JPH0716134U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立て作業性を向上させるとともに、小型化
を可能とすることができる圧力センサを提供する。 【構成】 圧力導入孔３を有するケース１と、端子１０
を有するコネクタ９とで形成される空所１ａ内に、セン
サ部材４と回路基板６とをあらかじめ設けた内ケース２
を設ける。次いで、遮蔽板７、ターミナル８を順次組み
込む。先に内ケース２に、センサ部材４と回路基板６と
を設けたのち、この内ケース２とケース１との間を固着
するようにしたので、組立て作業性が向上する。また、
センサ部材４を直接ケース１に溶接する構造ではないの
で、ケース１には溶接時の熱逃がし用の空間が不要であ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は圧力センサに関し、特に、作用する流体等の圧力を検知し、その圧 力の大きさに応じた信号を出力することで圧力計測を行う圧力センサに関するも のである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】

従来、この種の圧力センサとしては、図２に示すようなものが知られている。 すなわち、図２に示してある圧力センサは、圧力導入孔２３を有するケース２ １と、端子３０を有するコネクタ３９とで形成された空所２１ａ内に、センサ部 材２４と回路基板２６とを設けたものである。このとき、センサ部材２４は、圧 力導入孔２３を閉塞した状態で配設され、溶接によりケース２１との間が固着さ れている。

【０００３】 図２において、ケース２１は金属製であって、一方に開口する空所を有すると ともに、この内部空所を外部に導通させる圧力導入孔２３が形成されている。こ のケース２１は、その内部空所の開口部がコネクタ２９で閉塞されることで、ケ ース２１とコネクタ２９との間が密閉され、これにより、両者２１、２９間に空 所２１ａが形成されるようにしてある。

【０００４】 このケース２１とコネクタ２９とで形成された空所２１ａ内には、センサ部材 ２４、回路基板２６、遮蔽板２７、ターミナル２８がそれぞれ配設される。

【０００５】 センサ部材２４は所謂金属ダイアフラム構造をなし、その受圧部２４ａに圧力 センサ素子（図示せず）が取着されて構成されているものである。このセンサ部 材２４は円柱体の一方の端面の中央部に凹部を形成することで、全体として一端 が閉塞された円筒状をなしているもので、この閉塞された端面に薄肉な受圧部２ ４ａを形成してある。そして、このセンサ部材２４の受圧部２４ａの端面上に、 当該受圧部２４ａの歪み量を電気的な変化量に変換する圧力センサ素子が取着さ れる。

【０００６】 このセンサ部材２４は、その受圧部２４ａを圧力導入孔２３に対応させた状態 でケース２１の内部に配置し、溶接により、センサ部材２４が圧力導入孔２３を 閉塞した状態でケース２１に固着される。この結果、圧力導入孔２３から導入さ れた圧力は、センサ部材２４の受圧部２４ａに作用するようになっている。

【０００７】 このとき、ケース２１には、その空所２１ａ側の圧力導入孔２３の開口部に、 センサ部材２４の開口端部を受け入れて係合・嵌合可能な環状の段部２１ｂが形 成されている。そして、センサ部材２４の開口端部をケース２１の段部２１ｂに 圧入した上で、センサ部材２４とケース２１との間にレーザビーム等を照射して 両者２１、２４間の溶接を行う。

【０００８】 センサ部材２４は、回路基板２６と電気的に接続される。 回路基板２６は、環状をなす基板上に、電気的な処理を施す電気回路が構成さ れて形成されているものである。そして、この基板上の電気回路によって、セン サ部材２４の圧力センサ素子から送られてきた電気信号に所定の処理がされて増 幅等がなされるようになっている。

【０００９】 この回路基板２６は、その外周縁部を、ケース２１の内壁に形成された環状の 係合段部２１ｃに係合し、その状態で回路基板２６とケース２１との間が固着さ れる。このとき、回路基板２６は、その内側にセンサ部材２４が位置するように 配置される。そして、ワイヤボンディング等の手段により、センサ部材２４の圧 力センサ素子と回路基板２６とが結線材３５で結線される。

【００１０】 回路基板２６の上方には、所要数の貫通コンデンサ３２を有する導電性の良好 な円板状の遮蔽板２７が配設される。このとき、遮蔽板２７は、その周縁部をケ ース２１の内壁に形成された環状の係合段部２１ｄに係合し、ターミナル２８で 上方から遮蔽板２７の周縁部を押圧して固定する。

【００１１】 ターミナル２８のさらに上方には前述のコネクタ２９が配設される。このコネ クタ２９は、ケース２１の開口部を閉塞した状態で当該開口端部でかしめられ、 これにより、遮蔽板２７およびターミナル２８がケース２１とコネクタ２９とで 挟持された状態で固定されることとなる。このとき、ターミナル２８には、一端 がコネクタ２９を貫通して外方へ、また、他端が当該ターミナル２８に形成され た穴２８ａに位置する端子３０を有している。

【００１２】 この他方では、回路基板２６に所要数のピン３１が半田付けにより立設されて いて、このピン３１の先端部を遮蔽板２７の貫通コンデンサ３２に貫通して上方 へ延出し、さらに、ピン３１と貫通コンデンサ３２との間が電気的に接続される 。そして、ターミナル２８の穴２８ａ内において、ピン３１の先端部と端子３０ の他端部とが電気的に接続される。 なお、３３はシールリングである。

【００１３】 上記のように構成された圧力センサは、ケース２１の圧力導入孔２３から圧力 が導入されると、その圧力の作用によって、センサ部材２４の受圧部２４ａに歪 みが生じる。これに伴って、受圧部２４ａ上に取着された圧力センサ素子に、受 圧部２４ａの歪み量に応じた電気信号が発生するので、これにより、受圧部２４ ａに作用した圧力が電気信号として検知されるようになっている。

【００１４】 すると、この圧力センサ素子に発生した電気信号は回路基板２６に導かれて、 当該回路基板２６上に構成された電気回路によって電気信号に増幅等の処理が施 されるようになる。こののち、回路基板２６で処理された信号はピン３１を介し てコネクタ２９に導かれ、このコネクタ２９から外方へ信号が出力されるように なっている。この結果、圧力導入孔２３から導入された圧力が検出されることと なる。

【００１５】 しかしながら、このような従来の圧力センサにあっては、組立て時の作業効率 が低いものであった。

【００１６】 すなわち、ケース２１内に、センサ部材２４、回路基板２６、遮蔽板２７、タ ーミナル２８の各部品を順次組み込んで組み立てるようにしてあるので、その作 業はすべてケース２１内の狭い空間で行わなければならなかった。 特に、ケース２１にセンサ部材２４を溶接したのち、回路基板２６をケース２ １内に組み込み、回路基板２６上でワイヤボンディングやレーザトリミング、お よびピン３１の半田付け等の所定の処理作業をしなければならないため、ケース ２１の外壁が作業の障害となっていた。

【００１７】 また、上記の圧力センサにあっては、小型化を図ることが容易ではなかった。 すなわち、センサ部材２４をケース２１に溶接する際には、その熱でセンサ部 材２４に歪みが生じないようにするために、溶接部Ｃの周辺部のケース２１の部 位に環状の溝部２１ｅを形成する必要があった。つまり、溶接部Ｃの溶接時に発 生した熱を、ケース２１に形成した溝部２１ｅの空間へ逃がすようにしていた。 したがって、ケース２１に、溝部２１ｅの容積を確保しなければならないため に、小型化が困難であるのが現状である。

【００１８】 この考案は上記の問題点を解消し、組立て作業性を向上するとともに、小型化 を図ることができる圧力センサを提供することを目的とする。

【００１９】

【問題点を解決するための手段】

この考案は上記の問題点を解決するために、圧力導入孔を有するケースと、端 子を有するコネクタとで形成される空所内に、受圧部を有するセンサ部材と、回 路基板とを配設し、前記センサ部材で検知した圧力を前記回路基板を介して取り 出すようにした圧力センサであって、前記空所に収容可能な大きさをなす内ケー スに前記センサ部材と回路基板とをあらかじめ設け、前記センサ部材の受圧部を 前記ケースの圧力導入孔に対向させた状態で、前記内ケースを前記空所内に配設 して、前記内ケースとケースとの間を固着したという構成を有しているものであ る。

【００２０】

【作用】

この考案は上記の手段を採用したことにより、組立て作業性を向上させること ができるようになっている。 すなわち、ケースとコネクタとで形成される空所内に、センサ部材と回路基板 とをあらかじめ設けた内ケースを設けるようにしたことにより、センサ部材と回 路基板とを一度にケース内に組み込むことができるので、迅速な作業をすること ができるようになっている。

【００２１】 また、先に内ケースにセンサ部材と回路基板とを設けるようにしたことにより 、ケースに組み込む前の段階で、センサ部材と回路基板との結線作業や、回路基 板上のレーザトリミングといった処理を行うことができるようになっている。つ まり、別工程として、センサ部材と回路基板とに各種の処理を施すことができる ので、作業スペースの制約を受けずに作業を進めることができる。したがって、 作業の容易化を図ることができる。

【００２２】 また、この考案にあっては、センサ部材を直接ケースに溶接する構造ではなく 、内ケースをケースに固着することでセンサ部材をケースに対して取り付けるよ うにしてある。このため、従来では、取付時にセンサ部材に歪みが生じないよう にするために、溶接時の熱を逃がす空間をケースに形成する必要があったが、本 考案では、ケースは溶接時の熱を逃がすための空間が不要であり、ケースの小型 化を図ることができるようになっている。

【００２３】

【実施例】

以下、図面に示すこの考案の実施例を説明する。 図１は、この考案による圧力センサの一実施例を示す図である。 すなわち、図１に示す圧力センサは、圧力導入孔３を有するケース１と、端子 １０を有するコネクタ９とで空所１ａを形成し、この空所１ａ内に収容可能な大 きさの内ケース２にセンサ部材４と回路基板６とをあらかじめ設ける。そして、 センサ部材４が圧力導入孔３に対向した状態で内ケース２をケース１内に配設し 、両者１、２間を溶接してある。

【００２４】 図１において、ケース１は金属製であって、一方に開口する空所を有するとと もに、この内部空所を外部に導通させる圧力導入孔３が形成されている。このケ ース１は、その内部空所の開口部がコネクタ９で閉塞されることで、ケース１と コネクタ９との間が密閉され、これにより、両者１、９間に空所１ａが形成され るようにしてある。

【００２５】 このケース１とコネクタ９とで形成された空所１ａ内には、センサ部材４と回 路基板６とが設けられた内ケース２、遮蔽板７、ターミナル８がそれぞれ配設さ れる。

【００２６】 内ケース２は、ケース１内に収容可能な大きさの金属製の円盤状をなすととも に、その中央部に貫通孔５を有しているものであり、この内ケース２にセンサ部 材４と回路基板６が取り付けられる。

【００２７】 センサ部材４は所謂金属ダイアフラム構造をなし、その受圧部４ａに圧力セン サ素子（図示せず）が取着されて構成されているものである。このセンサ部材４ は円柱体の一方の端面の中央部に凹部を形成することで、全体として一端が閉塞 された円筒状をなしているもので、この閉塞された端面に薄肉な受圧部４ａを形 成してある。これにより、センサ部材４は、その受圧部４ａの端面と直交する方 向からの力が作用すると、その力の大きさに応じて受圧部４ａが力の作用方向に 変位して、受圧部４ａの端面に外方へ広がるような歪みが生じるようになってい る。

【００２８】 そして、このセンサ部材４の受圧部４ａの端面上には、当該受圧部４ａの歪み 量を電気的な変化量に変換する圧力センサ素子が取着される。これにより、圧力 センサ素子は、受圧部４ａに力が作用すると、その作用した力の大きさを、受圧 部４ａの端面に発生する歪み量に応じた電気信号として検知するようにしてある 。

【００２９】 このセンサ部材４は内ケース２の貫通孔５に挿通されて受圧部４ａを内ケース ２の他端面側に位置し、さらに、センサ部材４と内ケース２とを係合した状態で 両者２、４間を溶接する。このとき、センサ部材４の凹部の開口端部には外フラ ンジ部１６ａが、また内ケース２の貫通孔５の一方の開口部には外フランジ部１ ６ａを受け入れる環状の段部１６ｂがそれぞれ形成され、外フランジ部１６ａと 段部１６ｂとで係合部１６を形成してある。そして、係合部１６でセンサ部材４ と内ケース２とを係合した際には、両者２、４間に面一な被溶接部を形成し、こ の被溶接部に例えばレーザビーム等を照射することで両者２、４間に環状の溶接 部Ａを形成し、これにより、センサ部材４を内ケース２に溶着してある。

【００３０】 このセンサ部材４は回路基板６と電気的に接続される。 回路基板６は、環状をなす基板上に、電気的な処理を施す電気回路が構成され て形成されているものである。そして、この基板上の電気回路によって、センサ 部材４の圧力センサ素子から送られてきた電気信号に所定の処理がされて増幅等 がなされるようになっている。

【００３１】 内ケース２の他端面には貫通孔５と同心の環状凹所２ａが形成されていて、こ の環状凹所２ａの部位に回路基板６が配設される。この場合、回路基板６は、そ の外周縁部を、凹所２ａの外周縁部に形成された環状の段部２ｂに係合し、その 状態で回路基板６と内ケース２との間が固着される。このとき、回路基板６は、 その内側にセンサ部材４の受圧部４ａが位置するように配置され、ワイヤボンデ ィング等の手段により、受圧部４ａ上の圧力センサ素子と回路基板６とが結線材 １５で結線される。こののち、回路基板６上でレーザトリミングが行われ、さら に、当該回路基板６に所要数のピン１１が半田付けにより立設される。

【００３２】 そして、センサ部材４と回路基板６とが設けられた内ケース２は、ケース１の 空所１ａ内に配設される。このとき、回路基板６をコネクタ９側に位置させ、か つ、センサ部材４の受圧部４ａを圧力導入孔３に対向させるようにして内ケース ２をケース１内に挿入する。この場合、内ケース２は、ケース１の内壁を摺動す る程度のはめあいで外径が設定され、これにより、内ケース２をケース１へ挿入 する時にセンサ部材４に圧縮変形による歪みが生じないようにしてある。

【００３３】 また、内ケース２の外周縁部とケース１の内壁との間には面一な被溶接部を形 成してあって、この被溶接部にレーザビーム等を照射することで両者１、２間に 溶接部Ｂを形成し、これにより、内ケース２をケース１に溶着する。そしてこの 結果、圧力導入孔３から導入された圧力は、センサ部材４の受圧部４ａに作用す るようになっている。 なお、１４はシールリングであって、ケース１と内ケース２との間に配設され ることにより両者１、２間をシールするものである。

【００３４】 内ケース２の上方には、所要数の貫通コンデンサ１２を有する導電性の良好な 円板状の遮蔽板７が配設される。そして、この遮蔽板７の存在により、外部から 作用するサージ電圧や電磁波の侵入を阻止するものである。この遮蔽板７は、そ の周縁部をケース１の内壁に形成された環状の係合段部１ｄに係合し、椀状をな したターミナル８の周縁部で上方から遮蔽板７の周縁部を押圧して固定される。 このとき、回路基板６に立設されたピン１１は、その先端部を遮蔽板７の貫通コ ンデンサ１２に貫通して上方へ延出し、さらに、ピン１１と貫通コンデンサ１２ との間を半田付け等により電気的に接続する。

【００３５】 ターミナル８は、一端がコネクタ９を貫通して外方へ延出するとともに、他端 が当該ターミナル８に形成された穴８ａに位置する所要数の端子１０を有してい るものである。そして、このターミナル８に形成された穴８ａ内において、ピン １１の先端部と端子１０の他端部とが半田付け等により電気的に接続される。こ れにより、回路基板６は、ピン１１を介して端子１０と電気的に導通し、回路基 板６で処理された電気信号はコネクタ９へ導かれることとなる。

【００３６】 最後に、ターミナル８のさらに上方に前述のコネクタ９が配設される。このコ ネクタ９は、ケース１の開口部を閉塞した状態で当該開口端部でかしめられ、こ れにより、遮蔽板７およびターミナル８がケース１とコネクタ９とで挟持された 状態で固定されることとなる。 なお、１３はシールリングであり、ケース１とコネクタ９との間に配設される ことにより両者１、９間をシールするものである。

【００３７】 次に、上記のものの作用を説明する。 この圧力センサは上記のように構成したことにより、ケース１の圧力導入孔３ から圧力が導入されると、その圧力の作用によって、センサ部材４の受圧部４ａ に歪みが生じる。これに伴って、受圧部４ａ上に取着された圧力センサ素子に、 受圧部４ａの歪み量に応じた電気信号が発生するので、これにより、受圧部４ａ に作用した圧力が電気信号として検知されるようになっている。

【００３８】 すると、この圧力センサ素子に発生した電気信号は回路基板６に導かれて、当 該回路基板６上に構成された電気回路によって電気信号に増幅等の処理が施され るようになる。こののち、回路基板６で処理された信号はピン１１を介してコネ クタ９に導かれ、このコネクタ９から外方へ信号が出力されるようになっている 。この結果、圧力導入孔３から導入された圧力が検出されることとなる。

【００３９】 そして、上記の圧力センサにあっては、組立て時の作業効率を向上させること ができるようになっている。

【００４０】 すなわち、あらかじめセンサ部材４と回路基板６とを内ケース２に配設したの ち、この内ケース２をケース１内に組み込んで組み立てるようにしてあるので、 その組立て作業を簡単に行うことができるようになっている。

【００４１】 つまり、先にセンサ部材４と回路基板６とを内ケース２に配設するようにした ことにより、センサ部材４と回路基板６との間のワイヤボンディングや、回路基 板６上でのレーザトリミング、ピン１１の半田付け等といった作業をケース１の 外部で別工程として行うことができる。したがって、このようにワイヤボンディ ングやレーザトリミング、ピン１１の半田付けといった作業を行う際に、従来の ように作業スペースの制約を受けないので、迅速な作業を行うことができるよう になっている。

【００４２】 またこの場合、内ケース２は、センサ部材４と回路基板６とが一体となった状 態でケース１に組み込まれるので、この際、センサ部材４と回路基板６とは同時 にケース１内に組み込まれることとなり、この結果、作業効率を向上させること となる。

【００４３】 なお、ケース１と内ケース２との間の溶接部Ｂはケース１の内部に位置するこ ととなるため、ケース１の外観上に問題は無く、したがって、溶接部Ｂを覆い隠 すためのめっき等の表面処理は不要である。

【００４４】 また、上記の圧力センサにあっては、小型化を図ることが容易である。

【００４５】 すなわち、上記の圧力センサでは、センサ部材４を先に内ケース２に取り付け たのち、この内ケース２をケース１に配設するようにしたものであって、従来の ようにセンサ部材４をケース１に直接溶接する構造ではない。このため、従来で は、センサ部材２４に歪みを発生させないようにするために、溶接時の熱を逃が す環状の溝部２１ｅをケース２１に形成する必要があったが、これが不要となる 。つまり、センサ部材４を取り付けた内ケース２をケース１内に挿入することで 、センサ部材４をケース１内に配設するようにしたので、ケース１には溝部が不 要である。したがって、ケース１は、従来よりも溝部２１ｅの分の容積を削減す ることができるので、小型化が可能となる。

【００４６】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ケース内に収容可能な大きさをなす内ケース にセンサ部材と回路基板とをあらかじめ設けたのち、内ケースをケース内に組み 込むようにしたことにより、組立てを迅速に行うことができるようになるため、 組立て作業の効率を向上させることができる。

【００４７】 また、内ケースをケースに固着することでセンサ部材をケース内に配設するよ うにしてあるので、従来においてセンサ部材の溶接時に必要であった熱逃がし用 の空間がケースに不要となる。したがって、省スペース化が可能であり、小型化 を実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による圧力センサの一実施例を示す図
である。

【図２】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１、２１……ケース １ａ、２１ａ……空所 １ｄ、２ｂ、１６ｂ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ……段部 ２……内ケース ２ａ……凹所 ３、２３……圧力導入孔 ４、２４……センサ部材 ４ａ、２４ａ……受圧部 ５……貫通孔 ６、２６……回路基板 ７、２７……遮蔽板 ８、２８……ターミナル ８ａ、２８ａ……穴 ９、２９……コネクタ １０、３０……端子 １１、３１……ピン １２、３２……貫通コンデンサ １３、１４、３３……シールリング １５、３５……結線材 １６……係合部 １６ａ……外フランジ部 ２１ｅ……溝部 Ａ、Ｂ、Ｃ……溶接部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力導入孔（３）を有するケース（１）
   と、端子（１０）を有するコネクタ（９）とで形成され
   る空所（１ａ）内に、受圧部（４ａ）を有するセンサ部
   材（４）と、回路基板（６）とを配設し、前記センサ部
   材（４）で検知した圧力を前記回路基板（６）を介して
   取り出すようにした圧力センサであって、前記空所（１
   ａ）に収容可能な大きさをなす内ケース（２）に前記セ
   ンサ部材（４）と回路基板（６）とをあらかじめ設け、
   前記センサ部材（４）の受圧部（４ａ）を前記ケース
   （１）の圧力導入孔（３）に対向させた状態で、前記内
   ケース（２）を前記空所（１ａ）内に配設して、前記内
   ケース（２）とケース（１）との間を固着したことを特
   徴とする圧力センサ。