流體檢測裝置的制作方法

文檔序號：12513742閱讀：253來源：國知局

本發(fā)明涉及流體檢測裝置，尤其涉及通過檢測配置于流體內(nèi)的滑動觸頭(slide tip)的移動進行流體的動作檢測的流體檢測裝置。

背景技術：

近年來，作為使用了流體的檢測裝置，使用檢測流體壓力的壓力檢測裝置。例如，專利文獻1中公開了具備通過來自外部的按壓發(fā)生彈性變形的管部、以及檢測該管部內(nèi)的氣體壓力變化的感壓部，并基于在感壓部的檢測結果檢測向管部的異物的接觸的接觸傳感器。并且，感壓部的特征在于，包括由根據(jù)流體壓力的變化而位移并產(chǎn)生與該位移相對應的電荷的壓電材料構成的壓電元件、以及具有有限的輸入阻抗并基于壓電元件中產(chǎn)生的電荷產(chǎn)生檢測信號的輸出電路。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2001－50824號公報

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的課題

但是，專利文獻1中公開的接觸傳感器是在利用電路的設計實現(xiàn)穩(wěn)定化但結構復雜，而且是檢測壓力變化的結構，因此由于溫度變化、安裝狀態(tài)等引起的流體的體積變動使檢測結果容易不穩(wěn)定，難以實現(xiàn)作為檢測裝置的穩(wěn)定的動作。

本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，其目的是提供難以受溫度變化和安裝狀態(tài)的影響并實現(xiàn)穩(wěn)定的流體檢測的流體檢測裝置。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下的構成。

(1)一種流體檢測裝置，具有：

殼體，其能夠與內(nèi)部填充有流體的彈性容器的一端連接，所述殼體的內(nèi)部中空，所述彈性容器內(nèi)的所述流體能夠向所述殼體自身的中空內(nèi)部流通；

隔壁，其配置于所述中空內(nèi)部，將所述中空內(nèi)部劃分為填充有所述流體的流體室和大氣開放的空氣室，并且能夠變形；

滑動觸頭，其配置于所述流體室內(nèi)；以及

檢測單元，其配置于所述殼體的外側，

所述流體檢測裝置的特征在于，

所述流體室內(nèi)形成有對所述滑動觸頭以能夠沿一個方向正反滑動移動的方式進行保持的滑動保持部，

所述空氣室形成有用于吸收由所述隔壁的變形引起的所述空氣室內(nèi)的壓力變動的開口部，

在所述殼體，在沿所述滑動觸頭的移動方向的位置配置有第一磁鐵，

所述滑動觸頭在與所述第一磁鐵相對的位置具有與所述第一磁鐵排斥的第二磁鐵，

所述檢測單元能夠檢測所述滑動觸頭的移動，

所述流體檢測裝置構成為能夠檢測基于所述彈性容器的彈性變形的所述滑動觸頭的移動。

(2)也可以在所述滑動保持部的所述滑動觸頭的移動方向上的兩端附近位置設置限制所述滑動觸頭的移動的止動部。

(3)所述第一磁鐵與所述第二磁鐵的排斥力也可以是能夠使所述滑動觸頭與遠離所述隔壁的一側的所述止動部抵接的排斥力。

(4)在所述滑動觸頭和所述滑動保持部的至少任一者也可以形成有能夠使所述流體向所述彈性容器側和所述隔壁側流通的流通部。

(5)也可以是所述滑動觸頭實質(zhì)上為圓柱形狀，

所述殼體實質(zhì)上為圓筒形狀，并且

所述空氣室的直徑比所述滑動保持部的直徑大。

(6)包含所述第二磁鐵的狀態(tài)下的所述滑動觸頭整體的密度也可以相對于所述流體的密度在0.5倍以上2.8倍以內(nèi)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供難以受到溫度變化、安裝狀態(tài)的影響并實現(xiàn)穩(wěn)定的流體檢測的流體檢測裝置。

附圖說明

圖1是表示實施例1的流體傳感器的概略結構的剖視圖。

圖2是用于實施例1的流體傳感器的滑動觸頭的局部剖視圖。

圖3是表示流體傳感器的應用例的實施例2的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的流體檢測裝置的實施例進行說明。

實施例1

圖1(a)是表示實施例1的流體傳感器(流體檢測裝置)S的概略構造的剖視圖。圖1是從側方觀察的示意性的剖視圖，流體傳感器S從正面觀察時為大致圓形。即，流體傳感器S整體上具有使該圖1的剖視圖以軸X為中心旋轉的形狀。

流體傳感器S大致構成為具有殼體2、隔壁4、滑動觸頭6、觸頭傳感器(tip sensor)(檢測單元)7。殼體2與管內(nèi)填充有水(流體)8的管部(彈性容器)10的一端連接。此外，本實施例1中，作為彈性容器的一例，以管部10為例在下面進行說明。管部10是由將例如硅酮、聚乙烯、尼龍等樹脂和橡膠等作為原料的彈性材料構成的管部件。其管內(nèi)部填充有作為流體的水8。作為流體，除水以外，還可考慮硅油等油、其他的液體、空氣等氣體，但是從相對于壓力的體積變動小的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用液體。其中，“填充”不一定限于沒有其他物質(zhì)的混入被該流體完全充滿的情況，而包含大部分被該流體充滿的情況。例如，管內(nèi)部被水8充滿但是部分地混入有氣泡等氣體的情況也視作“填充”。

殼體2整體上呈圓筒形狀，其內(nèi)部形成為中空(中空內(nèi)部2a)。殼體2由例如樹脂、金屬、玻璃等材料構成，外形形狀形成為帶階梯的形狀，具有小徑部2b和直徑比該小徑部2b大的大徑部2c。殼體2與管部10的一端連接，管部10內(nèi)的水8能夠向中空內(nèi)部2a流通(流出流入)。

在與小徑部2b相對應的部分的中空內(nèi)部2a形成有滑動保持部2d，與大徑部2c相對應的部分的中空內(nèi)部2a形成有作為作為貯存罐的緩沖部2e。緩沖部2e的直徑d2比滑動保持部2d的直徑d1大。由于直徑d2比直徑d1大，因此能夠相對于流體室12(下述)的容積變動，將隔壁4的變形(移動)抑制得較小。

滑動保持部2d是對滑動觸頭6以能夠沿一個方向(軸X方向)正反滑動的方式進行保持的部分。在此，將圖1中右方向(滑動觸頭6朝向隔壁4的方向)設為正方向，將左方向(滑動觸頭6朝向管部10的方向)設為反方向。此外，有時也將正方向稱為前方向，將反方向稱為后方向。“保持”是指包含將滑動觸頭6以能夠在正反方向順暢滑動的方式保持于間隙配合嵌入狀態(tài)的含義。因此，在滑動觸頭6為大致圓柱形狀的情況下，滑動保持部2d形成為直徑比該滑動觸頭6的直徑略大的筒狀。

滑動保持部2d的軸X方向兩端附近位置配置有前止動部2f和后止動部2g。前止動部2f及后止動部2g從中空內(nèi)部2a的內(nèi)壁向滑動保持部2d內(nèi)突出，具有限制滑動觸頭6的前后移動的功能。即，滑動觸頭6能夠在該前后止動部2f、2g之間前后滑動移動。

緩沖部2e是中空內(nèi)部2a的內(nèi)表面形成為大致圓筒形狀的部分，具有吸收由水8的移動引起的流體室12(下述)的容積變動的功能。緩沖部2e內(nèi)配置有隔壁4。隔壁4是用于將中空內(nèi)部2a劃分為填充有水8的流體室12和大氣開放的空氣室14的部件。因此，隔壁4的后方側(靠近管部10的一側)、即、緩沖部2e的一部分和滑動保持部2d與流體室12相對應，隔壁4的前方側(管部10的相反側)、緩沖部2e的另一部分與空氣室14相對應。

隔壁4防止水8從流體室12向空氣室14漏出。隔壁4由例如硅橡膠、聚氨酯橡膠、樹脂膜等薄膜材料等構成，優(yōu)選能夠沒有阻力地進行較大的變形。在此，隔壁4的變形包含彈性變形和非彈性變形。非彈性變形是指例如隔壁4由金屬膜、樹脂膜等非彈性材料形成的情況下的形狀變化引起的變形，稱作非彈性的變形。當通過加壓等使管部10發(fā)生彈性變形時，水8從后方對滑動觸頭6向前方施力，滑動觸頭6在滑動保持部2d內(nèi)向前方移動。伴隨著該移動，流體室12的容積增加。隔壁4被構成為，通過如圖1(b)所示向前方(右方向)變形，吸收流體室12的容積變動。

伴隨著流體室12的容積增加，空氣室14的容積減少。用于吸收此時的空氣室14內(nèi)的壓力變動的開口部2h形成于空氣室14。通過開口部2h，空氣室14內(nèi)和殼體2外部連通，空氣室14內(nèi)大氣開放。

從殼體2的滑動觸頭6觀察，在沿軸X方向的前方位置配置有磁鐵(第一磁鐵)16。該磁鐵16具有與下述的磁鐵(第二磁鐵)18一起產(chǎn)生排斥力，對滑動觸頭6向初始位置(與后止動部2g抵接的位置)施力的功能。

滑動觸頭6是配置于流體室12內(nèi)并以能夠滑動移動的方式保持于滑動保持部2d內(nèi)的部件?；瑒佑|頭6使用大致圓柱形狀的部件由樹脂、金屬、玻璃等材料構成。圖2是從側方觀察滑動觸頭6的局部剖視圖。在滑動觸頭6的前表面附近位置、即、接近配置于滑動保持部2d內(nèi)時成為靠近隔壁4的一側的面的位置配置有磁鐵18。

磁鐵18經(jīng)由隔壁4與磁鐵16相對。磁鐵18和磁鐵16同極相對并相互產(chǎn)生排斥力。通過排斥力，滑動觸頭6以與后止動部2g抵接的方式被施力。當管部10由于加壓等發(fā)生彈性變形，水8從后方對滑動觸頭6向前方施力時，滑動觸頭6對抗磁鐵16與磁鐵18的排斥力而向前方移動，滑動觸頭6與前止動部2f抵接。即，優(yōu)選地，磁鐵16與磁鐵18的排斥力在管部10未被加壓等的狀態(tài)下，強到能夠使滑動觸頭6向后止動部2g抵接的程度，在管部10被加壓等的狀態(tài)下，弱到滑動觸頭6能夠移動直至與前止動部2f抵接的程度。

在滑動觸頭6的周面形成有從滑動觸頭6的后表面至滑動觸頭6的前表面形成的槽(流通部)20。該槽20是使水8能夠向管部10側和隔壁4側流通的部件。管部10由于加壓等發(fā)生彈性變形，水8從后方將滑動觸頭6向前方施力時，水8的一部分經(jīng)由槽20從管部10側向隔壁4側通過。另外，管部10的彈性變形解除，滑動觸頭6向后方移動時，水8將經(jīng)由槽20從隔壁4側向管部10側通過。

觸頭傳感器7是配置于滑動保持部2d的附近且殼體2的外側，并用于檢測滑動觸頭6的移動的檢測單元。檢測移動是包含滑動觸頭6的有無檢測、移動方向檢測、移動速度檢測、位置檢測的概念。作為觸頭傳感器7，例如，可使用光學傳感器、繞組線圈、磁傳感器等公知的檢測單元。在使用光學傳感器作為觸頭傳感器7的情況下，通過檢測滑動觸頭6向其投受光區(qū)域的進退，能夠檢測滑動觸頭6的有無、位置等。在使用繞組線圈作為觸頭傳感器7的情況下，可利用由磁鐵18的接近－遠離產(chǎn)生的電磁感應作用來檢測滑動觸頭6的移動方向、移動速度等。

接下來，對該流體傳感器S的動作進行說明。通常狀態(tài)下，由于磁鐵16和磁鐵18的排斥力，滑動觸頭6配置于被向后止動部2g施力的初始位置(參照圖1(a))。該狀態(tài)下，觸頭傳感器7檢測到滑動觸頭6的“無”。另外，隔壁4處于向后方(圖1中左方向)變形(移動)的狀態(tài)。

當通過加壓等使管部10發(fā)生彈性變形時，管部10內(nèi)的水8向前方移動，將滑動觸頭6從后方向前方推壓?；瑒佑|頭6對抗磁鐵16、18的排斥力向前方滑動移動，與前止動部2f抵接而停止(參照圖1(b))。此時，觸頭傳感器7檢測到滑動觸頭6的“有”。伴隨著滑動觸頭6的前方移動，流體室12內(nèi)的水8向前方被推壓，流體室12的容積增大，對隔壁4向前方施力。隔壁4向前方變形(移動)，吸收流體室12的容積增加和流體室12內(nèi)的壓力變動。隔壁4向前方變形(移動)，空氣室14的容積減少，但是由于空氣室14通過開口部2h大氣開放，因此幾乎不會阻礙隔壁4的變形(移動)。

當去除管部10的加壓等并解除彈性變形時，負壓作用于管部10內(nèi)，滑動觸頭6向后方移動。再加上由磁鐵16、18產(chǎn)生的排斥力，最終，滑動觸頭6與后止動部2g抵接。伴隨于此，隔壁4附近的水8也向后方移動，隔壁4也向后方變形(移動)(參照圖1(a))。此時，觸頭傳感器7檢測到滑動觸頭6的“無”。

如此，根據(jù)該流體傳感器S，通過觸頭傳感器7的輸出檢測滑動觸頭6的“有”和“無”，由此能夠檢測管部10的彈性變形、即加壓。此外，在該實施例1的流體傳感器S中，由于滑動觸頭6形成有槽20，因此，即使維持使管部10發(fā)生彈性變形的狀態(tài)，隨著一定時間的經(jīng)過，水8經(jīng)由槽20從管部10側向隔壁4側變形(移動)。如此，滑動觸頭6的前后兩側的壓力差逐漸減小，其結果，由于磁鐵16、18的排斥力，滑動觸頭6如圖1(a)所示返回初始位置。

由于即使維持使管部10發(fā)生彈性變形的狀態(tài)隨著一定時間的經(jīng)過滑動觸頭6也返回初始位置，因此流體傳感器S能夠檢測由管部10的進一步的彈性變形(即，多次加壓)引起的滑動觸頭6的前方移動。

此外，中空內(nèi)部2a實質(zhì)上不需要限定為圓筒形狀，例如，也可以是剖面三角形、四邊形的多邊形筒狀。在滑動保持部2d為多邊形筒狀的情況下，相對應地，滑動觸頭6也可以為多邊形柱狀。流通部20不需要是在滑動觸頭6的周面形成的槽，也可以是在滑動觸頭6內(nèi)部貫通前后的通孔、缺口形狀，只要是實質(zhì)上實現(xiàn)管部10側與隔壁4側之間流體的流通的部件即可。另外，流通部不一定必須形成于滑動觸頭6側，也可以形成于滑動保持部2d側。

根據(jù)該流體傳感器S，在傳感器的動作過程、即管部10發(fā)生彈性變形的過程中，幾乎不會發(fā)生水8的壓力上升。因此，即使水8中混入氣泡等氣體，也幾乎不存在對傳感器的檢測動作的影響。即，在流體傳感器S的生產(chǎn)工序、流體傳感器S和管部10的連接工序中，即使混入一些氣泡等，也能夠?qū)崿F(xiàn)作為流體傳感器S的高檢測精度。另外，通過使觸頭傳感器7的配置位置向前后方向偏移，還能夠容易地調(diào)整流體傳感器S的檢測靈敏度。

實施例2

圖3是表示該流體傳感器S的應用例的圖。圖3(a)是具有滑動門22的汽車M的側視圖。在汽車M的滑動門22打開時的車身側的周圍配置有門密封部24。如圖3(b)所示，以沿著門密封部24延伸的方式，配置有作為彈性容器的管部10。實施例1的流體傳感器S與管部10連接。

在該門密封部24，使得在手等異物與管部10不接觸的通常狀態(tài)下關閉了滑動門22的情況下，管部10未被加壓。然而，在滑動門22關閉時手等異物與管部10接觸的情況下，由于該異物，管部10被加壓而發(fā)生彈性變形，流體傳感器S將檢測該加壓。由此，能夠可靠地檢測滑動門22關閉時異物向管部10的接觸。

實施例3

還能夠?qū)⑴c該流體傳感器S連接的管部10鋪設于停車場的地面進行使用。以通過汽車進入停車場時的輪胎的接地位置所對應的部分的方式鋪設管部10。此時，以經(jīng)由多輛車的停車空間的方式鋪設管部10。

如果通過流體傳感器S檢測到管部10由于汽車的輪胎被加壓而發(fā)生彈性變形，則能夠檢測汽車向停車空間的入庫或出庫。另外，根據(jù)該流體傳感器S，在檢測到一輛汽車入庫以后經(jīng)過一定時間，成為能夠再次檢測其他汽車的入庫的狀態(tài)。因此，能夠在不使用多個檢測單元的情況下，利用一個流體檢測傳感器S檢測多輛汽車的入庫。

以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于此，而能夠在其主旨的范圍進行各種各樣的變形、變更。

根據(jù)本發(fā)明，由于不使用壓力傳感器，而通過檢測滑動觸頭的正反方向的滑動移動來檢測流體的移動，因此難以受到溫度變化、安裝狀態(tài)的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的流體檢測。由于通過隔壁的變形來減小流體的壓力變動，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)滑動觸頭的穩(wěn)定動作，即使氣泡等混入流體內(nèi)，也能夠維持高檢測精度。由于空氣室大氣開放，因此不會阻礙隔壁的變形。如果使用相互排斥的磁鐵作為將滑動觸頭向初始位置施力的施力單元，則能夠非接觸地隔著隔壁向滑動觸頭可靠地賦予穩(wěn)定的作用力。

如果在滑動保持部的兩端附近位置設置止動部，則能夠?qū)⒒瑒佑|頭的移動范圍在正反方向(前后方向)進行限制。在滑動觸頭的反復的有無檢測中實現(xiàn)可靠的滑動觸頭的移動動作。

如果基于兩個磁鐵的排斥力被設為使滑動觸頭能夠與后止動部抵接的排斥力，則能夠?qū)⒒瑒佑|頭通過非接觸的作用力可靠地設置于初始位置。能夠排除由流體傳感器的布局、振動等產(chǎn)生的不良影響。

如果滑動觸頭和/或滑動保持部上形成有流通部，則流體能夠向管部側和隔壁側流通。即使由于管部的彈性變形在滑動觸頭發(fā)生移動之后，經(jīng)過規(guī)定時間后，也能夠使滑動觸頭再次自動返回初始位置。能夠利用一個流體傳感器多次(在多個位置)檢測管部的彈性變形，有助于傳感器個數(shù)的減少。

如果使空氣室的直徑比滑動保持部的直徑大，則能夠提高緩沖部吸收流體室的容積變動的能力。即，即使管部發(fā)生彈性變形，流體室的容積增大，也能夠?qū)⒏舯诘淖冃我种频幂^小。

此外，在上述各實施例中，通過將同極的第一磁鐵16和第二磁鐵18相對配置從而利用相互的排斥作用作為作用力(作為初始位置恢復單元)，使滑動觸頭6恢復到初始位置(與后止動部2g抵接的位置)。然而，作為初始位置恢復單元，除利用磁鐵以外，例如，也可以考慮利用彈簧等的作用力，利用彈性材料的彈性力，利用向滑動觸頭6的重力，利用流體8的浮力等。

例如，如果使滑動觸頭6整體的密度比流體8的密度充分低，則能夠通過流體8的浮力使滑動觸頭6恢復至初始位置。該情況下，需要以使后止動部2g相對于滑動保持部2d處于上方位置的方式配置流體傳感器S。另外，如果使滑動觸頭6整體的密度比流體8的密度充分高，則能夠通過向滑動觸頭6的重力使滑動觸頭6恢復至初始位置。該情況下，需要以使后止動部2g相對于滑動保持部2d處于下方位置的方式配置流體傳感器S。

如果進行調(diào)整使包含磁鐵18的滑動觸頭6整體的密度為與流體8的密度實質(zhì)上相同的密度，則能夠排除由基于安裝方向的滑動觸頭6的重力或浮力產(chǎn)生的影響。在此，包含磁鐵18的滑動觸頭6整體的密度是指在滑動保持部2d內(nèi)滑動移動的滑動觸頭6整體的密度。例如，通過在滑動觸頭6內(nèi)部形成中空部，能夠調(diào)整為使得滑動觸頭6整體的密度減小。當然，在不使用磁鐵作為初始位置恢復單元的情況下，不需要在滑動觸頭6的密度中考慮磁鐵。

由此，滑動觸頭的固定位置保持功能的穩(wěn)定性提高，在將流體傳感器安裝(組裝)于應用對象物時不需要過于靈敏的處理，作業(yè)變得極其容易。另外，能夠使基于初始位置恢復單元對滑動觸頭6向初始位置的作用力高效地作用于滑動觸頭6。

此外，關于滑動觸頭向初始位置恢復的所需時間，可通過流體的選擇(粘度)、流通部的設計、磁鐵的排斥力的調(diào)整等適當?shù)剡M行設定。另外，滑動觸頭6整體的密度相對于流體8的密度在0.5倍～2.8倍的范圍，對排除重力、浮力的影響而言，是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是在0.7倍～1.4倍的范圍，進一步優(yōu)選的是實質(zhì)上兩者相同。

附圖標記的說明

d1，d2…直徑

M…汽車

S…流體傳感器(流體檢測裝置)

X…軸

2…殼體

2a…中空內(nèi)部

2b…小徑部

2c…大徑部

2d…滑動保持部

2e…緩沖部

2f…前止動部