特開 2024-176202 圧力センサ用細管の接着構造

(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】P2024176202

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】圧力センサ用細管の接着構造

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/00 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

G01L19/00 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 2023094568

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】津嶋 鮎美

(72)【発明者】

【氏名】東條 博史

(72)【発明者】

【氏名】三浦 夏琳

(72)【発明者】

【氏名】木田 のぞみ

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055AA40

2F055BB05

2F055CC02

2F055DD04

2F055EE40

2F055FF43

2F055GG12

2F055HH05

(57)【要約】

【課題】接着面の濡れ性にかかわらず接着剤塗布後の状態を均質とし、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性が一定となる圧力センサ用細管の接着構造を提供する。
【解決手段】圧力センサのセンサ素子１３と、センサ素子１３に形成された導圧孔１７と、導圧孔１７に挿入された導圧用細管１４と、センサ素子１３の導圧孔１７が開口する接着面１９に導圧用細管１４の一部が覆われるように塗布され、導圧用細管１４をセンサ素子１３に接着する接着剤１５とを備える。導圧孔１７の周囲に接着剤１５が濡れ拡がることを規制する規制部２０が形成されている。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力センサのセンサ素子と、
前記センサ素子に形成された導圧孔と、
前記導圧孔に挿入された導圧用細管と、
前記センサ素子の前記導圧孔が開口する接着面に前記導圧用細管の一部が覆われるように塗布され、前記導圧用細管を前記センサ素子に接着する接着剤とを備え、
前記導圧孔の周囲に前記接着剤が濡れ拡がることを規制する規制部が形成されていることを特徴とする圧力センサ用細管の接着構造。

【請求項2】

請求項１に記載の圧力センサ用細管の接着構造において、
さらに、前記センサ素子は、前記導圧孔を囲む溝を有し、
前記規制部は、前記導圧孔が開口する前記接着面と前記溝との境界になる前記溝の開口縁によって構成されていることを特徴とする圧力センサ用細管の接着構造。

【請求項3】

請求項１に記載の圧力センサ用細管の接着構造において、
さらに、前記センサ素子は、前記接着面が先端面となる凸部を有し、
前記規制部は、前記接着面と前記凸部の側面との境界になる角部によって構成されていることを特徴とする圧力センサ用細管の接着構造。

【請求項4】

請求項１に記載の圧力センサ用細管の接着構造において、
さらに、前記センサ素子は、前記接着面が内側底面となる凹部を有し、
前記規制部は、前記凹部の内壁によって構成されていることを特徴とする圧力センサ用細管の接着構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ素子に導圧用の細管を接着剤によって接着する際に採る圧力センサ用細管の接着構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の圧力センサとしては、例えば特許文献１に記載されているように、被測定流体の圧力をセンサ素子に伝達するにあたって導圧用の細管を使用するものがある。この導圧用の細管は、センサ素子に形成された導圧孔に挿入され、接着剤によってセンサ素子に接着されている。接着剤は、センサ素子の導圧孔が開口する接着面に導圧用の細管の一部が覆われるように塗布されている。

【0003】

接着剤の塗布は、塗布量、塗布位置を制御するために、ディスペンサーを用いて行われている。ディスペンサーによって接着面に塗布された接着剤は、接着面に濡れ拡がるとともに、導圧用の細管に沿って盛り上がるようになる。接着剤の濡れ性は、センサ素子の表面の処理状況によって変わることが知られている。接着剤の濡れ性を変える原因となる処理状況としては、有機物付着の有無、センサ素子表面の洗浄の有無あるいは洗浄の度合い、粘着テープ貼付け履歴の有無、センサ素子への高温印加の有無などの状況がある。また、接着剤の濡れ性は、センサ素子の処理状況の他に、センサ素子の最終処理からの経過時間が原因で変わることがある。例えば、接着面の有機汚染状況や酸化膜の形成状態が経時的に変化することが原因で濡れ性が変わる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１８７０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

接着面における接着剤の濡れ性が様々な原因で変わるために、接着剤を複数の接着部にディスペンサーによって同一の塗布条件で塗布したとしても、濡れ拡がった接着剤の大きさや形状が複数の接着部で一致することは少なく、接着剤の濡れ拡がりに偏りが生じるという問題があった。例えば、図１１（Ａ）に示すように、一つのセンサ素子１に２本の細管２が設けられている場合、細管２毎に塗布された接着剤３が互いに繋がってしまうことがある。また、図１１（Ｂ）に示す２箇所の接着部４のうち、左側の接着部４のように接着剤３の濡れ拡がりが抑えられる場合と、右側の接着部４のように接着剤３の一部が他の部分より広く濡れ拡がる場合もある。

【0006】

また、導圧用の細管２をセンサ素子１に接着するにあたっては、接着剤３を塗布する際にディスペンサー（図示せず）のノズルを接近させることが可能な箇所が限られているために、接着剤３を細管２に対して同心円が保たれるように塗布することは難しい。このことも接着剤３の塗布範囲に偏りが生じてしまう原因の一つであった。例えば、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、接着剤３が細管２と同心円状に濡れ拡がることができず、細管２が接着剤３の盛り上がり部分（フィレット部）３ａの中心から外れる場合がある。図１２（Ａ）は斜視図、図１２（Ｂ）は平面図である。

【0007】

このようにセンサ素子１に対する接着剤３の塗布位置や濡れ拡がりの状態が不均一であると、接着剤３が硬化した後に形状も不均一となり、接着剤３が充分に機能しなくなるおそれがある。例えば、センサ素子１と細管２との熱膨張係数の違いにより生じる熱応力や、センサ素子１内が高圧になった際に生じる引張力に対する耐性が低くなり、センサ素子１が破損するおそれがある。また、細管２から接着剤３を介してセンサ素子１に伝わる力の伝達状態が接着部４毎に異なるようになり、センサ素子１の特性がばらついてしまう。

【0008】

本発明の目的は、接着面の濡れ性にかかわらず接着剤塗布後の状態を均質とし、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性が一定となる圧力センサ用細管の接着構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的を達成するために本発明に係る圧力センサ用細管の接着構造は、圧力センサのセンサ素子と、前記センサ素子に形成された導圧孔と、前記導圧孔に挿入された導圧用細管と、前記センサ素子の前記導圧孔が開口する接着面に前記導圧用細管の一部が覆われるように塗布され、前記導圧用細管を前記センサ素子に接着する接着剤とを備え、前記導圧孔の周囲に前記接着剤が濡れ拡がることを規制する規制部が形成されているものである。

【0010】

本発明は、前記圧力センサ用細管の接着構造において、さらに、前記センサ素子は、前記導圧孔を囲む溝を有し、前記規制部は、前記導圧孔が開口する前記接着面と前記溝との境界になる前記溝の開口縁によって構成されていてもよい。

【0011】

本発明は、前記圧力センサ用細管の接着構造において、さらに、前記センサ素子は、前記接着面が先端面となる凸部を有し、前記規制部は、前記接着面と前記凸部の側面との境界になる角部によって構成されていてもよい。

【0012】

本発明は、前記圧力センサ用細管の接着構造において、さらに、前記センサ素子は、前記接着面が内側底面となる凹部を有し、前記規制部は、前記凹部の内壁によって構成されていてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、接着剤の濡れ拡がる範囲が規制部によって規制され、センサ素子の接着面の濡れ性にかかわらず接着剤塗布後の状態が均質となる。このため、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性が一定となる圧力センサ用細管の接着構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１の実施の形態による圧力センサ用細管の接着構造を示す斜視図である。

【図2】図２は、図３におけるセンサ素子のII－II線断面図である。

【図3】図３は、センサ素子の平面図である。

【図4】図４は、圧力センサ用細管の接着構造の断面図である。

【図5】図５は、第２の実施の形態による圧力センサ用細管の接着構造を示す斜視図である。

【図6】図６は、図７におけるセンサ素子のIV－IV線断面図である。

【図7】図７は、センサ素子の平面図である。

【図8】図８は、圧力センサ用細管の接着構造の断面図である。

【図9】図９は、第３の実施の形態による圧力センサ用細管の接着構造の断面図である。

【図10】図１０は、センサ素子の断面図である。

【図11】図１１は、濡れ性が均等でない接着面に塗布された接着剤の平面形状を示す平面図である。

【図12】図１２は、細管に対して偏って塗布された接着剤を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る圧力センサ用細管の接着構造の一実施の形態を図１～図４を参照して詳細に説明する。
図１に示す接着構造１１は、圧力センサ１２を構成するセンサ素子１３に導圧用細管１４を接着剤１５によって接着する際に採用する接着構造である。センサ素子１３は、パッケージ１６の中に収容され、パッケージ１６とともに圧力センサ１２を構成する。

【0016】

センサ素子１３には、２本の導圧用細管１４が接続されている。このセンサ素子１３は、導圧用細管１４の中に満たされた圧力伝達媒体（図示せず）を介して伝達された被測定流体の圧力を測るものである。このセンサ素子１３は、２本の導圧用細管１４を備えていることにより、高圧側の被測定用流体の圧力と、低圧側の被測定用流体との差圧を測ることができる。

【0017】

図２に示すように、センサ素子１３には、二つの導圧孔１７と、これらの導圧孔１７をそれぞれ囲む溝１８とが形成されている。導圧孔１７は、導圧用細管１４が挿入される孔である。導圧孔１７の一端は、センサ素子１３の一端面１３ａに開口し、他端は、センサ素子１３の内部に設けられた図示していないダイアフラムによって閉塞されている。
導圧孔１７を囲む溝１８は、図３に示すように、センサ素子１３の一端面１３ａに導圧孔１７を中心とする円環状に形成されている。この実施の形態においては、センサ素子１３の一端面１３ａのうち、溝１８と導圧孔１７との間に形成された一部が接着面１９となり、この接着面１９に接着剤１５が塗布される。この実施の形態によるセンサ素子１３には、二つの導圧孔１７の周囲にそれぞれ同一の大きさ、同一の形状の溝１８が形成されている。
導圧用細管１４は、断面形状が円形の管で、導圧孔１７に挿入された状態で接着剤１５によってセンサ素子１３に接着されている。

【0018】

接着剤１５は、例えばエポキシ樹脂系のものを使用することができる。この実施の形態による接着剤１５は、導圧孔１７が開口する接着面１９に図示していないディスペンサーによって高い精度で計量されて塗布されている。接着剤１５を塗布するにあたっては、図４に示すように、導圧用細管１４の一部が接着剤１５によって覆われ、接着剤１５が表面張力により盛り上がるように行っている。

【0019】

接着面１９に塗布された接着剤１５は、接着面１９と溝１８との境界になる溝１８の開口縁１８ａによって濡れ拡がることが規制される。このため、接着剤１５は、接着面１９の上で塗布量に基づく高さとなるように表面張力によって盛り上がり、導圧用細管１４が中心に位置する平面視円形の山形状に塗布される。この実施の形態によれば、開口縁１８ａが接着剤１５の濡れ拡がりを規制する規制部２０となる。

【0020】

センサ素子１３の２箇所の接着面１９は、面積が同一となるように形成されている。このため、２本の導圧用細管１４をセンサ素子１３に接着するにあたって、２箇所の接着部において、接着剤１５が濡れ拡がる範囲、盛り上がる接着剤１５の高さなどが一致し、硬化後の接着剤１５の形状が略等しくなる。すなわち、接着面１９の濡れ性にかかわらず、接着剤塗布後の状態が２箇所の接着部において均質となる。このことは、センサ素子１３を大量生産する場合であっても全てのセンサ素子１３において接着部の品質が等しくなることを意味する。

【0021】

全ての接着部において接着剤１５が均等にかつ充分に塗布されるから、全ての接着部において接着剤１５の形状、大きさなどがばらつくことがない。このため、全ての接着部において接着剤１５が設計通りとなるように充分機能するから、センサ素子１３への熱応力の伝達や耐圧強度のばらつきが抑制されるとともに、導圧用細管１４とセンサ素子１３との熱膨張係数の違いにより生じる熱応力や、センサ素子１３内が高圧になった際に生じる引張力に対する耐性が向上する。この実施の形態で示すように導圧用細管１４を２本備えたセンサ素子１３においては、高圧側と低圧側の釣り合いがとれるため、いわゆるキャンセルアウトが可能となる。
したがって、この実施の形態によれば、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性がばらつくことを抑制可能な圧力センサ用細管の接着構造を提供することができる。

【0022】

この実施の形態においては、溝１８の開口縁１８ａで表面張力が働いて接着剤１５が堰き止められるから、接着剤１５を少なく塗布した場合と多く塗布した場合とで平面視円形の山形状を呈する接着剤１５の外径（フィレット径）が同一となる。このため、接着剤１５の塗布量を設定するうえで自由度が高い。

【0023】

（第２の実施の形態）
接着剤の濡れ拡がりを規制する規制部は、図５～図８に示すように構成することができる。図５～図８において、図１～図４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図５に示すセンサ素子２１は、一端面２１ａの２箇所にそれぞれ円柱状の凸部２２が形成されている。図６および図７に示すように、凸部２２の中心部には導圧孔１７が形成されている。この導圧孔１７に導圧用細管１４が挿入され、接着剤１５が図示していないディスペンサーによって凸部２２の先端面２２ａに塗布されている。この実施の形態においては、凸部２２の先端面２２ａが接着面１９となる。接着剤１５は、第１の実施の形態を採るときに用いたものと同一のものを使用することができる。

【0024】

先端面２２ａ（接着面１９）に塗布された接着剤１５は、先端面２２ａ（接着面１９）と凸部２２の側面２２ｂ（外周面）との境界になる角部２２ｃまで濡れ拡がり、導圧用細管１４が中心に位置する平面視円形の山形状に表面張力によって盛り上がる。この実施の形態において、導圧孔１７の周囲に接着剤１５が濡れ拡がることを規制する規制部２０は、角部２２ｃによって構成される。
このため、この実施の形態においても、複数の接着部において接着面１９の濡れ性に依存することなく接着剤１５が接着面１９の全域に均等に塗布されるから、全ての接着部において接着剤１５が設計通りとなるように充分機能するようになる。

【0025】

したがって、センサ素子２１への熱応力の伝達や耐圧強度のばらつきが抑制されるとともに、導圧用細管１４とセンサ素子２１との熱膨張係数の違いにより生じる熱応力や、センサ素子２１内が高圧になった際に生じる引張力に対する耐性が向上する。
この結果、この実施の形態においても、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性がばらつくことを抑制可能な圧力センサ用細管の接着構造を提供することができる。

【0026】

また、この実施の形態においては、凸部２２の角部２２ｃで表面張力が働いて接着剤１５が堰き止められるから、接着剤１５を少なく塗布した場合と多く塗布した場合とで平面視円形の山形状を呈する接着剤１５の外径（フィレット径）が同一となる。このため、接着剤１５の塗布量を設定するうえで自由度が高い。

【0027】

（第３の実施の形態）
接着剤の濡れ拡がりを規制する規制部は、図９および図１０に示すように構成することができる。図９および図１０において、図１～図８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

【0028】

図９に示すセンサ素子３１は、導圧用細管１４が導出される端部とは反対側の端部に圧力室３２を有している。圧力室３２は、図１０に示すように、導圧孔１７が開口する座繰り部３３と、座繰り部３３に接続された大径穴部３４と、大径穴部３４を塞ぐセンサダイアフラム３５などによって形成されている。導圧孔１７と、座繰り部３３および大径穴部３４は、センサ素子３１の一部となる本体部３６に形成されている。本体部３６における導圧用細管１４が導出される端部には、導圧孔１７が中心に開口する凹部３７が形成されている。

【0029】

凹部３７の開口形状は円形である。この実施の形態による導圧用細管１４は、凹部３７の内側底面３７ａに開口する導圧孔１７に挿入されて先端が座繰り部３３内に入る状態で、本体部３６に接着剤１５によって接着されている。接着剤１５は、凹部３７から導圧孔１７と導圧用細管１４との間の隙間を経て座繰り部３３に達するように塗布されている。この実施の形態においては、凹部３７の内側底面３７ａが接着面１９となる。
導圧孔１７が開口する座繰り部３３の底部３３ａは、接着剤１５で満たされている。この接着剤１５は、第１の実施の形態を採るときに用いたものと同一のものを使用することができる。

【0030】

凹部３７に接着剤１５を塗布するにあたっては、センサ素子３１を凹部３７が上方に開口する姿勢とし、図示していないディスペンサーを使用して塗布量が予め定めた量となるように実施する。凹部３７に塗布された接着剤１５は、凹部３７の内側底面３７ａから凹部３７の内壁３７ｂに達するまで濡れ拡がり、導圧用細管１４が中心に位置する平面視円形の山形状に表面張力によって盛り上がる。この実施の形態において、導圧孔１７の周囲に接着剤１５が濡れ拡がることを規制する規制部２０は、凹部３７の内壁３７ｂによって構成される。

【0031】

このため、この実施の形態においても、接着面１９の濡れ性に依存することなく接着剤１５が接着面１９の全域に均等に塗布されるから、接着剤１５が設計通りとなるように充分機能するようになる。したがって、センサ素子３１への熱応力の伝達や耐圧強度のばらつきが抑制されるとともに、導圧用細管１４とセンサ素子３１との熱膨張係数の違いにより生じる熱応力や、センサ素子３１内が高圧になった際に生じる引張力に対する耐性が向上する。
この結果、この実施の形態においても、センサ素子の耐圧性の低下による破損を防ぐとともに特性がばらつくことを抑制可能な圧力センサ用細管の接着構造を提供することができる。

【0032】

この実施の形態によるセンサ素子３１においては、圧力室３２内の圧力が導圧用細管１４の先端面１４ａに加えられることにより、導圧用細管１４に本体部３６から出る方向へ圧力が作用する。圧力室３２内の圧力が高圧になった際には、導圧用細管１４と本体部３６とを接着する接着剤１５に引張力が加えられる。この実施の形態によれば、図９中に矢印Ａ，Ｂで示すように、上記の引っ張り力を座繰り部３３の底部３３ａ内で硬化した部分１５ａと、凹部３７内で山形状に硬化した部分ｂとに分散させて受けることができる。このため、圧力に対する耐性が向上し、圧力室３２内が高圧状態となった場合でも導圧用細管１４が本体部３６に接着された初期の状態を確実に維持することができる。

【符号の説明】

【0033】

１１…接着構造、１２…圧力センサ、１７…導圧孔、１４…導圧用細管、１５…接着剤、１８…溝、１８ａ…開口縁、１９…接着面、２０…規制部、２２…凸部、２２ｃ…角部、３１…センサ素子、３７…凹部、３７ｂ…内壁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】