特許 6101596 圧力検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6101596

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】圧力検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/14 20060101AFI20170313BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/14

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-166271(P2013-166271)

(22)【出願日】2013年8月9日

(65)【公開番号】特開2015-34768(P2015-34768A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2016年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】二宮 伸之

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１１３７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１７９９２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−０３３４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０９４７４２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正圧及び負圧の両方を検出可能な圧力検出装置であって、
流体が出入り可能な連通部を有する筐体と、この筐体を仕切って第１空間と第２空間とを形成し、前記連通部に連通する第１空間内の圧力に応じて変形可能なダイヤフラムと、前記第２空間に配置され、前記ダイヤフラムの変形に応じて移動可能な移動部材と、前記ダイヤフラムを変形可能に支持する付勢部材と、前記第２空間に配置され、前記移動部材の移動を検出する検出手段とを具備し、
前記付勢部材は、前記ダイヤフラム側に固定される第１部分と、前記筐体側に固定される第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられた弾性変形可能な変形部とを備えた板ばねからなり、前記第１空間に配設され、
前記筐体は、前記連通部を含む第１ケースと、この第１ケースに取り付けられると共に前記移動部材が収容される第２ケースとを備え、前記第１ケースと第２ケースとによって、前記ダイヤフラムの周縁部と前記付勢部材の第２部分とが挟持されることを特徴とする圧力検出装置。

【請求項2】

前記移動部材は、前記第２空間を形成する前記筐体の内周面に隙間を介して位置する移動体を含み、
前記ダイヤフラムは、前記移動体に取り付けられる基部と、前記基部と前記周縁部との間に位置する薄肉部とを有し、
前記薄肉部は、前記移動体の外周面と前記筐体の内周面との間で前記第２空間側に突出するように折り返されて折り返し部を形成し、当該折り返し部の位置は、前記第１空間内の流体における圧力変化により変位して前記移動部材を移動可能とすることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。

【請求項3】

前記付勢部材は、平面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。

【請求項4】

前記付勢部材は、その中央領域を形成する第１部分と、その外周側領域を形成する円環状の第２部分を備え、当該第２部分と当該第１部分との間には、弾性変形可能な変形部が連なって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。

【請求項5】

前記ダイヤフラムの前記薄肉部は、Ｕ字状をなすよう折り返された形状をなしており、その下部領域において前記折り返し部を形成していることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。

【請求項6】

前記ダイヤフラムは、前記基部から前記第１空間側に突出した突出部を有し、この突出部に前記付勢部材の第１部分が支持されると共に、前記付勢部材の変形部が前記基部から離間していることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。

【請求項7】

前記移動部材は、前記付勢部材の第１部分より外側に位置する領域において、前記ダイヤフラムの基部に固定されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項8】

前記検出手段は、前記移動部材と共に移動する磁石と、この磁石に対向する磁気センサとからなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧力検出装置。

【請求項9】

前記移動部材の移動方向における前記磁石と前記磁気センサとの相対位置を調整する第１調整機構を有することを特徴とする請求項８に記載の圧力検出装置。

【請求項10】

前記移動部材の移動方向に対して交差する方向における前記磁石と前記磁気センサとの相対位置を調整する第２調整機構を有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の圧力検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力検出装置に関し、特に、ダイヤフラムによって仕切られた空間内の圧力を検出することができる圧力検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧力検出対象となる流体の圧力変化に応じてダイヤフラムを変形させ、当該変形量を磁気センサで検出して流体の圧力を検出する圧力検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この圧力検出装置においては、ダイヤフラムによって圧力室と大気圧室とに仕切られ、圧力室内に圧力検出対象となる流体が導入されている。ダイヤフラムの両面には、コイルばねがそれぞれ設けられている。圧力室と大気圧室とが等圧のときに、各コイルばねが発揮する弾性力のバランスによってダイヤフラムが所定位置に保たれる。この状態から、圧力室内の圧力が変化すると、ダイヤフラムが変形し、一方のコイルばねが伸び、他方のコイルばねが縮むように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４７０１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した圧力検出装置においては、コイルばねを２つ必要とするため、１つ目のコイルばねを装着した後、２つ目のコイルばねを装着するときに、１つ目のコイルばねによる力を受けながら装着作業が行われる。このため、２つのコイルばねや、ダイヤフラムを組み立てる作業が困難になるという問題がある。また、大気圧室にもコイルばねが設けられるので、圧力を検出するための磁石や磁気センサ等の検出手段を配置する場所について制約を受けるという問題がある。

【0005】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、レイアウトの制約を緩和することができ、組み立て作業の容易化を図ることができる圧力検出装置を提供することを目的とする。

【0006】

本発明の圧力検出装置は、正圧及び負圧の両方を検出可能な圧力検出装置であって、流体が出入り可能な連通部を有する筐体と、この筐体を仕切って第１空間と第２空間とを形成し、前記連通部に連通する第１空間内の圧力に応じて変形可能なダイヤフラムと、前記第２空間に配置され、前記ダイヤフラムの変形に応じて移動可能な移動部材と、前記ダイヤフラムを変形可能に支持する付勢部材と、前記第２空間に配置され、前記移動部材の移動を検出する検出手段とを具備し、前記付勢部材は、前記ダイヤフラム側に固定される第１部分と、前記筐体側に固定される第２部分と、前記第１部分と第２部分との間に設けられた弾性変形可能な変形部とを備えた板ばねからなり、前記第１空間に配設され、前記筐体は、前記連通部を含む第１ケースと、この第１ケースに取り付けられると共に前記移動部材が収容される第２ケースとを備え、前記第１ケースと第２ケースとによって、前記ダイヤフラムの周縁部と前記付勢部材の第２部分とが挟持されることを特徴とする。

【0007】

上記圧力検出装置によれば、付勢部材を板ばねとしたので、従来の装置のように２つのコイルばねによる付勢力を単一の板ばねによって作用させることができる。従って、コイルばねを２つ設置せずに、単一の板ばねでダイヤフラムを支持でき、それらの組み立て作業の容易化を図ることができる。また、第１空間内に付勢部材が配設されるので、第２空間に配置される検出手段等のレイアウトの自由度を高めることができる。
また、第１ケースと第２ケースとによる挟持という簡単な構成により、ダイヤフラムの周縁部と付勢部材の第２部分を容易に筐体に固定することができる。

【0008】

上記圧力検出装置において、前記移動部材は、前記第２空間を形成する前記筐体の内周面に隙間を介して位置する移動体を含み、前記ダイヤフラムは、前記移動体に取り付けられる基部と、前記基部と前記周縁部との間に位置する薄肉部とを有し、前記薄肉部は、前記移動体の外周面と前記筐体の内周面との間で前記第２空間側に突出するように折り返されて折り返し部を形成し、当該折り返し部の位置は、前記第１空間内の流体における圧力変化により変位して前記移動部材を移動可能とすることが好ましい。この場合には、圧力変化によってダイヤフラムにおける折り返し部の位置が変位することから、ダイヤフラムの反力が発生しにくくなり、圧力検出の精度を高めることができる。

【0009】

上記圧力検出装置において、前記ダイヤフラムは、前記基部から前記第１空間側に突出した突出部を有し、この突出部に前記付勢部材の第１部分が支持されると共に、前記付勢部材の変形部が前記基部から離間していることが好ましい。この場合には、第１空間が負圧となって当該第１空間側にダイヤフラムが変形しても、付勢部材の変形部とダイヤフラムの基部とが接触することを防止でき、当該接触による圧力検出への影響をなくすことができる。

【0011】

上記圧力検出装置において、前記移動部材は、前記付勢部材の第１部分より外側に位置する領域において、前記ダイヤフラムの基部に固定されていることが好ましい。この場合には、ダイヤフラムの基部が移動部材から離れることを防止することができ、薄肉部が不所望な形状に変形することを防ぐことができる。これにより、薄肉部の変形によって意図しない反力が発生することを回避でき、より安定した圧力検出を行うことが可能となる。

【0012】

上記圧力検出装置において、前記検出手段は、前記移動部材と共に移動する磁石と、この磁石に対向する磁気センサとからなることが好ましい。移動部材の移動を検出する検出手段として、移動部材の移動に伴ってＬＣ共振回路の発振周波数を変化させるものが考えられる。しかしながら、このような検出手段においては、共振回路を構成するコイル自体が有する抵抗に起因して検出精度が低下する事態が発生し得る。上記構成によれば、磁石と磁気センサとにより検出手段が構成されることから、そのような検出精度の低下を防止することが可能となる。また、磁気センサをＧＭＲ素子とした場合、磁束の向きを検出することで磁石の磁力が弱くなっても、検出精度を確保することができる。

【0013】

上記圧力検出装置において、前記移動部材の移動方向における前記磁石と前記磁気センサとの相対位置を調整する第１調整機構を有することが好ましい。この場合には、第１調整機構によって移動部材の移動方向における磁石と磁気センサとの相対位置を調整することで、検出する圧力に対する磁気センサの出力特性を調整することができ、複数の製品における出力特性の相違をより良くなくすことができる。

【0014】

上記圧力検出装置において、前記移動部材の移動方向に対して交差する方向における前記磁石と前記磁気センサとの相対位置を調整する第２調整機構を有することが好ましい。この場合には、第２調整機構によって磁石と磁気センサとの相対位置を調整することで、検出する圧力に対する磁気センサの出力特性を調整でき、これによっても、複数の製品における出力特性の相違をより良くなくすことができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、第１空間内に付勢部材としての板ばねが配設されるので、第２空間内におけるレイアウトの制約を緩和することができ、組み立て作業の容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態に係る圧力検出装置の分解斜視図である。

【図2】上記実施の形態に係る圧力検出装置の断面図である。

【図3】上記実施の形態に係る圧力検出装置を組み立てた状態の斜視図である。

【図4】上記実施の形態に係る圧力検出装置が有する下ケースの斜視図である。

【図5】図５Ａ及び図５Ｂは、磁気センサと磁石の位置関係の説明図であり、図５Ｃ及び図５Ｄは、磁気センサの出力と第１空間の圧力との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る圧力検出装置は、例えば、洗濯機などにおける水位変化に伴うエアトラップの圧力検出に用いられるものである。なお、本実施の形態に係る圧力検出装置の用途については、これらに限定されるものではなく、任意の装置の圧力検出に適用可能である。

【0018】

図１は、本実施の形態に係る圧力検出装置１の分解斜視図である。図２は、本実施の形態に係る圧力検出装置１の断面図である。図３は、本実施の形態に係る圧力検出装置１の外観を示す斜視図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図１に示す上下方向及び左右方向を、それぞれ「圧力検出装置１の上下方向」及び「圧力検出装置１の左右方向」と呼ぶものとする。また、図１に示す紙面手前側を「圧力検出装置１の前方側」と呼び、図１に示す紙面奥側を「圧力検出装置１の後方側」と呼ぶものとする。

【0019】

図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る圧力検出装置１は、筐体２を構成する上ケース（第１ケース）３及び下ケース（第２ケース）４を備え、筐体２の内部をダイヤフラム５で仕切って第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２（図２参照）を形成している。上ケース３及び下ケース４は、ダイヤフラム５及び付勢部材６の各外周側を挟み込み、下ケース４の係合凸部４１が、上ケース３の係合穴３１に係合することで一体化されている。ダイヤフラム５の下面側には移動部材７が取り付けられ、移動部材７の柱状部７１には、保持部材８及びねじ部材９が取り付けられている。また、下ケース４には、基板１０が保持されている。なお、上ケース３、下ケース４、移動部材７、保持部材８及びねじ部材９は、例えば、絶縁性の樹脂材料を成形して形成される。

【0020】

上ケース３は、下方側に開口した蓋形状を有し、内部に第１空間Ｓ１を画成するものである。上ケース３の頂壁部３２は、上面視円形状に形成され、その周囲から下方側に延伸する側壁部３３が形成されている。側壁部３３は、円筒状に形成されており、その周方向に所定間隔を隔てて上述した係合穴３１が複数形成されている。側壁部３３の内周における上部位置には、下側を開放する周溝３３ａが形成されている（図２参照）。周溝３３ａの隣接位置には、下方に突出して付勢部材６の上面に接触する突出部３３ｂが形成されている。また、側壁部３３の外周面には、外側（右側）に延伸するように管状の連通部３４が連設され、連通部３４は、第１空間Ｓ１に連通している。連通部３４には、外部からの測定対象となる空気（気体）が通過する図示しない配管が接続される。従って、第１空間Ｓ１には、連通部３４を通して圧力が検出される空気が流入あるいは流出されることとなる。

【0021】

下ケース４は、上方側に開口した容器形状を有し、内部に第２空間Ｓ２を画成するものである。下ケース４の周壁部４２は、概して円筒状に形成されている。周壁部４２の上端には、上方に突出して環状をなすリブ４２ａが形成されており、リブ４２ａは、上ケース３の周溝３３ａ内に挿入される（図２参照）。周壁部４２におけるリブ４２ａの下部内面側には、ダイヤフラム５及び付勢部材６が載置される段部からなる載置部４２ｂが形成されている。周壁部４２の外周面には、上ケース３の係合穴３１に対応する位置に上述した係合凸部４１が複数形成されている。係合凸部４１は、その下部領域の外周縁が係合穴３１の下部内周縁に当接した状態で係合しており、これにより、下ケース４に対して上ケース３が上昇することと、それらが周方向に相対回転することとが規制される。

【0022】

図４は、下ケース４を上方から見た概略斜視図である。図４に示すように、周壁部４２の内周面は円筒に沿う形状に形成されている。周壁部４２の下端側には、上面側に種々の段差を有する底壁部４３が形成されている。底壁部４３は、左側において周壁部４２との間に方形状の第１開口部Ｍ１を形成している。また、底壁部４３の右側では、周壁部４２との間に方形状の第２開口部Ｍ２を形成している。第１開口部Ｍ１は、下ケース４の下側から見たときに、第２空間Ｓ２内に位置する保持部材８を外部に露出できるように形成されている（図２参照）。第２開口部Ｍ２の前後両側には、上下方向に延びる保持溝４４がそれぞれ形成されている。保持溝４４の内部には、基板１０の端部が挿入されて保持されるように構成されている。なお、周壁部４２の内周面は、完全な円筒面とせず、円筒状となる面に対して多少の凹み等を施した形状に形成してもよい。

【0023】

底壁部４３の平面視中央位置には、上下方向に延びる円筒状の案内部４５が形成されている。案内部４５の内部には、ねじ部材９が挿入され、ねじ部材９の上下動と回転とが円滑に案内されるようになる。案内部４５の前後両側には、上下方向に延びる角柱部４６がそれぞれ連設され、各角柱部４６には、ガイド溝４６ａが形成されている。ガイド溝４６ａの内部には、移動部材７の後述するガイド凸部７２ｄが挿入される。

【0024】

ダイヤフラム５は、例えば、ゴム等の弾性材料で成形されている。ダイヤフラム５は、図２に示すように、移動部材７の上面に面接触する円盤状の基部５１を有する。この基部５１の上面中央位置には、突出部５１ａが上方向に突設され、この突出部５１ａは、テーパ面が形成されたフランジ部５１ｂを上端に備えた形状に設けられる。また、基部５１の上面であって突出部５１ａを囲む位置には、円環状リブ５１ｃが突設されている。円環状リブ５１ｃの高さは、フランジ部５１ｂの下端より若干低く形成されている。これにより、円環状リブ５１ｃの上端とフランジ部５１ｂの下端とにより付勢部材６の第１部分６１を上下方向から挟み込んで保持可能となっている。基部５１の下面には、複数の係合突部５１ｄが形成され、各係合突部５１ｄは、移動部材７の後述する係合穴７２ｃに嵌り合うように構成されている。

【0025】

ダイヤフラム５は、その外周に周縁部５２を備えており、この周縁部５２は、上ケース３の突出部３３ｂと、下ケース４の載置部４２ｂとにより挟まれて筐体２に固定される。周縁部５２と基部５１との間には、基部５１よりも薄い厚さの薄肉部５３が連なって形成されている。薄肉部５３は、図２の断面視で第２空間Ｓ２側に凸形状に突出し、Ｕ字状をなすよう折り返された形状をなしており、その下部領域において折り返し部５３ａを形成している。薄肉部５３は、基部５１の上下動により折り返し部５３ａの位置が上下方向に変位するよう変形可能に構成されている。薄肉部５３の厚み及び硬さは、かかる変形によって反力が生じないように設定されている。

【0026】

付勢部材６は、平面視で外形が円形状をなす板ばねからなり、第１空間Ｓ１に配設される。付勢部材６は、その中央領域を形成する第１部分６１を備えている。第１部分６１の面内中央位置には、ダイヤフラム５の突出部５１ａが貫通する丸穴６１ａが形成されている。丸穴６１ａ内に突出部５１ａが貫通すると、円環状リブ５１ｃの上端の上に第１部分６１が載置され、円環状リブ５１ｃの上端とフランジ部５１ｂの下端とにより第１部分６１が挟み込まれる。なお、第１部分６１を載置して支持する突出部を、本実施の形態においては、円環状リブ５１ｃとしているが、第１部分６１を支持できる形状であれば、円環状に限定されない。例えば、突出部５１ａの周囲に、円形状や多角形状をなした複数の突出部を配設したものでも良い。

【0027】

付勢部材６は、その外周側領域を形成する円環状の第２部分６２を備えている。第２部分６２は、ダイヤフラム５の周縁部５２と共に、上ケース３の突出部３３ｂと、下ケース４の載置部４２ｂとにより挟まれて筐体２に固定される。第２部分６２と第１部分６１との間には、弾性変形可能な変形部６３が連なって設けられている。変形部６３は、第１部分６１の周方向９０°間隔毎に４箇所の位置で形成され、それぞれの向きを異ならせただけで、同一の平面形状に形成されている。変形部６３は、平面視で、第１部分６１の外縁から第２部分６２の内縁に向かって蛇行するように延在している。変形部６３は、図２に示す状態から、第１部分６１が上方及び下方の何れの方向に変位しても弾性変形可能となり、当該変位量に比例し、変位方向とは反対方向の力で第１部分６１を付勢する。また、変形部６３は、第１部分６１が円環状リブ５１ｃの上で支持されてダイヤフラム５に固定され、第２部分６２が筐体２に固定された状態で、ダイヤフラム５の基部５１と離間するように配設されている。

【0028】

移動部材７は、基部５１の下面と薄肉部５３とに面接触する移動体７２を有する。移動体７２は、平面視円形の本体板７２ａと、この本体板７２ａの外周に連なって下方に向けられた垂下部７２ｂとを有する。本体板７２ａには、下面中央位置から下方に延びる柱状部７１が連設され、柱状部７１の外周面には、雄ねじ７１ａが形成されている。本体板７２ａの面内４箇所の位置には係合穴７２ｃが形成され、この係合穴７２ｃに係合突部５１ｄが挿入された状態で係合することで、基部５１の下面に移動体７２が固定されている。係合穴７２ｃ及び係合突部５１ｄは、平面視で、第１部分６１より外側に位置している。垂下部７２ｂは、下ケース４における周壁部４２の内周面に隙間を介して位置しており、この隙間に薄肉部５３が配設されている。垂下部７２ｂには、内方に突出する一対のガイド凸部７２ｄ（図１で一方のみ図示）が連設されている。ガイド凸部７２ｄは、ガイド溝４６ａ（図４参照）内に挿入されて移動体７２における周方向の回転を規制し、且つ、ガイド溝４６ａ内で上下方向にスライド自在に構成されている。

【0029】

保持部材８は、内部に柱状部７１が挿通される貫通穴８１ａを有する貫通部８１を備えている。貫通穴８１ａは、柱状部７１の外面と非接触となる内径寸法に設定され、柱状部７１と保持部材８とが柱状部７１の軸線周りで相対回転可能に設けられる。貫通部８１の右側には、下方を開口する保持凹部８２が形成されている（図２参照）。保持凹部８２には、後述する磁石１３が受容されて保持される。貫通部８１の左側には、腕状をなす一対の突出部８３が連なって形成されている。各突出部８３の突出方向は、左方向となっており、移動部材７の移動方向となる上下方向に交差する方向に向けられている。

【0030】

ねじ部材９は、内周面に雌ねじ９１ａが形成された円筒状のねじ本体９１を有する（図２参照）。雌ねじ９１ａは、柱状部７１の雄ねじ７１ａと噛み合い、ねじ本体９１を柱状部７１の軸線周りに回転させることで、当該軸線方向（上下方向）にねじ本体９１を移動可能に構成されている。ねじ本体９１の外径寸法は、案内部４５の内径寸法より若干小さく設定されている。これにより、案内部４５の内周面でねじ本体９１の回転が案内され、且つ、ねじ本体９１の上下移動も案内される。ねじ本体９１の底部には六角穴９１ｂが形成され、この六角穴９１ｂに六角レンチ等の工具を挿入してねじ本体９１を回転操作可能に構成される。ねじ本体９１の上部には、保持部材８を支持する支持部９２が形成されている。支持部９２は、ねじ本体９１の上部から外向き突出するフランジ状に形成され、貫通部８１の下面が接した状態で保持部材８を下方から支持している。

【0031】

ねじ本体９１の上部には、一対の係止片９３が上方に突出するよう形成されている。各係止片９３は、保持部材８の貫通穴８１ａに挿通され、この挿通によって、ねじ部材９に対し、保持部材８が前後及び左右方向に移動することが規制される。各係止片９３は、先端が鉤状に形成され、保持部材８の貫通穴８１ａに挿通された状態で貫通部８１の上面に係止可能に設けられている。この係止状態で、支持部９２と係止片９３とにより保持部材８が上下方向から挟み込まれ、ねじ部材９に対し、保持部材８が上下方向に移動することが規制される。従って、ねじ部材９及び保持部材８は一体化された状態となり、この状態で、ねじ本体９１の軸線周りにおいて、それらを相対回転可能に構成されている。また、係止片９３による係止状態では、保持凹部８２の開口側が支持部９２によって閉塞され、後述する磁石１３が保持凹部８２から脱落不能になっている。なお、移動部材７とねじ部材９とが結合された状態において、ねじ部材９は、保持部材８を柱状部７１に対して回転可能に支持する。この保持部材８及びねじ部材９は、磁石１３と磁気センサ１２との相対位置を調整可能な後述する第２調整機構を構成する。

【0032】

基板１０は、上半部領域の前後両端側を保持溝４４内に差し込んだ状態で固定される。基板１０は、ハーネス１１を介して不図示の外部装置と電気的に接続されている。基板１０には、磁気センサ１２が実装され、この磁気センサ１２は、磁気抵抗効果素子の一種であるＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子によって構成されている。ＧＭＲ素子は、基本的な構成として、交換バイアス層（反強磁性層）、固定層（ピン止め磁性層）、非磁性層及び自由層（フリー磁性層）をウエハー（図示せず）上に積層して形成されている。磁気センサ１２は、保持部材８に保持された磁石１３における磁束の向きを検出可能に設けられている。磁石１３は、磁気センサ１２側となる右側がＮ極、磁気センサ１２側とは反対側となる左側がＳ極となり、左右方向で互いに異極となるように着磁されている。ここで、磁気センサ１２及び磁石１３により移動部材７の移動を検出する検出手段が構成される。

【0033】

次に、圧力検出装置１の組み立て方法について説明する。先ず、保持部材８の保持凹部８２内に磁石１３を挿入（圧入）してから、貫通穴８１ａに各係止片９３を挿通して貫通部８１に係止する。これにより、保持部材８とねじ部材９とが一体化され、保持凹部８２が支持部９２で閉塞されて磁石１３が保持部材８から脱落しないように保持される。

【0034】

次いで、一体化した保持部材８及びねじ部材９に対し、移動部材７を結合する。この結合では、貫通穴８１ａ内に柱状部７１の先端を通過させ、雄ねじ７１ａをねじ本体９１の雌ねじ９１ａに噛み合わせてねじ結合する。このねじ結合により、六角穴９１ｂに工具を挿入して柱状部７１の軸線周りに回転操作することで、保持部材８とねじ部材９とを柱状部７１の延在方向である軸線方向（上下方向）に移動することが可能となる。

【0035】

また、移動部材７には、移動体７２の上方から被せるようにダイヤフラム５を取り付ける。この取り付けにおいては、移動体７２の係合穴７２ｃに対し、ダイヤフラム５の係合突部５１ｄを挿入して嵌合する。これにより、基部５１と移動体７２の本体板７２ａとが上下に重なり合うように移動部材７とダイヤフラム５とが一体となる。

【0036】

ダイヤフラム５の上面側には、付勢部材６を取り付ける。この取り付けにおいては、第１部分６１の丸穴６１ａ内に突出部５１ａを挿入し、円環状リブ５１ｃの上端とフランジ部５１ｂの下端とにより付勢部材６を上下方向から挟み込む。このとき、周縁部５２の上面に付勢部材６における第２部分６２の外周下面が面接触し、基部５１の上面から変形部６３が離間して非接触となる。

【0037】

以上により、保持部材８（保持される磁石１３を含む）、ねじ部材９、移動部材７、ダイヤフラム５及び付勢部材６が一体に組み立てられたユニットとなり、このユニットを下ケース４の上方から収納する。この収納にあたり、案内部４５内にねじ本体９１を挿入し、且つ、ガイド溝４６ａに移動部材７のガイド凸部７２ｄを差し込んだ状態とする。また、保持部材８の突出部８３が第１開口部Ｍ１の大まかに真上に位置するよう位置合わせし、ダイヤフラム５の周縁部５２を下ケース４の載置部４２ｂに載せる。この状態から、下ケース４の上部領域に上ケース３を被せるように配設した後、上ケース３の係合穴３１に係合凸部４１を係合する。これにより、筐体２として上ケース３及び下ケース４が一体となり、周縁部５２及び付勢部材６の第２部分６２が、載置部４２ｂと上ケース３の突出部３３ｂとにより挟み込まれる。この状態で、付勢部材６によってダイヤフラム５が上方から支持され、ダイヤフラム５から、移動部材７と、これにねじ結合されたねじ部材９と、ねじ部材９に保持される保持部材８とが吊り下げられたような状態となる。

【0038】

基板１０は、下ケース４の第２開口部Ｍ２を通じて、前後両端側を保持溝４４内に差し込んだ状態として固定する。この固定の手段としては、保持溝４４への圧入としたり、接着剤を用いた接着としたりすることができる。

【0039】

なお、上述の圧力検出装置１の組立方法については、一例を示したものであり、これに限定されるものではなく、組み立ての順序等、適宜変更が可能である。図２及び図３に示すように、各構成部材が組み立てられた状態とすることができれば、どのような組立方法を採用しても良い。

【0040】

このように圧力検出装置１を組み立てると、上ケース３とダイヤフラム５とによって第１空間Ｓ１が形成される。第１空間Ｓ１に配設される構成部材は、付勢部材６だけとなり、付勢部材６の中央位置となる第１部分６１に突出部５１ａ及び円環状リブ５１ｃを介してダイヤフラム５の基部５１が固定されている。

【0041】

圧力検出装置１を組み立てた状態において、下ケース４におけるダイヤフラム５の下方には第２空間Ｓ２が形成される。第２空間Ｓ２には、移動部材７と、移動部材７にねじ結合されるねじ部材９と、ねじ部材９に係止される保持部材８と、基板１０とが配設されている。従って、保持部材８に保持される磁石１３と、基板１０に実装される磁気センサ１２とにおいても、第２空間Ｓ２に配設されている。

【0042】

下ケース４に第１開口部Ｍ１及び第２開口部Ｍ２が形成されるので、第２空間Ｓ２は、大気圧と等圧に設定される。一方、第１空間Ｓ１は、上ケース３の連通部３４を閉塞すると密閉された空間となり、その圧力は、連通部３４を通過して第１空間Ｓ１に流入する空気によって変化する。ここで、例えば、図２に示すように、付勢部材６の上面及び下面が水平な状態なときに、第１空間Ｓ１の圧力が大気圧と等圧になるとする。この状態から、第１空間Ｓ１が大気圧より高圧の正圧となると、第１空間Ｓ１の容積が膨張しようとすることから、基部５１を押し下げる力が作用して下方に変位する。この変位によって、付勢部材６の各変形部６３が変形し、基部５１が上昇するような弾性力を発揮する。そして、第１空間Ｓ１の圧力と、各変形部６３の弾力とが均衡する位置まで基部５１が下方に向かって変位する。また、第１空間Ｓ１が大気圧より低圧の負圧となった場合には、第１空間Ｓ１の容積が縮小しようとすることから、基部５１を引き上げる力が作用して上方に変位する。この変位によって、付勢部材６の各変形部６３が変形し、基部５１が下降するような弾性力を発揮する。そして、第１空間Ｓ１の圧力と、各変形部６３の弾力とが均衡する位置まで基部５１が上方に向かって変位する。

【0043】

ここで、ダイヤフラム５において、基部５１が上下方向に移動する際、薄肉部５３の折り返し部５３ａの位置が上下方向に変位するように変形する。この変形では、ダイヤフラム５は、基部５１が殆ど変形せずに薄肉部５３だけが変形するようになる。また、基部５１の上下移動に応じて移動部材７も同一の移動量で上下に移動し、ひいては、ねじ部材９を介して支持される保持部材８及びこれに保持される磁石１３も同様に上下に移動する。従って、第１空間Ｓ１の圧力変化に比例して、磁石１３を上下方向に変位させることができ、この変位量を後述するように検出することで、第１空間Ｓ１の圧力を検出する。

【0044】

次に、本実施の形態に係る圧力検出装置１が有する第１調整機構と、第１調整機構による調整方法について説明する。第１調整機構は、上述の柱状部７１と、ねじ部材９とを備え、移動部材７の移動方向（上下方向）における磁石１３と磁気センサ１２との相対位置を調整可能に設けられている。この位置調整においては、先ず、第１開口部Ｍ１に棒状の治具（不図示）を挿入し、一対の突出部８３の間に治具を通して保持部材８の回転を規制する。柱状部７１の雄ねじ７１ａと、ねじ部材９の雌ねじ９１ａとは噛み合っているので、ねじ部材９の六角穴９１ｂに工具を挿入して回転操作することによって、ねじ部材９及び保持部材８が上下方向に移動する。保持部材８には磁石１３が保持されるので、磁石１３も保持部材８と共に上下方向に移動し、磁気センサ１２に対する磁石１３の上下方向の相対位置が調整される。なお、治具によって保持部材８の回転が規制されるので、ねじ部材９を回転操作しても、貫通穴８１ａにおいて係止片９３が空回りし、磁石１３が左右方向で磁気センサ１２に対向するよう保持部材８の向きが保たれる。

【0045】

次いで、本実施の形態に係る圧力検出装置１が有する第２調整機構と、第２調整機構による調整方法について説明する。第２調整機構は、相対回転可能なねじ部材９及び保持部材８を備え、移動部材７の移動方向（上下方向）に対して交差する方向であって、磁石１３の各極を結ぶ方向（左右方向）と交差する方向、すなわち、前後方向（図２の紙面と交差する円弧に沿った方向）における磁石１３と磁気センサ１２との相対位置を調整可能に設けられている。この位置調整においては、先ず、六角穴９１ｂに工具を挿入することで、柱状部７１の周方向にねじ部材９が回転することを規制し、ねじ部材９及び磁石１３（保持部材８）が上下に移動することを規制した状態とする。この状態で、上述の治具を第１開口部Ｍ１に挿入し、治具によって突出部８３を前後方向に変位させることで、柱状部７１及びねじ部材９の係止片９３周りで保持部材８を回転する。すると、保持部材８の右端側に保持された磁石１３が前後方向に移動し、磁石１３と磁気センサ１２との相対位置が調整される。

【0046】

次に、磁気センサ１２の出力の調整について図５を参照して説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、磁気センサ１２と磁石１３の位置関係の説明図であり、図５Ａは正面図、図５Ｂは、図５Ａの左側面図である。また、図５Ｃ及び図５Ｄは、磁気センサ１２の出力と第１空間Ｓ１の圧力との関係を示すグラフである。なお、磁気センサ１２の出力調整は、本実施の形態では、製造時や製品出荷前等、圧力検出装置１での圧力検出を行う前段階において、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２の等圧状態で行われるものである。

【0047】

上述したように圧力検出装置１を組み立てた際、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、磁石１３は磁気センサ１２から後方向及び左方向に離れて配設される。この磁石１３と磁気センサ１２との位置関係において、磁気センサ１２は、磁石１３の磁束の向きを検出することで、磁石１３の上下方向の変位量に比例して出力電圧が増減するよう構成されている。具体的には、磁気センサ１２は、磁石１３が下方に変位する程、出力電圧が大きくなり、磁石１３が上方に変位する程、出力電圧が小さくなるように構成されている。上述のように、磁石１３の上下方向の変位量は、第１空間Ｓ１の圧力変化に比例するので、図５Ｃ及び図５Ｄのグラフにおいて実線で示すように、第１空間Ｓ１の圧力が上昇するに従って出力電圧が大きくなる比例関係にある。

【0048】

図５Ａ及び図５Ｂに示す状態から、第１調整機構によって磁石１３を上下方向に移動することができる。磁石１３を下方に移動すると、磁気センサ１２の出力電圧が大きくなるので、図５Ｃのグラフにおいて、実線の上方に位置する点線で示すように磁気センサ１２の出力電圧が設定される。一方、磁石１３を上方に移動すると、磁気センサ１２の出力電圧が小さくなるので、図５Ｃのグラフにおいて、実線の下方に位置する点線で示すように磁気センサ１２の出力電圧が設定される。これにより、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２の等圧状態において、第１調整機構によって磁石１３を上下方向に移動することで、出力電圧を一定値に設定する原点調整を行うことができる。更に、複数の圧力検出装置１を製造する場合、各圧力検出装置１において、検出する圧力に対する出力電圧を一定に保つことができ、圧力検出装置１毎に出力がばらつくことを回避することができる。

【0049】

また、図５Ａ及び図５Ｂに示す状態から、第２調整機構によって磁石１３を前後方向に移動することができる。磁石１３を前方に移動すると、磁気センサ１２に磁石１３が接近するので、図５Ｄのグラフにおいて、実線より急勾配となる点線で示すように磁気センサ１２の出力電圧が設定される。一方、磁石１３を後方に移動すると、磁気センサ１２から磁石１３が離れるので、図５Ｄのグラフにおいて、実線より緩勾配となる点線で示すように磁気センサ１２の出力電圧が設定される。これにより、第２調整機構によって磁石１３を前後方向に移動することで、図５Ｄのグラフにおける傾き（単位圧力当たりの出力電圧）を一定に調整でき、この調整を複数の圧力検出装置１に対して行うことで、圧力検出装置１毎に出力がばらつくことを回避することができる。

【0050】

なお、各調整機構による位置調整を行い、磁気センサ１２の出力調整が完了した後、各調整機構において相対変位可能な柱状部７１、ねじ部材９及び保持部材８は接着剤によって固定される。この接着剤の注入は、第１開口部Ｍ１を通じて第２空間Ｓ２内に不図示のノズルを挿入することにより行われる。

【0051】

次に、本実施の形態に係る圧力検出装置１による第１空間Ｓ１の圧力検出方法について説明する。上述したように、連通部３４を出入りする気体によって第１空間Ｓ１の圧力が変化すると、この圧力変化に比例して、磁石１３が上下方向に変位する。そして、磁石１３が変位すると、磁気センサ１２における磁石１３の磁束の向きも変化する。この磁束の向きの変化によって磁気センサ１２の出力電圧が変化し、当該出力電圧と原点調整した時点の出力電圧との差によって、磁気センサ１２における出力電圧の変化特性から、第１空間Ｓ１の圧力値が求められる。

【0052】

以上説明したように、本実施の形態に係る圧力検出装置１においては、付勢部材６を単一の板ばねとしたので、付勢部材６の穴６１ａに突出部５１ａを挿通してからダイヤフラム５を下ケース４に配設することで、付勢部材６の組み付けを完了でき、２つのコイルばねを用いた従来装置に比べ、組み立ての作業性を改善することができる。しかも、第１空間Ｓ１が正圧となって基部５１が下降する場合だけでなく、第１空間Ｓ１が負圧となって基部５１が上昇する場合でも、板ばねとなる付勢部材６によって付勢力を発揮することができる。これにより、第１空間Ｓ１が正圧だけでなく負圧になっても、圧力変化に比例して基部５１や磁石１３が変位するように薄肉部５３を変形させることができ、正圧及び負圧の両方を検出することが可能となる。

【0053】

また、第１空間Ｓ１に付勢部材６が配設され、第２空間Ｓ２には付勢部材６を配設しなくてよいので、第２空間Ｓ２にスペースの余裕ができ、第２空間Ｓ２内に位置する各部材のレイアウトや形状等の設計上の自由度を高めることができる。

【0054】

更に、第１空間Ｓ１の圧力変化により、ダイヤフラム５では、折り返し部５３ａの位置が変位するよう薄肉部５３を変形して基部５１が上下に変位するので、薄肉部５３の変形による反力を抑制でき、基部５１の変位量と第１空間Ｓ１の圧力との比例関係を維持して圧力検出の精度を高めることができる。

【0055】

また、付勢部材６の変形部６３が基部５１の上面から離れた位置関係となるので、特に、第１空間Ｓ１が負圧となるような圧力変化によって、変形部６３と基部５１とが接触することを防止することができる。これにより、変形部６３が意図しない形状に変形することを回避でき、付勢力を安定して発揮して圧力検出を安定して行うことができる。

【0056】

更に、平面視で第１部分６１より外側に位置する係合穴７２ｃ及び係合突部５１ｄが係合することで、ダイヤフラム５に移動部材７が固定されるので、基部５１と移動体７２とが離れて薄肉部５３が不所望の形状に変形することを防止することができる。

【0057】

また、移動部材７の移動を検出する検出手段として、移動部材７の移動に伴ってＬＣ共振回路の発振周波数を変化させるものが考えられる。しかしながら、このような検出手段においては、共振回路を構成するコイル自体が有する抵抗に起因して検出精度が低下する事態が発生し得る。上記実施の形態によれば、磁石１３と磁気センサ１２とにより検出手段が構成されることから、そのような検出精度の低下を防止することが可能となる。また、磁気センサ１２をＧＭＲ素子としたので、磁石１３の磁力が弱くなっても、検出精度を確保することができる。

【0058】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0059】

例えば、上記の実施の形態においては、第１空間Ｓ１に流れ込む流体を空気としたが、他の気体としたり、水や湯水等の液体としたりしてもよい。

【0060】

また、ダイヤフラム５は、薄肉部５３等を有する形状としたが、上記実施の形態のように機能し得る限りにおいて、任意の形状を採用することができる。但し、上記実施の形態のように基部５１や薄肉部５３を有する構成とした方が、検出する圧力の変化に伴うダイヤフラム５の反力が発生しにくくなる点等の理由から有利となる。

【0061】

更に、磁気センサ１２は、移動部材７の移動を検出できる限りにおいて、ホールＩＣに変更してもよい。また、磁気センサ１２は、コイル（Ｌ）に挿入される鉄心（コア）の量の変位によって、コイル（Ｌ）と、このコイル（Ｌ）に並列接続されたコンデンサ（Ｃ）とで構成されるＬＣ共振回路の発振周波数が変動する検出装置に変更してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ 圧力検出装置
２ 筐体
３ 上ケース（第１ケース）
３４ 連通部
４ 下ケース（第２ケース）
５ ダイヤフラム
５１ 基部
５１ａ 突出部
５１ｃ 円環状リブ（突出部）
５２ 周縁部
５３ 薄肉部
５３ａ 折り返し部
６ 付勢部材
６１ 第１部分
６２ 第２部分
６３ 変形部
７ 移動部材
７２ 移動体
１２ 磁気センサ
１３ 磁石
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】