JP3962498B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサに係り、流体の圧力を電気信号に変換して外部に出力する圧力センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
流体圧力の測定には、被検知圧力および大気圧の圧力差を検出して電気信号に変換する圧力センサが用いられている。
圧力センサの一例を図７に示す。この図において、圧力センサは、被設置部に固定される金属製の継手１０と、継手１０の溶着部１０Ａにビーム溶接等によって取り付けられる圧力検出素子２０と、圧力検出素子２０に電気的に接続される出力手段３０とを備えている。流体圧は、継手１０の圧力導入孔１１内に導かれ、圧力検出素子２０を形成するダイアフラム２１の歪みに変換され、この歪みがダイアフラム２１上の図示省略の歪みゲージで検出され、この歪みゲージの抵抗値に応じた電気信号が出力手段３０から出力されるようになっている。
【０００３】
この際、圧力センサを電波ノイズの多い場所に設置する場合を考慮し、圧力センサには電波ノイズ対策が施されている。
従来、電波ノイズ対策として用いられてきた手法は、出力手段３０を構成する回路基板３３を囲うようにして金属製のケース３１を継手１０に溶接するとともに、この回路基板３３の上方には貫通コンデンサ７２を有する金属製の蓋部材７１を配置してケース３１の開口部分を塞ぎ、さらに、回路基板３３に設けられた入出力ライン用の端子３６を前記貫通コンデンサ７２に貫通させている。
このような対策によれば、入出力ラインに乗った電波ノイズは、貫通コンデンサ７２から蓋部材７１およびケース３１に導かれるから、ケース３１および蓋部材７１で覆われた回路基板３３には電波ノイズの影響が及びにくくなり、回路基板に形成された信号増幅回路上の電子回路部品５０の誤動作を防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノイズ対策では、端子３６が貫通コンデンサ７２を貫通する必要があるので、用いられる端子３６としては貫通コンデンサ７２から確実に突出する長いものでなければならず、圧力センサの小型化を阻害する要因となっていた。
【０００５】
また、貫通コンデンサ７２を用いた場合には、貫通コンデンサ７２自身の蓋部材７１への半田付けや、貫通コンデンサ７２と端子３６との半田付けを行う必要があるため、組立作業に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、電波遮蔽効果を確実に得ることができるとともに、小型化を促進でき、かつ組立作業を容易に行える圧力センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力センサは、圧力導入孔を有する金属製の継手と、前記圧力導入孔の一端側に取り付けられる圧力検出素子と、この圧力検出素子を囲うようにして前記継手に取り付けられる金属製のケースとを備え、前記ケースは出力信号取出し用の開口を有し、この開口は回路基板で覆われ、この回路基板は前記開口の略全面を覆う導体層を有するとともに、前記ケース自身の一部により一体に形成された支持部および接点部で挟持され、前記導体層は前記ケースの接点部と電気的に導通された電波遮蔽層とされていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような本発明によれば、回路基板がケースと共に電波遮蔽構造の一部を構成するため、ケースに従来のような貫通コンデンサ付の蓋部材を取り付けなくとも電波遮蔽効果が得られる。従って、そのような蓋部材が不要であったり、回路基板に設けられる端子の長さを貫通コンデンサに関係なく短くできるので、圧力センサの小型化が促進される。さらに、貫通コンデンサが不要なことにより、半田付け等の面倒な作業を省くことができ、組立作業を簡単にできる。
【０００９】
また、本発明の圧力センサでは、前記回路基板は多層基板とされ、前記電波遮蔽層は少なくとも前記回路基板の外表面以外のいずれかの中層に形成されていてもよい。
通常、回路基板の外表面には各種の電子回路部品が実装されることが多い、このため、そのような電子回路部品が実装されない中層部分に電波遮蔽層を形成することにより、電波遮蔽層のパターン面積を大きくでき、電波遮蔽をより確実に行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、前記従来例で説明した部材と同じ機能を有する部材には同一符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
【００１１】
〔第１実施形態〕
図１、図２において、回路基板３３は、ケース３１と共に、内部に収容した圧力検出素子２０（図７）ないしＩＣ等の電子回路部品５０を囲って外部に対して電波遮蔽する電波遮蔽構造を形成している。つまり、ケース３１は金属製の円筒状とされ、このケース３１の図中上側にある出力信号取出し用の開口３２を回路基板３３で塞いでいる。また、回路基板３３は、ケース３１からの切り起こし加工等で設けられる支持部３７上に載置され、同様に設けられた接点部３８を折曲させることで支持部３７との間で挟持されている。なお、支持部３７および接点部３８の平面的な位置関係は図１に示す如くであるが、図２では、それらの上下方向の位置関係を理解し易くする目的で、特に接点部３８の平面的な位置をずらして示してある。また、ケース３１の底面側の開口は、従来と同様に金属製の継手１０（図７）で覆われている。
【００１２】
このような回路基板３３は、ケース３１に電気的に導通された電波遮蔽層を備えており、これによりケース３１の開口３２の電波遮蔽が行われている。具体的には、回路基板３３は、複数の導体層を有する積層基板であり、開口３２側の表面に形成された上層、基板材料間に挟まれた中層、圧力検出素子２０側表面の下層の３層を有する。上層側の表面には複数の端子３６が接続され、下層側の表面には前記電子回路部品５０が実装される。ここでは図示していないが、下層側の表面には必要な回路を形成するための導体層が形成され、その一部には圧力検出素子２０のダイアフラム２１（図７）に形成された歪みゲージが電気的に導通される。
【００１３】
上層は殆どの領域が連続した面状の導体層３３１である。この導体層３３１には前記接点部３８が接触しており、導体層３３１はケース３１に対してグラウンド接続されている。上層で導体層３３１がないのは、回路基板３３の縁の部分の一定幅部分と、中央部の端子用領域３３０の内側とである。
【００１４】
端子用領域３３０の内側には、端子３６の下端を接続するための島状の導体層３３４が残されており、各導体層３３４はスルーホール３３５を通して下層にあるやはり島状の導体層３３６に導通されている。導体層３３６には電子回路部品５０の各端子が接続され、これにより電子回路部品５０の各端子からの信号が端子３６から取出されるようになっている。上層の導体層３３４の一つ（回路のマイナス側）と導体層３３１（アース）との間にはノイズフィルタ用のコンデンサ３３７が接続されている。なお、ノイズフィルタの設置形態は適宜選択すればよく、例えばコンデンサ３３７を電源のプラス線と信号出力線と回路のコモン線との３つに接続するのが最良であり、電源と出力との２つに接続することが望ましい。
【００１５】
中層は、その略全面が一連の導体層３３３とされている。この導体層３３３と上層の導体層３３１とはスルーホール３３２で接続されている。中層で導体層３３３がないのは、回路基板３３の縁の部分の一定幅部分と、前述した信号取出し用のスルーホール３３５の周辺のごく小さな部分とだけである。
【００１６】
このような構造においては、回路基板３３の上層の導体層３３１と、これにスルーホール３３２で接続された中層の導体層３３３とがケース３１に導通されて電波遮蔽層となる。この電波遮蔽層は回路基板３３の表面の殆どの領域を覆っている。特に、この構造では上層の導体層３３１と中層の導体層３３３とが二重に電波遮蔽を行っており、さらに中層の導体層３３３はごく僅かな領域を除いて殆どの領域をカバーしている。このため、回路基板３３により、ケース３１の上面側の開口３２の電波遮蔽を十分に行うことができる。
【００１７】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
１）金属製のケース３１を塞ぐ回路基板３３には、上層の導体層３３１および中層の導体層３３３からなる電波遮蔽層が形成されているため、それらのケース３１および回路基板３３で囲まれる空間内の圧力検出素子２０や信号増幅回路用の電子回路部品５０等を電波ノイズから良好に保護できる。
【００１８】
２）この際、従来のような蓋部材や貫通コンデンサを用いなくてよいため、端子３６の長さを短くでき、圧力センサの小型化を促進できる。
【００１９】
３）また、貫通コンデンサを用いないことにより、その半田付けも省くことができ、圧力センサの組立作業を容易に行える。
【００２０】
４）前記電波遮蔽層は、上層の導体層３３１と中層の導体層３３３との二重構造になっているので、ケース３１の開口３２の殆どの領域をカバーすることができるうえ、電波遮蔽層に電波ノイズを良好に導くことができ、電波遮蔽効果をより向上させることができる。
【００２１】
〔第２実施形態〕
図３には、本発明の第２実施形態が示されている。
前述した第１実施形態の電波遮蔽構造では、上層の導体層３３１と中層の導体層３３３がほぼ全面的に重なっていたが、本実施形態では、それらが互いに補完しあう形状となっている。すなわち、上層の導体層３３１と中層の導体層３３３とは略半円形とされ、各々が補いあうようになっている。
【００２２】
このようにすれば、前述した１）〜４）の効果を同様に得ることができるうえ、端子用領域３３０を大きくとったり、中層に他の回路構成を設けることができるという効果がある。
【００２３】
〔第３実施形態〕
図４、図５には、本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態において、電波遮蔽を行うための回路基板３３は、前述した第１実施形態の図１、図２に示す構造から中層を省略したものである。その他の要素は第１実施形態と同一であり、同一符号で示している。
【００２４】
このような構造でも前記１）〜３）と同様の効果が得られる。但し、中層がない分、二重の電波遮蔽層にはできないので効果が劣るとともに、比較的大きく開いた端子用領域３３０の部分が中層でカバーされないため、この点でも電波遮蔽効果が劣ることは避けられない。
【００２５】
〔第４実施形態〕
図６には、本発明の第４実施形態が示されている。
本実施形態では、少しでも端子用領域３３０を小さくするという目的で、回路基板３３からの端子３６の接続は、中間端子３６Ａを介して行われている。また、回路基板３３とは別の補助基板３３Ａが設置され、ノイズフィルタ用のコンデンサ３３７はこちらに実装されている。補助基板３３Ａは、回路基板３３と同様な支持部３７Ａおよび接点部３８Ａでケース３１に保持され、表面には接点部３８Ａに接触する導体層３３１Ａと、これと分離した導体層３３４Ａとが形成され、コンデンサ３３７はこれらの導体層３３１Ａ、３３４Ａに掛渡されている。導体層３３４Ａには端子３６の一つ（回路のマイナス側）の下端延長部が接続されている。
【００２６】
このような構造では、通常の回路基板３３でも端子用領域３３０を小さくすることができるので、中層を設けなくとも良好な電波遮蔽効果を得られるが、補助基板３３Ａが必要なことで構造が複雑化する点や、中間端子３６Ａを有している分、従来に比べれば十分に小型化できるが、第１〜３実施形態程ではない点を考慮する必要がある。
【００２７】
なお、本発明は、前記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他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、本発明に係る電波遮蔽層の厚さ等は任意に決められてよく、より大きな電波ノイズが生じる場所に圧力センサを設置する場合などには、電波遮蔽層をより厚くして遮蔽効果を確実に得るようにすればよい。この際、特に上層の電波遮蔽層を熱くする方法としては、半田レベラー等のメッキにて行ってもよい。
【００２８】
また、回路基板は両面基板や３層基板に限定されず、４層以上の多層板でもよい。この際、電磁遮蔽層をいずれかの中層一面に形成することにより、回路基板の外表面における電子回路部品の実装面積を大きく確保してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、回路基板がケースと共に電波遮蔽構造の一部を構成するため、ケースに従来のような貫通コンデンサ付の蓋部材を取り付けなくとも電波遮蔽効果を得ることができる。従って、そのような蓋部材が不要であったり、回路基板に設けられる端子の長さを貫通コンデンサに関係なく短くできるので、圧力センサの小型化を促進できる。さらに、貫通コンデンサが不要なことにより、半田付け等の面倒な作業を省くことができ、組立作業を簡単にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す平面図でる。
【図５】第３実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示す断面図である。
【図７】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 継手
２０ 圧力検出素子
３１ ケース
３２ 開口
３３ 回路基板
３３１，３３３ 導体層

Claims (2)

1. 圧力導入孔を有する金属製の継手と、前記圧力導入孔の一端側に取り付けられる圧力検出素子と、この圧力検出素子を囲うようにして前記継手に取り付けられる金属製のケースとを備え、
   前記ケースは出力信号取出し用の開口を有し、
   この開口は回路基板で覆われ、
   この回路基板は前記開口の略全面を覆う導体層を有するとともに、前記ケース自身の一部により一体に形成された支持部および接点部で挟持され、
   前記導体層は前記ケースの接点部と電気的に導通された電波遮蔽層とされている
   ことを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記回路基板は多層基板とされ、前記電波遮蔽層は少なくとも前記回路基板の外表面以外のいずれかの中層に形成されていることを特徴とする圧力センサ。

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