JP3920028B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力センサに関し、特に圧力によって変形されるダイヤフラムの片面に機械的な伸縮を受けることにより抵抗値の変化する素子を被着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に取り付けられていて、冷媒圧力が所定の圧力になるよう圧縮機の能力を制御するのに用いられる。
【0003】
この種の圧力センサは、たとえば実用新案登録第2531924号公報に示されているような圧力センサが知られている。すなわち、ダイヤフラム式の感圧部を有し、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ようにしたハウジングを有している。感圧部の圧力により変形を受けるダイヤフラムの片面に抵抗膜が印刷されていて、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を検出している。
【0004】
上記公報に記載の圧力センサでは、ハウジングは、圧力を導入する側から感圧部を収容する空間内に突出した筒状突出部を一体に有し、感圧部は中央に可撓性を有するダイヤフラムとこのダイヤフラムの周囲を保持する筒状のダイヤフラム支持体とを一体に形成した構成例にしている。その感圧部がハウジング内に収容されると、ハウジングに一体に形成された筒状突出部は、感圧部のダイヤフラム支持体の中央に形成されている空間の中に入るような形で配置されている。
【0005】
感圧部は、外部から導入された圧力が感圧部のダイヤフラムにて受圧するようになっているため、この感圧部で圧力の漏れがあると、正確な圧力を測定できないばかりか、測定しようとしている流体を大気に放出してしまうことにもなる。したがって、このような圧力の漏れは厳重に防止しなければならないので、感圧部とこれを収容しているハウジングの内壁との間には、圧力の漏れを防ぐシール部材が設けている。
【0006】
感圧部は、測定しようとする圧力以外に余計な圧力を受けると、測定値に狂いが生じてしまうため、シール部材をどこに配置するかが重要になってくる。感圧部への影響が少ない場所としては、ハウジングの筒状突出部とダイヤフラム支持体の中央に形成された圧力導入空間の内壁との間であり、そこにシール部材を嵌挿配置している。このシール部材が圧力によって移動しないように、上記公報に記載の圧力センサでは、感圧部の内周面またはハウジングの筒状突出部の外周面に溝を形成し、その溝にシール部材を納め、感圧部と筒状突出部とで挟み込むようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧力センサでは、そのシール部材を収める溝を加工することが難しいという問題点があった。すなわち、感圧部は、最初からシール部材を固定することを考慮して溝が形成されている場合はよいが、感圧部を外部から調達した場合には新たに溝加工をする必要があり、しかも、感圧部の材質は熱膨張係数の小さなセラミックスである場合には、加工が難しく、その分、コストアップに繋がる。また、ハウジングの筒状突出部の場合は、感圧部の圧力を導入する側と反対側に電子回路や外部回路との電気的接続を行うコネクタを取り付けるため、感圧部から先のハウジングが比較的長く形成されている。つまり、ハウジングの筒状突出部が、コネクタ取付け端面よりも奥の方に形成されているため、特殊な長いバイトを使って加工しなければならず、コストも上がってしまうという問題点があった。
【0008】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製造コストの安価な圧力センサを提供することを目的とする。
【0009】
【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、中央に可撓性を有するダイヤフラムと前記ダイヤフラムの周囲を保持する筒状のダイヤフラム支持体とが一体に形成された感圧部と、前記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ようにしたハウジングとを備えた圧力センサにおいて、前記ダイヤフラム支持体の中央に形成される空間の中に入って前記ダイヤフラムの近傍まで延びるよう前記ハウジングと一体に形成され、圧力導入側から前記ダイヤフラムに向かって外周部が段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を有し、中央軸線位置には導入圧力を前記ダイヤフラムの近傍まで導く開口部を有する筒状突出部と、前記第1段差部に周設されて前記ダイヤフラム支持体の内壁部と前記筒状突出部との間での圧力の漏れを防止するシール部材と、前記シール部材の前記第1段差部からの脱落を防止するよう前記第2段差部に周設されて前記第2段差部の先端をかしめ加工することにより前記筒状突出部に止着されるワッシャと、を備えていることを特徴とする圧力センサが提供される。
【0010】
このような圧力センサによれば、ハウジング内にて外部から感圧部に圧力を導入するようハウジングと一体に形成された筒状突出部に段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を有し、第1段差部にはシール部材を、第2段差部にはそのシール部材の脱落防止用のワッシャを配置し、そのワッシャを筒状突出部の先端部をかしめて筒状突出部に止着するようにした。これにより、シール部材を配置する筒状突出部の外周部における加工が容易になり、圧力センサの製造コストを低減させることができる。
【0011】
【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。
【0012】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る圧力センサの全体構造を示す中央縦断面図、図2は本発明の第1の実施の形態に係る圧力センサの要部構造を示す部分拡大断面図である。
【0013】
本発明による圧力センサは、金属製のハウジング1を有し、図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。
【0014】
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。
【0015】
筒状突出部5の開口部8には、たとえば樹脂製のピン11が挿通されており、下端部はかしめ加工によって抜け止めされている。このピン11は、ハウジング1の圧力導入ポートにエアコンシステムの配管が接続された場合に、その配管側に設けられている弁を押圧して開けるためのもので、上部が閉止された筒状体の側部に長手方向のスリットを入れて配管から導入された圧力を感圧部2まで導入するための通路12が形成されている。
【0016】
感圧部2のダイヤフラム3の下面には、抵抗膜が印刷されている。この抵抗膜は、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。
【0017】
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が感圧部2の移動を規制するリング状のストッパ15を介して設けられている。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3本の接続ピン17を有している。
【0018】
以上のように、この第1の実施の形態の圧力センサは、ハウジング1内に形成された筒状突出部5に、検出しようとする冷媒の圧力が外部に漏れないようにシールするOリング9を配置するための場所として、縮径された第1段差部6を形成し、さらに縮径された第2段差部7に安価なワッシャ10を配置して、そのワッシャ10はかしめ加工により固定するようにした。これにより、筒状突出部5の外周部における加工が容易になり、しかも溝加工の必要がなく、安価なワッシャを用いることができるため、圧力センサを安価に構成することができる。また、ピン11のかしめ加工は、ワッシャ10を止めるために筒状突出部5の下端部をかしめ加工するときに同時にすることができる。
【0019】
以上の構成の圧力センサにおいて、ハウジング1の圧力導入ポートにエアコンシステム側の配管を接続し、ピン11がその配管側に設けられている弁を開けて、その配管から圧力が導入されると、その圧力は、ピン11に形成されたスリットおよび中央の中空部からなる通路12を介して感圧部2に導入される。導入された圧力は、感圧部2のダイヤフラム3を変形させ、この変形がダイヤフラム3に印刷された圧力測定用の抵抗膜を伸縮させて抵抗値を変化させ、これを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検出して、圧力に応じた信号をコネクタ14の接続ピン17より出力する。
【0020】
図3は本発明の第2の実施の形態に係る圧力センサの要部構造を示す部分拡大断面図である。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。
【0021】
この第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態において、ハウジングと一体に形成された筒状突出部5の第1段差部6からOリング9が脱落するのを防止するために設けたワッシャ10の機能を、第2段差部7を半径方向外側にかしめ加工することで形成されるストッパ18にて実現している。
【0022】
すなわち、筒状突出部5は、その先端方向に向かって段階的に縮径された第1段差部6および第2段差部を有し、その第2段差部を半径方向外側にかしめ加工することでストッパ18を形成して、第1段差部6にOリング9を配置するための環状空間部を形成している。
【0023】
このように、ハウジング1内に形成された筒状突出部5には、Oリング9を配置するための溝加工は必要なく、また、第1の実施の形態の場合に比較してワッシャ10が不要なため、圧力センサをさらに安価に構成することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ハウジング内にて外部から感圧部に圧力を導入するようハウジングと一体に形成された筒状突出部の外周部に段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を設け、第1段差部にシール部材を配置し、第2段差部にはそのシール部材の脱落防止用にワッシャを配置し、さらに、そのワッシャを筒状突出部の先端部をかしめて筒状突出部に止着する構成にした。これにより、ハウジングはシール部材を配置する筒状突出部の外周部における加工が容易になり、圧力センサの製造コストを低減させることができる。
【0025】
また、筒状突出部の外周部に段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を形成し、第1段差部にシール部材を配置し、第2段差部を半径方向外側にかしめてシール部材の脱落防止用のストッパとする構成にした。これにより、シール部材の脱落防止用の部品点数が減るため、圧力センサの製造コストをさらに低減させることができる。
【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全体構造を示す中央縦断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る圧力センサの要部構造を示す部分拡大断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る圧力センサの要部構造を示す部分拡大断面図である。
【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 ピン
12 通路
13 フレキシブルプリント基板
14 コネクタ
15 ストッパ
16 Oリング
17 接続ピン
18 ストッパ
Claims (6)
- 中央に可撓性を有するダイヤフラムと前記ダイヤフラムの周囲を保持する筒状のダイヤフラム支持体とが一体に形成された感圧部と、前記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ようにしたハウジングとを備えた圧力センサにおいて、
前記ダイヤフラム支持体の中央に形成される空間の中に入って前記ダイヤフラムの近傍まで延びるよう前記ハウジングと一体に形成され、圧力導入側から前記ダイヤフラムに向かって外周部が段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を有し、中央軸線位置には導入圧力を前記ダイヤフラムの近傍まで導く開口部を有する筒状突出部と、
前記第1段差部に周設されて前記ダイヤフラム支持体の内壁部と前記筒状突出部との間での圧力の漏れを防止するシール部材と、
前記シール部材の前記第1段差部からの脱落を防止するよう前記第2段差部に周設されて前記第2段差部の先端をかしめ加工することにより前記筒状突出部に止着されるワッシャと、
を備えていることを特徴とする圧力センサ。 - 前記筒状突出部の中央軸線位置に設けられた前記開口部に挿通され長手方向に圧力導入のための通路が貫通形成されたピン部材を備えていることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。
- 前記ピン部材は、前記開口部の圧力導入側から挿通され前記感圧部側の端部がかしめ加工によって抜け止めされていることを特徴とする請求項2記載の圧力センサ。
- 中央に可撓性を有するダイヤフラムと前記ダイヤフラムの周囲を保持する筒状のダイヤフラム支持体とが一体に形成された感圧部と、前記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ようにしたハウジングとを備えた圧力センサにおいて、
前記ダイヤフラム支持体の中央に形成される空間の中に入って前記ダイヤフラムの近傍まで延びるよう前記ハウジングと一体に形成され、圧力導入側から前記ダイヤフラムに向かって外周部が段階的に縮径された第1段差部および第2段差部を有し、中央軸線位置には導入圧力を前記ダイヤフラムの近傍まで導く開口部を有する筒状突出部と、
前記筒状突出部の前記第2段差部を半径方向外側にかしめ加工することによって前記第1段差部に形成される環状空間部に周設されて前記ダイヤフラム支持体の内壁部と前記筒状突出部との間での圧力の漏れを防止するシール部材と、
を備えていることを特徴とする圧力センサ。 - 前記筒状突出部の中央軸線位置に設けられた前記開口部に挿通され長手方向に圧力導入のための通路が貫通形成されたピン部材を備えていることを特徴とする請求項4記載の圧力センサ。
- 前記ピン部材は、前記開口部の圧力導入側から挿通され前記感圧部側の端部がかしめ加工によって抜け止めされていることを特徴とする請求項5記載の圧力センサ。
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