JP2004522170A - フィルタ付き構成部品及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は概略的にフィルタに関し、より詳細にはフィルタを有する構成部品(component)並びにその製造及び操作方法に関する。
【0002】
発明の背景
例えば圧力センサなどの物理的センサ構成部品は、自動車、工業、民生及び他の種々の用途で使用され得る。また可能的な腐食性環境において圧力センサが作動するときに該圧力センサを保護すべく、弾性ゲル、ポリマ、ダイヤフラム、メンブレン及び他の被覆もしくは封止材(encapsulant)が用いられる。しかし、これらの封止材はいずれも、腐食性環境に対して完全に不透過性ではない。前記封止材は更に、圧力センサのユーザにより要求される多くの厳しい信頼性要件を完全には満足しない。
【0003】
先行技術の被覆もしくは封止材を有するシリコン圧力センサに対する一般的な故障メカニズムは、前記封止材内に拡散してシリコン圧力センサから封止材を層状剥離させるという腐食性媒体に起因して生ずる。この層状剥離によりシリコン圧力センサの各部は露出される結果、シリコン圧力センサは腐食性媒体に直接的に露出されて腐食する。
【0004】
この一般的な故障メカニズムに加え、先行技術の被覆及び封止材はシリコン圧力センサの性能に悪影響を与える。これらの悪影響としては、加速に起因する圧力オフセット及び/又は急激な圧力変化に起因するゲルの過剰膨張が挙げられる。これらの悪影響はいずれも、シリコン圧力センサの用途を厳しく制限し得る。
【0005】
故に、当該構成部品の性能に悪影響を与えずに効率的に腐食防止を行う優れた構成部品に対する要望が在る。
本発明は、添付図面に関して以下の詳細な説明を読破すればより良く理解されよう。
【0006】
図示を簡素化して明確化すべく各図面は構造の概略様式を示すと共に、公知の特徴及び技術の説明及び詳細は、本発明を無用に曖昧とすることを回避すべく省略される。更に、各図における要素は必ずしも縮尺通りには描かれていない。例えば各図における幾つかの要素の寸法は、本発明の実施例の理解を助けるべく他の要素に対して誇張されることもある。更に、各図において同一の参照番号は同一の要素を表している。
【0007】
更に詳細な説明において、及びもし在るなら請求項において、第1、第2、第3などの語句は類似要素を区別すべく用いられるが、必ずしも連続的もしくは時系列的な順序を記述してはいない。更に、その様に用いられる語句は適切な状況下では、本明細書中に記述された本発明の各実施例が例えば本明細書中に図示もしくは記述された以外のシーケンスで作動し得る如く、交換可能であることは理解される。
【0008】
更に詳細な説明において、及びもし在るなら請求項において、頂部、底部、上の、下の、などの語句は説明目的で用いられるが必ずしも永続的な相対位置を記述してはいない。その様に用いられる語句は適切な状況下では、本明細書中に記述された本発明の各実施例が例えば本明細書中に図示もしくは記述された以外の配向で作動し得る如く、交換可能であることは理解される。
【0009】
図面の詳細な説明
本発明に係る構成部品は、センサ要素と、該構成部品の内側であるこのセンサ要素と該構成部品の外部の厳しい環境との間の連通を制限するフィルタとを備え得る。例えば前記フィルタは、外部環境からの可能的な腐食性の要素又は媒体を遮断し得る一方、当該構成部品の内側のセンサ要素に対する外部環境からの圧力は阻まずに依然として透過し得る。一例として前記構成部品は、タイヤ圧力観察などの圧力検知用途で使用され得る。この実施例において前記構成部品は、車輪取付け、リム取付け、タイヤバルブ取付け又はタイヤ取付けとされ得る。この構成部品に対する他の適切な用途の例としては、気体、蒸気及び他の化学的観察が挙げられる。この構成部品に対する更なる適切な用途の例としては、圧力、液体高さもしくは流速の測定に対する医学的及び他の生物学的な観察が挙げられる。
【0010】
図1は当該構成部品100の外部の環境と連通するキャビティを有する構成部品100の平面図を示し、且つ、図2は図1の2−2線に沿った構成部品100の断面図を示している。構成部品100は、パッケージ、チップキャリヤ又はハウジング110を備える。一例としてハウジング110は、凹所115と、該凹所115内に配置されたキャビティ125とを有する。ハウジング110は少なくとも部分的に、凹所115及びキャビティ125の下部を画成する。ハウジング110は、凹所115及び/又はキャビティ125の実際の境界を規定すべくインサートなどを含み得る。
【0011】
ハウジング110はまた、凹所115の周囲部(perimeter)に配置された棚部もしくはリム(rim)120も有し得る。以下において更に詳細に説明される如く、リム120はキャビティ125上に2個の支持部材及び1個のフィルタを支持すべく使用され得る。リム120は好適には、凹所115の周囲部の回りにおいて連続的であると共に、キャビティ125の端縁部(edge)に配置され又は該キャビティ125の上方に配置され得る。リム120は、表面121を備えると共に、該表面121から延在する複数の選択的突起122を備え得る。図2に示された実施例において表面121はキャビティ125から離間した方向を向くと共に、突起122はキャビティ125から離間した方向に延在する。当業者であれば、図2の実施例を理解したならば表面121及び突起122の他の実施例は明らかであろう。限定的なものとしてで無く他の実施例の例としては、異なる個数の突起、並びに前記表面及び突起に対する異なる角度が挙げられる。
【0012】
ハウジング110は更に、キャビティ125の周囲部に配置された付加的リム130を備え得る。リム130は、凹所115内においてリム120の下方に配置される。以下において更に詳細に説明される如く、リム130は電気導線を支持すべく使用され得る。
【0013】
ハウジング110は更に、キャビティ125内に配置された取付表面111を備え得る。取付表面111はリム130の下方に配置される。以下において更に詳細に説明される如く、取付表面111はセンサ要素及び電子的要素を支持すべく使用され得る。
【0014】
ハウジング110は好適には、構成部品100が使用される環境における腐食性の要素もしくは媒体による腐食に対して耐性を有する実質的に堅固な材料からなる。一例としてハウジング110は、ポリフェニレンスルフィド(PPS)材料から成り得る。
【0015】
構成部品100はまた、センサ要素105も備える。センサ要素105は、構成部品100の外部の環境であって該構成部品100が用いられる環境の特性を検知する。一例としてこの特性は、外部環境の圧力とされ得る。センサ要素105は、ハウジング110のキャビティ125内に配置され得ると共に、ハウジング110の取付表面111により支持され得る。
【0016】
構成部品100は更に、選択的な電子的要素106を備え得る。電子的要素106は、センサ要素105を制御すべく使用され得る。これに加え又は代替的に、電子的要素106はセンサ要素105の出力を監視且つ/又は記憶し得る。故に電子的要素106は、例えば単一トランジスタもしくは集積回路などの半導体素子とされ得る。構成部品100の一実施例において、電子的要素106は構成部品100内に存在しない。
【0017】
電子的要素106は、ハウジング110のキャビティ125内に配置されると共に、ハウジング110の取付表面111により支持され得る。電子的要素106は、センサ要素105の近傍に配置されると共に、該センサ要素105に対して電気的に連結され得る。構成部品100が電子的要素106を含む場合、構成部品100はモジュールと称され得る。
【0018】
構成部品100は更に、接着剤107を備え得る。接着剤107は、ハウジング110の取付表面111に対してセンサ要素105を連結する。接着剤107の別の部分は、ハウジング110の取付表面111に対して電子的要素106を連結するためにも使用され得る。
【0019】
構成部品100は更に、電気導線101を備え得る。電気導線101の第1部分は、ハウジング110の外側へと突出し得る。電気導線101の第2部分は、ハウジング110を貫通して延在し得る。電気導線101の第3部分は、キャビティ125内に配置されてリム130により支持され得る。電気導線101の第3部分はリム120の下方かつ取付表面111の上方に配置され得ると共に、電気導線101の該第3部分はセンサ要素105及び電子的要素106に電気的に連結され得る。センサ要素105と電気導線101との間の電気的連結方式、電子的要素106と電気導線101との間の電気的連結方式、及び、センサ要素105と電子的要素106との間の電気的連結方式は相互に同一もしくは別個とされ得ると共に、例えばワイヤボンディング、テープボンディング及び/又はフリップ・チップ・ボンディングなどとされ得る。
【0020】
構成部品100は付加的に、シーラントもしくは接着剤135を備え得る。接着剤135は好適には、リム120の全体に亙りかつ凹所115の周囲部の回りにおいて、連続的な玉縁(bead)を形成する。また好適実施例において接着剤135は、構成部品100が用いられる環境における腐食性要素による腐食に対して耐性を有するパーフルオロエーテル又は他の適切な材料である。適切なパーフルオロエーテル材料の例としては、オハイオ、アクロンのシンエツ・シリコーン・オブ・アメリカ社(Shin−Etsu Silicones of America, Inc. of Akron, Ohio)から市販されているSifel603及び604、並びに、ミシガン、オーバーンのダウコーニング社(Dow Corning Corporation of Auburn, Michigan)から市販されているRTV8012が挙げられる。RTV8012と比較してSifel603及び604が好適である、と言うのも、それらの粘度が低いからである。
【0021】
図3は付加的な製造工程後における構成部品100の平面図を示し、且つ、図4は図3の4−4線に沿った構成部品100の断面図を示している。図3及び図4に示された如く、構成部品100は支持部材340を備える。以下において更に詳細に説明される如く支持部材340は、構成部品100におけるフィルタに対する機械的支持性、安定性及び信頼性を改善し得る。
【0022】
支持部材340は、少なくともハウジング110の一部分上にかつキャビティ125上に配置される。支持部材340は又はウジング110の凹所115内にも配置される。以下に説明される理由により、支持部材340の長さ及び幅は好適には凹所115の長さ及び幅より僅かに小さい。
【0023】
支持部材340は、各面部342及び343と、該面部342及び343を相互に連結する端縁部344とを有し得る。面部342はキャビティ125に指向すると共に、面部343はキャビティ125から離間した方向を向く。支持部材340の面部342は好適には少なくとも部分的に、キャビティ125の上部もしくは境界を画成する。リム120はキャビティ125上に支持部材340を支持する。リム120が突起122を備える場合、リム120の突起122は支持部材340の面部342をリム120の表面121上にかつキャビティ125上に支持する。
【0024】
支持部材340はキャビティ125上に孔341を有することにより、センサ要素105と構成部品100の外部の環境との間の連通を許容する。一例として孔341は円形とされ得ると共に、約0.05乃至0.15センチメートルの直径を有し得る。これもまた一例として支持部材340は、約0.02乃至0.03センチメートルの厚み、並びに、夫々が約0.4乃至0.6センチメートルの長さ及び幅を有し得る。当業者であれば孔341が他のサイズ及び/又は幾何学形状を有し得ることは理解されよう。
【0025】
支持部材340は好適には、構成部品100が作動する環境による腐食に対して耐性を有する実質的に堅固な材料からなる。一例として前記材料は、プラスチックもしくは金属とされ得る。適切なプラスチックは、ハウジング110に対して用いられるプラスチックと同一とされもしくは異なるものとされ、適切な金属の例はステンレス鋼である。
【0026】
支持部材340は好適には、ハウジング110のリム120に対して化学的に連結され又は接着剤135により接着される。故に接着剤135は少なくともリム120の表面121と支持部材340の面部342との間に配置されて、表面121の周囲部を面部342に対して接着する。接着剤135のこの部分は好適には約0.005乃至0.015センチメートルの厚みを有することで、ハウジング110と支持部材340との間に連続的シールを提供する。接着剤135に対する連続的な玉縁の好適実施例によっても、支持部材340の周囲部における連続的シールの形成が確実とされる。突起122は、接着剤135のこの部分に対する斯かる厚みを確実にすべく使用され得る。
【0027】
支持部材340は好適には、ハウジング110の垂直側壁に対しても化学的に連結され又は接着される。故に接着剤135は好適には、支持部材340の端縁部344とハウジング110の垂直側壁との間にも配置されることで端縁部344をハウジング110に対して接着する。好適実施例においては更に端縁部344は所定高さを有し、接着剤135は少なくとも端縁部344の高さと同一の高さを有する。端縁部344の高さ及び接着剤135の高さは両者ともに、リム120の表面121から上方に且つキャビティ125から離間する方向に測定される。接着剤135のこの側方部分によれば、支持部材340の周囲部における前記連続的シールの形成が更に確実とされる。接着剤135の該側方部分の所望厚みを確実にすべく、ハウジング110の垂直側壁に対しては付加的な突起が付加され得る。
【0028】
故に接着剤135の位置は垂直方向及び横方向の両方において支持部材340の近傍とされることで、支持部材340とハウジング110との間における更に高信頼性の連続的シールが提供される。前記連続的シールによれば、支持部材340における孔341を通る以外の経路により、構成部品100の外部の環境における液体、気体及び他の汚染物質が構成部品100のキャビティ125内に進入することが防止される。
【0029】
図3及び図4における構成部品100は、フィルタ345も備える。フィルタ345は、構成部品100のキャビティ125の内側のセンサ要素105と該構成部品100の外側の厳しい環境との間の連通を制限する。一例としてフィルタ345は、外部環境からの可能的な腐食性の要素もしくは媒体を遮断し得る一方、構成部品100の内側のセンサ要素105に対する外部環境からの圧力は阻まずに該フィルタ345を介して依然として透過し得る。好適実施例においてフィルタ345は、複数の層からなる複合フィルタである。これらの層は、以下において更に詳細に記述される。
【0030】
フィルタ345は、支持部材340上方に配置される。特にフィルタ345は、支持部材340の面部343上方に配置される。支持部材340の面部343は、ハウジング110のキャビティ125上にフィルタ345を支持し得る。フィルタ345は好適には、支持部材340に対して化学的に連結され又は接着される。支持部材340に対するフィルタ345の組立てを促進すべく該フィルタ345は好適には、一辺につき約0.4乃至0.6ミリメートルだけ支持部材340よりも僅かに小寸である。フィルタ345はまた、支持部材340の孔341上にも配置される。フィルタ345は更に、少なくともハウジング110の一部分上に且つ該ハウジング110の凹所115内に配置される。
【0031】
フィルタ345は薄寸であり且つ脆弱であり得る。故に支持部材340は、フィルタ345の機械的支持性、安定性及び信頼性を改善すべく使用され得る。特に支持部材340は、構成部品100に対する外部環境における圧力が急激に増大した場合に、フィルタ345に対して優れた機械的支持性、安定性及び信頼性を与え。
【0032】
図5は更なる製造工程の後における構成部品100の平面図を示すと共に、図6は図5の6−6線に沿った構成部品100の断面図を示している。図5及び図6に示された如く構成部品100は、付加的なもしくは第2支持部材550を備え得る。以下において更に詳細に説明される如く支持部材550は、構成部品100においてフィルタ345の機械的支持性、安定性及び信頼性を更に改善し得る。構成部品100の別実施例において、支持部材550は構成部品100で使用されない。
【0033】
支持部材550は、少なくともハウジング110の一部分上に、キャビティ125上に且つフィルタ345上に配置される。支持部材550は好適には、フィルタ345によりキャビティ125上に支持される。支持部材550は、ハウジング110の凹所115内にも配置される。
【0034】
支持部材550は、フィルタ345上であると共に支持部材340の孔341上かつキャビティ125上に孔551を有することで、センサ要素105と構成部品100の外側の環境との間の連通を許容する。一例として孔551は円形とされ得ると共に、支持部材550における孔341の直径より大きな直径を有し得る。一例として孔551の直径は、約0.3乃至0.5センチメートルとされ得る。孔551のこのサイズによれば2つの設計パラメータが最適化される:フィルタ345に対する物理的保護、並びに、構成部品100が作動する環境における微粒子による孔551の目詰りの減少である。当業者であれば、孔551が他のサイズ及び/又は幾何学形状を有し得ることは理解し得よう。
【0035】
支持部材550は好適には、構成部品100が作動する環境による腐食に対して耐性を有する実質的に堅固な材料からなる。一例として前記材料は、プラスチックもしくは金属とされ得る。適切なプラスチックは、ハウジング110に対して用いられるプラスチックと同一とされもしくは異なるものとされ、適切な金属の例はステンレス鋼である。好適実施例において支持部材550は、支持部材340と同一の材料からなる。これもまた一例として支持部材550は、約0.02乃至0.03センチメートルの厚み、並びに、夫々が約0.4乃至0.6センチメートルの長さ及び幅を有し得る。好適実施例において支持部材550は、支持部材340よりも僅かに大寸である。
【0036】
支持部材550は好適には、凹所115を画成するハウジング110の壁部の上側リムもしくは部分555をスエージ加工することで、ハウジング110に機械的に連結される。図6に示された如くこの実施例においてハウジング110のリムもしくは部分555は、支持部材550上に配置される。別実施例において支持部材550はハウジング110に対し、化学的に連結され又は接着剤により接着される。
【0037】
先に示された如く、フィルタ345は薄寸で脆弱であり得る。故に支持部材550は、フィルタ345の機械的支持性、安定性及び信頼性を更に改善すべく使用され得る。特に支持部材550は、構成部品100に対する外部環境における圧力が急激に減少した場合に、フィルタ345に対して優れた機械的支持性、信頼性及び安定性を提供する。
【0038】
故に構成部品100のキャビティ125は支持部材340の孔341と、フィルタ345と、支持部材550の孔551とを介し、凹所115の外部の環境に対して制限的に連通される。フィルタ345は、キャビティ125内におけるセンサ要素105及び電子的要素106の金属部分もしくは他の部分を、構成部品100が作動する環境の腐食性の要素もしくは媒体から分離もしくは保護する。実験的な試験結果によれば、例えばタイヤ取付け用ペースト、タイヤ取付け用及び汎用の潤滑油、タイヤ取り外し用流体、ブレーキ液、脱脂剤、車輪クリーナ及び鉱物油などの種々の可能的な腐食性環境における腐食からセンサ要素を保護する構成部品100の有効性が例証された。
【0039】
図7は、フィルタ700の断面図を示している。一例としてフィルタ700は、図4及び図6におけるフィルタ345の更に詳細な図であり得る。図4及び図6の構成部品100においてフィルタ700が如何に用いられ得るかを示すべく図4及び図6の支持部材340は図7において点線で示される。
【0040】
フィルタ700は、接着剤710、730及び750、並びに、層720、740及び760を備える。一例として層720、740及び760は夫々、ポリエステル材料、ナイロン材料及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)材料から成り得る。フィルタ700は、ミネソタ、ミネアポリスのドナルドソン社(Donaltson Company,Inc. of Minenapolis, Minnesota)から市販されると共に、ニューヨーク、ポートワシントンのポール・スペシャリティ・マテリアル社(Pall Specialty Materials of Port Washington,New York)からも購入可能である。
【0041】
フィルタ700の一実施例において層720のポリエステル材料及び/又は層740のナイロン材料は、フィルタ700に対して一定のフィルタリング特性を提供し得る。例えば前記ポリエステル及び/又はナイロン材料は、疎水性且つ/又は疎油性(oleophobic)である一種類以上の化学物質で処理され得る。フィルタ700が高温の環境で使用される場合に層740は、例えば不織ナイロン材料から成り得ると共に、接着積層を用いて層720及び/又は760に接着され得る。またフィルタ700が低温の環境においてのみ使用される場合、層720は熱圧力積層を用いて支持部材340及び/又は層740に接着され得る。
【0042】
層760のPTFE材料は孔性であり、フィルタ700に対するフィルタリング特性の少なくとも幾分かを提供する。PTFE材料の孔性の性質は、PTFE材料における1マイクロメータより小さな直径の孔により提供され得る。一例として、これらの孔の直径は約0.05乃至0.1マイクロメータであり得る。PTFE材料に対する他の仕様としては以下のものが挙げられる:(1)シリコーンを含まないPTFE材料、(2)約3.4キロパスカルにおける約0.01乃至0.1センチメートルの厚み、(3)約850乃至950キロパスカルのMullen静水圧/水侵入圧力(米国材料試験協会(ASTM)D751)、(4)米国繊維化学者・色彩技術者協会(AATCC)118−1992標準試験方法に従う約7の撥油指数、(5)約12.7ミリメートルH2 Oにおける約3,350乃至3,450リットル/時間のフレージャー通気性(ASTM D737)、(6)1.8×104 リットル/時間にて約99.9乃至99.999%の最小限である約0.1マイクロメータのフォンブリン(Fomblin)効率、(7)約10.0ミリリットル/分における約250乃至300キロパスカルのイソプロピル・アルコール(IPA)泡立ち点、及び、(8)約800乃至850グラム/m2 /時間の水蒸気透過速度(MVTR)。
【0043】
一例として前記PTFE材料は、デラウェア、ウィルミントンのデュポン社(E.I.du Pont de nemours and Company of Wilmington, Delaware)から市販されているTeflon(登録商標)材料、又は、デラウェア、ニューワークのW.L.ゴア社(W.L. Gore & Associates of Newark, Delware)から市販されているGore−Tex(登録商標)材料とされ得る。もし層760に対してTeflon(登録商標)材料が用いられるなら、層760もまた疎水性とされ得ると共に、図6の構成部品100のキャビティ125内における湿度レベルを制御し得る。
【0044】
図8は、フィルタ800の断面図を示している。一例としてフィルタ800は、図4及び図6におけるフィルタ345の更に詳細な図であり得る。図4及び図6の構成部品100においてフィルタ800が如何に用いられ得るかを示すべく図4及び図6の支持部材340は図8において点線で示される。
【0045】
フィルタ800は、接着剤810、830、850及び870、並びに、層820、840、860、880及び890も備えている。一例として層820、840及び860は夫々、ポリエステル材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)材料及びナイロン材料から成り得る。図8における層820、840及び860は、図7における層720、760及び740と同様とされ得る。図8における層880及び890は夫々、例えば活性炭材料及び外側の荒目地布(scrim)とされ得る。フィルタ800はミネソタ、ミネアポリスのドナルドソン社から市販されると共に、ニューヨーク、ポートワシントンのポール・スペシャリティ・マテリアル社からも購入され得る。
【0046】
図9は、図6の構成部品100の別実施例であり得る構成部品900の断面図を示している。図9における構成部品900は、付加的な又は第2の支持部材950を備える。図6における支持部材550と同様に図9における支持部材950は、フィルタ345の機械的支持性、安定性及び信頼性を更に改善し得る。
【0047】
支持部材950は、少なくともハウジング110の一部分上、キャビティ125上、且つ、フィルタ345上に配置される。支持部材950は好適には、フィルタ345によりキャビティ125上に支持される。支持部材950は、ハウジング110の凹所115内にも配置される。図9においてハウジング110は、図6にてリム120の表面121から延在して示された前記選択的突起なしで示される。
【0048】
支持部材950はフィルタ345上、支持部材340における孔341上かつキャビティ125上に孔951を有することで、センサ要素105と構成部品900の外部の環境との間の連通を許容する。図9における支持部材950及び孔951は、図6における支持部材550及び孔551と同様とされ得る。但し支持部材950は好適にはハウジング110に対し、化学的に連結されるか又は接着剤960により接着される。一実施例において接着剤960は接着剤135と同様とされ得る。この実施例において接着剤135及び960は、リム120からの高さであって少なくとも支持部材950の頂部表面と同じ高さを有するひとつの接着剤と見做され得る。別実施例において支持部材950はハウジング110に対し、凹所115を画成する前記壁部のスエージ加工部分555により機械的にも連結され得る。
【0049】
支持部材950は支持部材340と略々同一サイズとされることから、接着剤135は該支持部材950の端縁部とハウジング110の垂直側壁との間に配置され得る。この実施例において接着剤135は、凹所115の周囲部における連続的シールの信頼性を更に改善し得る。
【0050】
図10は、図6における構成部品100の別実施例であり得る構成部品1000の断面図を示している。図10における構成部品1000は、フィルタ1045を備える。図10におけるフィルタ1045は、図6におけるフィルタ345と同様の機能及び材料とされ得る。フィルタ1045は、支持部材340上に配置される。フィルタ1045は支持部材340における孔341上にも配置され、更に、少なくともハウジング110の一部分上にも配置される。図10においてハウジング110は、図6においてリム120の表面121から延在して示された選択的突起なしで示される。
【0051】
フィルタ1045は好適には、ハウジング110の外側に配置されると共に、ハウジング110のリムもしくは部分555によりキャビティ125の上方に支持される。構成部品1000の別実施例において支持部材340は、ハウジング110のキャビティ125の上方にフィルタ1045を支持し得る。この実施例においてハウジング110は依然としてリム120を有し得るが、該ハウジングの高さは小さくされ得る。ハウジング110のこの別実施例においてフィルタ1045は支持部材340に対しても化学的に連結され又は接着され得る。
【0052】
図10に示された如く、構成部品1000は付加的な又は第2の支持部材1050も備える。図6における支持部材550と同様に図10における支持部材1050は、構成部品1000におけるフィルタ1045の機械的支持性、安定性及び信頼性を更に改善し得る。但し図10における支持部材1050は、裾部(skirt)もしくはフランジである。
【0053】
支持部材1050は、少なくともハウジング110の一部分上、キャビティ125上、且つ、フィルタ1045上方に配置される。支持部材1050は好適には、フィルタ1045によりキャビティ125上方に支持される。支持部材1050もまた好適には、ハウジング110の外側に配置される。支持部材1050は、フィルタ1045上、支持部材340における孔341の上方、及び、キャビティ125の上方に孔1051を有することで、センサ要素105と構成部品1000の外部の環境との間における連通を許容する。図10における支持部材1050は図6における支持部材550と同様の材料組成とされ得ると共に、図10における孔1051は図6における孔551と同様のサイズとされ得る。但し支持部材1050は好適には、ハウジング110に対して化学的に連結されるかハウジング110の外側に配置された接着剤1060によりハウジング110に接着される。一実施例において接着剤1060は、接着剤135と同様とされ得る。
【0054】
図11は、図10における構成部品1000の別実施例であり得る構成部品1100の断面図を示している。図11において構成部品1100は、ハウジング1110を備える。図11におけるハウジング1110は、図6におけるハウジング110と同様とされ得る。例えば図11におけるハウジング1110は図6におけるハウジング110のキャビティ125と類似したキャビティ1125を有するが、図11におけるハウジング1110は該ハウジング1110の凹所の内側の上側リムを有さない。
【0055】
構成部品1100は、支持部材1140も備える。支持部材1140は、少なくともハウジング110の一部分の上方に、且つキャビティ125の上方に配置される。支持部材1140は好適には、ハウジング110の外側に配置されると共に、ハウジング110のリムもしくは部分1155によりキャビティ125の上方に支持される。支持部材1140はキャビティ125の上方に孔1141を有することで、センサ要素105と構成部品1100の外部の環境との間の連通を許容する。図11における支持部材1140は図6における支持部材340と同様であり得ると共に、図11における孔1141は図6における孔341と同様であり得る。支持部材1140はハウジング110に対して化学的に連結可能もしくは接着可能であり、且つ/又は、支持部材1140はフィルタ1045、支持部材1050及び接着剤1060によりハウジング110に対して連結され得る。
【0056】
図12は、構成部品を製造する方法のフローチャート1200を示している。一例としてフローチャート1200の構成部品は、図6、図9、図10及び図11における構成部品100、900、1000もしくは1100と同様とされ得る。図12のフローチャート1200のステップ1210においては、キャビティを少なくとも部分的に画成するハウジングが配備される。次にフローチャート1200のステップ1220においては、前記キャビティ内にセンサ要素が載置、位置決めもしくは配設される。次にステップ1230にては、前記ハウジングの一部分の上方に接着剤が載置、位置決めもしくは配設される。一例として前記接着剤は、前記ハウジングのリム上における連続的なビード(玉縁)として供給される。前記リムは、ハウジング上に接着剤を配設する以前に粗面化され又は表面活性化(すなわち紫外線光)を受け得る。
【0057】
引き続き図12におけるフローチャート1200のステップ1240にては、前記接着剤の上方、前記キャビティの上方、及び、少なくとも前記ハウジングの一部分の上方に支持部材及びフィルタが載置、位置決めもしくは配設される。前記支持部材は前記キャビティの上方に配置された孔を有すると共に、前記フィルタは前記支持部材上方かつ支持部材における孔の上方に配置される。ステップ1240は、前記接着剤の少なくとも一部分を変位し得る。この変位により、前記接着剤の高さは増大され得る。一例として前記接着剤の変位は前記支持部材を前記接着剤の上方に配設するときに接着剤に圧力を付与すべく支持部材を用いて達成され得る。
【0058】
ステップ1240の一実施例において、前記フィルタは前記支持部材に取付けもしくは連結されて配備され得ると共に、前記支持部材及びフィルタは次に同時に、前記接着剤、キャビティ、及び、前記ハウジングの少なくとも一部分上方に配設され得る。ステップ1240の別実施例においては、前記支持部材がまず前記接着剤上に配設され得ると共に、前記フィルタが次に該支持部材上方に配設され得る。
【0059】
次に図12におけるフローチャート1200のステップ1250にては、前記接着剤が硬化される。一例として前記接着剤がSifel604からなる場合、ステップ1250の硬化プロセスは約150℃で約1時間に亙り実施され得る。前記接着剤は好適には、前記支持部材とハウジングとの間に連続的シールを形成すべく硬化される。
【0060】
次にフローチャート1200のステップ1260においては、前記フィルタ及び支持部材上に付加的支持部材が載置、位置決めもしくは配設される。好適にはステップ1260はステップ1250の後で行われることで、前記接着剤の過剰な変位を防止する。引き続きステップ1270にては、前記ハウジングのリムもしくは他の部分がスエージ加工され又は別様に変形される。好適にはステップ1270はステップ1260の後で実施されることで、前記接着剤の過剰変位を防止する。ステップ1270における前記スエージ加工プロセスは、前記付加的支持部材を前記ハウジングに機械的に連結すると共に、好適には高圧及び高温の両方を用いる。
【0061】
図13は、構成部品を操作する方法のフローチャート1300を示している。一例として該構成部品は、図6、図9、図10及び図11における構成部品100、900、1000もしくは1100と同様とされ得る。図13におけるフローチャート1300のステップ1310において構成部品は、少なくとも部分的にキャビティを画成するハウジングと、前記キャビティ内のセンサ要素と、前記キャビティ上かつ少なくとも前記ハウジングの一部分上の支持部材であって前記キャビティ上の孔を有する支持部材と、前記支持部材上かつ該支持部材における前記孔上のフィルタと、前記フィルタ上の付加的な但し選択的な支持部材であって前記フィルタ上かつ前記支持部材における前記孔上の付加的孔を有する付加的な但し選択的な支持部材と、を備えて配備される。
【0062】
次に図13におけるフローチャート1300のステップ1320にては、前記支持部材における前記孔を介し、前記フィルタを介し、且つ、前記付加的支持部材における前記付加的孔を介し、前記キャビティと該キャビティの外部の環境との間の連通が許容される。次にステップ1330にて前記センサ要素は、環境の第1特性を検出すべく用いられる。一例として環境の第1特性は、環境の圧力であり得る。
【0063】
引き続きフローチャート1300のステップ1340にて、前記フィルタは環境の第2特性から前記センサ要素を保護すべく用いられる。一例として前記フィルタは、前記第2特性が前記ハウジングの前記キャビティ内に進入するのを防止すべく使用され得る。環境の前記第2特性は例えば、腐食性の要素もしくは媒体であり得る。
【0064】
次に図13におけるフローチャート1300のステップ1350にて前記支持部材は前記フィルタが所定量を超えて変形するのを防止すべく使用され、且つ、ステップ1360にて前記付加的支持部材は前記フィルタが付加的な所定量を超えて変形するのを防止すべく用いられる。一例として、ステップ1350における前記所定量は第1方向におけるものとされ得ると共に、ステップ1360における前記付加的な所定量は第1方向とは異なる第2方向におけるものとされ得る。好適実施例において第1方向及び第2方向は逆方向である。
【0065】
故に、先行技術の不都合を克服する優れた構成部品が提供される。本明細書中に記述された前記構成部品は、該構成部品の性能に悪影響せずに効率的な腐食防止を実現する。前記の2つの支持部材の間におけるフィルタの配置によれば、圧力の大きな及び/又は迅速な変化に起因するフィルタの機械的故障を防止し又は少なくとも減少するという該フィルタの堅牢性が改善される。また前記構成部品に対する容易な組立て方法によれば、該構成部品の製造コストも最小化される。
【0066】
本発明は特定実施例に関して記述されたが、当業者であれば本発明の精神及び有効範囲から逸脱せずに種々の変更が為され得ることを理解し得よう。本明細書中に示された例えば材料組成、寸法、並びに、製造工程及び操作工程のシーケンスなどの多くの詳細は本発明の理解を促進すべく提供されたものであり、本発明の有効範囲を制限すべく提供されたものではない。付加的に前ウジング内のキャビティの内側には被覆もしくは封止材が使用され得ると共に、構成部品は電気導線が無くても良い。更に、支持部材及び/又はフィルタは、相互に対し且つ/又は前記ハウジングに対して永続的に取付けられ得る。代替的に前記支持部材及び/又はフィルタは着脱可能、互換可能且つ/又は差し替え可能な部品とされ得るが、斯かる差し替えとは前記構成部品の手直しではなく該構成部品の再構成もしくは再構築を意味する。
【0067】
更に、図13のフローチャート1300におけるステップ1320、1330、1340、1350及び1360又はそれらの一切の部分集合は、相互に同時に実施され得る。そして更に、2つの支持部材及びフィルタは相互に事前組立てされ得ると共に、このアセンブリは図12におけるフローチャート1200のステップ1240の間において接着剤の上方、キャビティの上方、且つ、少なくともハウジングの一部分の上方に配設され得る。フローチャート1200のこの実施例においては、ステップ1260が省略され、且つステップ1270は選択的である。
【0068】
故に本発明の各実施例の開示は、本発明の有効範囲の例示を企図したものであり、限定を企図したものではない。本発明の有効範囲は、添付の各請求項により要求される範囲においてのみ定義されることが企図される。
【0069】
課題に対する利益、他の利点及び解決策は、特定実施例に関して記述された。但し、課題に対する利益、利点、解決策、並びに、一切の利益、利点もしくは解決策を生じさせ又は更に顕著とし得る一切の単独もしくは複数の要素は、各請求項のいずれかもしくは全てにおける重要な、必要な又は本質的な特徴もしくは要素とは解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る構成部品の平面図。
【図2】図1の2−2線における本発明の実施例に係る構成部品の断面図。
【図3】付加的な製造工程の後における図1の本発明の実施例に係る構成部品の平面図。
【図4】図3の4−4線における構成部品の断面図である。
【図5】更なる製造工程の後における図3の本発明の実施例に係る構成部品の平面図。
【図6】図5の6−6線における構成部品の断面図である。
【図7】本発明の実施例に係るフィルタの断面図。
【図8】本発明の実施例に係る別のフィルタの断面図。
【図9】本発明の実施例に係る別の構成部品の断面図。
【図10】本発明の実施例に係る更に別の構成部品の断面図。
【図11】本発明の実施例に係る更に別の構成部品の断面図。
【図12】本発明の実施例に係る構成部品の製造方法のフローチャート。
【図13】本発明の実施例に係る構成部品の操作方法のフローチャート。
Claims (35)
- 少なくとも部分的にキャビティを画成するハウジングと、
前記キャビティ内に設けたセンサ要素と、
前記キャビティ上方にして少なくともハウジングの一部分上方に配置され、かつキャビティ上方に孔を有する支持部材と、
前記支持部材の上方にして該支持部材の前記孔の上方に配置したフィルタと
を備えた構成部品。 - 前記ハウジングは、支持部材をキャビティの上方に支持するリムを更に備えてなる請求項1に記載の構成部品。
- 前記リムは表面と、該表面から延びる複数の突起とを備え、
前記複数の突起は前記支持部材を前記リムの表面上に支持する請求項2に記載の構成部品。 - 前記支持部材をリムに接着する接着剤を更に備え、同接着剤は支持部材とハウジングとの間を連続的にシールする請求項2に記載の構成部品。
- 前記支持部材はキャビティに指向する第1面部と、フィルタに指向する第2面部と、前記第1面部及び第2面部を相互に連結する端縁部とを有し、
前記接着剤は支持部材の第1面部及び端縁部をハウジングに接着する請求項4に記載の構成部品。 - 前記端縁部は高さを有し、
前記接着剤のリムからの高さは少なくとも端縁部の高さと同じである請求項5に記載の構成部品。 - 前記リムは、表面と、該表面から延在する複数の突起とを備え、
前記支持部材は、前記キャビティに指向する第1面部と、前記フィルタに指向する第2面部と、前記第1面部及び第2面部を相互に連結する端縁部とを有し、
前記複数の突起は支持部材の第1面部をリムの表面上方に支持し、
前記接着剤は少なくともリムの表面と支持部材の第1面部との間の領域に配置され、
前記接着剤は支持部材の端縁部をハウジングに接着するとともに、支持部材の第1面部の周囲部をリムに接着する請求項4に記載の構成部品。 - 前記リムは連続的であり、且つ接着剤はリム上において連続的である請求項4に記載の構成部品。
- 前記支持部材及びフィルタはハウジング内に配置される請求項1に記載の構成部品。
- 前記フィルタ上方に配置され、かつフィルタ上方にして、かつ前記支持部材の孔上方において付加的孔を有する付加的支持部材を更に備えてなる請求項1に記載の構成部品。
- 前記ハウジングの一部分は付加的支持部材の上方にある請求項10に記載の構成部品。
- 前記支持部材、フィルタ及び付加的支持部材はハウジング内に配置される請求項10に記載の構成部品。
- 前記キャビティ内に設けられ、ハウジングを貫通して延びてハウジングの外に突出する電気導線を更に備えてなる請求項1に記載の構成部品。
- 前記キャビティ内において前記センサ要素の近傍に配置されて同センサ要素に電気的に接続された電子的要素を更に備えてなる請求項1に記載の構成部品。
- 外部の環境と連通するキャビティを有する構成部品であって、
凹所と、該凹所の周囲部に配置されたリムと、凹所内に配置されたキャビティとを備えたハウジングと、
前記キャビティ内に配置されたセンサ要素と、
前記凹所内に配置され前記リムにより前記キャビティ上方に支持され、前記キャビティ上方に第1孔を有する第1支持部材と、
前記凹所内に設けられ、前記第1支持部材によりキャビティ上方に支持されるとともに第1支持部材の第1孔の上方に配置されたフィルタと、
前記凹所内に設けられ、前記フィルタによりキャビティ上方に支持されるとともに、前記フィルタ上方にして、前記第1支持部材に第1孔の上方で、更には前記キャビティの上方において第2孔を有する第2支持部材と
を備えた構成部品。 - 前記キャビティは、前記第1支持部材の第1孔と、フィルタと、第2支持部材の第2孔とを介して前記環境に連通される請求項15に記載の構成部品。
- 前記第1支持部材及び第2支持部材はステンレス鋼からなる請求項15に記載の構成部品。
- 前記フィルタはポリテトラフルオロエチレンからなる請求項15に記載の構成部品。
- 前記リムは、
前記キャビティから離間する方向に指向する表面と、
前記表面において、前記キャビティから離間する方向に延びる複数の突起とを備え、
前記複数の突起は第1支持部材をリムの表面上方に支持する請求項15に記載の構成部品。 - 前記第1支持部材をリムに接着することにより第1支持部材の周囲部をハウジングに対して連続的にシールする接着剤を更に備え、
前記リムは凹所の周囲部の回りにおいて連続的に延び、
前記接着剤は凹所の周囲部の回りにおいて、リム上を連続的に延びるビードを形成する請求項15に記載の構成部品。 - 前記リムはキャビティから離間した方向に指向する表面と、同表面上においてキャビティから離間する方向に延びる複数の突起とを備え、
前記第1支持部材は、キャビティに指向する第1面部と、フィルタに指向する第2面部と、第1面部及び第2面部を相互に連結する端縁部とを有し、
前記複数の突起は第1支持部材の第1面部をリムの表面上方に支持し、
前記接着剤は第1支持部材の第1面部とリムの表面との間に配置されるとともに、接着剤は第1支持部材の端縁部とハウジングとの間に配置される請求項20に記載の構成部品。 - 前記接着剤は第1支持部材の端縁部をハウジングに接着するとともに、接着剤は第1支持部材の第1面部をリムに接着する請求項21に記載の構成部品。
- 前記端縁部は高さを有し、
前記接着剤のリムからの高さは少なくとも前記端縁部の高さと同じである請求項21に記載の構成部品。 - 前記第1支持部材はハウジングに対して化学的に連結され、
前記フィルタは第1支持部材に対して化学的に連結され、
前記第2支持部材はハウジングに対して機械的に連結される請求項15に記載の構成部品。 - 当該構成部品は、
前記ハウジングの外方に突出する第1部分と、ハウジングを貫通して延びる第2部分と、キャビティ内においてセンサ要素に対して電気的に連結された第3部分とを有する電気導線を更に備え、
前記ハウジングは更に、
前記キャビティの周囲部において、リムの下方に配置され、且つ、キャビティ内の電気導線の第3部分を支持する付加的リムと、
前記付加的リムの下方に配置されてセンサ要素を支持する取付表面とを備えてなる請求項15に記載の構成部品。 - 前記キャビティ内のおいて、センサ要素に対して電気的に接続されるとともに、前記電気導線の第3部分に対して電気的に連結された電子的要素を備えてなる請求項25に記載の構成部品。
- 少なくとも部分的にキャビティを画成するハウジングを配備する工程と、
前記キャビティ内にセンサ要素を配設する工程と、
前記ハウジングの一部分上に接着剤を配設する工程と、
前記接着剤上方、前記キャビティ上方、且つ、少なくともハウジングの一部分上方においてキャビティ上方に孔を有する支持部材及びフィルタを配設する工程と、前記フィルタは支持部材の上方かつ該支持部材における孔の上方に配置されることと、
前記接着剤を硬化する工程とよりなる構成部品の製造方法。 - 前記支持部材及びフィルタを配設する工程は、
前記支持部材に連結されたフィルタを配備する工程と、
前記支持部材及びフィルタを同時に接着剤の上方、キャビティの上方、且つ少なくともハウジングの一部分の上方に配設する工程とよりなる請求項27に記載の方法。 - 前記支持部材及びフィルタを配設する工程は接着剤の少なくとも一部分を変位させる工程よりなる請求項27に記載の方法。
- 前記支持部材及び前記フィルタ上方に付加的支持部材を配設する工程を更に備えてなる請求項27に記載の方法。
- 前記付加的支持部材を配設する工程は接着剤を硬化する工程の後に行われる請求項30に記載の方法。
- 前記付加的支持部材を配設した後にハウジングの一部分をスエージ加工する工程を備える請求項30に記載の方法。
- 前記ハウジングの一部分をスエージ加工することにより付加的支持部材はハウジングに対して機械的に連結される請求項30に記載の方法。
- 前記接着剤を配設する工程は接着剤が連続的に延びるビードを形成する工程を備える請求項27に記載の方法。
- 前記接着剤を硬化する工程は接着剤を硬化して支持部材とハウジングとの間を連続的にシールする工程を備える請求項27に記載の方法。
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