CN114486049A - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

压力传感器(1)具备形成有与外部空间连通的内部空间的筒状壳(2)、配置于筒状壳(2)的内部空间而能够检测被测定流体的表压的压力检测元件(123)、能够检测大气压的大气压检测元件(16)、基于由压力检测元件(123)检测的被测定流体的表压和由大气压检测元件(16)检测的大气压算出被测定流体的绝对压的电子零件(42)。

Description

压力传感器
技术领域
本发明涉及压力传感器。
背景技术
以往，已知能够测定被测定流体的绝对压力的压力传感器(例如，文献1(日本特许第4885778号))。
文献1中，在壳的内部空间形成压力基准室，在该压力基准室容纳有压力传感器元件。由此，借助在压力基准室容纳的压力传感器元件，能够检测被测定流体的绝对压。
文献1的压力传感器中，为了借助压力传感器元件检测绝对压力，需要在壳的内部空间形成压力基准室。因此，为了确保该内部空间的气密，需要借助固封部件将内部空间和外部空间之间的间隙固封。该情况下，例如有如下问题：若由于振动・冲击等而固封部件损伤，则无法确保内部空间的气密，所以有压力传感器元件的绝对压的检测精度恶化的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供能够确保绝对压的检测精度的压力传感器。
本发明的压力传感器的特征在于，具备壳、压力检测元件、大气压检测元件、运算部，前述壳形成有与外部空间连通的内部空间，前述压力检测元件被配置于前述壳的内部空间，能够检测被测定流体的表压，前述大气压检测元件能够检测大气压，前述运算部基于由前述压力检测元件检测的前述被测定流体的表压和由前述大气压检测元件检测的大气压算出前述被测定流体的绝对压。
本发明中，在与外部空间连通的壳的内部空间配置能够检测被测定流体的表压的压力检测元件。并且，运算部基于由压力检测元件检测的被测定流体的表压和由大气压检测元件检测的大气压算出被测定流体的绝对压。由此，例如，即使不借助固封部件等密闭壳的内部空间也能够得到被测定流体的绝对压。因此，无需确保壳的内部空间的气密，所以能够防止例如固封部件损伤等而被测定流体的绝对压的精度恶化。
本发明的压力传感器中，优选地，前述大气压检测元件被配置于前述壳的内部空间。
该结构中，大气压检测元件被配置于壳的内部空间，所以无需在壳的外部空间配置大气压检测元件。因此，能够将压力传感器配置于更小的空间。
本发明的压力传感器中，优选地，具备回路基板和温度传感器，前述回路基板接收被从前述压力检测元件输出的检测信号，前述温度传感器被与前述回路基板电气连接，能够检测前述压力检测元件的温度，前述运算部基于由前述温度传感器检测的温度，修正已检测的前述被测定流体的表压。
该结构中，基于由温度传感器检测的温度修正被测定流体的表压，所以被测定流体的温度变化大的情况下也能够高精度地算出绝对压。
本发明的压力传感器中，优选地，在前述被测定流体和前述大气压检测元件之间形成隔热层。
该结构中，在被测定流体和大气压检测元件之间形成隔热层，所以能够抑制被测定流体的热传向大气压检测元件。由此，相对于大气压检测元件的大气压的检测，能够抑制被测定流体的热施加的影响，所以能够高精度地算出绝对压。
本发明的压力传感器中，优选地，具备传感器模块、接头、筒状的台部件，前述传感器模块具有筒体部和隔膜，前述筒体部供前述被测定流体导入，前述隔膜被设置于前述筒体部的末端侧，具有与前述被测定流体接触的第1面及设置于前述第1面的相反侧而配置前述压力检测元件的第2面，前述接头供前述传感器模块安装，形成有将前述被测定流体导入前述传感器模块的压力导入孔，前述筒状的台部件被安装于前述接头，包围前述传感器模块的周围，前述温度传感器具有检测温度的温度检测元件、使前述温度检测元件和前述回路基板电气连接的导线，在前述台部件设置能够容纳前述温度检测元件及前述导线的容纳部。
该结构中，温度传感器的温度检测元件被在筒状的台部件的容纳部容纳，前述筒状的台部件包围配置压力检测元件的传感器模块的周围。由此，能够将温度检测元件在传感器模块的与被测定流体被导入的一侧相反的一侧、即在配置压力检测元件的一侧，配置于传感器模块的附近。因此，例如，即使被测定流体为高温，温度检测元件也与压力检测元件同样地被周围的空气冷却，所以能够准确地测定压力检测元件的温度。因此，相对于由压力检测元件检测的被测定流体的压力能够进行适当的温度修正。
此外，温度检测元件及导线能够容纳于台部件的容纳部，所以无需为了配置温度检测元件及导线而在接头设置它们的容纳部，能够使接头的加工容易。另外，台部件例如通过由树脂材料等制作，能够容易地形成容纳温度检测元件及导线的容纳部。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的压力传感器的概略的立体图。
图2是将前述实施方式的压力传感器的一部分剖开的立体图。
图3是表示传感器组合件的概略的立体图。
图4是表示传感器组合件的概略的分解立体图。
具体实施方式
[实施方式]
基于附图说明本发明的一实施方式。
图1是表示本实施方式的压力传感器1的概略的立体图，图2是将压力传感器1的一部分剖开的立体图。
如图1、图2所示，压力传感器1具备筒状壳2、盖部件3、回路基板4、信号传递部件5、帽部件6、插入部件7、传感器组合件10。
[筒状壳2]
筒状壳2是形成为圆筒状的金属制的部件，在沿中心轴R的方向的一方形成有第1开口21，在另一方形成有第2开口22。并且，筒状壳2借助在后述的盖部件3处被设置的通气孔311，内部空间与外部空间连通。即，筒状壳2是本发明的壳的一例。
此外，在筒状壳2的周面，设置有筒状壳2的一部分凹陷而形成的凹部23。并且，在筒状壳2的凹部23的底面形成有贯通孔24。即，贯通孔24被在筒状壳2的周面部设置。
进而，在第2开口22侧，设置有用于嵌合盖部件3的嵌合环25。
[盖部件3]
盖部件3是树脂制的所谓接口类型的部件，具备盖主体31、筒状部32、被安装部33。
盖主体31被圆板状地形成，前述的嵌合环25被铆接，由此被安装于筒状壳2。此外，在盖主体31的侧面，形成有使筒状壳2的内部空间和外部空间连通的通气孔311。进而，在盖主体31的底面，设置有与筒状部32连通的省略图示的连通孔。
筒状部32的内周面为容纳信号传递部件5的安装孔。此外，筒状部32的外周面为外螺纹部。
被安装部33是帽部件6被能够装卸地安装的部件。
另外，盖部件3不限于上述结构的部件，例如也可以是，设置有端子台的端子箱类型的部件、构成为能够无线输出的部件。
[回路基板4]
回路基板4具有基板主体41、被在基板主体41上配置的电子零件42。
基板主体41是沿着筒状壳2的中心轴R的方向为长边方向的平面矩形形状的板部件，在其正面形成有省略图示的配线图案等。
在本实施方式中，基板主体41具有被互相平行地配置的第1基板411和第2基板412。并且，这些第1基板411和第2基板412被省略图示的保持部件保持。另外，基板主体41不限于上述结构，例如，基板主体41也可以由一张基板构成，或者也可以由三张以上的基板构成。
电子零件42构成为具备所谓的中央处理器 (CPU，Central Processing Unit)，被配置于第2基板412。并且，电子零件42与后述的传感器组合件10的电子回路部14借助省略图示的配线等电气连接。由此，电子零件42能够接收来自传感器组合件10的检测信号。
[信号传递部件5]
信号传递部件5具有圆筒部件51、终端端子52。
圆筒部件51被在盖部件3的筒状部32的内周侧配置。
多个终端端子52被在圆筒部件51的内部设置。在本实施方式中，设置有四个终端端子52。另外，终端端子52不限于上述结构，例如，终端端子52可以设置一个，或者也可以设置五个以上。
此外，终端端子52与回路基板4的电子零件42借助省略图示的配线等电气连接。由此，终端端子52经由电子零件42与后述的传感器组合件10的电子回路部14电气连接。
另外，圆筒部件51不限于形成为圆筒状，例如，也可以形成为四边筒状、六边筒状等多边筒状。
[帽部件6]
帽部件6是树脂制的，被以覆盖贯通孔24的方式安装。在本实施方式中，帽部件6如前所述，被在盖部件3的被安装部33上装卸自如地安装。
[插入部件7]
插入部件7是被插入筒状壳2的贯通孔24和帽部件6之间的部件。在本实施方式中，插入部件7由橡胶、具有弹性的合成树脂形，被安装于帽部件6。
另外，在本实施方式中，在贯通孔24和帽部件6之间配置有插入部件7，但筒状壳2借助通气孔311与外部空间连通，所以筒状壳2的内部空间未被密闭。
[传感器组合件10]
图3是表示传感器组合件10的概略的立体图，图4是表示传感器组合件10的概略的分解立体图。
如图2~4所示，传感器组合件10具有接头11、传感器模块12、台部件13、电子回路部14、温度传感器15、大气压检测元件16，被安装于筒状壳2。
[接头11]
接头11是金属制的部件，以覆盖筒状壳2的第1开口21的方式安装于筒状壳2。在本实施方式中，接头11与筒状壳2的第1开口21侧的端部焊接而被接合。另外，不限于接头11和筒状壳2通过焊接被接合，例如，接头11也可以相对于筒状壳2被螺纹接合而被安装。
在接头11处形成有导入被测定流体的压力导入孔111。此外，接头11的一端部为从中心沿径向延伸地形成而与扳手等工具卡合的工具卡合部112，另一端部是与省略图示的被安装部螺纹接合的外螺纹部113。
另外，接头11的另一端部不限于外螺纹部113，例如也可以是内螺纹部。进而，接头11的另一端部也可以构成为通过焊接安装于被安装部，或者也可以构成为经由O型圈等嵌插于被安装部。
[传感器模块12]
传感器模块12是金属制的部件，具有筒体部121、隔膜122、压力检测元件123。
筒体部121被安装于接头11的一端侧。此外，筒体部121与接头11的压力导入孔111连通，被导入被测定流体。
隔膜122具有被一体地设置于筒体部121的末端侧而与被测定流体接触的第1面122A及被设置于第1面122A的相反侧的第2面122B。
压力检测元件123被在隔膜122的第2面122B设置。在本实施方式中，压力检测元件123由所谓的应变计构成，由此，构成为能够检测被导入筒体部121的被测定流体的表压。
另外，传感器模块12不限于金属制的部件，例如，也可以是陶瓷制的部件。
[台部件13]
台部件13是合成树脂制的部件，具有台部件主体部131和板状部132。另外，台部件13不限于合成树脂制的部件，例如也可以是金属制、陶瓷制的部件。
台部件主体部131被形成为圆筒状，被配置成包围传感器模块12。另外，台部件主体部131不限于形成为圆筒状，例如也可以形成为四边筒状、六边筒状等多边筒状。
板状部132被以从台部件主体部131的周面向四方突出的方式设置四个。在本实施方式中，板状部132的每一个被与台部件主体部131一体地设置。
并且，在四个被设置的板状部132中的一个板状部132处，设置有容纳后述的温度传感器15的温度检测元件151及导线152的容纳部133。
在容纳部133设置有槽部1331、容纳凹部1332、连通孔1333、突状引导部1334。
槽部1331被在板状部132的外周侧形成，容纳后述的温度传感器15的导线152。此外，在槽部1331处，在中央部设置有突状引导部1334。
容纳凹部1332被在板状部132的内周侧形成。在容纳凹部1332容纳后述的温度传感器15的温度检测元件151。即，容纳部133构成为能够借助槽部1331及容纳凹部1332容纳温度传感器15的温度检测元件151及导线152。
连通孔1333被设置成在槽部1331将台部件主体部131及板状部132的内周侧和外周侧贯通。由此，能够将温度传感器15从台部件主体部131及板状部132的外周侧遍及至内周侧地配置。
[电子回路部14]
电子回路部14是圆盘状的板部件，被配置成在台部件13的一端侧覆盖传感器模块12的隔膜122。在电子回路部14处形成有省略图示的配线图案等，温度传感器15被电气连接。此外，电子回路部14借助省略图示的配线等与传感器模块12及回路基板4电气连接。由此，能够将被从传感器模块12及温度传感器15输入的检测信号输出至回路基板4的电子零件42。
进而，在本实施方式中，在电子回路部14处，在与和隔膜122相向的面相反的一侧的面配置有大气压检测元件16。并且，电子回路部14构成为能够将被从大气压检测元件16输入的检测信号输出至回路基板4的电子零件42。
此外，电子回路部14也能够不经由回路基板4地与外部机器电气连接。由此，在将传感器组合件10装入压力传感器1前的状态、即传感器组合件10的状态下，能够将传感器模块12及温度传感器15的检测信号输出至外部机器。因此，借助外部机器进行温度修正及温度特性的确认的状态下也能够保管传感器组合件10。
[温度传感器15]
温度传感器15具有温度检测元件151和导线152。
温度检测元件151由所谓测温电阻构成，在台部件13的内周侧、即传感器模块12侧被容纳于容纳凹部1332。由此，温度检测元件151在不导入传感器模块12的被测定流体的一侧、即配置压力检测元件123的一侧，被配置于传感器模块12的附近。因此，例如，即使被测定流体为高温，温度检测元件151也与压力检测元件123同样地被周围的空气冷却，所以能够准确地测定压力检测元件123的温度。另外，温度检测元件151不限于由测温电阻构成，构成为能够测定温度即可。
导线152是将温度检测元件151和电子回路部14电气连接的配线，具有第1导线152A及第2导线152B。并且，第1导线152A及第2导线152B在容纳部133的槽部1331处隔着突状引导部1334被互相配置于相反侧。由此，第1导线152A及第2导线152B不接触，所以即使不施加被覆等绝缘处理也能够防止短路。
[大气压检测元件16]
大气压检测元件16是所谓气压传感器，如前所述，被配置于电子回路部14的和与隔膜122相向的面相反的一侧的面。即，大气压检测元件16被配置于筒状壳2的内部空间，构成为能够检测该筒状壳2的内部空间的大气压。
此外，大气压检测元件16被与电子回路部14电气连接。由此，如前所述，能够将大气压检测元件16的检测信号经由电子回路部14输出至回路基板4的电子零件42。
另外，大气压检测元件16不限于上述结构，例如，也可以构成静电容量方式、成膜方式、或者MEMS方式的气压传感器，构成为能够检测筒状壳2的内部空间的大气压即可。
[关于被测定流体的绝对压的算出方法]
接着，对被测定流体的绝对压的算出方法进行说明。
如前所述，由压力检测元件123检测的检测信号、即与被测定流体的表压对应的检测信号被经由电子回路部14输入至回路基板4的电子零件42。同样地，由温度传感器15检测的检测信号及由大气压检测元件16检测的检测信号被经由电子回路部14输入至回路基板4的电子零件42。
电子零件42将由压力检测元件123检测的被测定流体的表压基于由温度传感器15检测的温度进行温度修正。并且，电子零件42基于被温度修正的表压和由大气压检测元件16检测的大气压算出被测定流体的绝对压。具体地，电子零件42通过对被温度修正的表压加上大气压来算出被测定流体的绝对压。另外，电子零件42构成本发明的运算部。
这里，在本实施方式中，大气压检测元件16如前所述，被在电子回路部14的和与隔膜122相向的面相反的一侧的面配置。即，空间S及电子回路部14在与被测定流体接触的隔膜122和大气压检测元件16之间。
由此，例如，即使被测定流体为高温，该热也被空间S及电子回路部14隔热。因此，相对于大气压检测元件16的大气压的检测，能够抑制被测定流体的热施加的影响。
另外，空间S及电子回路部14是本发明的隔热层的一例。
在以上那样的本实施方式中，能够发挥如下的效果。
(1)在本实施方式中，在与外部空间连通的筒状壳2的内部空间配置能够检测被测定流体的表压的压力检测元件123。并且，电子零件42基于由压力检测元件123检测的被测定流体的表压和由大气压检测元件16检测的大气压算出被测定流体的绝对压。由此，例如，即使不借助固封部件等将筒状壳2的内部空间密闭，也能够得到被测定流体的绝对压。因此，无需确保筒状壳2的内部空间的气密，所以能够防止例如固封部件损伤等而被测定流体的绝对压的精度恶化。
(2)在本实施方式中，大气压检测元件16被在筒状壳2的内部空间配置，所以在筒状壳2的外部空间无需配置大气压检测元件16。因此，能够在更小的空间配置压力传感器1。
(3)在本实施方式中，基于由温度传感器15检测的温度修正已检测的被测定流体的表压，所以被测定流体的温度变化大的情况下也能够高精度地算出绝对压。
(4)在本实施方式中，在被测定流体和大气压检测元件16之间形成隔热层，所以能够抑制被测定流体的热传向大气压检测元件16。由此，相对于基于大气压检测元件16的大气压的检测，能够抑制被测定流体的热施加的影响，所以能够高精度地算出绝对压。
(5)在本实施方式中，温度传感器15的温度检测元件151被在筒状的台部件13的容纳部133容纳，前述筒状的台部件13包围配置压力检测元件123的传感器模块12的周围。由此，能够将温度检测元件151在与被导入传感器模块12的被测定流体的一侧相反的一侧、即配置压力检测元件123的一侧，能够配置于传感器模块12的附近。因此，例如，即使被测定流体为高温，温度检测元件151也与压力检测元件123同样地被周围的空气冷却，所以能够准确地测定压力检测元件123的温度。因此，相对于由压力检测元件123检测的被测定流体的压力能够进行适当的温度修正。
此外，温度检测元件151及导线152能够容纳于台部件13的容纳部133，所以无需为了配置温度检测元件151及导线152而在接头11设置它们的容纳部，能够使接头11的加工容易。
[变形例]
另外，本发明不限于前述的实施方式，能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等也被包含于本发明。
前述实施方式中，大气压检测元件16被在筒状壳2的内部空间配置，但不限于此。例如，也可以是，大气压检测元件被配置于筒状壳2的外部的装置等，经由信号传递部件与电子零件电气连接。
前述实施方式中，传感器组合件10具备温度传感器15，电子零件42构成为基于由温度传感器15检测的温度修正表压，但不限于此。例如，被测定流体的温度变化小的情况等下，也可以不在传感器组合件设置温度传感器。该情况下，即使不借助电子零件进行温度修正也能够高精度地算出绝对压。
前述实施方式中，大气压检测元件16被配置于电子回路部14，但不限于此。例如，大气压检测元件也可以被配置于配置有电子零件的回路基板。该情况下，隔热层由隔膜和电子回路部之间的空间、电子回路部、及电子回路部和回路基板之间的空间等构成。
前述实施方式中，在台部件13处在槽部1331设置有突状引导部1334，但不限于此。例如，也可以形成有与第1导线及第2导线对应的引导槽。
前述实施方式中，在台部件13，以从台部件主体部131的周面向四方突出的方式设置有四个板状部132，在该板状部132中的一个设置有容纳部133，但不限于此。例如，板状部可以仅设置一个，或者也可以设置四个以上。进而，在台部件主体部不设置板状部的情况也被包含于本发明。该情况下，容纳部也可以被设置于台部件主体部。
在前述实施方式中，温度传感器15的温度检测元件151被配置于传感器模块12的附近，但不限于此。例如，温度检测元件可以被抵接于接头的侧面地配置，也可以被抵接于传感器模块的筒体部的侧面地配置。此外，温度检测元件被与接头及传感器模块稍微隔开间隙地配置的情况也被包含于本发明。
前述实施方式中，在筒状壳2的周面形成有贯通孔24，但不限于此。例如，在筒状壳的周面未形成有贯通孔的情况也被包含于本发明。该情况下，不设置覆盖该贯通孔的帽部件及插入部件。
前述实施方式中，筒状壳2为，内部空间和外部空间经由被在盖部件3形成的通气孔311连通，但不限于此。例如，也可以是，内部空间和外部空间经由被在筒状壳的侧面形成的贯通孔连通。
前述实施方式中，压力检测元件123构成为设置于隔膜122的应变计，但不限于此。例如，压力检测元件也可以构成为静电容量方式的检测元件，构成为能够检测被测定流体的表压即可。
前述实施方式中，筒状壳2及接头11为金属制部件，但不限于此，例如，这些部件也可以由合成树脂形成。
前述实施方式中，筒状壳2被形成为圆筒状，但不限于此。例如，筒状壳也可以形成为多边筒状。

Claims (5)

1.一种压力传感器，其特征在于，
具备壳、压力检测元件、大气压检测元件、运算部，
前述壳形成有与外部空间连通的内部空间，
前述压力检测元件被配置于前述壳的内部空间，能够检测被测定流体的表压，
前述大气压检测元件能够检测大气压，
前述运算部基于由前述压力检测元件检测的前述被测定流体的表压和由前述大气压检测元件检测的大气压算出前述被测定流体的绝对压。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，
前述大气压检测元件被配置于前述壳的内部空间。
3.如权利要求1或权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，
具备回路基板和温度传感器，
前述回路基板接收被从前述压力检测元件输出的检测信号，
前述温度传感器被与前述回路基板电气连接，能够检测前述压力检测元件的温度，
前述运算部基于由前述温度传感器检测的温度，修正已检测的前述被测定流体的表压。
4.如权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，
在前述被测定流体和前述大气压检测元件之间形成隔热层。
5.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，
具备传感器模块、接头、筒状的台部件，
前述传感器模块具有筒体部和隔膜，前述筒体部供前述被测定流体导入，前述隔膜被设置于前述筒体部的末端侧，具有与前述被测定流体接触的第1面及设置于前述第1面的相反侧而配置前述压力检测元件的第2面，
前述接头供前述传感器模块安装，形成有将前述被测定流体导入前述传感器模块的压力导入孔，
前述筒状的台部件被安装于前述接头，包围前述传感器模块的周围，
前述温度传感器具有检测温度的温度检测元件、使前述温度检测元件和前述回路基板电气连接的导线，
在前述台部件设置能够容纳前述温度检测元件及前述导线的容纳部。
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