JP2017166872A - 圧力センサモジュール及び圧力センサモジュールの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室を封止しているシール部材の変位に起因する圧力室の圧力伝達特性の変化を防止できる技術を提供する。【解決手段】中空部３０を有するベース１２と、中空部３０内に圧力室４２を区画するダイアフラム体１４と、ダイアフラム体１４を挟んで圧力室４２とは反対側に被測定流体が導入される導入流路４６を区画するための中空構造体１６と、導入流路４６からダイアフラム体１４及び圧力室４２を介して伝達される圧力を検出するための圧力センサ素子１８と、圧力室４２を封止する第１シール部材２２と、を備え、第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間と圧力室４２とを隔てる位置に配置されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、被測定流体の圧力を検出するための圧力センサモジュール及びその接続構造に関する。

従来より、圧力センサモジュール（以下、モジュールともいう）では、圧力センサ素子（以下、センサ素子という）を測定対象となる被測定流体から隔離して保護するため、ダイアフラムを用いることがある。ダイアフラムは、通常、センサ素子が収容される圧力室と、被測定流体が導入される導入流路とを隔てるように配置される。圧力室は、通常、ハウジング等の内部に配置されるシール部材により外気等に晒されないように封止される（特許文献１参照）。

特開２００９−１９８１８７号公報

ところで、圧力室の内圧は、被測定流体の圧力に応じて変動する。圧力室の内圧が変動した場合に、圧力室の内圧の変動を受けて圧力室を封止しているシール部材が変位してしまうと、シール部材が封止している圧力室を含む空間の容積が変化してしまう。この結果、ダイアフラムからセンサ素子に対する圧力室の圧力の伝達のされ方、つまり、圧力室の圧力伝達特性が変化してしまい、モジュールの検出精度の低下を招きかねない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的の１つは、圧力室を封止しているシール部材の変位に起因する圧力室の圧力伝達特性の変化を防止できる技術を提供することにある。

本発明の第１の態様は圧力センサモジュールである。第１の態様は、中空部を有するベースと、前記中空部内に圧力室を区画するダイアフラム体と、前記ダイアフラム体を挟んで前記圧力室とは反対側に被測定流体が導入される導入流路を区画するための中空構造体と、前記導入流路から前記ダイアフラム体及び前記圧力室を介して伝達される圧力を検出するための圧力センサ素子と、前記圧力室を封止する第１シール部材と、を備え、前記第１シール部材は、前記被測定流体が導入される空間と前記圧力室とを隔てる位置に配置されることを特徴とする。

本発明の第２の態様は圧力センサモジュールである。第２の態様は、中空部を有するベースと、前記中空部内を圧力室と被測定流体が導入される導入流路とに区画するためのダイアフラム体と、前記導入流路から前記ダイアフラム体及び前記圧力室を介して伝達される圧力を検出するための圧力センサ素子と、前記圧力室を封止する第１シール部材と、前記第１シール部材の位置を保持し、前記ベースとは別体のシール押さえと、を備え、前記第１シール部材は、前記被測定流体が導入される空間と前記圧力室とを隔てる位置に配置されることを特徴とする。

本発明の第３の態様は圧力センサモジュールの接続構造である。第３の態様は、第２の態様の圧力センサモジュールであって、前記ベースに外部接続部が設けられた圧力センサモジュールと、前記外部接続部との間で第３シール部材を介装した状態で前記外部接続部に接続される流体導入部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圧力室を封止しているシール部材の変位に起因する圧力室の圧力伝達特性の変化を防止できる。

第１実施形態の圧力センサモジュールの斜視図である。 第１実施形態の圧力センサモジュールの正面断面図である。 第１実施形態の圧力センサモジュールの表側の構成要素を示す正面断面図である。 図４（ａ）は、第１実施形態のダイアフラム体及び中空構造体の構成を示す正面断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ部の拡大図である。 図３のＡ-Ａ線端面図である。 第１実施形態の圧力センサモジュールの使用状態を示す図である。 図７（ａ）は、第１実施形態の圧力センサモジュールの一部を示す正面断面図であり、図７（ｂ）は、後述する経路Ｐａを示す図である。 図７のベースの受け面部を示す平面断面図である。 第２実施形態の圧力センサモジュールを示す正面断面図である。 第３実施形態の圧力センサモジュールの正面断面図である。 図１０のＢ−Ｂ線断面図である。 第３実施形態の圧力センサモジュールの使用状態を示す図である。

以下、実施形態、変形例、参考例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略したり、構成要素の寸法を適宜拡大、縮小して示す。

（第１の実施の形態）
図１は、第１実施形態のモジュール１０の斜視図である。図２は、モジュール１０の正面断面図である。
モジュール１０は、第１被測定流体と第２被測定流体との圧力差を検知する差圧センサとして用いられる。第１被測定流体及び第２被測定流体は、たとえば、車両用空調装置の流体流路に設けられる絞り部の前後にある二箇所のような、流体流路で圧力の異なる二箇所を流れるものである。

図２に示すように、モジュール１０は、ベース１２と、ダイアフラム体１４と、中空構造体１６と、センサ素子１８と、押さえ部材２０と、第１シール部材２２と、第２シール部材２４と、を備える。モジュール１０は、第１シール部材２２、第２シール部材２４に関連する構成に主な特徴の一つがあるが、先に周辺構造から説明する。

ベース１２は、モジュール１０の他の構成部品（ダイアフラム体１４、センサ素子１８等）の取付相手となる。ベース１２は、回路基板２６と、被覆樹脂２８と、を備える。

回路基板２６は、センサ素子１８が実装される表面２６ａと、表面２６ａとは反対面側に設けられる裏面２６ｂと、センサ素子１８の裏側に形成される貫通孔２６ｃとを有する。回路基板２６は、不図示の外部電子機器に対して外部端子を介して電気的に接続するための複数の外部接続電極２６ｄを有する（図２参照）。本実施形態の外部接続電極２６ｄはスルーホール電極である。表面２６ａには、複数の電子部品が実装される。電子部品には、センサ素子１８から出力される信号を処理するためのＩＣチップ２６ｅが含まれる。

被覆樹脂２８は、モールド成形等により得られる。被覆樹脂２８は、回路基板２６の表面２６ａと裏面２６ｂとのそれぞれを保護するため、それらを部分的に被覆する。被覆樹脂２８には、有底の中空部３０が内部に形成される筒状突出部２８ａが設けられる。回路基板２６の表面２６ａ側の中空部３０は、センサ素子１８の全体とともに、センサ素子１８の周りにある回路基板２６の表面２６ａの一部を露出させるように設けられる。回路基板２６の裏面２６ｂ側の中空部３０は、回路基板２６の貫通孔２６ｃや、センサ素子１８の裏側にある回路基板２６の裏面２６ｂの一部を露出させるように設けられる。

中空部３０は、凹部３２と、受け面部３４と、内周部３６とを有する。凹部３２は、中空部３０の底部に形成される。回路基板２６の表面２６ａ側の凹部３２の内部にはセンサ素子１８が取り付けられる。受け面部３４は、凹部３２の開口縁から径方向外側に延びるように形成される。内周部３６は、受け面部３４の外周部から立ち上がるように形成される。以下、回路基板２６の表面２６ａ側の凹部３２の底側から入口側に向かって延びる凹部３２の中心線ＣＬに沿った方向を高さ方向Ｘという。

モジュール１０は、ベース１２に対して高さ方向Ｘの一方側（図２の上側）と他方側（図２の下側）とのそれぞれに共通する構成要素を備えている。これらの構成要素は、ベース１２に対する位置関係の他は多くの点で共通している。以下、高さ方向Ｘの一方側を「表側」とし、他方側を「裏側」とし、主に表側の構成要素を中心に説明し、裏側の構成要素の説明は省略する。

図３は、モジュール１０の表側の構成要素を示す正面断面図である。図４（ａ）は、ダイアフラム体１４及び中空構造体１６の構成を示す正面断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ部の拡大図である。
図３、図４に示すように、ダイアフラム体１４は、凹部３２を入口側から塞ぐように受け面部３４と対向して配置される。ダイアフラム体１４は、全体として円形の板状に形成される。ダイアフラム体１４は、凹部３２を覆うように配置される中心側の可動部１４ａと、受け面部３４と対向する位置に設けられる外周側の外周部１４ｂと、を有する。可動部１４ａは、自らの厚み方向に弾性的に撓み変形可能に構成される。外周部１４ｂの肉厚は、可動部１４ａの肉厚より大きくなるように設定される。

ダイアフラム体１４は、可動部１４ａとともに外周部１４ｂの一部を構成する本体部材３８と、外周部１４ｂの一部を構成し、本体部材３８に接合される補剛部材４０と、を有する。本体部材３８は、導電性を有するステンレス鋼等の金属を素材としている。補剛部材４０は、円形の環状をなしており、導電性を有するステンレス鋼等の金属を素材としている。補剛部材４０は、本体部材３８の外周部に対して受け面部３４側に配置される。補剛部材４０は、本体部材３８の外周部に接合されることで、本体部材３８の外周部の剛性を補強する。

図３に示すように、ダイアフラム体１４は、凹部３２との間に圧力室４２を区画する。ダイアフラム体１４は、中空部３０内に圧力室４２を区画することになる。表側の圧力室４２は、センサ素子１８、表側の凹部３２及び表側のダイアフラム体１４により囲まれて形成される。裏側の圧力室４２は、センサ素子１８の空洞部１８ｂ（後述する）、回路基板２６の貫通孔２６ｃ、裏側の凹部３２及び裏側のダイアフラム体１４により囲まれて形成される。圧力室４２は、後述する導入流路４６からダイアフラム体１４を介して伝達される流体の圧力をセンサ素子１８の受圧変位部１８ａ（後述する）に伝達するためのものである。圧力室４２内には、ダイアフラム体１４から受けた被測定流体の圧力をセンサ素子１８の受圧変位部１８ａに伝達し易くするため、シリコンオイル等の圧力伝達媒体４４が充填される。

中空構造体１６は、プレス加工により全体が一体に成形される一体成形品である。中空構造体１６は、導電性を有する金属を素材として各部位が一体に成形される。中空構造体１６は、ダイアフラム体１４を挟んで凹部３２とは反対側であって、ベース１２の内周部３６の内側に配置される。

図３、図４に示すように、本実施形態の中空構造体１６は、全体として筒状をなす筒状体である。中空構造体１６は、筒状部１６ａと、張出部１６ｂと、を有する。筒状部１６ａには、第１シール部材２２及び第２シール部材２４が巻き付けられる。張出部１６ｂは、筒状部１６ａの受け面部３４側の端部に形成される。張出部１６ｂは、筒状部１６ａの外周面より径方向外側に環状に張り出すように形成される。

中空構造体１６の内部には、導入流路４６の少なくとも一部が形成される。導入流路４６は、ダイアフラム体１４を挟んで凹部３２とは反対側に区画されることになる。本実施形態の導入流路４６は、中空構造体１６の筒状部１６ａの内壁面とダイアフラム体１４の可動部１４ａとにより形成される。導入流路４６は、被測定流体を導入するための流体導入口４６ａを有する。流体導入口４６ａは中空構造体１６の受け面部３４とは反対側の端部に形成される。

中空構造体１６は、中空構造体１６の受け面部３４とは反対側の端部の内周面に形成される外部接続部４８を有する。外部接続部４８は、高さ方向Ｘに向かって延びるとともに環状に連なるように形成される。外部接続部４８には、後述のように、被測定流体を導入流路４６に導入するための中空の流体導入部材６０が接続される。導入流路４６内には流体導入部材６０から流体導入口４６ａを通して被測定流体が導入される。表側の導入流路４６には第１被測定流体が導入され、裏側の導入流路４６（不図示）には第２被測定流体が導入される。

中空構造体１６の受け面部３４側の端部は、その受け面部３４側の開口を塞ぐようにダイアフラム体１４の外周部１４ｂに突き当てられ、そのダイアフラム体１４の外周部１４ｂに溶接等により接合される。詳しくは、本実施形態の中空構造体１６は、ダイアフラム体１４の外周部１４ｂの外周面に、その張出部１６ｂの外周面がレーザー溶接等の溶接により接合される。本図では、これらを溶接することにより形成される溶接部５０を二点鎖線で囲んで示す。溶接部５０は、中空構造体１６の張出部１６ｂ及びダイアフラム体１４の外周部１４ｂの間でダイアフラム体１４の厚み方向（高さ方向Ｘ）に跨がる範囲に形成される。溶接部５０は、これらの全周に亘る範囲に連続して形成される。つまり、中空構造体１６は、ダイアフラム体１４の外周部１４ｂに全周に亘り溶接により接合される。中空構造体１６とダイアフラム体１４との突き合わせ箇所は、このように全周に亘り接合されることでシールされる。

図３に示すように、センサ素子１８は、ピエゾ抵抗型圧力センサ等の圧力センサ素子である。センサ素子１８は、膜状の受圧変位部１８ａと、受圧変位部１８ａの裏面側に設けられる有底の空洞部１８ｂとを有する。センサ素子１８は、回路基板２６の表面２６ａに接着剤等により固定される。センサ素子１８の空洞部１８ｂは、回路基板２６の貫通孔２６ｃを通して裏側の凹部３２に連通される。受圧変位部１８ａには半導体歪みゲージ等の複数の抵抗素子（不図示）が設けられ、その抵抗素子によりブリッジ回路が前述のセンサ回路として構成される。第１被測定流体の圧力は、表側の導入流路４６から表側のダイアフラム体１４及び圧力室４２内の圧力伝達媒体４４を介して受圧変位部１８ａに伝達される。第２被測定流体の圧力は、裏側の導入流路４６から裏側のダイアフラム体１４及び圧力室４２内の圧力伝達媒体４４を介して受圧変位部１８ａに伝達される。

押さえ部材２０は、ベース１２に対する中空構造体１６の位置を保持するためのものである。ベース１２に対する中空構造体１６の位置を保持することで、ベース１２に対するダイアフラム体１４の位置も保持される。このとき、ダイアフラム体１４は、押さえ部材２０によって、ベース１２に対して溶接、接着等により接合されない非接合状態で保持される。

押さえ部材２０は、プレス加工により全体が一体に成形される一体成形品である。押さえ部材２０は、導電性を有する金属を素材として各部位が一体に成形される。押さえ部材２０は、ベース１２の筒状突出部２８ａに高さ方向Ｘの一方側から被せられる。

図２、図３に示すように、押さえ部材２０は、変位規制部２０ａと、腕部２０ｂと、位置保持部２０ｃとを備える。変位規制部２０ａは、筒状をなしており、ベース１２の内周部３６に入口側から差し込まれる。変位規制部２０ａ内には中空構造体１６の受け面部３４とは反対側の端部が圧入される。これにより、変位規制部２０ａは、押さえ部材２０に対する中空構造体１６の筒軸方向での相対変位を規制し、ベース１２に対する中空構造体１６の位置を保持する。また、変位規制部２０ａは、受け面部３４とは反対側に向けて第２シール部材２４が変位しようとしたとき、第２シール部材２４との接触により、第２シール部材２４の変位を規制する。

腕部２０ｂは、変位規制部２０ａの基端側の開口縁から径方向外側（図２の左右方向外側）に延びるとともに、中空部３０の入口側から底側に向かう方向（図２の下方向）に延びるように二つ形成される。

位置保持部２０ｃは、二つの腕部２０ｂの先端部のそれぞれに個別に形成される。位置保持部２０ｃは、他の押さえ部材２０の位置保持部２０ｃとの間でかしめ構造２０ｄを介して係合されることで、ベース１２に対する押さえ部材２０の位置を保持する。

図５は、図３のＡ-Ａ線端面図である。
図３、図５に示すように、ベース１２の受け面部３４や内周部３６と、ダイアフラム体１４や中空構造体１６との間には隙間５２が形成される。隙間５２は、中空構造体１６を取り囲むとともに高さ方向Ｘに延びる環状をなす。

図３に示すように、第１シール部材２２は、前述の隙間５２において圧力室４２寄りの位置に配置される。第１シール部材２２は、弾性をもつとともに環状をなすＯリング等である。第１シール部材２２は、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐オイル性をもつ素材により構成される。第１シール部材２２は、ベース１２の内周部３６と中空構造体１６との間で弾性変形した状態で介装され、これらの間をシールする。これにより、第１シール部材２２は、外気等の他の流体に晒されないように圧力室４２を含む空間を封止する。この圧力室４２を含む空間には後述する気密室６４や通路６６が含まれる。

第２シール部材２４は、前述の隙間５２において外部空間５４寄りの位置に配置される。第２シール部材２４は、弾性をもつとともに環状をなすＯリング等である。第２シール部材２４は、第１シール部材２２と同種の耐オイル性をもつ素材、つまり、第１シール部材２２と同じ素材により構成される。第２シール部材２４は、ベース１２の内周部３６と中空構造体１６との間で弾性変形した状態で介装され、これらの間をシールする。これにより、第２シール部材２４は、外部空間５４と小室５６（後述する）との間での流体の流通を遮断する。

第２シール部材２４は、前述の隙間５２において第１シール部材２２との間に小室５６を区画する。小室５６は、第１シール部材２２、第２シール部材２４、ベース１２の内周部３６及び中空構造体１６により囲まれて形成される。第１シール部材２２は、この小室５６と圧力室４２とを隔てており、第２シール部材２４は、この小室５６と外部空間５４とを隔てている。

中空構造体１６には、その内部空間と外側の小室５６とを連通させる連通路５８が形成される。本実施形態の連通路５８は、中空構造体１６の外内を隔てる壁部に形成される貫通孔である（図５も参照）。小室５６は、中空構造体１６の内部の導入流路４６に連通路５８を介して連通される。これにより、流体導入口４６ａを通して導入流路４６に被測定流体を導入したとき、被測定流体は、導入流路４６から連通路５８を介して小室５６に導かれる。第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる小室５６と圧力室４２とを隔てる位置に配置され、被測定流体と圧力室４２内の流体（圧力伝達媒体４４）とに晒されることになる。

以上のモジュール１０の使用方法の一例を説明する。図６は、モジュール１０の使用状態を示す図である。
中空構造体１６の外部接続部４８には流体導入部材６０が接続される。モジュール１０と流体導入部材６０は、不図示のハウジング内に一体に収容されて用いられる。流体導入部材６０は、被測定流体が流れる流体流路から被測定流体を導入流路４６まで導くための内部通路６０ａと、中空構造体１６の外部接続部４８に接続するための筒状部６０ｂとを有する。筒状部１６ａの先端側の開口端は内部通路６０ａの末端となる。流体導入部材６０の筒状部６０ｂは、中空構造体１６の外部接続部４８の内側に差し込まれ、これらの間に第３シール部材６２を介装した状態で接続される。

第３シール部材６２は、弾性をもつとともに環状をなすＯリング等である。第３シール部材６２は、中空構造体１６の外部接続部４８と流体導入部材６０との間で弾性変形した状態で介装され、これらの間をシールする。これにより、第３シール部材６２は、外部空間５４と導入流路４６との間での流体の流通を遮断する。

表側の導入流路４６には、表側の流体導入部材６０から第１被測定流体が導入される。裏側の導入流路４６（不図示）には、裏側の流体導入部材６０から第２被測定流体が導入される。導入流路４６内の流体からダイアフラム体１４の可動部１４ａに伝わる圧力は、可動部１４ａの撓み変形を通して圧力室４２内の圧力伝達媒体４４に伝達され、圧力伝達媒体４４を通してセンサ素子１８の受圧変位部１８ａに伝達される。センサ素子１８の受圧変位部１８ａは、第１被測定流体の圧力と、第２被測定流体の圧力との圧力差に応じて変位し、その圧力差（変位量）に応じた検出信号をセンサ回路が生成する。センサ回路が生成した検出信号は、回路基板２６の配線パターン（不図示）とセンサ回路を接続するボンディングワイヤ（不図示）、回路基板２６の配線パターン、ＩＣチップ２６ｅ等を経由して外部電子機器に出力される。

ここで、導入流路４６の被測定流体の圧力が変動すると、圧力室４２の内圧は、ダイアフラム体１４の可動部１４ａの撓み変形を通じて変動し、被測定流体の圧力と同等の内圧になる。本明細書での「同等」とは比較対象となる両者が同一の場合とほぼ同一の場合とを含む概念である。

第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる小室５６と圧力室４２とを隔てる位置に配置される。よって、第１シール部材２２には、流体導入部材６０から導入流路４６に被測定流体が導入されたとき、小室５６内の被測定流体と、圧力室４２を含む空間内の流体（圧力伝達媒体４４）とから同等の圧力が付与される。言い換えると、第１シール部材２２には、第１シール部材２２が隔てている全ての空間から、被測定流体の圧力と同等の圧力が付与されることになる。ここでの「全ての空間」とは、本実施形態では小室５６と、圧力室４２を含む空間とをいう。

（Ａ）このため、本実施形態のモジュール１０によれば、被測定流体の圧力に応じて圧力室４２の内圧が変動した場合でも、第１シール部材２２を変位させる荷重が付与され難くなる。この結果、圧力室４２を封止している第１シール部材２２の変位に起因する圧力室４２の圧力伝達特性の変化を防止でき、圧力室４２の内圧が変動した場合でもモジュール１０の検出精度を確保できる。

また、モジュール１０の使用環境によっては、外部空間５４が高湿度となることで、外部空間５４から第２シール部材２４を通して小室５６内に水蒸気が透過するケースが考えられる。このケースの場合でも、第２シール部材２４を通して小室５６内に透過した水蒸気を、小室５６から圧力室４２ではなく連通路５８を介して導入流路４６にスムーズに流すことができる。よって、外部空間５４から第２シール部材２４を通して小室５６内に水蒸気が透過した場合でも、圧力室４２内への水蒸気の浸入を防止でき、その水蒸気の浸入に起因する圧力室４２の圧力伝達特性の変化を防止できる。

特に、従来の特許文献１の構造では、圧力室への水蒸気侵入対策を図るために、Ｏリングに特殊な金属部材を組み付けたシール部材を用いたり、耐オイル性をもつシール部材の他に水蒸気透過性の低い特殊な材質のシール部材を用いている。本実施形態では、同じ素材の第１シール部材２２、第２シール部材２４を用いて圧力室４２への水蒸気浸入対策を図ることができ、製品コストを抑えられる点で利点がある。

次に、モジュール１０の他の特徴を説明する。
図７（ａ）は、モジュール１０の一部を示す正面断面図であり、図７（ｂ）は、後述する経路Ｐａを示す図である。

ベース１２とダイアフラム体１４や中空構造体１６との間には、圧力室４２と外部空間５４とを通じさせる経路Ｐａが存在する。この経路Ｐａは、ベース１２の受け面部３４とダイアフラム体１４の外周部１４ｂとの間を経由している。この経路Ｐａは、第１シール部材２２や第２シール部材２４がないと仮定した場合に、圧力室４２から外部空間５４に圧力室４２内の流体（圧力伝達媒体４４）がリークし得る経路となる。

この経路Ｐａには、ベース１２の受け面部３４とダイアフラム体１４との間よりも外部空間５４側に第１シール部材２２が配置される。第１シール部材２２は、この経路Ｐａにおいて、ベース１２の受け面部３４とダイアフラム体１４との間よりも外部空間５４側に気密室６４を形成する。本実施形態の気密室６４は、第１シール部材２２、ベース１２の受け面部３４や内周部３６、ダイアフラム体１４により囲まれて形成される。

図８は、図７のベース１２の受け面部３４を示す平面断面図である。
図７、図８に示すように、本実施形態の受け面部３４には、圧力室４２と気密室６４とを連通する通路６６が形成される。本実施形態の通路６６は受け面部３４に形成される溝である。通路６６は凹部３２の周方向に等角度間隔を空けて設けられる。通路６６は圧力室４２と気密室６４との間での流体の流通を促進するために設けられる。この利点を説明する。

ダイアフラム体１４と受け面部３４とは面接触している。よって、かりに通路６６がない場合、圧力室４２と気密室６４との間での流体（圧力伝達媒体４４）の流通経路がダイアフラム体１４と受け面部３４との間の微小な隙間（不図示）しか存在しなくなり、圧力室４２と気密室６４との間での圧力の伝達に遅れが生じ易くなる。この結果、ダイアフラム体１４の可動部１４ａが撓み変形する過程で圧力室４２と気密室６４との間で圧力差が生じ易くなり、センサ素子１８の出力特性にヒステリシスやオフセットが生じ易くなってしまう。

この点、本実施形態によれば、圧力室４２と気密室６４との間で通路６６を通して流体の流通が促進される。よって、ダイアフラム体１４の可動部１４ａが撓み変形する過程で圧力室４２と気密室６４との間の圧力差が生じ難くなる。この結果、センサ素子１８の出力特性にヒステリシス等が生じ難くなり、モジュール１０の検出精度を確保し易くなる。

（第２の実施の形態）
図９は、第２実施形態のモジュール１０を示す正面断面図である。
第２実施形態のモジュール１０は、第１実施形態と比べて、主に、ダイアフラム体１４及び中空構造体１６の構成が相違する。

ダイアフラム体１４は、本体部材３８と、二つの補剛部材４０とを備える。補剛部材４０は、第１補剛部材４０（Ａ）と、第２補剛部材４０（Ｂ）とを含む。第１補剛部材４０（Ａ）は、本体部材３８の外周部１４ｂに対して受け面部３４側に配置される。第２補剛部材４０（Ｂ）は、第１補剛部材４０（Ａ）との間で本体部材３８の外周部１４ｂをダイアフラム体１４の厚み方向に挟んだ位置に配置される。本体部材３８と二つの補剛部材４０（Ａ）、（Ｂ）とは、それらの外周面をダイアフラム体１４の厚み方向に跨がる範囲で溶接することにより接合される。

本実施形態の中空構造体１６は、全体として筒状をなす筒状体である。中空構造体１６の受け面部３４側の端部は、ダイアフラム体１４と接合されておらず、ダイアフラム体１４の表面に間隔を空けて突き合わせられる。

中空構造体１６は、筒状部１６ａと、シール押さえ部１６ｃと、を有する。筒状部１６ａには、第２シール部材２４が巻き付けられる。筒状部１６ａの内周面には外部接続部４８が形成される。シール押さえ部１６ｃは、筒状部１６ａの受け面部３４側の端部に形成される。シール押さえ部１６ｃは、ベース１２の受け面部３４側に臨む部位に第１シール部材２２と接触する接触面１６ｄを有する。接触面１６ｄは、受け面部３４側に近づくにつれて縮径するようなテーパー状に形成される。

中空構造体１６は、シール押さえ部１６ｃにより第１シール部材２２をダイアフラム体１４（受け面部３４側）に向けて押圧した状態で、押さえ部材２０により保持される。このとき、第１シール部材２２は押し潰された状態になる。ダイアフラム体１４は、第１シール部材２２の弾性反発力により受け面部３４に押し付けられた状態で、ベース１２に対する位置が保持される。第１シール部材２２は、中空構造体１６のシール押さえ部１６ｃにより押し潰されると、ダイアフラム体１４の外周部１４ｂの表面に環状に密着するとともに、内周部３６の内周面に環状に密着する。これにより、第１シール部材２２は、中空構造体１６のシール押さえ部１６ｃとダイアフラム体１４の間をシールするとともに、シール押さえ部１６ｃと内周部３６との間をシールする。このとき、中空構造体１６とダイアフラム体１４との突き合わせ箇所は第１シール部材２２によりシールされる。第１シール部材２２は、被測定流体等の他の流体に晒されないように圧力室４２を封止する。

本実施形態の導入流路４６は、中空構造体１６の筒状部１６ａの内壁面と、ダイアフラム体１４の可動部１４ａと、第１シール部材２２とにより形成される。このように、導入流路４６は、中空構造体１６の内壁面と、ダイアフラム体１４とにより少なくとも一部が形成されていればよい。

第１実施形態の第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる小室５６と圧力室４２とを隔てる位置に配置された。本実施形態の第１シール部材２２は、前述の小室５６と圧力室４２と導入流路４６とを隔てる位置に配置される。第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる小室５６及び導入流路４６と、圧力室４２とを隔てる位置に配置されることになる。

この場合でも、導入流路４６に被測定流体が導入されたとき、第１シール部材２２には、導入流路４６や小室５６内の被測定流体と、圧力室４２を含む空間内の流体（圧力伝達媒体４４）とから同等の圧力が付与される。言い換えると、第１シール部材２２には、第１シール部材２２が隔てている全ての空間から、被測定流体の圧力と同等の圧力が付与されることになる。ここでの「全ての空間」とは、本実施形態では小室５６と、圧力室４２を含む空間と、導入流路４６とをいう。これにより、本実施形態のモジュール１０でも、第１実施形態のモジュール１０と同様の作用効果を得られる。

（第３の実施の形態）
図１０は、第３実施形態のモジュール１０の正面断面図である
本実施形態のモジュール１０は、第２実施形態のモジュール１０と比べて、中空構造体１６及び押さえ部材２０を備えておらず、その代わりにシール押さえ６８を備える点が異なる。以下、第１実施形態のモジュール１０との相違点を中心に説明する。

ダイアフラム体１４は、ベース１２の中空部３０内において、凹部３２との間に圧力室４２を区画するとともに、ダイアフラム体１４を挟んで圧力室４２とは反対側に導入流路４６を区画する。ダイアフラム体１４は、中空部３０内を圧力室４２と導入流路４６とに区画することになる。本実施形態の導入流路４６は、中空部３０の内周部３６の内壁面と、ダイアフラム体１４と、第１シール部材２２と、シール押さえ６８とにより形成される。導入流路４６は、被測定流体を導入するための流体導入口４６ａを有する。流体導入口４６ａは、中空部３０の内周部３６の受け面部３４とは反対側の開口端により構成される。

ベース１２の中空部３０の内周部３６は、受け面部３４とは反対側の端部の内周面に形成される外部接続部４８を有する。外部接続部４８は、高さ方向Ｘに向かって延びるとともに環状に連なるように形成される。外部接続部４８は、後述するシール押さえ６８よりも中空部３０の流体導入口４６ａ側に形成される。

第１シール部材２２は、ダイアフラム体１４の外周部１４ｂを間に挟んだ受け面部３４とは反対側に配置される。第１シール部材２２は、ベース１２の内周部３６とダイアフラム体１４との間の隅角部に配置される。第１シール部材２２は、ベース１２の内周部３６とダイアフラム体１４との間に形成される隙間６９を塞ぐように配置される。この隙間６９は前述の気密室６４の一部となる。

図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
図１０、図１１に示すように、シール押さえ６８は、ベース１２とは別体であり、ベース１２に対する第１シール部材２２の位置を保持するためのものである。シール押さえ６８は、第１シール部材２２に接触する第１部材７０と、第１部材７０を挟んで受け面部３４とは反対側に配置される第２部材７２とを有する。

第１部材７０は環状をなしている。第１部材７０は、第１シール部材２２より硬質な素材により構成される。第１部材７０は、ベース１２の受け面部３４側に臨む部位に第１シール部材２２と接触する接触面７０ａを有する。接触面７０ａは、受け面部３４側に近づくにつれて縮径するようなテーパー状に形成される。第１部材７０は、ベース１２の受け面部３４とは反対側に臨む部位に第２部材７２により押さえられる被押さえ面７０ｂを有する。

第２部材７２は、止め輪である。第２部材７２は、リング部７２ａと、リング部７２ａの外周部から径方向外側に突き出る複数の爪部７２ｂとを有する。リング部７２ａは、第１部材７０の被押さえ面７０ｂに接触することで被押さえ面７０ｂを押さえる役割をもつ。複数の爪部７２ｂは、ベース１２の内周部３６に食い込んでおり、第２部材７２は、複数の爪部７２ｂの食い込みによりベース１２に対する位置が保持される。第２部材７２は、複数の爪部７２ｂのベース１２の内周部３６に対する係合により、ベース１２に対する位置が保持されるともいえる。これにより、第２部材７２は、ベース１２に対する第１部材７０の位置を保持する。

シール押さえ６８は、第１部材７０の接触面７０ａにより第１シール部材２２を受け面部３４側に向けて押圧した状態で保持される。このとき、第１シール部材２２は押し潰された状態になる。ダイアフラム体１４は、第１シール部材２２の弾性反発力により受け面部３４に押し付けられた状態で、ベース１２に対する位置が保持される。ベース１２に対する第１シール部材２２の位置を保持することで、ベース１２に対するダイアフラム体１４の位置も保持されることになる。このとき、ダイアフラム体１４は、シール押さえ６８によって、ベース１２に対して溶接、接着等により接合されない非接合状態で保持される。

第１シール部材２２は、シール押さえ６８により押し潰されると、ダイアフラム体１４の外周部１４ｂの表面に環状に密着するとともに、内周部３６の内周面に環状に密着する。これにより、第１シール部材２２は、シール押さえ６８とダイアフラム体１４の間をシールするとともに、シール押さえ６８とベース１２の内周部３６との間をシールする。このとき、第１シール部材２２は、被測定流体等の他の流体に晒されないように圧力室４２を封止する。

以上のモジュール１０の使用方法の一例を説明する。図１２は、モジュール１０の使用状態を示す図である。
本発明の一つの態様はモジュール１０と流体導入部材６０とを接続するための接続構造７４として具体化される。この接続構造７４は、モジュール１０と流体導入部材６０とを構成要素としている。

流体導入部材６０の筒状部１６ａはベース１２の外部接続部４８の内側に差し込まれ、これらの間に第３シール部材６２を介装した状態で接続される。第３シール部材６２は、ベース１２の内周部３６と流体導入部材６０との間で弾性変形した状態で介装され、これらの間をシールする。これにより、第３シール部材６２は、外部空間５４と導入流路４６との間での流体の流通を遮断する。第３シール部材６２は、外部空間５４と導入流路４６とを隔てている。

第１部材７０の径方向内側に形成される空間は導入流路４６の一部となる。第２部材７２のリング部７２ａの内側に形成される空間は導入流路４６の一部となる。ベース１２の内周部３６と第１部材７０と間には第１間隙７６が形成される（図１１も参照）。第２部材７２の複数の爪部７２ｂの間には第１間隙７６に連通する第２間隙７８が形成される（図１１も参照）。第１部材７０のダイアフラム体１４との間には第３間隙８０が形成される。各間隙７６、７８、８０は導入流路４６の一部となり、これら間隙７６、７８、８０には被測定流体が導入される。

第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる導入流路４６と圧力室４２とを隔てる位置に配置される。よって、第１シール部材２２には、流体導入部材６０から導入流路４６に被測定流体が導入されたとき、導入流路４６内の被測定流体と、圧力室４２を含む空間内の流体（圧力伝達媒体４４）とから同等の圧力が付与される。言い換えると、第１シール部材２２には、第１シール部材２２が隔てている全ての空間から、被測定流体の圧力と同等の圧力が付与されることになる。ここでの「全ての空間」とは、本実施形態では導入流路４６と、圧力室４２を含む空間とをいう。このため、本実施形態のモジュール１０でも、前述の（Ａ）で説明した作用効果を得られる。

また、本実施形態のモジュール１０によれば、ベース１２に外部接続部４８を設ければよいため、外部接続部４８をもつ中空構造体１６のような外形寸法の大きい別部材を組み込む必要がなくなる。このため、モジュール１０全体の構造を簡素化でき、製品コストを抑え易くなる。

また、シール押さえ６８はベース１２とは別体であるため、次の利点がある。仮に、シール押さえ６８と同様の機能をベース１２を金属製として一部をかしめることで実現する場合、ベース１２のかしめ部の形状が安定せず、第１シール部材２２によるシール性に製品によるばらつきが生じ易くなる。この点、本実施形態によれば、シール押さえ６８がベース１２とは別体であり、第１シール部材２２の位置を保持するためにかしめが不要である。よって、ベース１２の内周部３６、ダイアフラム体１４、シール押さえ６８等の第１シール部材２２に接触する他部材の形状が安定しており、第１シール部材２２によるシール性に関して良好な信頼性を得られる。

また、中空部３０の内周面に流体導入部材６０を接続可能な外部接続部４８が設けられるため、次の利点がある。仮に、ベース１２の筒状突出部２８ａの外周面に外部接続部４８を設ける場合、筒状突出部２８ａの先端面２８ｂが被測定流体から圧力から受ける受圧面となり、ベース１２に対して被測定流体から付与される応力が増大し易くなる。この点、ベース１２の中空部３０の内周面に外部接続部４８を設ける場合、被測定流体から圧力を受ける受圧面の面積を小さくでき、ベース１２の回路基板２６等に付与される応力を抑えられ、ベース１２に要求される強度を緩和した設計を実現し易くなる。

また、本実施形態のモジュール１０のベース１２は、回路基板２６と被覆樹脂２８とを備える構造である。よって、センサ素子１８から出力される信号を回路基板２６に実装されるＩＣチップ２６ｅ等で処理したうえで外部電子機器に出力でき、信号の取り扱いの面で多機能化を図ることができる。

また、本実施形態のモジュール１０の接続構造７４によれば、外部空間５４に対して第３シール部材６２を介して導入流路４６が隔てられるため、次の利点がある。モジュール１０の使用環境によっては、外部空間５４が高湿度となることで、外部空間５４から第３シール部材６２を通して導入流路４６内に水蒸気が透過するケースが考えられる。このケースの場合でも、第３シール部材６２を通して導入流路４６内に透過した水蒸気を、導入流路４６から流体導入部材６０を通して流体流路にスムーズに流すことができる。よって、外部空間５４から第３シール部材６２を通して水蒸気が透過した場合でも、圧力室４２内への水蒸気の浸入を防止でき、その水蒸気の浸入に起因する圧力室４２の圧力伝達特性の変化を防止できる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変更が可能である。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

モジュール１０は車両用空調装置に用いられる例を説明したが、その用途は特に限られない。モジュール１０は、第１被測定流体と第２被測定流体との圧力差を検出する例を説明したが、第１被測定流体又は第２被測定流体の圧力のみを検出してもよい。

この場合、回路基板２６の貫通孔２６ｃを形成せず、センサ素子１８の空洞部１８ｂ内を外部空間に対して閉じるように構成し、表側の導入流路４６内に導入される第１被測定流体の圧力のみを検出してもよい。この場合、センサ素子１８の空洞部１８ｂ内を真空状態に保持してもよいし、大気圧に保持してもよい。この他にも、ベース１２の表側の凹部３２を外部空間に対して閉じるように構成し、裏側の導入流路４６内に導入される第２被測定流体の圧力のみを検出してもよい。この場合、表側の凹部３２内を真空状態に保持してもよいし、大気圧に保持してもよい。いずれにしても、センサ素子１８は、少なくとも一つのダイアフラム体１４から圧力室４２を介して伝達される被測定流体の圧力を検出できればよい。

ベース１２は、回路基板２６と被覆樹脂２８を備えるものを説明したが、これに限られない。ベース１２は、たとえば、金属、樹脂等を素材とするハウジングでもよい。また、ベース１２は、回路基板２６と被覆樹脂２８を備える場合、表側の被覆樹脂２８のみを備え、裏側の被覆樹脂２８を備えていなくともよい。中空部３０は、凹部３２、受け面部３４が少なくともあればよく、内周部３６がなくともよい。

第１実施形態のダイアフラム体１４は、中空構造体１６に溶接により接合される例を説明したが、その接合手段や接合位置は特に限られない。たとえば、これらは接着等により接合されてもよい。ダイアフラム体１４は、本体部材３８と、本体部材３８に接合される補剛部材４０とを有する例を説明したが、本体部材３８のみを有していてもよい。ダイアフラム体１４は、金属を素材とする例を説明したが、その素材は特に限定されず、樹脂等を素材としてもよい。

中空構造体１６は、単一の筒状体等の単一部材により構成される例を説明したが、複数の筒状体等の複数部材により構成されてもよい。中空構造体１６の外部接続部４８は、中空構造体１６の内周面に形成されてもよいし、中空構造体１６の外周面に形成されてもよい。

押さえ部材２０は、ベース１２に対する中空構造体１６の位置を保持できればよく、その具体的構造は図示のものに限られない。たとえば、押さえ部材２０の変位規制部２０ａは、ベース１２の内周部３６に入口側から差し込まれる例を説明したが、これに限られず、ベース１２の内周部３６の外側に配置されるのみでもよい。押さえ部材２０は、中空構造体１６と別部材により構成される例を説明したが、中空構造体１６と同部材により構成されてもよい。

押さえ部材２０は、他の押さえ部材２０との間でかしめ構造２０ｄを介して係合され、ベース１２に対する位置が保持される例を説明した。しかしながら、ベース１２に対して位置を保持するための具体的構造は特に限られない。たとえば、スナップフィット構造、溶接等を用いてベース１２に対する位置が保持されてもよい。

第１実施形態の第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる小室５６と圧力室４２とを隔てる位置に配置される例を説明した。第３実施形態の第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間となる導入流路４６と圧力室４２とを隔てる位置に配置される例を説明した。このように、第１シール部材２２は、被測定流体が導入される空間と圧力室４２とを隔てる位置に配置されていればよく、その具体的構造は前述の例には限られない。

連通路５８は、中空構造体１６に形成される例を説明したが、これには限られない。たとえば、小室５６と導入流路４６とがダイアフラム体１４を介して隔てられる場合、ダイアフラム体１４に形成されてもよい。

また、図７の圧力室４２と気密室６４とを連通する通路６６は受け面部３４に形成される例を説明したが、受け面部３４と対向するダイアフラム体１４の外周部１４ｂの面に形成されてもよい。つまり、通路６６は、ベース１２及びダイアフラム体１４の何れか一方に形成されていればよいし、これら両方に形成されてもよい。また、通路６６は溝の例を説明したが、その具体的構造はこれに限られない。通路６６は、たとえば、ベース１２やダイアフラム体１４を貫通する貫通孔でもよいし、研磨、シボ加工等により形成される粗面部でもよい。通路６６を粗面部により構成する場合、ダイアフラム体１４及び受け面部３４の何れか一方に設けられる粗面部は、他方との接触面より凹むような微細な凹部により圧力室４２と気密室６４とを連通するように構成すればよい。また、通路６６はなくともよい。

１０…圧力センサモジュール、１２…ベース、１４…ダイアフラム体、１６…中空構造体、１８…圧力センサ素子、２２…第１シール部材、２４…第２シール部材、３０…中空部、３２…凹部、３４…受け面部、４２…圧力室、４６…導入流路、４８…外部接続部、５２…隙間、５４…外部空間、５６…小室、５８…連通路、６０…流体導入部材、６２…第３シール部材、６４…気密室、６６…通路、７４…接続構造。

Claims (7)

1. 中空部を有するベースと、
   前記中空部内に圧力室を区画するダイアフラム体と、
   前記ダイアフラム体を挟んで前記圧力室とは反対側に被測定流体が導入される導入流路を区画するための中空構造体と、
   前記導入流路から前記ダイアフラム体及び前記圧力室を介して伝達される圧力を検出するための圧力センサ素子と、
   前記圧力室を封止する第１シール部材と、を備え、
   前記第１シール部材は、前記被測定流体が導入される空間と前記圧力室とを隔てる位置に配置されることを特徴とする圧力センサモジュール。
2. 前記第１シール部材は、前記ベースと前記中空構造体との間に形成される隙間に配置され、
   本圧力センサモジュールは、
   前記隙間に配置され、前記第１シール部材との間に小室を区画する第２シール部材と、
   前記小室と前記導入流路とを連通する連通路と、を備える請求項１に記載の圧力センサモジュール。
3. 前記第２シール部材は、前記第１シール部材と同じ素材により構成される請求項２に記載の圧力センサモジュール。
4. 中空部を有するベースと、
   前記中空部内を圧力室と被測定流体が導入される導入流路とに区画するためのダイアフラム体と、
   前記導入流路から前記ダイアフラム体及び前記圧力室を介して伝達される圧力を検出するための圧力センサ素子と、
   前記圧力室を封止する第１シール部材と、
   前記第１シール部材の位置を保持し、前記ベースとは別体のシール押さえと、を備え、
   前記第１シール部材は、前記被測定流体が導入される空間と前記圧力室とを隔てる位置に配置されることを特徴とする圧力センサモジュール。
5. 前記中空部の内周面には、前記被測定流体を導入するための流体導入部材を接続可能な外部接続部が設けられる請求項４に記載の圧力センサモジュール。
6. 前記中空部は、前記ダイアフラム体との間で前記圧力室を区画する凹部と、前記凹部の開口縁から外側に延びて前記ダイアフラム体が対向して配置される受け面部とを有し、
   前記第１シール部材は、前記圧力室から外部空間に通じる経路において前記受け面部と前記ダイアフラム体との間よりも前記外部空間側に配置され、前記経路において前記受け面部と前記ダイアフラム体との間よりも前記外部空間側に気密室を形成し、
   前記ベース及び前記ダイアフラム体の何れか一方には、前記気密室と前記圧力室とを連通する通路が形成される請求項１から５のいずれかに記載の圧力センサモジュール。
7. 請求項４又は５に記載の圧力センサモジュールであって、前記ベースに外部接続部が設けられた圧力センサモジュールと、
   前記外部接続部との間で第３シール部材を介装した状態で前記外部接続部に接続される流体導入部材と、を備えることを特徴とする圧力センサモジュールの接続構造。

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