CN212377399U - 传感器装置和阀组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种传感器装置，包括基板组件、外壳和第一密封结构；基板组件包括基板本体和至少一个感测元件；基板本体具有相背设置的第一侧面和第二侧面；感测元件位于第二侧面所在侧；基板本体包括第二导电部，第二导电部包括位于基板本体的第一侧面和第二侧面的接触部；感测元件与第二导电部在第二侧面的接触部电性连接；外壳包括底壁部和侧壁部；底壁部位于基板本体的第二侧面所在侧；侧壁部至少部分位于基板本体的***；第一密封结构位于基板本体和外壳之间且第一密封结构分别与基板本体和外壳接触，所述基板本体与所述外壳通过所述第一密封结构密封配合；本申请还提供了一种阀组件。本申请提供的传感器装置整体密封位置少，结构简单。

Description

传感器装置和阀组件

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其是一种传感器装置和阀组件。

背景技术

在一些应用场景中需要设置传感器以采集工作介质的相关参数，如温度信号和/或压力信号。如图1，相关技术中的传感器组件100包括矩形压力传感器元件130、中板组件140和温度传感器元件170。中板组件的端部形成管状元件165，温度传感器170的导线160在细长的管状元件165内延伸并从侧方穿过中板组件的孔连接至电路板120，压力传感器元件130位于中板组件140上方，传感器组件100的外壳具有入口开口部175，其传送流体到感测压力的压力传感器元件130的表面实现压力检测功能。

相关技术中传感器组件需要实现中板组件140与外壳150的密封以及中板组件与矩形压力传感器元件130之间的密封。相关技术中的传感器装置结构复杂，密封位置多，密封效果的可控性较差。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种密封位置少且整体结构简单的传感器装置。

本申请第一方面提供了一种传感器装置，包括基板组件、外壳和第一密封结构；

所述基板组件包括基板本体和至少一个感测元件；所述感测元件用于直接或者间接与流体接触以感测压力和/或温度；所述基板本体具有相背设置的第一侧面和第二侧面；所述感测元件位于基板本体第二侧面所在侧；所述基板本体包括第二导电部，所述第二导电部包括位于所述基板本体第二侧面的若干接触部；所述感测元件与所述第二导电部在第二侧面的接触部电性连接；

所述外壳包括底壁部和侧壁部；所述底壁部位于基板本体的第二侧面所在侧；所述侧壁部至少部分位于基板本体的***；所述第一密封结构位于所述基板本体和所述外壳之间且所述第一密封结构分别与所述基板本体和所述外壳接触，所述基板本体与所述外壳通过所述第一密封结构密封配合。

本申请第二方面还提供了一种阀组件，包括阀体和上述所述的传感器装置，所述传感器装置与所述阀体固定连接，所述阀体设有用于供流体流动的第一通道，所述感测元件能够直接或者间接感测所述第一通道内的流体的压力信号和/或温度信号。

本申请提供的传感器装置通过第一密封结构实现了基板本体与外壳之间的密封配合关系，有利于减少整体产品的密封位置，且传感器装置的结构更简单。

附图说明

图1为相关技术中的一种温度压力传感器的结构示意图；

图2为本申请传感器装置的立体结构示意图；

图3为本申请图2中传感器装置的立体分解图；

图4为本申请传感器装置的一种剖面结构示意图；

图5为本申请传感器装置的部分结构放大示意图；

图6为本申请传感器装置基板组件与第一导电部组装结构示意图；

图7为本申请传感器装置的盖体结构示意图；

图8为本申请传感器装置的一种基板组件的仰视图；

图9为本申请传感器装置的一种基板组件的剖面结构示意图；

图10为本申请提供的阀组件的立体结构示意图；

图11为本申请图10中阀组件的立体分解图；

图12为本申请的阀组件的剖面结构示意图。

具体实施方式

请参考图2至图12，本申请提供的一种传感器装置100，可以与各类阀件相集成，如单独安装在阀体上从而形成一个阀组件，或者与电子膨胀阀、热力膨胀阀、电磁阀等集成为一个阀组件，传感器装置100可以用于检测制冷剂的压力参数和/或温度参数，当然也可以用于检测其他流体的压力参数和 /或温度参数。

本申请传感器装置100包括基板组件1、外壳3和第一密封结构41。

基板组件1包括基板本体11和至少一个感测元件12。感测元件12用于直接或者间接感测流体的压力和/或温度。具体的，感测元件12具有感应区。该感应区可以直接与流体接触或者间接与流体接触实现相关信号感测的功能。感测元件12可以同时集成压力感测功能和温度感测功能甚至更多感测功能。当然，感测元件12也可以单独仅实现压力和温度中的某一种信号的感测功能。

基板本体11具有分别位于其厚度方向两侧的第一侧面111和第二侧面 112。传感器装置100可以通过若干第一导电部10实现向外部其他接收或者处理温度/压力信号的装置传输信号，第一导电部10位于基板本体11的第一侧面111所在侧，感测元件12位于基板本体11的第二侧面112所在侧。

基板本体11包括第二导电部13，第二导电部13包括位于基板本体11 的第一侧面111和第二侧面112的若干接触部131，感测元件12与第二导电部13在第二侧面112的接触部131电性连接。具体的，感测元件12可以直接固定于基板本体11的第二侧面112并与接触部131相接触。

第二导电部13与基板本体11形成一体结构，参考图9所示，基板本体 11包括若干第二孔腔113，第二导电部13至少部分容纳于第二孔腔113。且第二导电部13与基板本体11形成第二孔腔113的腔壁密封连接，第二导电部13分别与感测元件12和第一导电部10相接触。

传感器装置100还包括盖体2，盖体2设有若干贯穿盖体2的第一通孔 201，第一导电部10至少部分容纳于第一通孔201。在一些实施方式中，盖体2与基板本体11的第一侧面111至少部分区域抵接，盖体2包括主体部 20和位于主体部20***的凸伸部21，若干第一通孔201均设于主体部20，从而第一通孔201贯穿主体部20设置。

外壳3设有底壁部31和侧壁部32，底壁部31位于基板本体11的第二侧面112所在侧，侧壁部32至少部分位于基板本体11的***，第一密封结构41位于基板本体11和外壳3之间且第一密封结构41分别与基板本体11 和外壳3接触，基板本体11与外壳3通过第一密封结构41密封配合。第一密封结构41可以是带有弹性的密封垫圈，或者密封胶，或者实现密封而融化的焊料结构等。

底壁部31至少部分区域可以实现间接支撑基板本体11，底壁部31具有第一孔腔310，第一孔腔310与感测元件12的感应区至少部分区域相对，感测元件12的感应区在垂直于基板本体11的厚度方向的平面的投影至少部分位于第一孔腔310在该平面投影范围内。侧壁部32至少部分位于基板本体 11的***，侧壁部32可以与底壁部31一体连接或者二者直接焊接固定为一体结构。

侧壁部32设有限位凸部321，盖体2的至少部分比限位凸部321靠近基板本体11，限位凸部321在垂直于基板本体11的厚度方向的平面的投影与盖体11在该平面的投影至少部分重合。具体的，限位凸部321位于凸伸部 21远离基板本体11的一侧，且限位凸部321与凸伸部21沿基板本体11厚度方向远离第一侧面111的表面至少部分区域可以接触实现限位，即限制盖体2沿基板本体11的厚度方向远离基板本体11。

传感器装置100的外壳3的底壁部31和盖体2分别位于基板本体11的两侧，外壳3的侧壁部32的限位凸起321限制盖体2远离基板本体11，这样有利于实现基板本体11、外壳3和盖体2之间的固定，从而相应的减少整体焊接步骤，降低传感器装置100的加工组装复杂度。

侧壁部32包括第一壁段322和第二壁段323，第一壁段322连接于底壁部31与第二壁段323之间，第二壁段323连接于第一壁段322和限位凸部321之间，侧壁部32在第一壁段322和第二壁段323处均相对于底壁部31 垂直设置。第一壁段322位于基板本体11的***，第二壁段323位于凸伸部 21的***。

盖体2、基板组件1、第一导电部10和外壳3之间的一种具体组装及成型过程为：侧壁部32首先保持竖直状态在纵向上延伸，将基板组件1、第一导电部10、盖体2依次装入侧壁部32和底壁部31围成的筒状空间内，这时候再通过工装把侧壁部32的自由端向内折弯形成限位凸部321。故而盖体1 能够相对于基板组件1安装稳定且不容易掉落。

侧壁部32在第一壁段322处的壁厚大于侧壁部32在第二壁段323处的壁厚，从而侧壁部32在第一壁段322与第二壁段323连接处形成支撑台阶 33，盖体2的凸伸部21夹持固定于支撑台阶33与限位凸部321之间。

支撑台阶33具有与凸伸部21相接触的支撑平面331，基板本体11的厚度与支撑平面331相对于底壁部31的高度相等，从而基板本体11的第一侧面111与支撑平面331平齐，基板本体11夹持固定于盖体2的主体部20与底壁部31之间。

在其他实施方式中，凸伸部21的边缘可以与基板本体11的边缘对齐，基板本体11与凸伸部21共同被夹持固定于外壳3的限位凸部321与底壁部 31之间。

基板组件1还包括罩筒部14，罩筒部14至少部分位于第一孔腔310，从而第一孔腔310能够收容至少部分罩筒部14，罩筒部14环绕感测元件12 设置，罩筒部14与基板本体11形成收容感测元件12的第三孔腔141，罩筒部14本身可以为中空筒状结构，当罩筒部14与基板本体11连接时，基板本体11封堵罩筒部14的中空结构的一侧开口，从而罩筒部14与基板本体11 共同围设成第三孔腔141。基板组件1还包括填充于第三孔腔141的含氟硅胶15，含氟硅胶15包覆感测元件12以使得感测元件12不与流体直接接触。罩筒部14的内侧壁可以为含氟硅胶15提供较强的附着力，含氟硅胶15包覆感测元件12使得感测元件不与流体直接接触。这样可以避免流体腐蚀感测元件12的管脚，且为感测元件12与流体之间提供一定的缓冲以保护感测元件 12。含氟硅胶15具有一定的柔性，当感测元件12用于测量流体压力时，流体压力先作用于含氟硅胶15时，含氟硅胶15可以再将流体压力传递给用于感测压力的感测元件12。且含氟硅胶15相比普通的硅胶材料具有更强的导热性，当感测元件12用于测量流体温度时，由于含氟硅胶15的存在，含氟硅胶15可以提高感测元件12检测温度信号的准确性。

底壁部31可以设有凹槽或者缺口，第一密封结构41至少部分容纳于凹槽内或者缺口内。当流体温度较高时，第一密封结构41可能会发生变形，凹槽或者缺口对第一密封结构41实现定位，可以提高第一密封结构41的密封作用，第一密封结构41可以为弹性密封垫圈。

在一些实施方式中，基板本体11为PCB板，第二导电部13包括位于第二孔腔113内的金属连接部130，以及分别位于基板本体11两侧的接触部131，接触部131可以具体为位于第一侧面111和第二侧面112的裸露的金属焊盘。金属连接部130呈中空圆柱状，金属连接部130的中空部分形成PCB板的过孔。金属连接部130与金属焊盘相连接。这样有利于实现位于基板本体11 厚度方向两侧的元件之间的电连接关系。

基板组件1包括第一感测元件121和第二感测元件122，其中，第一感测元件121为MEMS(Micro Electromechanical System，微机电***)压力集成芯片，MEMS压力集成芯片尺寸较小，常见的MEMS压力集成芯片产品尺寸一般都在毫米级，甚至更小。采用MEMS技术制备的压力传感器集成芯片其硅杯薄膜表面制成4个电阻的惠斯通电桥，在接入电路时，当没有压力作用在硅杯薄膜上，惠斯通电桥平衡，输出电压为0。当有压力作用在硅杯薄膜上，惠斯通电桥平衡被打破，有电压输出。因此，通过检测电路***号的变化可以反映压力的变化，从而实现压力检测功能。

第二感测元件122为贴片式热敏电阻，热敏电阻型温度传感器随温度增大而电阻减小。贴片式热敏电阻对应的温度传感器尺寸较小，一些产品约为 1.0mm×0.5mm的大小。

采用上述第一感测元件121和第二感测元件122制作的传感器装置100 更利于产品小型化。MEMS压力集成芯片和贴片式热敏电阻分别基于各自的管脚与金属焊盘131焊接固定。在一些实施方式中，基板组件1还可以包括调理芯片123，其作用在于对压力信号或者温度信号进行去噪、信号放大、信号补偿等处理，改善信号的质量。上述描述的MEMS压力集成芯片、贴片式热敏电阻、以及调理芯片等各元件的相关作用在已有技术中均有对应揭示，本申请对各元件的作用不再过多赘述。

盖体2的主体部20远离第一侧面111的顶面高于凸伸部21远离第一侧面111的顶面。盖体2与基板本体11的第一侧面111至少部分区域抵接。第一通孔201位于盖体2靠近基板本体11一侧的孔口尺寸大于远离基板本体 11一侧的孔口尺寸。一些实施方式中，在沿第一通孔201的轴向远离基板本体11的方向上，第一通孔201为孔径逐渐缩小的锥形孔，第一导电部10为与第一通孔201的孔径适配的锥形弹簧。参考图3，本申请实施方式提供五个锥形弹簧形态的第一导电部10，该五个第一导电部10的作用分别用于提供温度信号输出点、压力信号输出点、保护接大地输出点、输入电压位置和接地位置。

第一导电部10包括位于第一通孔201内的第一子部101和连接于第一子部101远离基板本体11一侧的第二子部102，第二子部102位于第一通孔 201外，第一子部101与基板本体11第一侧面111的金属焊盘131相抵接或者焊接。露出于第一通孔201之外的第二子部102的端部可以与外部电路板抵接或者焊接。锥形弹簧形态的第一导电部10工作时可以处以压缩状态，这样有利于提高第一导电部10与基板本体11以及与外部电路板连接的稳定性。

基于相同的发明构思，本申请还提供了一种阀组件200，该阀组件200 包括阀体60和和前述实施方式中的传感器装置100，传感器装置100与阀体 60固定连接，阀体60设有用于供流体流动的第一通道601，感测元件12能够直接或者间接感测第一通道601内的流体的压力信号和/或温度信号。

以图10至图12中的传感器装置100设置于阀体60上进行示意，阀体60具有沿第一方向(即，图12中所示的横向)的中轴线。本申请的一些实施方式中还提供了一种阀组件200，该阀组件200还包括流量调节单元300，阀体60还设有第二通道602，流量调节单元300与阀体60固定连接，且流量调节单元300能够调节第二通道602的流量。第二通道602与第一通道601 不连通。

流量调节单元300可以具体为电子膨胀阀，流量调节单元300包括线圈组件301和阀部件302等。线圈组件301包括定子线圈，阀部件302包括阀座、阀芯和转子组件。阀座和阀体60相固定，定子线圈套于转子组件的外周。转子组件能够带动阀芯动作，使得阀芯能够相对阀座移动，阀座具有阀口，阀芯通过靠近和远离阀口改变第二通道602在阀口处的流通截面积，进而能够在阀口处形成节流。阀体60具有第一腔601，传感器装置100至少部分容纳于第一腔603。阀体60对应第一腔603的腔壁形成有安装部604，底壁部 31与安装部604之间设有第二密封部42，第二密封部42被压紧于底壁部31 和安装部604之间。

阀组件200还包括压紧螺母400，底壁部31的一部分相对于侧壁部32 径向外凸，该外凸的部分与压紧螺母400配合，压紧螺母400压设于底壁部 31远离安装部604的一侧，压紧螺母400的外周与阀体60螺纹连接，以将传感器装置100和阀体60固定在一起。

参考图12，第一通道601包括轴向相交的第一子通道6011和第二子通道6012。第二子通道6012轴向两侧在阀体60形成的开口一个作为流体进口，另一个作为流体出口。第一子通道6011的轴向方向和第二子通道6012的轴向方向可以相垂直设置。

第一子通道6011轴向两侧分别在阀体60上形成有第一开口71和第二开口72，其中，第一子通道6011通过第一开口71与第二子通道6012连通，第一子通道6011的第二开口72与感测元件12相对，第一开口71的尺寸大于第二开口72的尺寸。相应的，底壁部31的底端面可以设置为平面，底壁部31设于第二开口71处，第一孔腔310或者穿孔141可以与第一子通道6011 连通。第一子通道6011的下端的第一开口71相对于上端的第二开口72形成扩口，当流体沿第二子通道6012一端的端口进入第一通道601时，在扩口位置处，高速流动的流体经扩口可以更快速的到达感测元件12的附近，这样有利于减小到达感测元件12附近位置的流体的温差，提高感测元件12感测流体温度的准确性。

以上实施例仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本申请已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换，而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种传感器装置，其特征在于，包括基板组件(1)、外壳(3)和第一密封结构(41)；

所述基板组件(1)包括基板本体(11)和至少一个感测元件(12)；所述感测元件(12)用于直接或者间接与流体接触以感测压力和/或温度；所述基板本体(11)具有相背设置的第一侧面(111)和第二侧面(112)；所述感测元件(12)位于基板本体(11)第二侧面(112)所在侧；所述基板本体(11)包括第二导电部(13)，所述第二导电部(13)包括位于所述基板第二侧面(112)的若干接触部(131)；所述感测元件(12)与所述第二导电部(13)在第二侧面(112)的接触部(131)电性连接；

所述外壳(3)包括底壁部(31)和侧壁部(32)；所述底壁部(31)位于基板本体(11)的第二侧面(112)所在侧；所述侧壁部(32)至少部分位于基板本体(11)的***；所述第一密封结构(41)位于所述基板本体(11)和所述外壳(3)之间且所述第一密封结构(41)分别与所述基板本体(11)和所述外壳(3)接触，所述基板本体(11)与所述外壳(3)通过所述第一密封结构(41)密封配合。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述基板组件(1)包括罩筒部(14)，所述罩筒部(14)与所述基板本体(11)第二侧面(112)相连接；所述底壁部(31)还设有能够收容至少部分所述罩筒部(14)的第一孔腔(310)；

所述罩筒部(14)环绕所述感测元件(12)设置；所述罩筒部(14)与所述基板本体(11)形成***述感测元件(12)的第三孔腔(141)；所述基板组件(1)还包括填充于所述第三孔腔(141)的含氟硅胶(15)；所述含氟硅胶(15)包覆所述感测元件(12)以使得所述感测元件(12)不与流体直接接触。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置(100)还包括盖体(2)，所述盖体(2)至少部分位于所述基板本体(11)的第一侧面(111)所在侧；

所述侧壁部(32)包括限制盖体(2)沿基板本体(11)厚度方向远离基板本体(11)的限位凸部(321)，所述盖体(2)的至少部分比限位凸部(321)靠近基板本体(11)，所述限位凸部(321)在垂直于基板本体(11)厚度方向的平面的投影与盖体(2)在该平面的投影至少部分重合；所述基板本体(11)夹持固定于盖体(2)与所述底壁部(31)之间。

4.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，所述盖体(2)包括主体部(20)和位于主体部(20)***的凸伸部(21)；

所述凸伸部(21)沿基板本体(11)厚度方向远离所述第一侧面(111)的表面与所述限位凸部(321)相接触；

所述主体部(20)设有若干贯穿主体部(20)的第一通孔(201)；

所述传感器装置(100)还包括若干第一导电部(10)，所述第一导电部(10)位于基板本体(11)第一侧面(111)所在侧，所述第二导电部(13)还包括位于所述基板本体(11)的第一侧面(111)的若干接触部(131)；所述第一导电部(10)与所述第二导电部(13)在第一侧面(111)的接触部(131)电性连接；所述第一导电部(10)至少部分收容于所述第一通孔(201)。

5.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，所述盖体(2)与所述基板本体(11)的第一侧面(111)至少部分区域抵接；

所述第一通孔(201)位于盖体(2)靠近基板本体(11)一侧的孔口尺寸大于远离基板本体(11)一侧的孔口尺寸；

所述第一导电部(10)包括位于所述第一通孔(201)内的第一子部(101)和连接于所述第一子部(101)远离基板本体(11)一侧的第二子部(102)，所述第二子部(102)位于所述第一通孔(201)外；所述第一子部(101)与所述第二导电部(13)在第一侧面(111)的接触部(131)抵接或者焊接。

6.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，所述侧壁部(32)包括第一壁段(322)和第二壁段(323)，所述第一壁段(322)连接于所述底壁部(31)与所述第二壁段(323)之间；所述第二壁段(323)连接于所述第一壁段(322)与所述限位凸部(321)之间；所述第一壁段(322)位于所述基板本体(11)的***，所述第二壁段(323)位于所述凸伸部(21)的***；

所述侧壁部(32)在所述第一壁段(322)和所述第二壁段(323)处均相对于所述底壁部(31)垂直延伸；所述侧壁部(32)在所述第一壁段(322)处的壁厚大于所述侧壁部(32)在所述第二壁段(323)处的壁厚，从而所述侧壁部(32)在第一壁段(322)与所述第二壁段(323)连接处形成支撑台阶(33)，所述盖体(2)的凸伸部(21)夹持固定于所述支撑台阶(33)与所述限位凸部(321)之间。

7.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述第一密封结构(41)为带有弹性的环形垫圈，所述第一密封结构(41)被压紧于所述基板本体(11)的第二侧面(112)和所述底壁部(31)之间。

8.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述基板本体(11)具有若干第二孔腔(113)，所述第二导电部(13)还包括至少部分位于所述第二孔腔(113)内的金属连接部(130)；所述金属连接部(130)与所述基板本体(11)在所述第二孔腔(113)处密封连接，所述金属连接部(130)分别与位于所述基板本体(11)第一侧面(111)和第二侧面(112)的所述接触部(131)相连接。

9.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述基板本体(11)为PCB板，所述基板组件(1)包括第一感测元件(121)和第二感测元件(122)，其中，所述第一感测元件(121)为MEMS压力集成芯片，所述第二感测元件(122)为贴片式热敏电阻；所述MEMS压力集成芯片和所述贴片式热敏电阻分别基于各自的管脚与所述接触部(131)焊接固定。

10.一种阀组件，其特征在于，包括阀体(60)和如权利要求1至9中任一所述的传感器装置，所述传感器装置与所述阀体(60)固定连接，所述阀体(60)设有用于供流体流动的第一通道(601)，所述感测元件(12)能够直接或者间接感测所述第一通道(601)内的流体的压力和/或温度。

11.根据权利要求10所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件(200)还包括流量调节单元(300)，所述阀体(60)还设有用于供流体流动的第二通道(602)，所述流量调节单元(300)与所述阀体(60)固定连接，且所述流量调节单元(300)能够调节所述第二通道(602)的流量。

12.根据权利要求11所述的阀组件，其特征在于，所述第一通道(601)包括轴向方向相交的第一子通道(6011)和第二子通道(6012)；所述第一子通道(6011)轴向两侧分别在所述阀体(60)上形成有第一开口(71)和第二开口(72)，其中，所述第一子通道(6011)通过所述第一开口(71)与所述第二子通道(6012)连通，所述第一子通道(6011)的第二开口(72)与所述感测元件(12)相对，所述第一开口(71)的尺寸大于所述第二开口(72)的尺寸。

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