JPH0635156Y2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はタンク内の液面位置や配管等における水頭など
を検知するに有用な静電容量型の圧力センサに関する。

〔従来の技術〕

流体圧力の変化を検出するに際して、圧力をダイヤフラ
ムに受けてそのリフト量変化に変え、ダイヤフラムに結
合した可動電極板と固定電極板との間の静電容量の変化
として電気的に検出することが行われている。かかる検
出機構を有する従来の空気圧検出センサは、たとえば第
３図のような構造を有しており、固定電極板21と可動電
極板22との平行度を確保するために、可動電極板22をダ
イヤフラム23にハンダや接着剤24等によって固着してあ
る。固定電極板21とダイヤフラム23とは固定枠体25およ
びその底部に取り付けられたダイヤフラム支持板26によ
り固定され、その底面に設けられた圧力導入管27から圧
力Ｐが加えられるようになっている。固定電極板21と可
動電極板22との間の静電容量は、固定電極板21から直接
に引き出された出力導線28と可動電極板22から引き出さ
れた出力導線29との間で測定されるようになっている。

静電容量の測定に当っては、例えば第４図に示すよう
に、容量Ｃの変化に対応して可変周波数発振器（OSC）
を発振させ、その出力周波数をＶ変換器（−Ｖ）に
よって電圧に変換して検出するなどの方法が用いられる
が、指示計器などの目盛りは勿論ダイヤフラムに加えら
れる圧力Ｐに基づいて設定されている。

このような従来の空気圧検出センサは、固定電極板21と
可動電極板22とに対する外部環境の影響が、センサ部分
をシールド体30によって包囲することによって遮断され
ていて、空気圧の測定精度などに関しては何等不具合は
なかった。

ところが、このような圧力測定方式を水位の検知に利用
しようとする場合には、環境が高湿度となることが多い
ため、温度の変化などにつれてセンサ内部にも高湿度の
空気が出入し、静電容量の測定値に誤差が生ずることが
あった。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は、このような静電容量型の圧力センサを劣悪な
環境下での使用、たとえば温水槽の水位の検出などに際
して測定誤差が大きくなるという問題を解決して、悪環
境下でも高精度を維持することができる高信頼性の圧力
センサを提供しようとするものである。

すなわち本考案の目的は、温度および湿度の変化があっ
ても常に高精度で圧力を検出することができる圧力セン
サを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するあめに、本考案では、圧力導入孔
を備えた金属底板と電気的に結合したシールドケース内
に、該底板に封着されて圧力室を形成するダイヤフラム
に対して絶縁体を介して固着した可動電極板と、該可動
電極板に対向して平行に支持された固定電極板と、前記
の電極板間の静電容量の変化を電気信号に変換する出力
回路実装基板とを設けてなる圧力センサにおいて、該底
板と該実装基板とがこれらの中間に設けた金属枠板の周
縁から上下方向に交互に延設された各３個以上の結合腕
によって夫々結合固定され、該固定電極板が該底板と該
枠板との間に設けられた１対の電気絶縁性環状スペーサ
によって挟持固定された構造を導入したものである。

さらには、電気絶縁性環状スペーサ及び可動電極板をダ
イヤフラムに対して固着するための絶縁体がセラミック
ス成形体で形成し、また固定電極板の背面にヒータを固
着することによって一層の高信頼性が実現できる。

本考案の圧力センサを、第１図および第２図に示す例に
よって説明する。

１は金属製の底板であり、その中央部に圧力導入孔1aが
設けられている。また２は金属製のダイヤフラムであ
り、その周縁部は底板１と溶接されている。３はセラミ
ックス製のチップ絶縁碍子であり、その下面はダイヤフ
ラム２の中心部にハンダ接合されると共にその上面は可
動電極板４の中心部にハンダ結合されている。

5aおよび5bはそれぞれセラミックス製の環状絶縁碍子で
あり、それらの間に挟持された固定電極板６を可動電極
板４と平行であってかつ所定の間隔を置いた位置に維持
するためのスペーサとなっている。

７は金属製の枠板であり、環状スペーサ5bの上面に圧着
できる大きさのほゞ円板状に形成されその周縁から上下
交互に各３個ずつの結合腕7a,7cが延設されている。結
合腕7aの先端7bはスリットによって２本に分れており、
底板１の結合孔1bに挿入されたうえかしめて固着されて
おり、これによって底板１と枠板７との間に環状スペー
サ5a,5bおよび固定電極板６とを正確な位置に固定して
いる。また結合腕7cの先端部には係止部7dが形成されて
おり、固定電極板６と可動電極板４との間の静電容量を
検出して電圧等の出力信号に変換するための出力回路実
装基板８の係合部8aに係合すると共にハンダ接合によっ
て結合されている。

出力回路実装基板８の入力端子の一方には、可動電極板
４からの導線8bが結合され、また他方には固定電極板６
の縁部から延設された端子ピン6aが結合されている。な
お、8cは出力信号および電源電力等を入出力するケーブ
ルである。

さらに、枠体７の中央部には窓部7eが設けてあり、この
窓部7eに対応する固定電極板６の背面には温度の自動制
御能力のあるPTCサーミスタ発熱体からなるヒータ９が
固着してあり、固定電極板６は所定の温度範囲内に保温
されるようになっている。

10は金属製のシールドケースであり、底板１に封止され
ると共にこれと電気的に結合されている。

このように構成された本考案の圧力センサは、全体が底
板１とシールドケース10とによってシールドされている
ほか、枠板７によって出力回路部分と電極部分とが相互
にシールドされていることと、固定電極板６がセラミッ
クス製の環状スペーサ5a,5bによって正確な位置に固定
されているので静電容量値が極めて安定で誤差が少ない
ことによって高精度の圧力測定ができ、また、固定電極
板６にヒータ９を固着して常温より高く維持すれば侵入
した湿気による結露が防止されて一層安定化したセンサ
出力が得られるものである。

〔考案の効果〕

本考案の圧力センサは、金属製の底板とシールドケース
の内側にシールド板としての機能を有する金属枠板によ
って固定電極板を１対の環状スペーサの間に確実に挟持
固定すると共に出力回路実装基板をも支持固定したもの
で、組立が容易となったばかりでなく、組立精度も向上
した。そして、環状スペーサ等の絶縁材料にセラミック
ス成形体を用いることおよび固定電極板にヒータを固定
することなどとも相俟って、一層温度や湿度の影響を受
け難く、劣悪な環境下でも高精度の圧力測定ができる特
長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の圧力センサの例の断面図、 第２図はその組立構造を示す説明図、 第３図は従来の圧力センサの例の断面図、 第４図は静電容量型圧力センサにおける出力回路の例の
構成図である。 １……底板、２……ダイヤフラム、３……チップ絶縁碍
子、４……可動電極板、5a,5b……環状スペーサ、６…
…固定電極板、７……枠板、８……出力回路実装基板、
９……ヒータ、10……シールドケース、21……固定電極
板、22……可動電極板、23……ダイヤフラム、25……固
定枠体、30……シールドケース、Ｐ……圧力、Ｃ……静
電容量、OSC……可変周波数発振器、−Ｖ……Ｖ変
換器。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力導入孔を備えた金属底板と電気的に結
   合したシールドケース内に、該底板に封着されて圧力室
   を形成するダイヤフラムに対して絶縁体を介して固着し
   た可動電極板と、該可動電極板に対向して平行に支持さ
   れた固定電極板と、前記の電極板間の静電容量の変化を
   電気信号に変換する出力回路実装基板とを設けてなる圧
   力センサにおいて、該底板と該実装基板とがこれらの中
   間に設けた金属枠板の周縁から上下方向に交互に延設さ
   れた各３個以上の結合腕によって夫々結合固定され、該
   固定電極板が該底板と該枠板との間に設けられた１対の
   電気絶縁性環状スペーサによって挟持固定されたことを
   特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】環状スペーサがセラミックス成形体で形成
   されている請求項（１）記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】絶縁体がセラミックス成形体で形成されて
   いる請求項（１）または（２）記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】固定電極板の背面にヒータを固着してなる
   請求項（１）ないし（３）のいづれかに記載の圧力セン
   サ。