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TW202035960A - 感測器組件及物理量測定裝置 - Google Patents

感測器組件及物理量測定裝置 Download PDF

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TW202035960A
TW202035960A TW108143169A TW108143169A TW202035960A TW 202035960 A TW202035960 A TW 202035960A TW 108143169 A TW108143169 A TW 108143169A TW 108143169 A TW108143169 A TW 108143169A TW 202035960 A TW202035960 A TW 202035960A
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川瀬信亮
鈴木寿紀
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日商長野計器股份有限公司
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Abstract

本發明之感測器組件(10)具備：感測器模組(12)，其具有筒體部(121)及隔膜(122)，該筒體部(121)被導入被測定流體，該隔膜(122)具有與被測定流體接觸之第1面(122A)及配置檢測部(123)之第2面(122B)；接頭(11)，其形成有將被測定流體導入感測器模組(12)之壓力導入孔；筒狀之底座構件(13)，其包圍感測器模組(12)之周圍；電子電路部(14)，其安裝於底座構件(13)且接收自檢測部(123)輸出之檢測信號；及溫度感測器(15)，其與電子電路部(14)電性連接；溫度感測器(15)具有：溫度檢測元件(151)，其檢測溫度；及導線(152)，其將溫度檢測元件(151)與電子電路部(14)電性連接；於底座構件(13)設置可收容溫度檢測元件(151)及導線(152)之收容部(133)。

Description

感測器組件及物理量測定裝置
本發明係關於一種感測器組件及物理量測定裝置。
已知有組裝有溫度感測器之壓力測定裝置(例如文獻1(日本專利特開2004-279371號公報)、文獻2(日本專利特開2006-194683號公報)、文獻3(日本專利特開2009-281915號公報)、文獻4(日本專利特開2012-242208號公報))。
於文獻1～4之壓力測定裝置中，在壓力導入孔安裝有溫度感測器，該壓力導入孔係為了向壓力檢測元件導入壓力而形成於殼體。藉此，可準確地測定向壓力檢測元件導入之被測定流體之溫度。
然，於壓力測定裝置中，由於測定值因溫度而異，故有時會進行溫度修正。此時，有將溫度感測器安裝於對自壓力檢測元件輸出之檢測信號進行處理之電路基板，基於該溫度感測器之溫度測定值進行溫度修正之情況。
於此情形時，設置於隔膜之應變計等壓力檢測元件與電路基板之間藉由空間隔開，故就安裝於該電路基板之溫度感測器而言，無法測定壓力檢測部之準確之溫度，難以進行適當之溫度修正。
因此，想到利用文獻1～4之壓力測定裝置之技術，以藉由溫度感測器測定出之被測定流體之溫度進行溫度修正。
然而，例如，於被測定流體為高溫之情形時，溫度感測器暴露於高溫之被測定流體，另一方面，配置於隔膜之未暴露於被測定流體之側之面的壓力檢測元件雖經傳導來自被測定流體之熱，但藉由周邊之空氣而冷卻，因此於壓力檢測元件與溫度感測器附近，溫度有時不同。因此，於文獻1～4之壓力測定裝置中，存在無法利用溫度感測器準確地測定壓力檢測元件之溫度，而無法進行適當之溫度修正之問題。
本發明之目的在於提供一種可實現適當之溫度修正之感測器組件及物理量測定裝置。
本發明之感測器組件具備：感測器模組，其具有筒體部及隔膜，該筒體部被導入被測定流體，該隔膜設置於上述筒體部之前端側，具有與上述被測定流體接觸之第1面及設置於上述第1面之相反側且配置檢測部之第2面；接頭，其供安裝上述感測器模組，且形成有將上述被測定流體導入上述感測器模組之壓力導入孔；筒狀之底座構件，其安裝於上述接頭且包圍上述感測器模組之周圍；電子電路部，其安裝於上述底座構件且接收自上述檢測部輸出之檢測信號；及溫度感測器，其與上述電子電路部電性連接；上述溫度感測器具有：溫度檢測元件，其檢測溫度；及導線，其使上述溫度檢測元件與上述電子電路部電性連接；於上述底座構件設置可收容上述溫度檢測元件及上述導線之收容部。
於本發明中，溫度感測器之溫度檢測元件收容於筒狀之底座構件之收容部，該筒狀之底座構件包圍具有檢測部之感測器模組之周圍。藉此，可於感測器模組之被導入被測定流體之側之相反側、即配置有檢測部之側，將溫度檢測元件配置於感測器模組之附近。因此，例如，即便被測定流體為高溫，因溫度檢測元件與檢測部同樣地藉由周圍之空氣而冷卻，故可準確地測定檢測部之溫度。因此，可對藉由檢測部檢測出之被測定流體之壓力進行適當之溫度修正。
又，溫度檢測元件及導線可收容於底座構件之收容部，故無須為了配置溫度檢測元件及導線而於接頭設置其等之收容部，可使接頭之加工變得容易。再者，底座構件係例如利用樹脂材料等製作，藉此，可容易地形成收容溫度檢測元件及導線之收容部。
於本發明之感測器組件中，較佳為上述底座構件於內周側具有定位凸部，於上述接頭，在與上述定位凸部對應之位置設置有與上述定位凸部卡合之定位凹部。
於該構成中，在組裝底座構件與接頭時，使底座構件之定位凸部卡合於接頭之定位凹部，藉此可將底座構件相對於接頭進行定位。因此，於組裝底座構件與接頭時，可無需定位裝置等，可使感測器組件之製造變得容易。
於本發明之感測器組件中，較佳為於上述收容部，設置有槽部、收容凹部及連通孔，該槽部形成於上述底座構件之外周側且收容上述導線，該收容凹部形成於上述底座構件之內周側且收容上述溫度檢測元件，該連通孔將上述槽部與上述收容凹部連通，上述收容凹部形成於上述定位凸部。
於該構成中，在底座構件之內周側設置有收容溫度檢測元件之收容凹部，故可將溫度檢測元件配置於感測器模組之附近。因此，可測定感測器模組之準確之溫度。又，收容凹部形成於定位凸部，故無須個別進行用於形成定位凸部及收容凹部之加工，而可容易地製作底座構件。
於本發明之感測器組件中，較佳為上述導線具有第1導線及第2導線，於上述槽部，在上述第1導線及上述第2導線之間設置有突狀導引部。
於該構成中，第1導線及第2導線隔著突狀導引部配置於相互相反側，故可防止第1導線與第2導線之短路。因此，無須對該等配線實施被覆等絕緣處理，可使感測器組件之製造變得容易。
本發明之物理量測定裝置具備上述感測器組件、供安裝上述感測器組件之筒狀殼體、及與上述電子電路部電性連接之信號傳遞構件。
於本發明中，可獲得與上述相同之效果。
又，於本發明中，在感測器組件之狀態下，具備感測器模組、電子電路部及溫度感測器，故可於將該感測器組件組裝於物理量測定裝置之前進行感測器模組之溫度修正及溫度特性之確認。因此，可於進行了感測器模組之溫度修正及溫度特性之確認之狀態下保管感測器組件，可提高物理量測定裝置之製造效率。
基於圖式對本發明之一實施形態進行說明。
圖1係表示本實施形態之物理量測定裝置1之概略之立體圖，圖2係表示物理量測定裝置1之概略之剖視圖。
如圖1及圖2所示，物理量測定裝置1具備筒狀殼體2、蓋構件3、電路基板4、信號傳遞構件5及感測器組件10。
[筒狀殼體] 筒狀殼體2係形成為圓筒狀之金屬製構件，具有周面部21、設置於沿著中心軸R之一端部之第1開口22、及設置於另一端部之第2開口23。再者，筒狀殼體2不限定於形成為圓筒狀，例如可形成為四角筒狀或六角筒狀等多角筒狀。
[蓋構件] 蓋構件3係金屬製之所謂連接器型之構件，具備蓋本體31及筒狀部32。蓋本體31形成為有底圓筒狀，且開口端側以熔接之方式連接於筒狀殼體2之第2開口23側。再者，蓋本體31不限定於以熔接之方式連接於筒狀殼體2，例如，蓋本體31能以螺合之方式連接於筒狀殼體2。
又，於蓋本體31之底面，設置有與筒狀部32連通之連通部311。筒狀部32係將內周面設為收容信號傳遞構件5之安裝孔321。
再者，蓋構件3不限定於上述構成之構件，例如，可為設置有接線板之接線盒型之構件或構成為可實現無線輸出之構件。
[電路基板] 電路基板4具有基板本體41、及配置於基板本體41之電子零件42。
基板本體41係將沿著筒狀殼體2之中心軸R之方向設為長邊方向之平面矩形狀之板構件，於其正面形成有省略圖示之配線圖案等。
於本實施形態中，基板本體41具有相互平行地配置之第1基板411及第2基板412。並且，該等第1基板411及第2基板412係藉由省略圖示之保持構件保持。再者，基板本體41不限定於上述構成，例如，基板本體41可包含1片基板，抑或包含3片以上之基板。
電子零件42接收來自感測器組件10之檢測信號，且設置於第2基板412。並且，電子零件42藉由省略圖示之配線等與下述感測器組件10之電子電路部14電性連接。
[信號傳遞構件] 信號傳遞構件5具有圓筒構件51及終端端子52。
圓筒構件51配置於蓋構件3之筒狀部32之內周側。
終端端子52於圓筒構件51之內部設置有複數個。於本實施形態中，終端端子52設置有4個。再者，終端端子52不限定於上述構成，例如，終端端子52可設置1個，抑或設置5個以上。
又，終端端子52藉由省略圖示之配線等與電路基板4之電子零件42電性連接。藉此，終端端子52經由電子零件42與下述感測器組件10之電子電路部14電性連接。
再者，圓筒構件51不限定於形成為圓筒狀，例如可形成為四角筒狀或六角筒狀等多角筒狀。
[感測器組件] 圖3係表示感測器組件10之概略之立體圖，圖4係表示感測器組件10之概略之分解立體圖，圖5係表示於圖3中之A-A線處切斷之感測器組件10之概略之剖視圖。
如圖2～圖5所示，感測器組件10具有接頭11、感測器模組12、底座構件13、電子電路部14及溫度感測器15，且安裝於筒狀殼體2。
[接頭] 接頭11係金屬製構件，以覆蓋筒狀殼體2之第1開口22之方式安裝於筒狀殼體2。於本實施形態中，接頭11以熔接之方式接合於筒狀殼體2之第1開口22側之端部。再者，接頭11與筒狀殼體2不限定於藉由熔接來接合，例如，可將接頭11以螺合之方式安裝於筒狀殼體2。
於接頭11，形成有導入被測定流體之壓力導入孔111。又，接頭11之一端部為自中心沿徑向延伸而形成、且與扳手等工具卡合之工具卡合部112，另一端部為與省略圖示之被安裝部螺合之公螺紋部113。
又，於接頭11，在與下述底座構件13之定位凸部134對應之位置，設置有與該定位凸部134卡合之定位凹部114。
再者，接頭11之另一端部不限於設為公螺紋部113，例如亦可設為母螺紋部。進而，接頭11之另一端部亦可構成為藉由熔接而安裝於被安裝部。
[感測器模組] 感測器模組12係金屬製構件，具有筒體部121、隔膜122及檢測部123。
筒體部121安裝於接頭11之一端側。又，筒體部121與接頭11之壓力導入孔111連通，被導入被測定流體。
隔膜122一體地設置於筒體部121之前端側，具有與被測定流體接觸之第1面122A及設置於第1面122A之相反側之第2面122B。
檢測部123設置於隔膜122之第2面122B。於本實施形態中，檢測部123包含所謂之應變計，藉此，構成為可檢測導入筒體部121之被測定流體之壓力。
再者，感測器模組12並不限定於金屬製構件，例如可為陶瓷製構件。
[底座構件] 圖6係表示底座構件13之概略之立體圖。
如圖3～圖6所示，底座構件13係合成樹脂製構件，具有底座構件本體部131、板狀部132及定位凸部134。再者，底座構件13不限定於合成樹脂製構件，例如可為金屬製或陶瓷製構件。
底座構件本體部131形成為圓筒狀，以包圍感測器模組12之方式配置。再者，底座構件本體部131不限定於形成為圓筒狀，例如可形成為四角筒狀或六角筒狀等多角筒狀。
板狀部132以自底座構件本體部131之周面向四方突出之方式設置有4個。於本實施形態中，板狀部132之各者與底座構件本體部131一體地設置。並且，如下所述，於設置了4個之板狀部132中之1個板狀部132之內周側設置有定位凸部134，因此可將底座構件13相對於接頭11及感測器模組12進行定位。
又，於設置了4個之板狀部132中之1個板狀部132，設置有收容下述溫度感測器15之溫度檢測元件151及導線152之收容部133。關於收容部133之詳細情況將於下文進行敍述。
定位凸部134於設置有收容部133之板狀部132之內周側，設置於與接頭11之定位凹部114對應之位置。並且，藉由使定位凸部134與接頭11之定位凹部114卡合，可將底座構件13相對於接頭11進行定位。即，定位凸部134作為防止底座構件13相對於接頭11旋動之旋轉止擋部發揮功能。
[收容部] 於收容部133，設置有槽部1331、收容凹部1332、連通孔1333及突狀導引部1334。
槽部1331形成於板狀部132之外周側，供收容下述溫度感測器15之導線152。又，於槽部1331，於中央部設置有突狀導引部1334。
收容凹部1332於板狀部132之內周側形成於定位凸部134。於收容凹部1332，收容有下述溫度感測器15之溫度檢測元件151。即，收容部133構成為可藉由槽部1331及收容凹部1332收容溫度感測器15之溫度檢測元件151及導線152。
連通孔1333於槽部1331中，貫通底座構件本體部131及板狀部132之內周側與外周側而設置。藉此，可將溫度感測器15自底座構件本體部131及板狀部132之外周側跨及內周側而配置。
[電子電路部] 電子電路部14係圓盤狀之板構件，以於底座構件13之一端側，覆蓋感測器模組12之隔膜122之方式配置。於電子電路部14，形成有省略圖示之配線圖案等，且電性連接有溫度感測器15。又，電子電路部14藉由省略圖示之配線等與感測器模組12及電路基板4電性連接。藉此，可將自感測器模組12及溫度感測器15輸入之檢測信號輸出至電路基板4。
又，電子電路部14亦可不經由電路基板4地與外部機器電性連接。藉此，可於將感測器組件10組裝於物理量測定裝置1之前之狀態、即感測器組件10之狀態下，將感測器模組12及溫度感測器15之檢測信號輸出至外部機器。因此，可於藉由外部機器進行溫度修正及溫度特性之確認之狀態下保管感測器組件10。
[溫度感測器] 溫度感測器15具有溫度檢測元件151及導線152。
溫度檢測元件151包含所謂之測溫電阻器，於底座構件13之內周側即感測器模組12側，收容於收容凹部1332。藉此，溫度檢測元件151於感測器模組12之未被導入被測定流體之側、即配置有檢測部123之側，配置於感測器模組12之附近。因此，例如，即便被測定流體為高溫，溫度檢測元件151亦可與檢測部123同樣地藉由周圍之空氣而冷卻，因此可準確地測定檢測部123之溫度。再者，溫度檢測元件151不限定於包含測溫電阻器，只要構成為能夠測定溫度即可。
導線152係電性連接溫度檢測元件151與電子電路部14之配線，具有第1導線152A及第2導線152B。並且，第1導線152A及第2導線152B於收容部133之槽部1331隔著突狀導引部1334配置於相互相反側。藉此，第1導線152A及第2導線152B不接觸，因此即便不實施被覆等絕緣處理，亦可防止短路。
[感測器組件之組裝方法] 其次，基於圖3～圖6對感測器組件10之組裝方法進行說明。
首先，將感測器模組12之筒體部121安裝於接頭11之一端側。
其次，以包圍安裝於接頭11之感測器模組12之方式配置底座構件13。此時，以底座構件13之定位凸部134與接頭11之定位凹部114卡合之方式，配置底座構件13。藉此，將底座構件13相對於接頭11進行定位。再者，於本實施形態中，利用接著劑將底座構件13固定於接頭11。
繼而，將連接有溫度感測器15之電子電路部14配置於底座構件13之一端側。此時，以溫度檢測元件151收容於收容凹部1332，且第1導線152A及第2導線152B隔著突狀導引部1334配置於相互相反側之方式，配置電子電路部14。
最後，藉由省略圖示之配線等將感測器模組12之檢測部123與電子電路部14電性連接。
於如上所述之本實施形態中，可獲得以下之效果。
(1)於本實施形態中，溫度感測器15之溫度檢測元件151收容於筒狀之底座構件13之收容部133，該筒狀之底座構件13包圍具有檢測部123之感測器模組12之周圍。藉此，可於感測器模組12之被導入被測定流體之側之相反側、即配置有檢測部123之側，將溫度檢測元件151配置於感測器模組12之附近。因此，例如即便被測定流體為高溫，溫度檢測元件151亦可與檢測部123同樣地藉由周圍之空氣而冷卻，因此可準確地測定檢測部123之溫度。因此，可對藉由檢測部123檢測出之被測定流體之壓力進行適當之溫度修正。 又，溫度檢測元件151及導線152可收容於底座構件13之收容部133，因此無須為了配置溫度檢測元件151及導線152而於接頭11設置其等之收容部，可使接頭11之加工變得容易。再者，於本實施形態中，底座構件13係例如合成樹脂製，因此可容易地形成收容溫度檢測元件151及導線152之收容部133。
(2)於本實施形態中，在組裝底座構件13與接頭11時，使底座構件13之定位凸部134卡合於接頭11之定位凹部114，藉此可將底座構件13相對於接頭11進行定位。因此，於組裝底座構件13與接頭11時，可無需定位裝置等，可使感測器組件10之製造變得容易。
(3)於本實施形態中，因於底座構件13之內周側設置有收容溫度檢測元件151之收容凹部1332，故可將溫度檢測元件151配置於感測器模組12之附近。因此，可測定感測器模組12之準確之溫度。又，因收容凹部1332形成於定位凸部134，故無須個別地進行用於形成定位凸部134及收容凹部1332之加工，可容易地製作底座構件13。
(4)於本實施形態中，因第1導線152A及第2導線152B隔著突狀導引部1334配置於相互相反側，故可防止第1導線152A與第2導線152B之短路。因此，無須對該等配線實施絕緣處理，可使感測器組件10之製造變得容易。
(5)於本實施形態中，在感測器組件10之狀態下，具備感測器模組12、溫度感測器15及電子電路部14，故可於將該感測器組件10組裝於物理量測定裝置1之前進行感測器模組12之溫度修正及溫度特性之確認。因此，可於已進行感測器模組12之溫度修正及溫度特性之確認之狀態下保管感測器組件10，可提高物理量測定裝置1之製造效率。
[變化例] 再者，本發明不限定於上述各實施形態，可達成本發明之目的之範圍內之變化、改良等皆包含於本發明中。
於上述實施形態中，溫度感測器15設有1個，但不限定於此，例如，溫度感測器15亦可設置複數個。於此情形時，亦可於底座構件13，以與各個溫度感測器15對應之方式設置複數個收容部133。
上述實施形態中，在底座構件13中，收容凹部1332形成於定位凸部134，但不限定於此，例如，收容凹部1332與定位凸部134可分開設置。進而，本發明亦包含不設置定位凸部134之情形。於此情形時，亦可不於接頭11設置定位凹部114。
於上述實施形態中，在底座構件13中，在槽部1331設置有突狀導引部1334，但不限定於此。例如，可形成與第1導線152A及第2導線152B對應之導槽。
上述實施形態中，在底座構件13中，以自底座構件本體部131之周面向四方突出之方式設置有4個板狀部132，於該板狀部132中之1個設置有收容部133，但不限定於此。例如，板狀部132可僅設置1個，抑或設置4個以上。進而，本發明亦包含未於底座構件本體部131設置板狀部132之情形。於此情形時，收容部133亦可設置於底座構件本體部131。
於上述實施形態中，溫度感測器15之溫度檢測元件151配置於感測器模組12之附近，但不限定於此。例如，溫度檢測元件151可抵接於接頭11之側面而配置，亦可抵接於感測器模組12之筒體部121之側面而配置。又，溫度檢測元件151與接頭11及感測器模組12稍隔間隙地配置之情形亦包含於本發明。
於上述實施形態中，筒狀殼體2、接頭11及蓋構件3係金屬製，但不限定於此，例如，該等構件可由合成樹脂形成。
於上述實施形態中，物理量測定裝置1構成為能夠測定被測定流體之壓力，但不限定於此，例如可構成為能夠測定差壓。
1:物理量測定裝置 2:筒狀殼體 3:蓋構件 4:電路基板 5:信號傳遞構件 10:感測器組件 11:接頭 12:感測器模組 13:底座構件 14:電子電路部 15:溫度感測器 21:周面部 22:第1開口 23:第2開口 31:蓋本體 32:筒狀部 41:基板本體 42:電子零件 51:圓筒構件 52:終端端子 111:壓力導入孔 112:工具卡合部 113:公螺紋部 114:定位凹部 121:筒體部 122:隔膜 122A:第1面 122B:第2面 123:檢測部 131:底座構件本體部 132:板狀部 133:收容部 134:定位凸部 151:溫度檢測元件 152:導線 152A:第1導線 152B:第2導線 311:連通部 321:安裝孔 411:第1基板 412:第2基板 1331:槽部 1332:收容凹部 1333:連通孔 1334:突狀導引部 R:中心軸
圖1係表示本發明之一實施形態之物理量測定裝置之概略之立體圖。 圖2係表示上述實施形態之物理量測定裝置之概略之剖視圖。 圖3係表示上述實施形態之感測器組件之概略之立體圖。 圖4係表示上述實施形態之感測器組件之概略之分解立體圖。 圖5係表示於圖3中之A-A線處切斷所得之感測器組件之概略的剖視圖。 圖6係表示上述實施形態之底座構件之概略之立體圖。
10:感測器組件
11:接頭
12:感測器模組
13:底座構件
14:電子電路部
15:溫度感測器
112:工具卡合部
113:公螺紋部
114:定位凹部
121:筒體部
122:隔膜
122B:第2面
123:檢測部
131:底座構件本體部
132:板狀部
133:收容部
151:溫度檢測元件
152:導線
152A:第1導線
152B:第2導線
1331:槽部
1332:收容凹部
1333:連通孔
1334:突狀導引部

Claims (5)

  1. 一種感測器組件，其特徵在於具備： 感測器模組，其具有筒體部及隔膜，該筒體部被導入被測定流體，該隔膜設置於上述筒體部之前端側，具有與上述被測定流體接觸之第1面及設置於上述第1面之相反側且配置檢測部之第2面； 接頭，其供安裝上述感測器模組，且形成有將上述被測定流體導入上述感測器模組之壓力導入孔； 筒狀之底座構件，其安裝於上述接頭且包圍上述感測器模組之周圍； 電子電路部，其安裝於上述底座構件且接收自上述檢測部輸出之檢測信號；及 溫度感測器，其與上述電子電路部電性連接；且 上述溫度感測器具有：溫度檢測元件，其檢測溫度；及導線，其使上述溫度檢測元件與上述電子電路部電性連接； 於上述底座構件設置可收容上述溫度檢測元件及上述導線之收容部。
  2. 如請求項1之感測器組件，其中 上述底座構件於內周側具有定位凸部， 於上述接頭，在與上述定位凸部對應之位置設置有與上述定位凸部卡合之定位凹部。
  3. 如請求項2之感測器組件，其中 於上述收容部，設置有槽部、收容凹部及連通孔，該槽部形成於上述底座構件之外周側且收容上述導線，該收容凹部形成於上述底座構件之內周側且收容上述溫度檢測元件，該連通孔將上述槽部與上述收容凹部連通， 上述收容凹部形成於上述定位凸部。
  4. 如請求項3之感測器組件，其中 上述導線具有第1導線及第2導線， 於上述槽部，在上述第1導線及上述第2導線之間設置有突狀導引部。
  5. 一種物理量測定裝置，其具備請求項1至4中任一項之感測器組件、供安裝上述感測器組件之筒狀殼體、及與上述電子電路部電性連接之信號傳遞構件。
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