JP2020085720A - センサアッシーおよび物理量測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、ダイアフラムに設けられる歪みゲージ等の圧力検出素子と回路基板との間は、空間によって隔てられているので、当該回路基板に取り付けられた温度センサでは、圧力検出部の正確な温度を測定できず、適切な温度補正を行うことが難しかった。
しかしながら、例えば、被測定流体が高温である場合、温度センサは高温の被測定流体に曝される一方で、ダイアフラムの被測定流体に曝されない側の面に配置される圧力検出素子は、被測定流体からの熱が伝導されるものの、周辺の空気によって冷却されることから、圧力検出素子と温度センサ近傍とでは、温度が異なることがある。そのため、特許文献1〜4の圧力測定装置では、圧力検出素子の温度を温度センサにて正確に測定できず、適切な温度補正ができないことがあるといった問題がある。
また、温度検出素子およびリード線は、台部材の収容部に収容することができるので、温度検出素子およびリード線を配置するために、継手にこれらの収容部を設ける必要がなく、継手の加工を容易にすることができる。なお、台部材は、例えば、樹脂材料等で製作することにより、温度検出素子およびリード線を収容する収容部を容易に形成することができる。
この構成では、台部材と継手とを組み立てる際に、継手の位置決め凹部に台部材の位置決め凸部を係合させることで、継手に対して台部材を位置決めすることができる。そのため、台部材と継手とを組み立てる際に、位置決め装置等を不要とすることができ、センサアッシーの製造を容易にすることができる。
この構成では、台部材の内周側に、温度検出素子を収容する収容凹部が設けられるので、温度検出素子をセンサモジュールの近傍に配置することができる。そのため、センサモジュールの正確な温度を測定することができる。また、収容凹部は位置決め凸部に形成されるので、位置決め凸部および収容凹部を形成するための加工を個別に行う必要がなく、台部材を容易に制作することができる。
この構成では、第1リード線および第2リード線が、突状ガイド部を挟んで互いに反対側に配置されるので、第1リード線と第2リード線との短絡を防止できる。そのため、これらの配線に被覆等の絶縁処理を施す必要がなく、センサアッシーの製造を容易にすることができる。
本発明では、前述と同様の効果を奏することができる。
また、本発明では、センサアッシーの状態で、センサモジュール、電子回路部および温度センサを備えるので、当該センサアッシーを物理量測定装置に組み込む前にセンサモジュールの温度補正および温度特性の確認を行うことができる。したがって、センサモジュールの温度補正および温度特性の確認を行った状態でセンサアッシーを保管することができ、物理量測定装置の製造効率を高めることができる。
図1は、本実施形態の物理量測定装置1の概略を示す斜視図であり、図2は、物理量測定装置1の概略を示す断面図である。
図1および図2に示すように、物理量測定装置1は、筒状ケース2と、蓋部材3と、回路基板4と、信号伝達部材5と、センサアッシー10とを備えている。
筒状ケース2は、円筒状に形成された金属製部材であり、周面部21と、中心軸Rに沿った一方の端部に設けられる第1開口22と、他方の端部に設けられる第2開口23とを有する。なお、筒状ケース2は、円筒状に形成されることに限られず、例えば、四角筒状や六角筒状等の多角筒状に形成されていてもよい。
蓋部材3は、金属製の所謂コネクタタイプの部材であり、蓋本体31と、筒状部32とを備えている。蓋本体31は、有底円筒状に形成され、開口端側が筒状ケース2の第2開口23側に溶接されて接続されている。なお、蓋本体31は、筒状ケース2に溶接されて接続されることに限られず、例えば、蓋本体31は、筒状ケース2に螺合されて接続されていてもよい。
また、蓋本体31の底面には、筒状部32と連通する連通部311が設けられている。筒状部32は、内周面が信号伝達部材5を収容する取付孔321とされている。
なお、蓋部材3は、上記構成の部材に限られるものではなく、例えば、端子台が設けられた端子箱タイプの部材やワイヤレス出力を可能に構成された部材であってもよい。
回路基板4は、基板本体41と、基板本体41に配置される電子部品42とを有する。
基板本体41は、筒状ケース2の中心軸Rに沿った方向が長手方向とされる平面矩形状の板部材であり、その正面には図示略の配線パターン等が形成されている。
本実施形態では、基板本体41は、互いに平行に配置された第1基板411と第2基板412とを有する。そして、これらの第1基板411と第2基板412は、図示略の保持部材によって保持されている。なお、基板本体41は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、基板本体41は1枚の基板から構成されていてもよく、あるいは、3枚以上の基板から構成されていてもよい。
電子部品42は、センサアッシー10からの検出信号を受信するものであり、第2基板412に設けられている。そして、電子部品42は、後述するセンサアッシー10の電子回路部14と、図示略の配線等で電気的に接続されている。
信号伝達部材5は、円筒部材51と、ターミナル端子52とを有する。
円筒部材51は、蓋部材3の筒状部32の内周側に配置される。
ターミナル端子52は、円筒部材51の内部に複数設けられる。本実施形態では、ターミナル端子52は4つ設けられている。なお、ターミナル端子52は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、ターミナル端子52は、1つ設けられていてもよく、あるいは、5つ以上設けられていてもよい。
また、ターミナル端子52は、回路基板4の電子部品42と、図示略の配線等で電気的に接続されている。これにより、ターミナル端子52は、電子部品42を介して、後述するセンサアッシー10の電子回路部14と電気的に接続される。
なお、円筒部材51は、円筒状に形成されることに限られず、例えば、四角筒状や六角筒状等の多角筒状に形成されていてもよい。
図3は、センサアッシー10の概略を示す斜視図であり、図4は、センサアッシー10の概略を示す分解斜視図であり、図5は、図3におけるA−A線で切断したセンサアッシー10の概略を示す断面図である。
図2〜図5に示すように、センサアッシー10は、継手11と、センサモジュール12と、台部材13と、電子回路部14と、温度センサ15とを有し、筒状ケース2に取り付けられている。
継手11は、金属製の部材であり、筒状ケース2の第1開口22を覆うように、筒状ケース2に取り付けられている。本実施形態では、継手11は、筒状ケース2の第1開口22側の端部に溶接されて接合されている。なお、継手11と筒状ケース2とは溶接により接合されることに限定されず、例えば、継手11は筒状ケース2に螺合されて取り付けられていてもよい。
なお、継手11の他端部は雄ねじ部113とされることに限られず、例えば、雌ねじ部とされていてもよい。さらに、継手11の他端部は、被取付部に溶接により取り付けられるように構成されていてもよい。
センサモジュール12は、金属製の部材であり、筒体部121と、ダイアフラム122と、検出部123とを有する。
筒体部121は、継手11の一端側に取り付けられている。また、筒体部121は、継手11の圧力導入孔111と連通しており、被測定流体が導入される。
検出部123は、ダイアフラム122の第2面122Bに設けられている。本実施形態では、検出部123は所謂歪みゲージから構成され、これにより、筒体部121に導入された被測定流体の圧力を検出可能に構成されている。
なお、センサモジュール12は、金属製の部材に限られるわけではなく、例えば、セラミック製の部材であってもよい。
図6は、台部材13の概略を示す斜視図である。
図3〜図6に示すように、台部材13は合成樹脂製の部材であり、台部材本体部131と、板状部132と、位置決め凸部134とを有する。なお、台部材13は、合成樹脂製の部材に限られず、例えば、金属製やセラミック製の部材であってもよい。
台部材本体部131は、円筒状に形成されており、センサモジュール12を囲うように配置されている。なお、台部材本体部131は、円筒状に形成されることに限られず、例えば、四角筒状や六角筒状等の多角筒状に形成されていてもよい。
また、4つ設けられた板状部132のうち、1つの板状部132には、後述する温度センサ15の温度検出素子151およびリード線152を収容する収容部133が設けられている。収容部133の詳細については、後述する。
収容部133には、溝部1331と、収容凹部1332と、連通孔1333と、突状ガイド部1334とが設けられている。
溝部1331は、板状部132の外周側に形成されており、後述する温度センサ15のリード線152が収容される。また、溝部1331には、中央部に突状ガイド部1334が設けられている。
収容凹部1332は、板状部132の内周側において、位置決め凸部134に形成されている。収容凹部1332には、後述する温度センサ15の温度検出素子151が収容される。すなわち、収容部133は、溝部1331および収容凹部1332により、温度センサ15の温度検出素子151およびリード線152を収容可能に構成される。
連通孔1333は、溝部1331において、台部材本体部131および板状部132の内周側と外周側とを貫通して設けられている。これにより、温度センサ15を台部材本体部131および板状部132の外周側から内周側に亘って配置することができる。
電子回路部14は、円盤状の板部材であり、台部材13の一端側において、センサモジュール12のダイアフラム122を覆うように配置される。電子回路部14には、図示略の配線パターン等が形成されており、温度センサ15が電気的に接続されている。また、電子回路部14は、図示略の配線等により、センサモジュール12および回路基板4と電気的に接続されている。これにより、センサモジュール12および温度センサ15から入力された検出信号を、回路基板4に出力することができる。
温度センサ15は、温度検出素子151とリード線152とを有する。
温度検出素子151は、所謂測温抵抗体で構成され、台部材13の内周側、すなわち、センサモジュール12側において、収容凹部1332に収容される。これにより、温度検出素子151は、センサモジュール12の被測定流体が導入されない側、つまり、検出部123が配置される側において、センサモジュール12の近傍に配置される。そのため、例えば、被測定流体が高温であっても、温度検出素子151は、検出部123と同様に、周囲の空気によって冷却されるので、検出部123の温度を正確に測定することができる。なお、温度検出素子151は、測温抵抗体で構成されることに限らず、温度を測定可能に構成されていればよい。
次に、センサアッシー10の組み立て方法について、図3〜図6に基づいて説明する。
まず、継手11の一端側にセンサモジュール12の筒体部121を取り付ける。
最後に、センサモジュール12の検出部123と電子回路部14とを、図示略の配線等により電気的に接続する。
(1)本実施形態では、温度センサ15の温度検出素子151は、検出部123を有するセンサモジュール12の周囲を囲う筒状の台部材13の収容部133に収容される。これにより、温度検出素子151をセンサモジュール12の被測定流体が導入される側とは反対側、すなわち、検出部123が配置される側において、センサモジュール12の近傍に配置することができる。そのため、例えば、被測定流体が高温であっても、温度検出素子151は、検出部123と同様に周囲の空気によって冷却されるので、検出部123の温度を正確に測定することができる。したがって、検出部123で検出した被測定流体の圧力に対して適切な温度補正をすることができる。
また、温度検出素子151およびリード線152は、台部材13の収容部133に収容することができるので、温度検出素子151およびリード線152を配置するために、継手11にこれらの収容部を設ける必要がなく、継手11の加工を容易にすることができる。なお、本実施形態では、台部材13は、例えば、合成樹脂製なので、温度検出素子151およびリード線152を収容する収容部133を容易に形成することができる。
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、温度センサ15は、1つ設けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば、温度センサ15が複数設けられていてもよい。この場合、台部材13には、それぞれの温度センサ15に対応するように、収容部133が複数設けられていてもよい。
Claims (5)
- 被測定流体が導入される筒体部と、前記筒体部の先端側に設けられ、前記被測定流体と接触する第1面および前記第1面の反対側に設けられ検出部が配置される第2面を有するダイアフラムと、を有するセンサモジュールと、
前記センサモジュールが取り付けられ、前記センサモジュールに前記被測定流体を導入する圧力導入孔が形成された継手と、
前記継手に取り付けられ前記センサモジュールの周囲を囲う筒状の台部材と、
前記台部材に取り付けられ前記検出部から出力される検出信号を受信する電子回路部と、
前記電子回路部と電気的に接続する温度センサとを備え、
前記温度センサは、温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子と前記電子回路部とを電気的に接続させるリード線とを有し、
前記台部材には、前記温度検出素子および前記リード線を収容可能な収容部が設けられる
ことを特徴とするセンサアッシー。 - 請求項1に記載のセンサアッシーにおいて、
前記台部材は、内周側に位置決め凸部を有し、
前記継手には、前記位置決め凸部に対応する位置に、前記位置決め凸部と係合する位置決め凹部が設けられている
ことを特徴とするセンサアッシー。 - 請求項2に記載のセンサアッシーにおいて、
前記収容部には、前記台部材の外周側に形成され前記リード線を収容する溝部と、前記台部材の内周側に形成され前記温度検出素子を収容する収容凹部と、前記溝部と前記収容凹部とを連通する連通孔とが設けられ、
前記収容凹部は、前記位置決め凸部に形成される
ことを特徴とするセンサアッシー。 - 請求項3に記載のセンサアッシーにおいて、
前記リード線は、第1リード線および第2リード線を有し、
前記溝部には、前記第1リード線および前記第2リード線の間に突状ガイド部が設けられる
ことを特徴とするセンサアッシー。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサアッシーと、前記センサアッシーが取り付けられる筒状ケースと、前記電子回路部に電気的に接続される信号伝達部材とを備える物理量測定装置。
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