JP6608334B2 - 物理量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、物理量測定装置に関する。

圧力トランスミッタ等の物理量測定装置には、物理量を検出する検出部からの検出信号を回路基板で受信し、回路基板から装置の外部や表示部に信号を出力するタイプがある。
このタイプの物理量測定装置の従来例には、回路基板をホルダの底面に対して平行に配置し、ホルダに設けられた複数の係合部や爪部で、回路基板の外周縁部を等間隔で押さえつけているものがある（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。

他の従来例として、ホルダの底面に対して回路基板を垂直に配置し、回路基板の一端部を継手側に設けられた支持体に接合し、回路基板の他端部をコネクタ側の支持体に接合したものがある（特許文献５、特許文献６）。
さらに、他の従来例として、回路基板をケース内で保持する従来例として、ケースにガイドレール部を設け、このガイドレール部の凸状部にプリント配線基板の凹状の接続部を凹凸嵌合するものがある（特許文献７）。

特開２００５−３００１８６号公報 特開平１０−３１８８７１号公報 特開２００７−１５５５０５号公報 特開平１１−３５１９９４号公報 特開２０１３−２０５４１８号公報 特開平９−１３８１７０号公報 特開平１１−５４９６１号公報

特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４で示される従来例では、回路基板が係合部や爪部で押さえられているので、装置に振動が加わると、回路基板が係合部や爪部からずれたり、外れたりするおそれがある。
特許文献５、特許文献６で示される従来例では、回路基板の両端をホルダや継手に接合しなければならないので、装置組立の作業性が悪い。

特許文献７で示される従来例は、ガイドレール部とプリント配線基板とは凹凸嵌合であるため、プリント配線基板がガードレール部の長手方向へ動いてしまうおそれがあり、必ずしも、プリント配線基板がケースに保持されるとは限らない。プリント配線基板をケースに確実に保持するには、凸状のガイドレール部を大きくし凹状のプリント配線基板の接続部を小さくすることが考えられるが、それでは、プリント配線基板のケースへの装着作業が繁雑となる。

本発明の目的は、回路基板が筒状ケースに対して確実に保持されるとともに、組立が容易な物理量測定装置を提供する。

本発明の物理量測定装置は、筒状ケースと、前記筒状ケースの内部に配置される回路基板と、前記筒状ケースの一方の開口端部に設けられ板状部を有する蓋部と、前記板状部に固定され前記回路基板に電気的に接続される接続ピンとを備え、前記筒状ケースの内周には、前記回路基板に係合する段差部が形成され、前記回路基板には、前記接続ピンと電気的に接続され前記接続ピンとは基板板厚方向の移動を許容し基板平面内の移動を規制するソケットが設けられ、前記蓋部の外周縁に沿って前記回路基板を前記段差部に押さえる押さえ部が設けられ、前記筒状ケースに前記蓋部を押し込んで前記押さえ部と前記筒状ケースの段差部とで回路基板が挟持され、前記押さえ部と前記蓋部とが合成樹脂により一体形成されていることを特徴とする。

本発明では、予め、筒状ケースに押さえ部を設けておく。そのため、筒状ケースと押さえ部とを一体に形成してもよく、別体として形成し、筒状ケースに押さえ部を接着固定するものでもよい。
そして、筒状ケース、回路基板、蓋部を組み付けるため、予め蓋部に接続ピンを固定し、筒状ケースの内部に回路基板を配置し、接続ピンの端部を回路基板のソケットに挿入しながら、蓋部を筒状ケースに向けて押しつける。これにより、蓋部に設けられた押さえ部と筒状ケースの段差部とで回路基板が挟持される。この状態では、物理量測定装置に振動や衝撃があっても、回路基板は、押さえ部によって、基板板厚方向の移動が規制されることになる。
そのため、本発明では、蓋部にそれぞれ設けられた接続ピン及び押さえ部と、回路基板に設けられたソケットと、筒状ケースに設けられた段差部とにより、回路基板の板厚方向での移動が規制されるため、回路基板の筒状ケースに対する確実な保持を容易に実現することができる。

さらに、本発明では、前記押さえ部は、前記回路基板を前記段差部に付勢する弾性部を有することを特徴とする。
この構成では、弾性部により、回路基板が段差部に向けて常時付勢される。そのため、蓋部と回路基板との間に隙間が生じても、回路基板が段差部から浮くことを防止できる。

さらに、本発明では、前記弾性部は、前記蓋部の外周縁に沿って円弧状に設けられた円弧状部に一体形成された弾性部本体と、前記弾性部本体に設けられ前記回路基板に先端が当接する当接部とを有し、前記弾性部本体は、前記当接部を前記回路基板に向けて付勢することを特徴とする。
この構成では、弾性部が円弧状部に一体形成された弾性部本体及び当接部から構成されるので、弾性部の構成を簡易なものにできる。

本発明では、前記段差部は導電性を有し、前記回路基板のうち前記段差部と係合する部分に電極が設けられている構成が好ましい。
この構成では、フレームグランドを接続するために、回路基板の電極と段差部とを係合させればよいので、電線やラグ端子等の部品を必要としない。

本発明では、前記筒状ケースと前記蓋部との間には密閉用シール部が設けられている構成が好ましい。
この構成では、簡単な構造で防水性能が向上する。

本発明では、前記回路基板は、板厚方向に複数が配置され、これらの回路基板の間には接合用ピンとコネクタとが配置され、前記接合用ピンと前記コネクタとで隣合う前記回路基板が固定される構成が好ましい。
この構成では、コネクタの補強として接合用ピンを設けることで、コネクタが回路基板から外れることがなくなり、物理量測定装置の耐振動性が向上する。

本発明の一実施形態にかかる物理量測定装置の一部を破断した側面図。 物理量測定装置の断面図。 物理量測定装置の要部を示す分解斜視図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態にかかる物理量測定装置の一部を破断した側面が示され、図２には物理量測定装置の断面が示され、図３には物理量測定装置の要部が示されている。
図１から図３において、物理量測定装置は、筒状ケース１と、筒状ケース１の一方の開口端部に設けられた蓋部２と、筒状ケース１の他方の開口端部に設けられた検出部３と、筒状ケース１の内部にそれぞれ配置された第一回路基板４１及び第二回路基板４２を有する回路部４と、第二回路基板４２に電気的に接続され蓋部２に取り付けられる複数本の接続ピン５とを備えて構成されている。

筒状ケース１は、金属製であり、開口端部１１Ａに蓋部２が取り付けられる大径部１１と、開口端部１２Ａに検出部３が取り付けられる小径部１２とが一体に形成された構造である。
大径部１１の開口端部１１Ａは、蓋部２をかしめるものであり、大径部１１の内周には第一回路基板４１と係合する段差部１１Ｂが環状に形成されている。前述の通り、筒状ケース１は金属製であるため、段差部１１Ｂは導電性を有する。

蓋部２は、接続ピン５が固定される円板状の板状部２１と、板状部２１の外周部であって筒状ケース１に向けて起立された外周部２２と、板状部２１の外周部２２が設けられた方向とは反対側の面に立設された筒状部２３とを有する。
板状部２１には赤外線を透過する窓部２１Ａが設けられている。
外周部２２と大径部１１との間には密閉用シール部としてのＯリング１０が設けられている。Ｏリング１０を保持するための溝２２Ａが外周部２２の外周に沿って形成されている。
筒状部２３は、内部に接続ピン５が収納された入出力用コネクタであり、その外周部に雄ねじが形成されている。

第一回路基板４１を段差部１１Ｂに押さえる押さえ部６が外周部２２の開口端に沿って設けられている。押さえ部６と蓋部２とは合成樹脂から一体に形成されている。
押さえ部６は、蓋部２の外周部２２と筒状ケース１の段差部１１Ｂとで第一回路基板４１の外周縁を挟持するものであり、外周部２２に沿って円弧状に形成された円弧状部６１と、円弧状部６１に一体に形成され第一回路基板４１を段差部１１Ｂに付勢する弾性部６２とを有する。
円弧状部６１は、外周部２２の開口端部に沿って環状に形成されており、その外周が大径部１１の内周に嵌合している。
弾性部６２と円弧状部６１とは図１から見て、Ｌ字型のスリット６Ａで区画されている。

弾性部６２は、外周部２２の軸芯を挟み互いに反対側に位置する２箇所に配置されている。
弾性部６２は、円弧状部６１に基端が一体形成された弾性部本体６３と、弾性部本体６３の先端から第一回路基板４１に向けて折り曲げて形成され第一回路基板４１に先端が当接する当接部６４とを有し、図１からみてＬ字状に形成されている。弾性部本体６３は、当接部６４を第一回路基板４１に向けて付勢する弾性力を有する。
弾性部６２で第一回路基板４１を押さえていない状態では、当接部６４の先端は円弧状部６１の開口端縁から突出している（図１の想像線参照）。

検出部３は、継手３１と、継手３１に設けられたセンサモジュール３２とを有する。
継手３１は、その内周部に被測定流体が流入する軸部３１１と、軸部３１１に一体形成され小径部１２の開口端部１２Ａが係合するフランジ３１２とを有する。軸部３１１の外周部には被取付部材（図示せず）に螺合するための雄ねじが形成されている。
センサモジュール３２は、継手３１に溶接で接合されたモジュール本体３２１と、モジュール本体３２１に形成された歪ゲージからなる検出部（図示せず）とを有する。モジュール本体３２１は検出部が形成されたダイアフラム部３２２を有し、ダイアフラム部３２２が被測定流体の圧力に伴って変位すると、この変位を検出部が検出する。検出部３から出力される信号は、回路部４及び接続ピン５を経由して外部に送られる。

回路部４の具体的な構造が図３に示されている。
図３において、回路部４は、第一回路基板４１及び第二回路基板４２の他に、第一回路基板４１と第二回路基板４２との間に配置された接合用ピン４３及びコネクタ４４を備えている。
第一回路基板４１には検出部３からの信号を受けるワイヤ４０が接続されている（図１及び図２参照）。

第一回路基板４１の段差部１１Ｂと係合する部分には、フレームグランドのための電極４１Ａが形成されている。
第二回路基板４２の第一回路基板４１と対向する面とは反対側の面には、窓部２１Ａと対向する受発光部４５が設けられている。受発光部４５は窓部２１Ａを通して外部の通信機器（図示せず）から赤外線の信号を受信あるいは送信する素子である。
第一回路基板４１と第二回路基板４２とには、図示しない電子部品が設けられている。電子部品は、検出部３で検出された信号に基づいて圧力値を演算する演算回路、受発光部４５に接続され検出部３の設定値を変更する設定変更回路、その他の回路から構成されている。

第二回路基板４２には、接続ピン５と電気的に接続され接続ピン５とは基板板厚方向の移動を許容し基板平面内の移動を規制するソケット４２０が設けられている。ソケット４２０は接続ピン５の数に応じた数がある。
接続ピン５は、その途中位置に蓋部２の板状部２１に圧入する圧入部５Ａと板状部２１への圧入を制限する圧入制限部５Ｂと有する。圧入部５Ａと圧入制限部５Ｂとは接続ピン５の長手方向に沿って配置されている。
接合用ピン４３は、第一回路基板４１と第二回路基板４２との間を固定するとともに通電するために金属で形成されている。
コネクタ４４は、第一回路基板４１の第二回路基板４２と対向する面に固定されるコネクタ本体４４０と、第二回路基板４２のコネクタ本体４４０と対向する面に固定されるコネクタ支持部４４１とを有する。
接合用ピン４３及びコネクタ４４で隣合う第一回路基板４１と第二回路基板４２とが固定される。

次に、本実施形態の物理量測定装置を組み立てる方法を説明する。
まず、図３に示される通り、第一回路基板４１にコネクタ本体４４０や電子部品の一部を設置し、第二回路基板４２にコネクタ支持部４４１、受発光部４５及び電子部品の残りを設置する。第一回路基板４１と第二回路基板４２とを接合用ピン４３で連結するとともにコネクタ本体４４０とコネクタ支持部４４１とを連結して回路部４を組み立てる。
そして、第一回路基板４１と検出部３とをワイヤ４０で接続しておく（図１及び図２参照）。

さらに、接続ピン５を板状部２１に取り付けるとともに、回路部４を蓋部２に収納する。すると、接続ピン５が第二回路基板４２のソケット４２０に差し込まれる。Ｏリング１０が外周部２２に係合された状態の蓋部２を筒状ケース１に押し込む。蓋部２の外周部２２と筒状ケース１の段差部１１Ｂとで第一回路基板４１の外周部が挟持される。蓋部２が筒状ケース１に押し込められたら、筒状ケース１の開口端部１１Ａで蓋部２をかしめて固定する。
蓋部２が筒状ケース１に押し込まれた後であっても、弾性部６２の弾性力によって、第一回路基板４１が段差部１１Ｂに押しつけられたままとなる。

本実施形態では次の効果を奏することができる。
（１）筒状ケース１の内周には、第一回路基板４１に係合する段差部１１Ｂが形成され、第二回路基板４２には、接続ピン５と電気的に接続され接続ピン５とは基板板厚方向の移動を許容し基板平面内の移動を規制するソケット４２０が設けられ、蓋部２の外周部２２に沿って第一回路基板４１を段差部１１Ｂに押さえる押さえ部６が設けられ、筒状ケース１に蓋部２を押し込んで押さえ部６と筒状ケース１の段差部１１Ｂとで第一回路基板４１が挟持される。これにより、物理量測定装置に振動や衝撃があっても、第一回路基板４１は、押さえ部６によって、基板板厚方向の移動が規制されることになるから、第一回路基板４１及び第二回路基板４２の筒状ケース１に対する確実な保持を容易に実現することができる。

（２）押さえ部６は、蓋部２の外周部２２に沿って円弧状に設けられた円弧状部６１と、円弧状部６１に設けられ第一回路基板４１を段差部１１Ｂに付勢する弾性部６２とを有するから、蓋部２と第一回路基板４１との間に隙間が生じても、第一回路基板４１が段差部１１Ｂから浮くことを防止できる。そのため、この点からも、第一回路基板４１及び第二回路基板４２を筒状ケース１に対して、確実に保持させることができる。

（３）押さえ部６と蓋部２とが一体に形成されているから、蓋部２への押さえ部６の取付作業が不要となり、装置の組立作業が容易となる。

（４）弾性部６２は、円弧状部６１に一体形成された弾性部本体６３と、弾性部本体６３に設けられ第一回路基板４１に先端が当接する当接部６４とを有し、弾性部本体６３は当接部６４を第一回路基板４１に向けて付勢する構成としたから、弾性部６２の構成を簡易なものにできる。

（５）段差部１１Ｂを有する筒状ケース１が金属性であり、第一回路基板４１のうち段差部１１Ｂと係合する部分に電極４１Ａが設けられているから、フレームグランドを接続するために、電線やラグ端子等の部品を必要としない。

（６）筒状ケース１と蓋部２との間には密閉用シール部としてのＯリング１０が設けられているから、Ｏリング１０という簡易な構造で防水性能が向上する。

（７）回路基板は、板厚方向に複数配置した第一回路基板４１と第二回路基板４２とから構成されているので、１枚から構成する場合に比べて、回路基板の面積を小さくすることができる。しかも、第一回路基板４１と第二回路基板４２との間には接合用ピン４３とコネクタ４４とが配置され、接合用ピン４３とコネクタ４４とで第一回路基板４１と第二回路基板４２とが固定される。つまり、コネクタ４４の補強として接合用ピン４３が設けられているので、コネクタ４４が第一回路基板４１及び第二回路基板４２から外れることがなくなり、物理量測定装置の耐振動性や耐振動性が向上する。

なお、本発明は前述の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。
例えば、前記実施形態では、弾性部６２は、蓋部２の外周部２２の軸芯を挟み互いに反対側に位置する２箇所に配置されている構成としたが、本発明では、弾性部６２が設けられる個数は前記実施形態に限定されるものではない。つまり、弾性部６２は１箇所、３箇所以上の複数個でもよい。ただし、弾性部６２は、外周部２２の外周に沿って互いに等間隔に配置された複数個が好ましい。

さらに、円弧状部６１を環状に形成された１つから形成されるものに限らず、所定角度の円弧を有する１個あるいは複数個から形成されるものでもよい。
また、段差部１１Ｂも環状に限定されるものではなく、円弧状であってもよい。
前記実施形態では、蓋部２と押さえ部６とを一体に形成したが、本発明では、これらを別体として形成してもよく、この場合、蓋部２に押さえ部６を接着固定するものでもよい。

また、回路基板を第一回路基板４１と第二回路基板４２との２枚から構成したが、これらの間に１枚あるいは複数枚に回路基板を配置した構成としてもよく、第一回路基板４１を１枚から構成してもよい。第二回路基板４２を省略し第一回路基板４１から構成する場合では、第一回路基板４１にソケット４２０を設ける。
さらに、筒状ケース１を金属製としたが、本発明では、筒状ケース１を合成樹脂製としてもよい。筒状ケース１を合成樹脂製とする場合でも、段差部１１Ｂに導電性部を形成すれば、フレームグランドを接続するために、電線やラグ端子等の部品を必要としない、という効果を奏することができる。
前記実施形態では、物理量測定装置を圧力測定用としたが、本発明では、これに限定されるものではなく、例えば、差圧測定用や温度測定用にも適用することができる。

１…筒状ケース、１０…Ｏリング（密閉用シール部）、１１…大径部、１１Ａ…開口端部、１１Ｂ…段差部、１２…小径部、１２Ａ…開口端部、２…蓋部、２１…板状部、２２…外周部、３…検出部、４…回路部、４０…ワイヤ、４１…第一回路基板、４１Ａ…電極、４２…第二回路基板、４２０…ソケット、４３…接合用ピン、４４…コネクタ、５…接続ピン、６…押さえ部、６１…円弧状部、６２…弾性部、６３…弾性部本体、６４…当接部、６Ａ…スリット

Claims (4)

1. 筒状ケースと、前記筒状ケースの内部に配置される回路基板と、前記筒状ケースの一方の開口端部に設けられ板状部を有する蓋部と、前記板状部に固定され前記回路基板に電気的に接続される接続ピンとを備え、
   前記筒状ケースの内周には、前記回路基板に係合する段差部が形成され、
   前記回路基板には、前記接続ピンと電気的に接続され前記接続ピンとは基板板厚方向の移動を許容し基板平面内の移動を規制するソケットが設けられ、
   前記蓋部の外周縁に沿って前記回路基板を前記段差部に押さえる押さえ部が設けられ、
   前記筒状ケースに前記蓋部を押し込んで前記押さえ部と前記筒状ケースの段差部とで前記回路基板が挟持され、
   前記押さえ部と前記蓋部とが合成樹脂により一体形成されており、
   前記押さえ部は、前記回路基板を前記段差部に付勢する弾性部を有し、
   前記弾性部は、前記蓋部の外周縁に沿って円弧状に設けられた円弧状部に一体形成された弾性部本体と、前記弾性部本体に設けられ前記回路基板に先端が当接する当接部とを有し、前記弾性部本体は、前記当接部を前記回路基板に向けて付勢する、
   ことを特徴とする物理量測定装置。
2. 請求項１に記載の物理量測定装置において、
   前記段差部は導電性を有し、前記回路基板のうち前記段差部と係合する部分に電極が設けられている、ことを特徴とする物理量測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の物理量測定装置において、
   前記筒状ケースと前記蓋部との間には密閉用シール部が設けられている、ことを特徴とする物理量測定装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
   前記回路基板は、板厚方向に複数が配置され、これらの回路基板の間には接合用ピンとコネクタとが配置され、前記接合用ピンと前記コネクタとで隣合う前記回路基板が固定される、ことを特徴とする物理量測定装置。

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