JP2008064732A - 圧力センサおよび圧力センサの取付構造ならび圧力センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被取付部材に圧力センサを取り付けて圧力媒体の圧力を検出するにあたって、当該圧力媒体の温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、当該温度検出を行うことの可能な構成を実現する。
【解決手段】圧力媒体201が流れる媒体通路202を有する被取付部材200と、圧力媒体201からの圧力を導入する圧力導入口22を有する取付部材1および圧力導入口22から圧力媒体201の圧力を受けて当該圧力を検出するセンサチップ23を有する圧力センサ100とを備え、圧力導入口22が媒体通路202に連通するように、取付部材1を被取付部材200に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、取付部材1には、圧力媒体201の温度を検出するサーミスタ70が備えられている。
【選択図】図2
【解決手段】圧力媒体201が流れる媒体通路202を有する被取付部材200と、圧力媒体201からの圧力を導入する圧力導入口22を有する取付部材1および圧力導入口22から圧力媒体201の圧力を受けて当該圧力を検出するセンサチップ23を有する圧力センサ100とを備え、圧力導入口22が媒体通路202に連通するように、取付部材1を被取付部材200に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、取付部材1には、圧力媒体201の温度を検出するサーミスタ70が備えられている。
【選択図】図2
Description
本発明は、内部に圧力媒体が流れる被取付部材に対して取り付けられ、この圧力媒体の圧力を検出する圧力センサ、およびそのような圧力センサの被取付部材への取付構造、ならびにそのような圧力センサの製造方法に関する。
従来より、この種の圧力センサとしては、圧力媒体からの圧力を導入する圧力導入口を有する取付部材と、この取付部材に取り付けられ圧力導入口から圧力媒体の圧力を受けて当該圧力を検出する圧力検出部とを有するものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
そして、このような圧力センサは、一般に圧力媒体が流れる媒体通路を有する被取付部材として、たとえば燃料噴射装置などの配管に取り付けられ、当該配管内の燃料圧を検出する。
ここで、従来では、圧力媒体の温度を検出するために、被取付部材に対して圧力センサとは別部位に温度センサを取り付けていた。それにより、たとえば、圧力媒体の温度が上がりすぎるのを防止してシステムの保護を図るようにしていた。
特開平11−94673号公報
しかしながら、従来では、上述したように、圧力媒体の温度測定を行うために別体の温度センサが必要であり、被取付部材において当該温度センサの取付スペースが別途必要になるといった問題が生じる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被取付部材に圧力センサを取り付けて圧力媒体の圧力を検出するにあたって、当該圧力媒体の温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、当該温度検出を行うことの可能な構成を実現することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、被取付部材(200)に取り付けられる圧力センサ(100)の取付部材(1)に、圧力媒体(201)の温度を検出する温度検出部(70)を備えたことを、第1の特徴とする(後述の図1等参照)。
それによれば、圧力センサ(100)に温度検出機能を一体化させたものを実現することができるため、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体(201)の温度検出を行うことの可能な構成を実現することができる。
ここで、取付部材(1)が、互いに組み付けられた2個の部品(10、20)よりなる場合、これら2個の部品(10、20)の一方に凹部(24)を設け、この凹部(24)に温度検出部(70)を収納し、2個の部品(10、20)の他方が凹部(24)を覆うように構成することができる(後述の図1〜図7等参照)。
また、上記第1の特徴を有する圧力センサにおいて、温度検出部(70)を、圧力検出部(23)よりも圧力導入口(22、22a)側に配置すれば、精度のよい圧力媒体(201)の温度検出が可能になる(後述の図1〜図8、図11等参照)。
さらに、この場合において、温度検出部(70)に、当該温度検出部(70)の信号を取り出すための配線(71)の一端側が電気的に接続されており、この配線(71)の他端側が、取付部材(1)における圧力導入口(22)とは反対側の端部に引き出されているときには、配線(71)の中間部を、らせん形状としてもよい(後述の図5〜図7等参照)。
それによれば、配線(71)に遊びを持たせることができ、取付部材(1)の伸びや収縮などによる配線への応力の影響を低減できる。この場合、具体的には、配線(71)の中間部を、取付部材(1)に巻き付けることによってらせん形状を構成すればよい。
また、上記第1の特徴を有する圧力センサにおいて、取付部材(1)が、ねじ締めによって前記被取付部材(200)に取り付けられるものである場合、温度検出部(70)を、当該ねじ締めにおける周回方向に沿って複数個配置すれば、当該ねじ締め後において複数個の温度検出部(70)のうち熱応答性の最もよいものを選択して使用することで、精度のよい温度検出が可能となる。
また、上記第1の特徴を有する圧力センサにおいて、温度検出部(70)を、取付部材(1)からむき出しの状態で露出させ、圧力媒体(201)に直接さらされるようすれば、温度検出の感度が向上する(後述の図21参照)。
また、上記第1の特徴を有する圧力センサにおいて、取付部材(1)を、当該取付部材(1)における圧力媒体(201)側の表面に固定されたケース(80)を備えたものとし、このケース(80)の内部に温度検出部(70)を収納するようにしてもよい(後述の図8〜図12等参照)。
この場合、ケース(80)は取付部材(1)に溶接などにより固定されたものにできる。そして、ケース(80)を、当該ケース(80)を除く取付部材(1)の部分よりも熱伝導率がよいものにすれば、精度のよい温度検出が可能となる。
また、本発明は、圧力センサ(100)の取付部材(1)を、当該取付部材(1)の圧力導入口(22、22a)が被取付部材(200)の媒体通路(202)に連通するように、被取付部材(200)に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、取付部材(1)に、圧力媒体(201)の温度を検出する温度検出部(70)を備えたことを、第2の特徴とする(後述の図2等参照)。
この圧力センサの取付構造においても、圧力センサ(100)に温度検出機能を一体化させたものを実現することができるため、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体(201)の温度検出を行うことの可能な構成を実現することができる。
ここで、この第2の特徴を有する取付構造において、温度検出部(70)を、圧力検出部(23)よりも圧力導入口(22、22a)側に配置すれば、精度のよい圧力媒体(201)の温度検出が可能になる(後述の図1〜図8、図11等参照)。
さらに、この場合において、温度検出部(70)を、取付部材(1)において圧力導入口(22)よりも媒体通路(202)の方向とは反対の方向へ引っ込んだ位置に設ければ、温度検出部(70)は、圧力媒体(201)の本流から引っ込んだ状態となり、圧力媒体(201)からの力を受けて破損しにくいものとなる(後述の図2、図5、図8等参照)。
また、この場合において、温度検出部(70)を、取付部材(1)において圧力導入口(22)よりも媒体通路(202)の方向へ突出した位置に設ければ、温度検出の感度が向上する(後述の図3、図4、図6、図7等参照)。
また、上記第2の特徴を有する取付構造において、温度検出部(70)を、媒体通路(202)の内部にまで突出させ、この突出した温度検出部(70)と対向する媒体通路(202)の内壁に、圧力媒体(201)の流れをスムーズにするための窪み(204)を設けてもよい(後述の図16、図17参照)。
それによれば、温度検出部(70)が媒体通路(202)の内部にまで突出している場合であっても、媒体通路(202)を流れる圧力媒体(201)の移動が阻害されにくくなる。
また、上記第2の特徴を有する取付構造において、温度検出部(70)を、媒体通路(202)の内部にまで突出させ、この突出した温度検出部(70)を、媒体通路(202)の中央に位置させれば、温度検出のばらつきを抑制できる(後述の図20参照)。
また、上記したケース(80)に温度検出部(70)を収納する構成を有する圧力センサを製造する場合には、ケース(80)として、有底筒状のものであって開口部(81)側の縁部につば状のつば部(82)を有するものを用い、ケース(80)に温度検出部(70)を収納した後、つば部(82)を、取付部材(1)における圧力媒体(201)側の表面に接触させた状態で、つば部(82)と取付部材(1)とを溶接するようにすればよい。それによれば、つば部(82)によって溶接面積を大きく稼げる(後述の図9等参照)。
また、上記したケース(80)に温度検出部(70)を収納する構成を有する圧力センサを製造する場合には、ケース(80)として、有底筒状をなすとともに外周面の軸方向の途中部分に当該外周面より外側に拡がるつば状のつば部(82)を有するものを用い、取付部材(1)として、圧力媒体(201)側の表面にケース(80)の開口部(81)側の部位が圧入可能な穴部(25)を有するものを用いてもよい(後述の図12等参照)。
この場合には、ケース(80)に温度検出部(70)を収納した後、ケース(80)の開口部(81)側の部位を、つば部(82)が取付部材(1)に当たるまで穴部(25)に圧入し、続いて、つば部(82)と取付部材(1)とを溶接すればよい。それによれば、溶接時にケース(80)が圧入にて取付部材(1)に固定されているため、溶接時の位置ずれがなく、位置決め精度が向上する。
また、上記第1の特徴を有する圧力センサにおいて、温度検出部(70)を、取付部材(1)を構成する単一の部材(10)に設けてもよく、この場合には、単一の部材(10)に、一端が閉塞された閉塞部(13a)、他端が開口部(13b)となっている空洞部(13)を設け、温度検出部(70)を空洞部(13)の閉塞部(13a)側の内部に配置し、閉塞部(13a)における単一の部材(10)の肉厚を、当該単一の部材(10)における閉塞部(13a)以外の部位よりも薄肉とし、この薄肉の部位(14a〜14c)を介して、圧力媒体(201)の温度を温度検出部(70)に伝達するようにすればよい(後述の図24〜図28等参照)。
それによれば、単一の部材(10)にて、温度検出部(70)の収納が実現でき、温度検出部(70)による応答性に優れた温度検出が可能となる。
また、取付部材(1)を、圧力導入口(22a)を備える第1の部品(10)と圧力検出部(23)を備える第2の部品(20)とが互いに組み付けられてなるものとした場合、単一の部材は第1の部品(10)とすることができる。
さらに、この単一の部材である第1の部品(10)としては、先端面が圧力媒体(201)に接する柱状の柱状部(10a)を有するとともに、この柱状部(10a)の先端面に圧力導入口(22a)が設けられたものであってもよい。
そして、このような柱状の第1の部品(10)において、空洞部(13)の閉塞部(13a)を、柱状部(10a)の先端面側に位置させて圧力導入口(22a)と隣り合わせ、さらに、閉塞部(13a)と柱状部(10a)の先端面との間の壁(14a)、および、閉塞部(13a)と圧力導入口(22a)との間の壁(14b)を、薄肉の部位とすれば、応答性に優れた温度検出を実現するうえで好ましい(後述の図24参照)。
また、このような柱状の第1の部品(10)において、空洞部(13)の閉塞部(13a)を、柱状部(10a)の先端面側に位置させ、圧力導入口(22a)よりも柱状部(10a)の軸方向へ突出させることで、閉塞部(13a)における圧力導入口(22a)側の側壁(14c)に直接、圧力媒体(201)が当たるようにしてもよい。この場合、閉塞部(13a)と柱状部(10a)の先端面との間の壁(14a)、および、閉塞部(13a)における圧力導入口(22a)側の側壁(14c)を、薄肉の部位とすれば、応答性に優れた温度検出を実現するうえで好ましい(後述の図25参照)。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
以下の各実施形態の圧力センサは、限定するものではないが、たとえば、自動車の燃料噴射系(たとえばコモンレ−ルや直噴のガソリンエンジンなど)における燃料パイプに取り付けられ、この燃料パイプ内の圧力媒体としての液体または気液混合気の圧力を検出する圧力センサなどに適用することができる。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ100全体の概略的な断面構成を示す図であり、図2は、図1に示される圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ100全体の概略的な断面構成を示す図であり、図2は、図1に示される圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。
図1に示されるように、本実施形態の圧力センサ100は、大きくは、燃料パイプ200に取り付けられるハウジング10と、このハウジング10に固定されたステム20と、ハウジング10に一体接合されたコネクタケース50と、ステム20に設けられた圧力検出部としてのセンサチップ23と、コネクタケース50に設けられたターミナルピン51と、温度検出部としてのサーミスタ70とを備えて構成されている。
図1において、ハウジング10は、切削や冷間鍛造等により加工された中空形状の金属製のケースであり、その一端(図1、図2中の下端)側の外周面には、上記燃料パイプ200にねじ結合可能なねじ部11が形成されている。
ここで、燃料パイプ200は、図2に示されるように、内部を図2中の矢印Y(本流Y)に示されるように、混合気やガソリンなどの圧力媒体201が流れる媒体通路202が形成されている。この燃料パイプ200は、特に限定されるものではないが、鉄系金属やアルミニウムなどよりなる。
そして、この燃料パイプ200には、外部から媒体通路202の内壁に通じる取付穴としてのねじ穴203が設けられている。ここでは、このねじ穴203は、その深さ方向が圧力媒体201の本流Yと直交するように設けられている。そして、ハウジング10のねじ部11を、燃料パイプ200のねじ穴203に挿入してねじ締めを行うことにより、圧力センサ100は燃料パイプ200に取り付けられる。
このハウジング10の中空部には、当該ハウジング10の一端側からステム20が挿入されている。このステム20は、切削や冷間鍛造等により加工された中空円筒形状をなす金属製の部材である。
このステム20は、その軸一端側にハウジング10に導入された圧力によって変形可能な薄肉状のダイアフラム部21を有し、軸他端側にダイアフラム部21に通じる開口部22を有する。そして、このステム20は、ダイアフラム部21側からハウジング10に挿入されており、ハウジング10の一端部とステム20の開口部22との接触部が、レーザ溶接などの溶接によって固定されている。
ここで、この溶接された部位である溶接部Kによってハウジング10とステム20とは、一体に固定されている。なお、このステム20の外周面とハウジング10の内周面との間には隙間が存在しており、この隙間には、後述するサーミスタ70の配線71が配置されている。
また、本実施形態では、ステム20の開口部22は、圧力導入口22として構成されており、この圧力導入口22からステム20の中空部へ圧力媒体201の圧力が導入されるようになっている。
具体的に、図2に示されるように、圧力センサ100を燃料パイプ200に取り付けた状態では、この圧力導入口22が媒体通路202に連通している。そして、媒体通路202を流れる圧力媒体201の一部が、本流Yから外れて圧力導入口22へ向かう。これによって、圧力媒体201の圧力が圧力導入口22から圧力センサ100に導入されるようになっている。
このように、本実施形態の圧力センサ100では、溶接部Kにて一体に固定されたハウジング10およびステム20が取付部材1として構成されている。そして、この取付部材1は燃料パイプ200に取付可能であって圧力媒体201を導入する圧力導入口22を有するものである。
そして、圧力導入口22から導入された圧力媒体201の圧力は、ステム20の中空部を介して、ステム20のダイアフラム部21に伝えられる。すると、この圧力を受けて、ダイアフラム部21は歪むようになっている。
このステム20のダイアフラム部21上には、センサチップ23が固定されている。このセンサチップ23は、ダイアフラム部21の変形に応じた電気信号を出力するもので圧力検出部として構成されている。ここで、センサチップ23は、たとえば、ステム20に対して低融点ガラスなどを介したガラス接合などにより固定されている。
このセンサチップ23は、単結晶Si(シリコン)などの半導体基板からなるものであり、集積回路を有し、ステム20内部に導入された圧力によってダイアフラム部21が変形したとき、この変形に応じた抵抗値の変化を電気信号に変換して出力する歪みゲージとして機能するものである。
具体的には、圧力導入口22からステム20内に導入された圧力によりダイアフラム部21が変形すると、これに応じてダイアフラム部21上に設置されたセンサチップ23上の図示しない歪みゲージが変形する。このとき、この変形によるピエゾ抵抗効果により、歪みゲージの抵抗値が変化する。
したがって、センサチップ23においては、この抵抗値の変化を検出することにより歪みゲージに加えられた応力、すなわち圧力導入口22からステム20内に導入された圧力媒体201の圧力を検出することができる。そして、ダイアフラム部21を伝導した圧力に応じた電気信号をセンサチップ23が生成する。
配線基板30は、ハウジング10の他端(図1、図2中の上端)側に接着剤などで固定されている。この配線基板30は、センサチップ23にて生成された電気信号を受け取り、この電気信号に応じた出力信号を作成するものであり、たとえば、セラミック積層基板などよりなる
ここでは、配線基板30は、センサチップ23で検出された信号を外部に出力するための信号に変換する機能を有するICチップ31や、図示しない信号を処理する回路、配線パターンなどを備えたものにできる。ここで、ICチップ31は、図示しないボンディングワイヤなどにより配線基板30に実装されている。
ここでは、配線基板30は、センサチップ23で検出された信号を外部に出力するための信号に変換する機能を有するICチップ31や、図示しない信号を処理する回路、配線パターンなどを備えたものにできる。ここで、ICチップ31は、図示しないボンディングワイヤなどにより配線基板30に実装されている。
図1に示されるように、配線基板30は、センサチップ23およびステム20のダイアフラム部21の外周囲に設けられている。たとえば、配線基板30は、その中央にダイアフラム部21が入るような中空部を有する基板形状、具体的にはドーナツ盤形状のものにできる。
そして、センサチップ23と配線基板30とは、金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ32により結線されて電気的に接続されている。それによって、センサチップ23の信号が、配線基板30に配置された回路およびICチップ31に入力されるようになっている。なお、このボンディングワイヤ32は、通常のワイヤボンディングにより形成できるものである。
ここで、配線基板30には、導電性金属よりなるピン部材40が、はんだや抵抗溶接などにより電気的・機械的に接続されている。そして、このピン部材40は、コネクタケース50のターミナルピン51と、はんだや抵抗溶接などにより電気的・機械的に接続されている。
ターミナルピン51は、導電性金属などにより作製された棒状部材として構成されたものである。ここでは、複数本のターミナルピン51の一部が樹脂52によりモールドされており、複数のターミナルピン51が一体化したアッシーとなっている。さらに、このターミナルピン51とコネクタケース50とは、インサート成形などにより一体に固定されている。
コネクタケース50は、圧力センサ100で検出された圧力値の信号を外部に出力するためのコネクタ、いわゆるケースプラグをなすものである。このコネクタケース50は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)などの樹脂により成形されたものである。
そして、このようなコネクタケース50において、外部と接続される部位には、開口部53が形成されており、この開口部53にターミナルピン51が露出している。つまり、この開口部53に露出するターミナルピン51の部分が、外部と電気的に接続される部分である。そして、この開口部53に図示しない外部配線部材が嵌め込まれることにより、接続が行われるようになっている。
こうして、本実施形態の圧力センサ100においては、センサチップ23および配線基板30と外部とは、ピン部材40およびターミナルピン51を介して信号のやりとりが可能となっている。そして、センサチップ23からの圧力信号は、ターミナルピン51から外部へ出力されるようになっている。
ここで、コネクタケース50は、Oリング60を介してハウジング10の他端側にはめ込まれた状態で、ハウジング10の他端部が、コネクタケース50を押さえるように、かしめられている。
これにより、コネクタケース50とハウジング10とは一体化して接合されたパッケージを構成し、当該パッケージ内部のセンサチップ23、配線基板30、電気的接続部等が湿気・機械的外力より保護されるようになっている。
さらに、本実施形態の圧力センサ100およびその取付構造においては、ハウジング10およびステム20よりなる取付部材1には、圧力媒体201の温度を検出する温度検出部としてのサーミスタ70が備えられている
このサーミスタ70は、たとえばセラミックを焼成してなるもので、温度−抵抗特性により温度検出信号を出力することのできる一般的なものである。そして、このサーミスタ70には、当該サーミスタ70からの信号を取り出すための配線71が電気的に接続されている。
このサーミスタ70は、たとえばセラミックを焼成してなるもので、温度−抵抗特性により温度検出信号を出力することのできる一般的なものである。そして、このサーミスタ70には、当該サーミスタ70からの信号を取り出すための配線71が電気的に接続されている。
この配線71は、たとえばニクロム線などよりなるものであり、たとえば成形されたサーミスタ70に配線71の一端側を組み付けて一体に焼成することで、配線70はサーミスタ70に固定されている。
上述したが、本実施形態では、取付部材1は、互いに組み付けられた2個の部品すなわち被取付部材200に固定するねじ部11を有するハウジング10と、圧力導入口22を有しセンサチップ23が取り付けられるステム20とからなる。これらハウジング10およびステム20の材質は、圧力媒体201に対する耐食性などを考慮した上で自由に選択することができる。
このとき、図1、図2に示されるように、ステム20における圧力導入口22の近傍に、切削加工などによって形成された凹部24が設けられており、この凹部24にサーミスタ70が収納されている。なお、ここでは図示しないが、この凹部24には熱伝導性に優れたシリコーン樹脂などからなる接着剤が充填されており、それによって、サーミスタ70は凹部24内にて固定されている。
また、このステム20の凹部24は、ハウジング10の内面と接するステム20の外面に設けられており、当該凹部24はハウジング10により覆われた形となっている。また、この凹部24は、上記したハウジング10とステム20との隙間の部分ではハウジング10に覆われておらず当該隙間に連通している。そして、この連通部分にて凹部24からの配線71が当該隙間へ引き出されている。
そして、配線71においてサーミスタ70と接続されている一端部とは反対の他端部側は、上記隙間を介して、取付部材1における圧力導入口22とは反対側の端部まで引き出されている。
具体的には、配線71の他端部は、上記隙間を通ってステム20のダイアフラム部21側まで引き出されており、配線基板30に電気的に接続されている。ここで、これら配線71と配線基板30との接続は、たとえば、はんだや抵抗溶接などの手法により行うことができる。
そして、サーミスタ70の配線71の中間部は、ステム20の外周面とハウジング10の内周面との間に存在する隙間において、真っ直ぐに延びた状態で配置されている。こうして、サーミスタ70からの信号は配線基板30に伝達され、上記した圧力信号と同様に信号処理され、ピン部材40を介して、ターミナルピン51から外部へ出力されるようになっている。
また、本実施形態の圧力センサ100およびその取付構造においては、温度検出部としてのサーミスタ70は、圧力検出部としてのセンサチップ23よりも圧力導入口22側に配置されている。つまり、サーミスタ70はセンサチップ23よりも、圧力媒体201に近い位置にある。
さらに、図2に示される取付構造について、圧力導入口22とサーミスタ70との位置関係を言うならば、サーミスタ70は、取付部材1において圧力導入口22よりも媒体通路202とは反対の方向(図2中の上方)へ引っ込んだ位置に設けられている。また、圧力導入口22およびサーミスタ70は、ともに媒体通路202の内部にまで突出しておらず、燃料パイプ200におけるねじ穴203の内部にとどまっている。
かかる構成を有する圧力センサ100の組付方法について述べる。まず、ステム20を用意し、このダイアフラム部21にセンサチップ23を接合するとともに、ステム20の凹部24に、配線71付きのサーミスタ70を収納し、上記接着剤などによりサーミスタ70を固定する。
そして、このステム20を、ダイアフラム部21側からハウジング10の中空部に挿入していくが、このとき、サーミスタ70の配線71をステム20の外周面に添わせた状態で、ステム20をハウジング10の中空部に挿入していく。それにより、サーミスタ70の配線71がハウジング10の他端側に引き出された状態となる。その後、ステム20をハウジング10に溶接し固定する。
続いて、ハウジング10の他端側に配線基板30を固定し、配線基板30とサーミスタ70の配線71とを接続する。また、配線基板30とセンサチップ23とをワイヤボンディングにて接続し、ピン部材40を配線基板30に接合する。
一方、樹脂成形を行うことによりターミナルピン51が一体化されたコネクタケース50を用意する。そして、コネクタケース50とハウジング10とを、Oリング60を介して組み付けるとともに、ピン部材40とターミナルピン51とを電気的に接続する。そして、ハウジング10とコネクタケース50とを、かしめ固定する。こうして、図1に示す圧力センサ100が完成する。
その後は、この圧力センサ100におけるハウジング10を、燃料パイプ200のねじ穴203に挿入しながら、ねじ締めを行う。それにより、圧力センサ100が燃料パイプ200に取り付け固定され、図2に示される取付構造が完成する。
このような取付構造においては、媒体通路202を流れる圧力媒体201の圧力を、圧力導入口22から導入してセンサチップ23にて検出するとともに、サーミスタ70により圧力媒体201の温度を検出する。たとえば、このサーミスタ70による圧力媒体201の温度が異常に高くなると、システムの故障などにつながるため、当該温度をモニタしながら圧力検出を行うことで、そのような故障を未然に防止できる。
ところで、本実施形態によれば、ハウジング10およびステム20よりなる取付部材1に、圧力媒体201の温度を検出するサーミスタ70を備えており、圧力センサ100に温度検出機能を一体化させている。そのため、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体201の温度検出を行うことの可能な構成を有する圧力センサ100およびその取付構造が実現されている。
また、本実施形態の圧力センサ100およびその取付構造においては、温度検出部としてのサーミスタ70を、圧力検出部としてのセンサチップ23よりも圧力導入口22側に配置している。これにより、燃料パイプ200の媒体通路202を流れる圧力媒体201の本流Yに極力近い位置にサーミスタ70を配置できるため、精度のよい圧力媒体201の温度検出が可能になる。
ここで、本第1実施形態に適用可能な変形例について、図3、図4を参照して述べる。図3、図4は、それぞれ、圧力センサ100を燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。
図3に示される第1の変形例では、サーミスタ70を、取付部材1において圧力導入口22よりも媒体通路202とは反対の方向(図3中の上方)へ引っ込んだ位置に設けていることは、上記図2に示される例と同様であるが、圧力導入口22およびサーミスタ70を、ともに媒体通路202の内部にまで突出させたところが相違する。このような構成は、ステム20の先端部が燃料パイプ200のねじ穴203から突出するように、ハウジング10およびステム20の長さを長くすることで実現できる。
図4に示される第2の変形例では、圧力導入口22とサーミスタ70との位置関係において、サーミスタ70は、取付部材1において圧力導入口22よりも媒体通路202の方向(図4中の下方)へ突出した位置に設けられているところが、上記図2に示される例と相違する。
また、図4では、圧力導入口22は、媒体通路202の内部にまで突出していないが、サーミスタ70は、媒体通路202の内部にまで突出している。このような図4の構成は、ステム20においてサーミスタ70を収納する部分がねじ穴203から突出し、それ以外のステム20の部分は、ねじ穴203内にとどまるように、ステム20を成型することにより実現できる。
上記図3の場合、サーミスタ70の熱応答性を向上させることができる。ここで、媒体通路202の内部に、圧力導入口22およびサーミスタ70の部分が存在すると、圧力媒体201の本流Yの流れを阻害するおそれがある。しかし、図4に示されるように、サーミスタ70のみを突出させれば、図3に比べて本流Yに対する障害物の面積を小さくできるため、圧力媒体201の流れの阻害を極力低減することができる。
また、上記図4に示されるように、サーミスタ70を、圧力導入口22よりも媒体通路202の方向へ突出させた場合、当該突出するサーミスタ70の部分が細くなり、圧力媒体201の流れによる力を受けて、当該部分が破損するおそれがある。特に、圧力媒体201が高圧・高粘性になると、この圧力媒体201による力が大きくなり、問題が顕著になる可能性がある。
その点を考慮すれば、上記図2や図3のように、サーミスタ70を、取付部材1において圧力導入口22よりも媒体通路202の方向とは反対の方向へ引っ込ませることが好ましい。それによって、サーミスタ70の部分に圧力媒体201の力が加わりにくくなるなどの効果が得られ、サーミスタ70の破損が防止される。
なお、上記した各図示例では、取付部材1のうちステム20に凹部24を設けてサーミスタ70を収納したが、これとは反対に、ハウジング10側に同様の凹部を設け、そこにサーミスタ70を収納してもよい。たとえば、上記図2において、ステム20側の凹部24を省略し、当該凹部24に対向する部分のハウジング10の面に凹部を形成し、ここにサーミスタ70を収納すればよい。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。なお、本実施形態において、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様である。以下、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図5は、本発明の第2実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。なお、本実施形態において、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様である。以下、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
本実施形態においても、図5に示されるように、サーミスタ70の配線71において当該サーミスタ70と接続されている一端部とは反対の他端部側は、取付部材1における圧力導入口22とは反対側の端部まで引き出されており、配線基板30に対して電気的に接続されている。
ここで、本実施形態では、サーミスタ70の配線71の中間部を、ステム20の外周面とハウジング10の内周面との間に存在する隙間において、上記第1実施形態のように真っ直ぐに延びた状態とするのではなく、図5に示されるように、らせん形状をなすものとしている。
具体的には、サーミスタ70の配線71の中間部を、取付部材1としてのステム20の外周面に巻き付けた構成とすることにより、配線基板30とサーミスタ70との間にて配線71をらせん形状としている。
このような本実施形態における配線71のらせん構成は、上記第1実施形態の製造方法において、配線71をステム20の外周面に巻き付けて添わせた状態で、当該ステム20をハウジング10に挿入することにより形成することができる。
上記第1実施形態では、サーミスタ70の配線71の中間部を真っ直ぐに張った状態としているが、このような状態では、温度変化などによって取付部材1の伸びや収縮が発生したとき、配線71に応力が加わり、ダメージの発生ひいては断線などの不具合が懸念される。しかし、本実施形態のようにすれば、配線71に遊びを持たせることとなり、配線71への上記応力の影響を低減できる。
また、本実施形態においても、取付部材1に、圧力媒体201の温度を検出するサーミスタ70を備えていることにより、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体201の温度検出を行うことの可能な構成を有する圧力センサ100およびその取付構造が実現されている。
ここで、本第2実施形態に適用可能な変形例について、図6、図7を参照して述べる。図6、図7は、それぞれ、圧力センサ100を燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。
図6に示される第1の変形例は、本第2実施形態の配線71のらせん構成を採用しつつ、上記図3に示される取付構造と同様のサーミスタ70および圧力導入口22の配置構成を採用したものであり、図7に示される第2の変形例は、本第2実施形態の配線71のらせん構成を採用しつつ、上記図4に示される取付構造と同様のサーミスタ70および圧力導入口22の配置構成を採用したものである。
これら変形例を含め、本実施形態においても、サーミスタ70を、センサチップ23よりも圧力導入口22側に配置することにより、精度のよい圧力媒体201の温度検出が可能になる。
また、サーミスタ70を突出させることによる熱応答性の向上や、サーミスタ70を圧力導入口22よりも引っ込ませることによるサーミスタ70の破損防止効果についても、上記第1実施形態と同様である。なお、本第2実施形態においても、取付部材1のうちステム20側ではなくハウジング10側に凹部を設け、そこにサーミスタ70を収納する構成としてもよい。
(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。また、図9は、図8中のケース80の部分の拡大断面図であり、図10は、図8中のステム20の圧力導入口22側の面を示す平面図である。なお、本実施形態においても、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様であり、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図8は、本発明の第3実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。また、図9は、図8中のケース80の部分の拡大断面図であり、図10は、図8中のステム20の圧力導入口22側の面を示す平面図である。なお、本実施形態においても、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様であり、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
上記各実施形態では、サーミスタ70は、取付部材1に設けられた凹部24に収納されていた。それに対して、本実施形態では、図8に示されるように、取付部材1はハウジング10およびステム20以外に、さらにケース80を有するものであり、このケース80にサーミスタ70を収納している。
具体的に、図8〜図10に示されるように、取付部材1は、当該取付部材1における圧力媒体201側の表面、ここではステム20における圧力導入口22の開口縁部に、ケース80を固定したものである。
このケース80は、ハウジング10やステム20と同一の材料よりなるものでもよいが、異なる材料よりなるものでもよい。好ましくは、ケース80は、当該ケース80を除く取付部材1の部分よりも熱伝導率がよいもの、つまり熱伝導性に優れたものとする。具体的には、ハウジング10やステム20が炭素鋼やステンレスなどよりなるのに対し、ケース80はアルミニウムや銅などよりなるものとする。
このケース80は、一端側に底部を有し、他端側に開口部81を有する有底筒状のものであり、さらに、開口部81側の縁部には、径方向につば状に突出するつば部82を有するものである。このようなつば部82を有するケース80は、プレス加工などによって成形される。
そして、このケース80の中空部にサーミスタ70が収納されるとともに、つば部82がステム20における圧力導入口22の開口縁部に溶接されている。この溶接部K’は、図9、図10に符号K’を付けて示してある。
また、図8に示されるように、ステム20には、ケース80の開口部81と連通する位置に、切削加工などにより貫通穴25が設けられている。ここで、貫通穴25は、ハウジング10とステム20との隙間に連通しており、ケース80の内部と当該隙間とがステム20の貫通穴25を介してつながっている。
それにより、このステム25の貫通穴25および上記隙間を介して、サーミスタ70の配線71が、ハウジング10の他端(図8中の上端)側に位置する配線基板30に向かって引き出されている。さらに、ケース80の内部には、熱伝導性に優れたシリコーン樹脂などからなる接着剤83が充填されており、それによって、サーミスタ70がケース80内に固定されている。
本第3実施形態では、ケース80にサーミスタ70を収納し接着剤83によって固定するとともに、サーミスタ70の配線71をステム20の貫通穴25に通した後、つば部82を、ステム20における圧力導入口22の開口縁部に接触させる。そして、この状態で、つば部82とステム20とをレーザ溶接などにより溶接する。
これ以外の製造方法は、基本的には、上記各実施形態の圧力センサ100の製造方法と同様である。つまり、サーミスタ70およびケース80をステム20に取り付けた後は、ステム20をハウジング10に挿入して固定するなどの工程を経て、本実施形態の圧力センサ100が製造される。そして、この圧力センサ100は、上記同様に燃料パイプ200に取り付けられる。
ところで、本第3実施形態においては、取付部材1にケース80を設け、このケース80にサーミスタ70を収納することにより、取付部材1がサーミスタ70を備えた構成を実現している。それによって、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体201の温度検出を行うことの可能な構成を有する圧力センサ100およびその取付構造を実現している。
また、このケース80はステム20に溶接されているが、本実施形態では、ケース80につば部82を設け、このつば部82にて溶接することにより、ケース80とステム20との溶接面積を大きくすることができ、これら両部材20、80の溶接強度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、サーミスタ70を、取付部材1において圧力導入口22よりも媒体通路202の方向(図8中の下方)へ突出した位置に設けており、サーミスタ70の熱応答性の向上の観点から好ましい構成となっている。特に、上述したように、本実施形態では、ケース80を、当該ケース80を除く取付部材1の部分よりも熱伝導率がよいものとしているため、サーミスタ70の熱応答性に優れ、精度のよい圧力媒体201の温度検出が可能となる。
また、図11は、本第3実施形態の変形例としての圧力センサ100の取付構造の要部を示す概略断面図である。このように、ケース80を、上記図8に比べて長いものとすることによって、サーミスタ70を媒体通路202内に位置させるようにしてもよい。また、本実施形態においても、配線71をステム20に巻き付けることにより、上記第2実施形態に示したような配線71のらせん構成を適用してもよい。
(第4実施形態)
図12は、本発明の第4実施形態に係る圧力センサ100の要部を示す概略断面図である。本実施形態の圧力センサ100は、上記第3実施形態におけるケース80に係る部分を一部変更したものであり、それ以外は同一の構成であるため、ここでは、この変更した部分を中心に述べる。
図12は、本発明の第4実施形態に係る圧力センサ100の要部を示す概略断面図である。本実施形態の圧力センサ100は、上記第3実施形態におけるケース80に係る部分を一部変更したものであり、それ以外は同一の構成であるため、ここでは、この変更した部分を中心に述べる。
本実施形態においても、図12に示されるように、取付部材1はケース80を有するものであり、このケース80にサーミスタ70を収納している。本実施形態では、ケース80は、開口部81を有する有底筒状をなすとともに外周面の軸方向の途中部分に当該外周面より外側に拡がるつば状のつば部82を有する。
つまり、本実施形態のケース80は、つば部82がケース80における軸方向の途中部分に位置したものとなっている。そして、取付部材1におけるステム20は、圧力媒体201側の表面に穴部25を有する。この穴部25は、上記第3実施形態にて上記図8に示されるステム20の貫通穴25と同様のものであるが、本実施形態では、ケース80の開口部81側の部位がこの穴部25に圧入可能となっている。
そして、本実施形態では、ケース80にサーミスタ70を収納した後、ケース80の開口部81側の部位を、図12に示されるように、つば部82がステム20に当たるまで穴部25に圧入し、続いて、つば部82とステム20とを、レーザ溶接などにより溶接する。このようして、本実施形態におけるケース80およびサーミスタ70の組み付けがなされる。
本実施形態によれば、上記第3実施形態と同様の効果が得られるとともに、ケース80の溶接時には、当該ケース80が、取付部材1であるステム20に対して圧入によって固定されているため、溶接時におけるケース80の位置ずれが抑えられ、位置決め精度を向上させることができる。
なお、本第4実施形態および上記第3実施形態においては、ケース80はステム20における圧力媒体201側の表面に溶接しているが、これに代えてハウジング10における圧力媒体201側の表面にケース80を溶接してもよい。この場合、たとえば、ケース80に収納されるサーミスタ70からの配線71を取り出す穴を、切削加工などによりハウジング10に設けてやればよい(この構成については後述の図18参照)。
(第5実施形態)
図13は、本発明の第5実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図であり、図14は、図13中のA−A一点鎖線に沿った概略断面を示す図である。
図13は、本発明の第5実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図であり、図14は、図13中のA−A一点鎖線に沿った概略断面を示す図である。
図13、図14に示されるように、本実施形態においては、サーミスタ70を、取付部材1のねじ締め際の周回方向(回転方向)Y’に沿って複数個設けたことが、上記第1実施形態と相違するところであり、それ以外は、圧力センサ100およびその取付構造について、上記第1実施形態と同様である。
上述したように、取付部材1は、これを構成するハウジング10のねじ部11によって被取付部材である燃料パイプ200にねじ締めされて取り付けられる。このとき、取付部材1は、図14中の周回方向Y’に沿って回転する。ここで、たとえば、上記図2に示されるようにサーミスタ70が1個であると、ねじ締め後におけるサーミスタ70の位置は、ねじ締めの周回方向Y’にてばらつき、一定にすることが難しい。
このようなサーミスタ70の位置ばらつきが生じた場合には、サーミスタ70の測定箇所がばらつくことになり、サーミスタ70の熱応答性の変動が懸念され、精度のよい温度検出が難しくなる。
そこで、本実施形態では、複数個のサーミスタ70を取付部材1のねじ締めの周回方向Y’に沿って配列している。図14では当該周回方向に沿って4個のサーミスタ70を設けている。それにより、ねじ締め後に各サーミスタ70の熱応答性を調べ、最も熱応答性の速いサーミスタ70を使用することにより、常に安定した速い応答性を確保することができるため、温度検出精度の向上が可能となる。
また、本実施形態では、サーミスタ70を複数個設けることにより、サーミスタ70の診断機能を持たせることができる。複数個のサーミスタ70からの検出値を、互いに比較することによって、ある1個のサーミスタ70が故障した場合には、すぐにその異常を検出することができる。
また、図15は、本第5実施形態の変形例としての圧力センサ100の取付構造の要部を示す概略断面図である。このように、本実施形態においては、上記第3および第4実施形態に示したようなサーミスタ70をケース80に収納した構成を採用してもよい。この場合のサーミスタ70およびケース80の平面配置は、たとえば上記図14に示される配置構成と同様のものにできる。
また、本実施形態では、複数個のサーミスタ70は上記周回方向Y’に沿って配置されていればよく、その個数や位置は上記図14に示されるサーミスタ70の配置例に限定されるものではない。
また、本第5実施形態では、サーミスタ70と圧力導入口22との位置関係や、サーミスタ70と媒体通路202との位置関係については、上記の図13〜15に示される例に限定されることなく、それ以外にも、上記各実施形態にて図示したような位置関係を採用できる。また、本実施形態においても、上記第2実施形態におけるサーミスタ70の配線71のらせん構成を採用できる。
(第6実施形態)
図16は、本発明の第6実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。本実施形態においても、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様であり、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
図16は、本発明の第6実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造の要部を示す概略断面図である。本実施形態においても、図示されない圧力センサ100の部分は上記第1実施形態と同様であり、上記第1実施形態との相違点を中心に述べる。
すなわち、本実施形態の取付構造は、図16に示されるように、サーミスタ70が媒体通路202の内部にまで突出しており、この突出したサーミスタ70と対向する媒体通路202の内壁に、窪み204を設けたものである。このような窪み204は、切削加工などにより形成することができる。
この窪み204は、媒体通路202内を流れる圧力媒体201が、当該媒体通路202に位置するサーミスタ70によって移動を阻害されないように、圧力媒体201の流れをスムーズにするためものである。そのような窪み204であれば、その形状については特に限定するものではない。
そして、本実施形態によれば、サーミスタ70が媒体通路202の内部にまで突出している場合であっても、圧力媒体201が、窪み204の方へ回り込むように流れることにより、圧力媒体201の移動がスムーズになる。
また、図17は、本第6実施形態の変形例としての圧力センサ100の取付構造の要部を示す概略断面図である。このように、本実施形態においては、上記第3および第4実施形態に示したようなサーミスタ70をケース80に収納した構成を採用してもよく、この場合には、媒体通路204の内壁の内ケース80に対向する部分に、窪み204を設けることになる。
なお、本第6実施形態は、上記図16、図17に示した例以外にも、上記各実施形態に示した圧力センサ100の取付構造において、サーミスタ70が媒体通路202の内部にまで突出したものに関して適用が可能である。
(第7実施形態)
図18は、本発明の第7実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造を示す概略断面図である。また、図19は、図18に示される圧力センサ100におけるサーミスタ70の近傍部の拡大図であり、図20は、媒体通路202中のサーミスタ70の種々の位置関係を模式的に示す図である。ここでも、上記第1実施形態との相違を中心に述べる。
図18は、本発明の第7実施形態に係る圧力センサ100を被取付部材としての上記燃料パイプ200に取り付けた取付構造を示す概略断面図である。また、図19は、図18に示される圧力センサ100におけるサーミスタ70の近傍部の拡大図であり、図20は、媒体通路202中のサーミスタ70の種々の位置関係を模式的に示す図である。ここでも、上記第1実施形態との相違を中心に述べる。
本第7実施形態では、圧力センサ100の取付構造において、取付部材1に備えられているサーミスタ70を媒体通路202の内部にまで突出させるとともに、この突出したサーミスタ70を媒体通路202の中央に位置させたものである。
この様子は、図20(a)に示される。図20では、圧力媒体201の本流とは直交する方向における媒体通路202の断面を示しており、図20中の紙面垂直方向に圧力媒体201が流れるものである。
ここで、本実施形態では、サーミスタ70は、図20(b)、(c)に示されるように媒体通路202の端に位置するのではなく、図20(a)に示されるように中央部に位置している。媒体通路202の中央部とは、媒体通路202における圧力媒体201の流れと直交する方向に沿った断面の中央部である。
サーミスタ70が媒体通路202の端に位置する場合、サーミスタ70による温度検出にばらつきが生じやすく、精度のよい検出が難しいものとなる。しかし、本実施形態のように、サーミスタ70を媒体通路202の中央に位置させれば、温度検出のばらつきを抑制でき、安定した検出精度を得ることが可能となる。
このようなサーミスタ70の中央への配置を実現しやすくするために、本実施形態の圧力センサ100においては、取付部材1の中央部付近にサーミスタ70を配置した構成を採用している。
本実施形態でも、図18に示されるように、ハウジング10とステム20とが取付部材1を構成しているが、これらハウジング10およびステム20の構成を、上記各実施形態に比べて一部変更することにより、サーミスタ70の位置が取付部材1の中央付近に位置するようにしている。
これら変更点について具体的に述べると、ステム20は、上記各実施形態と同様にダイアフラム部21と開口部22とを有する有底筒状のものであるが、本実施形態では、上記各実施形態に比べて軸方向の長さが短いものとしている。このステム20は、ハウジング10の他端(図18中の上端)側に設けられており、開口部22側にてハウジング10と溶接部Kにて溶接され固定されている。
そして、本実施形態では、圧力導入口22aは、ハウジング10における圧力媒体201に接する面である一端(図18中の下端)側の面に設けられている。つまり、このハウジング10は、上記実施形態のものと同様に、先端面が圧力媒体201に接する柱状の柱状部10a(図18参照)を有するとともに、この柱状部10aの先端面に圧力導入口22aが設けられたものである。
この圧力導入口22aは、一方では媒体通路202に連通し、他方では、ハウジング10内の穴を介してステム20の開口部22に連通している。それにより、圧力媒体201の圧力は、圧力導入口22aから導入され、ダイアフラム部21を介して、センサチップ23に受圧されるようになっている。
さらに、本実施形態では、ケース80にサーミスタ70を収納した構成を採用している。特に、ここでは、ケース80は、取付部材1のうちステム20ではなくハウジング10における圧力媒体201側の面に固定されている。なお、このケース80のハウジング10への固定方法は、上記第4実施形態と同じく、ケース80を圧入し、つば部82にて溶接するものである。
そして、このようなケース80によるサーミスタ70の配置構成を採用することによって、サーミスタ70は、センサチップ23よりも圧力導入口22a側に位置し、さらに、媒体通路202の内部にまで突出している。
また、ケース80のハウジング10への圧入は、ハウジング10を軸方向に貫通する貫通穴12に対して行われている。この貫通穴12は、ハウジング10に切削加工を行うなどにより形成できる。
ここで、ケース80内のサーミスタ70の配線71は、このハウジング10の貫通穴12を介して、配線基板30まで引き出され、配線基板30と電気的に接続されている。なお、図18では、配線71は、ハウジング10の貫通穴12内を真っ直ぐに延びているが、らせん形状に延びたものとしてもよい。
さらに、図18、図19に示されるように、ケース80の内部には、熱伝導性に優れたシリコーン樹脂などからなる接着剤83が充填されており、それによって、サーミスタ70が固定されている。
また、ハウジング10の貫通穴12内には、接着剤84が充填されており、それによって、貫通穴12内にてサーミスタ70の配線71が固定されている。なお、貫通穴12内の接着剤84は、配線71の固定機能を果たすことができるものならば、ケース80内の接着剤83と同一のものでもよいし、異なるものでもよい。
ここで、燃料パイプ200のねじ穴203に挿入されるハウジング10の部分は、略円柱形状の柱状部10aであるが、本実施形態では、ハウジング10の径方向において圧力導入口22aを周辺部側に移動させ、サーミスタ70を上記各実施形態に比べて中央部寄りに位置させたものとなっている。
本実施形態では、ケース80にサーミスタ70を収納し接着剤83によって固定するとともに、サーミスタ70の配線71をハウジング10の貫通穴12に通した後、つば部82を、ステム20における圧力導入口22の開口縁部に接触させる。そして、この状態で、つば部82とステム20とをレーザ溶接などにより溶接する。その後、ハウジング10の貫通穴12に接着剤84を充填する。
ここで、ハウジング10には、適宜、ステム20の溶接による固定、配線基板30の固定を行っておく。そして、ハウジング10にサーミスタ70およびケース80を取り付けた後、サーミスタ70の配線71と配線基板30とを接続する。その後は、上記第1実施形態と同様の要領で、本実施形態の圧力センサ100を製造することができる。
こうして、できあがった圧力センサ100を、燃料パイプ200のねじ穴203にねじ締めして取り付けることで、本第7実施形態の圧力センサ100の取付構造においては、サーミスタ70が媒体通路202の中央に位置したものとなる。
なお、本第7実施形態では、圧力センサ100の取付構造において、サーミスタ70が媒体通路202の中央に位置していればよく、サーミスタ70の取付部材1への配置構成としては、上記図18、図19に示した例に限定されるものではない。また、本実施形態においても、サーミスタ70の配置構成などを変えることにより、上記した各実施形態と適宜組み合わせが可能であることは言うまでもない。
(第8実施形態)
図21は、本発明の第8実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。この図21に示される圧力センサは、上記第7実施形態におけるサーミスタ70に係る部分を一部変更したものであり、それ以外は同一の構成である。
図21は、本発明の第8実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。この図21に示される圧力センサは、上記第7実施形態におけるサーミスタ70に係る部分を一部変更したものであり、それ以外は同一の構成である。
本実施形態では、図21に示されるように、温度検出部としてのサーミスタ70を、取付部材1であるハウジング10からむき出しの状態で露出させている。それによって、サーミスタ70は圧力媒体201に直接さらされることになるため、温度検出の感度が向上する。また、ここでは、ハウジング10の貫通穴12内の接着剤84としては、ハーメチックガラスなどが採用される。
なお、本第8実施形態では、ハウジング10にサーミスタ70を設けた場合において、サーミスタ70のむき出し構成を採用した例を示したが、この構成は、たとえばステム20にサーミスタ70を設けた場合であっても採用できることは言うまでもない。
(第9実施形態)
図22、図23は、それぞれ本発明の第9実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。これら図22、図23に示される例は、ともにケース80にサーミスタ70を収納した構成のものである。このような構成の場合、上述したようにケース80につば部82を設けて、溶接面積を稼ぐようにしているが、図22、図23では、そのつば部82の変形例を示す。
図22、図23は、それぞれ本発明の第9実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。これら図22、図23に示される例は、ともにケース80にサーミスタ70を収納した構成のものである。このような構成の場合、上述したようにケース80につば部82を設けて、溶接面積を稼ぐようにしているが、図22、図23では、そのつば部82の変形例を示す。
図22に示される例では、取付部材1としてのハウジング10における圧力媒体201側の表面において、ケース80を溶接する部位に凹みを設け、ケース80のつば部82を、この凹みに沿って折り曲げた状態で溶接を行っている。このようにすれば、ハウジング10とケース80との固定部分を増加させることができるため、接合強度の向上につながる。
図23に示される例では、ケース80のつば部82を、圧力導入口22aを除くハウジング10における圧力媒体201側の表面全体を覆う大きさのものとすることにより、ケース80の接合強度を増している。なお、これら図22および図23に示されるケース80の構成は、ケース80をステム20に溶接する場合であっても適用できることは言うまでもない。
(第10実施形態)
図24は、本発明の第10実施形態に係る圧力センサ100の全体構成を示す概略断面図である。本実施形態は、上記第1実施形態の圧力センサにおいて、取付部材1へのサーミスタ70の設置形態を変更したところが相違するものである。以下、上記第1実施形態との相違を中心に述べる。
図24は、本発明の第10実施形態に係る圧力センサ100の全体構成を示す概略断面図である。本実施形態は、上記第1実施形態の圧力センサにおいて、取付部材1へのサーミスタ70の設置形態を変更したところが相違するものである。以下、上記第1実施形態との相違を中心に述べる。
上記第1実施形態では、取付部材1を構成するハウジング10とステム20との隙間にサーミスタ70を設け、また、上記第3実施形態では別体のケース80を用いてサーミスタ70を収納しており、いずれも、2部品以上の構成によりサーミスタ70を収納していた。それに対して、本実施形態は、圧力センサ100において、サーミスタ70を、取付部材1を構成する単一の部材としてのハウジング10に設けたものである。
まず、図24に示されるように、本圧力センサ100においては、ステム20はダイアフラム部21と開口部22とを有する有底筒状のものであるが、上記図18に示される圧力センサと同様に、ハウジング10の他端(図24中の上端)側に設けられている。ここでは、ステム20とハウジング10とは、ステム20の外周面に設けられたネジ部24を介したネジ結合により固定されている。
そして、本実施形態では、上記図18に示される圧力センサと同様に、ハウジング10は、先端面が圧力媒体201に接する柱状の柱状部10aを有するとともに、この柱状部10aの先端面に圧力導入口22aが設けられたものである。
なお、図24では示さないが、本実施形態の圧力センサ100の取付構造は、上記図18と同様であり、ハウジング10のねじ部11を介して燃料パイプに取り付けられるものである。
この圧力導入口22aは、一方では図示しない媒体通路に連通し、他方では、ハウジング10内の穴を介してステム20の開口部22に連通している。また、ここでは、上記したステム20とハウジング10とのネジ結合により、ステム20の開口部22の端面がハウジング10に押しつけられてシールされている。それにより、圧力導入口22aから導入された圧力媒体の圧力は、ダイアフラム部21を介して、センサチップ23に受圧されるようになっている。
なお、図24では、上記図1や図18に示したものと多少形状が変わっているところはあるが、配線基板30、ボンディングワイヤ32、ピン部材40、コネクタケース50、ターミナルピン51、樹脂52、Oリング60などの機能および結合形態は、本実施形態の圧力センサ100も上記実施形態のものと同様である。
そして、本実施形態において、取付部材1は、圧力導入口22aを備える第1の部品としてのハウジング10とセンサチップ23を備える第2の部品としてのステム20とが互いに組み付けられてなるが、本実施形態では、単一の部材としてのハウジング10にサーミスタ70を設けている。
具体的には、図24に示されるように、ハウジング10に対して、一端が閉塞された閉塞部13a、他端が開口部13bとなっている空洞部13を設け、この空洞部13にサーミスタ70を収納している。
この空洞部13は、ハウジング13における柱状部10aの先端面側に向かって延びる穴であるが、その穴形状は、サーミスタ70が収納できればよく、断面円形の丸穴でも、断面多角形の角穴でもよい。このような空洞部13は、型加工や切削加工などにより作製することができる。
ここで、空洞部13の閉塞部13aは、空洞部13の底部であるが、サーミスタ70は、空洞部13内において閉塞部13a側に配置されている。つまり、閉塞部13aは、ハウジング10の柱状部10aの先端面側に位置しており、サーミスタ70も当該柱状部10aの先端面側に位置した構成となっている。
また、空洞部13内には、上記図18などに示したものと同様の接着剤83が充填されており、サーミスタ70およびサーミスタ70の配線71を固定している。この配線71は、配線基板30に設けられた貫通穴30aを介して配線基板30に電気的に接続されている。
上述したように、ハウジング10においては、柱状部10aの先端面に開口する開口部としての圧力導入口22aが設けられているが、空洞部13の閉塞部13aは、この圧力導入口22aに隣り合った位置にある。
ここで、閉塞部13aにおけるハウジング10の肉厚を、ハウジング10における閉塞部13a以外の部位よりも薄肉となった薄肉部14a、14bとしている。これは、この薄肉部14a、14bを介して、圧力媒体の温度をサーミスタ70に伝達させることで、温度検出の応答性を向上させるためである。このような肉厚の変化は、切削や型加工などにより容易に実現できる。
具体的に、図24に示される例では、薄肉部14a、14bは、閉塞部13aと柱状部10aの先端面との間に位置する壁14a、および、閉塞部13aと圧力導入口22aとの間に位置する壁14bである。このような本実施形態の圧力センサ100は、ステム20とハウジング10との固定やサーミスタ70の収納形態が、多少異なるものの、上記した実施形態と同様の要領で製造できる。
本実施形態によれば、取付部材1のうちハウジング10のみでサーミスタ70の収納を行うことができ、上記した薄肉部14a、14bを設けることにより、サーミスタ70による応答性に優れた温度検出が可能となる。そして、本実施形態においても、温度検出に関する部材の取付スペースを極力大きくすることなく、圧力媒体の温度検出を行うことの可能な構成を有する圧力センサ100およびその取付構造を実現できる。
図24に示される例では、ハウジング10のうち圧力媒体の流れに直接接する部位である柱状部10aの先端面と閉塞部13aとの間の壁14aを薄肉部14aとして構成しているため、高応答な検出を実現できる。
それに加えて、閉塞部13aと圧力導入口22aとの間の壁14bも薄肉部14bとしている。すなわち、ハウジング10において圧力導入口22aから吸い込まれる圧力媒体と接する部位も薄肉であるため、圧力媒体の温度のサーミスタ70への伝達効率を大きくする点で好ましい。
図25は、本第10実施形態の第1の変形例としての圧力センサの要部を示す概略断面図である。なお、この図25および以下に示す本実施形態の各変形例を示す図においては、圧力センサの要部を示してあるが、これらの図に示されていないセンサの部分は、上記図24の構成と同様である。
この場合、上記したような柱状のハウジング10において、空洞部13の閉塞部13aを、柱状部10aの先端面側に位置させるとともに、圧力導入口22aよりも柱状部10aの軸方向へ突出させている。
具体的には、ハウジング10のうち閉塞部13aの側方に切り欠きを設け、当該閉塞部13aの側方部分の先端面を閉塞部13aよりも引っ込ませ、この引っ込んだ先端面に圧力導入口22aを設けた構成としている。それにより、閉塞部13aにおける圧力導入口22a側の側壁14cに直接、圧力媒体201が当たるようにしている。
そして、本例では、上記図24の場合と同様に、閉塞部13aと柱状部10aの先端面との間の壁14aを薄肉部14aとして構成するとともに、さらに、閉塞部13aにおける圧力導入口22a側の側壁14cも、薄肉部14cとしている。本例の場合も、応答性に優れた温度検出を実現するうえで好ましい構成が実現される。
図26は、本第10実施形態の第2の変形例としての圧力センサの要部を示す概略断面図であり、図27は、本実施形態の第3の変形例としての圧力センサの要部を示す概略断面図である。
上記図24に示される例では、閉塞部13aと柱状部10aの先端面との間の壁14a、および、閉塞部13aと圧力導入口22aとの間の壁14bの両方を、薄肉部14a、14bとしたが、片方のみを薄肉部としてもよい。
図26に示される例では、閉塞部13aと柱状部10aの先端面との間の壁14aのみを薄肉部14aとし、図27に示される例では、閉塞部13aと圧力導入口22aとの間の壁14bのみを、薄肉部14bとしている。
また、図28は、本第10実施形態の第4の変形例としての圧力センサの要部を示す概略断面図であるが、このように、圧力導入口22aとステム20の開口部22とをつなぐハウジング10内の穴を、柱状部10aの軸に対して平行ではなく、傾いた方向に延びる穴としてもよい。
また、サーミスタ70を、取付部材1を構成する単一の部材である第2の部品としてのステム20に設けてもよい。この場合、たとえば、上記図1に示される圧力センサにおいて、ステム20の周面を構成する壁の内部に、上記図24に示したような薄肉の閉塞部を有する空洞部を設け、その中にサーミスタ70を収納すればよい。
(他の実施形態)
なお、温度検出部としては、上記したサーミスタ70に限定されるものではなく、圧力センサ100の取付部材1に取付可能であって圧力媒体201の温度を検出できるものであれば、任意のものを採用できる。
なお、温度検出部としては、上記したサーミスタ70に限定されるものではなく、圧力センサ100の取付部材1に取付可能であって圧力媒体201の温度を検出できるものであれば、任意のものを採用できる。
また、上記第1実施形態などに示したように、ハウジング10の内周面とステム20の外周面との隙間にサーミスタ70の配線71を配置させる構成においては、たとえば、ハウジング10とステム20とを組み付けた後に、これらの隙間に接着剤を注入することにより、当該配線71を固定するようにしてもよい。
また、圧力検出部として、上記各実施形態では、ステム20のダイアフラム部21に支持され、ダイアフラム部21が受けた圧力によって歪むものであったが、例えば、ダイアフラム部21を介さずに、圧力媒体201からの圧力を直接、センサチップ23に当てて検出するようにしてもよい。また、圧力検出部としては、センサチップ23以外にも種々の圧力検出素子が適用可能である。
また、圧力センサとしては、燃料パイプ200に取り付けられるものに限定されることはなく、圧力媒体が流れる媒体通路を有する被取付部材に取り付けられ、当該圧力媒体の圧力を検出するものであれば、かまわない。
また、圧力センサにおいて、取付部材は、圧力導入口を有し圧力検出部を取付可能なものであればよく、上記各実施形態に示したようなハウジング10およびステム20の2部品よりなるものに限定されない。たとえば、取付部材としては、単一の部品であってもよいし、3個以上の部品を組み合わせたものであってもよい。また、取付部材と被取付部材との固定は、上述したようなねじ締めに限定されるものではなく、接着や圧入などであってもよい。
1…取付部材、10…取付部材としてのハウジング、10a…ハウジングの柱状部、
13…空洞部、13a…空洞部の閉塞部、13b…空洞部の開口部、
14a…薄肉部としての閉塞部と柱状部の先端面との間の壁、
14b…薄肉部としての閉塞部と圧力導入口との間の壁、
14c…薄肉部としての閉塞部における圧力導入口側の側壁、
20…取付部材としてのステム、22…圧力導入口としてのステムの開口部、
22a…ハウジングに設けられた圧力導入口、
23…圧力検出部としてのセンサチップ、24…凹部、25…ステムの貫通穴、
70…温度検出部としてのサーミスタ、71…サーミスタの配線、80…ケース、
81…ケースの開口部、82…ケースのつば部、100…圧力センサ、
200…被取付部材としての燃料パイプ、201…圧力媒体、202…媒体通路、
204…窪み。
13…空洞部、13a…空洞部の閉塞部、13b…空洞部の開口部、
14a…薄肉部としての閉塞部と柱状部の先端面との間の壁、
14b…薄肉部としての閉塞部と圧力導入口との間の壁、
14c…薄肉部としての閉塞部における圧力導入口側の側壁、
20…取付部材としてのステム、22…圧力導入口としてのステムの開口部、
22a…ハウジングに設けられた圧力導入口、
23…圧力検出部としてのセンサチップ、24…凹部、25…ステムの貫通穴、
70…温度検出部としてのサーミスタ、71…サーミスタの配線、80…ケース、
81…ケースの開口部、82…ケースのつば部、100…圧力センサ、
200…被取付部材としての燃料パイプ、201…圧力媒体、202…媒体通路、
204…窪み。
Claims (21)
- 内部に圧力媒体(201)が流れる被取付部材(200)に対して取付可能であって前記圧力媒体(201)からの圧力を導入する圧力導入口(22、22a)を有する取付部材(1)と、
前記取付部材(1)に取り付けられ前記圧力導入口(22、22a)から前記圧力媒体(201)の圧力を受けて当該圧力を検出する圧力検出部(23)と、を有する圧力センサにおいて、
前記取付部材(1)には、前記圧力媒体(201)の温度を検出する温度検出部(70)が備えられていることを特徴とする圧力センサ。 - 前記温度検出部(70)は、前記圧力検出部(23)よりも前記圧力導入口(22、22a)側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
- 前記温度検出部(70)には、当該温度検出部(70)の信号を取り出すための配線(71)の一端側が電気的に接続されており、
この配線(71)の他端側は、前記取付部材(1)における前記圧力導入口(22)とは反対側の端部に引き出されており、
前記配線(71)の中間部は、らせん形状となっていることを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。 - 前記配線(71)の中間部は、前記取付部材(1)に巻き付けられていることによって前記らせん形状を構成していることを特徴とする請求項3に記載の圧力センサ。
- 前記取付部材(1)は、ねじ締めによって前記被取付部材(200)に取り付けられるものであり
前記温度検出部(70)は、前記ねじ締めにおける周回方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の圧力センサ。 - 前記取付部材(1)は、互いに組み付けられた2個の部品(10、20)よりなり、これら2個の部品(10、20)の一方に凹部(24)が設けられ、この凹部(24)に前記温度検出部(70)が収納されており、前記2個の部品(10、20)の他方が前記凹部(24)を覆っていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記温度検出部(70)は、前記取付部材(1)からむき出しの状態で露出しており、前記圧力媒体(201)に直接さらされるようになっていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記取付部材(1)は、当該取付部材(1)における前記圧力媒体(201)側の表面に固定されたケース(80)を備えており、このケース(80)の内部に前記温度検出部(70)が収納されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の圧力センサ。
- 前記ケース(80)は、前記ケース(80)を除く前記取付部材(1)の部分よりも熱伝導率がよいものであることを特徴とする請求項8に記載の圧力センサ。
- 圧力媒体(201)が流れる媒体通路(202)を有する被取付部材(200)と、
前記圧力媒体(201)からの圧力を導入する圧力導入口(22、22a)を有する取付部材(1)および前記圧力導入口(22、22a)から前記圧力媒体(201)の圧力を受けて当該圧力を検出する圧力検出部(23)を有する圧力センサ(100)とを備え、
前記圧力導入口(22、22a)が前記媒体通路(202)に連通するように、前記取付部材(1)を前記被取付部材(200)に取り付けてなる圧力センサの取付構造において、
前記取付部材(1)には、前記圧力媒体(201)の温度を検出する温度検出部(70)が備えられていることを特徴とする圧力センサの取付構造。 - 前記温度検出部(70)は、前記圧力検出部(23)よりも前記圧力導入口(22、22a)側に配置されていることを特徴とする請求項10に記載の圧力センサの取付構造。
- 前記温度検出部(70)は、前記取付部材(1)において前記圧力導入口(22)よりも前記媒体通路(202)の方向とは反対の方向へ引っ込んだ位置に設けられていることを特徴とする請求項11に記載の圧力センサの取付構造。
- 前記温度検出部(70)は、前記取付部材(1)において前記圧力導入口(22)よりも前記媒体通路(202)の方向へ突出した位置に設けられていることを特徴とする請求項11に記載の圧力センサの取付構造。
- 前記温度検出部(70)は、前記媒体通路(202)の内部にまで突出しており、
この突出した温度検出部(70)と対向する前記媒体通路(202)の内壁には、前記圧力媒体(201)の流れをスムーズにするための窪み(204)が設けられていることを特徴とする請求項10ないし13のいずれか1つに記載の圧力センサの取付構造。 - 前記温度検出部(70)は、前記媒体通路(202)の内部にまで突出しており、この突出した温度検出部(70)は、前記媒体通路(202)の中央に位置していることを特徴とする請求項10ないし14のいずれか1つに記載の圧力センサの取付構造。
- 請求項8または請求項9に記載の圧力センサを製造する製造方法であって、
前記ケース(80)として、有底筒状のものであって開口部(81)側の縁部につば状のつば部(82)を有するものを用い、
前記ケース(80)に前記温度検出部(70)を収納した後、前記つば部(82)を、前記取付部材(1)における前記圧力媒体(201)側の表面に接触させた状態で、前記つば部(82)と前記取付部材(1)とを溶接することを特徴とする圧力センサの製造方法。 - 請求項8または請求項9に記載の圧力センサを製造する製造方法であって、
前記ケース(80)として、有底筒状をなすとともに外周面の軸方向の途中部分に当該外周面より外側に拡がるつば状のつば部(82)を有するものを用い、
前記取付部材(1)として、前記圧力媒体(201)側の表面に前記ケース(80)の開口部(81)側の部位が圧入可能な穴部(25)を有するものを用い、
前記ケース(80)に前記温度検出部(70)を収納した後、前記ケース(80)の開口部(81)側の部位を、前記つば部(82)が前記取付部材(1)に当たるまで前記穴部(25)に圧入し、
続いて、前記つば部(82)と前記取付部材(1)とを溶接することを特徴とする圧力センサの製造方法。 - 前記温度検出部(70)は、前記取付部材(1)を構成する単一の部材(10)に設けられたものであり、
前記単一の部材(10)には、一端が閉塞された閉塞部(13a)、他端が開口部(13b)となっている空洞部(13)が設けられており、
前記温度検出部(70)は、前記空洞部(13)の前記閉塞部(13a)側の内部に配置されており、
前記閉塞部(13a)における前記単一の部材(10)の肉厚は、当該単一の部材(10)における前記閉塞部(13a)以外の部位よりも薄肉となっており、この薄肉の部位(14a〜14c)を介して、前記圧力媒体(201)の温度が前記温度検出部(70)に伝達されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 - 前記取付部材(1)は、前記圧力導入口(22a)を備える第1の部品(10)と、前記圧力検出部(23)を備える第2の部品(20)とが互いに組み付けられてなるものであり、
前記単一の部材は前記第1の部品(10)であることを特徴とする請求項18に記載の圧力センサ。 - 前記第1の部品(10)は、先端面が前記圧力媒体(201)に接する柱状の柱状部(10a)を有するものであって、この柱状部(10a)の前記先端面に前記圧力導入口(22a)が設けられたものであり、
前記空洞部(13)の前記閉塞部(13a)は、前記柱状部(10a)の前記先端面側に位置して前記圧力導入口(22a)と隣り合っており、
前記閉塞部(13a)と前記柱状部(10a)の前記先端面との間の壁(14a)、および、前記閉塞部(13a)と前記圧力導入口(22a)との間の壁(14b)が、前記薄肉の部位となっていることを特徴とする請求項19に記載の圧力センサ。 - 前記第1の部品(10)は、先端面が前記圧力媒体(201)に接する柱状の柱状部(10a)を有するとともに、この柱状部(10a)の前記先端面に前記圧力導入口(22a)が設けられたものであり、
前記空洞部(13)の前記閉塞部(13a)は、前記柱状部(10a)の前記先端面側にて前記圧力導入口(22a)よりも前記柱状部(10a)の軸方向へ突出することで、前記閉塞部(13a)における前記圧力導入口(22a)側の側壁(14c)に直接、前記圧力媒体(201)が当たるようになっており、
前記閉塞部(13a)と前記柱状部(10a)の前記先端面との間の壁(14a)、および、前記閉塞部(13a)における前記圧力導入口(22a)側の側壁(14c)が、前記薄肉の部位となっていることを特徴とする請求項19に記載の圧力センサ。
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