(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を流れる流体の圧力を検出する継手を備え、前記配管内の流体の圧力を前記継手に開口された圧力導入孔を通じ、ダイヤフラムおよび液封室内に密封されたオイルを介して、圧力検出素子に伝える液封型圧力センサであって、
前記液封室内にオイルを充填するためのオイル充填用パイプの先端部の端面が、オイル充填後にＶ字状の端面に圧潰された後、
前記圧潰された端面の被封止部分の一端から他端に向かって、小径ビームによるレーザ光を照射し、他端側で小径ビームのビーム径相当の被封止部分を残して前記一端からの被封止部分をレーザ溶接により封止形成し、
次に、前記封止部分の一端から他端に向かって、小径ビームによるレーザ光を照射し、前記一端から前記他端までの被封止部分を前記レーザ溶接により封止形成することを特徴とする液封型圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液封型圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物理量である圧力、荷重を電圧、電流といった電気信号に変換するのに、圧力センサが広く使用されている。この圧力センサは、ダイヤフラムと称される薄い円盤の歪みの変化を電気抵抗の変化に変換して、その抵抗変化を電気信号として取り出すものである。このような圧力センサでは、ダイヤフラムの僅かな歪みで圧力検出を行なうことができるので、長期にわたり優れた安定性を維持することができるとともに、小型化、軽量化が図れるため、取付箇所に場所を選ばないといった利点もある。
【０００３】
この種の圧力センサでは、ダイヤフラムで仕切られる液封室内にオイルなどの非圧縮性流体が封入されるとともに、ピエゾ抵抗型圧力センサなどによる圧力検出素子が固定設置され、ダイヤフラムに作用する流体圧を、液封室内の流体を介して圧力検出素子に伝え、これにより、被測定側流体エリアの流体圧が検出されている。この種の圧力センサは、例えば、特公平６−６５９７４号公報に詳しく記載されている。
【０００４】
ここに開示された圧力センサでは、液封型圧力センサの液封室内にオイルを封入するのに、オイル充填用の中空パイプが設けられ、このパイプを介してオイルが充填されるとともに、オイルの充填がなされた後に、オイルを充填した中空パイプに溶接や半田を施すことにより、中空パイプの開口端を閉塞し、これにより流体と外気との間を完全に遮断するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような圧力センサは、オイル充填用パイプの先端部が、単に平坦に潰されてから、その被封止部分が半田や溶接により封止されていた。
ところが、このように平坦に潰された部分を封止する圧力センサでは、流体による内圧がかかる度にこの潰された部分を開こうとする力が内方から作用するため、繰り返し使用していると、疲労が生じ、割れが発生したりして、液漏れが発生する場合がある。そのため、高圧用としては不向きであるという不具合を有していた。
【０００６】
一方、このような従来の封止方法では、溶接や半田を行なう作業工程中に、まだ封止されていない部分からオイルが流出して、液封室内のオイル充填量が減少してしまうという問題があった。また、溶接や半田による封止工程中に、溶接熱などによりオイル充填用パイプ内のオイルが加熱されて蒸気化し、オイル充填用パイプより外部へ吹き出るオイルにより溶接等による封止が確実に行なえなくなることもあった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑み、オイルの漏れを可及的に少なくすることが可能で長期間にわたって信頼性、安定性が高く、ひいては高圧力を検出するにも適用可能な液封型圧力センサを提供することを目的としている。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る液封型圧力センサは、配管を流れる流体の圧力を検出する継手を備え、前記配管内の流体の圧力を前記継手に開口された圧力導入孔を通じ、ダイヤフラムおよび液封室内に密封されたオイルを介して、圧力検出素子（センサチップ４０）に伝える液封型圧力センサであって、
前記液封室内にオイルを充填するためのオイル充填用パイプの先端部の端面が、オイル充填後にＶ字状の端面に圧潰された後、
前記圧潰された端面の被封止部分の一端から他端に向かって、小径ビームによるレーザ光を照射し、他端側で小径ビームのビーム径相当の被封止部分を残して前記一端からの被封止部分をレーザ溶接により封止形成（第１工程）し、
次に、前記封止部分の一端から他端に向かって、小径ビームによるレーザ光を照射し、前記一端から前記他端までの被封止部分を前記レーザ溶接により封止形成（第２工程）することを特徴としている。
【００１４】
このような構成の圧力センサであれば、流体による内圧が繰り返し作用するとしても、潰し部のたわみを少なくすることができるので、オイルの漏れを可及的に防止することができる。したがって、高圧力の測定にも適用可能であるとともに、長期間に亘って、信頼性、安定性を高く維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る液封型圧力センサの一実施例について説明する。図１および図２は本発明の一実施例による液封型圧力センサを示したものである。
【００１６】
この液封型圧力センサは、圧力検出エレメント１０と、継手２０と、コネクタハウジング３０との結合体により構成されている。
上記圧力検出エレメント１０は、金属製のエレメント本体１１を有し、この本体１１の中央開口１２にハーメチックガラス１３が固着されている。圧力検出エレメント１０の一方の端面には、金属ダイヤフラム１４の外周縁部が溶接によって固着され、さらにダイヤフラム１４の下方に、連通孔１６を有する保護カバー１５が取り付けられている。このような構造において、エレメント本体１１の中央開口部分に、ハーメチックガラス１３と金属ダイヤフラム１４との間に、オイルが封入される液封室１７が画成されている。
【００１７】
上記ハーメチックガラス１３の液封室１７に対向する面部には、ワンチップ構造のセンサチップ４０が接着剤などによって固着されている。また、ハーメチックガラス１３には、センサチップ４０に対する信号の入出力を行なうための複数個のリードピン１８とオイル充填用パイプ１９とが貫通して装着され、これらはハーメチック処理されて固定されている。
【００１８】
上記リードピン１８は、図示されていないワイヤによってセンサチップ４０と電気的に接続され、センサチップ４０の外部出力端子や外部入力端子を構成している。また、リードピン１８には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）３１が電気的に接続され、また、このＦＰＣ３１とコネクタハウジング３０の接続端子３２とが電気的に接続されている。
【００１９】
一方、オイル充填用パイプ１９は、液封室１７にオイルを充填する充填口として使用されるもので、オイル充填後に先端部１９ａが、以下のようにして液密に封止される。
以下に、このオイル充填用パイプ１９の先端部１９ａの封止方法について、図３、図４を参照して説明する。
【００２０】
先ず、オイル充填用パイプ１９によるオイルの充填が終了したら、オイル充填用パイプ１９の先端部１９ａを、専用のジグを用いて、断面Ｕ字状に圧潰する。なお、この場合に、先ず図４に示したように、パイプ１９を横断する方向に向かって筋状に圧潰し、ここに仮封止部５０を設けてから、その先端側を断面Ｕ字状に圧潰することもできる。このように仮封止部５０を設ければ、後に行なう溶接あるいは半田による封止工程中に、オイル充填用パイプ１９の圧潰端面５２からオイルが流出することが回避される。
【００２１】
また、このように、先端部近傍に、仮封止部５０を設ければ、仮封止部５０より先端側にオイルが残存するとしても、その量は僅かであるため、後に圧潰端面５２に溶接あるいは半田を施したとしても、その作業中に多量のオイルが吹き出すことがない。したがって、吹き出しオイルによって、溶接などによる封止が不完全になることが防止される。
【００２２】
さらに、溶接により圧潰端面５２を封止する場合には、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、溶接作業を２回に分けて行なうこともできる。
すなわち、先ず、溶接を行なう一回目の第１工程では、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、略Ｕ字状に圧潰した圧潰端面５２の被封止部分５３のうち、一部５３ａを残して他の部分をシーム溶接Ｗ１する。
【００２３】
次いで、この第１工程のシーム溶接Ｗ１が終了してから所定時間経過した後に、図５（Ｃ）に示したように、被封止部分５３の全体をシーム溶接Ｗ２する。なお、この第２工程のシーム溶接Ｗ２でオイル充填用パイプ１９の先端部１９ａにおける被封止部分５３を完全に封止することができる。
このような第１工程のシーム溶接Ｗ１と、第２工程のシーム溶接Ｗ２とは、それぞれ小径ビームＢａによるレーザ光を照射して行なうことができる。ここで、小径ビームＢａのビーム径は、０．３ｍｍ程度であり、被封止部分５３の一方の端部から照射されれば良い。第１工程のシーム溶接Ｗ１が行なわれない一部５３ａの大きさは、小径ビームＢａのビーム径相当であればよい。また、第２工程のシーム溶接Ｗ２は、原理的には、一部５３ａのみの溶接で良いが、溶接封止の確実性を増すために、被封止部分５３の一方の端部より再度、重複して行なうこともできる。
【００２４】
このように封止すれば、圧潰端面５２の両端部が弧状に湾曲されることにより、被封止部分５３を構成する内側壁と外側壁との間の接触面積が広く確保されるとともに、接触面が曲線状に形成されるので、材料力学的に、被封止部分が平坦面である場合に比べてその内方に圧力が作用しても両壁間を広げようとする力に対して耐えることができる。よって、このような封止構造であれば、繰り返し使用したとしても、オイル漏れを可及的に防ぐことができる。
【００２５】
また、仮にこの実施例の図４に示したように、パイプ１９を横断する方向に仮封止部５０を設けた場合には、溶接で封止する場合、あるいは半田により封止する場合のいずれであっても、これらの封止工程中に、オイル充填用パイプ１９からオイルが流出することが効果的に防止される。
しかも、上記実施例では、第１工程中のシーム溶接Ｗ１は、被封止部分５３の一部５３ａを残して他の部分の溶接が行なわれるので、この先端部内にオイルが残存していても、第２工程の溶接を行なう前に、シーム溶接が行なわれていない部分５３ａからオイルを逃がすことができる。したがって、これにより、若干の時間が経過した後に行なわれる第２工程のシーム溶接Ｗ２では、オイルが吹き出すことがなく、これにより、溶接封止を確実に実行することができる。
【００２６】
このように、本実施例では、長期間に亘って漏れが発生しない信頼性、確実性の高いパイプ封止を提供することができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、２回の工程に分けてシーム溶接する場合について説明したが、図６に示したように、長楕円ビーム集光レンズ６０を使用すれば、圧潰端面５２の被封止部分５３の全域に亘って長楕円ビームＢｂによるレーザ光を照射して被封止部分５３の全体を一気に溶接封止することもできる。
【００２７】
この場合は、一気溶接であるため、先端側の圧潰部内にオイルが残存していても、そのオイルが吹き出すことがなく、パイプ先端の溶接封止を確実に行なうことができる。
また、上記実施例では、オイル充填用パイプ１９の先端部１９ａを断面略Ｕ字状に圧潰しているが、これに代え、図７に示したように、先端部１９ａを、断面Ｖ字状に圧潰することもできる。先端部１９ａをこのように圧潰したとしても、上記実施例と同様の作用効果を奏することができる。この場合にも、長期に亘り、オイルの漏れを防止し、信頼性、確実性の高いパイプ封止を提供することができる。
【００２８】
また、上記実施例では、断面Ｕ字状に圧潰する場合を例にして、仮封止部５０を設けることを説明したが、先端部１９ａを断面Ｖ字状に圧潰する場合であっても、このような仮封止部５０を設けることもできる。しかしながら、この仮封止部５０を設けることは何ら限定されず、一回の操作でＵまたはＶに圧潰することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液封型圧力センサによれば、オイル充填用パイプの先端部分が断面Ｖ字状に圧潰された後、この部分が溶接により封止されているので、この部分に高圧のオイル圧が内部に作用するとしても、先端部が平坦な場合に比べて材料のたわみを少なくすることができ、オイル漏れを可及的に防止することができる。したがって、高圧が作用したとしても、その高圧に耐えることができ、高圧力を検知する圧力センサの提供に寄与することができる。
【００３０】
また、被封止部分を溶接するにあたり、２回の工程に分けて溶接するようにすれば、先端側にオイルが残存するとしても、このオイルを第１工程で溶接されなかった部分からオイルを逃がすことができる。したがって、第２工程の溶接を行なう場合に、オイルが吹き出すことがなく、溶接封止を確実に実行することができる。よって、長期にわたりオイル漏れのない信頼性、確実性の高いパイプ封止を行なうことができる。
【００３１】
また、小径ビームで照射すれば、このような２段階で行なうシーム溶接を容易に行なうことができる。
また、長楕円ビーム又は円径ビームをオーバーフォーカスしたビームによるレーザ光で照射するようにすれば、一回の照射で全てを封止することができ、作業が容易である。
また、本発明に係る液封型圧力センサによれば、これまで高圧力の検出には不向きであった圧力センサの測定範囲を広げることができ、また、低圧力を検出する場合であっても、その信頼性を長期にわたり維持することができ、液漏れなどが生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例によるオイル充填用パイプの封止方法が適用された液封型圧力センサの断面図である。
【図２】図２は図１に示した液封型圧力センサの要部拡大断面図である。
【図３】図３は図１に示したオイル充填用パイプの先端部の封止構造を示した斜視図である。
【図４】図４は他の実施例による図３の断面相当図である。
【図５】図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図１に示したオイル充填用パイプの封止方法を行なう順番で示した圧潰端面の正面図である。
【図６】図６は本発明の他の実施例による封止方法を示す説明図である。
【図７】図７は本発明の他の実施例による液封型圧力センサのオイル充填用パイプの先端部分の斜視図である。
【符号の説明】
１０    圧力検出エレメント
１１    エレメント本体
１４    金属ダイヤフラム
１５    ダイヤフラム保護カバー
１７    液封室
１９    オイル充填用パイプ
１９ａ  先端部
２０    継手
３０    コネクタハウジング
３２    接続端子
５０    仮封止部
５２    圧潰端面
５３ａ  一部
５３    被封止部分
６０    長楕円ビーム集光レンズ
Ｂａ    小径ビーム
Ｂｂ    長楕円ビーム
【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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