JP2005188958A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 コネクタケースとハウジングとをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンサ素子を設けてなる圧力センサにおいて、かしめ部における隙間からの水の浸入を防止する。
【解決手段】 コネクタケース１０とハウジング３０とを一体に組み付けてなるケーシング１００を備え、ケーシング１００内に圧力検出用のセンサ素子２０を設けてなる圧力センサＳ１において、コネクタケース１０とハウジング３０とをかしめることにより、これら両ケース１０、３０が固定されており、両ケース１０、２０のかしめ部３６における両ケース１０、３０の隙間は、接着剤等からなる封止部材３７によって気密に封止されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１のケースと第２のケースとをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部を設けてなる圧力センサに関する。

従来より、第１のケースと第２のケースとをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部を設けてなる圧力センサが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この圧力センサは、第１のケースとしてのコネクタケースと測定媒体を導入するための第２のケースとしてのハウジングとを備え、これら両ケースの間に金属製のダイアフラムを介在させた状態で両ケースをかしめ固定して組み付けることにより、内部に圧力検出室を区画形成し、この圧力検出室内にセンシング部としてのセンサ素子などを設けたダイアフラムシールタイプの圧力センサである。

ここで、圧力検出室は、第１のケースと第２のケースとの間に介在するＯリングによってシールされており、圧力検出室の内部には、たとえばオイルなどの圧力伝達部材が封入されている。

そして、ダイアフラムにおける圧力検出室とは反対側の面に、第２のケースに導入された測定媒体による圧力が印加され、この測定圧力は、ダイアフラムから圧力伝達部材を介してセンサ素子へ印加され、検出が行われるようになっている。
特開平７−２４３９２６号公報

しかしながら、上記した従来の圧力センサを、たとえば、車両の被水が激しい場所に搭載したような場合、外部からの被水により、第１のケースと第２のケースとのかしめ部における隙間から水がケース内のセンシング部に浸入し、センシング部に悪影響を与える可能性がある。

具体的には、上記した従来の圧力センサにおいて、第１のケースと第２のケースとのかしめ部における隙間から浸入した水がＯリングまで到達した場合に、圧力センサが高温にさらされると浸入した水が蒸発し、この蒸発した水蒸気がＯリングまたはＯリングシール部の界面を透過して、圧力検出室に入りこんでしまう。

そして、圧力検出室内部に入りこんだ水蒸気は、圧力センサが冷えることで水となり、この水が、センサ内部の圧力伝達媒体としてのオイルに溶け込んでしまい、センサ特性に悪影響を与えてしまう。

そこで、本発明は上記問題に鑑み、第１のケースと第２のケースとをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部を設けてなる圧力センサにおいて、第１のケースと第２のケースとのかしめ部における隙間からの水の浸入を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１のケース（１０）と第２のケース（３０）とを一体に組み付けてなるケーシング（１００）を備え、前記ケーシング（１００）内に圧力検出用のセンシング部（２０）を設けてなる圧力センサにおいて、前記第１のケース（１０）と前記第２のケース（３０）とをかしめることにより、これら両ケース（１０、３０）が固定されており、前記両ケース（１０、３０）のかしめ部（３６）における前記第１のケース（１０）と前記第２のケース（３０）との隙間は、封止部材（３７）によって気密に封止されていることを特徴としている。

それによれば、第１および第２のケース（１０、３０）のかしめ部（３６）における第１のケース（１０）と第２のケース（３０）との隙間は、封止部材（３７）によって気密に封止されているため、当該隙間から水分が浸入できなくなる。

よって、本発明によれば、第１のケース（１０）と第２のケース（３０）とをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部（２０）を設けてなる圧力センサにおいて、第１のケース（１０）と第２のケース（３０）とのかしめ部（３６）における隙間からの水の浸入を防止することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の圧力センサにおける封止部材（３７）としては、樹脂の接着剤からなるものを採用できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る圧力センサＳ１の全体概略を示す断面図である。

限定するものではないが、この圧力センサＳ１は、たとえば、自動車に搭載され自動車のエアコンの冷媒配管内の冷媒圧力を検出するものに適用することができる。

［全体構成等］
第１のケースとしてのコネクタケース１０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作られ、本例では略円柱状をなしている。この樹脂ケースとしてのコネクタケース１０の一端部（図１中、下方側の端部）には、凹部１１が形成されている。

この凹部１１の底面には、圧力検出用のセンシング部としてのセンサ素子２０が配設されている。

そして、センサ素子２０は、ガラス等よりなる台座２１に陽極接合等により一体化されており、この台座２１を凹部１１の底面に接着することで、センサ素子２０はコネクタケース１０に搭載されている。

また、コネクタケース１０には、センサ素子２０と外部の回路等とを電気的に接続するための複数個の金属製棒状のターミナル１２が貫通している。

本例では、ターミナル１２は黄銅（真鍮）にメッキ処理（例えばＮｉメッキ）を施した材料よりなり、インサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによりコネクタケース１０内にて保持されている。

各ターミナル１２の一端側（図１中、下方端側）の端部は、センサ素子２０の搭載領域の周囲において凹部１１の底面から突出して配置されている。

一方、各ターミナル１２の他端側（図１中、上方端側）の端部は、コネクタケース１０の他端側の開口部１５内に露出している。

この凹部１１内に突出する各ターミナル１２の一端部とセンサ素子２０とは、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ１３により結線され電気的に接続されている。

また、凹部１１内にはシリコン系樹脂等からなるシール剤１４が設けられており、このシール剤１４によって、凹部１１に突出するターミナル１２の根元部とコネクタケース１０との隙間が封止されている。

また、一方、図１において、コネクタケース１０の他端部（図１中、上方側の端部）側は開口部１５となっており、この開口部１５は、ターミナル１２の他端側を例えばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して上記外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続するためのコネクタ部となっている。

つまり、開口部１５内に露出する各ターミナル１２の他端側は、このコネクタ部によって外部と電気的に接続が可能となっている。

こうして、センサ素子２０と外部との間の信号の伝達は、ボンディングワイヤ１３およびターミナル１２を介して行われるようになっている。

次に、図１に示されるように、コネクタケース１０の一端部には、第２のケースとしてのハウジング３０が組み付けられている。

これにより、第１のケースとしてのコネクタケース１０と第２のケースとしてのハウジング３０とが一体に組み付けられてなるケーシング１００が構成されており、このケーシング１００内にセンサ素子２０が設けられた形となっている。

このハウジング３０は、例えばステンレス（ＳＵＳ）、鉄、アルミニウム等の材料よりなるものであり、測定対象物からの測定圧力が導入される圧力導入孔３１と、圧力センサＳ１を測定対象物に固定するためのネジ部３２とを有する。

さらに、薄い金属（たとえばＳＵＳ等）製のダイアフラム３４と金属（たとえばＳＵＳ等）製の押さえ部材（リングウェルド）３５とがハウジング３０に全周溶接され、圧力導入孔３１の一端に気密接合されたものとなっている。

このハウジング３０は、図１に示されるように、その端部をコネクタケース１０の一端部にかしめることで、かしめ部３６を形成し、それによって、ハウジング３０とコネクタケース１０とを固定し一体化している。

そして、本実施形態独自の構成として、両ケース１０、３０のかしめ部３６におけるコネクタケース１０とハウジング３０との隙間は、封止部材３７によって気密に封止されている。

この封止部材３７は、かしめ部３６の隙間を埋めるように環状に配置されたものであり、本例では、かしめ部３６に隣接してハウジング３０の表面に設けられた溝３６ａに充填された形で設けられている。また、その材質としては、樹脂の接着剤や無機の接着剤等からなるものである。

具体的に、封止部材３７としては、耐熱性に優れた樹脂からなるものが好ましく、そのうようなものとして、たとえばシリコン樹脂系の接着剤などの熱硬化型樹脂の接着剤を採用することができる。

こうして組み合わせられたコネクタケース１０とハウジング３０とにおいて、コネクタケース１０の凹部１１とハウジング３０のダイアフラム３４との間で、圧力検出室４０が構成されている。

この圧力検出室４０には圧力伝達媒体であり封入液であるオイル（フッ素オイル等）４１が充填され封入されている。このオイル４１の封入により、凹部１１にはセンサ素子２０及びワイヤ１３等の電気接続部分を覆うようにオイル４１が充填され、さらに、オイル４１はダイアフラム３４により覆われて封止された形となる。

このような圧力検出室４０を構成することにより、圧力導入孔３１から導入された圧力は、ダイアフラム３４、オイル４１を介して、圧力検出室４０内のセンサ素子２０、ボンディングワイヤ１３、ターミナル１２に印加されることになる。

また、圧力検出室４０の外周囲には、環状の溝（Ｏリング溝）４２が形成され、この溝４２内には、圧力検出室４０を気密封止するためのＯリング４３が配設されている。

このＯリング４３は例えばシリコンゴム等の弾性材料よりなり、樹脂ケース１０と押さえ部材３５とにより挟まれて押圧されている。こうして、ダイアフラム３４とＯリング４３とにより圧力検出室４０が封止され閉塞されている。

［製造方法等］
次に、上記圧力センサＳ１の製造方法について、図２を参照して述べる。図２は、本実施形態の圧力センサの製造方法を示す概略断面図である。

ターミナル１２がインサート成形されたコネクタケース１０を用意する。シリコン系樹脂等よりなる接着剤を用いて、コネクタケース１０の凹部１１内へセンサ素子２０を台座２１を介し接着固定する。

そして、凹部１１内へシール剤１４を注入し、シール剤１４を、凹部１１の底面まで行き渡らせる。ここで、シール剤１４がセンサ素子２０の表面に付着しないように、注入量を調整する。

続いて、注入したシール剤１４を硬化させる。そして、ワイヤボンディングを行って、各ターミナル１２の一端部とセンサ素子２０とをボンディングワイヤ１３で結線し、電気的に接続する。

そして、センサ素子２０側を上にしてコネクタケース１０を配置し、コネクタケース１０の上方から、ディスペンサ等によりフッ素オイル等よりなるオイル４１を、凹部１１へ一定量注入する。

続いて、ダイアフラム３４および押さえ部材３５が全周溶接され、圧力導入孔３１の一端に気密接合されたハウジング３０を用意し、このハウジング３０を上から水平を保ったまま、コネクタケース１０に嵌合するように降ろす。この状態のものを真空室に入れて真空引きを行い圧力検出室４０内の余分な空気を除去する。

その後、コネクタケース１０とハウジング３０側の押さえ部材３５とが十分接するまで押さえることによって、ダイアフラム３４とＯリング４３によってシールされた圧力検出室４０を形成する。

次に、ハウジング３０の端部をコネクタケース１０の一端側にかしめることにより、かしめ部３６を形成する。

こうして、ハウジング３０とコネクタケース１０とを一体化することにより、かしめ部３６によるコネクタケース１０とハウジング３０との組み付け固定がなされる。ここまでの状態が、図２（ａ）に示される。

このかしめを行った後、上記溝３６ａに封止部材３７となる接着剤を注入し、この接着剤を加熱等により硬化させることにより、封止部材３７を形成する。

こうして、かしめ部３６におけるコネクタケース１０とハウジング３０との隙間は、封止部材３７によって気密に封止され、図２（ｂ）に示されるように、圧力センサＳ１が完成する。

かかる圧力センサＳ１の基本的な圧力検出動作について述べる。

圧力センサＳ１は、たとえば、ハウジング３０のネジ部３２を介して、被測定物の適所に取り付けられる。そして、該被測定物の圧力がハウジング３０の圧力導入孔３１より圧力センサＳ１内に導入される。

すると、導入された圧力がダイアフラム３４から圧力検出室４０内のオイル４１を介して、センサ素子２０の表面すなわち受圧面に印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、センサ素子２０から出力される。

このセンサ信号は、センサ素子２０からワイヤ１３、ターミナル１２を介して、上記外部回路へ伝達され、導入された圧力が検出される。このようにして、圧力センサＳ１における圧力検出が行われる。

［効果等］
ところで、本実施形態によれば、第１のケースであるコネクタケース１０と第２のケースであるハウジング３０とを一体に組み付けてなるケーシング１００を備え、ケーシング１００内に圧力検出用のセンシング部としてのセンサ素子２０を設けてなる圧力センサＳ１において、コネクタケース１０とハウジング３０とをかしめることにより、これら両ケース１０、３０が固定されており、両ケース１０、２０のかしめ部３６における両ケース１０、３０の隙間は、封止部材３７によって気密に封止されていることを特徴とする圧力センサＳ１が提供される。

それによれば、かしめ部３６におけるコネクタケース１０とハウジング３０との隙間は、封止部材３７によって気密に封止されているため、当該隙間から水分が浸入できなくなる。

よって、本実施形態によれば、第１のケース１０と第２のケース３０とをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部２０を設けてなる圧力センサにおいて、第１のケース１０と第２のケース３０とのかしめ部３６における隙間からの水の浸入を防止することができる。

そして、センサ内部への被水・浸入を防止し、センサ特性の悪化をなくした圧力センサを提供することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、上記第１実施形態とは異なる封止部材３７の設置方法を提供するものである。図３は、本実施形態に係る封止部材３７の設置方法を示す概略断面図である。

上記第１実施形態では、コネクタケース１０とハウジング３０とのかしめを行った後に、封止部材３７を配設していた。

本実施形態では、図３（ａ）に示されるように、ハウジング３０の端部をコネクタケース１０の一端側にかしめる前に、かしめ部３６にてハウジング３０が接するコネクタケース１０の面に、あらかじめ封止部材３７となる接着剤を塗布する。

そして、上記第１実施形態と同様に、かしめを行った後に、当該接着剤を加熱硬化させて封止部材３７を形成することによって、かしめ部３６を気密に封止する。こうして、本実施形態の圧力センサＳ２が完成し、この状態が、図３（ｂ）に示される。

そして、本実施形態の配置方法を適用した圧力センサＳ２によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することは明らかである。

なお、本実施形態において、封止部材３７としては、樹脂の接着剤以外にも、ゴム等からなるリング状のシール部材を用いてもよい。この場合、図３に示される封止部材３７の配置方法と同様に、かしめ部３６に塗布される接着剤の代わりに、上記シール部材を挟み込んだ後、かしめを行えばよい。

また、本実施形態の変形例として、図４に示されるように、ハウジング３０の端部をコネクタケース１０の一端側にかしめる際に、いったん仮かしめを行い、その仮かしめされた部分に、封止部材３７となる接着剤を注入し、本かしめを行ってかしめ部３６を形成するようにしてもよい。

（他の実施形態）
なお、圧力検出室４０には、オイル４１が封入されていなくてもよい。つまり、圧力検出室４０内のセンサ素子２０に測定圧力が印加されればよく、圧力検出室４０内の圧力伝達媒体としては気体等であってもかまわない。

また、第１のケース１０や第２のケース３０の材質などについても、それぞれ樹脂や金属というように限定されるものではなく、適宜変更可能である。

また、センサ素子２０は、上記したダイアフラムが受けた圧力を電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイヤフラム式のものに限定されるものではない。

また、上記実施形態の圧力センサは、第１のケース１０と測定媒体を導入するための第２のケース３０とを備え、第１および第２のケース１０、３０の間にダイアフラム３４を介在させた状態で両ケース１０、３０をかしめて組み付けることにより、第１のケース１０、第２のケース３０およびダイアフラム３４によって圧力検出室４０が区画形成されてなり、ダイアフラム４０における圧力検出室５０とは反対側の面に、第２のケース３０に導入された測定媒体による圧力が印加されるようになっている。

ここにおいて、本発明は、このようなダイアフラムシールタイプの圧力センサに限定されるものではないことはもちろんである。

要するに、本発明は、第１のケースと第２のケースとをかしめ固定によって一体に組み付け、その内部に圧力検出用のセンシング部を設けてなる圧力センサであれば、適用可能である。

以上述べてきたように、本発明は、第１のケースと第２のケースとを一体に組み付けてなるケーシングを備え、ケーシング内に圧力検出用のセンシング部を設けてなる圧力センサにおいて、第１のケースと第２のケースとをかしめることにより、これら両ケースを固定しており、両ケースのかしめ部における第１のケースと第２のケースとの隙間を、封止部材によって気密に封止したことを要部とするものであり、その他の部分については、上記実施形態以外にも、適宜設計変更が可能である。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体概略を示す断面図である。 上記第１実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る封止部材の設置方法を示す概略断面図である。 上記第２実施形態の変形例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…第１のケースとしてのコネクタケース、
２０…センシング部としてのセンサ素子、３０…第２のケースとしてのハウジング、
３６…かしめ部、３７…封止部材、１００…ケーシング。

Claims (2)

1. 第１のケース（１０）と第２のケース（３０）とを一体に組み付けてなるケーシング（１００）を備え、
   前記ケーシング（１００）内に圧力検出用のセンシング部（２０）を設けてなる圧力センサにおいて、
   前記第１のケース（１０）と前記第２のケース（３０）とをかしめることにより、これら両ケース（１０、３０）が固定されており、
   前記両ケース（１０、３０）のかしめ部（３６）における前記第１のケース（１０）と前記第２のケース（３０）との隙間は、封止部材（３７）によって気密に封止されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記封止部材（３７）は、樹脂の接着剤からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
   

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