JPH09329517A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの圧力変換素子組立体を一体のケースに
収容することで、省スペース且つ省取付け工事にすると
ともに、品種を削減し在庫管理の簡易化を図る。 【解決手段】 圧力を電気信号に変換して取り出す圧力
変換素子を内蔵した圧力感知器２に結合され、キャピラ
リチューブを介して圧力を受圧し且つ電気的な絶縁をす
る受圧器３を設け、それぞれ圧力感知器２Ａ，２Ｂの半
導体圧力変換素子の温度補償及び入出力レベル調整等を
行う電子部品４を実装したプリント基板５を備え、これ
らの部品はシャーシ６に組付けられカバー７で覆われた
ケース内に収容されている。シャーシにはキャピラリチ
ューブを通す穴を形成した受圧器を配置する凹部６０
ａ，６０ｂを設けるとともに、シャーシの前面に開放さ
れ且つキャピラリチューブがスライドできる幅を有する
切欠き部が凹部の穴に連通されている。受圧器近傍のキ
ャピラリチューブ部分をシャーシの切欠部から挿入しス
ライドさせて受圧器を凹部に位置させ、シャーシとの間
で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はキャピラリチューブ
を介して導かれる圧力を電気信号に変換して取り出す圧
力変換素子を有し、複数個の圧力変換素子による圧力検
出機能を一体化した圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力検出装置を用いる一例として
は、冷凍機の圧力検出装置がある。近年、インバータ・
ヒートポンプ・ルームエアコンが広く普及してきた。そ
の中で多室マルチエアコンは冷凍サイクルが複雑で、し
かも容量制御が非常に広範囲である。異パイプ、異容量
（冷暖房能力）の室内ユニットを組合わせて運転しても
要求冷媒量を常に適正に供給し、最適な運転をすること
で快適な空調が実現できる。冷媒用の半導体圧力検出装
置は特にエアコンの周波数コントロールに重要な役目を
果す。圧力検出装置の圧力データと別途に検出された温
度データとが、マイコンにフィードバックされ、エアコ
ンの負荷状態を判断することにより、過不足のない適切
な圧縮機のインバータ回転数制御を行うものである。こ
の圧力検出装置の圧力データにより、例えば室内機の運
転が１室から２室へ、或は２室から１室へ変化した場合
も、即座に圧縮機の回転数を変え、冷房或は暖房能力を
調整することができる。

【０００３】この種の圧力検出装置の１例が、特開平８
−２１７７７号公報に提案されている。公知の圧力検出
装置は、半導体圧力変換素子を内蔵した円筒状のハウジ
ングを有し、該ハウジングの下端面中央部にハウジング
径より小径な円筒状の圧力導入パイプを設けるととも
に、ハウジング下端面のパイプ外周円辺部に半導体圧力
変換素子の入出力端子が突出された圧力感知器と、この
圧力感知器の圧力導入パイプに結合され、圧力を受圧し
且つ電気的な絶縁をする受圧器と、半導体圧力変換素子
の温度補償及び入出力レベル調整等を行う電子部品を実
装したプリント基板とからなっている。プリント基板に
は圧力感知器を組付けるための穴が形成されており、そ
の穴とプリント基板縁の間は圧力導入パイプの径より若
干大きい幅のすり割り部で連通されている。圧力感知器
と受圧器を組付けた状態で、圧力感知器の圧力導入パイ
プをプリント基板のすり割り部を横方向から通して穴に
位置させ、圧力感知器の端子をプリント基板に半田付け
して固着する。

【０００４】半導体圧力変換素子の代表的な構造を図１
１により説明する。ステム１１には中央部分に圧力導入
孔１２とガラス封止された端子１３が設けられている。
圧力導入孔１２に一致させて圧力導入パイプ１４がステ
ム１１に固着されている。圧力導入パイプ１４の圧力を
圧力導入孔１２を介して作用させる４個のピエゾ抵抗を
配置したチップ１５が設けられている。４個のピエゾ抵
抗はブリッジ結線され、ブリッジ両端に電圧を印加し各
チップの抵抗値に応じた電圧を取り出すための端子１３
が設けられている。ブリッジ結線されたピエゾ抵抗チッ
プに圧力導入パイプの圧力を作用させるとその圧力変化
に応じて抵抗値の変化が起こる。ブリッジ両端に電圧を
印加すると圧力に比例した出力電圧が得られる。尚、符
号１６はチップのコート材、１７はキャップである。

【０００５】圧力導入パイプを組付ける側は圧力導入パ
イプ１４を挿入するための中空のパイプ１８が金属製の
ボディ１０にガラス封止１９されている。圧力導入パイ
プ１４を中空のパイプ１８に挿入し、その圧力導入パイ
プの端部ａと中空のパイプ１８の端部ａ’が半田付等に
より結合される。圧力導入パイプには圧力を受圧し且つ
電気的な絶縁をする受圧器が設けられ、この受圧器には
圧力を導入するためのキャピラリチューブが取付けられ
ている。

【０００６】上記の特開平８−２１７７７号公報に開示
されている圧力検出装置の受圧器は、受け体と蓋体を溶
接接合して圧力室を形成するとともに、この受け体に圧
力導入のキャピラリチューブを接合し、蓋体と圧力感知
器との間をガラス封止した構造になっている。

【０００７】しかし、特開平８−２１７７７号公報に提
案されている圧力検出装置は、１つの圧力感知器をプリ
ント基板に実装したもので、高圧または低圧のいずれか
単一の圧力検出に適用される。例えば高・低圧の圧力検
出に基づいて機器を制御する場合では２個の圧力検出装
置、つまり高圧検出装置と低圧検出装置の異なる２種類
の圧力検出装置を用意しなければならない。また２箇所
の高圧を検出する場合や２箇所の低圧を検出する場合も
同じ種類の２個の圧力検出装置を用意しなければならな
い。

【０００８】このように２個の圧力検出装置を使用する
と広い取付けスペースを確保しなければならず、またそ
れぞれを取付ける工事が必要となり、取付け作業性が悪
かった。更には異なる圧力検出に対応させるため品種を
揃えて置かなければならないため、在庫管理が複雑化す
る。

【０００９】またキャピラリチューブ（銅の細管）は長
さが５００ｍｍ〜１０００ｍｍ位ある。シャーシにはキ
ャピラリチューブの通し穴が設けられている。そこで、
圧力感知器／受圧器組立をケースに装着する場合、シャ
ーシの穴にキャピラリチューブの端部から通し受圧器を
シャーシに固定する。その後、キャピラリチューブのロ
ール巻き仕上げが行われる。このようなシャーシ構造で
はキャピラリチューブを前もってロール巻き仕上げでき
ないから、組立工程内のキャピラリチューブの取扱い性
が悪くなり、キャピラリチューブを穴に通す作業が煩わ
しく合理的でなかった。更に、プリント基板組立と圧力
感知器／受圧器組立を予め組付けてからシャーシに実装
すると、キャピラリチューブが長い状態で振られること
になってプリント基板組立のねじれストレス等が加わ
り、破損する恐れがある。また受圧器は受け体と蓋体と
を溶接接合によって結合し圧力室を形成しているので、
溶接作業を必要とすることにより、熱ストレスによる加
工難を生じ、コスト高の要因となっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、２つ
の圧力変換素子組立体を一体のケースに収容すること
で、省スペース且つ省取付け工事にするとともに、品種
を削減し在庫管理の簡易化を図った圧力検出装置を提供
することである。また本発明の他の目的は、電子回路を
配置したプリント基板に２つの圧力検出に必要な全ての
部品を予め組付け、この組立体に手を加えることなくシ
ャーシに装着できるようにした圧力検出装置を提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る圧力検出装置は、第１の圧力
変換素子組立体と、第２の圧力変換素子組立体と、該第
１および第２の圧力変換素子の電気信号を調整する電子
回路を含むプリント基板組立体とを備え、組立体が一体
のケースに収容された構成にある。請求項１の構成によ
れば、２つの圧力変換素子組立体を一体のケースに収容
したことにより、圧力変換素子組立体を単体で用いる場
合よりも省スペース且つ省取付け工事になるとともに、
品種を削減し在庫管理の簡易化が図られる。また２つの
圧力変換素子の電気信号を調整する電子回路を備えたこ
とで、新たな制御対象に適合する圧力検出装置を簡単に
対応させることができ、パーツの汎用性が高められる。

【００１２】請求項２の発明は、前記請求項１の発明に
おいて、圧力変換素子組立体は、圧力変換素子からなる
圧力感知器と、該圧力感知器の圧力変換素子に圧力を作
用させる受圧器と、該受圧器に結合され圧力を導くキャ
ピラリチューブとを有し、ケースは、第１及び第２の圧
力変換素子組立体と、プリント基板組立体を組付けるシ
ャーシを有し、該シャーシにはキャピラリチューブを通
す穴を形成した受圧器を配置する凹部を設けるととも
に、シャーシの前面に開放され且つキャピラリチューブ
がスライドできる幅を有する切欠き部が凹部の穴に連通
された構成にある。

【００１３】請求項２の構成によれば、請求項１の発明
の作用効果に加えて、プリント基板に２つの圧力変換素
子組立体を組込んだ状態、つまりキャピラリチューブを
ロール巻き仕上げした状態で、受圧器近傍のキャピラリ
チューブ部分をシャーシの切欠部から挿入しスライドさ
せて受圧器を凹部に位置させ、シャーシとの間で固定す
る。このように予めプリント基板上に複数の圧力検出に
必要な全ての部品を組付け、この組立体に手を加えるこ
となくシャーシに装着することができるから、組立工程
が簡単になり、作業性が向上される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１および図２に本発明の１つの
実施形態の構成を示す。圧力検出装置１は、半導体圧力
変換素子を内蔵した圧力感知器２（第１の圧力感知器２
Ａ，第２の圧力感知器２Ｂ）と、第１の圧力感知器２Ａ
及び第２の圧力感知器２Ｂに結合され、圧力を受圧し且
つ電気的な絶縁をする受圧器３（第１の受圧器３Ａ，第
２の受圧器３Ｂ）と、それぞれ圧力感知器の半導体圧力
変換素子の温度補償及び入出力レベル調整等を行う電子
部品４（図２に示すハイブリットＩＣ４（４Ａ，４Ｂ）
やコンデンサ４Ｃ，４Ｄ，４Ｅなど）を実装したプリン
ト基板５とを備えており、これらの部品はシャーシ６に
組付けられカバー７で覆われたケース内に収容される。

【００１５】第１および第２の圧力感知器は同じ構造で
あるので、ここでは一方の圧力感知器について説明す
る。図３に示す圧力感知器２と金属製のボディ１０のア
ッシイは図４に示すベース２０に組付けられる。図４に
おいて、ベース２０は開口された径大部２１とそれに続
く径小部２２が一体成形されている。径大部２１の開口
端面にはボディ１０の端部に形成された外向きの鍔部１
０ａを固着するため、肉薄の外周壁２３を有する環状部
２４が形成されている。ベースの径小部２２の中心には
径大部２１の内部に連通する孔２５が形成され、またベ
ースの外周面には径大部２１から若干離れた位置に環状
溝２６が形成されている。ベース２０には圧力感知器２
とボディ１０のアッシイを組付ける前に、図９に示すよ
うにロール巻上げ部２７ａの施されたキャピラリチュー
ブ２７を銀ロー付け２８等により結合される。アッシイ
をベース２０に組付けるには、ボディ１０の鍔部１０ａ
を径大部２１の環状部２４に位置させ、鍔部１０ａを外
から包み込むように環状部の外周壁２３を内側にかしめ
て固着して圧力変換素子組立体を作製する。かしめられ
た環状部の内周壁２３ａと鍔部１０ａの上部のすき間
は、半田付などにより結合される。これにより径大部２
１の開口は塞がれ、その内部に圧力室２９が形成され、
受圧器３が構成される。

【００１６】このような構造を採ることにより従来の受
圧器より小型、軽量化が図られるとともに、半導体圧力
変換素子やガラス封止組立部品への熱ストレスを少なく
し、安定した品質を作り出すことができる。

【００１７】プリント基板５は、図５に示すように左右
対称位置に圧力感知器２Ａ，２Ｂを実装するための穴５
０ａ，５０ｂが設けられており、この穴とプリント基板
縁を連通させるすり割り部５１ａ，５１ｂが形成されて
いる。穴５０ａ，５０ｂの周辺のプリント基板５には圧
力感知器２の端子が差し込まれる端子穴５２が設けられ
ている。穴５０ａと穴５０ｂの間のプリント基板５には
それぞれの穴５０ａ，５０ｂの近傍にすり割り部５１
ａ，５１ｂに平行且つプリント基板縁に開放されたスリ
ット５３ａ，５３ｂが形成されており、このスリット５
３ａ，５３ｂによって穴側のプリント基板にたわみ性を
持たせている。図４に示す圧力変換素子組立体を組付け
るときスリット５３ａ，５３ｂによるプリント基板のた
わみを利用することにより圧力感知器２の端子をプリン
ト基板の端子穴に差し込み易くなり、組付け作業性を向
上させることができる。スリット５３ａ，５３ｂ間のプ
リント基板のランド部分には電源用端子穴、グランド用
端子穴、圧力検知出力信号用端子穴を持つランド部５４
が設けられている。

【００１８】図１において、シャーシ６にはベース２０
の径大部２１を位置決め配置するため、径大部２１が嵌
め込まれる円形の凹部６０ａ，６０ｂが設けられてお
り、その凹部の底に、ベース２０の径小部２２を貫通さ
せる孔６１ａ，６１ｂ（図６参照）が設けられている。
また、シャーシ６は圧力検出装置１を取付けるためのブ
ラケット６２を有し、このブラケットには圧力検出装置
を機器に取付けるための穴６３ａ，６３ｂが設けられて
いる。図６及び図７において、シャーシ６の同一面に開
放され、孔６１ａ，６１ｂに連通する切欠部６４ａ，６
４ｂが形成されている。この切欠部６４ａ，６４ｂの幅
は圧力変換素子組立体を構成するキャピラリチューブ２
７を通すことができる幅になっている。凹部６０ａと６
０ｂ間のシャーシ６には機器の制御装置（図示省略）と
プリント基板上の回路を接続するためのコネクタ６５が
配置されており、圧力感知器１の圧力変化に応じた電気
信号を取り出す。コネクタ６５はシャーシ６に平行な端
面を有し、その端面にはプリント基板５のランド部５４
の各端子穴に一致対応させた入出力ピン６６が突出して
設けられている。

【００１９】次に上記実施形態の圧力検出装置の組立に
ついて説明する。プリント基板５には、図８に示すよう
にＩＣ４Ａ，４Ｂやコンデンサ４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ等の電
気部品を実装する。特にコンデンサ４Ｃ，４Ｄはノイズ
防止のために設けられ、一方のリード線を圧力感知器２
のキャップに直接半田付けできるように、図示の如く下
から上に差し込まれる。圧力感知器と受圧器は、図４に
示すように圧力変換素子組立体として組付ける。これら
プリント基板と圧力変換素子組立体は予め組立を完成さ
せて置く。図５において、プリント基板５のすり割り部
５１ａ，５１ｂに圧力変換素子組立体の圧力導入パイプ
を横方向にスライドさせて穴５０ａ，５０ｂに位置させ
る。その後、圧力感知器の端子をプリント基板の端子穴
５２に差し込み、半田付けする。この組立品を図６に示
すシャーシ６に組付ける。即ち、それぞれの受圧器のキ
ャピラリチューブをシャーシ６の切欠部６４ａ，６４ｂ
に横方向からスライドさせて孔６１ａ，６１ｂに位置さ
せる。その後、各受圧器の径小部２２を孔６１ａ，６１
ｂに挿入する。この組付け過程において、プリント基板
５のランド部の端子穴５４にシャーシ６の入出力ピン６
６を押し込み、図１に示すように突出させ、入出力ピン
とランド部を半田付けして固着する。更にシャーシ６の
孔６１ａ，６１ｂから突出した径小部２２の環状溝２６
に、外径が孔６１ａ，６１ｂより大きいＣ字状のスプリ
ングワッシャ６７を挿入して圧力変換素子組立体をシャ
ーシ６に固定し、図９に示す圧力検出装置を完成させ
る。プリント基板５のスリット５３ａ，５３ｂにより圧
力変換素子組立体をプリント基板に組付けするときにプ
リント基板に局部的な力が加わったり、或は圧力変換素
子組立体とシャーシ６との間に寸法上のバラツキがあっ
た場合でも吸収されるため、組付けがしにくくなった
り、プリント基板全体を変形させたりするなどの不具合
が生じない。

【００２０】このようにロール巻き仕上げされたキャピ
ラリチューブを設けた圧力感知器を予めプリント基板に
組付けておくことによりシャーシの組立てが簡単且つ正
確、しかも迅速に行うことができ、組付け作業性が良好
となる。

【００２１】次にノイズ防止コンデンサの実装について
図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）に示す方
法はコンデンサのリード線を圧力感知器のキャップの一
部に直接半田付けする。また図１０（ｂ）に示す方法は
プリント基板にコンデンサの一方のリード線が貫通する
２つの穴を形成し、コンデンサを圧力感知器と同じプリ
ント基板面に実装し、一方のリード線を折り返してもう
１つの穴に通してキャップに半田付けする。

【００２２】

【発明の効果】上記の説明のとおり、本発明によれば、
次のような効果が期待できる。２つの圧力変換素子組立
体を一体のケースに収容したことにより、例えば冷凍サ
イクルにおいては高圧センサ、低圧センサを一つの圧力
検出装置で構成することができるので、高圧センサ、低
圧センサを単体で用いる場合よりも省スペース且つ省取
付け工事になる。

【００２３】２つの圧力変換素子組立体を１つの圧力検
出装置として組込むことにより、品種を減らすことがで
きるから、在庫管理が簡易化できる。

【００２４】２つの圧力変換素子の電気信号を調整する
電子回路を一体化することにより部品が削減でき、コス
ト低減が図られる。

【００２５】２つの圧力検出の信号処理回路をプリント
基板に実装しているため、個々の信号処理の他に、２つ
の圧力の差圧演算や２つの高圧検出、または２つの低圧
検出、あるいは高・低圧検出などに用いることができ、
このような圧力検出装置のシリーズ化により新たな制御
への対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力検出装置の断面図。

【図２】図１のカバーを外した状態の平面図。

【図３】圧力感知器の組付け図。

【図４】圧力感知器と受圧器の組付け図。

【図５】ブリント基板の平面図。

【図６】図１のシャーシを下から見た平面図。

【図７】シャーシの側面図。

【図８】電子部品を実装したプリント基板の側面図。

【図９】圧力検出装置の外観図。

【図１０】ノイズ防止用コンデンサの実装方法の説明
図。

【図１１】半導体圧力変換素子の構造を示す説明図。

【符号の説明】

１ 圧力検出装置 ２ 圧力感知器 ３ 受圧器 ４ 電子部品 ５ プリント基板 ６ シャーシ ７ カバー １０ ボディ ２０ ベース ２６ 環状溝 ２７ キャピラリチューブ ２９ 圧力室 ６０ａ，６０ｂ 凹部 ６４ａ，６４ｂ 切欠部 ６５ コネクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の圧力変換素子組立体と、第２の圧
   力変換素子組立体と、該第１および第２の圧力変換素子
   の電気信号を調整する電子回路を含むプリント基板組立
   体とを備え、前記組立体が一体のケースに収容されてい
   ることを特徴とする圧力検出装置。
2. 【請求項２】 圧力変換素子組立体は、圧力変換素子か
   らなる圧力感知器と、該圧力感知器の圧力変換素子に圧
   力を作用させる受圧器と、該受圧器に結合され前記圧力
   を導くキャピラリチューブとを有し、ケースは、第１及
   び第２の圧力変換素子組立体と、プリント基板組立体を
   組付けるシャーシを有し、該シャーシには前記キャピラ
   リチューブを通す穴を形成した前記受圧器を配置する凹
   部を設けるとともに、前記シャーシの前面に開放され且
   つ前記キャピラリチューブがスライドできる幅を有する
   切欠部が前記凹部の穴に連通されている請求項１記載の
   圧力検出装置。