JP6997344B2 - Ｍｅｍｓセンサ装置における異なる流体で充填された２つの空間をシーリングするための装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳセンサ装置における流体で充填された空間をシーリングするためのシール装置に関する。

さらに本発明は、好ましくは車両内で、特に空調システムなどに使用するための圧力センサに関する。

本発明は、ＭＥＭＳセンサ装置における流体で充填された空間をシーリングする方法にも関する。

本発明は、一般に、任意の流体に適用可能であるが、本発明は、第１の流体としてオイルに関し、第２の流体として空気に関して説明される。

本発明は、一般に、任意のセンサ装置に適用可能であるが、本発明は、圧力センサに関して説明される。

本発明は、一般に、任意の分野で使用可能であるが、本発明は、車両用空調システムに関して説明される。

車両用空調システムは、特に夏季において、強い太陽光のもとで車両の内部温度を低下させることによって車両乗員の快適性を高める。このために、車両用空調システムでは冷媒が使用される。公知の車両用空調システムは、車両内の空調システムの冷媒の圧力を測定するための圧力センサも含み、これにより、漏れを検出することができる。既知の圧力センサでは、例えば、プリント回路基板に配置された圧力センサ素子は、いわゆる「オイルリザーバ」によって冷媒から物理的に分離されており、これにより冷媒の影響からセンサ素子が保護される。オイルリザーバは、オイルが充填された後に密接にシーリングされる。

一実施形態では、本発明は、ＭＥＭＳセンサ装置における流体で充填された空間をシーリングするためのシール装置を提供し、シール装置はシール構造を備える。シール構造は、空間に接続された通路を有し、この通路内には、当該通路をシーリングするためのシール部材が配置されており、これにより、通路および／またはシール部材が、当該通路内で少なくとも機械式クランプによりシール部材が封止して固定されるように構成される。

別の実施形態では、本発明は、好ましくは車両内で、特に空調システムなどで使用するための圧力センサを提供し、圧力センサはセンサ素子を備える。センサ素子は、空間内に配置されて流体により少なくとも部分的に取り囲まれており、当該空間はシール構造によってシーリングされており、シール構造は、当該空間に接続された通路を有し、この通路内には当該通路をシーリングするためのシール部材が配置されており、通路および／またはシール部材は、当該通路内で少なくとも機械式クランプによりシール部材が封止して固定されるように構成されている。

別の実施形態では、本発明は、ＭＥＭＳセンサ装置における異なる流体で充填された２つの空間をシーリングする方法であって、
閉じられた空間への流体接続部を設けるステップと、
流体接続部内に上記空間に接続された通路を有するシール構造を配置するステップと、
シール部材を通路内に挿入するステップと、
機械式クランプにより当該通路内にシール部材を固定して当該通路を封止するステップと
を含む方法を提供する。

このようにして達成される利点の１つは、ＭＥＭＳセンサ装置では通常は設置空間が制限されているにもかかわらず、これまで知られているシール部材の純粋な圧入よりもはるかに密接に、２つの空間の間の極めて密接な接続もしくは当該空間の極めて強固な閉路を実現することができることである。別の利点は、閉路もしくはシーリングのための他の付加的プロセスを省略することができるので、簡単で同時に安価なシーリングを提供することができることである。

本発明のさらなる特徴、利点、およびさらなる実施形態を以下に説明し、これにより開示する。

さらなる有利な構成によれば、通路およびシール部材は、当該通路内で少なくとも部分的な形状嵌合によりシール部材が封止して固定されるように構成されている。このことの利点は、シール部材の簡単で同時に極めて信頼性のある固定、ひいては信頼性のある堅固なシーリングが可能になることである。

さらなる有利な構成によれば、通路の壁厚は、少なくとも部分的な形状嵌合を形成するように構成されている。したがって、シール部材による信頼性のあるシーリングと同時に、通路を簡単で安価に形成することが可能である。

さらなる有利な構成によれば、シール部材は、当該シール部材に隣接する通路の少なくとも一部分よりも低い弾性を有する。これにより、シール部材は、当該シール部材の対応する固定部において通路よりも硬く構成されるので、シール部材を通路内に容易に挿入または圧入することが確保される。

さらなる有利な構成によれば、シール部材は金属、特に鋼で構成されており、および／または、通路はプラスチックで構成されている。これにより、シール部材を特に簡単な方法で通路内に挿入し固定することが可能になる。同時に、通路は、例えば射出成形によって極めて安価に作製することができる。

さらなる有利な構成によれば、通路は、シール部材に隣接する領域に当該シール部材を少なくとも部分的に収容するための凹部を有する。これにより、例えば、対応する凹部もしくは切込み部により、シール部材の形状嵌合を通路から与えることができるので、さらに信頼性の高い固定が可能となる。

さらなる有利な構成によれば、シール部材は球体として形成されており、通路は実質的に円形の横断面を有する。このようにして、通路の簡単で安価な作製およびシール部材の挿入が可能である。

さらなる有利な構成によれば、シール構造は、シール部材に適合する挿入用傾斜面を有し、挿入用傾斜面は、特に漏斗状に形成されている。このことの利点は、シール部材を特に容易に通路内に挿入もしくは導入することができることである。例えば、シール部材が球体として形成されている場合には、挿入用傾斜面は、円形横断面を有する漏斗として形成してもよい。

さらなる有利な構成によれば、球体の直径は通路の直径よりも大きい。このようにして、特に簡単な方式で機械式クランプおよび形状嵌合による結合が達成される。

本発明の他の重要な特徴および利点が、従属請求項、図面、および図面に基づいた図面の関連する説明から明らかである。

言うまでもなく、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述した特徴および以下にさらに説明する特徴を、それぞれ特定された組合せにおいてだけでなく、他の組合せまたは単独で用いることもできる。

本発明の好ましい構成および実施形態を図面に示し、以下の説明により詳細に説明する。同じ参照記号は、同じまたは類似の、または機能的に同じ構成要素または要素を示す。

本発明の一実施形態による装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による圧力センサの一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態による方法のステップを示す図である。

図１は、本発明の一実施形態による装置を断面図で示す。

詳細には、図１には、異なる流体で充填された２つの空間２、３をシーリングするための装置１が示されている。空間２、３は、シール構造４の通路５を介して互いに流体接続されている。通路５には球体６が挿入されており、この球体の直径１０は通路５の内径１１よりも大きい。球体６は金属で構成され、通路５はプラスチックで構成される。通路５の壁厚５’は、通路５が球体６の位置の領域５ａで一部弾性変形可能になるように選択または設計されている。これにより、球体６が挿入された後にプラスチックが緩和すること、すなわち、通路５が収縮した後に元に戻ることが可能となり、球体６と通路５との形状嵌合がもたらされる。加えて、形状嵌合を支持するために、凹部７を例えば円部分として形成し、所望の固定位置の領域５ａで球体６を通路５内に配置することができる。この凹部７は、圧力が加えられた場合に球体６が通路５内でその軸線方向位置においてさらに保持されることを可能にする。

図１の通路５の上端には挿入用傾斜面８が配置されており、この挿入用傾斜面は、漏斗状に形成されており、通路５内へ球体６を容易に挿入するための役割を果たすものである。漏斗状の挿入用傾斜面８の角度は約４５°であり、漏斗の高さ、すなわち通路５の軸線に平行な高さは、通路５の全長に関して約２５％である。通路５内への球体６の圧入の深さは、通路５の全長の約５０％である。内径１１に対する壁厚５’の比率は、約３３％である。全体として、それぞれの情報は、例えば材料などに関して要件に応じて調整または変更することができる。この場合、それぞれ７５％まで、特に５０％まで、好ましくは２５％までのずれがあってもよい。

図２は、本発明の一実施形態による圧力センサの一部を断面図で示す。

図２には、図１に示した装置１が詳細に示されており、圧力センサ１００のオイルリザーバモジュール１００’内に配置されている。詳細には、オイルフレーム１０２が配置されており、このオイルフレームは、オイルリザーバとして利用される空間２を備えている。この空間２には、一方では、ＰｏｒＳｉチップ１０１の形態のセンサ素子が接続され（ＰｏｒＳｉは多孔質シリコンを示す）、他方では、空間２内のセンサ素子１０１とは反対側に、空間２をシーリングするためのシール構造４が配置されており、シール構造４は、鋼からなる球体６で閉じられた通路５を有し、第２の空間３に対して空間２すなわちオイルリザーバをシーリングする。

図３は、本発明の一実施形態による方法のステップを示す。

詳細には、図３にはＭＥＭＳセンサ装置における異なる流体で充填された２つの空間をシーリングする方法が示されている。

第１のステップＳ１では、閉じられた空間との流体接続部が設けられる。第２のステップＳ２においては、流体接続部にシール構造が配置され、このシール構造は、当該空間に接続された通路を備える。第３のステップＳ３では、シール部材が通路内に挿入される。第４のステップＳ４では、機械式クランプによりシール部材が通路内に固定されて当該通路を封止する。

要約すると、本発明の少なくとも１つ実施形態は、以下の利点のうちの少なくとも１つを有する。
・センサ素子と冷媒との物理的分離、
・安価な製造、
・空調装置用のＰｏｒＳｉセンサ素子を用いた圧力センサの実現、
・簡単で信頼性の高いシーリング、
・堅固なシーリング。

本発明は、好ましい例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、多くの方式で変更可能である。

Claims (9)

1. ＭＥＭＳセンサ装置における第１の流体で充填された第１の空間（２）と前記第１の流体とは異なる第２の流体で充填された第２の空間（３）との間をシーリングするためのシール装置（１）であって、
   シール構造（４）を備え、
   前記シール構造（４）は、
   一端が前記第１の空間（２）に接続され、他端が前記第２の空間（３）に接続された通路（５）と、
   単一の球体として形成され、前記通路（５）内に当該通路（５）をシーリングするために配置されたシール部材（６）と
   を有し、
   前記通路（５）および／または前記シール部材（６）は、前記通路（５）内で機械式クランプにより前記シール部材（６）が堅固に封止して固定されるように構成され、
   前記通路（５）は、前記シール部材（６）に隣接する部分（５ａ）で弾性変形可能になるように設計された壁厚（５’）と、前記シール部材（６）に隣接する部分（５ａ）で前記シール部材（６）の一部を収容して前記通路（５）の軸線方向位置において前記シール部材（６）を保持するように形成された切欠き（７）とを有する、シール装置（１）。
2. 請求項１に記載のシール装置であって、前記通路（５）および前記シール部材（６）は、前記通路（５）内で少なくとも部分的な形状嵌合により前記シール部材（６）が封止して配置されるように構成されている、シール装置。
3. 請求項２に記載のシール装置であって、前記通路（５）の当該壁厚（５’）は、前記少なくとも部分的な形状嵌合を形成するように設定されている、シール装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載のシール装置であって、前記シール部材（６）は、当該シール部材（６）に隣接する前記通路（５）の少なくとも一部分（５ａ）よりも低い弾性を有する、シール装置。
5. 請求項４に記載のシール装置において、前記シール部材（６）が金属、特に鋼で構成されており、および／または、前記通路（５）がプラスチックで構成されている、シール装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のシール装置であって、前記通路（５）が実質的に円形断面を有する、シール装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載のシール装置であって、前記シール構造（４）は、前記シール部材（６）に適合するように前記通路（５）の当該他端に配置された挿入用傾斜面を有し、該挿入用傾斜面が特に漏斗状に形成されている、シール装置。
8. 請求項１から６までのいずれか１項に記載のシール装置であって、前記球体（６）の直径（１０）が前記通路（５）の直径（１１）よりも大きい、シール装置。
9. 好ましくは車両内で、特に空調装置などに使用するための圧力センサ（１００）であって、
   第１の空間（２）内に配置されて少なくとも部分的に第１の流体（１０２）で囲まれているセンサ素子（１０１）と、
   前記第１の空間（２）と前記第１の流体とは異なる第２の流体で充填された第２の空間（３）との間をシーリングするシール構造（４）と
   を備え、
   該シール構造（４）は、
   一端が前記第１の空間（２）に接続され、他端が前記第２の空間（３）に接続された通路（５）と、
   単一の球体として形成され、前記通路（５）内に当該通路（５）をシーリングするために配置されたシール部材（６）と
   を有し、
   前記通路（５）および／または前記シール部材（６）は、前記通路（５）内で機械式クランプにより前記シール部材（６）が堅固に封止して固定されるように構成され、
   前記通路（５）は、前記シール部材（６）に隣接する部分（５ａ）で弾性変形可能になるように設計された壁厚（５’）と、前記シール部材（６）に隣接する部分（５ａ）で前記シール部材（６）の一部を収容して前記通路（５）の軸線方向位置において前記シール部材（６）を保持するように形成された切欠き（７）とを有する、圧力センサ（１００）。

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