JPS6339619Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は自動車におけるエアフイルタの目づま
り等を検出するに好適な静電容量式圧力検出装置
に関するものである。

［従来技術］ 従来、例えば自動車における空気圧を検出する
装置としては、ダイヤフラムと差動トランスを組
み合わせ、ダイヤフラムの動きをダイヤフラムに
固定されたフエライトの動きに変えて差動トラン
スの差電圧により圧力を検出しているものがあ
る。

しかし、この種の装置においてはダイヤフラム
にフエライトが取付けられているため、ダヤフラ
ム自体の重量が重くなり、エアフイルタの目づま
り時に発生する10ｇ／cm²程度の微少圧力を正確に
検出することがむずかしいという欠点がある。

［本考案の目的］ 本考案は上記欠点を解決するものであり、検出
圧力の変化に応じて動く導電体よりなるダイヤフ
ラムと、このダイヤフラムと電気的に結合する第
１の電極及び第２の電極を有する基板と、この第
１の電極と前記ダイヤフラムを介して第２の電極
との間に形成される静電容量を含む抵抗容量型発
振回路とを備え、前記抵抗容量型発振回路は、第
１のインバータと抵抗を含み、この抵抗に第２の
インバータと第１のコンデンサからなる直列回路
が並列接続され、前記第１のコンデンサに第３の
インバータと第２のコンデンサからなる直列回路
が並列接続され、前記静電容量が前記第１および
第２のコンデンサの一方により構成され、前記検
出圧力の変化に対応した周波数信号を発生するこ
とによりダイヤフラムには何も取付ける必要がな
いためダイヤフラムをより軽量化でき、同時にダ
イヤフラムの圧力−変位特性を改善でき、容易に
静電容量の微少な変化を発振周波数の変化として
検出することが可能な、例えばエアフイルタの目
づまり時に発生する10ｇ／cm²程度の微少圧力を正
確に検出することも可能な静電容量式圧力検出装
置を提供することを目的とするものである。

［本考案の実施例］ 以下本考案を図に示す一実施例について説明す
る。まず本考案装置の全体の構成を示す第１図に
おいて、１００は板厚0.05mmのステンレスよりな
る導電体ダイヤフラムであり、オイルシート１０
１，１０２によりハウジング１０３，１０４と絶
縁されている。１０５は抵抗容量型発振回路より
なる検出回路部２００及び第１および第２の電極
を収納したプリント板である。ダイヤフラム１０
０、オイルシート１０２，１０３及びプリント板
１０５は、ハウジング１０３，１０４にかしめに
より固定されている。１０６はハウジングカバ
ー、１０７は検出回路部２００の信号取り出し線
１０８のゴムブツシユである。１０９はニツプル
で一方はハウジング１０３にかしめにより固定さ
れ、他方はゴムチユーブを介してエアクリーナ内
に通じている。なお、空間ａはハウジングカバー
１０６及びプリント板１０５を介して大気と同圧
力になるものとする。プリント板１０５の空間ａ
の面を第２図に示す。図中、第１電極２０１およ
び第２電極２０２はそれぞれ後述する抵抗容量型
発振回路に接続されており、空間ａを介して前記
ダイヤフラム１００に対向している。

第３図は前記検出回路部２００の電気結線図で
あり、２０は電源端子、２１はアース端子、２２
は出力端子、２０３は抵抗容量型発振回路であ
り、２０４，２０５は前述した電極２０１，２０
２およびダイヤフラム１００よりなるコンデンサ
であり、エアクリーナ内の圧力に応じて前記ハウ
ジング１０３内の圧力が静電容量として現われ
る。なお、コンデンサ２０４，２０５及びコンデ
ンサ２０６で第１コンデンサＣを形成している。

次に上記構成による一実施例の動作について説
明する。

エアフイルタが目づまりしている場合エアクリ
ーナ内部は大気圧に対し負圧となるため、エアク
リーナとゴムチユーブを介して接続されている第
１図空間ｂは大気圧である第１図空間ａに対し負
圧となり、ダイヤフラム１００は前記電極２０
１，２０２から遠ざかる。いま、第１図空間ｂの
負圧の度合いによりダイヤフラム１００が第４図
に図示されたＸ１，Ｘ２，Ｘ３の位置にあるとき
について説明する。ダイヤフラム１００が位置Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３にある時の第１の電極２０１、第
２の電極２０２、ダイヤフラム１００により形成
されるコンデンサ２０４，２０５の直列の静電容
量をそれぞれＣ１，Ｃ２，Ｃ３とすると、第３図
で示した抵抗容量型発振回路２０３の第２インバ
ータ２１０の出力端子に接続されている静電容量
は、コンデンサ２０６の値（Ｃ０とする）と、電
極２０１，２０２及びダイヤフラム１００で構成
され、エアクリーナ内の圧力によつて連続的に変
化する静電容量Ｃ１またはＣ２またはＣ３を加算
した値である。

今、抵抗容量型発振回路２０３の第３インバー
タ２１１の出力端子に接続されている第２コンデ
ンサ２０７の静電容量Ｃ４が、前記ダイヤフラム
位置Ｘ２の時の電極２０１，２０２及びダイヤフ
ラム１００による静電容量Ｃ２とコンデンサ２０
６の静電容量Ｃ０との和とほぼ等しい回路定数と
した場合の抵抗容量型発振回路の動作について、
第５図を用いて説明する。

ダイヤフラムがＸ３の位置にある時の第２イン
バータ２１０の出力端子に接続されている静電容
量は、Ｃ３＞Ｃ２だから、第２コンデンサ２０７
の静電容量Ｃ４より大きい。また、ダイヤフラム
がＸ１の位置にある時の第２インバータ２１０の
出力端子に接続されている静電容量は、Ｃ１＜Ｃ
２だから、第２コンデンサ２０７の静電容量Ｃ４
より小さい。

まず前者の場合の動作を第５図ｂの波形図を用
いて説明する。仮にｔ＝t₀で第２インバータ２１
０の出力電圧Vc（第３図、第５図ｂのVc）が
“１”レベルに、前記第３インバータ２１１の出
力電圧Vd（第３図）が“０”レベルにあるものと
すれば、第２インバータ２１０の出力端子に接続
されているコンデンサ２０４，２０５と２０６よ
りなるコンデンサ（単に第１コンデンサＣとす
る）と、第３インバータ２１１の出力端子に接続
されている第２コンデンサ２０７は、第３インバ
ータ２１１の出入力電圧により互いに逆方向にバ
イアスされている。このため第１インバータ２０
９の入力端子の電圧Va（第３図図示）は、コンデ
ンサ２０７の電圧により一部相殺されて直流電圧
V_DDとしきい値電圧V_THの和より低い値となつて
いる（第５図ｂ、電圧ｂ１）。しかして微分電流
が第１コンデンサＣ、抵抗２０８及び第２コンデ
ンサ２０７で決定される時間だけ流れて時間ｔ＝
t₁で第１コンデンサＣの電圧Vaはしきい値電圧
V_THまで低下する。このとき第２インバータ２１
０の出力電圧は“１”レベルのままである。

時間ｔがt₁に達すると電圧Vaがしきい値電圧
V_THまで低下し、第１インバータ２０９の出力電
圧Vbが“１”レベルに、第２インバータ２１０
の出力電圧Vcが“０”レベルに、第３インバー
タ２１１の出力電圧Vdが“１”レベルになる。
このため第１インバータ２０９の入力電圧Vaが、
前記説明と同様に、第２コンデンサ２０７の電圧
により一部相殺されてV_THから“０”レベルより
低い値に変化する（第５図ｂ、電圧ｂ２）。しか
して、微分電流が抵抗２０８及び第１コンデンサ
Ｃ及び第２コンデンサ２０７で決定される時間だ
け流れて、時間ｔ＝t₂で第１インバータ２０９の
入力電圧Vaはしきい値電圧V_THまで上昇する。こ
のとき、第２インバータ２１０の出力電圧Vcは
“０”レベルのままである。

時間ｔがｔ＝t₂に達すると、電圧Vaがしきい
値電圧V_THまで上昇し、第１インバータ２０９の
出力電圧Vbがローレベルに反転する。これによ
り、第１インバータ２０９の入力電圧Vaが上記
説明と同様にしてV_THから＋V_THより高い値に変
化する。以後この繰返し作用により周期（t₂−
t₀）でもつて第２図の抵抗容量型発振回路が発振
する。

次に後者の場合について説明する。第１インバ
ータ２０９の出力電圧Vbが“０”レベルに、第
２インバータ２１０の出力電圧Vcが“１”レベ
ルに、第３インバータ２１１の出力電圧Vdが
“０”レベルにあるものとすれば、第１コンデン
サＣ及び第２コンデンサ２０７が第３インバータ
２１１の入出力電圧により互いに逆方向にバイア
スされる。このため、第１インバータ２０９の入
力電圧Vaが第１コンデンサより大なる第２コン
デンサ２０７の電圧により打消されてV_DDより小
さな値ａ１（第５図ａ図示）となり、前述した如
く、抵抗２０８及び第１コンデンサ、第２コンデ
ンサによつて決定されて時定数により第１インバ
ータ２０９の入力電圧VaはV_THに近づき、ｔ＝t₁
でV_THに達し第１、第２、第３インバータ２０
９，２１０，２１１がその伝達時間遅れ特性にて
決まる時間経過でもつて反転する。これに応答し
て第１コンデンサＣ及び第２コンデンサ２０７が
再び互いに逆方向にバイアスされ、第１インバー
タの入力電圧Vaがコンデンサ２０７の電圧に打
消されてほぼ直流電圧になる。すると第１、第
２、第３インバータ２０９，２１０，２１１が上
記説明と同様にして反転し、出力電圧Vbが“０”
レベルに、Vcが“１”レベルに、Vdが“０”レ
ベルになる。

以上説明した様に、ダイヤフラムの位置、しい
てはエアフイルタ内の圧力に対応して、第１、第
２、第３インバータゲート２０９，２１０，２１
１、抵抗２０８及びコンデンサ２０４，２０５，
２０６，２０７よりなる発振回路の発振周波数
は、第１コンデンサＣ及び第２コンデンサ２０７
の大小によつて決定される値となり第５図ａ，ｂ
の下部に示す如く、第３図においてインバータ２
１２の出力電圧Veはダイヤフラム１００の位置
に応じて大きく変化する。

さらに、コンデンサ２０７の容量値を変えるこ
とにより、コンデンサ２０４，２０５及びコンデ
ンサ２０６よりなるコンデンサＣを逆バイアスす
る度合を変えることができるから、抵抗容量型発
振回路２０３の発振周波数変化幅をダイヤフラム
位置Ｘ１及びＸ３の間で任意に選ぶことができ
る。このようにエアフイルタ内の圧力に応じてダ
イヤフラムの位置が変化し、しいては電極２０
１、電極２０２及びダイヤフラム１００より成る
静電容量が変化し、第１図に図示された信号取り
出し線よりエアフイルタ内の圧力に応じた発振周
波数が出力される。

なお、上述の実施例では、発振周波数変化幅を
調整するためにコンデンサ２０６を第２インバー
タ２１０の出力端子に接続したが、これはなくて
も良く、電極２０１，２０２及びダイヤフラム１
００によつて構成される静電容量Ｃ２と第３イン
バータ２１１の出力端子に接続したコンデンサ２
０７との値をほぼ等しい値に選べば、前述した説
明と同じ様に変化幅の大きい発振周波数が得られ
る。

また、上述の実施例では、第２インバータ２１
０の出力端に電極２０１，２０２及びダイヤフラ
ム１００よりなるコンデンサ２０４，２０５を接
続したが第３インバータ２１１の出力端子に接続
しても良い。

［本考案の効果］ 以上述べてきた通り、本考案においては、検出
圧力の変化に応じて動く導電体よりなるダイヤフ
ラムとこのダイヤフラムと電気的に結合する電極
２０１，２０２とにより、電極２０１とダイヤフ
ラムを介した電極２０２との間の静電容量変化を
抵抗容量型発振回路の発振周波数変化として取り
出すから大きな発振周波数変化を圧力変化により
得ることができ、正確な圧力検出が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す要部横断
面図、第２図は第１図のプリント板の空間ａの側
を示す正面図、第３図は本考案装置の検出回路部
を示す電気結線図、第４図は本考案装置の動作の
説明に供するダイヤフラムの位置を示す要部側面
図、第５図は動作の説明に供する信号波形図であ
る。 １０１……ダイヤフラム、１０１，１０２……
オイルシート、１０３，１０４……ハウジング
Ａ，Ｂ、２０１，２０２……電極、２０３……抵
抗容量型発振回路、２０４，２０５……コンデン
サ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 検出圧力の変化に応じて動く導電体よりなる
   ダイヤフラムと、このダイヤフラムと電気的に
   結合する第１の電極及び第２の電極を有する基
   板と、この第１の電極と前記ダイヤフラムを介
   して第２の電極との間に形成される静電容量を
   含む抵抗容量型発振回路とを備え、 前記抵抗容量型発振回路は、第１のインバー
   タと抵抗を含み、この抵抗に第２のインバータ
   と第１のコンデンサからする直列回路が並列接
   続され、前記第１のコンデンサに第３のインバ
   ータと第２のコンデンサからなる直列回路が並
   列接続され、前記静電容量が前記第１および第
   ２のコンデンサの一方により構成され前記検出
   圧力の変化に対応した周波数信号を発生するこ
   とを特徴とする静電容量式圧力検出装置。 (2) 前記ダイヤフラムがステンレス材により構成
   されることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第(1)項記載の静電容量式圧力検出装置。 (3) 前記第１および第２の電極が前記基板にプリ
   ント印刷されて構成され、該基板が前記ダイヤ
   フラムと所定の距離隔てられて対向配置されて
   なることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第(1)項又は第(2)項に記載の静電容量式圧力検出
   装置。