特開 2023-62403 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023062403

(43)【公開日】2023-05-08

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/14 20060101AFI20230426BHJP

   H05K 7/14 20060101ALI20230426BHJP

【ＦＩ】

G01L19/14

H05K7/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021172358

(22)【出願日】2021-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 佑介

【テーマコード（参考）】

2F055

5E348

【Ｆターム（参考）】

2F055AA40

2F055BB20

2F055CC60

2F055DD20

2F055EE40

2F055FF45

2F055GG25

5E348AA02

5E348AA03

5E348AA40

(57)【要約】

【課題】センサ装置における基板と電源部との接続を安定させる。
【解決手段】センサ装置１００は、センサ部と電気的に接続される基板１と、基板１に電力を供給する電池１０と、基板１に取り付けられる第１コネクタ１６と、電池１０に取り付けられ第１コネクタ１６に着脱可能に嵌合する第２コネクタ１７と、基板１及び電池１０を収容するケース２０と、を備え、ケース２０は、基板１及び電池１０を収容する収容空間Ｓを形成する本体部２１と、収容空間Ｓを封止するように本体部２１に取り付けられるキャップ部３０と、を有し、キャップ部３０には、第２コネクタ１７に対峙して、第１コネクタ１６から離脱する方向へ移動する第２コネクタ１７に接触することで第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との離脱を規制するストッパ部３１が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ部と、
前記センサ部と電気的に接続される基板と、
前記基板に電力を供給する電源部と、
前記基板と前記電源部とを電気的に接続するコネクタ部と、
前記基板及び前記電源部を収容するケースと、を備え、
前記コネクタ部は、前記基板に取り付けられる第１コネクタと、前記電源部に取り付けられ前記第１コネクタに着脱可能に嵌合する第２コネクタと、を有し、
前記ケースは、
前記基板及び前記電源部を収容する収容空間を形成する本体部と、
前記収容空間を封止するように前記本体部に取り付けられるキャップ部と、を有し、
前記キャップ部には、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタの一方に対峙して、互いに離脱する方向へ移動する前記第１コネクタ及び前記第２コネクタの一方に接触することで前記第１コネクタと前記第２コネクタとの離脱を規制するストッパ部が設けられることを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記キャップ部の前記ストッパ部は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの着脱方向において隙間を空けて前記第１コネクタ又は前記第２コネクタに対峙し、
前記着脱方向における前記隙間の大きさは、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの嵌合長さよりも小さく形成されることを特徴とするセンサ装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のセンサ装置であって、
前記キャップ部には、基板の端部が挿入される溝が形成されることを特徴とするセンサ装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載のセンサ装置であって、
前記キャップ部は、前記電源部を保持するホルダ部を有することを特徴とするセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハウジング内の基板と電池とが、コネクタによって接続されるセンサユニットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５３４８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のようなセンサユニットは、例えば振動が作用する環境下で使用されることがある。このセンサユニットでは、基板と電池とはコネクタによって接続されるため、振動によってコネクタが外れ、基板と電池との電気的接続が遮断されるおそれがある。

【0005】

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、センサ装置における基板と電源部との接続を安定させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、センサ装置であって、センサ部と、センサ部と電気的に接続される基板と、基板に電力を供給する電源部と、基板と電源部とを電気的に接続するコネクタ部と、基板及び電源部を収容するケースと、を備え、コネクタ部は、基板に取り付けられる第１コネクタと、電源部に取り付けられ第１コネクタに着脱可能に嵌合する第２コネクタと、を有し、ケースは、基板及び電源部を収容する収容空間を形成する本体部と、収容空間を封止するように本体部に取り付けられるキャップ部と、を有し、キャップ部には、第１コネクタ及び第２コネクタの一方に対峙して、互いに離脱する方向へ移動する第１コネクタ及び第２コネクタの一方に接触することで第１コネクタと第２コネクタとの離脱を規制するストッパ部が設けられることを特徴とする。

【0007】

また、本発明は、キャップ部のストッパ部が、第１コネクタと第２コネクタとの着脱方向において隙間を空けて第１コネクタ又は第２コネクタに対峙し、着脱方向における隙間の大きさは、第１コネクタと第２コネクタとの嵌合長さよりも小さく形成されることを特徴とする。

【0008】

これらの発明では、離脱するように第１コネクタ又は第２コネクタが移動しても、キャップ部のストッパ部が移動する第１コネクタ又は第２コネクタに接触して、第１コネクタと第２コネクタとの離脱が規制される。

【0009】

また、本発明は、キャップ部には、基板の端部が挿入される溝が形成されることを特徴とする。

【0010】

この発明では、振動などによる基板のガタつきを抑制できる。

【0011】

また、本発明は、キャップ部が、電源部を保持するホルダ部を有することを特徴とする。

【0012】

この発明では、電源部の姿勢を安定させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、センサ装置の基板と電源部との接続を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る圧力センサの部分断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る圧力センサの分解斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る圧力センサのコネクタ部の周辺を示す拡大断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る圧力センサのコネクタ部の端子の接触状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るセンサ装置１００について説明する。

【0016】

本実施形態では、センサ装置１００が圧力センサである場合について説明する。

【0017】

図１及び図２に示すように、センサ装置１００は、測定項目となる物理量として圧力を検出するセンサ部４と、抵抗やコンデンサなどの電子部品５が実装される基板１と、基板１上に設けられた電気回路に電力を供給する電源部としての電池１０と、基板１と電池１０とを電気的に接続するコネクタ部１５と、基板１及び電池１０を収容するケース２０と、を備える。

【0018】

センサ部４は、基板１と電気的に接続される。基板１には、センサ部４によって検出された圧力を電気信号に変換して図示しないコントローラへ出力するための電気回路が形成される。なお、本実施形態では、複数の基板（具体的には、二つの基板である。以下、二つの基板をそれぞれ「第１基板１ａ」、「第２基板１ｂ」と称する。）を接合することによって基板１が構成されているが、基板１は一枚の基板で構成されていてもよい。

【0019】

電池１０は、コネクタ部１５を通じて基板１と電気的に接続されることで、基板１上に設けられた電気回路に電気を供給する。

【0020】

コネクタ部１５は、基板１に取り付けられて基板１に電気的に接続される第１コネクタ１６と、配線１８を通じて電池１０に電気的に接続される第２コネクタ１７と、を有する。本実施形態では、基板１側の第１コネクタ１６がメスのコネクタ、電池１０側の第２コネクタ１７がオスのコネクタである。第１コネクタ１６は、基板１に対して固定されており、基板１に対して相対移動しないように構成される。第２コネクタ１７は、配線１８を介して電池１０と接続されており、電池１０に対して相対移動が可能である。

【0021】

図３は、コネクタ部１５周辺を示す拡大断面図である。図４は、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との嵌合状態を示す図であり、図３とは異なる断面を示す。図３及び図４に示すように、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７とは、着脱可能に嵌合する。

【0022】

図４に示すように、第１コネクタ１６は、金属製であって筒状に形成される一対のメスの端子１６ａ，１６ｂを有する。第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂは、第１コネクタ１６に形成される凹部１６ｃ内に突出して設けられる。

【0023】

第２コネクタ１７は、金属製であって第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂに挿入されるピン状に形成される一対のオスの端子１７ａ，１７ｂを有する。第２コネクタ１７の端子１７ａ，１７ｂは、第２コネクタ１７に形成される凹部１７ｃ内に突出して設けられる。

【0024】

第１コネクタ１６の凹部１６ｃに第２コネクタ１７を挿入すると共に、第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂに第２コネクタ１７の端子１７ａ，１７ｂを挿入するようにして、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７とが嵌合する。これにより、第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ，１７ｂとが接触して電気的に接続される。第１コネクタ１６と第２コネクタ１７とは、後述するケース２０の本体部２１の中心軸に沿った方向において着脱されるように構成される。本体部２１の中心軸に沿った方向が、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との着脱方向である。

【0025】

ケース２０は、金属または樹脂によって形成される。ケース２０は、図１及び図２に示すように、一端に開口２１ａを有する有底筒状に形成される本体部２１と、本体部２１の開口２１ａを封止するように本体部２１に取り付けられるキャップ部３０と、を有する。

【0026】

本体部２１は、円筒状に形成された筒部２１ｂと、筒部２１ｂの一端を塞ぐ底部２１ｃと、底部２１ｃから筒部２１ｂとは反対側に突出する円筒状の突出部２１ｄと、を備える。筒部２１ｂ内には、基板１、電池１０、及び後述するマウント部材６を収容する収容空間Ｓが形成される。突出部２１ｄ内には、センサ部４が収容される（図２参照）。本体部２１の底部２１ｃには、センサ部４と基板１とを接続する配線が挿通される貫通孔（図示せず）が設けられる。

【0027】

キャップ部３０は、本体部２１の開口２１ａに挿入され、本体部２１にスナップリング９を係止することで抜け止めされる。図１に示すように、キャップ部３０には、基板１の第２基板１ｂの端部が挿入される溝３０ａが形成される。第２基板１ｂの端部は、溝３０ａの底部に対してケース２０の本体部２１の軸方向に接触している。また、図２に示すように、キャップ部３０は、電池１０を保持するホルダ部３５を備える。ホルダ部３５は、略半円筒形状に形成される。電池１０は、ホルダ部３５に挿入されることで保持される。なお、キャップ部３０に設けられる溝３０ａは必須の構成ではなく、キャップ部３０に溝３０ａが設けられていなくてもよい。

【0028】

図１に示すように、ケース２０の本体部２１の内周面とキャップ部３０の外周面との間には、シール部材としてのＯリング７が設けられる。これにより、本体部２１とキャップ部３０とによって、密閉された収容空間Ｓが形成される。

【0029】

キャップ部３０には、図３に示すように、コネクタ部１５の着脱方向（本体部２１の中心軸方向）において、隙間Ｇを空けて第２コネクタ１７に対峙するストッパ部３１が設けられる。より具体的には、ストッパ部３１は、第２コネクタ１７の一部に対して着脱方向に対峙する。つまり、ストッパ部３１とは、本体部２１の軸方向視において、第２コネクタ１７の一部と重複するように設けられる。なお、ストッパ部３１は、第１基板１ａとは接触しておらず、ストッパ部３１と第１基板１ａとの間にも、着脱方向に隙間が形成される。

【0030】

ストッパ部３１と第２コネクタ１７との間の隙間Ｇのコネクタ部１５の着脱方向に沿った寸法Ｌ１（図３参照）は、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との嵌合長さＬ２（図４参照）よりも小さい。

【0031】

嵌合長さＬ２とは、図４に示すように、第２コネクタ１７が第１コネクタ１６の最奥部まで挿入された状態（図４に示す状態であって、第２コネクタ１７が第１コネクタ１６に接触してそれ以上挿入できない状態）から、第２コネクタ１７を第１コネクタ１６から抜き出して第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ、１７ｂとの接続が遮断されるまでの着脱方向における距離である。言い換えれば、嵌合長さＬ２は、第２コネクタ１７が第１コネクタ１６の最奥部まで挿入された状態において第１コネクタ１６の端子１６ａ、１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ、１７ｂとが着脱方向にオーバーラップする長さに相当する。

【0032】

また、図１に示すように、ストッパ部３１とは反対側のキャップ部３０の端面には、キャップ部３０を本体部２１に取り付ける際に工具等が係止される係止部３２が設けられる。係止部３２は、本体部２１の中心軸に沿って延びる円柱状の突起であり、ケース２０の外部に露出する。係止部３２には、工具等を係止するための係止穴３２ａが形成される。係止穴３２ａを通じて工具を係止部３２に係止させて、本体部２１の軸方向に沿ってキャップ部３０を本体部２１に対して進退させることで、本体部２１にキャップ部３０を着脱することができる。

【0033】

センサ部４は、図２に示すように、センサ本体４１と、カラー４２と、Ｏリング４３と、を備える。Ｏリング４３は、センサ本体４１の外周に設けられ、センサ本体４１の外周面と突出部２１ｄの内周面との間をシールする。また、カラー４２は、Ｏリング４３の軸方向の移動を規制する。

【0034】

マウント部材６は、筒部２１ｂの内周面に沿う外形を有する。マウント部材６には、基板１の第１基板１ａの端部が挿入される溝６ａ（図１参照）と、センサ部４と基板１とを接続する配線が挿通される貫通孔（図示省略）と、が設けられる。マウント部材６は、底部２１ｃに固定されて筒部２１ｂ内に収容される。

【0035】

次に、センサ装置１００の組み立てについて説明する。なお、以下の組み立て手順は、一例を示すものであり、適宜順序を入れ替えることが可能である。

【0036】

まず、マウント部材６を本体部２１内に収容し、本体部２１の底部２１ｃに接するようにして接着や圧入等により固定する。

【0037】

次に、基板１の一端（第１基板１ａの端部）をマウント部材６に形成された溝６ａに挿入する。このとき、基板１とセンサ本体４１とを接続する配線を、マウント部材６の貫通孔と本体部２１の貫通孔を通じて突出部２１ｄに挿通する。

【0038】

次に、電池１０をホルダ部３５に挿入し、基板１上に設けられた第１コネクタ１６と電池１０に接続された第２コネクタ１７とを嵌合する。

【0039】

その後、本体部２１にＯリング７を取り付け、基板１の他端（第２基板１ｂの端部）を溝３０ａに挿入するようにしてキャップ部３０を本体部２１の開口２１ａに挿入する。最後に、スナップリング９を本体部２１に取り付ける。また、基板１とセンサ本体４１とを接続し、センサ部４を突出部２１ｄに挿入し、取り付ける。

【0040】

このようにして組み立てられたセンサ装置１００では、基板１は、マウント部材６の溝６ａとキャップ部３０の溝３０ａとによって両端が保持される。これにより、センサ装置１００に振動などが作用しても、基板１が本体部２１内でガタつくことを防止できる。

【0041】

また、センサ装置に振動などが作用すると、主に第２コネクタが第１コネクタから離間するようにして移動して、コネクタ部の嵌合が解除されるおそれがある。

【0042】

これに対し、センサ装置１００では、キャップ部３０のストッパ部３１と第２コネクタ１７との間の隙間Ｇの大きさＬ１は、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との嵌合長さＬ２（第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ，１７ｂとがオーバーラップする長さ）よりも小さい。このため、振動によって第２コネクタ１７が第１コネクタ１６から離間するように移動しても、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との嵌合が解除される（言い換えれば、第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ、１７ｂとが非接触となる）よりも先に、キャップ部３０のストッパ部３１が第２コネクタ１７に接触する。これにより、第１コネクタ１６の端子１６ａ，１６ｂと第２コネクタ１７の端子１７ａ、１７ｂとが非接触となることが防止される。つまり、本体部２１にキャップ部３０が適切に取り付けられた状態では、ストッパ部３１によって第２コネクタ１７が移動できる範囲が制限され、コネクタ部１５の嵌合が解除できない状態となる。これによりコネクタ部１５の嵌合、ひいては、基板１と電池１０との電気的接続を安定化することができる。

【0043】

また、コネクタ部１５の嵌合が不完全（不適切）であると、第２コネクタ１７は、コネクタ部１５が適切に嵌合している状態（図４に示す状態）と比較して、第１コネクタ１６からキャップ部３０側に離間して位置する。ストッパ部３１が第２コネクタ１７に対峙するように設けられるため、コネクタ部１５の嵌合が不完全であると、センサ装置１００の組み立てにおいて、ストッパ部３１が第２コネクタ１７に接触して、キャップ部３０を本体部２１に適切に取り付けることができなくなる。このように、センサ装置１００の組み立ての際、不完全に嵌合したコネクタ部１５の第２コネクタ１７にストッパ部３１が干渉してキャップ部３０が本体部２１に取り付けられなくなることで、コネクタ部１５の嵌合が不適切であることを容易に気づくことが可能となる。よって、センサ装置１００の組立不良を防止することができる。

【0044】

次に、本実施形態の変形例について説明する。

【0045】

上記実施形態では、センサ装置１００は、圧力センサであるが、これに限定されるものではない。センサ装置１００は、温度センサ、流量センサ、変位センサなどその他の任意のセンサ装置であってもよい。

【0046】

また、上記実施形態では、電池１０に接続される第１コネクタ１６がメスのコネクタであり、基板１に接続される第２コネクタ１７がオスのコネクタである。これに対し、上記実施形態とは反対に、電池１０に接続される第１コネクタ１６をオスのコネクタとし、基板１に接続される第２コネクタ１７をメスのコネクタとしてもよい。

【0047】

また、上記実施形態では、ストッパ部３１は、キャップ部３０の一部として形成される。つまり、ストッパ部３１は、キャップ部３０と一体である。これに対し、ストッパ部３１は、キャップ部３０とは別体に形成されて、キャップ部３０に取り付けられるようにして設けられてもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、マウント部材６を本体部２１と別体に構成した場合を例に説明したが、マウント部材６と本体部２１とを一体に構成してもよい。

【0049】

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

【0050】

センサ装置１００は、センサ部４と、センサ部４と電気的に接続される基板１と、基板１に電力を供給する電池１０と、基板１と電池１０とを電気的に接続するコネクタ部１５と、基板１及び電池１０を収容するケース２０と、を備え、コネクタ部１５は、基板１に取り付けられる第１コネクタ１６と、電池１０に取り付けられ第１コネクタ１６に着脱可能に嵌合する第２コネクタ１７と、を有し、ケース２０は、基板１及び電池１０を収容する収容空間Ｓを形成する本体部２１と、収容空間Ｓを封止するように本体部２１に取り付けられるキャップ部３０と、を有し、キャップ部３０には、第１コネクタ１６及び第２コネクタ１７の一方に対峙して、互いに離脱する方向へ移動する第１コネクタ１６及び第２コネクタ１７の一方に接触することで第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との離脱を規制するストッパ部３１が設けられる。

【0051】

また、センサ装置１００では、キャップ部３０のストッパ部３１は、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との着脱方向において隙間Ｇを空けて第１コネクタ１６又は第２コネクタ１７に対峙し、着脱方向における隙間Ｇの大きさＬ１は、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との嵌合長さＬ２よりも小さく形成される。

【0052】

これらの構成では、互いに離脱するように第１コネクタ１６及び／又は第２コネクタ１７が移動しても、キャップ部３０のストッパ部３１が移動する第１コネクタ１６又は第２コネクタ１７に接触して、第１コネクタ１６と第２コネクタ１７との離脱が規制される。したがって、センサ装置１００の基板１と電池１０との接続を安定させることができる。

【0053】

また、センサ装置１００では、キャップ部３０には、基板１の端部が挿入される溝３０ａが形成される。

【0054】

この構成では、振動などによる基板１のガタつきを抑制できる。

【0055】

また、センサ装置１００では、キャップ部３０は、電池１０を保持するホルダ部３５を有する。

【0056】

この構成では、センサ装置１００において電池１０の姿勢を安定させることができる。したがって、基板１と電池１０との接続をより一層安定させることができる。

【0057】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0058】

１００…センサ装置、１…基板、４…センサ部、１０…電池（電源部）、１５…コネクタ部、１６…第１コネクタ、１７…第２コネクタ、２０…ケース、２１…本体部、３０…キャップ部、３１…ストッパ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】