JPH01296123A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、浴槽等の水位を圧力として検知する圧力検知
センサに関するものであり、浴槽へ自動的に湯張りを行
う自動風呂等に用いられるものである。

従来の技術 従来のこの種の圧力検知センサを第７図及び第８図に示
す。１は浴槽もしくは浴槽に連通したパイプであり、水
が充填していて浴槽の水位に応じてその圧力が変化する
ものであり、２はセンサ取付台である。３は圧力検知素
子であり、圧力導入口４を有する。５は圧力検知素子３
を支持する素子支持体であり、前記圧力導入口４を開口
にさしこませて圧力導入口４に連通させた圧力伝達室６
を有する。７はゴムのダイヤフラムであり、センサ取付
台２と素子支持体５とをビス８で結合するときに圧力伝
暴室６を密閉し、パイプ１内の充填水と圧力検知素子３
とを隔離すると同時に圧力を伝達させる役目を果す。９
はダイヤフラム７で密閉された圧力伝達室６内に充填し
た流動性の充填材であり、例えばシリコンオイル等を用
いる。そしてダイヤフラム７で水と圧力検知素子３とを
隔離する理由は、汚れた浴槽水で圧力検知素子３が腐蝕
したり、圧力導入口４がつまったり、水の凍結で異常を
おこしたり、電圧サージが水を伝搬して圧力検知素子３
を破壊したりするのを防止し、かつ、圧力を正確に伝達
させるためである。また充填材９を用いる理由は、もし
充填材を用いないで空気層を形成させている場合には水
の圧力変化で空気の圧縮度合が大きく変化してダイヤフ
ラム７の動作点が移動し圧力伝達特性に影響をおよぼし
て好ましくないからであり、また水の温度は大きく変化
するがその時空気の体積も大きく変化し前記と同様の悪
影響をおよぼすのを防止するためである。１０は圧力検
知素子３の信号を処理する回路、１１はそれらを支持す
るプリント板、１２は蓋である。

１３は充填材９を充填する注入口であり、この注入口１
３より径小な注入路１３ｍを介して圧力伝達室６に充填
材９を充填する。この径大な注入口１３はその内径より
若干大きな栓としてのボール１４を気密に圧入し空気が
入らないようにしである。ボール１４の材質としては、
ＳＵＳ　３０４や樹脂製のものとしてナイロンやポリプ
ロピレン製のものがある。又、素子支持体５は樹脂を用
いて、絶縁性能を確保させている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、素子支持体５の注
入口１３の径のバラツキを小さくすることは、素子支持
体５が樹脂性であるために非常に困難であった。即ち樹
脂特有の課題として熱収縮率が大きい欠点があった。

たとえば熱収縮率はジュラコンでは８Ｘ１０−５〜１０
Ｘ１０−５であり、ポリプロピレンでは１１　Ｘ　１ｏ
−５であり、温度によって穴径が異なる欠点があった。

一方、ボール１４の外径については、たとえば５ＵＳ３
０４の場１合には、公差は３〜４μの加工が可能である
が、常温下で素子支持体５の注入口１３の径を適正値に
設定しても、低温（たとえば−２０°Ｃ）になると、素
子支持体５の熱収縮率が大きくなり、結果として素子支
持体５の許容応力を越えてメカニカルクラックを生じて
破断し、シール不良に至る欠点があった。同様に、ボー
ル１４をポリプロピレン等で作ることも可能であるが熱
収縮率が大きいために、寸法精度が出にくく、素子支持
体５の注入口１３の径に対し、ボール１４の外径の設定
が困難で、時には圧入代が大きく、時には圧入代が少く
なるという欠点があり、圧入代が大きいと低温で許容応
力を越えてメカニカルクラックとなり、圧入代があまい
と高温でシール不良となる欠点を有していたものである
。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、樹脂性の
素子支持体の充填材注入口にシール性の良い構成を提供
するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の圧力センサは、圧力
伝達膜を設けて形成した圧力伝達室に流動性充填材を注
入する注入口を有する樹脂製の素子支持体と、前記注入
口を封止するゴム製の封止体およびこれの外から注入口
の座ぐり平面部に閉蓋する樹脂製のキャップとからなり
、前記キャップは真空中にて注入口に超音波溶着するた
め、前記室ぐり平面部に対向した位置に、略三角形状の
ビード部を全周に設けたものである。

作　　用 本発明は上記構成によって、樹脂製の素子支持体の注入
口の座ぐり平面部に、略三角形状のビード部を有するキ
ャップを真空中で、超音波溶着したのでシール性を向上
せしめることができるものである。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３図、第４
図、第５図、第６図に基づいて説明する。

なお、従来技術と同一部分には同一符号を付して詳細な
説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。また、第
２図は第１図のダイヤフラム端部の要部拡大断面図であ
る。そして、第７図と異る点は、ダイヤフラム１５とし
ては少なくとも金属層１６と樹脂層１７の２層からなる
多層構造の、つまりラミネートフィルムによるダイヤフ
ラムを用い、かつ素子支持体５の圧力伝達室６側にその
樹脂層１７を配設し、その端部１８を素子支持体５にヒ
ートシールして圧力伝達室６を密閉した点にある。また
、１９はセンサ取付台２から外部に水が洩れるのを防止
するためダイヤフラム１５とセンサ取付台２の間に介在
した０リングである。

そして、第３図において、明らかな如く素子支持体５に
は注入路１３ａ側より径小部１３ｂ１径大部１３ｃの２
段階径よりなり、かつ最外方に素子支持体５の外面より
一段低い座ぐり平面部２５を有する大填材の注入口１３
があり、その径はφ０１＜φ０２＜φｏ３＜φＤ４　の
関係となっており、流動性充填材９は２点鎖線２０まで
真空中で注入する。第３図は注入した後、大気中に戻し
た状態を示しである。２１は注入口１３の封止用のビン
封止体ともいう）であり、フッソゴム等からなっている
。ピン２１はその外径φＤ７を、前記径小部１３ｂの内
径φＤ２より大きく１０％〜２０チの圧縮代をとっであ
る。

第４図はピン２１の詳細図であり、頭部２１ｂにはφＤ
５の座ぐり部２１ａを有しているので、その径（ｌｌＤ
５より小さい棒で前記注入口１３にピン２０を挿入し易
くしである。また頭部２１ｂの外径−〇６は前記注入口
１３の径大部１３ｃの内径φ０３より小さくしてあり、
且つ、ピン２１の下端にはＲ１の曲面を有しているので
、ピン２１を前記注入口１３の流動性充填材９中に注入
する時にピン２１の曲面部Ｒ１に空気が付着しにくく且
つ、ピン２１は注入口１３の径大部１３ｃの内径φＤ３
中を降下する時には、内径φ０３〉φＤ７のため流動性
充填材９が過圧縮されないという利点がある。この流動
性充填材９の過圧縮を少くするには、第３図の４寸法（
径小部１３ｂの深さ）を限りなく小さくすれば良い。そ
して流動性充填材９の過圧縮を少くすることは、圧力セ
ンサの温間特性を改善するためには必要である。

第５図はキャ゛ノブ２２の詳細図であり、注入口１３の
座ぐり平面部２５に対向して裏面外周のφＤ９の部分に
αＯキ９００でｍ中０．８ｍｒｎのビード部２４が全周
に設けである。このキャンプ２２を素子支持体５の注入
口１３に超音波溶着するようにしである。超音波溶着の
状態は第６図に示すが、キャップ２２の出代部２２ａの
１寸法によって、ピン２１の移動を防止しである。

ここで、ピン２１とキャップ２２の取付力について説明
すると、まず第３図のように流動性充填材９と注入した
注入口１３に大気中でピン２１を封止した後、さらに注
入口１３の座ぐり平面部２５にキャップ２２をのせてか
ら、素子支持体５を真空容器に入れて、真空容器内を真
空度を徐々に高くして、空間２３の空気を抜くようにす
る。

前記空間２３の空気を抜くには、キャップ２２の出代部
２２ｍの内径φｏＢ　＜注入口１３の径大部１３ｃの内
径φ０３とし、キャップ２２が２点鎖線の２２′の位置
に動くだけのクリアランスを有することによって、前記
空間２３の空気を効果的に抜くことができる。

前記空間２３中の空気が残っていると、空気がフッソゴ
ム製のピン２１を通して空気が充填材９中に入り、圧力
伝達を疎外する要因となり好ましくない。

このように空間２３の空気を抜いたら、その後は真空中
で超音波をキャップ２２と座ぐり平面部２５にかけ、ビ
ート部２４を溶かして座ぐり平面部２５に一体化して完
了する。

なお、素子支持体５の注入口１３に設けられた座ぐり平
面部２５にキャップ２２をのせる以前に、ピン２１の上
部にはみ出した充填材９をふきとっておくと、超音波溶
着が確実になる。また、素子支持体５とキャップ２２は
同一樹脂であるとシール性がより確実となる。

さらに、キャップ２２のビード部２５が注入口１３の座
ぐり平面部２５に接し、超音波溶着がはじまると、第６
図の素子支持体５の座ぐり平面部２５の破線部で示すよ
うに、キャップ２２のビード部２４が溶けてシールする
。この時、超音波溶着の振動がビー・ド部２４の局部で
完了して、他の部分、たとえば多層のダイヤフラム１５
と素子支持体５のヒートシール部に影響を与えないので
、ダイヤフラム１５に内部応力を生じない。もちろんピ
ン２１がゴム製であるため、超音波溶着時の振動を吸収
して素子支持体５の熱変形をも防止している。

発明の効果 以上のように、本発明の圧力センサは、圧力云達膜を設
け、これにより仕切られた圧力伝達室に流動性充填材を
注入する注入口を有する樹脂製の素子支持体と、前記注
入口を封止するゴム製の封止体およびこの封止体の外方
から注入口の座ぐり平面部に閉蓋する樹脂製のキャップ
とからなり、前記キャップは真空中にて注入口に超音波
溶着するため、前記座ぐり平面部に対向した位置に略三
角形状のビード部を全周に設けたので、下記効果を有す
る。

（１）　　ビード部と座ぐり平面部のみで超音波溶着が
完了し、他の部分に熱集中を生じることがなく、シール
性が確実である。

（２）　　封止体はゴム製のため、超音波溶着時の振動
を吸収するので、ビード部以外で振動による熱発生がな
い。

（３）超音波溶着が、ビード部のみで完了されているの
で、例えば圧力伝達室に圧力伝達膜としての多層構造の
ラミネートフィルムをヒートシールして設けているよう
な場合にはそのヒートシールしている面にかかる力が少
く、よってヒートシール後多層構造のラミネートフィル
ムに内部応力を生じさせることが少く、圧力伝達膜の特
性を低下せしめることが少い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における圧力センサの断面図
、第２図は同センサのダイヤフラム端部拡大断面図、第
３図は同圧力センサの充填材注入部の詳細断面図、第４
図は同圧力センサのピンの詳細断面図、第５図は同セン
サのキャンプの詳細断面図、第６図は同圧力センサのキ
ャップ溶着時の詳細断面図、第７図は従来の圧力センサ
の断面図、第８図は従来の圧力センサの充填材封印部の
断面図である。 ３・・・圧力検出素子、４・・・・・圧力導入口、５・
・・素子支持体、６・・・・圧力伝達室、９・・・・充
填材、１３・・・注入口、１５・・・・ダイヤフラム（
圧力伝達膜）、２１　・・・ピン（封止体）、２２・・
・・キャップ、２４・・・・・ビード部、２５・・・・
・・座ぐり平面部。 代理人の氏名　弁理士　中尾　敏　男　はか１名３−圧
２７検出素子 ４−・圧力導入口 Ｓ−樹脂製系子天袴体 ６−・圧力伝達室 ９・・−充填材 ｔＳ−−゛ダイマフラム ？１−ピ　ン 妓　４ 花ａｔｌ　ｌト、 ０−　幻 り−０ミミ≧ ○（ ？ｌ　−−−ヒ０　　　　ソ ２２゛−キマ゛ツブ ２３−　　空　　間 ２４　−　　ビ　　−　　ド　　部 Ｚ５−・・ルＬ（９１４７１部 卿　６　口 ／ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力導入口を有する圧力検出素子と、前記圧力導入口に
   連通する圧力伝達室を形成する圧力伝達膜を設け、かつ
   、この圧力伝達室に充填する流動性充填材を注入する注
   入口を有する樹脂製の素子支持体と、前記注入口を封止
   するゴム製の封止体およびこの封止体の外方から注入口
   の座ぐり平面部に蓋をする樹脂製のキャップとからなり
   、前記キャップは真空中にて注入口に超音波溶着するた
   め、前記座ぐり平面部に対向した位置に略三角形状のビ
   ード部を全周に設けた圧力センサ。