JP2008232931A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】基板の面積を大きくして電子部品を多く実装することができるセンサを提供する。
【解決手段】ダイアフラムにリード線１５を介して基板１４に接続し、この基板１４を収納する凹部１２Ｂをハウジング１２に形成し、この凹部１２Ｂに基板１４とリード線１５との接続部分を固める樹脂モールドを収納し、ハウジング１２の凹部１２Ｂの底面１２Ｃに基板１４を取り付ける取付金具２０を設ける。取付金具２０は、ハウジング１２の凹部１２Ｂの底面１２Ｃに固定された固定片２１と、基板１４を、その平面が底面１２Ｃに対して略直交するように支持する立上片２２とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧力センサ、その他のセンサに関する。

従来、被測定流体の圧力を検出する圧力センサが知られており、この圧力センサには、検出部からの検出信号を、リード線を介して基板に伝達するものがある。この基板には電子部品が実装されており、この電子部品は検出部からの検出信号を増幅等して出力する。
従来の圧力センサとして、導入部材に検出部としてのダイアフラムを設け、このダイアフラムに取付基板を対向配置し、この取付基板に電気基板を垂直に取り付け、ダイアフラム、取付基板及び電気回路の相互間をリード線で接続したものがある（特許文献１）。

特開平８−２０１２０３号公報

特許文献１で示される従来例では、取付基板に対して電気基板が垂直に取り付けられているが、基板同士の取付構造についての記載はない。通常、基板同士の接続が半田で行われることを考えると、特許文献１の基板同士の接続も半田付けすることが考えられるが、半田付けでは、取付基板と電気基板との間の接合作業に手間がかかることになる。
さらに、圧力センサにおいては、検出部と基板との間を接続するリード線が圧力センサの使用時等に動かないようにするために、ハウジングに凹部を形成し、この凹部にリード線の基板への接続部分を固める樹脂モールドを収納する構造のものがあるが、特許文献１で示される従来例では、リード線と基板との接続部分を樹脂モールドで固めるタイプのものではないので、振動時のリード線の基板からの離脱の虞れがある。

通常、樹脂モールドでリード線を固めるタイプの圧力センサでは、ハウジングの凹部の底面にピンを立設し、このピンに基板に形成された取付孔を挿通させて固定するものであり、基板が凹部の内部に収納されることになる。
従来の圧力センサでは、ハウジングの凹部は平面円形に形成され、この凹部に平面矩形状の基板が配置されており、この限られたスペースの基板に電子部品が実装されている。

ここで、圧力センサの高機能化に伴い、基板に実装される電子部品の数も多くなるため、基板の実装面積を大きくする必要があるが、凹部の平面形状に合わせた円形の基板では面積の拡大は困難である。
つまり、耐ノイズ性を考慮すると、基板を電源基板と増幅基板とに分けることが好ましい。これを考慮して円形の基板を凹部に収納する場合、電源基板は電源に近い上部に配置し、増幅基板は凹部の底面側に配置することになる。増幅基板にはトリマが配置されており、このトリマは、都合上、凹部の底面と直交する方向にトリマ調整軸を向ける必要がある。そのため、電源基板にはトリマ調整用の孔を形成しなければならないので、実装面積を制限することになる。
以上のことから、ハウジングの凹部の内部に基板を２枚配置する考えも十分に基板の面積を大きくすることにはならない。

本発明の目的は、基板の面積を大きくして電子部品を多く実装することができるセンサを提供することにある。

本発明のセンサは、検出部と、この検出部にリード線を介して接続されるとともに電子部品が設けられた基板と、この基板を収納する凹部が形成されたハウジングと、前記凹部に収納されるとともに前記基板と前記リード線との接続部分を固める樹脂モールドとを備えたセンサであって、前記ハウジングの凹部の底面に前記基板を取り付ける取付金具を有し、この取付金具は、前記ハウジングの凹部の底面に固定された固定片と、前記基板を、その平面が前記底面に対して交差するように支持する立上片とを有することを特徴とする。

このような構成の発明によれば、検出部に一端が接続されたリード線の他端部を基板に接続し、この基板を取付金具の立上片にビス等で取り付ける。そして、取付金具の固定片をハウジングの凹部の底面にビス等で取り付ける。その後、ハウジングの凹部に樹脂モールドを充填してリード線と基板との接続部分を固定する。
従って、本発明では、基板とリード線との接続部分が樹脂モールドで固定されているので、センサの使用時等にセンサが揺れてもリード線が基板から誤って離脱することがない。しかも、取付金具に基板を取り付け、この基板をハウジングの凹部の底面から交差する方向に配置するので、基板の長さ方向を確保することができる。そのため、基板の面積を大きくすることができるので、電子部品を多く実装することができるから、高機能のセンサを提供することができる。そして、基板をハウジングに取り付けるにあたり、取付金具を使用しているから、ビス等を使用することが可能となり、センサの組立作業を容易に行うことができる。

ここで、本発明では、前記基板は、前記取付金具を挟んで複数が対向配置されるとともに連結部材を介して互いに連結され、かつ、前記立上片の長手方向における基板取付位置が各基板で相違する構成が好ましい。
この構成の発明では、連結部材を介して互いに連結されている複数の基板を取付金具に取り付けるにあたり、複数の基板をそれぞれ立上片に位置合わせする。そして、複数の基板のうち一方の基板と立上片とをビス止め等した後、他方の基板と立上片とをビス止め等するが、本発明では、前記立上片の長手方向における基板取付位置が各基板で相違するから、他方の基板と立上片とをビス止め等する際に、他方の基板にかかる回転力が連結部材を介して一方の基板に伝達されても、この他方の基板が立上片に対して回転することがない。
これに対して、前記立上片の長手方向における基板取付位置が各基板で一致すると、両基板の立上片に対する回転中心が一致することになる。一方の基板を立上片に取り付けた後、他方の基板を立上片に対してビス止め等する際、他方の基板に回転力が生じるが、この回転力が連結部材を介して一方の基板に伝達されると、両基板の立上片の回転中心が一致してしまうので、両基板は立上片に対して同時に廻ってしまって取付作業が容易に行えない。

前記立上片は、長尺状の本体と、この本体の側縁に折り曲げ形成された取付片部とを有する構成が好ましい。
この構成の発明では、本体の両側に取付片部を設けたから、この取付片部の面積を基板取付のために十分な大きさとすることで、基板を容易に立上片に取り付けることができる。

前記長尺状の本体には前記ハウジングの周方向に形成されたガイド溝と係合する係合突起が形成されている構成が好ましい。
この構成の発明では、取付金具をハウジングの凹部の底面に取り付けるにあたり、ガイド溝に係合突起を係合させることで、取付金具の底面への位置決めが容易に行える。そのため、取付金具のハウジングへの取付作業が容易となる。

前記立上片と前記固定片とは断面略Ｌ字状に形成され、前記固定片は前記立上片とは反対側がビスで前記ハウジングに固定されている構成が好ましい。
この構成の発明では、取付金具の立上片の背面部に形成された係合突起がハウジングのガイド溝に係合されているのに加えて、固定片の立上片が設けられた一端部とは反対側の他端部がビスでハウジングに取り付けられているので、固定片の両側がハウジングに安定的に支持固定されることになる。そのため、センサの使用時等にセンサが揺れても基板がハウジングから離脱することがない。

前記基板をガイドするガイド部が前記ハウジングに形成されている構成が好ましい。
この構成の発明では、基板が取付金具で取り付けられるだけでなく、ハウジングのガイド部にガイドされているので、基板のハウジングへ安定して支持することができる。
そのため、センサの使用時等にセンサが揺れても基板がハウジングから離脱することがない。

以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる圧力センサ１の外観を示す図であり、図２は圧力センサ１の分解斜視図である。
図１及び図２において、圧力センサ１は、継ぎ手１０と、この継ぎ手１０の一端部に取り付けられた検出部としてのダイアフラム１１（図４参照）と、継ぎ手１０に設けられたハウジング１２と、ハウジング１２に設けられたケース１３と、ハウジング１２に設けられた基板１４とを備えて構成されている。

継ぎ手１０は、鋼製であって、その中心部に六角形状部１０Ａが形成され、この六角形状部１０Ａに隣接してねじ部１０Ｂが形成されている。このねじ部１０Ｂは図示しない配管等の取付部に螺合するためのものである。
継ぎ手１０の軸心部には図示しない圧力導入孔が貫通されている。この圧力導入孔の一端部を閉塞するようにダイアフラム１１が継ぎ手１０に接合されている。ダイアフラム１１は、その表面に歪みゲージ等が形成されており、この歪みゲージはリード線１５（図３及び図４参照）の一端部に電気的に接続されている。なお、リード線１５は複数本が設けられ、これらは被覆部材１５Ａで被覆されている。

ハウジング１２はアルミから略リング状に形成されており、その一端部は継ぎ手１０と螺合され、その他端部はケース１３と螺合するねじ部１２Ａが形成されている。
ハウジング１２は、基板１４を収納する平面円形の凹部１２Ｂが形成されており、この凹部１２Ｂにはウレタンからなる樹脂モールド１６が充填されている。
ケース１３は、その一端部がハウジング１２のねじ部１２Ａと螺合されており、その他端部に蓋１３Ａが設けられている。この蓋１３Ａは、その中心部に基板調整用の円形窓１３Ｂが形成されている。
ハウジング１２とケース１３との間にはＯリング２６が設けられている。

基板１４は、回路基板であって、それぞれ平面矩形状に形成された電源基板１４１と増幅基板１４２との２枚から構成されている。
電源基板１４１には外部との信号のやりとりや外部からの電力の供給を受けるためのリード線１８の一端部が接続され、このリード線１８の他端部はケース１３の円形窓１３Ｂを通って外部に延出されている。
増幅基板１４２の電源基板１４１と対向する面であって円形窓１３Ｂに近接した位置にはスパン調整トリマ１４Ｓ、ゼロ調整トリマ１４Ｚ及び直線性調整トリマ１４Ｔがそれぞれ設けられている。これらのスパン調整トリマ１４Ｓ、ゼロ調整トリマ１４Ｚ及び直線性調整トリマ１４Ｔは円形窓１３Ｂから調整可能である。
増幅基板１４２と電源基板１４１とには図示しない電子部品が複数設けられている。
増幅基板１４２の電源基板１４１と対向する面であって円形窓１３Ｂから離隔した位置にはリード線１５の他端部が接続されている（図３参照）。
このリード線１５の他端部と増幅基板１４２との接続部分は樹脂モールド１６の中に埋設される。

電源基板１４１と増幅基板１４２との間には連結部材１９が設けられている。この連結部材１９は略角柱状に形成されており、その両端部が電源基板１４１と増幅基板１４２とに接合されている。
連結部材１９の内部には導電部が形成され、この導電部によって電源基板１４１と増幅基板１４２との間での信号並びに起動電力の伝達が行われる。

図３から図５に示される通り、基板１４は取付金具２０を介してハウジング１２の凹部１２Ｂの底面１２Ｃに取り付けられている。
図３（Ａ）は取付金具２０を取り付けるハウジング１２の正面図であり、図３（Ｂ）は基板１４が取付金具２０に取り付けられる状態を示す分解斜視図である。図４は取付金具２０をハウジング１２に取り付ける状態を示す分解斜視図であり、図５は取付金具２０の斜視図である。
図３から図５において、ハウジング１２の底面１２Ｃの中央部には取付金具２０を位置決めする位置決め用凹み１２Ｄが互いに対向して形成されている。これらの位置決め用凹み１２Ｄの間にはリード線１５が挿通される挿通孔１２Ｅが形成されている。
位置決め用凹み１２Ｄの両側には電源基板１４１と増幅基板１４２とをガイドするガイド部１２Ｆがハウジング１２の底面１２Ｃに形成されている。このガイド部１２Ｆは電源基板１４１と増幅基板１４２との両端部をそれぞれガイドするものである。
ガイド部１２Ｆと位置決め用凹み１２Ｄとは連通用凹部１２Ｇで連通されており、この連通用凹部１２Ｇは、その両端側で略円弧状に形成されている。

取付金具２０は、ハウジング１２の位置決め用凹み１２Ｄに嵌合された固定片２１と、この固定片２１の一端部に接続された立上片２２とを備えて形成されている。
立上片２２と固定片２１とは１枚の薄い金属板をプレス等で折り曲げて断面略Ｌ字形に形成したものである。固定片２１は立上片２２の他端部側がビス２３でハウジング１２の底面１２Ｃに固定されている。そのため、固定片２１の他端部側にはビス２３を挿通させるための挿通用切欠き２１Ａが形成されており、ハウジング１２の底面１２Ｃにはビス２３を螺合するねじ孔１２Ｈが形成されている。そして、固定片２１の中心部にはリード線１５が挿通する挿通孔２１Ｂが形成されている。
固定片２１の中央部分は連通用凹部１２Ｇに係合するように幅広に形成されている。

立上片２２は、固定片２１に設けられた長尺状の本体２２Ａと、この本体２２Ａの側縁にそれぞれ折り曲げ形成された取付片部２２Ｂ，２２Ｃとを有する。
取付片部２２Ｂは電源基板１４１を、その平面が底面１２Ｃに対して略直交するように支持するものであり、ビス２４で電源基板１４１が取付片２２Ｂに取り付けられる。そのため、電源基板１４１の側縁部にはビス２４を挿通するための孔１４Ａが形成され、取付片部２２Ｂには、ビス２４を螺合する雌ねじ部２２Ｄが形成されている。

取付片部２２Ｃは増幅基板１４２を、その平面が底面１２Ｃに対して略直交するように支持すものであり、ビス２４で増幅基板１４２が取付片２２Ｃに取り付けられる。そのため、増幅基板１４２の側縁部にはビス２４を挿通するための孔１４Ａが形成される。取付片部２２Cには、ビス２４を螺合する雌ねじ部２２Ｄが形成されている。
立上片２２の長手方向における基板取付位置は電源基板１４１と増幅基板１４２とでは異なるものであり、具体的には、取付片２２Ｂは本体２２Ａの固定片２１に近接する位置に形成され、取付片２２Ｃは本体２２Ａの固定片２１から最も離隔する位置、つまり、本体２２Ａの端部に形成されている。

ハウジング１２の凹部１２Ｂの内周面には開口端から底面側に所定寸法離れてガイド溝１２Ｉが周方向に沿って形成されている。このガイド溝１２Ｉと係合する係合突起２５Ａが本体２２Ａの背面部に形成されている。
本体２２Ａの正面には薄い板部材２５が重合されている。この板部材２５の先端部は略直角に折り曲げられ、この折り曲げられた先端部のうち本体２２Ａに形成された孔部２２Ｅを挿通した端部が係合突起２５Ａとされる。
なお、図４中、符号１７は継ぎ手１０とハウジング１２との間に設けられたＯリングである。

次に、本実施形態の圧力センサ１を組み立てる手順について説明する。
まず、継ぎ手１０にダイアフラム１１を予め溶接し、このダイアフラム１１にリード線１５の一端部を電気的に接続しておく。そして、リード線１５をハウジング１２の挿通孔１２Ｅに挿通した後、ハウジング１２を継ぎ手１０にねじ込む。この際、継ぎ手１０とハウジング１２との間にＯリング１７を介装しておく。また、電源基板１４１と増幅基板１４２とを予め連結部材１９で連結しておく。
さらに、取付金具２０をハウジング１２に取り付ける。
そして、取付金具２０の固定片２１をハウジング１２の位置決め用凹み１２Ｄに位置決めして配置し、ビス２３でハウジング１２の底面１２Ｃにねじ止めする。

その後、リード線１５の他端部を増幅基板１４２に半田付け等で接続し、この増幅基板１４２を取付金具２０の取付片部２２Ｃにビス２４でねじ止めする。そして、電源基板１４１を取付金具２０の取付片部２２Ｂにビス２４でねじ止めする。
さらに、ハウジング１２の凹部１２Ｂに樹脂モールド１６を充填してリード線１５と電源基板１４１との接続部分を固定する。
樹脂モールド１６が硬化したなら、ケース１３をハウジング１２にねじ込みする。

従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ダイアフラム１１を、リード線１５を介して基板１４に接続し、この基板１４を収納する凹部１２Ｂをハウジング１２に形成し、この凹部１２Ｂに基板１４とリード線１５との接続部分を固める樹脂モールド１６を収納し、ハウジング１２の凹部１２Ｂの底面１２Ｃに基板１４を取り付ける取付金具２０を設けたから、圧力センサ１の使用時等に圧力センサ１が揺れてもリード線１５が基板１４から誤って離脱することがない。基板１４をハウジング１２に取り付けるにあたり、取付金具２０を使用しているから、ビス２３を使用することで、圧力センサ１の組立作業を容易に行うことができる。
（２）取付金具２０は、ハウジング１２の凹部１２Ｂの底面１２Ｃに固定された固定片２１と、基板１４を、その平面が底面１２Ｃに対して略直交するように支持する立上片２２とを有する構成としたから、基板１４の長さ方向を確保することができる。そのため、基板１４の面積を大きくすることができるので、電子部品を多く実装することができるから、高機能のセンサを提供することができる。

（３）基板１４として電源基板１４１と増幅基板１４２とが取付金具２０を挟んで対向配置されるとともに連結部材１９を介して互いに連結されており、立上片２２の長手方向における基板取付位置が電源基板１４１と増幅基板１４２とでは相違する構成とした。従って、電源基板１４１と増幅基板１４２との一方の基板を立上片２２にねじ止めする際に、他方の基板が回転することがないから、取付作業が容易となる。
（４）連結部材１９は電源基板１４１と増幅基板１４２との間の通電を図るので、別途、両基板間にリード線を設けることを要せず、部品点数の減少を図ることができる。

（５）立上片２２は、長尺状の本体２２Ａと、この本体２２Ａの側縁に折り曲げ形成された取付片部２２Ｂ，２２Ｃとを有する構成であるため、これらの取付片部２２Ｂ，２２Ｃの面積を基板取付のために十分な大きさとすることで、電源基板１４１と増幅基板１４２とを容易に立上片２２に取り付けることができる。

（６）長尺状の本体２２Ａの背面部にはハウジング１２の周方向に形成されたガイド溝１２Ｉと係合する係合突起２５Ａが形成されているから、取付金具２０をハウジング１２の底面１２Ｃに取り付けるにあたり、ガイド溝１２Ｉに係合突起２５Ａを係合させることで、取付金具２０の底面１２Ｃへの位置決めを容易に行える。しかも、取付金具２０をハウジング１２に取り付けた後では、係合突起２５Ａがガイド溝１２Ｉに係合しているので、取付金具２０の離脱を防止することができる。

（７）立上片２２と固定片２１とは断面略Ｌ字状に形成され、固定片２１は立上片２２とは反対側がビス２４でハウジング１２に固定されているから、固定片２１の両側がハウジング１２に安定的に支持固定されることになり、圧力センサ１の使用時等に圧力センサ１が揺れても基板１４がハウジング１２から離脱することがない。

（８）基板１４をガイドするガイド部１２Ｆがハウジング１２に形成されているから、基板１４のハウジング１２への支持が安定することになり、圧力センサ１の使用時等に圧力センサ１が揺れても基板１４がハウジング１２から離脱することがない。

（９）係合突起２５Ａを形成するために、本体２２Ａの正面に薄い板部材２５を重合し、この板部材２５の先端部を略直角に折り曲げるとともに、この折り曲げられた先端部を本体２２Ａの孔部２２Ｅから突出させた。そのため、本体２２Ａ自体の強度を低下させることがないので、基板１４を立上片２２で支持することができる。
（１０）増幅基板１４２には円形窓１３Ｂに近接してスパン調整トリマ１４Ｓ、ゼロ調整トリマ１４Ｚ及び直線性調整トリマ１４Ｔをそれぞれ設けたから、これらのスパン調整トリマ１４Ｓ、ゼロ調整トリマ１４Ｚ及び直線性調整トリマ１４Ｔを円形窓１３Ｂから調整可能となり、調整作業が容易に行える。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、基板１４を電源基板１４１と増幅基板１４２との２枚から構成したが、本発明では、１枚の場合についても適用することができる。
その上、取付金具２０をＬ字形としたが、本発明では、取付金具をＵ字形、四角形としてもよい。また、固定辺２１と立上片２２とを別体に構成し、これらを接合する構成としてもよい。そして、取付金具２０の固定片２１のハウジング１２への固定は１本のビス２３で行ったが、固定片２１の両端側をビスで固定する構成としてもよく、あるいは、固定片２１の両端側に立上片２２をそれぞれ形成し、これらの立上片２２にそれぞれ係合突起２５Ａを形成してビス止めを不要とするものでもよい。

また、前記実施形態では、本体２２Ａの正面に薄い板部材２５を重合し、この板部材２５の先端部を略直角に折り曲げて係合突起２５Ａを形成したが、本発明では、板部材２５を不要とし、１枚の板材をプレスで打ち抜いて係合突起を形成するものでもよい。
本発明のセンサは、圧力センサ１の他に、温度センサにも適用することがきる。

本発明は、圧力センサ、その他のセンサに利用することができる。

本発明の一実施形態にかかる圧力センサの外観を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図。 圧力センサの分解斜視図。 （Ａ）は取付金具を取り付けるハウジングの正面図、（Ｂ）は基板が取付金具に取り付けられる状態を示す分解斜視図。 取付金具をハウジングに取り付ける状態を示す分解斜視図。 取付金具の斜視図。

符号の説明

１…圧力センサ、１１…ダイアフラム（検出部）、１２…ハウジング、１２Ｂ…凹部、１２Ｃ…底面、１２Ｆ…ガイド部、１２Ｉ…ガイド溝、１６…樹脂モールド、１９…連結部材、２０…取付金具、２１…固定片、２２…立上片、２２Ａ…本体、２２Ｂ，２２Ｃ…取付片部、２５Ａ…係合突起、１４１…電源基板、１４２…増幅基板

Claims (6)

1. 検出部と、この検出部にリード線を介して接続されるとともに電子部品が設けられた基板と、この基板を収納する凹部が形成されたハウジングと、前記凹部に収納されるとともに前記基板と前記リード線との接続部分を固める樹脂モールドとを備えたセンサであって、
   前記ハウジングの凹部の底面に前記基板を取り付ける取付金具を有し、この取付金具は、前記ハウジングの凹部の底面に固定された固定片と、前記基板を、その平面が前記底面に対して交差するように支持する立上片とを有することを特徴とするセンサ。
2. 請求項１に記載されたセンサにおいて、
   前記基板は、前記取付金具を挟んで複数が対向配置されるとともに連結部材を介して互いに連結され、かつ、前記立上片の長手方向における基板取付位置が各基板で相違することを特徴とするセンサ。
3. 請求項２に記載されたセンサにおいて、
   前記立上片は、長尺状の本体と、この本体の側縁に折り曲げ形成された取付片部とを有することを特徴とするセンサ。
4. 請求項３に記載されたセンサにおいて、
   前記長尺状の本体には前記ハウジングの周方向に形成されたガイド溝と係合する係合突起が形成されていることを特徴とするセンサ。
5. 請求項４に記載されたセンサにおいて、
   前記立上片と前記固定片とは断面略Ｌ字状に形成され、前記固定片は前記立上片とは反対側がビスで前記ハウジングに固定されていることを特徴とするセンサ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載されたセンサにおいて、前記基板をガイドするガイド部が前記ハウジングに形成されていることを特徴とするセンサ。

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