JP5651670B2

JP5651670B2 - 圧力検知ユニット

Info

Publication number: JP5651670B2
Application number: JP2012235429A
Authority: JP
Inventors: 琢郎石川; 和哉滝本; 和徳石橋
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN103776583B; CN103776583A; JP2014085266A

Description

本発明は、圧力検知ユニットに関し、特に、防水性が要求される圧力検知ユニットに関する。

従来、圧力検知ユニットとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に記載された圧力検知ユニットとしての圧力センサ８００は、図３に示すように、円環状に形成されたステンレス製の受け部材８０２と、略円筒状に形成され、一端を塞ぐように受け部材８０２を収容する合成樹脂製のカバー８６０と、受け部材８０２の内側の開口８０２ｂに嵌合されるとともにロウ付けされて固定された流体流入管８１１と、受け部材８０２とカバー８６０との間を接着するシリコーン系又はウレタン系の接着剤８７２と、を有するケースを備えている。

この圧力センサ８００では、接着剤８７２が受け部材８０２とカバー８６０とを固定するようにこれらの隙間に充填されており、受け部材８０２とカバー８６０とが互いに接着されている。また、この接着剤８７２は受け部材８０２に密に接して設けられており、接着剤８７２と受け部材８０２との界面からケース内部に水分が浸入することを防いで防水性を確保していた。

特開２０１２−６８１０５号公報

しかしながら、このような圧力センサ８００は、受け部材８０２がステンレス製であることから、受け部材８０２の外表面における接着剤８７２の端部から上記界面に徐々に水分が浸入してしまうことがあり、防水性について改良の余地があった。

また、このような圧力センサ８００以外にも、防水性が要求されるケースであって、該ケースにおけるある第１部分と、この第１部分に隣接して設けられた第２部分と、第１部分に接して設けられた接着剤と、を有する構成のケースにおいても、上記圧力センサ８００と同様に、防水性について改良の余地がある場合があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決することを目的とする。即ち、本発明は、防水性を向上できる圧力検知ユニットを提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、流管接続部材と、前記流管接続部材に隣接して設けられた流管部材と、前記流管接続部材に接して設けられた接着剤と、筒状のカバーと、を有する容器を備えた圧力検知ユニットであって、前記流管部材が、該流管部材と前記接着剤との界面の耐水性が前記流管接続部材と前記接着剤との界面の耐水性より高くなるように、前記流管接続部材と異なる材料で構成され、前記流管接続部材が前記カバー内側に配置されるとともに前記流管部材が前記カバーの一端部から突出するように配置され、前記接着剤が、前記カバーの前記一端部に充填されて、少なくとも前記流管接続部材の外表面全体及び前記流管部材における前記流管接続部材の外表面に隣接する箇所を覆うように設けられていることを特徴とする圧力検知ユニットである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記流管接続部材を構成する材料が、ステンレス又はアルミニウムであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記流管部材を構成する材料が、合成樹脂、銅又は銅合金であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記接着剤が、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤又はシリコーン系接着剤であることを特徴とするものである。

本発明によれば、流管部材が、この流管部材と接着剤との界面の耐水性が流管接続部材と接着剤との界面の耐水性より高くなるように、流管接続部材と異なる材料で構成され、接着剤が、少なくとも流管接続部材の外表面全体及び流管部材における流管接続部材の外表面に隣接する箇所を覆うように設けられている。そのため、流管接続部材と接着剤との界面（境界）が露出されずに、流管部材と接着剤との界面が露出され、そして、これらの露出された流管部材と接着剤との界面は、流管接続部材と接着剤との界面より耐水性が高くされており、これにより、各部材と接着剤との露出される界面の耐水性を高めて防水性を向上できる。

本発明の一実施形態の圧力検知ユニットの縦断面図である。図１の圧力検知ユニットの変形例の構成を示す縦断面図である。従来の圧力検知ユニットの縦断面図である。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態の圧力検知ユニットを、図１を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の圧力検知ユニットの縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は、図１における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

図１に示す圧力検知ユニット（図中、符号１で示す）は、ベース１１と、受け部材１２と、ダイヤフラム１３と、圧力検知素子１４と、電気接続部２０と、継手部３０と、カバー４０と、第１接着剤５１と、第２接着剤５２と、を備えている。また、受け部材１２、継手部３０、カバー４０及び第２接着剤５２により、圧力検知ユニット１の外形となる容器１０を構成している。

ベース１１は、円板状のベース本体１１ａと、ベース本体１１ａの周縁から図中下方に向けて直角に立設された鍔部１１ｂと、を備える蓋状に形成されている。

ベース本体１１ａには、後述する受圧空間１７へのオイル封入用のオイル充填孔１１ｃが、当該ベース本体１１ａを貫通して形成されている。このオイル充填孔１１ｃは、オイル充填後にボール１５によって封じられる。また、ベース本体１１ａには、後述する電気接続部２０のリードピン２２が通されるリードピン取出孔１１ｄが、当該ベース本体１１ａを貫通して形成されている。

受け部材１２は、円板状の受け部材本体１２ａと、受け部材本体１２ａの周縁にその中心から離れるように図中斜め上方向に向けて立設された鍔部１２ｂと、を備える皿状に形成されている。鍔部１２ｂの先端は、受け部材本体１２ａと略平行な平坦に形成されている。受け部材本体１２ａの中心部分には開口１２ｃが形成されている。ベース１１と受け部材１２とは、ベース１１の鍔部１１ｂの先端と受け部材１２の鍔部１２ｂとの先端が後述するダイヤフラム１３を挟んで重なるように配置されている。

ダイヤフラム１３は、円形の膜状に形成されており、その外周縁部１３ａが、ベース１１の鍔部１１ｂの先端と受け部材１２の鍔部１２ｂとの先端に挟まれて配置されている。

ベース１１の鍔部１１ｂの先端、受け部材１２の鍔部１２ｂの先端、及び、ダイヤフラム１３の外周縁部１３ａは、それら接合箇所Ｓがレーザー溶接等によって互いに溶接されて、この接合箇所Ｓにおいて互いに一体的かつ密封して連結・固定されている。これにより、ベース１１とダイヤフラム１３との間には、オイルが封入される受圧空間１７が形成され、受け部材１２とダイヤフラム１３との間には加圧空間１８が形成されている。

ベース１１、受け部材１２及びダイヤフラム１３は、ステンレスを材料として構成されていることが好ましい。または、これらの一部又は全部が、例えば、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）を材料として構成されていてもよい。

圧力検知素子１４は、（ａ）シリコン基板の裏面中央部をエッチングして形成されたダイヤフラム部（シリコンダイヤフラム）と、（ｂ）複数の検知素子部（ピエゾ抵抗素子）を含んでダイヤフラム部に形成されたブリッジ回路、並びに、該ブリッジ回路の出力信号を処理する増幅回路、直線補正回路、温度補正回路及び補正データ保持回路などを有する電子回路部と、が半導体回路集積化技術により集積化されている。圧力検知素子１４の金属端子部（ボンディングパッド）は後述するリードピン２２と受圧空間１７内にてワイヤボンディングにより接続されている。圧力検知素子１４は、ダイヤフラム部からなる受圧部１４ａに加えられた圧力に応じた圧力信号を出力する。

圧力検知素子１４は、受圧空間１７内に配置された状態でベース１１に取り付けられている。圧力検知素子１４は、ベース１１のベース本体１１ａを貫通して形成されているリードピン取出孔１１ｄを通して延びる電気接続部２０のリードピン２２を通じて基板２１に電気的に接続されている。ベース１１のリードピン取出孔１１ｄは、ハーメチックシール１６によってオイル漏れがないように封じられている。

電気接続部２０は、後述するカバー４０内に配置されており、基板２１と、基板２１と圧力検知素子１４とを電気的に接続するリードピン２２と、基板２１に接続されたコネクタ２３と、コネクタ２３に接続されたリード線２４とを有している。これにより、圧力検知素子１４から出力された圧力信号が、リードピン２２、基板２１及びコネクタ２３を通じて、リード線２４から外部へと取り出される。

リードピン２２とリード線２４とは、それらの引き出し方向（図中上下方向）に対して交差する方向（図中左右方向）にずれて配置されており、リードピン２２とリード線２４の接続は基板２１を介して行われている。

継手部３０は、銅を材料として構成されている。または、継手部３０は、真鍮などの銅合金や後述するカバー４０と同一の合成樹脂等を材料として構成されていてもよい。継手部３０は、略筒状でその図中上方の一端部が段階的に縮径する階段状に形成されている。継手部３０は、その一端部の先端３０ａが受け部材１２の開口１２ｃに挿入されることにより、継手部３０の内側の流体導入通路３２と加圧空間１８とが連通される。また、継手部３０は、その一端部の先端３０ａと受け部材１２の開口１２ｃの周縁とがそれら間を密封するようにロウ付けされることにより、受け部材１２に固定して取り付けられている。継手部３０は、受け部材１２に該受け部材１２の外表面（外側を向く表面部分）から突出するように設けられている。

継手部３０の他端部内側には、雌ねじが切られた結合用ねじ部３１が設けられており、図示しない流体導入管を螺合して接続可能とされている。つまり、継手部３０は流管部材を構成し、受け部材１２は、流管部材である継手部３０が接続される流管接続部材を構成する。

継手部３０の結合用ねじ部３１に流体導入管が接続されると、継手部３０の流体導入通路３２を通じて、流体の圧力が加圧空間１８に導入されてダイヤフラム１３に伝達される。ダイヤフラム１３は極めて薄いため圧力損失が生ずることなく圧力伝達が行われる。この圧力を圧力検知素子１４の受圧部１４ａで受けて、それをピエゾ抵抗素子で検出した電気信号が電子回路部で処理され、圧力信号としてリードピン２２に出力される。

カバー４０は、例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等の合成樹脂を材料として構成されている。または、カバー４０は、銅又は銅合金（真鍮など）を材料として構成されていてもよい。カバー４０は、電気接続部２０のコネクタ２３を収容する図中上方の端部が、リード線２４を取り囲むように縮径されて小径端部４１として形成されており、ベース１１及び受け部材１２を収容する図中下方の端部が、内径を大きくして且つ筒状スカート状に延びる大径端部４２として形成されている。

小径端部４１の内周面には、その全周にわたり突出した突出部４１ａが形成されている。この突出部４１ａは、カバー４０内の後述する第１空間４７に充填された第１接着剤５１の抜け止めとして機能する。

大径端部４２の内周側には、ベース１１の外径とほぼ同径の環状段部４２ａが形成されている。この環状段部４２ａには、ベース１１がその外径角部である環状角部１１ｅにおいて嵌合し且つ座着するように載置されている。これにより、大径端部４２の図中下方の開口を塞ぐようにベース１１に一体に固定された受け部材１２が配置される。この状態において、カバー４０が、受け部材１２の周囲を囲むように当該受け部材１２に隣接して設けられている。また、継手部３０が、受け部材１２の中央部分に設けられた開口１２ｃに一端を挿入した状態で固定されており、つまり、継手部３０が、カバー４０との間に受け部材１２を挟むように受け部材１２に隣接して設けられている。

大径端部４２の内周側における環状段部４２ａよりも図中下方の開口寄りの箇所には、ベース１１の外径よりも大径の筒状内周面４２ｂが設けられている。この筒状内周面４２ｂと、ベース１１の鍔部１１ｂの外周面１１ｆや受け部材１２の鍔部１２ｂの周面１２ｄとの間に、後述する接着剤のための環状隙間４５が全周に渡って形成されている。環状隙間４５は、大径端部４２の図中下方の開口付近において、後述する開き空間４６と連なって、第２空間４８を構成する。

カバー４０の内側は、カバー４０に収容されたベース１１で区切られており、ベース１１のベース本体１１ａから小径端部４１側には、第１空間４７が形成されている。この第１空間４７には、電気接続部２０（具体的には、基板２１、リードピン２２、コネクタ２３及びリード線２４）が収容されている。

第１空間４７には、第１接着剤５１が充填、硬化されている。第１接着剤５１は、カバー４０やリード線２４との接着性が高く、且つ弾性が高い、例えば、エポキシ系接着剤が用いられる。

第１接着剤５１は、第１空間４７に充填後硬化されることにより、基板２１、リードピン２２、コネクタ２３及びリード線２４が埋設状態になり、これらのパーツをカバー４０内に封止する。

小径端部４１は大径端部４２より縮径して形成されており、且つ小径端部４１は内周において第１空間４７内に突出する突出部４１ａが形成されているため、第１空間４７内の充填物である第１接着剤５１に対して抜け止め作用を発揮する。これにより、第１接着剤５１が第１空間４７から剥がれてカバー４０の外部に抜け出ることが阻止され、カバー４０に対するリード線２４の確実な固定及び更なる気密性の確保を図ることができる。また、ベース１１が嵌合されるカバー４０の大径端部４２の環状段部４２ａにおいて、第１接着剤５１がベース１１とカバー４０とを接着する構造にすれば、更にベース１１の固定強度が上昇し、気密性を高めて外部からの液体侵入に対する封止効果も高められる。

カバー４０の大径端部４２の図中下方の開口付近には、第２空間４８が形成されている。この第２空間４８は、環状隙間４５及び開き空間４６を含んで構成されている。

環状隙間４５は、上述したようにベース１１の鍔部１１ｂの外周面１１ｆ及びベース１１に溶接された受け部材１２の鍔部１２ｂの周面１２ｄとこれらの外周面１１ｆ及び周面１２ｄに対向する大径端部４２の筒状内周面４２ｂとの間に形成されている比較的幅の狭い環状空間である。

開き空間４６は、環状隙間４５に連なる空間であって、受け部材１２の鍔部１２ｂの周面１２ｄに連なる環状下面１２ｅ、この環状下面１２ｅに連なる外側テーパ周面１２ｆ、及び、この外側テーパ周面１２ｆに連なる受け部材１２の受け部材本体１２ａの環状下面１２ｇと、大径端部４２の筒状内周面４２ｂの開口端側部分及びそれに連なる傾斜端面４２ｃと、継手部３０の一端部の端面３０ｂと、によって囲まれる空間である。

第２空間４８には、第２接着剤５２が充填される。即ち、図１において第２接着剤５２が充填されている空間が第２空間４８である。この第２接着剤５２は、ステンレス製のベース１１や受け部材１２、銅製の継手部３０及び合成樹脂製のカバー４０との接着性が高く且つ弾性の高い、エポキシ系接着剤が用いられている。または、第２接着剤５２は、ウレタン系接着剤又はシリコーン系接着剤でもよい。

継ぎ手部３０は銅（又は銅合金、合成樹脂）を材料として構成されているので、継ぎ手部３０とエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤又はシリコーン系接着剤の第２接着剤５２との界面の耐水性（具体的には、当該界面への水分の浸入しにくさ）は比較的高い。また、受け部材１２はステンレス（又はアルミニウム）を材料として構成されているので、受け部材１２と第２接着剤５２との界面の耐水性は、銅製の継ぎ手部３０と第２接着剤５２との界面の耐水性に比べて低い。

第２接着剤５２は、第２空間４８に充填されることにより、（１）受け部材１２の外表面全体である鍔部１２ｂの周面１２ｄ、環状下面１２ｅ及び外側テーパ周面１２ｆ、並びに、受け部材本体１２ａの環状下面１２ｇと、（２）カバー４０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所である大径端部４２の筒状内周面４２ｂ及び傾斜端面４２ｃと、（３）継手部３０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所であるその一端部の端面３０ｂと、にまたがってそれらを覆うように設けられている。つまり、第２接着剤５２は、少なくとも受け部材１２の外表面全体及び継ぎ手部３０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所を覆う（被覆する）ように設けられている。

そして、第２接着剤５２は、第２空間４８に充填後硬化されることにより、カバー４０の大径端部４２の筒状内周面４２ｂとベース１１の外周面１１ｆ及び受け部材１２の周面１２ｄとの間を封止するように接着するので、ベース１１及び受け部材１２とカバー４０との固定強度やそれら間の密封性が更に高められる。

また、第２接着剤５２は、受け部材１２の外表面全体及びカバー４０及び継手部３０における受け部材１２に隣接する箇所にまたがってそれらを覆うように設けられているので、ステンレス製の受け部材１２と第２接着剤５２との界面（境界）が露出せず、合成樹脂製のカバー４０と第２接着剤５２との界面及び銅製の継手部３０と第２接着剤５２との界面が露出される。これにより、ステンレス製の受け部材１２と第２接着剤５２との界面に直接水分が触れることがない。つまり、圧力検知ユニット１の容器１０は、ステンレス製の受け部材１２と第２接着剤５２との界面の耐水性ではなく、銅製の継手部３０と第２接着剤５２との界面の耐水性によって、その全体の防水性が定まる。

以上、説明したように、本実施形態の圧力検知ユニット１の容器１０は、流管接続部材としての受け部材１２と、受け部材１２に隣接して設けられた流管部材としての継手部３０と、受け部材１２に接して設けられた第２接着剤５２と、を有している。そして、継手部３０が、この継手部３０と第２接着剤５２との界面の耐水性が受け部材１２と第２接着剤５２との界面の耐水性より高くなるように、受け部材１２と異なる材料で構成され、第２接着剤５２が、受け部材１２の外表面全体及び継手部３０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所を覆うように設けられている。

また、受け部材１２を構成する材料が、ステンレスである。

また、継手部３０を構成する材料が、銅である。

また、第２接着剤５２が、エポキシ系接着剤である。

また、本実施形態の圧力検知ユニット１は、上述した容器１０を備えている。

本実施形態によれば、継手部３０が、この継手部３０と第２接着剤５２との界面の耐水性が受け部材１２と第２接着剤５２との界面の耐水性より高くなるように、受け部材１２と異なる材料で構成され、第２接着剤５２が、受け部材１２の外表面全体及び継手部３０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所を覆うように設けられている。そのため、受け部材１２と第２接着剤５２との界面（境界）が露出されずに、継手部３０と第２接着剤５２との界面が露出され、そして、この露出された継手部３０と第２接着剤５２との界面は、受け部材１２と第２接着剤５２との界面より耐水性が高くされており、これにより、各部材と接着剤との露出される界面の耐水性を高めて防水性を向上できる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の圧力検知ユニットは上記実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、容器１０に図示しない流体導入管が接続される継手部３０を含む構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、継手部３０に代えて、流管部材としての合成樹脂、銅又は銅合金（真鍮など）製の流体導入管３５を流管接続部材である受け部材１２に直接ロウ付けして取り付けた構成の圧力検知ユニット１Ａとしてもよい。図２は、図１の圧力検知ユニットの変形例の構成を示す縦断面図である。

この構成の場合、第２接着剤５２は、（１）受け部材１２の外表面全体である鍔部１２ｂの周面１２ｄ、環状下面１２ｅ及び外側テーパ周面１２ｆ、並びに、受け部材本体１２ａの環状下面１２ｇと、（２）カバー４０における受け部材１２の外表面に隣接する箇所である大径端部４２の筒状内周面４２ｂ及び傾斜端面４２ｃと、（３’）流体導入管３５における受け部材１２の外表面に隣接する箇所であるその一端部のフランジ状外周面３５ａと、にまたがってそれらを覆うように設けられる。つまり、第２接着剤５２は、少なくとも受け部材１２の外表面全体及び流体導入管３５における受け部材１２の外表面に隣接する箇所を覆う（被覆する）ように設けられる。これにより、受け部材１２と第２接着剤５２との界面（境界）が露出されずに、流体導入管３５と第２接着剤５２との界面が露出され、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、上述した実施形態では、ベース１１、受け部材１２及びダイヤフラム１３からなる構成体、並びに、電気接続部２０がカバー４０に収容された構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、カバー４０を備えずに、単一の接着剤で、上記構成体及び電気接続部２０を覆う構成としてもよい。この場合、上記接着剤は、少なくとも、それぞれステンレス製のベース１１、受け部材１２及びダイヤフラム１３からなる上記構成体（第１部分に相当）全体、及び、継手部３０（第２部分に相当）における上記構成体（具体的には受け部材１２）に隣接する箇所を覆うように設けられる。勿論、電気接続部２０についても何らかの防水対策を施す必要がある。これにより、ステンレス製の上記構成体とそれを覆う上記接着剤との界面（境界）が露出されずに、継手部３０と上記接着剤との界面が露出され、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、上述した実施形態では、圧力センサや圧力スイッチなどに応用可能な圧力検知ユニット１について説明するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力検知ユニット以外に適用されてもよい。つまり、本発明は、第１部分と、この第１部分に隣接して設けられた第２部分と、第１部分に接して設けられた接着剤と、を有するケース、及び、それを有するものであれば、本発明の目的に反しない限り、適用可能である。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の圧力検知ユニットの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるも
のである。

１圧力検知ユニット
１０容器（ケース）
１１ベース
１２受け部材（流管接続部材、第１部分）
１３ダイヤフラム
１４圧力検知素子
１７受圧空間
１８加圧空間
２０電気接続部
２１基板
２２リードピン
２３コネクタ
２４リード線
３０継手部（流管部材、第２部分）
３５流体導入管（流管部材、第２部分）
４０カバー
４７第１空間
４８第２空間
５１第１接着剤
５２第２接着剤（接着剤）

Claims

流管接続部材と、前記流管接続部材に隣接して設けられた流管部材と、前記流管接続部材に接して設けられた接着剤と、筒状のカバーと、を有する容器を備えた圧力検知ユニットであって、
前記流管部材が、該流管部材と前記接着剤との界面の耐水性が前記流管接続部材と前記接着剤との界面の耐水性より高くなるように、前記流管接続部材と異なる材料で構成され、
前記流管接続部材が前記カバー内側に配置されるとともに前記流管部材が前記カバーの一端部から突出するように配置され、
前記接着剤が、前記カバーの前記一端部に充填されて、少なくとも前記流管接続部材の外表面全体及び前記流管部材における前記流管接続部材の外表面に隣接する箇所を覆うように設けられている
ことを特徴とする圧力検知ユニット。
前記流管接続部材を構成する材料が、ステンレス又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の圧力検知ユニット。
前記流管部材を構成する材料が、合成樹脂、銅又は銅合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力検知ユニット。
前記接着剤が、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤又はシリコーン系接着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力検知ユニット。