつてクロツクパルスが発振器
１４１の発生パルスがカウンタ１４２のカウント
パルス入力端CKに印加される。出力パルス
（OUT）とＦ１のＱ出力がアンドゲートＡ２に印
加され、出力パルス（OUT）が立上るとアンド
ゲートＡ２が高レベル「１」に立上り、その立上
り点でフリツプフロツプＦ１がリセツトされその
Ｑ出力が低レベル「０」となる。これによりアン
ドゲートＡ１がゲート閉（オフ）となり、カウン
タ１４２へのクロツクパルスは遮断される。アン
ドゲートＡ２の出力が「１」になつたとき、ラツ
チ１４３にカウンタ１４２のカウントコードが取
り込まれる。フリツプフロツプＦ１がリセツトさ
れ、ラツチ１４３にカウントコードが取り込まれ
た後に、アンドゲートＡ３がクロツクパルスを出
力し、カウンタ１４２をクリアする。ラツチ１４
３の出力コードはt_dの間のクロツクパルス発生個
数を示し、このコードがt_dを示すことになる。 第５図に示す電子処理ユニツト１６０は、１チ
ツプマイクロコンピユータ（大規模集積半導体装
置）１６１、増幅器１６２、定電流制御用の接合
形ＮチヤンネルFET１、抵抗１６３、キヤパシ
タ１６４、増幅器１６５およびクロツクパルス発
振器１６６で構成する。抵抗１６３とキヤパシタ
１６４は、入、出力パルス周波数よりも高い周波
数の電圧振動を吸収するフイルタを構成してい
る。マイクロコンピユータ１６１はクロツクパル
スを基本に5KHz〜30KHzの範囲内の一定周波数
のパルスを形成しこれを増幅器１６２に与える。
一方、マイクロコンピユータ１６１はＮチヤンネ
ルFET１とコイル２２の一端との接続点の電圧
（増幅器１６５の出力電圧）を監視し、それ自身
が出力したパルスの立上り点から増幅器１６５の
出力電圧の立上り点まで（t_d）の間クロツクパル
スをカウントし、t_dを示すコードを出力する
（DATA OUT）。 以上のように、第１図に示す圧力センサー１に
は、各種の電気処理回路および論理処理電子装置
を接続して、圧力センサー１の強磁性体１４の位
置に対応した電気信号を得ることができる。次に
第１図に示す圧力センサー１および前述の電気処
理回路１００，１２０，１４０又は論理処理装置
１６０で流体負圧に応じた電気信号が得られるこ
とを説明する。まず、圧力センサー１の、ダイヤ
フラム６、ホルダ７およびスプリング１０で入口
２の流体負圧が強磁性体１４のポジシヨンに変換
される。 そこで次に強磁性体１４のポジシヨンが電気信
号に変換される点を第６ｂ図〜第６ｃ図に示す実
験データを参照して説明する。発明者（単数）は
第６ａ図に示す如く、軟磁性体２０と永久磁石１
９を平行に固定配設し、軟磁性体２０と永久磁石
１９の長軸に直交する軸をX₀−X₀軸とし、当該
X₀−X₀軸と平行なＸ−Ｘ軸上であつて軟磁性体
２０から所定距離ｉ離れて可動自在に配置される
強磁性体１４の第６ａ図における左端が軟磁性体
２０の長軸延長線上にあるとき、それはＸ−Ｘ軸
原点（ｘ＝０）にあるとして、強磁性体１４のＸ
−Ｘ方向の移動量ｘに対する時間差表示電圧V_x
および時間差パルス幅μ_sを測定した。形状および
配置位置を示す寸法ａ〜ｊおよび材質等と測定デ
ータの対応関係を次のテーブル１に示す。

【表】

【表】 電圧印加モードのＮ−Ｎは軟磁性体２０の上端
がＮ極になるようにコイル２２を電気回路に接続
したことを示す。 ケースNo.１の場合には、第６ｂ図に示すデータ
より、Ｘ−Ｘ軸方向０mmから45mmまで、特に10mm
から40mm、更に好ましくは20mmから35mmの範囲
で、Ｘ−Ｘ軸方向の強磁性体移動量ｘに対してリ
ニアリテイが高く精度が高い電圧V_xが得られる
ことが分かる。第６ｃ図に示すケースNo.２の場合
は、０mmから45mmの範囲で、特に０mmから30mmま
で、更に好ましくは０mmから15mmまでの強磁性体
移動範囲内でリニアリテイが高く精度がよいパル
ス幅μ_sが得られることがわかる。 第２実施例（第７図〜第９ｂ図） 第７図に示す本発明の圧力センサー１では、第
１図に示す圧力センサーと同様に、入口２の流体
負圧に応じて強磁性体１４をＸ−Ｘ方向に移動さ
せて軟磁性体２０に接近し、もしくはそれより離
れさせるようにしているが、永久磁石１９を間に
置いて、軟磁性体２０と対向する関係にもう１個
の軟磁性体２１が配置されている。軟磁性体２１
は電気コイル２３を巻回したコイルボビン３５を
貫通しており電気コイル２３の両端はターミナル
３０，３１を介してリード３２，３３に連結され
ている。他の構成は第１図と同様であるので同一
番号で示し詳細な説明は省略する。 第８ａ図に示す電気処理回路１８０は、第７図
に示す圧力センサー１における強磁性体１４の位
置に対応したアナログ電圧V_xを生ずる。回路１
８０において、入力電圧パルス（IN）のプラス
レベルの間NPNトランジスタ１０３がオン、ア
ースレベルの間１０３がオフとなる。トランジス
タ１０３のコレクタ電圧は、２個の反転増幅器
IN３およびIN４を通して増幅および波形整形さ
れてNPNトランジスタ１２１のベースに印加さ
れる。それ故入力電圧パルス（IN）のプラスレ
ベルの間トランジスタ１０３がオン、１２１がオ
フでPNPトランジスタ１０４がオフ、アースレ
ベルの間トランジスタ１０３がオフ、１２１がオ
ンでトランジスタ１０４がオンとなる。つまりコ
イル２２には、第３ａ図の回路１２０の動作と同
様な動作でパルス状に電圧が印加され、抵抗１０
５に、永久磁石１９と軟磁性体２０に対して可動
する強磁性体１４の軟磁性体２０からの距離x₁に
対応した入力電圧パルス（IN）の立上りからt_d1
遅れて立上る電圧パルスが現われる。もう一方の
電気コイル２３にはPNPトランジスタ１８１を
介して定電圧が印加される。このトランジスタ１
８１は、入力電圧パルス（IN）がプラスレベル
の間、トランジスタ１０３がオンで反転増幅器
IN５の出力がプラスレベルでNPNトランジスタ
１８２がオンであるため、オンであり、トランジ
スタ１８１は入力電圧パルス（IN）がアースレ
ベルの間オフである。これにより、第２の電気コ
イル２３には、第１の電気コイル２２に電圧が印
加されていない間に一定電圧が印加され、コイル
２２に電圧が印加されている間には電圧は印加さ
れない。つまり入力電圧パルス（IN）に応じて、
第１および第２のコイル２２，２３には交互に一
定電圧が印加される。第２の電気コイル２３には
抵抗１８３が接続されており、この抵抗に、永久
磁石１９と軟磁性体２１に対して可動する強磁性
体１４の軟磁性体２１からの距離x₂に対応した、
入力電圧パルス（IN）の立上りからt_d2遅れて立
上る電圧パルスが現われる。抵抗１０５の電圧
V_x1はキヤパシタ１８４の一方の電極に、また抵
抗１８３の電圧V_x2はキヤパシタ１８４の他方の
電極に印加される。強磁性体１４と第１および第
２の軟磁性体２０および２１との距離がそれぞれ
x₁およびx₂であり、x₁＋x₂＝Ｋ（定数）であるの
で、またV_x1 x₁およびV_x2 x₂であるので、キ
ヤパシタ１８４の両端間の電位差はx₁−x₂に対応
する。キヤパシタ１８４と抵抗１８５で積分回路
が構成されているので、キヤパシタ１８４の電圧
はx₁−x₂に対応する。ここでx₂＝Ｋ−x₁であるか
ら、x₁−x₂＝2x₁＋Ｋで、キヤパシタ１８４の電
圧は2x₁に対応する。つまり、第１の軟磁性体２
０を基点にとつた強磁性体１４の移動量x₁の２倍
に対応するアナログ電圧が得られる。キヤパシタ
１８４の両端は、差動増幅設定とした演算増幅器
１８６に印加される。増幅器１８６のアナログ出
力V_xは、したがつて2x₁に対応する。第８ｂ図に
示す電気処理回路２００は、二つの回路１２０の
それぞれで入力パルスの立上りよりt_d1およびt_d2
遅れたパルスが得られ、これらは２個の計数回路
１４０のそれぞれに印加され、t_d1およびt_d2を示
すコードＳ２０およびＳ２１に変換され、引算器
２０１に印加される。引算器２０１はＳ２０とＳ
２１を用いてt_d1−t_d2の減算をして、t_d1−t_d2つま
り2x₁を表わすデジタルコードS_x＝S20−S21を出
力する。第８ｃ図に示す論理処理電子装置２２０
では、１チツプマイクロコンピユータ２２１が、
まず、電気コイル２２に接続された回路１２０に
１パルスを与えて、その立上りから時間カウント
を開始してt_d1カウントデータＳ２０を作成して
保持し、次に電気コイル２３に接続された回路１
２０に１パルスを与えてその立上りから時間カウ
ントを開始してt_d2カウントデータＳ２１を作成
して、t_d1−t_d2を演算してそれを示すコードS_x＝
S20−S21を出力し、測定指令信号が与えられて
いる間、これを継続する。 本発明者（単数）は、第９ａ図に示す如く、軟
磁性体２０，２１を互いに平行にして固定しそれ
らの中間に永久磁石１９を固定配置し、これらの
軟磁性体２０，２１と永久磁石１９の長軸に直交
する軸をX₀−X₀軸とし、当該X₀−X₀軸と平行Ｘ
−Ｘ軸上であつて軟磁性体２０，２１から所定距
離ｊ離れて可動自在に配置される。強磁性体１４
が軟磁性体２０，２１の中間にあるとき、それは
Ｘ−Ｘ軸原点（ｘ＝０）にあるとして、強磁性体
１４のＸ−Ｘ方向の移動量ｘに対する時間差表示
電圧V_xおよび時間差パルス幅μ_sを測定した。形
状および配置位置を示す寸法ａ〜ｊおよび材質等
と測定データの対応関係を次のテーブル２に示
す。

【表】

【表】 電圧印加モードのＳ−Ｎは第９ａ図において軟
磁性体の上端がＳ極になるようにコイルを電気回
路に接続したことを示し、Ｎ−Ｎは軟磁性体の上
端がＮ極になるようにコイルを電気回路に接続し
たことを示す。 第９ｂ図に示される実験データから明らかなよ
うに、強磁性体１４の移動量ｘが−10mm〜＋10mm
あるいは−30mm〜−12mmあるいは＋10mm〜＋30mm
の範囲内で、リニアリテイが高く精度が高い電圧
V_xが得られる。第９ｃ図に示される実験データ
では、第３ａ図に詳述される電気処理回路１２０
を第８ｂ図に示されるように電気コイル２２，２
３に夫々連結して夫々の時間差t_dパルス幅μ_sの差
を求めたものである。斯様にして、強磁性体１４
の移動量ｘが−15mm〜＋15mm、あるいは−30mm〜
−15mm、あるいは＋10mm〜＋25mmの範囲内でリニ
アリテイが高く精度が高いパルス幅μ_sが得られる
ことがわかる。 第３実施例（第１０，１１図） 第１０図に示す本発明の圧力センサー１では、
ダイヤフラム６の内周に固定されそれによつてダ
イヤフラム６とともに可動体を構成し、且つ互い
に固定される第１、第２部材４０，４１を有す
る。第２部材４１の右側には連結片４２が形成さ
れ、一方で該連結片４２と係合する突部を有し、
他方で強磁性体１４に固定される連結片４３と係
合する突部を有する連結部材４５によつて可動体
の変位に応答して強磁性体１４が作動変位する構
成である。つまり、強磁性体１４の上端は、ボデ
イ４内に固定配設されヨークとして機能する他の
強磁性体４６上に枢着４７されることによつて強
磁性体１４は当該枢着点を中心に、可動体の変位
に応答して図に於て左方へ回転変位されるもので
ある。而して本実施例に於ては強磁性体４６上に
固定される永久磁石１９と電気コイル２２の巻回
された軟磁性体２０の長軸方向は、可動体の移動
方向（第６ａ図のＸ−Ｘ方向）と平行に配設さ
れ、従つて、強磁性体１４は、永久磁石１９と電
気コイル２２の長軸方向、つまりＸ−Ｘ方向に変
位される。 尚、スプリング１０は調整ネジ１２によつて位
置調整されるリテーナ４８によつて一端が係止さ
れ、それによつて付勢力が調整される。又ダイヤ
フラム６、第１、第２部材４０，４１を含む可動
体の右方変位は、連結部材４５を介して強磁性体
１４が軟磁性体２０に当接することによつて規制
され、左方変位はボデイ３と当接可能な第１部材
材４０の肩部４９によつて規制される。尚、前述
の実施例と同様な構成は同一番号で示すものと
し、詳細な説明は省略する。 このように強磁性体１４を移動変位させる態様
における実験データを第１１図に示し、形状、寸
法および配置関係等の相関はテーブル１のケース
No.５に示す。強磁性体１４が軟磁性体２０に当接
する原点（ｘ＝０）位置から、強磁性体１４をＸ
−Ｘ方向に移動させる態様では、第１１図のデー
タより強磁性体の移動量ｘが小さい範囲で移動量
に対する電圧変化のリニアリテイが高く、圧力セ
ンサーとして精度が一層よい出力電圧V_xを得る
ことができる。 第４実施例（第１２〜１３ｂ図） 第１２図に示す本発明の圧力センサー１では、
ダイヤフラム６とホルダー７よりなる可動体上に
固定配設される強磁性体１４が、永久磁石１９と
軟磁性体２０の間に配設されるものであり、軟磁
性体２０と強磁性体１４は第１図と同様の方向
（夫々Ｙ−Ｙ，Ｘ−Ｘ方向）に長軸を有するのに
対し、永久磁石１９がＺ−Ｚ方向に長軸を有する
ものである。これらの関係は第１３ａ図に示され
る。ボデイ４に固定される磁性体５０は、強磁性
体１４の移動を案内するガイドとしても機能する
とともに、永久磁石１９から強磁性体１４を介し
て軟磁性体２０に巻回された電気コイル２２に至
る磁気回路のヨークとして機能する。他の構成は
前記実施例と同様であるので同一番号で示す。こ
のように強磁性体１４を作動変位させる態様にお
ける実験データを第１３ｂ図に示し、形状および
配置関係等の関係はテーブル１のケースNo.６に示
す。本発明者（単数）は、第１３ａ図に示す如く
軟磁性体２０の長軸をＹ−Ｙ方向に配設し、強磁
性体１４の長軸をＸ−Ｘ方向に、永久磁石１９の
長軸をＺ−Ｚ方向に配設し、第１３ａ図の軟磁性
体２０と永久磁石１９の左端との中心に強磁性体
１４の長軸中心があり、Ｘ−Ｘ方向に移動する強
磁性体１４と軟磁性体２０の第１３ａ図に示され
る距離ｊが０であるとき強磁性体１４が原点（ｘ
＝０）にあるとし、軟磁性体２０に対するＸ−Ｘ
方向の強磁性体１４の移動量ｘに対する時間差表
示電圧V_xを測定した。第１３ｂ図のデータより、
強磁性体１４の移動量ｘが０mm〜10mmの範囲内で
出力電圧は高いリニアリテイを示し、圧力センサ
ーとして精度がよい出力電圧V_xが得られる。 第５実施例（第１４〜１６ｂ図） 第１４，１５図に示す圧力センサー１は、永久
磁石１９、軟磁性体２０、強磁性体１４の夫夫の
長軸がＸ−Ｘ方向とされる点で第１２図の実施例
と異なる。このように強磁性体１４を作動変位さ
せる態様における実験データを第１６ｂ図に示
し、形状および配置関係等の関係はテーブル１の
ケースNo.７に示す。本発明者（単数）は、第１６
ａ図に示す如く軟磁性体２０、永久磁石１９、強
磁性体１４の各長軸をＹ−Ｙ方向に配設し、軟磁
性体２０と永久磁石１９の夫夫の長軸の中心に強
磁性体１４の長軸中心があり、Ｘ−Ｘ方向に移動
する強磁性体１４と軟磁性体２０の第１６ａ図に
示される距離ｊが０であるとき強磁性体１４が原
点（ｘ＝０）にあるとし、軟磁性体２０に対しＸ
−Ｘ方向の強磁性体１４の移動量ｘに対する時間
差表示電圧V_xを測定した。第１６ｂ図のデータ
より強磁性体１４の移動量ｘが５mm〜15mmの範囲
内で出力電圧V_xは高いリニアリテイを示し圧力
センサーとして精度がよい出力電圧を得られるこ
とがわかる。 第６実施例（第１７，１８図） 第１７，１８図に示す圧力センサー１は、第１
４，１５図に示される圧力センサーと同様に構成
されるものであるが、第７図に示されるように各
電気コイル２２，２３を巻回された一対の軟磁性
体２０，２１が配設されている点で異なる。当該
実施例に於ても、第８ａ，８ｂ，８ｃ図等の検出
回路を接続することによつて、圧力センサーとし
て機能しうるものであることは容易に理解される
であろう。 第７実施例（第１９図） 第１９図に示す圧力センサー１は、永久磁石１
９に対してその一方側に電気コイル２２の巻回さ
れた軟磁性体２０が配設され、他方側に強磁性体
１４が配設される構成であり、永久磁石１９と電
気コイル２２の長軸と直交する方向に強磁性体面
１４が配設される。さらに強磁性体１４は、永久
磁石１９と電気コイル２２の長軸方向と平行な強
磁性体１４ａを有し、斯様に構成することによつ
て前述の各実施例と同様に圧力センサー１として
有効に機能しうる。 第８実施例（第２０図） 第２０図に示す圧力センサー１は、第１９図に
示される圧力センサーに対して強磁性体１４の他
側に更に電気コイル２３を巻回された軟磁性体２
１、永久磁石１９ａが配設される点で第１９図と
異なるが斯様に構成することによつても、圧力セ
ンサーとして機能しうることは容易に理解できる
であろう。尚、軟磁性体２０，２１は、ボデイ４
に螺着されるネジ６０，６１によつて夫々支持さ
れている。 上記詳述した各実施例においては、軟磁性体は
透磁率が高く変形しにくいアモーフアス磁性体を
数枚重ねたものであるが、本発明によれば軟磁性
体としては、他の磁性体を用いうる。例えばNi₈₀
Fe₁₆MO₄よりなるミユーメタル、Ni₈₀Fe₂₀よりな
るスーパーパーマロイ等であつてもよく、又アモ
ーフアスを含むこれら軟磁性体の材質weight
percentはここに開示されたものに制限されるこ
とはなく、適宜変更できるものである。耐振性や
耐変形性を高く要求される用途においては、アモ
ーフアス磁性体を用いるのが好ましい。また、可
動体をダイヤフラムとホルダの組合せ体としてい
るが、ピストンのみもしくはピストンとホルダの
組合せ体としてもよい。 上述した各実施例に於ては、測定される流体圧
が負圧の例を示したが、ダイヤフラムとホルダを
付勢するスプリングを大気等の所定圧力が封入も
しくは通流される第２の空間側に配置すれば、正
圧の変化を検出する圧力センサーとして構成でき
ることは容易に考慮できるであろう。同様に測定
される流体圧は液圧であつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例圧力センサー１の縦
断面図、第２ａ図は第１図に示す圧力センサー１
に接続され、検出圧に対応したレベルのアナログ
電圧を生ずる電気処理回路１００を示す回路図、
第２ｂ図は第２ａ図に示す電気処理回路１００の
入、出力信号を示す波形図、第３ａ図は第１図に
示す圧力センサー１に接続され、検出圧に対応し
た時間差のパルスを生ずる電気処理回路１２０を
示す回路図、第３ｂ図は第３ａ図に示す電気処理
回路１２０の入、出力信号を示す波形図、第４図
は第３ａ図に示す電気処理回路１２０の入、出力
パルス時間差ｔをデジタルコードに変換する係数
回路１４０を示すブロツク図、第５図は第１図に
示す圧力センサー１に接続され、１チツプマイク
ロコンピユータで圧力センサー１の電気コイル２
２に印加するパルス電圧に対する電気コイル２２
に流れる電流の立上りの遅れ時間を計数する電子
処理ユニツト１６０を示すブロツク図、第６ａ図
は軟磁性体２０と永久磁石１９に対する強磁性体
１４の位置に対応したパルス時間差t_dを実験で求
めたときの、軟磁性体２０と永久磁石１９に対す
る強磁性体１４の相対位置関係を示す斜視図、第
６ｂ図は第６ａ図に示す配置関係で強磁性体１４
をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイル２２には第
２ａ図に示す電気処理回路１００を接続して、長
さ50mmの強磁性体１４のＸ−Ｘ方向の移動量ｘに
対する時間差t_d表示電圧V_xを測定したデータを示
すグラフ、第６ｃ図は第６ａ図に示す配置関係で
強磁性体１４をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイ
ル２２には第３ａ図に示す電気処理回路１２０を
接続して、長さ50mmの強磁性体１４のＸ−Ｘ方向
の移動量ｘに対する時間差t_dパルス幅μ_sを測定し
たデータを示すグラフ、第７図は本発明の他の一
つの圧力センサーの縦断面図、第８ａ図は第７図
に示す圧力センサー１に接続され、検出圧に対応
したレベルのアナログ電圧を生ずる電気処理回路
１８０を示す回路図、第８ｂ図は第７図に示す圧
力センサー１に接続され、検出圧に対応したデジ
タルコードを生ずる電気処理回路２００の構成を
示すブロツク図、第８ｃ図は第７図に示す圧力セ
ンサー１に接続され、検出圧に対応したデジタル
コードを生ずる論理処理電子装置２２０の構成を
示すブロツク図、第９ａ図は軟磁性体２０，２１
と永久磁石１９に対する強磁性体１４の位置に対
応した各電気コイル２２，２３の遅れ時間の差を
実験で求めたときの、軟磁性体２０，２１と永久
磁石１９に対する強磁性体１４の相対位置関係を
示す斜視図、第９ｂ図は第９ａ図に示す配置関係
で強磁性体１４をＸ−Ｘ方向に移動させ電気コイ
ル２２，２３間距離を50mmとし、コイル２２，２
３には第８ａ図に示す電気処理回路１８０を接続
して、長さ25mmの強磁性体１４のＸ−Ｘ方向の移
動量ｘに対する時間差t_d表示電圧V_xを測定したデ
ータを示すグラフ、第９ｃ図は第９ａ図に示す配
置関係で強磁性体１４をＸ−Ｘ方向に移動させ電
気コイル２２，２３間距離を50mmとし、コイル２
２，２３には第３ａ図に示す電気処理回路１２０
を夫々第８ｂ図に示されるように接続して長さ25
mmの強磁性体１４のＸ−Ｘ方向の移動量ｘに対す
る時間差t_dパルス幅μ_sの夫々の差を測定したデー
タを示すグラフ、第１０図は本発明の他の一つの
圧力センサー１の縦断面図、第１１図は第１０図
の強磁性体１４の移動量に対する時間差t_d表示電
圧V_xを測定したデータを示すグラフ、第１２図
は本発明の他の一つの圧力センサー１の縦断面
図、第１３ａ図は第１２図の軟磁性体２０と永久
磁石１９に対する強磁性体１４の位置に対応した
パルス時間差t_dを実験で求めたときの、軟磁性体
２０と永久磁石１９に対する強磁性体１４の相対
位置関係を示す斜視図、第１３ｂ図は第１２図の
強磁性体の移動量に対する時間差t_d表示電圧V_xを
測定したデータを示すグラフ、第１４図は本発明
の他の一つの圧力センサー１の縦断面図、第１５
図は第１４図のＡ−Ａ断面図、第１６ａ図は第１
４図の軟磁性体２０と永久磁石１９に対する強磁
性体１４の位置に対応したパルス時間差t_dを実験
で求めたときの、軟磁性体２０と永久磁石１９に
対する強磁性体１４の相対位置関係を示す斜視
図、第１６ｂ図は第１４，１５図の強磁性体１４
の移動量に対する時間差t_d表示電圧V_xを測定した
データを示すグラフ、第１７図は本発明の他の一
つの圧力センサー１の縦断面図、第１８図は第１
７図のＢ−Ｂ断面図、第１９図は本発明の他の一
つの圧力センサーの縦断面図、第２０図は本発明
の他の一つの圧力センサー１の縦断面図である。 ３……第１のボデイ、４……第２のボデイ、８
……第１の空間、１０……スプリング、１４……
強磁性体、１９……永久磁石、２０……軟磁性
体、２２……電気コイル、１００……電気処理回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングの内部を第１と第２の内空間に区
   分する可動体； ケーシングに形成された入口を介して第１の内
   空間に導入される流体； 流体の圧力に抗して可動体を前記第２の内空間
   方向に付勢するスプリング； 可動体に固着された強磁性体； 該強磁性体の移動範囲の近傍に強磁性体の移動
   方向とは直交する方向に互いに並置された永久磁
   石、および軟磁性体； 軟磁性体に巻回された電気コイル； 電気コイルに所定のパルス電圧を印加する電気
   処理回路；および、 強磁性体の変位に応じて永久磁石の発する外部
   磁界の軟磁性体周りの磁界の強さの変化を検出す
   る検出手段； 強磁性体の変位に応じて変化する軟磁性体が電
   圧印加始点より磁気飽和するまでの時間を検出す
   る計数回路； とを備えた圧力センサー。 ２ 可動体はダイアフラムとそれに固着されたホ
   ルダを有し、ホルダに強磁性体が固着された特許
   請求の範囲第１項記載の圧力センサー。 ３ 軟磁性体コア手段はアモーフアス磁性体とし
   た特許請求の範囲第１項記載の圧力センサー。 ４ 強磁性体はアモーフアス磁性体とした特許請
   求の範囲第１項記載の圧力センサー。 ５ 軟磁性体コア手段は永久磁石を介してその両
   側に配設される一対の軟磁性体とした特許請求の
   範囲第１項記載の圧力センサー。