JPH0640044B2 - 圧力検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば空気調和機や冷凍機等の圧力流体回路に
取付け，その流体圧力を検出する圧力検知装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕 従来この種の圧力検知装置は機器の保護するための圧
力，温度等の制御に非常に数多く使用されている。

例えば第５図は実開昭60-7131号公報に開示されている
ような従来の空気調和機に使用されている冷媒回路を示
したもので，コンプレツサ(1)，コンデンサ(2)，リキツ
ドタンク(4)，膨張弁（キヤピラリーチユーブ）(5)，お
よびエバボレータ(3)を順次配管接続して構成され，同
サイクル内を冷媒が循環流通することにより冷房するも
のである。昨今のようにコンプレツサーインバーター
化，マイコン制御技術の向上とともにより緻密な温度コ
ントロールが要求されるようになり，例えばエバポレー
タ出口の温度を温度センサーにて検知して，その信号に
よりモーター，バイメタル等を駆動源として膨張弁を比
例的に作動させたり，また，コンプレツサーの回転数を
変化させたりして冷房能力のコントロールを行つてい
る。

第５図において，エバポレータ(3)の出口側に設けた温
度センサー（サーミスタ）(9)の検知温度により，高温
の場合は大きな電流が増巾制御器(10)を経て膨張弁(5)
に付勢され，弁の開度を大きく変化させ，また，検知温
度が低い場合は弁の開度を小さくし冷房能力をコントロ
ールを行つていた。また，冷媒サイクル中には冷媒の外
に潤滑油が入れられており，冷媒量が減少してくると潤
滑油が十分コンプレツサ(1)に戻されないためコンプレ
ツサ(1)が損焼する場合と考えられ，この保護のためコ
ンプレツサ(1)とエバポレータ(3)の間に圧力検知装置
(6)を設け，圧力異常時にコンプレツサ(1)を停止させ冷
媒サイクルの安全を図るようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら，このような従来の冷房コントロール方法
であつては，外気温の急激な変化等の温度センサー（サ
ーミスタ）部の環境変化に即応することが困難で，実際
には温度を検知してからある程度遅れて作用する結果と
なり，緻密な温度コントロールはむずかしい。また，こ
れとは別に前述した如く冷媒量の不足，その他特異現象
による冷媒圧力の上昇による回路，機器保護のために圧
力検知装置を取付けて，冷媒量の不足と過熱度との相対
関係により設定値を定めているが，実際には外気温の影
響により変化しその実状は把握しにくく，冷媒を過封入
してしまう場合もあつた。

また，このような圧力検知装置を組込んだ空調機等は，
圧力検知部の信号をリード線等で操作回路迄導き，そし
て増巾等されてコントロールされるため，メンテナン
ス，変更等非常に手間がかかりコストアツプの要因とも
なつていた。また，一般的な上記圧力検知装置が家庭電
力配線等に設置される場合は，大地に電気的グランド接
続された流体配管と圧力スイツチの出力信号のグランド
（基準点）が共通接続されるため，雷サージ等による圧
力スイツチの後段の電子処理回路の破壊を防止すること
ができない等の問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので，第４図の如く圧力と出力の関係が直線的で任
意の圧力を電気的に取出すことにより，温度センサーに
よるコントロールの如く外気温と設定温度との遅れがな
く，外気温の変化に応じ緻密に温度コントロールした
り，また，上記の如く流体回路，機器の安全保護のため
コンプレツサを停止させたりするための機能も兼用化さ
せコストの低減を図り，半導体圧力センサーを利用して
の特に高圧回路にも適用し，増巾回路，温度補正回路等
の基板も内蔵した，且つ雷サージ等による電子回路の破
壊を防止するための電気的絶縁介在物を設けパツケージ
ングした圧力検知装置を得ることを目的とする。

さらに本発明は圧力検知装置の小型化と組立の簡易化，
及び品質の確保のための改良を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る圧力センサーは半導体結晶の歪によるピ
エゾ抵抗効果に基づき電気信号に変換して流体の圧力を
測定する，いわゆる半導体圧力センサーを利用し，圧力
導入のためのキヤピラリーチユーブを円筒状カバーの底
部に溶接接合し，これに内蔵する円筒状ケースを挿入
し，さらに当ケースと絶縁するためのガラス等の電気的
絶縁介在物を気密保持するように設け，前記半導体圧力
センサーの圧力導入パイプ先端部とリードパイプ先端部
とを半導体圧力センサーの出力リード線に電気接続する
第１の基板をはさみ込んで気密接合し，前記半導体圧力
センサーを包囲して円筒状カバーとしその一部に設けた
ツバ部と，そして内接する円筒状ケースのツバ部とを端
部で気密接合し，当円筒状カバーを包囲するとともに当
カバーに固定し，半導体圧力センサーの上部に増巾回
路，温度補正回路等をもつ第２の基板を内蔵できる如く
空間部を設けた樹脂等のケースを有し，アンプ内蔵タイ
プとするとともに，高圧受圧部材を保持し且つ取付機能
を有する如くパツケージングをした圧力検知装置を得る
ことにより，問題点解決の手段とするものである。

〔作用〕

圧力検知装置は配管途中から導かれた圧力導入パイプよ
り円筒状カバーの内に圧力伝達さ，半導体圧力センサー
の圧力導入パイプを通り，内部にセツトしたダイヤフラ
ム，半導体結晶に歪を与え，歪によりピエゾ抵抗効果に
基づき，流体の圧力との相対的電気信号を直線的に増巾
制御回路，温度補正回路等を経て発生させる。この直線
的電気信号により膨張弁あるいはコンプレツサー等の開
弁状態，回転数を制御したり，冷媒の異常圧力上昇の場
合のコンプレツサーの係止等による機器の保護をはかる
ものである。

〔実施例〕

以下，本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明の実施例を示す図であり，第１図におい
て，(18)は配管接続するためのフレアナツト，(19)は圧
力を導くためのキヤピラリーチユーブで，円筒状カバー
(20)の底部に溶接接合され，当円筒状カバー(20)に内接
する円筒状ケース(21)を挿入し，さらに当円筒状ケース
(21)の底中央部にはリードパイプ(22)を包囲してガラス
等の電気的絶縁介在物(23)を気密保持ができる状態で設
けられ，前記リードパイプ(22)と半導体圧力センサー(2
4)の圧力導入パイプ(14)の先端部を，円筒状ケース(21)
と第１の基板(25)を中央にはさみ込んで接合部(26)で気
密溶接し，さらに円筒状カバー(20)と円筒状カバー(21)
のツバ端面(27)で気密溶接する。この時，パイプ(14)と
圧力センサー出力リードピンとの熱膨張率の違いによる
リードピン接合部の破損不良を防止するため第２の基板
をリードピンのみで固定し他より中空にしている特徴を
もつ。さらに第２の基板(25)と半導体圧力センサー(24)
は振動，結露等の悪環境条件から守るため例えばペルノ
ツクス等の軟質モールド絶縁充填物(29)を充当する。以
上の如く組立てられた高圧受圧部材(30)の１部を包囲し
て樹脂ケース(31)をフレアナツト(18)側より挿入し，前
記円筒状カバー(20)と円筒状ケース(21)の接合部を外周
方向に曲げられたツバ部(32)とケースの段差(34)で固定
し，止め輪(33)等をケース(31)の内部より圧入したケー
ス(31)と高圧受圧部材(30)を固定する。さらに当樹脂ケ
ース(31)の上部の基板用段差部(39)に増巾回路，温度補
正回路等の基板(35)と半導体圧力センサー(24)用リード
線(28)とを接続の上セツトし，上蓋(36)または絶縁充填
物等で封入する。外部との接続リード線(37)はゴムブツ
シユ(38)により固定されており，外部からの水滴，粉塵
等の進入の防止をする。

このように構成された圧力検知装置は，冷媒配管回路の
１部に接続されると配管内の圧力はキヤピラリーチユー
ブ(19)を経て円筒状カバー(20)の底部中央部から半導体
圧力センサー(24)の圧力導入パイプ(14)に導かれ，半導
体圧力センサー(24)の内部にセツトされた第３図のよう
なダイヤフラム(17)に伝達される。円筒状ケース(21)の
底中央部にはガラス等の電気的絶縁介在物(23)で気密保
持したリードパイプ(22)と半導体圧力センサー(24)の圧
力導入パイプ(14)の溶接部(26)および，円筒状カバー(2
0)と円筒状ケース(24)のツバ部端面(32)をそれぞれ電気
溶接等で気密接合し，圧力が外部に漏洩しないようにな
つている。圧力を受けたダイヤフラム(17)は歪を発生
し，ピエゾ抵抗効果に基づき流体の圧力との相対的電気
信号を第４図の如く直線的に増巾回路，温度補正回路を
経て発生せしめる。このようにパツケージングした圧力
検知装置は直線的電気信号を膨張弁(5)あるいはコンプ
レツサ(1)等の開弁状態，回転数を制御したり，冷媒サ
イクル中に冷媒量が不足するとエバポレータ(3)を出た
冷媒が飽和時の圧力に比較し過熱され十分低圧にならな
い点に着目し，冷媒量不足状態を知らせ，コンプレツサ
(1)を停止させて冷媒サイクルの安全を図るような場合
に使用される。また，このような圧力検知装置の使用に
より外気温の高，低いずれの場合にあつても，外気温で
補正した相対的電気出力を得ることで容易に冷媒量不足
状態等を知り，かつ制御することが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように，この発明によれば円筒状ケース底中央部
で絶縁介在物，基板をはさみ込んで気密接合し，さらに
高圧受圧部材としての円筒状カバーと円筒状ケースとを
半導体圧力センサーを包囲して接合し，当円筒状カバー
の上部に増巾回路，温度補正回路等の基板を内蔵させ，
段差部を用いた一体構造的な取付機能を有する樹脂ケー
スを設けて構成したので極めて小型で，組立性のよい安
価な高圧仕様の圧力検知装置を容易に供給することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す圧力検知装
置の断面図，第３図は半導体圧力センサーの一実施例の
断面図，第４図は半導体圧力センサーの圧力−出力特性
図，第５図は冷媒サイクルの概要説明図である。 図において，(15)は圧力センサーのリードピン，(18)は
フレアナツト，(19)はキヤピラリーチユーブ，(20)は円
筒状カバー，(21)は円筒状ケース，(23)は絶縁介在物，
(24)は半導体圧力センサー，(25)及び(35)は基板，(29)
は絶縁充填物，(30)は高圧受圧部材，(31)はケース，(3
3)は止め輪，(36)は上蓋，(37)はリード線，(38)はゴム
ブツシユである。 なお，図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体材料からなるシリコン等によるダイ
   ヤフラムを有することにより圧力を電気信号に変換する
   等の圧力センサー素子と，この圧力センサー素子の圧力
   導入管部を包囲して圧力気密を保持し電気的絶縁を行う
   ガラスモールド等による絶縁介在物を有し，この絶縁介
   在物に気密接合され，前記圧力センサー素子を外周包囲
   する円筒状ケースを有し，前記ケースは底部に圧力導入
   のためのキヤピラリーチユーブ等を接合し前記ケースを
   同じく外周包囲する同円筒状のカバーに気密接合し，前
   記絶縁介在物による気密接合部と前記圧力センサー素子
   の中間に，前記圧力センサー素子の電気的信号の接続の
   用の第１の基板を前記圧力センサー素子圧力導入部分を
   くり抜きはさみ込んで圧力検知用受圧部材とする圧力検
   知装置において，前記受圧部材外周部を包囲するととも
   に前記受圧部材に固定して樹脂等のケースを設け，前記
   半導体圧力センサー上方部に増巾回路及び温度補正回路
   等の電気制御部品を内蔵した第２の基板を設けたことを
   特徴とする圧力検知装置。
2. 【請求項２】前記円筒状カバー及び前記円筒状ケースの
   １部に各々ツバ部を設けその端面で気密接合し，また，
   当ツバ部で樹脂ケースの位置決めをする如く構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力検知装
   置。