(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定部位に取付けられその被測定部位に連通する連通孔を有する継手部材と、前記連通孔に取付けられたセンサモジュールとを備え、前記継手部材とセンサモジュールとが溶接されているセンサであって、
前記継手部材は、ボルトによって前記被測定部位に取り付けられるフランジの上面に環状の突出部が形成され、この突出部の中央に前記連通孔が形成され、
前記センサモジュールは、一端が開口され他端にダイアフラムの底部を有する有底筒状に形成されるとともに、前記底部の外表面に検出パターンが設けられ、かつ、開口端側が前記連通孔に向けて取り付けられ、
前記センサモジュールの開口端と前記継手部材とが、前記検出パターンの面と反対側である前記継手部材の裏面側で溶接され、
前記継手部材の裏面側には、前記センサモジュールの開口端と前記継手部材との溶接時に発生する歪みを吸収する溶接歪み吸収手段が設けられ、この溶接歪み吸収手段は、前記連通孔の外側に隣接してリング状に形成された溝およびこのリング状の溝の内側に形成された薄肉部から構成されている、ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記検出パターンは歪みゲージであることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセンサにおいて、
前記検出パターンは温度検出パターンであることを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力や温度などを検出するセンサに関する。特に、ダイアフラムを有するセンサモジュールと継手部材との溶接構造を改良したセンサに関する。
【０００２】
【背景技術】
図８は、従来の圧力センサの構造を示している。
継手部材５は、被測定部位である管１０に取り付けられるフランジ４０と、このフランジ４０の表面に設けられた筒状の取付部４１とを備え、中央部にこれらを貫通して被測定部位である管１０の内部に連通する連通孔１７を有する。連通孔１７の一端側、具体的には、取付部４１の上面には段状の凹部４４が形成され、この凹部４４にセンサモジュール１９が嵌合されている。
【０００３】
センサモジュール１９は、有底円筒状の形状であり、その開口端２１を下向きにし、ダイアフラム２０となっている底部を上向きにして凹部４４に嵌合されている。ダイアフラム２０の外表面（非受圧面）には歪みゲージ（検出パターン）２３が設けられている。そして、センサモジュール１９の外周の中間に形成されている係止部４５の端面と継手部材５の凹部４４の内壁との間の隙間でビーム溶接などを行うことにより溶接部２９を形成している。
【０００４】
図９は、他の従来例を示している。
この例では、板状の継手部材５の表面側に凹部４６が形成され、センサモジュール１９の下端部に形成された係止部４７が凹部４６に嵌合され、同様に、係止部４７の端面と継手部材５の凹部４６の内壁との間の隙間で溶接を行うことにより溶接部２９を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにセンサモジュール１９のダイアフラム２０の非受圧面側（歪みゲージ２３側）から溶接を行うと、溶接作業時に飛散するスパッタ（溶融微粒子）が非受圧面に付着しやすい。
歪みゲージ２３を有する非受圧面にスパッタが付着していると、電気信号系の絶縁不良をきたしたり、歪みゲージ２３の信号を取り出すワイヤボンディング（図示せず）の不良の原因となるため、スパッタを除去する工程が不可欠である。そのため、製造工程増加によりコスト高になるばかりでなく、スパッタ取り残しによる不良品が発生することが避けられないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ダイアフラムの非受圧面へのスパッタの付着をなくし、スパッタ除去工程を省略してコスト低減をはかるとともに、スパッタ取り残しによる不良品の発生をなくしたセンサを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサは、被測定部位に取付けられその被測定部位に連通する連通孔を有する継手部材と、前記連通孔に取付けられたセンサモジュールとを備え、前記継手部材とセンサモジュールとが溶接されているセンサであって、前記継手部材は、ボルトによって前記被測定部位に取り付けられるフランジの上面に環状の突出部が形成され、この突出部の中央に前記連通孔が形成され、前記センサモジュールは、一端が開口され他端にダイアフラムの底部を有する有底筒状に形成されるとともに、前記底部の外表面に検出パターンが設けられ、かつ、開口端側が前記連通孔に向けて取り付けられ、前記センサモジュールの開口端と前記継手部材とが、前記検出パターンの面と反対側である前記継手部材の裏面側で溶接され、前記継手部材の裏面側には、前記センサモジュールの開口端と前記継手部材との溶接時に発生する歪みを吸収する溶接歪み吸収手段が設けられ、この溶接歪み吸収手段は、前記連通孔の外側に隣接してリング状に形成された溝およびこのリング状の溝の内側に形成された薄肉部から構成されている、ことを特徴としている。
【０００８】
このような本発明においては、溶接が検出パターンの反対側である継手部材の裏面で行われるため、溶接によるスパッタが検出パターンのあるダイアフラムの面に付着することがなくなる。このため、スパッタ除去工程を省くことが可能になり、コストを低減できる。また、スパッタ取り残しによるワイヤボンディング不良がなくなり、歩留りが向上する。
【０００９】
また、継手部材の裏面側には、センサモジュールの開口端と継手部材との溶接時に発生する歪みを吸収する溶接歪み吸収手段を設けたので、この溶接歪み吸収手段で溶接時の応力を吸収でき、溶接時における継手部材の変形（反り）、さらには、ダイアフラム部分の変形を抑えることができる。
【００１０】
また、溶接歪み吸収手段は、連通孔の外側に隣接してリング状に形成された溝およびこのリング状の溝の内側に形成された薄肉部から構成されているから、この薄肉部で溶接時の応力を吸収でき、比較的簡単な構成により、溶接時における継手部材の変形、さらには、ダイアフラム部分の変形を抑えることができる。
【００１１】
また、前記検出パターンは歪みゲージとすることができる。
このような場合には、コストが低減し、かつ、歩留りが向上した圧力センサが構成できる。
【００１２】
また、前記検出パターンは温度検出パターンとすることができる。
このような場合には、コストが低減し、かつ、歩留りが向上した温度センサが構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明にあたって、前述した図８および図９と同一部材または同一機能のものは同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示している。
第１実施形態は、被測定部位としての管１０内を通過する流体圧を検出する圧力センサの例である。継手部材５は、フランジ６の上面に環状の突出部７が形成され、中央部には連通孔１７が形成されたもので、管１０の外周部にフランジ６がボルト１２により取付けられている。管１０の測定孔８と継手部材５の連通孔１７とが連通されている。管１０と継手部材５との間はＯリング１３でシールされている。前記突出部７で囲まれた段部１５にはリング状の回路基板１６が装着されている。
【００１５】
継手部材５の中央に形成されている連通孔１７の途中には、係止段部１８が形成されている。センサモジュール１９は、有底円筒状の形状であり、その開口端２１を下向きにし、ダイアフラム２０となっている底部を上向きにし、外周の係止段部２２を連通孔１７の係止段部１８に係止させている。ダイアフラム２０の外表面には検出パターンである歪みゲージ２３が設けられ、この歪みゲージ２３と前記回路基板１６がボンディングワイヤ２４で接続されている。従って、ダイアフラム２０の受圧面に圧力が加わると、ダイアフラム２０が変位されるため、受圧面と反対面側に設けられた歪みゲージ２３で抵抗変化として検出され、回路基板１６に形成された増幅回路で電気信号として出力される。
【００１６】
さらに、継手部材５の裏面には連通孔１７に隣接してリング状の溝２６が形成されている。これにより、連通孔１７の下端に溝２６の内側に位置する薄肉部２８が形成されている。これらの薄肉部２８と開口端２１の外周壁との間で電子ビーム、レーザビームなどによる溶接が行われ、この溶接部２９により結合とシールがなされる。
【００１７】
第１実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）溶接部２９が歪みゲージ２３の反対側である継手部材５の裏面で行われるため、溶接によるスパッタが歪みゲージ２３のあるダイアフラム２０の非受圧面に付着することがなくなる。このため、スパッタ除去工程を省くことが可能になり、コストを低減できる。また、スパッタ取り残しによるワイヤボンディングの接触不良がなくなり、歩留りが向上する。
【００１８】
（２）溶接部２９の周辺に溝２６による薄肉部２８を形成しているので、この薄肉部２８が溶接時の応力を吸収できる。従って、比較的簡単な構成で、溶接時における継手部材５の変形（反り）、さらには、ダイアフラム２０部分の変形を抑えることができる。ちなみに、ダイアフラム２０に歪みが発生すると、変位検出のためのゼロ点出力（圧力が加わっていない大気圧下の出力）のオフセットが大きくなり、そのため、ゼロ点出力を所定値に調整する量が大きく調整作業が困難であるが、このような不都合をなくすることができる。
【００１９】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態を示している。
第２実施形態は、継手部材５の連通孔１７の下端縁に継手部材５の下面より下方へ突出した薄肉部３０を形成し（第１実施形態の薄肉部２８に相当）、この薄肉部３０とセンサモジュール１９の開口端２１外周壁間でビーム溶接を行い、溶接部２９を形成してある。
【００２０】
第２実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果（１）〜（２）のほかに、次の効果が期待できる。
（３）連通孔１７の下端縁に継手部材５の裏面（下面）より下方へ突出した薄肉部３０を形成するだけで、溶接時の応力を吸収できるから、極めて簡単な構成で、溶接時における継手部材５の変形、さらには、ダイアフラム２０部分の変形を抑えることができる。
【００２１】
［第３実施形態］
図５は本発明の第３実施形態を示している。
第３実施形態は、継手部材５の裏面に連通孔１７に隣接しかつ継手部材５の裏面より内部へ窪んだ段部３１を形成し、この段部３１の内壁に隣接して凹溝３２を形成し、この凹溝３２の内側に薄肉部３３を形成し、この薄肉部３３とセンサモジュール１９の開口端２１外周壁間でビーム溶接を行い、溶接部２９を形成してある。
【００２２】
第３実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果（１）〜（２）のほかに、次の効果が期待できる。
（４）凹溝３２の内側に薄肉部３３を形成しているので、この薄肉部３３によって溶接時における継手部材５の変形、さらには、ダイアフラム２０部分の変形を抑えることができる。
（５）とくに、第３実施形態では、継手部材５の裏面より内部に薄肉部３３が形成され、センサモジュール１９の開口端側が継手部材５の裏面より下方へ突出していないから、被測定物側に取り付けやすい。つまり、被測定物側に特別な加工を施すことなく取り付けることができる。
【００２３】
［変形例］
図６および図７は、溶接構造の変形例であって、継手部材５とセンサモジュール１９の入隅で溶接を行うようにした例である。
図６は、センサモジュール１９を継手部材５の裏面より若干突出させて、センサモジュール１９の外側と継手部材５の裏面とで形成された入隅で溶接を行って溶接部２９を形成したものである。
この例の場合、（６）溶接ビームを入隅に合わせやすくなり、溶接作業が簡単に行える。
【００２４】
図７は、逆に、センサモジュール１９を継手部材５の裏面より若干引っ込ませて、継手部材５の連通孔１７の内面とセンサモジュール１９の下端とで形成された入隅で溶接を行って溶接部２９を形成したものである。
この例の場合、前記（６）のほかに、前記効果（５）と同等の効果も期待できる。
【００２５】
また、上記実施形態では、圧力センサについて述べたが、本発明は、これに限らず他のセンサでもよい。たとえば、検出パターンは温度検出パターンとすることにより、温度センサを構成することができる。つまり、コストが低減し、かつ、歩留りが向上した温度センサが構成できる。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明のセンサによれば、センサモジュールの開口端と継手部材とを、検出パターンの面と反対側である継手部材の裏面側で溶接する構成としたので、溶接時のスパッタが検出パターンやダイアフラムの非受圧面に付着することがなくなり、スパッタ除去工程の省略により製造コストを低減できると共に、スパッタ取り残しによる絶縁不良やワイヤボンディング不良がなくなり、歩留りが向上す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実施形態に係るセンサを示す縦断側面図である。
【図２】第１実施形態のセンサの平面図である。
【図３】第１実施形態のセンサの底面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るセンサを示す縦断側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るセンサの要部の断面図である。
【図６】本発明のセンサの溶接部の変形例を示す要部の断面図である。
【図７】本発明のセンサの溶接部の別の変形例を示す要部の断面図である。
【図８】従来のセンサの縦断側面図である。
【図９】従来の他のセンサの縦断側面図である。
【符号の説明】
５    継手部材
１０    管（被測定部位）
１７    連通孔
１９    センサモジュール
２０    ダイアフラム
２１    開口端
２３    歪みゲージ（検出パターン）
２４    溶接部
２８，３０，３３    薄肉部（溶接歪み吸収手段）
【図１】
0003588446.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003588446.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003588446.tif 000008
【図８】
0003588446.tif 000009
【図９】
0003588446.tif 000010