(57)【要約】【課題】ケース同士を単に突き合わせるだけで、ケース相互間のシール性を高めつつ結合できるようにする。【解決手段】センサモジュール７を収容固定するベース１とカバー３とを嵌合してハウジング５を構成する。ベース１には外周縁部に沿って嵌合凸部１５を設ける一方、カバー３には、嵌合凸部１５が嵌合する嵌合溝２３を形成する。嵌合凸部１５の先端面には、断面三角形状の突起２１をあらかじめ形成しておき、ベース１とカバー３とを互いに嵌合して結合するときに、嵌合凸部１５の先端面の突起２１が嵌合溝２３の底部に当接して塑性変形し、潰れることでシール部Ｓとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を検出するセンサチップを収容するハウジングが、互いの開口部同士を対向させて突き合わせて嵌合する樹脂製の第１，第２のケースをそれぞれ備え、この第１，第２のケースの少なくともいずれか一方に、第１，第２のケースを突き合わせて嵌合する際に、いずれか他方との間で相対的に押し付けられて塑性変形することでシール部となる突起を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記突起は、前記第１，第２のケースの互いの突き合わせ方向の先端面に該突き合わせ方向に向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記突起は、先細形状であることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記第１，第２のケースは、底壁と底壁の外周縁から立ち上がる外周壁とをそれぞれ備え、前記第１，第２のケースのいずれか一方の外周壁がいずれか他方の外周壁の内側に入り込んで嵌合し、前記一方の外周壁と前記他方の外周壁との少なくともいずれか一方の互いに対向する面に前記突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記突起は、この突起を設けた側のケースに対して突き合わせる他方のケースの突き合わせ方向に対向する面を、先端側ほど該突き合わせ方向前方となるよう傾斜する傾斜面とし、この傾斜面の反対側の面を、前記突き合わせ方向に対して垂直な垂直面としたことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサチップを収容するハウジングを備えたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ装置におけるセンサチップを収容するハウジングは、通常一対のケースの互いに対向する開口部側同士を突き合わせて結合して構成される。例えば、流体の圧力を検出する圧力センサでは、半導体基板を加工して薄膜状に形成したダイヤフラム及びピエゾ抵抗素子をパッケージとしてハウジング内に収容している。このためハウジングは、内部に水などの浸入を阻止するための構造が必要となる。
【０００３】
例えば、下記特許文献１に記載の圧力センサでは、一方のケースとなる金属製の取り付け台座と、ダイヤフラムを備えた他方のケースとなる結晶姓材料または非結晶性材料からなる円筒部材とを、互いに異質材料として結合している。その際、一方の軟質部材となる金属製の取り付け台座を、他方の円筒部材に形成した先端の環状突起や外周面の環状結合溝によって塑性変形と弾性変形をもって結合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０６４６７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、上記した従来のものは、ケース同士を結合させる際に、一方の軟質部材である金属製の取り付け台座を他方のセラミックなどの脆性材料によって塑性変形及び弾性変形させることから、金型を用いて加圧している。このため、ケース同士を単に突き合わせるだけで、ケース相互間のシール性を高めつつ結合することが困難となっている。
【０００６】
そこで、本発明は、ケース同士を単に突き合わせるだけで、ケース相互間のシール性を高めつつ結合できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、流体の圧力を検出するセンサチップを収容するハウジングが、互いの開口部同士を対向させて突き合わせて嵌合する樹脂製の第１，第２のケースをそれぞれ備え、この第１，第２のケースの少なくともいずれか一方に、第１，第２のケースを突き合わせて嵌合する際に、いずれか他方との間で相対的に押し付けられて塑性変形することでシール部となる突起を備えている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明のセンサ装置であって、前記突起は、前記第１，第２のケースの互いの突き合わせ方向の先端面に該突き合わせ方向に向けて突出していることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明のセンサ装置であって、前記突起は、先細形状であることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明のセンサ装置であって、前記第１，第２のケースは、底壁と底壁の外周縁から立ち上がる外周壁とをそれぞれ備え、前記第１，第２のケースのいずれか一方の外周壁がいずれか他方の外周壁の内側に入り込んで嵌合し、前記一方の外周壁と前記他方の外周壁との少なくともいずれか一方の互いに対向する面に前記突起を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明のセンサ装置であって、前記突起は、この突起を設けた側のケースに対して突き合わせる他方のケースの突き合わせ方向に対向する面を、先端側ほど該突き合わせ方向前方となるよう傾斜する傾斜面とし、この傾斜面の反対側の面を、前記突き合わせ方向に対して垂直な垂直面としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、第１，第２のケースを互いに突き合わせることで、樹脂製の突起は容易に塑性変形してシール部となり、したがって、ケース同士を単に突き合わせるだけで、ケース相互間のシール性を高めつつ結合することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、ケース同士を突き合わせる際に、その突き合わせ方向に押し潰されるようにして突起が塑性変形するので、シール部を構成する突起の塑性変形部分は分散しにくくなって、シール性がより向上する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ケース同士の突き合わせ方向先端側が先細形状となっているので、ケース同士を突き合わせる際に、その突き合わせ方向先端側の先細部分によって突起の塑性変形が容易なものとなる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、突起を、内側に位置する一方の外周壁の突き合わせ方向先端部に設定する場合に比較して、水などのハウジング内部への浸入を、該浸入方向のより上流側で抑えることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、突起の傾斜面に相手側の他方のケースの先端が当接したときに、突起が塑性変形しやすく、かつ嵌合作業も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すセンサ装置の断面図である。
【図２】（ａ）は図１のセンサ装置におけるハウジングのベースの正面図、（ｂ）はセンサ装置におけるハウジングのケースの正面図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の突起を塑性変形させた状態を示す断面図である。
【図５】図１とはハウジング形状が多少異なるセンサ装置でのセンサモジュールの内部構造を示す断面図である。
【図６】図５のセンサ装置で水の浸入経路を示す断面図である。
【図７】図３に対し突起を２個設けた変形例を示す断面図である。
【図８】図７の２個の突起を塑性変形させた状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態を示すセンサ装置におけるハウジングに形成した突起周辺の断面図で、（ａ）はハウジングのベースとケースと嵌合した状態、（ｂ）は嵌合前の状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態を示すセンサ装置である圧力センサの断面図で、図２（ａ）に示すベース１と図２（ｂ）に示すカバー３とを互いに嵌合して図１に示すハウジング５を構成し、このハウジング５内にセンサ本体となるセンサモジュール７を収容している。なお、ベース１が第１のケースを、カバー３が第２のケースをそれぞれ構成し、これらはいずれも塑性変形可能な樹脂で構成している。
【００２０】
このセンサ装置は、例えば、浴槽の給湯器における水（または温水）の流路に取り付けて、流路内の圧力によって浴槽の水位を検出する水位センサに適用できる。
【００２１】
ベース１はカバー３に対向する側に開口部９を有し、カバー３もベース１に対向する側に開口部１１を有し、これら互いの開口部９，１１同士を対向させて突き合わせてベース１とカバー３とを嵌合して結合する。
【００２２】
また、ベース１は底壁１３を有し、この底壁１３の中央には、図１に示すように凹部１３ａを形成してあり、この凹部１３ａにセンサモジュール７を収容固定している。センサモジュール７の詳細については後述する。
【００２３】
ベース１は、図２（ａ）に示すように同図中で上下方向に長い長方形状を呈しており、下部を除く外周縁に嵌合凸部１５を形成している。この嵌合凸部１５は、底壁１３の外周縁から立ち上がる外周壁を構成している。嵌合凸部１５を形成していない開口部１１の下方は、センサモジュール７から引き出される端子１７に接続する図示しないコネクタの挿入用開放部１９となっている。
【００２４】
そして、本実施形態では、上記した嵌合凸部１５の先端面に、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、塑性変形可能な突起２１を、他の部分の成形時に一体成形している。突起２１は、先端側ほど細い先細の断面三角形状であり、嵌合凸部１５の全長にわたり形成している。なお、図２（ａ）では、突起２１を１本の線として示している。
【００２５】
なお、図２（ａ）中で、ベース１から左右両側に突出している符号２２で示すものは、本圧力センサを取付対象物に取り付けるためのブラケットである。
【００２６】
一方、カバー３は、上記した嵌合凸部１５に対応して外周縁に嵌合溝２３を設けている。この嵌合溝２３も嵌合凸部１５と同様に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示したコネクタの挿入用開放部１９に対応する挿入用開放部２５を除く周縁部に形成している。
【００２７】
このカバー３の嵌合溝２３に、前述したベース１の嵌合凸部１５を挿入して嵌合することで、ベース１とカバー３とが結合される。その際、嵌合凸部１５の先端面に一体化して設けてある突起２１は、図４のように先端の一部または全部が塑性変形して潰れた状態となり、この潰れた部分によってシール部Ｓを構成する。
【００２８】
また、図２に示す挿入用開放部１９，２５によって、図１に示すベース１とカバー３との嵌合状態では、前述した図示しないコネクタの挿入空間２７が形成され、この挿入空間２７の奥側の端部には、ベース１及びカバー３にそれぞれ隔壁２８，２９を形成している。このうち、ベース１側の隔壁２８に、センサモジュール７から引き出される端子１７を挿入配置する挿入凹部２８ａを形成している。
【００２９】
上記した隔壁２８，２９は、図２に示すように、センサモジュール７の周囲を囲むように全周にわたり形成している。このうちカバー３側の隔壁２９の図２（ｂ）中で上部及び左右両側部分は、その外側に位置する外周壁３１とで嵌合溝２３を形成することになる。外周壁３１は、カバー３の底壁３２の外周縁から立ち上がるようにして形成されている。
【００３０】
なお、センサモジュール７は、ベース１の底壁１３から突出する突起部３３，３５を、センサモジュール７の図２（ａ）中で上下両側に突出する端子部３７の端子板３７ａ，３７ｂに形成したかしめ孔に挿入してかしめにより固定する。
【００３１】
図５は、センサモジュール７の内部構造を示している。なお、この図５に示すセンサ装置は、ベース１とカバー３の構造が、前述した図１のものと若干異なっている。大きな違いは、ベース１側には、図１のものと同様に嵌合凸部１５を備えるが、カバー３側には、図１の嵌合溝２３を備えていない。すなわち、この構成では、嵌合凸部１５を外周壁３１の内側に入り込ませて嵌合することで、ベース１とカバー３とが嵌合固定される。
【００３２】
また、図１の嵌合溝２３を備えていないことから、隔壁２９は、コネクタの挿入空間２７に対応する部位のみに形成しており、この隔壁２９に、端子１７を挿入配置する挿入凹部２９ａを形成している。
【００３３】
図５の例においても、ベース１に形成した嵌合凸部１５の先端面に、図３と同様な塑性変形可能な突起２１を一体に形成してあり、ベース１とカバー３とを結合する際に、突起２１の先端の一部または全部が塑性変形して潰れた状態となる。
【００３４】
図５に示すように、センサモジュール７は、センサチップとしての圧力センサチップ４１と集積回路チップ４３とを、箱形のパッケージ４５内に封止材４７により封止されて格納されている。パッケージ４５の図５中で左側の開口にはカバー４９を設けている。
【００３５】
圧力センサチップ４１は、半導体基板（シリコン基板）を加工して薄膜状に形成されるダイヤフラム及びそのダイヤフラム上にブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子を備えている。このピエゾ抵抗素子と集積回路チップ４３と端子部３７とを、それぞれボンディングワイヤ５１により電気的に接続している。
【００３６】
パッケージ４５は、樹脂製であって封止材４７が封入される凹部５３ａを有する本体部５３を備え、この本体部５３の凹部５３ａの底部に沿って端子部３７を一体成形している。本体部５３の凹部５３ａと反対側には、円筒形状のオイル導入部５５を突出して形成してあり、このオイル導入部５５は、ベース１の凹部１３ａに形成した凹所５７内に挿入配置している。オイル導入部５５の外周部と凹所５７との間にはＯリング５９を介装している。Ｏリング５９は、凹部１３ａ側に設けてあるワッシャ６１によりパッケージ４５側への移動を規制している。
【００３７】
圧力センサチップ４１は、パッケージ４５のオイル導入部５５に対応する位置にあり、オイル導入部５５内には、圧力センサチップ４１側から該圧力センサチップ４１と反対側の先端面にわたりオイル導入通路６３を形成している。オイル導入通路６３の圧力センサチップ４１側の端部は、圧力センサチップ４１に設けたオイル導入凹部４１ａに連通している。
【００３８】
上記したオイル導入通路６３とオイル導入凹部４１ａ内に、流体からの圧力を圧力センサチップ４１に伝達するためのオイル６５を充填している。オイル６５は非腐食性を有しており、流体が腐食性を有するものであっても、流体と圧力センサチップ４１との間にオイル６５が介在することで、圧力センサチップ４１の腐食を抑えることができる。
【００３９】
一方、ベース１は、オイル導入部５５に対応する位置にてカバー３と反対側に向けて突出するポート部６７を備え、ポート部６７内には、オイル導入通路６３に連通する貫通孔６７ａを形成している。
【００４０】
水などの流体が、ポート部６７先端の開口部６７ｂより貫通孔６７ａ内に流入すると、オイル６５を介して圧力センサチップ４１のダイヤフラムが撓んでピエゾ抵抗素子に歪が生じる。そして、このピエゾ抵抗素子の歪によりピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化し、その変化に応じて検出される検出値を取り出すことで、流体の圧力を測定する。
【００４１】
このように構成したセンサ装置では、センサモジュール７を収容固定したベース１とカバー３とを、その互いに対向する開口部９，１１同士を突き合わせて嵌合固定する。このとき、図１の構造では、嵌合凸部１５が嵌合溝２３に入り込んで嵌合し、図５の構造では、嵌合凸部１５がカバー３の外周壁３１の内側に入り込んで嵌合する。その際、図１に対応する図４に示したように、嵌合凸部１５の先端面に設けた突起２１が相手側のカバー３の嵌合溝２３の底面（底壁３２）に当接して塑性変形し、その一部もしくは全部が潰れてシール部Ｓを形成する。
【００４２】
この場合、ベース１とカバー３とを突き合わせることで、樹脂製の突起２１は容易に塑性変形してシール部Ｓとなり、したがって、ケース同士（ベース１とカバー３）を単に突き合わせるだけで、ベース１とカバー３との間のシール性を高めつつこれら両者を結合固定できる。
【００４３】
これにより、センサ装置を、図５の例では、例えば図６のような上下関係で取り付けた状態で、ベース１とカバー３との間の隙間から浸入してくる水Ｗを、突起２１を塑性変形させたシール部Ｓによって阻止し、内部への水Ｗの浸入を抑えることができる。
【００４４】
突起２１を塑性変形させたシール部Ｓが存在しない場合には、ベース１の嵌合凸部１５とカバー３とが接触しているが、その互いに対向する面が全面にわたり、あるいは外周方向に連続して、接触するわけではなく、一部に隙間が形成されることは避けられないので、水の浸入を避けることは難しい。
【００４５】
これに対して本実施形態では、ベース１とカバー３との嵌合部分において、外周方向に連続して突起２１を潰したシール部Ｓを備えているので、ハウジング５の内部への水Ｗの浸入をより確実に抑えることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、突起２１が、ベース１とカバー３との突き合わせ方向に相当する嵌合凸部１５の突出方向の先端面に、該突出方向に向けて突出しているので、その突出方向に突起２１が塑性変形して潰れることになり、シール部Ｓを構成する突起２１の塑性変形部分が分散しにくくなって、シール性がより向上する。
【００４７】
また、本実施形態では、突起２１は、先細形状であり、先端が尖った断面三角形状としているので、ベース１とカバー３とを突き合わせる際に、その突き合わせ方向先端側の先細部分によって突起２１の塑性変形が容易なものとなる。その結果、突起２１の塑性変形部分の壁面への密着度が高まり、シール性がより向上する。
【００４８】
第１の実施形態の変形例として、前述した図３，図４に対応する図７，図８に示すように、突起２１を２個並べて設けてもよい。すなわち、突起２１を２個設けることで、二重のシール部Ｓを形成でき、シール性をさらに高めることができる。
【００４９】
なお、上記した第１の実施形態では、突起２１を、嵌合凸部１５の先端面に設けたが、この先端面に対向する位置のカバー２３側に設けてもよい。また、突起２１を、嵌合凸部１５の先端面と、この先端面に対向する位置のカバー２３側との双方に設けてもよいが、この場合には、嵌合凸部１５とカバー２３側とで、嵌合部分の外周方向に沿って突起２１を交互に配置することが望ましい。
【００５０】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、図５のＢ部の拡大した断面図に相当する図９（ａ）に示すように、ベース１における嵌合凸部１５の外側（図９（ａ）中で上部）の側面、すなわちベース１におけるカバー３の外周壁３１の内面に対向する側面に、外周壁３１に向けて突出する突起２１Ａを設けている。この突起２１Ａは、第１の実施形態の突起２１と同様に、嵌合凸部１５の全長にわたり設けている。
【００５１】
また、突起２１Ａは、ベース１とカバー３とを図９（ｂ）のように突き合せて嵌合させる際に、カバー３の外周壁３１の先端が当接する面が、先端側ほど外周壁３１の当接方向前方となるよう傾斜する傾斜面２１Ａａとし、この傾斜面２１Ａａの反対側の面を、当接方向に対してほぼ垂直な垂直面２１Ａｂとしている。
【００５２】
これにより、突起２１Ａの傾斜面２１Ａａに相手側のカバー３の外周壁３１の先端が当接したときに、突起２１Ａが塑性変形しやすく、かつ嵌合作業も容易となる。突起２１Ａが塑性変形しやすいことで、突起２１Ａの塑性変形部分の壁面への密着度が高まり、シール性がより向上する。
【００５３】
また、この場合、突起２１Ａが潰れて形成されるシール部ＳＡは、第１の実施形態における嵌合凸部１５の先端に形成されるシール部Ｓよりも、図６に示した水Ｗの浸入経路の上流側に位置している。このため、水Ｗのハウジング５内への浸入をより効果的に抑えることができる。
【００５４】
なお、上記した第２の実施形態では、突起２１Ａを、嵌合凸部１５に設けたが、図９（ｂ）の二点鎖線で示すように、カバー３における外周壁３１の嵌合凸部１５に対向する面に設けてもよく、嵌合凸部１５と外周壁３１との互いに対向する面の双方に設けてもよい。また、図１の例では、突起２１Ａは、嵌合凸部１５と外周壁３１との間だけでなく、嵌合凸部１５とその内側の隔壁２９との互いに対向する面の少なくともいずれか一方に設けてもよい。
【００５５】
なお、前記した各実施形態における突起２１や突起２１Ａは、ベース１やカバー３の他の部位と一体成形することで、成形型によって意識的に作製するが、これら突起２１や突起２１Ａを設ける部位を成形時の型のパーティングラインに設定することで、該パーティングラインに沿って形成される製品のバリを突起として利用することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１  ベース（第１のケース）
３  カバー（第２のケース）
５  ハウジング
９  ベースの開口部
１１  カバーの開口部
１３  ベースの底壁
１５  ベースの嵌合凸部（外周壁）
２１，２１Ａ  突起
２１Ａａ  突起の傾斜面
２１Ａｂ  突起の垂直面
３１  カバーの外周壁
３２  カバーの底壁
４１  圧力センサチップ（センサチップ）
Ｓ，ＳＡ  シール部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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