JP2000046666A

JP2000046666A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2000046666A
Application number: JP10213370A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishigami; 敦史石上; Masami Hori; 正美堀; Kazuya Nohara; 一也野原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ごみが腐食性流体に混入しても、また振動す
る装置に取り付けられても、腐食性流体の圧力を精度よ
く測定できる圧力センサを提供する。【解決手段】両開口部１２ａ，１２ｂ及び筒内部１３
を有した筒状に形成されたボディ１と、筒内部１３に連
通した軸孔２１ａを設けボディ１の一方開口部１２ａ側
へ配設されるとともに、圧力を検知する圧力センサチッ
プ２２が軸孔２１ａを遮蔽するよう配置されたセンサエ
レメント２と、センサエレメント２の軸孔２１ａ及び一
方開口部１２ａ側の筒内部１３に充填されたオイル３
と、筒内部１３に設けられてオイル３に圧力を伝達する
伝達ゲル４とを備えた圧力センサにおいて、前記伝達ゲ
ル４よりも硬度が高くその伝達ゲル４に前記圧力を負荷
する高硬度部５は、前記ボディ１の他方開口部１２ｂ側
における筒内部１３に設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン、軽油、
又はそれらの蒸気等の腐食性流体の圧力を測定する圧力
センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧力センサの従来例として、図
３に示す構成のものが存在する。このものは、両開口部
Ａ11，Ａ12及び筒内部Ａ2を有した筒状に形成されたボ
ディＡと、筒内部Ａ2に連通した軸孔Ｂ1を設けボディＡ
の一方開口部Ａ11側へ配設されて圧力を検知する圧力セ
ンサチップＢ2が軸孔Ｂ1を遮蔽するよう配置されたセン
サエレメントＢと、センサエレメントＢの軸孔Ｂ1及び
一方開口部Ａ11側の筒内部Ａ2に充填されたオイルＣ
と、筒内部Ａ2に設けられてオイルＣを密閉するととも
にそのオイルＣに圧力を伝達する伝達ゲルＤとを備えて
いる。

【０００３】さらに詳しくは、このものは自動車等の振
動し得る装置に取り付けられるとともに、伝達ゲルＤが
弾性を有したフロロシリコンゲルで形成される。そし
て、腐食性流体が他方開口部Ａ12から導入され、その圧
力を伝達ゲルＤに負荷し、伝達ゲルＤが圧力をオイルＣ
に伝達して、圧力センサチップＢ2が伝達ゲルＤ及びオ
イルＣを介して腐食性流体の圧力を検知する。

【０００４】また、別の従来例として、上記した従来例
にさらに加えて、硬度の高い金属製のダイアフラム（図
示せず）が、伝達ゲルＤに当接した状態でボディＡの他
方開口部Ａ12側へ設けられたものが存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例及び別
の従来例の圧力センサでは、オイルＣ及び伝達ゲルＤを
介して、すなわち腐食性流体が圧力センサチップＢ2に
直接接触してその圧力センサチップＢ2を腐食させるこ
となく、腐食性流体の圧力を検知できる。

【０００６】しかしながら、従来例では、伝達ゲルＤを
形成するフロロシリコンゲルが軟らかいので、金属等か
らなるごみがガソリン蒸気又は軽油等の腐食性流体に混
入したとき、そのごみに起因して傷が腐食性流体に接触
した伝達ゲルＤに発生して、伝達ゲルＤがオイルＣに正
しく圧力を伝達しない場合があった。また、振動する装
置に取り付けられたとき、伝達ゲルＤの圧力伝達特性が
振動に起因し変動して、同様に正しく圧力を伝達しない
場合があった。

【０００７】また、別の従来例では、硬度の高いダイア
フラムが伝達ゲルＤの一端部に設けられているので、上
記した問題点を解消できるものの、コストアップを招く
という別の問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、ごみが腐食性流体に混入
しても、また振動する装置に取り付けられても、腐食性
流体の圧力を精度よく測定できる圧力センサを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、両開口部１２ａ，１２
ｂ及び筒内部１３を有した筒状に形成されたボディ１
と、筒内部１３に連通した軸孔２１ａを設けボディ１の
一方開口部１２ａ側へ配設されるとともに、圧力を検知
する圧力センサチップ２２が軸孔２１ａを遮蔽するよう
配置されたセンサエレメント２と、センサエレメント２
の軸孔２１ａ及び一方開口部１２ａ側の筒内部１３に充
填されたオイル３と、筒内部１３に設けられてオイル３
に圧力を伝達する伝達ゲル４とを備え、圧力センサチッ
プ２２がボディ１の他方開口部１２ｂから導入された腐
食性流体６の圧力を伝達ゲル４及びオイル３を介して検
知する圧力センサにおいて、前記伝達ゲル４よりも硬度
が高くその伝達ゲル４に前記圧力を負荷する高硬度部５
は、前記ボディ１の他方開口部１２ｂ側における筒内部
１３に設けられた構成にしてある。

【００１０】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記高硬度部５は前記伝達ゲル４を形成す
るフロロシリコンゲルよりも硬度の高いシリコンゴムか
ら成る構成にしてある。

【００１１】請求項３記載のものは、請求項１又は請求
項２記載のものにおいて、凹凸部１３ｂは前記伝達ゲル
４及び前記高硬度部５が位置する前記ボディ１の筒内側
壁１３ａにそれぞれ設けられた構成にしてある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１に基
づいて以下に説明する。

【００１３】１はボディで、鋼又はステンレス等の金属
により、挿通孔１１ａを有した底部１１が設けられた有
底筒状に形成され、一方側へ開口した一方開口部１２ａ
が底部１１に、他方側へ開口した他方開口部１２ｂがそ
れぞれ設けられて両開口部１２ａ，１２ｂを形成すると
ともに、挿通孔１１ａに連通して筒内側壁１３ａを有し
た筒内部１３が挿通孔１１ａと同心円状に形成される。

【００１４】２はセンサエレメントで、圧力導入管２１
と圧力センサチップ２２と基台２３を有して構成され
る。圧力導入管２１は、コバール又はＦｅＮｉ合金等の
金属により、基端部及び先端部を有して略円筒状に形成
され、軸孔２１ａが軸を中心に設けられる。ボディ１の
挿通孔１１ａに挿入され一方開口部１２ａ側へ配設され
て、外周部が挿通孔１１ａの側壁に当接して設けられた
Ｏリング２１ｂに密着すると共に、先端部がボディ１の
筒内部１３に突出して、軸孔２１ａが筒内部１３に連通
する。さらに、軸方向に対する直交方向へ突出した鍔部
２１ｃを基端部に設け、その鍔部が基台２３に一体成形
されて固着される。

【００１５】圧力センサチップ２２は、シリコンダイア
フラム２２ａと、台座孔を有したガラス台座２２ｂとを
設け、シリコンダイアフラムがピエゾ抵抗（図示せず）
を配することによって歪みゲージを形成して、圧力を電
気信号に変換する。シリコンダイアフラムが台座孔を遮
蔽するようガラス台座の一面に密着固定されるととも
に、そのガラス台座の他面が半田付けによって、圧力導
入管２１の軸孔２１ａ及び台座孔の互いの軸を一致させ
た状態で、圧力導入管２１の基端部端面に密着固定され
る。つまり、圧力導入管２１の軸孔２１ａを遮蔽するよ
う基端部端面に配置される。

【００１６】３はオイルで、フッ素を含んだフッ素オイ
ルにより、粘性を有した比重２の液状であってシリコン
と反応せず安定で、圧力導入管２１の軸孔２１ａ及び一
方開口部１２ａ側の筒内部１３に充填されて、シリコン
ダイアフラムを腐食することなく、そのシリコンダイア
フラムに接触する。

【００１７】４は伝達ゲルで、シリコンを含んだフロロ
シリコンゲルにより、軟らかくて耐熱性が良好で使用温
度領域が広く、弾性を有した比重１のゲル状であり、す
なわちフッ素オイルよりも軽く、フッ素オイルと境界部
で互いに化学反応を生じることがない。そして、オイル
３と接触した状態でボディ１の筒内部１３に配設され
て、オイル３が開口部１２側へ漏出することを防止する
とともに、そのオイル３に圧力を伝達する。

【００１８】ここで、伝達ゲル４は軸孔２１ａ及び筒内
部１３に充填されたオイル３に液体の状態で注入され、
加熱されてゲル化される。このとき、オイル３よりも軽
いので、両者が互いに混じり合わず分離され浮いた状態
で加熱されて組立を容易にする。

【００１９】５は高硬度部で、シリコンゴムにより、薄
膜状に形成されて、伝達ゲル４を形成するフロロシリコ
ンゲルよりも硬度及び強度が高く、伝達ゲル４に接触し
た状態でボディ１の他方開口部１２ｂ側における筒内部
１３に設けられる。そして、他方開口部１２ｂから導入
された腐食性流体６に直接接触して伝達ゲル４に圧力を
負荷する。

【００２０】端子７は、基台２３に固着されて、一端部
がシリコンダイアフラムに設けられた電極（図示せず）
とワイヤボンディングでもって電気的に接続されてい
る。

【００２１】プリント基板８は、回路が形成されたセラ
ミック基板により、ボディ１に固定されるとともに、端
子７が挿通され半田付けされることによって、圧力セン
サチップ２２と電気的に接続される。

【００２２】このものの動作を説明する。このものは、
自動車等の振動する装置に取り付けられて、ガソリン蒸
気からなる腐食性流体６の圧力を測定するが、ここで微
小な金属からなるゴミがその腐食性流体６に混入してい
る。先ず、腐食性流体６はボディ１の他方開口部１２ｂ
から筒内部１３へ導入されて、高硬度部５に接触して圧
力を負荷する。

【００２３】このとき、高硬度部５は伝達ゲル４よりも
硬度が高いので、ガソリン蒸気に混入したごみによって
傷を発生しにくく、さらに振動に起因する伝達ゲル４に
おける圧力伝達特性の変動を小さくする。そして、圧力
伝達特性の変動を抑制された伝達ゲル４は、高硬度部５
によって負荷された腐食性流体６の圧力をオイル３に正
しく伝達し、圧力センサチップ２２にそのオイル３を介
して腐食性流体６の圧力を伝達する。ここでオイル３
は、伝達ゲル４によって筒内部１３に密閉されるととも
に、圧力センサチップ２２が圧力導入管２１の軸孔２１
ａを遮蔽するよう基端部端面に密着固定されているの
で、外部へ漏れることなく圧力を圧力センサチップ２２
に負荷する。

【００２４】圧力が圧力センサチップ２２に負荷される
と、圧力センサチップ２２に形成されたシリコンダイヤ
フラムが、腐食性流体６の圧力と大気圧との差に比例し
て撓む。そして、そのシリコンダイヤフラムに形成され
たピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに比例して変化
し、この抵抗値を電気信号として端子７に出力し、プリ
ント基板８に設けられた増幅素子（図示せず）で増幅し
て、腐食性流体６の圧力を測定する。このとき、圧力セ
ンサチップ２２は腐食性流体６に直接接触することな
く、オイル３及び伝達ゲル４、及び高硬度部５を介して
圧力を負荷されるので、腐食性流体６によって腐食する
ことがない。

【００２５】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、伝達ゲル４よりも硬度の高い高硬
度部５がボディ１の他方開口部１２ｂ側における筒内部
１３に設けられて、他方開口部１２ｂから導入された腐
食性流体６の圧力を伝達ゲル４に負荷するから、腐食性
流体６が伝達ゲル４ではなく高硬度部５に接触して、金
属等からなるごみがガソリン蒸気又は軽油等の腐食性流
体６に混入していても、そのごみに起因する傷が高硬度
部５に発生しにくく、また振動する装置に取り付けられ
たとき、振動に起因して発生する伝達ゲル４の圧力伝達
特性変動が小さくなって、伝達ゲル４がオイル３を介し
てセンサエレメント２に圧力を正しく伝達して、正確に
腐食性流体６の圧力を検知することができる。

【００２６】また、伝達ゲル４がフロロシリコンゲルで
形成されるとともに、高硬度部５がそのフロロシリコン
ゲルよりも硬度の高いシリコンゴムから成るから、伝達
ゲル４の圧力伝達特性変動がさらに小さくなって、より
正確に腐食性流体６の圧力を検知することができる。

【００２７】なお、本実施形態では、高硬度部５をフロ
ロシリコンゲルよりも硬度の高いシリコンゴムでもって
形成したが、伝達ゲル４よりも硬度が高ければよく、シ
リコンゴムに限定されるものではない。

【００２８】本発明の第２実施形態を図２に基づいて以
下に説明する。なお、第２実施形態では第１実施形態と
異なる機能について述べることとし、第１実施形態と実
質的に同一機能を有する部材については、同一符号を付
して説明を省略する。

【００２９】第２実施形態では、ボディ１は雌ねじ部が
伝達ゲル４及び高硬度部５が位置するボディ１の筒内側
壁１３ａにそれぞれ形成されて、その雌ねじ部によって
凹凸部１３ｂが筒内側壁１３ａにそれぞれ設けられる。
そして、伝達ゲル４及び高硬度部５は筒内側壁１３ａと
の接触面積が大きくなって筒内側壁１３ａからの剥離を
防止される。

【００３０】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、凹凸部１３ｂが伝達ゲル４及び高
硬度部５の位置するボディ１の筒内側壁１３ａに設けら
れたから、伝達ゲル４及び高硬度部５と筒内側壁１３ａ
との接触面積が大きくなって、伝達ゲル４及び高硬度部
５が筒内側壁１３ａから剥離することを防止して、耐久
性を向上させることができる。

【００３１】なお、第２実施形態では、凹凸部１３ｂを
雌ねじ部によってボディ１の筒内側壁１３ａにそれぞれ
形成したが、雌ねじ部ではなく他の方法によって凹凸部
１３ｂを形成してもよく、限定されない。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載のものは、伝達ゲルよりも
硬度の高い高硬度部がボディの他方開口部側における筒
内部に設けられて、他方開口部から導入された腐食性流
体の圧力を伝達ゲルに負荷するから、腐食性流体が伝達
ゲルではなく高硬度部に接触して、金属等からなるごみ
がガソリン蒸気又は軽油等の腐食性流体に混入していて
も、そのごみに起因する傷が高硬度部に発生しにくく、
また振動する装置に取り付けられたとき、振動に起因し
て発生する伝達ゲルの圧力伝達特性変動が小さくなっ
て、伝達ゲルがオイルを介してセンサエレメントに圧力
を正しく伝達して、正確に腐食性流体の圧力を検知する
ことができる。

【００３３】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、伝達ゲルがフロロシリコンゲルで形
成されるとともに、高硬度部がそのフロロシリコンゲル
よりも硬度の高いシリコンゴムから成るから、伝達ゲル
の圧力伝達特性変動がさらに小さくなって、より正確に
腐食性流体の圧力を検知することができる。

【００３４】請求項３記載のものは、請求項１又は請求
項２記載のものの効果に加えて、凹凸部が伝達ゲル及び
高硬度部が位置するボディの筒内側壁に設けられたか
ら、伝達ゲル及び高硬度部と筒内側壁との接触面積が大
きくなって、伝達ゲル及び高硬度部が筒内側壁から剥離
することを防止して、耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正部分断面図であ
る。

【図２】本発明の第２実施形態を示すボディの正部分断
面図である。

【図３】従来例を示す正部分断面図である。

【符号の説明】

１ボディ１２ａ一方開口部１２ｂ他方開口部１３筒内部１３ａ筒内側壁１３ｂ凹凸部２センサエレメント２１ａ軸孔２２圧力センサチップ３オイル４伝達ゲル５高硬度部６腐食性流体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野原一也大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2F055 AA31 BB20 CC02 DD05 DD19 EE13 FF36 FF38 GG22 GG25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両開口部及び筒内部を有した筒状に形成
されたボディと、筒内部に連通した軸孔を設けボディの
一方開口部側へ配設されるとともに、圧力を検知する圧
力センサチップが軸孔を遮蔽するよう配置されたセンサ
エレメントと、センサエレメントの軸孔及び一方開口部
側の筒内部に充填されたオイルと、筒内部に設けられて
オイルに圧力を伝達する伝達ゲルとを備え、圧力センサ
チップがボディの他方開口部から導入された腐食性流体
の圧力を伝達ゲル及びオイルを介して検知する圧力セン
サにおいて、前記伝達ゲルよりも硬度が高くその伝達ゲルに前記圧力
を負荷する高硬度部は、前記ボディの他方開口部側にお
ける筒内部に設けられたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】前記高硬度部は、前記伝達ゲルを形成す
るフロロシリコンゲルよりも硬度の高いシリコンゴムか
ら成ることをことを特徴とする請求項１記載の圧力セン
サ。
【請求項３】凹凸部は、前記伝達ゲル及び前記高硬度
部が位置する前記ボディの筒内側壁にそれぞれ設けられ
たことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力セ
ンサ。