JPS6316994Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧力値を電気信号として検出する圧
力変換装置に関するものである。

従来、この種の圧力変換装置として、例えば特
公昭49−23916号公報において提供されたものが
知られている。ここに示される圧力変換装置は、
フラツトダイアフラムの周縁部を二つの金属部材
で挟持し、そのフラツトダイアフラムと対向して
固定電極を配し、フラツトダイアフラムの中心部
を検出すべき差圧、又は圧力に応じて変位させ、
このダイアフラムと固定電極との間の静電容量を
検出するものである。ところで、この従来の圧力
変換装置においてはダイアフラムを挟持する部材
とダイアフラムとの熱膨張率に差があると、熱歪
を生じて、ダイアフラムの張力が変化し、検出出
力に誤差を生ずるという欠点があつた。また、上
記圧力変換装置は、前記ダイアフラムが、装置本
体に固定され、更にこの本体には圧力導入パイプ
等を接続するためのフランジが締付けられるが、
これにより生ずる機械的歪がダイアフラムの張力
に影響を及ぼし、出力誤差を生ずるという欠点も
あつた。

また、本出願人は、上記の欠点を除去した圧力
変換装置として第１図ないし第３図に示す圧力変
換装置を提案した（実願昭56−76283号）。図につ
いて説明すると、符号１は、本体である。この本
体１の基部１ａには、受圧要素としてのベローズ
２が固定されている。ベローズ２は、本体１に穿
設された孔３を通して圧力Ｐが導入されるように
なつている。また、本体１の電極支持部１ｂに
は、中間部に肉薄部４ａの形成された板状の移動
電極４の一端部（固定端部）４ｂが固定されてい
る。そしてこの移動電極４の肉薄部４ａより遊端
部４ｃ側に位置する部位と、前記ベローズ２の可
動端２ａの中央部との間がロツド５によつて連結
されている。

また、移動電極４の両面側には、この移動電極
４を挟んで対向するように、板状の固定電極６，
７が配設されている。これらの固定電極６，７
は、各々の一端部が移動電極４の遊端部４ｃにス
テム８を介して固定されており、更に各電極４，
６，７の間は、電気的に絶縁されている。また、
上記固定電極は、各々の中間部６ａ，７ａにおい
て各々の先端部側が移動電極４の肉薄部４ａより
固定端部４ｂ側の部分と近接して対向するように
折曲加工されている。このような構成において、
各電極４，６，７の互いに近接する部位が各々電
極部４ｄ，６ｄ，７ｄとなつており、電極部４ｄ
と６ｄとは第１の可変容量素子C₁を、また電極
部４ｄと７ｄとは第２の可変容量素子C₂を構成
している。なお、固定電極７には、前記ロツド５
を挿通させるための孔が穿設されている。

更に、移動電極４の電極部４ｄと固定電極６の
電極部６ｄとが近接対向している部分の間隔は、
第３図に示すように移動電極４の固定端部４ｂに
近づくに従つて徐々に大きくなり、どの部分の間
隔をとつても電極部４ｄと６ｄとの初期間隔（移
動電極４の変位がゼロのときの間隔）D₀及びD₁
と、移動電極４の変位に伴なう電極部４ｄと６
ｄ，７ｄとの間隔の変化量d₀及びd₁との比が等し
くなる（すなわちd₀／D₀＝d₁／D₁となる）よう
になつている。また、図示しないが、電極部７ｄ
と４ｄとにおいても、電極部６ｄと４ｄとの配置
と同様に配置されている。そして、このような構
成によつて、後に述べる移動電極４の変位と出力
とが直線関係となつている。

次に、上記のように構成された圧力変換装置の
動作を説明する。ベローズ２に圧力Ｐが加えられ
ると、移動電極４が本体１から離れる方向（第１
図中の矢印Ａ方向）に変位され、これに伴い固定
電極６の電極部６ｄが、移動電極４の電極部４ｄ
に接近し、また固定電極７の電極部７ｄが、移動
電極４の電極部４ｄから離れる。よつて第１の可
変容量素子C₁の静電容量は、増加し、第２の可
変容量素子C₂の静電容量は減少する。従つて、
第１の可変容量素子C₁と第２の可変容量素子C₂
とで静電容量が差動的に変化し、この変化を検出
することによつて圧力に対応する電気信号が得ら
れる。

また、上記の圧力変換装置においては、前述し
たように電極部４ｄと６ｄ，７ｄとの間の初期間
隔Ｄに対する電極部４ｄと６ｄ，７ｄとの間隔の
変化量ｄとの間には、変化量ｄの値及び電極上の
位置に関係なく常にd₀／D₀＝d₁／D₁＝ｄ／Ｄと
なる。この関係式を考慮して第１の可変容量素子
C₁の静電容量Ｃ(1)と第２の可変容量素子C₂の静
電容量Ｃ(2)との和と差の比Ｒを作ると、 Ｒ＝Ｃ(1)−Ｃ(2)／Ｃ(1)＋Ｃ(2)＝ｄ／Ｄ という関係式が得られる。この式においてＤは、
定数であり、またｄは、圧力に比例する量である
ために上記の静電容量の比Ｒは圧力に比例する。

従つて上記の圧力変換装置によれば、第１及び
第２の可変容量素子C₁，C₂の静電容量Ｃ(1)，Ｃ
(2)に基づいて圧力に比例する電気信号を得ること
ができるという長所を有する。

また、上記のように構成した圧力変換装置は、
その移動電極４が、その一端部についてのみ固定
されているので、温度変化による熱歪や機械的締
付け力による歪等が可変容量素子C₁，C₂の静電
容量にほとんど影響することがなく、従つて検出
値に誤差の生ずることがないという長所を有す
る。

しかしながら、上記の圧力変換装置において
は、その移動電極４が円弧運動をする片持ばり構
造となされた上で、圧力に対応する移動電極４の
変位と検出信号とを直線関係とするために、第３
図に示すように固定電極６，７の電極部６ｄ，７
ｄを、移動電極４の電極部４ｄに対して所定の傾
きをもつて配置する必要がある。このため上記の
圧力変換装置は、部品製造及び組立作業等が難し
いという問題を有していた。

本考案は、上記の事情に鑑み、部品製造及び組
立作業を簡易化できるうえに、熱歪や機械的歪に
より出力誤差の生じることがなく、しかも入力と
しての圧力と出力信号とが直線関係となる圧力変
換装置を提供することを目的とするものである。

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第４図ないし第６図は、本考案の一実施例を示
す図である。これらの図において第１図ないし第
３図と同一の構成要素には、同一符号を付してそ
の説明を省略する。

これらの図中、符号１４は、移動電極である。
この移動電極１４は、弾性を有する板体からな
り、その一端部（固定端）１４ｂが、本体１の電
極支持部１ｂに固定されている。この移動電極１
４の他端部（遊端部）１４ｃには、該移動電極１
４を挟んで対向するように固定電極１６，１７が
ステム８を介して固定されている。そして、移動
電極１４の電極部１４ｄと固定電極１６，１７の
各電極部１６ｄ，１７ｄとは互いに平行となるよ
うに配設され、固定電極１６の電極部１６ｄと移
動電極１４の電極部１４ｄとによつて第１の可変
容量素子C₁₁が、また固定電極１７の電極部１７
ｄと移動電極１４の電極部１４ｄとによつて第２
の可変容量素子C₁₂が構成されている。

この場合、移動電極１４は、第５図に示すよう
に、平面視外形が四角形の板状に形成されたもの
であつて、その中間部にコ字状の孔１８が穿設さ
れたものである。そして孔１８の内側は、遊端部
１４ｃ側から固定端部１４ｂに向けて延出する舌
片状の連結部１８ａとなつている。また、孔１８
の外側は、その幅が連結部１８ａに比べて狭く形
成された板部１４ｅ，１４ｆとなつている。これ
らの板部１４ｅ，１４ｆは、電極部１４ｄ及び係
合部１８ａに比べて剛性がより小さく、より変形
（弾性変形）し易い。そして各板部１４ｅ，１４
ｆの両端部は、第１の折曲部１９，１９及び第２
の折曲部２０，２０となつている。

また、上記の移動電極１４の係合部１８ａとベ
ローズ２との間は、ロツド５によつて連結されて
いる。

次に、上記のように構成された圧力変換装置の
動作を説明する。

ベローズ２に圧力Ｐを導入すると、移動電極１
４の係合部１８ａには、ロツド５を介して第６図
中の矢印Ｂ方向の力が作用する。このような力
は、第１の折曲部１９，１９に関して板部１４
ｅ，１４ｆに図において右回転方向のモーメント
として作用し、従つて第１の折曲部１９，１９よ
り遊端部１４ｃ側が、矢印Ｂ方向に変形される。
また、第２の折曲部２０，２０に関しては、遊端
部１４ｃに図において左回転方向のモーメントと
して作用し、従つて第２の折曲部２０，２０より
遊端部１４ｃ側が矢印Ｂと逆の方向に、前記第１
の折曲部１９，１９と同程度変形される。このよ
うな移動電極１４の変形は、第６図中の各寸法
t₁，t₂，l₁〜l₃等を適切に選定することによりなさ
れるものである。上記のような折曲部１９，１
９，２０，２０の変形によつて移動電極１４の遊
端部１４ｃは、電極部１４ｄに対して平行移動さ
れる。従つて遊端部１４ｃに固定された固定電極
１６，１７は、その電極部１６ｄ，１７ｄが移動
電極１４の電極部１４ｄに対して平行状態を保つ
て変位するものである。

上記のように、本考案による圧力変換装置は、
各電極部１４ｄ，１６ｄ，１７ｄが常に平行状態
を保つて圧力に対応した変位を生じ、第１及び第
２の可変容量素子C₁₁，C₁₂の静電容量が変化し、
これによつて圧力に対応した出力信号を得るもの
である。

上記の圧力変換装置によれば、各電極部１４
ｄ，１６ｄ，１７ｄの間を常に平行に保ち得るの
で圧力に対して直線関係となる圧力信号が容易に
得られ、同時に前記従来の圧力変換装置の場合の
ように各電極部間の配置に所定角度を持たせる必
要がないため部品製造や組立作業等が簡易化され
る。

更に、移動電極１４が片持ばり構造となつてい
るために、熱歪、機械的歪等により出力誤差を生
ずることがほとんどないものである。

以上、説明したように、本体と、該本体に一端
が固定された受圧要素と、一端が前記本体に固定
された電極部と該電極部の他端に設けられ可撓性
を有する第一折曲部と該第一折曲部に一端が固定
された板部と該板部の他端に設けられ可撓性を有
する第二折曲部と該第二折曲部に一端が固定され
た他端部と該他端部に一端が固定され前記板部に
平行に折返して設けられ前記受圧要素の他端が接
続される連結部とからなる板状の移動電極と、該
移動電極を挟んで対向して配置され該移動電極の
他端部に電気的に絶縁されて一端が取付けられ他
端が前記移動電極の電極部と静電容量電極を構成
する固定電極とを具備してなる圧力変換装置を構
成したので、前記移動電極の電極部ガ前記固定電
極に対して平行移動するようにしたものであるか
ら、片持ばり構造の移動電極の長所を生かして熱
歪や機械的歪による出力誤差を生じないと同時
に、入力としての圧力と出力信号とが直線関係と
なり、かつ部品製造や組立作業の簡易化を図るこ
とができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本出願人が提案した従来の圧力変換
装置の側面図、第２図は、第１図に示す圧力変換
装置の移動電極の平面図、第３図は、第１図に示
す圧力変換装置における移動電極と固定電極との
配置状態を示す説明図、第４図は、本考案の一実
施例を示す側面図、第５図は、第４図に示す圧力
変換装置の移動電極を示す平面図、第６図は、同
移動電極と固定電極との動作を示すための説明図
である。 １……本体、２……ベローズ（受圧素子）、５
……ロツド、８……ステム、１４……移動電極、
１４ｂ……移動電極の固定端部、１４ｃ……移動
電極の他端部、１４ｄ……移動電極の電極部、１
４ｅ，１４ｆ……板部、１６，１７……固定電
極、１６ｄ，１７ｄ……固定電極の電極部、１８
……孔、１８ａ……連結部、１９……第一の折曲
部（剛性の小さい部分）、２０……第２の折曲部
分（剛性の小さい部分）、C₁₁……第１の可変容量
素子、C₁₂……第２の可変容量素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体と、該本体に一端が固定された受圧要素
   と、一端が前記本体に固定された電極部と該電極
   部の他端に設けられ可撓性を有する第一折曲部と
   該第一折曲部に一端が固定された板部と該板部の
   他端に設けられ可撓性を有する第二折曲部と該第
   二折曲部に一端が固定された他端部と該他端部に
   一端が固定され前記板部に平行に折返して設けら
   れ前記受圧要素の他端が接続される連結部とから
   なる板状の移動電極と、該移動電極を挟んで対向
   して配置され該移動電極の他端部に電気的に絶縁
   されて一端が取付けられ他端が前記移動電極の電
   極部と静電容量電極を構成する固定電極とを具備
   してなる圧力変換装置。