JP2004020500A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムの受圧面の裏面を大気に開放するためにコネクタ部分に形成された通気孔からの雨水や塵埃の浸入のおそれをなくした圧力センサを提供することを目的とする。
【解決手段】ハウジング１の通路１２を介して導入された圧力を感圧部２のダイヤフラム３が感知し、感知した圧力は電気信号として出力するコネクタ１４を有する圧力センサにおいて、ダイヤフラム３が受圧する面の裏面側の空間を大気に連通するために、コネクタ１４に形成された通気孔２１に、通気性を有する焼結部品２４を配置した。これにより、受圧面裏側の空間は、焼結部品２４、相手コネクタおよびハーネスを介して大気に開放するため、圧力センサの作動を損ねることがなく、システムへの組み込み前などで相手コネクタが接続されていないときには、焼結部品２４が水などの浸入を防止することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力センサに関し、特にコネクタ部に形成された通気孔から雨水などの浸入を防止するようにしたダイヤフラム式の圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車用エアコンシステムでは、冷凍サイクル内で変化する冷媒の圧力を監視するのに圧力センサが用いられている。このような圧力センサは、たとえば圧縮機の吸入側および吐出側の配管などに取り付けられていて、圧力センサにより検出された圧力信号によって圧縮機などを制御し、冷凍サイクル内の冷媒圧力を所定の圧力に調整している。
【０００３】
一般に、この種の圧力センサは、ダイヤフラム式の感圧部と、その感圧部を収容して、検出しようとする圧力を感圧部へ導入する圧力導入ポートをなすハウジング部とを有している。感圧部には、ダイヤフラムの片面に導入される圧力により変形を受けるダイヤフラムの反対面に抵抗膜等の素子が被着されていて、その抵抗膜がダイヤフラムの変形とともに伸縮することで変化する抵抗値を測定して、圧力データを取り出す圧力検出回路が接続されている。
【０００４】
このような圧力センサをコンパクトに形成するため、圧力検出回路はその感圧部とともにハウジング部内に収容されている。これらの圧力検出回路や感圧部に対する外部環境の影響を排除するために、それらの収納空間が圧力検出回路の検出信号を外部に出力するコネクタなどにより密閉され、外気から遮断されていることが望ましい。ところが、完全に密閉された空間に感圧部を配置すると、感圧部が配管等から導入された圧力を受けたとき、その収納空間内の空気が温度変化に応じて膨張して、内部圧力が上昇するなど、感圧部に対して悪影響を及ぼすなどの不都合が生じる。そこで、コネクタに外気と連通する通気孔を形成しておき、車両に組み込まれたときには、ハーネスを通じてダイヤフラムの受圧面の裏側が大気に開放することができるように構成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧力センサのコネクタに設けられた通気孔は、車両に組み込まれたときには、コネクタは防水構造を有しているので問題はないが、車両に組み込まれる前、つまり、相手コネクタが外されている状態では、ダイヤフラムの受圧面の裏側が直接大気に開放しているため、そこから雨水や塵埃が浸入するおそれがあった。特に、圧力センサの保管あるいは輸送などに際して、たとえばコネクタの通気孔の開口面を上向きにした状態で長時間放置した場合には、雨水や塵埃が入ることによって内部の圧力検出回路がショートしたり、感圧部の特性が変化してしまうという問題が生じていた。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、感圧部を収納したハウジングのコネクタ部分に形成された通気孔からの雨水や塵埃の浸入のおそれをなくした圧力センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、可撓性を有するダイヤフラムが形成された感圧部を収容するハウジングと、前記感圧部で測定された圧力データを電気信号として出力するためのコネクタ部とを有する圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムの受圧面と反対側の面に面する空間と相手コネクタが嵌合される嵌合空間との間を連通するように前記コネクタ部に形成された通気孔に、通気性を有する閉止部材が介挿されていることを特徴とする圧力センサが提供される。
【０００８】
このような圧力センサによれば、ハウジングのコネクタ部に形成された通気孔を、通気性を有する閉止部材で閉止したことにより、空気は通すが、雨水や塵埃の浸入は防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、自動車用エアコンシステムに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの構造を示す縦断面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。
【００１１】
金属製のハウジング１の上部は、自動車用エアコンシステムの配管に接続されて冷媒の圧力を導入する圧力導入ポートを形成している。ハウジング１のほぼ中央部には、感圧部２が挿設されている。この感圧部２は、中央に薄肉で可撓性を有するダイヤフラム３とこのダイヤフラムの周囲を保持するよう肉厚に形成された筒状のダイヤフラム支持体４とが、たとえばセラミックスによって一体に形成されている。
【００１２】
ハウジング１の内部中央において、感圧部２のダイヤフラム支持体４の中央に形成されている空間の中に突出するように垂設された筒状突出部５がハウジング１と一体に形成されている。この筒状突出部５は、下方に向かって２段階に縮径された第１段差部６および第２段差部７を有し、軸線位置には、開口部８を有している。第１段差部６には、この筒状突出部５と感圧部２との間をシールするＯリング９が配置され、第２段差部７にはそのＯリング９の下方への移動を規制するワッシャ１０が配置され、このワッシャ１０は、第２段差部７の先端部をかしめ加工することによって保持されている。
【００１３】
ハウジング１の圧力導入ポートには、配管に接続したときに配管の栓を開放するための突起１１がハウジング１と一体に形成され、ハウジング１の筒状突出部５との間に、配管から導入された圧力を、開口部８を介して感圧部２まで導入するための通路１２が形成されている。
【００１４】
感圧部２のダイヤフラム３の下面には、ゲージ抵抗膜が印刷されている。このゲージ抵抗膜は、導入された圧力によるダイヤフラム３の変形に伴って伸縮を受けることで抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を測定して圧力を間接的に検出している。ダイヤフラム３に印刷されたゲージ抵抗膜は、フレキシブルプリント基板１３の一端に接続されている。このフレキシブルプリント基板１３の他端側には、圧力検出回路が実装されている。
【００１５】
圧力センサは、また、その圧力検出回路の検出信号を外部に出力するコネクタ１４が設けられている。このコネクタ１４は、感圧部２の調整を行った後、ハウジング１の下端部をかしめ加工することによりハウジング１に固定される。ハウジング１との間には、防水用のＯリング１６が配置され、外部からの水の浸入を防止している。コネクタ１４は、内部にフレキシブルプリント基板１３の圧力検出回路と接続された複数の接続ピン１７を有している。
【００１６】
コネクタ１４には、通気孔２１が形成されている。この通気孔２１は、コネクタ１４の相手コネクタ（図示せず。）が嵌合される嵌合空間２２とコネクタ１４の上部の凹部空間２３との間を連通するように貫通形成されている。凹部空間２３には、感圧部２からの圧力データを処理するための、フレキシブルプリント基板１３に実装された圧力検出回路が収容されている。
【００１７】
通気孔２１は、その断面形状がたとえば円形であって、その径が凹部空間２３の側が大きく、嵌合空間２２の側が小さくなっている同軸配置の段付き貫通孔になっている。この通気孔２１には、通気性を有する焼結部品２４が感圧部の側から閉止部材として挿入または圧入されている。この焼結部品２４は、図２の（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、通気孔２１の段付き貫通形状に合わせて段付き円柱形状を有している。焼結部品２４は、また、好ましくは、樹脂繊維を段付き円柱形状に焼き固めたもので、空気は通すが水は通さないという性質を有している。もちろん、焼結部品２４は、雨水だけでなく塵埃の浸入も防止することができる。
【００１８】
焼結部品２４は、防水効果をさらに高めるために、撥水剤を被着するとよい。その方法としては、通気孔２１に装着する前では、焼結部品２４を撥水剤に浸漬したり、焼結部品２４に撥水剤を塗布またはスプレーすることによって撥水剤を被着することができる。また、焼結部品２４を通気孔２１に装着した後でも、嵌合空間２２の側から撥水剤を塗布またはスプレーすることによって焼結部品２４に撥水剤を被着することができる。
【００１９】
以上の構成の圧力センサでは、自動車用エアコンシステムに組み込む前において、コネクタ１４の通気孔２１の開口面を上向きにした状態で長時間放置した場合でも、雨水や塵埃が浸入するおそれはなくなって、内部の圧力検出回路や感圧部２を雨水や塵埃から保護することができる。自動車用エアコンシステムに組み込んだときには、相手コネクタがコネクタ１４の嵌合空間２２に嵌合されるが、このときの嵌合部分は元々防水構造になっているので、嵌合部分からの雨水の浸入はない。
【００２０】
この第１の実施の形態の圧力センサでは、下半分が縮径された形状の焼結部品２４が、コネクタ１４の通気孔２１に対して感圧部２側から挿入されており、その通気孔２１の感圧部２側の開口部には、フレキシブルプリント基板１３が配置されているので、通気孔２１から焼結部品２４が脱落するおそれもない。しかも、焼結部品２４を凹部空間２３側の開口部から挿入するようにしたので、焼結部品２４の挿入作業が容易である。
【００２１】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。この図において、図１および図２に示した要素と同じ要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
この第２の実施の形態では、通気孔３１の形状および焼結部品３２が第１の実施の形態の通気孔２１と異なっている。すなわち、この通気孔３１は、断面形状が円形であって、凹部空間２３の側に大径の孔３１ａを有し、嵌合空間２２の側に小径の孔３１ｂを有している。ただし、これらの孔３１ａ，３１ｂは、中で連通することができる範囲で中心軸が互いにずれて配置されている。これにより、通気孔３１は、段付きの貫通孔を構成している。
【００２３】
焼結部品３２は、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、円柱形状を有している。この円柱形状の焼結部品３２を通気孔３１の大径の孔３１ａに挿入または圧入することにより、その下端部が通気孔３１の段部に当接し、通気孔３１の凹部空間２３側の開口部には、フレキシブルプリント基板１３が配置されているので、焼結部品３２は、通気孔３１から脱落することなく、通気孔３１内に保持される。焼結部品３２は、もちろん、必要に応じて、撥水剤を被着することができる。
【００２４】
このようにして、通気孔３１は、焼結部品３２によって閉止され、嵌合空間２２の側からの雨水または塵埃の浸入を防止することができる。
図４は本発明の第３の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す断面図である。この図において、図３に示した要素と同じ要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
この第３の実施の形態では、コネクタ部については、第２の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部と同じであるが、焼結部品４４は球形状のものを用いている。この球形状の焼結部品４４は、通気孔３１の大径の孔３１ａに挿入または圧入することにより、通気孔３１を塞ぎ、嵌合空間２２の側からの雨水または塵埃の浸入を防止することができる。この焼結部品４４においても、必要に応じて、撥水剤を被着することができる。
【００２６】
図５は本発明の第４の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。この図において、図１および図２に示した要素と同じ要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
この第４の実施の形態では、コネクタ部は、従来と同じ構成であって、通気孔４１は、断面が円形のストレートな貫通孔によって形成されている。この通気孔４１には、図５の（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、棒状の形状を有する焼結部品５４が圧入され、これによって通気孔４１を塞ぎ、嵌合空間２２の側からの雨水または塵埃の浸入を防止するようにしている。この焼結部品５４においても、必要に応じて、撥水剤を被着することができる。
【００２８】
以上、本発明をその好適な実施の形態について詳述したが、本発明はこれらの特定の実施の形態に限定されるものではない。たとえば、第４の実施の形態では、ストレートに貫通した通気孔４１に棒状の形状を有する焼結部品５４を圧入したが、球形状の焼結部品を通気孔４１に圧入してもよく、圧入する球形状の焼結部品は、１個ではなく、複数個であってもよい。
【００２９】
また、上記の実施の形態では、焼結部品は、樹脂材料で形成したが、金属繊維やセラミック繊維を原料としたものでもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧力センサでは、感圧部のダイヤフラムにおいて、受圧面の裏面側を大気開放するタイプに必要な通気孔を、通気性を有する焼結部品の閉止部材で閉止する構成にした。これにより、コネクタ部の相手コネクタが嵌合される側を上にして保管または保存したとしても、通気孔が閉止部材で閉止されているので、そこから感圧部側へ雨水や塵埃が浸入して圧力センサが動作不良となることはない。しかも、自動車用エアコンシステムへ組み込んだ後は、閉止部材が通気性を有していて、内圧と大気圧との差が生じないため、ダイヤフラムの受圧面の裏面側の空間を大気開放する機能はそのまま維持させることができる。
【００３１】
また、閉止部材は、撥水剤を被着することによって、防水効果をさらに高めることができ、水分の内部浸入を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る圧力センサのコネクタ部を示す図であって、（Ａ）はコネクタ部の断面図、（Ｂ）は焼結部品の平面図、（Ｃ）は焼結部品の側面図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　感圧部
３　ダイヤフラム
４　ダイヤフラム支持体
５　筒状突出部
６　第１段差部
７　第２段差部
８　開口部
９　Ｏリング
１０　ワッシャ
１１　突起
１２　通路
１３　フレキシブルプリント基板
１４　コネクタ
１６　Ｏリング
１７　接続ピン
２１　通気孔
２２　嵌合空間
２３　凹部空間
２４　焼結部品
３１　通気孔
３１ａ，３１ｂ　孔
３２　焼結部品
４１　通気孔
４４　焼結部品
５４　焼結部品

Claims (13)

1. 可撓性を有するダイヤフラムが形成された感圧部を収容するハウジングと、前記感圧部で測定された圧力データを電気信号として出力するためのコネクタ部とを有する圧力センサにおいて、
   前記ダイヤフラムの受圧面と反対側の面に面する空間と相手コネクタが嵌合される嵌合空間との間を連通するように前記コネクタ部に形成された通気孔に、通気性を有する閉止部材が介挿されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記閉止部材は、樹脂、金属およびセラミックを含む群から選ばれた材料からなる焼結部品であることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記閉止部材は、撥水剤が被着されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
4. 前記通気孔は、ストレートの貫通孔であり、前記貫通孔に前記閉止部材が圧入されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
5. 前記閉止部材は、円柱形状を有していることを特徴とする請求項４記載の圧力センサ。
6. 前記閉止部材は、球形状を有していることを特徴とする請求項４記載の圧力センサ。
7. 前記通気孔は、前記感圧部側の開口径を前記嵌合空間の側の開口径より大きくした同軸の段付き貫通孔であり、前記段付き貫通孔に前記閉止部材が挿入または圧入されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
8. 前記閉止部材は、段付き円柱形状を有していることを特徴とする請求項７記載の圧力センサ。
9. 前記閉止部材は、円柱形状を有し、前記段付き貫通孔に前記感圧部の側から挿入または圧入されていることを特徴とする請求項７記載の圧力センサ。
10. 前記閉止部材は、球形状を有し、前記段付き貫通孔に前記感圧部の側から挿入または圧入されていることを特徴とする請求項７記載の圧力センサ。
11. 前記通気孔は、前記感圧部側の開口中心と前記嵌合空間の側の開口中心とが異なる段付き貫通孔であり、前記段付き貫通孔に前記閉止部材が挿入または圧入されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
12. 前記閉止部材は、円柱形状を有し、前記段付き貫通孔に前記感圧部の側から挿入または圧入されていることを特徴とする請求項１１記載の圧力センサ。
13. 前記閉止部材は、球形状を有し、前記段付き貫通孔に前記感圧部の側から挿入または圧入されていることを特徴とする請求項１１記載の圧力センサ。

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