JP2000046673A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーリングの固定と押圧部の固定とを一つの
工程で行って低コスト化を達成できる圧力センサを提供
する。 【解決手段】 筒内部１１を有した有底筒状に形成され
て貫通孔１３が筒底部１２に設けられたボディ１と、貫
通孔１３側壁に設けられたオーリング２と、圧力を導入
する軸孔３１を設け外周部がオーリング２に密着して基
端部をボディ１の筒内部１１に導出するとともに圧力セ
ンサチップ４１が設けられた圧力導入管３と、筒内部１
１をシールドするシールド板５と、大気導入膜６１の一
面６１ａを押圧する押圧部６２を設け外方から筒内部１
１に大気を導入する大気導入部６と、筒内部１１を密封
するカバー９とを備えた圧力センサにおいて、前記シー
ルド板５は一片５１が、前記筒底部１２に設けられた凹
溝１４に嵌合した前記押圧部６２及び前記オーリング２
をそれぞれ固定するよう前記ボディ１の筒底部１２に配
設さ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、耐水性を有して気
体又は液体からなる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】従来、この種の圧力センサとして、図５
に示す構成のものが存在する。このものは、筒内部Ａ1
を有した有底筒状に形成されて貫通孔Ａ2が筒底部Ａ3に
設けられたボディＡと、ボディＡの貫通孔Ａ2側壁に設
けられたオーリングＢと、圧力を導入する軸孔Ｃ1を設
け外周部がオーリングＢに密着して基端部をボディＡの
筒内部Ａ1に導出するとともに、圧力センサチップＣ2が
軸孔Ｃ1を遮蔽するよう基端部端面に密着固定された圧
力導入管Ｃと、筒内部Ａ1に設けられてその筒内部Ａ1を
シールドするシールド板Ｄと、防水性を有した大気導入
膜Ｅ1及びその一面を押圧する押圧部Ｅ2を設け大気導入
膜Ｅ1を介して外方から筒内部Ａ1に大気を導入する大気
導入部Ｅとを備えている。

【０００３】さらに詳しくは、圧力センサチップＣ2は
一方面が軸孔Ｃ1を遮蔽するよう圧力導入管Ｃの基端部
端面に密着固定されて、他方面がボディＡの筒内部Ａ1
に露出するとともに、凹溝Ｆ1を有したカバーＦがボデ
ィＡの開口部に設けられて筒内部Ａ1を密封する。そし
て、大気導入部Ｅは大気導入膜Ｅ1が凹溝Ｆ1に設けられ
るとともに、凹溝Ｆ1に嵌合した押圧部Ｅ2が大気導入膜
Ｅ1の一面を押圧し、さらに固定片Ｅ3が押圧部Ｅ2を固
定し、大気導入膜Ｅ1を介して外方から筒内部Ａ1に大気
を導入して、圧力センサチップＣ2の他方面を大気圧に
保持する。

【０００４】また、シールド板Ｄは一片Ｄ1がボディＡ
の筒底部Ａ3に配設されてボディＡの貫通孔Ａ2側壁に設
けられたオーリングＢを固定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、大気導入部ＥがボディＡの筒内部Ａ1を大気
圧に維持し、圧力センサチップＣ2の他方面をその大気
圧に保持して流体Ｇの圧力を正確に測定できる。

【０００６】しかしながら、大気導入部ＥがカバーＦに
設けられているので、オーリングＢの固定と押圧部Ｅ2
の固定とをそれぞれ別個の工程で行わなければならず、
工程を複雑化して低コスト化を達成することが困難であ
った。

【０００７】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、オーリングの固定と押圧
部の固定とを一つの工程で行って低コスト化を達成でき
る圧力センサを提供することにある。

【０００８】

【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、筒内部１１及び貫通孔
１３が設けられた筒底部１２を有して有底筒状に形成さ
れたボディ１と、ボディ１の貫通孔１３側壁に設けられ
たオーリング２と、圧力を導入する軸孔３１を設け外周
部がオーリング２に密着して基端部をボディ１の筒内部
１１に導出するとともに、圧力センサチップ４１が軸孔
３１を遮蔽するよう基端部端面に密着固定された圧力導
入管３と、筒内部１１に設けられてその筒内部１１をシ
ールドするシールド板５と、防水性を有した大気導入膜
６１及びその一面６１ａを押圧する押圧部６２を設け筒
内部１１に外方から大気導入膜６１を介して大気を導入
する大気導入部６と、筒内部１１を密封するカバー９を
備えた圧力センサにおいて、前記シールド板５は一片５
１が、前記筒底部１２に設けられた凹溝１４に嵌合した
前記押圧部６２及び前記オーリング２を固定するよう前
記ボディ１の筒底部１２に配設された構成にしてある。

【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記大気導入膜６１の他面６１ｂに当接す
る別のオーリング２ａが、前記凹溝１４に設けられた構
成にしてある。

【００１０】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、前記押圧部６２は前記凹溝１
４に圧入された構成にしてある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１及び
図２に基づいて以下に説明する。

【００１２】１はボディで、鋼又はステンレス等の金属
により、一方側へ開口した筒内部１１及び筒底部１２を
有した有底筒状に形成され、貫通孔１３及び凹溝１４が
それぞれ筒底部１２に設けられるとともに、略Ｌ字型に
形成された大気導入孔１４ａが凹溝１４と外方とを連通
して同様に筒底部１２に設けられる。

【００１３】２はオーリング（Ｏリング）で、ゴムによ
り、リング状でかつ断面円形状に形成され、ボディ１の
貫通孔１３側壁に当接した状態でその筒内部１１側の側
壁に設けられる。

【００１４】３は圧力導入管で、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、圧力を導入する軸孔３１を設け、ボディ
１の貫通孔１３に挿通されることによって、外周部がそ
の貫通孔１３側壁に設けられたオーリング２に密着して
筒内部１１をシールするとともに、基端部がボディ１の
筒内部１１に導出されて、軸孔３１が貫通孔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
を基端部に設け、その鍔部が基台３２に一体成形によっ
て固着される。

【００１５】４は圧力センサチップで、シリコンダイア
フラム４１と、台座孔を有したガラス台座４２とを設け
て、シリコンダイアフラム４１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４１が台
座孔を遮蔽するようガラス台座４２の一面に密着固定さ
れるとともに、そのガラス台座４２の他面が半田付けに
よって、圧力導入管３の軸孔３１及び台座孔の互いの軸
を一致させた状態で、圧力導入管３の基端部端面に密着
固定される。つまり、圧力導入管３の軸孔３１を遮蔽す
るよう基端部端面に配置される。

【００１６】５はシールド板で、金属により、板状に形
成され、挿通孔を有した一片５１、及びその一片５１の
両端から突設されて互いに対向した両対向片５２，５２
で断面略コ字型に形成され、圧力導入管３が挿通孔に挿
通された状態で筒内部１１に設けられて、その筒内部１
１、すなわち圧力センサチップ４１及び後述するプリン
ト基板８をシールドする。ここで、一片５１がボディ１
の筒底部１２に配設されて側壁に設けられたオーリング
２をボディ１に固定する。

【００１７】６は大気導入部で、一面６１ａ及び他面６
１ｂを有する大気導入膜６１、及びその大気導入膜６１
の一面６１ａを押圧する押圧部６２を有して構成され、
大気導入膜６１がジャパンゴアテックス株式会社製の
「ゴアテックスオレオベントフィルター」であって、水
を通さない防水性を有して大気のみを通気させる。押圧
部６２が通気孔６２ａを設けたリング状に形成されて、
アール状に形成された押圧面を一端部に設ける。

【００１８】そして、大気導入膜６１が凹溝１４に底部
に配置されてボディ１の大気導入孔１４ａを遮蔽すると
ともに、押圧部６２が凹溝１４に嵌合した状態で大気導
入膜６１の一面６１ａを押圧して、大気導入孔１４ａ、
大気導入膜６１、及び通気孔６２ａを介して外方からボ
ディ１の筒内部１１に大気を導入する。ここで、押圧部
６２がボディ１の筒底部１２に配設されたシールド板５
の一片５１によって、ボディ１の凹溝１４に固定され
る。

【００１９】端子７は、基台３２に固着されて、一端部
がシリコンダイアフラム４１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る
とともに、他端部が基台３２から導出される。

【００２０】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、増幅素子（図示せず）が基板面に実
装され、ボディ１の筒内部１１に収納されて、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４１とワイヤを介して電気的に接続される。カバー９
はボディ１の開口部に設けられて筒内部１１を密封す
る。

【００２１】圧力伝達媒体１０はオイル１０ａ、伝達ゲ
ル１０ｂ、及び高硬度部１０ｃを有して形成されて、ボ
ディ１の貫通孔１３に配設される。オイル１０ａは、フ
ッ素を含んだフッ素オイル１０ａ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３の軸孔３１及び筒底部１２側の貫通孔１３に充
填されて、シリコンダイアフラム４１を腐食することな
く、そのシリコンダイアフラム４１に接触する。

【００２２】伝達ゲル１０ｂは、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１０ａよりも軽く、フッ素オイル
１０ａ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１０ａと接触した状態でボディ１の貫通
孔１３に配設されて、オイル１０ａが漏出することを防
止するとともに、そのオイル１０ａに圧力を伝達する。

【００２３】高硬度部１０ｃは、シリコンゴムにより、
薄膜状に形成されて、伝達ゲル１０ｂ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１０
ｂに接触した状態で貫通孔１３に配設されて、貫通孔１
３に導入された腐食性の流体Ｇに直接接触して伝達ゲル
１０ｂに圧力を負荷する。

【００２４】ここで、上述したように、シールド板５の
一片５１がボディ１の筒底部１２に配置されて、オーリ
ング２及びボディ１の凹溝１４に嵌合した押圧部６２を
ボディ１に固定するので、オーリング２の固定と押圧部
６２の固定とを一つの工程で行って、工程を簡略化して
組立を行う。

【００２５】このものの動作を説明する。このものは、
ガソリン蒸気からなる腐食性の流体Ｇの圧力を測定す
る。先ず、腐食性の流体Ｇはボディ１の貫通孔１３に導
入されて、高硬度部１０ｃに接触して圧力を負荷する。
このとき、金属等からなるごみが流体Ｇに混入していて
も、そのごみに起因する傷が高硬度部１０ｃに発生しに
くい。そして、伝達ゲル１０ｂは、高硬度部１０ｃによ
って負荷された流体Ｇの圧力をオイル１０ａに伝達し、
圧力センサチップ４１にそのオイル１０ａを介して流体
Ｇの圧力を伝達する。オイル１０ａは、伝達ゲル１０ｂ
によって貫通孔１３に密閉されるとともに、圧力センサ
チップ４１が圧力導入管３の軸孔３１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４１に負荷する。

【００２６】圧力が圧力センサチップ４１に負荷される
と、圧力センサチップ４１に形成されたシリコンダイア
フラム４１が、流体Ｇの圧力と大気圧との差に比例して
撓む。そして、そのシリコンダイアフラム４１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で増幅して、流体Ｇの
圧力を測定する。

【００２７】このとき、ボディ１の筒底部１２に設けら
れた大気導入部６は、大気導入孔１４ａ、大気導入膜６
１、及び押圧部６２の通気孔６２ａを介して外方からボ
ディ１の筒内部１１に大気を導入するので、圧力センサ
チップ４１の他方面が大気圧に保持されて、大気圧との
差に比例した流体Ｇの圧力を正しく測定する。また、大
気導入膜６１が大気のみを導入し水分の筒内部１１への
侵入を防止するので、圧力センサチップ４１は他方面が
水分によって腐食することなく、さらに一方面が腐食性
の流体Ｇに直接接触することなく圧力伝達媒体１０を介
して圧力を負荷されるので、流体Ｇによって腐食するこ
とがない。

【００２８】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、凹溝１４をボディ１の筒底部１２
に設けるとともに、シールド板５の一片５１がボディ１
の凹溝１４に嵌合した押圧部６２及びオーリング２のそ
れぞれを固定したから、オーリング２の固定と、押圧部
６２の固定とをそれぞれ別個の工程で行っていた従来と
異なって、一つの工程で押圧部６２及びオーリング２を
シールド板５でもって固定して、部品の削減及び工程の
簡略化を通じて低コスト化を達成することができる。

【００２９】なお、第１実施形態では、流体Ｇを腐食性
のガソリン蒸気として、オイル１０ａ、伝達ゲル１０
ｂ、及び高硬度部１０ｃを有して形成された圧力伝達媒
体１０を介して圧力を測定するものとしたが、圧力伝達
媒体１０を設けずに、圧力センサチップ４１が腐食性の
ない例えば空気に直接接触して、その空気の圧力を測定
してもよく、限定されない。

【００３０】本発明の第２実施形態を図３及び図４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。

【００３１】第２実施形態では、別のオーリング２ａが
筒底部１２の凹溝１４に設けられて、大気導入膜６１の
他面６１ｂに当接するとともに、押圧部６２が凹溝１４
に圧入されて大気導入膜６１の一面６１ａを押圧する。
そして、シールド板５は一片５１が凹溝１４に圧入され
た押圧部６２及びオーリング２を固定して、押圧部６２
が凹溝１４から振動等によって可動することを防止す
る。

【００３２】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、大気導入膜６１の他面６１ｂに当
接する別のオーリング２ａが筒底部１２の凹溝１４に設
けられたから、防水性を有した大気導入膜６１の一面６
１ａが押圧部６２に、他面６１ｂが別のオーリング２ａ
に当接して、外方からの水分の筒内部１１への侵入を確
実に阻止することができる。

【００３３】また、押圧部６２が筒底部１２の凹溝１４
に圧入されたから、大気導入膜６１が押圧部６２によっ
てより強く押圧されて、水分の筒内部１１への侵入をさ
らに確実に阻止することができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載のものは、凹溝をボディの
筒底部に設けるとともに、シールド板の一片が凹溝に嵌
合した押圧部及びオーリングのそれぞれを固定したか
ら、オーリングの固定と、押圧部の固定とをそれぞれ別
個の工程で行っていた従来と異なって、一つの工程で押
圧部及びオーリングをシールド板でもって固定して、部
品の削減及び工程の簡略化を通じて低コスト化を達成す
ることができる。

【００３５】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、大気導入膜の他面に当接する別のオ
ーリングが筒底部の凹溝に設けられたから、防水性を有
した大気導入膜の一面が押圧部に、他面が別のオーリン
グに当接して、外方からの水分の筒内部への侵入を確実
に阻止することができる。

【００３６】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、押圧部が筒底部の凹溝
に圧入されたから、大気導入膜が押圧部によってより強
く押圧されて、水分の筒内部への侵入をさらに確実に阻
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正断面図である。

【図２】同上の大気導入部の拡大正断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す正断面図である。

【図４】同上の大気導入部の拡大正断面図である。

【図５】従来例を示す部分正断面図である。

【符号の説明】

１ ボディ １１ 筒内部 １２ 筒底部 １３ 貫通孔 １４ 凹溝 ２ オーリング ２ａ 別のオーリング ３ 圧力導入管 ３１ 軸孔 ４ 圧力センサチップ ５ シールド板 ５１ 一片 ６ 大気導入部 ６１ 大気導入膜 ６１ａ 一面 ６１ｂ 他面 ６２ 押圧部 ９ カバー

───────────────────────────────────────────────────── 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 CC02 DD05 FF38 GG12 GG25 HH05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒内部及び貫通孔が設けられた筒底部を
   有して有底筒状に形成されたボディと、ボディの貫通孔
   側壁に設けられたオーリングと、圧力を導入する軸孔を
   設け外周部がオーリングに密着して基端部をボディの筒
   内部に導出するとともに、圧力センサチップが軸孔を遮
   蔽するよう基端部端面に密着固定された圧力導入管と、
   筒内部に設けられてその筒内部をシールドするシールド
   板と、防水性を有した大気導入膜及びその一面を押圧す
   る押圧部を設け大気導入膜を介して外方から筒内部に大
   気を導入する大気導入部と、筒内部を密封するカバーと
   を備えた圧力センサにおいて、 前記シールド板は一片が、前記筒底部に設けられた凹溝
   に嵌合した前記押圧部及び前記オーリングをそれぞれ固
   定するよう前記ボディの筒底部に配設されたことを特徴
   とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記大気導入膜の他面に当接する別のオ
   ーリングは、前記凹溝に設けられたことを特徴とする請
   求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記押圧部は前記凹溝に圧入されたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力センサ。