JPS62284232A - 静電溶量式圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の技術分野］ この発明は固定電極板と圧力に応じて穆動される可動電
極板との２電極板間の静電容量を測定して、圧力を検知
する静電容量式圧力センナ、例えば血圧計に用いられる
静電容量式圧力センサに関する。

［従来技術及びその問題点］ 一般に、オシロメトリック血圧計における圧力検出にお
いては、高速性が要求されるため、圧力変化を応答性よ
く検出するために静電容量式圧力センサが用いられる。

この静電容量式圧力センサにおいては、固定電極板と圧
力に応じて変位されるダイヤフラムに取り付けられた可
動電極板との２電極板間の静電容量を電気的に測定し、
検出した圧力をＡ／Ｄ変換してディジタル表示できるよ
うになされている。ここで、このダイヤフラムの変位は
人力される圧力に対し直線的に変化するように形成され
ているが、その変化の割合は１　ｍｍＨｇ当り０．３〜
１μｍと極めて小さい、従って、２電極間の間隙を正確
に規定する事や平行度を正確に設定する事が要求される
ことになる。

従来、これら２電極板間を絶縁しつつ一定の間隔を規定
するため、静電容量式圧力センサは第６図に示すように
、プラスチック族のハウジング１０を備えている。この
ハウジング１０は円板状の基部１０ａと、この基部１０
ａの円周部に等間隔で一体に立設され、固定電極板１２
を支持するための複数の第１の台座部１０ｂと、この第
１の台座部ｉｏｂより内周の基部１０ａ上に等間隔で一
体に立設され、取付板１４を支持するための複数の第２
の台座部１０ｃとを備えている。そして、この取付板１
４の中央部には圧力が導入される開口１４ａが形成され
、この開口１４ａを取り囲んで、ダイヤフラム１６がそ
の周縁部を封止されるように、取付板１４上に取り付け
られている。このダイヤフラム１６の頂上部には、固定
電極板１２と平行に可動電極板１８が固定されている。

尚、固定電極板１２は第１の台座部ｉｏｂの先端に固着
されるブツシュ２０を介して固着され、取付板１４はね
じ２２を介して第２の台座部１０ｃに固着されている。

また、ダイヤフラム１６内の空間をエア導入口２４に対
して密閉するために取付板１４と基部１０ａとの間にシ
ールリング２６を設け、全周に渡って封止している。

従来の静電容量式圧力センナは以上のように構成されて
いたので、以下に述べるような問題点が存在する。

まず、前述したように、２つの電極板間の間隙は正確に
規定されていなければならない、しかし、従来の構成で
は固定ｔ８ｉ板１２の位Ｉｔ（即ち、基部１０ａ上面か
らの高さ）は、第１の台座部１０ｂの高さに依存し、可
動電極板１８の位置は、第２の台座部１０ｃの高さ及び
取付板１４の厚さに依存している。このように２つの電
極板間の間隙の大きさは、多数の部材の長さの精度に左
右され、個々の部材のバラツキが累積された状態で、こ
の間隙に現われることになる。このため、この従来の構
成では、２つの電極板間の間隙にバラツキが生じ、従っ
て、各圧力センサ間の性能にバラツキが生じることにな
る。

また、固定電極板１２の第１の台座部ｔａｂへの取り付
けは、第１の台座部ｉｏｂの先端に固定されたブツシュ
２０を介して行なわれている。このため、製造時におい
ては、固定電極板１２は第１の台座部１０ｂにガタ付き
なく取り付けられていたとしても、例えば製造時より高
温の条件下で圧力センサが使用される場合には、プラス
チックス製の台座部ｔａｂは膨張して、その厚さを増す
ことになる。このため、固定電極板１２の取り付は状態
はガタ付き、２つの電極板間の間隙が所定値に維持され
ず出力値がゆらぐことになる。

更に、取付板１４と基部１０ａとの間にシールリング２
６を必要とするなど、部品点数が多くなり、製品の小型
化、低廉化が困難である。

［発明の目的］ この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、この
発明の目的は２つの電極板間の間隙のバラツキを極力小
さくすると共に、所定の値に維持でき、且つ小型化、低
廉化を実現できる静電容量式圧力センサを提供すること
である。

［発明の概要］ 上述した目、的を達成するため、この発明に係る静電容
量式圧力センサは、一部に開口を有した取付板と、開口
を囲むように設けられ、周縁部を封止するように取付板
に取り付けられたダイヤフラムと、このダイヤフラムに
固着された可動電極板と、この可動電極板に平行に間隔
をおいて配設された固定電極板と、前記取付板及び固定
電極板の一方に立設された状態で固定され、先端部に段
部を有する複数のスペーサ体と、前記取付板及び固定電
極板の他方を、スペーサ体の段部に゛弾性的に当接させ
て保持する弾性保持手段とを具偏する事を特徴としてい
る。

［発明の実施例コ 以下に、この発明に係る静電容量式圧力センサの一実施
例を添付図面の第１図乃至第３図を参照して詳細に説明
する。

第１図に示すように、この静電容量式圧力センサ３０は
金属板からなる円板上の取付板３２を備えている。この
取付板３２の略中央部には透孔３２ａが形成されており
、この透孔３２ａにはエア導入用の口金３４が嵌着され
ている。尚、この口金３４には、図示しないが、被検知
部としての、例えば血圧測定用のカフと接続されるチュ
ーブが結合される。尚、この取付板３２の外周部には、
第２図に示すように、３個の膨出部３２ｂを一体に備え
ており、各膨出部３２ｂにはスペーサ取付用の透孔３２
ｃがそれぞれ１２０度間隔をなすように形成されている
。

この取付板３２上には、透孔３２ａを取り囲むように金
属製のダイヤフラム３６が設けられてぃる、このダイヤ
フラム３６の周縁部は取付板３２の上面にハンダ付けに
より封止されるように固着されている。このようにして
、透孔３２ａはこのダイヤフラム３６により封止され、
カフからの空気圧はそのままダイヤフラム３６に作用す
ることになる。

このダイヤフラム３６の頂上部には、取付板３２と平行
になされた平担部３６ａが設けられている。この平担部
３６ａ上に金Ｊ７１製の円板状の可動電極板３８がハン
ダ付けにより固着されている。

一方、前記した取付板３２には、金属製の円板状の固定
電極板４０．が３本のスペーサ４２を介して、可動電極
板３８と所定間隔Ｇだけ離間した状態で取り付けられて
いる。即ち、この固定電極板４０の外周部の３つの膨張
部には、等間隔で３個のスペーサ４２が前記したスペー
サ取付用の透孔３２ｃに対応して、アウトサート成形に
より一体に取り付けられている。

各スペーサ４２は、合成樹脂、例えばポリカーボネイト
から形成され、第３図に示すように、固定電極板４０に
アウトサート成形される基端部４２ａと、この基端部４
２ａの平担で、且つ固定電極板４０と平行になされた係
止面４２ｂに一体に突設され、基端部４２ａより径小に
形成された支軸部４２ｃとから構成されている。即ち、
このスペーサ４２は先端に段部を有するように構成され
ている。尚、固定電極板４０からスペーサ４２の基端部
４２ａの係止面４２ｂまでの距ｗｉＳはスペーサ４２が
取付板３２にアウトサート成形された状態で、固定電極
板４０と可動電極板３８との間隔が前述した値Ｇになる
ように設定されている。

このように構成された固定電極板４０は、これにアウト
サート成形されたスペーサ４２を介して、取付板３２に
取り付けられている。即ち、各スペーサ４２の支軸部４
２ｃは対応する取付板３２の透孔３２ｃ中に挿入されて
いる。このように挿入された状態で、取付板３２はスペ
ーサ４２の支軸部４２ｃに取付けられたばね絹製のブシ
ュナツト４４により、常に取付板３２の上面がスペーサ
４２の係止面４２ｂに弾性的に当接するように付勢され
ている。このブツシュナツト４４は周知の構成であり、
その詳細な説明を省略する、が、中央に支軸部４２ｃが
挿通される透孔が形成され、これの内周部に支軸部４２
０に係止される係止爪が形成され、この係止爪が支軸部
４２Ｃに係止された状態で、これの外周縁が取付板３２
を付勢するように構成されている。

以上のように構成される静電容量式圧力センサ３０にお
いては、口金３４を介して取付板３２とダイヤフラム３
６とにより囲まれる空間内に、カフよりの空気圧が作用
し、この空気圧に応じてダイヤフラム３６は変位する。

従って、このダイヤフラム３６の変位に従って可動電極
板３８も変位し、固定電極板４０との間隔Ｇを変化させ
る。このようにしてカフからの空気圧に応じて圧力セン
サ３０の静電容量は変化し、その変化は電気信号として
取り出されることになる。即ち、カフからの圧力の変化
はこの圧力センサ３０により電気信号に変換されること
になる。

ここで、固定電極板４０と可動電極板３８との間の間隔
Ｇは、前述した距＠Ｓを正確に管理することにより正確
に規定されることになる。このようにして、この一実施
例ではスペーサ４２の１つの距！ＩＳのみを管理すれば
、検出値のバラツキを防止できるようになり、この圧力
センサ３０は非常に実用性の高いものである。

また、取付板３２はブツシュナツト４４により常にスペ
ーサ４２の係止面４２ｂに当接するように付勢されてい
る。このため、たとえスペーサ４２の厚みが変化したと
しても、取付板３２の係止面４２ｂへの当接状態は維持
され、取付板３２のスペーサ４２への取り付は状態がガ
タ付くことはない。従って、前述した間隔Ｇは良好に一
定の値に維持され、検出結果がゆらぐことは防止される
。

更に、取付板３２は固定電極板４０にアウトサート成形
されたスペーサ４２に取り付けられている。このように
して、従来必要とされていたハウジングやシールリング
を不要とし、構成を小型化できると共に、部品点数を減
少させてコストの低廉化を達成することが可能になる。

尚、この発明は上述した一実施例の構成に限定されるこ
となく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可
能である０例えば、スペーサ４２の数は３個に限定され
ることなく、３個以上何個でも良い、また、スペーサ４
２は固定電極板４０にアウトサート成形されるように説
明したが、取付板３２にアウトサート成形されるように
構成しても良い。この場合、固定電極板４０がブツシュ
ナツト４４によりスペーサ４２に弾性的に付勢された状
態で取り付けられることになる。なおまた、前述した実
施例においては、スペーサ４２をアウトサート成形によ
って固定電極板４０、または取付板３２と予め一体化す
るようにしたが、場合によっては取付板３２と固定電極
板４０との間に別設のスペーサを介在させても良い０個
゛えば、第４図示のように上記両者３２．４２の間にプ
ラスチックス族の中空のスペーサ５０を介装して、３者
３２，４２．５０を挿通する絶縁軸体５１をブツシュナ
ツト４４で抜止め保持するようにしても良く、あるいは
第５図示のように、両端に小突起５２ａを持つプラスチ
ックス族のスペーサ５２をブツシュナツト４４で保持す
るようにしても良い。

また、この圧力センサ３０は血圧測定用に限定されるこ
となく、空気圧を測定する全ての圧力センサに通用でき
るものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係る静電容量式圧力セ
ンサは、一部に開口を有した取付板と、開口を囲むよう
に設けられ、周縁部を封止するように取付板に取り付け
られたダイヤフラムと、このダイヤフラムに固着された
可動電極板と、この可動電極板に平行に間隔をおいて配
設された固定電極板と、前記取付板及び固定電極板の一
方に立設された状態で固定され、先端部に段部を有する
複数のスペーサ体と、前記取付板及び固定電極板の他方
を、スペーサ体の段部に弾性的に当接させて保持する弾
性保持手段とを具備する事を特徴としている。従って、
この発明によれば、２つの電極板間の間隙のバラツキを
極力小さくすると共に、所定の値に維持で齢、且つ、小
型化、低廉化を実現できる静電容量式圧力センサが提供
されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る静電容量式圧カセンサの一実施
例を、第２図のＩ−Ｉ’線に沿って切断して示す断面図
、 第２図は静電容量式圧力センサを下方から見た底面図、 第３図は固定電極板及びスペーサを、第２図の’？’−
ＩＩＩ線に沿って切断して示す断面図、第４図および第
５図は各々本発明の他の実施例に係る要部断面図、 第６図は従来の静電容量式圧力センナの構成を示す断面
図である。 図中、３０・・・静電容量式圧力センサ、３２・・・取
付板、３４・・・口金、３６・・・ダイヤフラム、３８
・・・可動電極板、４０・・・固定電極板、４２，５０
゜５２・・・スペーサ、４２ａ・・・基端部、４２ｂ・
・・係止面、４２ｃ・・・支軸部、４４・・・ブツシュ
ナツトである。 第１図 ２Ｃ 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一部に開口を有した取付板と、開口を囲むように
   設けられ、周縁部を封止するように取付板に取り付けら
   れたダイヤフラムと、このダイヤフラムに固着された可
   動電極板と、この可動電極板に平行に間隔をおいて配設
   された固定電極板と、前記取付板及び固定電極板の一方
   に立設された状態で固定され、先端部に段部を有する複
   数のスペーサ体と、前記取付板及び固定電極板の他方を
   、スペーサ体の段部に弾性的に当接させて保持する弾性
   保持手段とを具備する事を特徴とする静電容量式圧力セ
   ンサ。
2. （２）前記スペーサ体は、前記取付板及び固定電極板の
   一方にアウトサート成形により一体に固着されて取り付
   けられている事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の静電容量式圧力センサ。
3. （３）前記スペーサ体は、前記取付板及び固定電極板の
   一方にアウトサート成形により一体に固着されて取り付
   けられる基端部と、この基端部の先端面に一体に成形さ
   れ、基端部より径小の支軸部とを備え、前記段部は基端
   部と支軸部との接合部から構成される事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の静電容量式圧力センサ。
4. （４）前記取付板及び固定電極板の他方は、支軸部が挿
   通される取付穴を備えている事を特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の静電容量式圧力センサ。
5. （５）前記弾性保持手段は、支軸部に一部が係止され、
   前記取付板及び固定電極板の他方に他部が係合されて、
   この他方を基端部の先端面に当接するよう付勢するブッ
   シュナットを備えている事を特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載の静電容量式圧力センサ。