(57)【要約】【課題】耐電圧性能の高い圧力検出器を提供する。【解決手段】圧力検出器１は、センサユニット１４を収容する導電性材料からなるハウジング１１と、センサユニット１４に電気的に接続されるとともにハウジング１１の外部に引き出された接続ピン１６と、接続ピン１６に電気的に接続されたハーネス１７とを備え、センサユニット１４には、ハーネス１７及び接続ピン１６を介して電力が供給される。ハウジング１１は、エアコンのコンプレッサ２から延びる冷媒配管３に連結可能なフレアナット１２が固定されるベースハウジング１３、及びセンサユニット１４が収容されたセンサハウジング１５を有し、センサハウジング１５は、ベースハウジング１３に対して絶縁性材料からなる中間絶縁部材１９を介在させて固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出部を含むセンサユニットを収容する導電性材料からなるハウジングと、
前記センサユニットに電気的に接続されるとともに前記ハウジングの外部に引き出された接続導体と、
前記接続導体に電気的に接続されたハーネスと、を備え、
前記センサユニットには、前記ハーネス及び前記接続導体を介して電力が供給される圧力検出器において、
前記ハウジングは、圧力の検出対象に連結可能な継ぎ手部材が固定されるベースハウジング、及び前記センサユニットが収容されたセンサハウジングを有し、
前記センサハウジングは、前記ベースハウジングに対して絶縁性材料からなる中間絶縁部材を介在させて固定されたことを特徴とする圧力検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力検出器において、
前記接続導体の前記センサハウジングから引き出された部分と前記ベースハウジングとの間には、絶縁性材料からなる補助絶縁部材が設けられたことを特徴とする圧力検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアコンの冷媒配管等の圧力を検出する圧力検出器として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
図４に示すように、特許文献１の圧力検出器７１のハウジング７２は、一端側が開口した有底円筒状の第１ハウジング７３、及び第１ハウジング７３の開口端を覆う第２ハウジング７４を有している。また、ハウジング７２は、その内部を第１ハウジング７３の底部側の第１空間Ｓ１と第２ハウジング７４側の第２空間Ｓ２とに区画する内ハウジング（支持部材）７５を有している。そして、第１ハウジング７３の底部には、導圧孔７６が形成されるとともに、第１ハウジング７３の外底面には、冷媒配管７７がその内部に導圧孔７６が開口するように固定されている。なお、第１ハウジング７３、内ハウジング７５及び冷媒配管７７は、金属等の導電性材料により構成されている。
【０００３】
ハウジング７２の第１空間Ｓ１内には、導圧孔７６に挿入される筒状部７８を有するステム７９及び、ステム７９上に載置されるセンサユニット８０が収容されている。ステム７９には、冷媒配管７７に連通されるとともにセンサユニット８０の載置面に開口するステム流路８１が形成されている。センサユニット８０は、圧力検出素子が設けられたセンサチップ８２を支持する台座８３と、台座８３の周囲に配置された第１基板８４を有している。センサチップ８２と第１基板８４とは、ボンディングワイヤ８５によって電気的に接続されている。台座８３には、ステム流路８１を介して冷媒配管７７の圧力をセンサチップ８２に導く導圧路８６が形成されている。一方、ハウジング７２の第２空間Ｓ２内には、内ハウジング７５に支持された第２基板８７が配置されている。第２基板８７は、ハーネス８８を介して図示しないエアコン制御部に電気的に接続される。そして、第１基板８４と第２基板８７とは、内ハウジング７５の貫通孔８９に遊挿された接続ピン９０によって互いに接続されている。なお、貫通孔８９の内周面と接続ピン９０との間には、軟質ガラス９１が充填されている。このように構成された圧力検出器７１では、センサチップ８２で検出された冷媒配管７７内の圧力を示す検出信号が第１基板８４、接続ピン９０、第２基板８７及びハーネス８８を介してエアコン制御部に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記ハーネス８８、接続ピン９０、第１及び第２基板８４，８７やボンディングワイヤ８５は、センサチップ８２に供給される電力の供給経路となることから、これら各部材の電位はハウジング７２や冷媒配管７７の電位よりも高くなる。つまり、センサチップ８２及びハーネス８８等の電力の供給経路となる部位（高電位部位）と、ハウジング７２等の電力の供給経路とならない部位（低電位部位）との間には電位差が生じる。そのため、エアコン制御部からセンサチップ８２に印加される電圧が高くなると、例えば内ハウジング７５の貫通孔８９と接続ピン９０との間等、高電位部位と低電位部位との間の距離が小さい箇所において、放電が発生する虞がある。したがって、圧力検出器７１の耐電圧は上記放電の発生しない範囲に設定されることになる。
【０００６】
一方、近年、上記のような圧力検出器においては、より一層の高い耐電圧性能が要求されるようになってきている。そこで、例えば貫通孔８９の内径を大きくすること等が考えられるが、この場合には、軟質ガラス９１が割れ易くなるといった問題があるため、より高い耐電圧性能を実現できる新たな技術の開発が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、耐電圧性能の高い圧力検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する圧力検出器は、圧力検出部を含むセンサユニットを収容する導電性材料からなるハウジングと、前記センサユニットに電気的に接続されるとともに前記ハウジングの外部に引き出された接続導体と、前記接続導体に電気的に接続されたハーネスと、を備え、前記センサユニットには、前記ハーネス及び前記接続導体を介して電力が供給されるものにおいて、前記ハウジングは、圧力の検出対象に連結可能な継ぎ手部材が固定されるベースハウジング、及び前記センサユニットが収容されたセンサハウジングを有し、前記センサハウジングは、前記ベースハウジングに対して絶縁性材料からなる中間絶縁部材を介在させて固定されたことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、センサユニットが収容されるセンサハウジングが中間絶縁部材によってベースハウジング（継ぎ手部材）側から電気的に隔離されるため、センサハウジングからベースハウジング側に向かう電流の経路の形成が中間絶縁部材によって妨げられる。したがって、接続導体等のセンサユニットへの電力の供給経路となる高電位部位からセンサハウジングに向かう放電が発生しても、該放電に伴う電流がベースハウジング（継ぎ手部材）側へ流れ難くなる。つまり、概念的には、高電位部位からセンサハウジングに向かう放電が発生しても、該放電に伴う電流の行き先がない状態となる。これにより、高電位部位からセンサハウジングに向かう放電が発生し難くなるため、耐電圧性能を向上させることができる。また、圧力検出器は、ベースハウジングに固定される継ぎ手部材を介して検出対象に設置されるため、ベースハウジングの形状を変更しなくても、ベースハウジングに固定する継ぎ手部材の種類を変更することで、容易に形状等の異なる種々の検出対象に設置することができる。
【００１０】
上記圧力検出器において、前記接続導体の前記センサハウジングから引き出された部分と前記ベースハウジングとの間には、絶縁性材料からなる補助絶縁部材が設けられることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、接続導体からベースハウジングに向かう電流の経路の形成が補助絶縁部材によって妨げられる。これにより、接続導体からベースハウジングに向かう放電が発生し難くなるため、耐電圧性能をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧力検出器の耐電圧性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の圧力検出器の断面図。
【図２】別例の圧力検出器の断面図。
【図３】別例の圧力検出器の断面図。
【図４】従来の圧力検出器の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、圧力検出器の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、圧力検出器１は、検出対象としてのエアコンのコンプレッサ２から延びる冷媒配管３内の圧力を検出するものである。同図に示すように、圧力検出器１のハウジング１１は、冷媒配管３に連結可能な継ぎ手部材としてのフレアナット１２が固定されたベースハウジング１３と、センサユニット１４が収容されたセンサハウジング１５とを備えている。フレアナット１２のベースハウジング１３と反対側の端部には雌ねじ部１２ａが形成されており、この雌ねじ部１２ａを冷媒配管３の図示しない雄ねじ部に螺合させることで、フレアナット１２（圧力検出器１）が冷媒配管３に連結されるようになっている。センサユニット１４は、センサハウジング１５の外部に引き出された接続導体としての接続ピン１６を介してハーネス１７に接続されている。このハーネス１７は、エアコン制御部１８に電気的に接続されるようになっており、センサユニット１４はエアコン制御部１８から供給される電力によって作動する。ここで、ハウジング１１（ベースハウジング１３、センサハウジング１５）、冷媒配管３及びフレアナット１２は、導電性材料により構成されている。そして、本実施形態の圧力検出器１では、センサハウジング１５がベースハウジング１３に対して絶縁性材料からなる中間絶縁部材１９を介在させて固定されることにより、その耐電圧性能の向上が図られている。なお、以下の説明では、フレアナット１２側（図１中、下側）を下側とし、その反対側（図１中、上側）を上側とする。
【００１５】
詳述すると、ベースハウジング１３は、円板状に形成されたベース本体２１と、円筒状の連結筒２２とを備えている。なお、ベース本体２１には、導電性材料としてステンレス綱等の金属材料が用いられ、連結筒２２には、導電性材料として鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール）等の金属材料が用いられている。ベース本体２１の中央には、その厚み方向（図１中、上下方向）に貫通したベース導圧孔２３が形成されるとともに、ベース導圧孔２３の周縁から上側に延出される円筒状の筒状部２４が形成されている。連結筒２２の内径及び外径は、筒状部２４（ベース導圧孔２３）の内径及び外径と略同一に設定されており、連結筒２２の内部が軸方向に貫通した連結筒導圧孔２５として機能する。そして、連結筒２２は、筒状部２４と同軸上に配置されるように該筒状部２４の上端に溶接（ろう付け）によって固定されている。また、ベースハウジング１３の下面には、フレアナット１２がその内部にベース導圧孔２３が開口するように溶接によって固定されている。
【００１６】
中間絶縁部材１９は、ベースハウジング１３の連結筒２２の外径よりもやや大きな外径を有する円板状に形成されている。なお、中間絶縁部材１９には、絶縁性材料として酸化アルミニウム（アルミナ）が用いられている。中間絶縁部材１９の中央には、その厚み方向に貫通した中間導圧孔２６が形成されている。そして、中間絶縁部材１９は、連結筒２２と同軸上に配置されるように該連結筒２２の上端に溶接によって固定されている。
【００１７】
センサハウジング１５は、円板状のプレート３１と、有底円筒状のカバー３２とを備えている。なお、プレート３１には、導電性材料としてコバール等の金属材料が用いられ、カバー３２には、導電性材料としてステンレス綱等の金属材料が用いられている。プレート３１及びカバー３２の外径は、互いに略等しく設定されるとともに、ベース本体２１の外径よりも小さく設定されている。そして、プレート３１とカバー３２とは、プレート３１がカバー３２の開口を閉塞するように溶接によって互いに固定されている。プレート３１の中央には、その厚み方向に貫通したプレート導圧孔３３が形成されている。また、プレート３１のカバー３２との接合部位よりもやや内側の位置には、その厚み方向に貫通したプレート貫通孔３４が形成されている。そして、センサハウジング１５は、プレート導圧孔３３が中間絶縁部材１９の中間導圧孔２６と同軸上に配置されるように該中間絶縁部材１９の上面に溶接によって固定されている。
【００１８】
また、プレート３１の下面には、絶縁性材料からなる円筒状の補助絶縁部材３６が設けられている。なお、補助絶縁部材３６には、絶縁性材料としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の合成樹脂が用いられている。補助絶縁部材３６の内径は、中間絶縁部材１９の外径と略等しく設定されるとともに、補助絶縁部材３６の外径は、プレート貫通孔３４を覆わない大きさに設定されている。また、補助絶縁部材３６の軸方向長さは、プレート３１の下面からベースハウジング１３の筒状部２４における軸方向中央付近に達する長さに設定されており、後述する接続ピン１６のプレート３１から引き出された部分である引出部５４の長さよりも長く設定されている。
【００１９】
センサユニット１４は、プレート３１上に固定される基板４１と、基板４１上に台座４２を介して固定される圧力検出部としてのセンサチップ４３と、基板４１に実装される演算処理装置（ＣＰＵ）４４とを備えている。なお、基板４１は、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）により構成されており、基板４１には、図示しない配線パターンが形成されている。また、基板４１には、その厚み方向に貫通した基板導圧孔４５がプレート導圧孔３３と同軸上に形成されるとともに、その厚み方向に貫通した基板貫通孔４６がプレート貫通孔３４と同軸上に形成されている。
【００２０】
台座４２は、ガラス等の絶縁性材料により構成されている。台座４２には、基板４１の厚み方向に貫通した導圧路４７が基板導圧孔４５と同軸上に形成されている。つまり、導圧路４７は、基板導圧孔４５、プレート導圧孔３３、中間導圧孔２６、連結筒導圧孔２５、ベース導圧孔２３を介してフレアナット１２内に連通されている。これにより、センサチップ４３には、導圧路４７を介して冷媒配管３の圧力が作用するようになっている。
【００２１】
センサチップ４３と演算処理装置４４とは、ボンディングワイヤ４８により電気的に接続されている。センサチップ４３は、シリコン基板に形成された薄肉状のダイアフラム部に歪みゲージ等の圧力検出素子（図示略）が設けられた構成となっており、演算処理装置４４は、圧力検出素子から出力される出力信号に基づいて冷媒配管３内の圧力を演算する。なお、演算処理装置４４を別途設けず、センサチップ４３に圧力検出素子からの出力信号に基づいて圧力を演算する処理回路を一体的に設けてもよい。
【００２２】
接続ピン１６は、細長い棒状に形成されており、プレート貫通孔３４及び基板貫通孔４６内に遊挿されている。接続ピン１６とプレート貫通孔３４及び基板貫通孔４６との間には、軟質ガラス４９が充填されている。そして、例えばセンサチップ４３が損傷した場合等においても、冷媒がセンサハウジング１５の外部に漏れ出すことが防止されている。
【００２３】
接続ピン１６のセンサハウジング１５の内部に挿入された端部は、ボンディングワイヤ５１によって基板４１に電気的に接続されるとともに、この基板４１を介してセンサチップ４３及び演算処理装置４４に電気的に接続されている。一方、接続ピン１６のセンサハウジング１５の外部に引き出された端部は、導電性材料からなるバスバー５２を介してハーネス１７に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、接続ピン１６及びハーネス１７とバスバー５２とは、それぞれ半田付けによって接続されている。また、バスバー５２の周囲は、その両端部を除いてＰＢＴ等の絶縁性材料からなる絶縁被覆部材５３により覆われている。そして、上記のように接続ピン１６の引出部５４の長さは、補助絶縁部材３６の軸方向長さよりも短く、接続ピン１６の引出部５４とベースハウジング１３の連結筒２２及び筒状部２４との間には、補助絶縁部材３６が介在されている。
【００２４】
なお、本実施形態の圧力検出器１では、ベースハウジング１３のセンサハウジング１５側は、絶縁性樹脂材料からなるモールド体５６によって覆われている。モールド体５６の外形形状は、ベース本体２１の外形と略等しい外径を有する円柱状に形成されており、センサハウジング１５、接続ピン１６、補助絶縁部材３６、バスバー５２、絶縁被覆部材５３及びハーネス１７の一部がモールド体５６内に埋設されている。
【００２５】
次に、本実施形態の圧力検出器の作用について説明する。
圧力検出器１において、センサチップ４３及び演算処理装置４４には、エアコン制御部１８からハーネス１７、接続ピン１６及び基板４１を介して電力が供給される。センサチップ４３の圧力検出素子からは、導圧路４７を介して導入された冷媒配管３の圧力に応じた出力信号が演算処理装置４４に出力される。そして、演算処理装置４４は、圧力検出素子からの出力信号に基づいて冷媒配管３内の圧力を演算し、この演算結果（圧力の検出値）を上記接続ピン１６及びハーネス１７を介してエアコン制御部１８に出力する。
【００２６】
このとき、ハーネス１７、バスバー５２、接続ピン１６、基板４１及びボンディングワイヤ４８，５１は、センサチップ４３及び演算処理装置４４に供給される電力の供給経路となることから、これら各部材の電位は電力の供給経路とならないハウジング１１、フレアナット１２及び冷媒配管３の電位よりも高くなる。すなわち、本実施形態では、高電位部位にはハーネス１７、バスバー５２、接続ピン１６、基板４１、ボンディングワイヤ４８，５１、センサチップ４３や演算処理装置４４が含まれ、低電位部位にはハウジング１１、フレアナット１２や冷媒配管３が含まれる。
【００２７】
ここで、上記のようにセンサユニット１４が収容されるセンサハウジング１５は、中間絶縁部材１９を介してベースハウジング１３に固定されていることから、該センサハウジング１５はベースハウジング１３（フレアナット１２）側から電気的に隔離される。そのため、センサハウジング１５からベースハウジング１３側に向かう電流の経路の形成が中間絶縁部材１９によって妨げられる。したがって、接続ピン１６等の高電位部位からセンサハウジング１５に向かう放電が発生しても、該放電に伴う電流がベースハウジング１３側へ流れ難くなる。つまり、概念的には、高電位部位からセンサハウジング１５に向かう放電が発生しても、該放電に伴う電流の行き先がない状態となる。これにより、接続ピン１６等の高電位部位からセンサハウジング１５に向かう放電が発生し難くなる。また、補助絶縁部材３６が接続ピン１６の引出部５４とベースハウジング１３との間に設けられているため、引出部５４からベースハウジング１３に向かう電流の経路の形成が補助絶縁部材３６によって妨げられる。これにより、引出部５４からベースハウジング１３に向かう放電が発生し難くなる。
【００２８】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）センサハウジング１５を中間絶縁部材１９によってベースハウジング１３側から電気的に隔離することで、上記のように接続ピン１６等の高電位部位からセンサハウジング１５に向かう放電が発生し難くなるため、圧力検出器１の使用可能な電圧の大きさを示す耐電圧性能を向上させることができる。また、圧力検出器１は、ベースハウジング１３に固定される継ぎ手部材としてのフレアナット１２を介して検出対象としての冷媒配管３に設置されるため、ベースハウジング１３の形状を変更しなくても、ベースハウジング１３に固定する継ぎ手部材の種類を変更することで、容易に形状等の異なる種々の検出対象に設置することができる。
【００２９】
（２）接続ピン１６の引出部５４とベースハウジング１３の連結筒２２及び筒状部２４との間に補助絶縁部材３６を設けることで、接続ピン１６から連結筒２２や筒状部２４に向かう放電が発生し難くなるため、圧力検出器１の耐電圧性能をより向上させることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、冷媒配管３に連結される継ぎ手部材としてフレアナット１２を用いたが、これに限らず、例えば図２に示すように管状のパイプ６１を用いてもよい。
【００３１】
・上記実施形態では、中間絶縁部材１９を円板状に形成したが、これに限らず、センサハウジング１５をベースハウジング１３から電気的に絶縁できれば、その形状は適宜変更可能である。同様に、補助絶縁部材３６の形状は、円筒状に限らず、接続ピン１６の引出部５４からベースハウジング１３に向かう放電の発生を抑制できればよく、例えば図３に示すように補助絶縁部材３６のベース本体２１側端部に径方向外側に延出されるフランジ部６２を設けてもよい。なお、補助絶縁部材３６は設けなくてもよい。
【００３２】
・上記実施形態では、圧力検出器１をエアコン用のコンプレッサ２から延びる冷媒配管３内の圧力検出に用いたが、これに限らず、例えば膨張機等の圧力検出に用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…圧力検出器、１１…ハウジング、１２…フレアナット、１３…ベースハウジング、１４…センサユニット、１５…センサハウジング、１６…接続ピン、１７…ハーネス、１８…エアコン制御部、１９…中間絶縁部材、２１…ベース本体、２２…連結筒、３１…プレート、３２…カバー、３６…補助絶縁部材、４１…基板、４２…台座、４３…センサチップ、４４…演算処理装置、６１…パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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