JP2006317381A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数、組付け工数の増加を最小限に抑えた上で、直接、流体配管にろう付けすることが可能な圧力センサを提供すること。
【解決手段】 圧力検出素子２０を組み込んだセンサ部１を包囲するハウジング７０に設けられ、流体配管（被圧力計測部）の圧力をセンサ部１へ導入するための圧力導入部８０を、ハウジング７０の外表面から筒状に突出させて形成する。そして、この圧力導入部８０の筒状内部にチューブ９０の一端を挿し入れた状態で、たとえばろう付けにより両者を接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアコンの冷媒配管内の圧力等、流体配管内の圧力を計測するのに好適な圧力センサに関する。

流体配管内の圧力を計測する圧力センサとして、たとえば特許文献１に記載のものが知られている。このものは、圧力センサと流体配管（被圧力計測部）との接続を、一般に行われている雄ねじ部によるメタルシール構造（ねじ込み式）ではなく、より気密性の高いろう付けにて行うものである。

具体的には、図３に示すように、圧力センサ本体１０１と同系材質のコネクタ１０２と、流体配管に直接ろう付けが可能な素材からなるチューブ１０３とを用意し、これらをろう付けにより接続してアダプタ１０４を作成し、このアダプタ１０４のコネクタ１０２側をレーザ溶接によって圧力センサ本体１０１に、チューブ１０３側をろう付けによって流体配管（不図示）にそれぞれ接続して用いることにより、通常困難である、圧力センサを直接、流体配管にろう付けすることを可能にしている。
特開２００４−２４５５９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧力センサでは、流体配管との接続のためにコネクタ１０２、チューブ１０３の２部材の追加が必要であり、さらに、これらをろう付けによって接続しなければならず、部品点数、組付け工数の両面で望ましくない。

そこで、本発明は、部品点数、組付け工数の増加を最小限に抑えた上で、直接、流体配管にろう付けすることが可能な圧力センサを提供しようとするものである。

前記の課題を解決するため、本願発明では以下の構成を採用した。
すなわち、請求項１に記載の発明では、流体配管内の圧力を計測する圧力センサであって、圧力検出素子２０を組み込んだセンサ部１と、このセンサ部１を包囲するハウジング７０とからなり、前記流体配管内の圧力を前記センサ部１へ導入するための圧力導入部８０が前記ハウジング７０に形成されている圧力センサにおいて、前記圧力導入部８０を前記ハウジング７０の外表面から筒状に突出させて形成し、この圧力導入部８０に、流体配管へ直接ろう付け可能な素材からなるチューブ９０を接続する構成を採用した。

この構成により、流体配管との接続のために追加されるのは１部材（チューブ）だけであり、部品点数、組付け工数の増加を最小限に抑えた上で、直接、流体配管にろう付け可能な圧力センサが得られる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力センサにおいて、圧力導入部８０の筒状内部にチューブ９０の一端を挿し入れた状態で、これら圧力導入部８０とチューブ９０とを接続する構成を採用した。この構成により、ハウジングとチューブとの接続部の外力に対する強度を確保できる。

さらに、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、圧力導入部８０とチューブ９０とをろう付けにより接続する構成を採用した。この構成により、ハウジングとチューブとの接続部も、高い気密性を確保できる。
加えて、請求項４に記載の発明では、請求項１から３のいずれかに記載の圧力センサにおいて、圧力導入部８０とセンサ部１とを溶接により接続する構成を採用した。この構成では、センサ部１をハウジング７０に溶接固定する部位として、ハウジング７０の外表面から筒状に突出した圧力導入部８０を選択したので、圧力導入部８０の外周部へのレーザ照射、電子ビーム照射等によって容易に溶接することができる。

本発明を適用した圧力センサを、図１、図２に示す。このものは、エアコンの冷媒配管（流体配管）に接続され、同配管内の冷媒圧力を計測するための圧力センサであり、主として、圧力検出素子を組み込んだセンサ部１と、このセンサ部を包囲する筐体状のハウジング７０とからなる。

センサ部１は、図２に詳細を示すように、圧力検出素子としての集積化センサチップ２０が組み込まれており、この集積化センサチップ２０に向けて計測対象である圧力媒体（本例ではエアコンの冷媒）を導入する圧力導入路３１１が形成されたセンサユニット３０と、ボンディングワイヤ５１を介して前記集積化センサチップ２０と電気的に接続された複数のリードフレーム５２をインサート成形した合成樹脂よりなる樹脂ケース４０とを組み合わせてなる。

前記センサユニット３０は、前記圧力導入路３１１を穿孔したステンレス製のステム３１と、前記集積化センサチップ２０を配置してなる台座部３２とを接合してなるものである。前記台座部３２は、シリコン基板よりなる集積化センサチップ２０と、シリコン材料より形成してなるベース層３２１とを、電気的絶縁性に優れたガラス層（図示略）を介して接合してなる部材である。この台座部３２には、前記圧力導入路３１１に連通する導入孔３２２を穿孔している。

本例の集積化センサチップ２０は、この集積化センサチップ２０を形成するシリコン基板（半導体基板）上において、このシリコン基板を精密にエッチングして薄肉としたセンサダイヤフラム２０１と、このセンサダイヤフラム２０１に対応するシリコン層を加工してなる歪みゲージ（不図示）とを形成した素子である。そして、この集積化センサチップ２０は、作用する圧力によりセンサダイヤフラム２０１に生じた歪みを、前記歪みゲージで計測する（圧力に応じた電圧信号を発する）ように構成してある。

前記各リードフレーム５２は、一般的なリードフレーム材料よりなる平板状の部材を打ち抜いて形成され、棒状のリード棒５３が電気的に接続されている。さらに、リード棒５２は、プリント基板を介してリード線５４が電気的に接続されるとともに、椀状をなすステンレス製の中間部材６０に固定されている。

そして、上記した構成のセンサ部１を包囲するハウジング７０は、センサ部１へ圧力を導入するための圧力導入部８０が形成された略漏斗状をなすステンレス製の第１ハウジング７０１と、この第１ハウジング７０１を覆蓋する蓋状をなす樹脂製の第２ハウジング７０２とからなる。

第１ハウジング７０１は、前記したとおり略漏斗状をなしており、漏斗の細口にあたる部分が、第１ハウジング７０１の外表面から略円筒状に突出して圧力導入部８０を構成している。この第１ハウジング７０１の圧力導入部８０には、センサ部１のステム３１の一部、詳細には圧力導入路３１１が穿設されてパイプ状をなす部分が挿し入れられ、圧力導入部８０の外周部へのレーザ照射または電子ビーム照射によって溶接固定されており、圧力導入部８０内部は、ステム３１の圧力導入路３１１に連なる流路を構成することとなる。なお、センサ部１は、第１ハウジング７０１の、漏斗の貯留部にあたる内壁にも中間部材６０が溶接固定され、これら箇所での溶接固定により、第１ハウジング７０１内にセンサ部１が保持されている。

前記圧力導入部８０の外方端には、エアコンの冷媒配管へ直接ろう付け可能な素材、本例では銅製のチューブ９０の一端が挿し入れられ、ろう付けにより接続されている。チューブ９０の他端は、エアコンの冷媒配管（不図示）にろう付けされ、これにより、冷媒配管内の圧力が、チューブ９０、第１ハウジング７０１の圧力導入部８０を介して、ステム３１の圧力導入路３１１からセンサ部１に導入されることとなる。

以上のように構成された本例に係る圧力センサによれば、圧力センサを直接、冷媒配管（流体配管）にろう付けするために追加される部材はチューブ９０だけであるので、以下の効果が得られる。
（１）部品点数の増加が最小限に抑えられる。
（２）チューブ９０を圧力センサのハウジング７０（第１ハウジング７０１）に接続するだけでよいので、組付け工数の増加も最小限に抑えられる。

（３）従来の取付け構造（特許文献１）では、圧力センサ本体１０１とコネクタ１０２との間、コネクタ１０２とチューブ１０３との間の２箇所が接続部となるが、本例の接続部はハウジング７０（第１ハウジング７０１）とチューブ９０との間の１箇所のみであり、気密性確保の面で信頼性が向上する。
（４）本例における前記接続部でのろう付けは、ハウジング７０（第１ハウジング７０１）の外表面から突出して形成された圧力導入部８０で行われるので、ろう付けの際の熱によるセンサ部１への影響を抑制できる。
（５）さらに、前記接続部は、略円筒状の圧力導入部８０へチューブ９０の一端を挿し入れた形態であるので、外力に対する強度が確保されており、ろう付け部に剥離力がかかりにくい。

なお、本例に係る圧力センサは、以下のような変更が可能である。
・ 本例では銅製のチューブ９０を採用したが、チューブ９０の材質は、相手材である流体配管の材質に応じて「流体配管へ直接ろう付け可能」な材質を適宜、選択すればよい。
・ 本例では、ハウジング７０（ステンレス製）とチューブ９０（銅製）とが異種材であるので、両者の接続手段としてろう付けを採用したが、異種材どうしを溶接しうる「拡散接合」の手段を採用してもよい。

本発明の実施の形態に係る圧力センサの全体断面図。 図１に記載の圧力センサの要部断面図。 従来の圧力センサの斜視図。

符号の説明

１ センサ部
２０ 集積化センサチップ（圧力検出素子）
７０ ハウジング
７０１ 第１ハウジング
７０２ 第２ハウジング
８０ 圧力導入部
９０ チューブ

Claims (4)

1. 流体配管内の圧力を計測する圧力センサであって、圧力検出素子を組み込んだセンサ部と、このセンサ部を包囲するハウジングとからなり、前記流体配管内の圧力を前記センサ部へ導入するための圧力導入部が前記ハウジングに形成されている圧力センサにおいて、
   前記圧力導入部を前記ハウジングの外表面から筒状に突出させて形成し、この圧力導入部に、流体配管へ直接ろう付け可能な素材からなるチューブを接続したことを特徴とする圧力センサ。
2. 前記圧力導入部の筒状内部に前記チューブの一端を挿し入れた状態で、これら圧力導入部とチューブとを接続したことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記圧力導入部と前記チューブとをろう付けにより接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 前記圧力導入部と前記センサ部とを溶接により接続したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力センサ。
   

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