JP2001108554A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れると
いうことはなく、かつ出力感度の高い圧力センサを提供
することを目的とする。 【解決手段】 受圧基板２９、載置部３８および電子部
品４０を内側に収納する蓋４２を内包するように相手側
圧力導入管４３が嵌合される嵌合部２１の外側面から受
圧基板２９の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入
孔２６を設け、この圧力導入孔２６を介して受圧基板２
９に被圧力検出物質４４を接触させ、この受圧基板２９
で被圧力検出物質４４の圧力を検出する構成としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種制御機器や自
動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用され
る圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の圧力センサとしては、特
開平１０−１１１２０６号公報に開示されたものが知ら
れている。

【０００３】以下、従来の圧力センサについて、図面を
参照しながら説明する。

【０００４】図６は従来の圧力センサの側断面図、図７
は同圧力センサにおける圧力導入部に基板を固着した状
態を示す側断面図である。

【０００５】図６、図７において、１は金属製の有底円
筒状の圧力導入部で、この圧力導入部１は側面部１ａお
よび底面部１ｂを一体に構成するとともに、この圧力導
入部１の外底面には基板２を固着しており、かつこの基
板２の上面と前記圧力導入部１との間には空隙によるコ
ンデンサからなる圧力検出部３と、この圧力検出部３と
電気的に接続される電源電極（図示せず）、ＧＮＤ電極
（図示せず）および出力電極（図示せず）とを設けてい
る。また前記基板２の下面には電子部品４を設けてお
り、この電子部品４により、前記圧力検出部３の静電容
量の変化を出力電圧に変換し、前記出力電極（図示せ
ず）に出力している。そしてまたこの圧力導入部１の外
側面には嵌合部５を設けており、この嵌合部５を相手側
圧力導入管（図示せず）と嵌合させている。６は樹脂製
の蓋で、この蓋６は前記基板２を覆うように設けるとと
もに、この蓋６の底部には端子挿入孔７を設けており、
そしてこの端子挿入孔７から前記基板２における電源電
極（図示せず）、ＧＮＤ電極（図示せず）および出力電
極（図示せず）と電気的に接続された端子８を下方へ向
かって突出させている。９は樹脂製のコネクタ部で、こ
のコネクタ部９の内側には下方へ突出するようにコネク
タ端子１０を一体に設けており、そしてこのコネクタ端
子１０は前記基板２における端子８と電気的に接続して
いる。１１は金属製の支持板で、この支持板１１は上端
を前記圧力導入部１における底面部１ｂに溶着により固
着するとともに、この支持板１１の下端をかしめること
により、支持板１１の内側に前記蓋６およびコネクタ部
９の上部を収納している。

【０００６】以上のように構成された従来の圧力センサ
について、次にその動作を説明する。

【０００７】相手側圧力導入管（図示せず）には、被圧
力検出物質（図示せず）を充填しており、この相手側圧
力導入管（図示せず）に嵌合部５を介して嵌合される圧
力導入部１の内側に被圧力検出物質（図示せず）の圧力
が負荷されるように構成されている。そしてこの被圧力
検出物質（図示せず）の圧力が上昇すると、圧力導入部
１の外底面に固着された基板２における圧力検出部３の
静電容量が変化し、この静電容量の変化を電子部品４に
より出力電圧に変化し、そしてこの出力電圧の変化を基
板２における出力電極（図示せず）から端子８およびコ
ネクタ端子１０を介して出力するもので、この出力は被
圧力検出物質（図示せず）に加わっている圧力を検出す
る信号を出力するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、圧力導入部１内の被圧力検出物質
（図示せず）の圧力が上昇した場合、この圧力の上昇は
蓋６を圧力導入部１から外す方向の力として作用するた
め、蓋６が圧力導入部１から外れて被圧力検出物質（図
示せず）が外部に漏れてしまうものである。この漏れを
防止するためには、蓋６に直接圧力が負荷されないよう
にする必要があり、この場合、圧力導入部１の側面部１
ａと底面部１ｂとを一体にして強固にする必要があるた
め、圧力センサのコストが高くなるとともに、圧力検出
部３に直接被圧力検出物質（図示せず）の圧力が作用し
ないため、圧力検出部３からの出力感度が低いという課
題を有していた。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるというこ
とはなく、かつ出力感度の高い圧力センサを提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の圧力センサは、上方および下方へ突出するよ
うに少なくとも３つの端子を設けるとともに上面に基板
設置部を設けた円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設
置部に底面の外周部が固着されるとともに、少なくとも
一対の圧力検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続
される電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受
圧基板と、この受圧基板の上方に位置して設けられると
ともに、前記受圧基板における少なくとも一対の圧力検
出素子から発生する信号を処理して出力信号を出力する
電子部品を上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外
周部に固着されるとともに、前記受圧基板、載置部およ
び電子部品を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の
外側面から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの
圧力導入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に
被圧力検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出
物質の圧力を検出するようにしたもので、この構成によ
れば、蓋が外れて被圧力検出物質が外部に漏れるという
ことはなく、かつ出力感度の高い出力センサを提供する
ことができるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、上方および下方へ突出するように少なくとも３つの
端子を設けるとともに上面に基板設置部を設けた円柱状
の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が
固着されるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、
この圧力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮ
Ｄ電極および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基
板の上方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板
における少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信
号を処理して出力信号を出力する電子部品を上面に設け
た載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとと
もに、前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収
納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の
下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、こ
の圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触
させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出する
ようにしたもので、この構成によれば、嵌合部の外側面
から受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導
入孔を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力
検出物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の
圧力を検出するようにしているため、受圧基板、載置部
および電子部品を内側に収納する蓋を内包するように嵌
合部に嵌合される相手側圧力導入管の内部の圧力が上昇
した場合、この圧力の上昇は蓋を嵌合部から外す方向の
力としては作用しないため、蓋が嵌合部から外れるとい
うことはなく、その結果、従来のように蓋が外れて被圧
力検出物質が外部に漏れるということはなくなるととも
に、受圧基板に直接被圧力検出物質の圧力が加わるた
め、出力感度の高い圧力センサが得られるという作用を
有するものである。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の受圧基板の電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と対
向しないように電子部品を載置部に設けたもので、この
構成によれば、受圧基板の電源電極、ＧＮＤ電極および
出力電極と対向しないように電子部品を載置部に設けて
いるため、ワイヤーを略直線的に配設することができ、
これにより、ワイヤーを廻りこませるように配設する必
要がないため、受圧基板における電源電極、ＧＮＤ電極
および出力電極と電子部品とをワイヤーにより電気的に
接続するのが容易に行えるという作用を有するものであ
る。

【００１３】以下、本発明の一実施の形態における圧力
センサについて図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施の形態における圧力
センサの側断面図、図２は同圧力センサを図１と別の方
向から見た側断面図、図３は同圧力センサにおける基板
の上面図、図４は同圧力センサにおける基板の回路図で
ある。

【００１５】図１〜図４において、２１は円柱状に構成
された金属製の嵌合部で、この嵌合部２１は上面に基板
設置部２２を設けるとともに、上面から下面にわたって
端子挿入孔２３を設けている。また前記嵌合部２１にお
ける端子挿入孔２３にはガラス２４を介して３つの端子
２５を上方および下方へ突出するように設けている。そ
してまた前記嵌合部２１の外側面から上面の略中央にわ
たって圧力導入孔２６を設けている。さらに前記嵌合部
２１の外側面には全周にわたって溝２７を設けており、
この溝２７にＯリング２８を装着している。２９は金属
製の受圧基板で、この受圧基板２９は前記嵌合部２１に
おける基板設置部２２に底面の外周部が固着されるとと
もに、上面に金属薄膜抵抗体よりなる一対の内側圧力検
出素子３０および一対の外側圧力検出素子３１を設けて
いる。また前記受圧基板２９の表面には第１の電源電極
３２、第２の電源電極３３、第１の出力電極３４、第２
の出力電極３５、第１のＧＮＤ電極３６および第２のＧ
ＮＤ電極３７を設けており、これらの電極を前記一対の
内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子３
１と電気的に接続することによりブリッジ回路を構成し
ている。

【００１６】３８は金属製の載置部で、この載置部３８
は両端に設けた脚部３９により前記嵌合部２１における
上面に固着されている。また前記載置部３８の上面には
電子部品４０を受圧基板２９の第１の電源電極３２、第
２の電源電極３３、第１の出力電極３４、第２の出力電
極３５、第１のＧＮＤ電極３６および第２のＧＮＤ電極
３７と対向しない位置に設置している。そしてまた前記
電子部品４０は前記受圧基板２９における第１の出力電
極３４および第２の出力電極３５と金あるいはアルミか
らなるワイヤー４１により電気的に接続しており、そし
てこの電子部品４０により、受圧基板２９における一対
の内側圧力検出素子３０および一対の外側圧力検出素子
３１から発生する信号を変換して、出力信号として端子
２５に出力している。４２は有底円筒状の金属製の蓋
で、この蓋４２は前記嵌合部２１における上面外周部に
固着されるとともに、前記受圧基板２９、載置部３８お
よび電子部品４０を内側に収納している。

【００１７】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における圧力センサについて、次にその組立方法を
説明する。

【００１８】まず、受圧基板２９の表面に一対の内側圧
力検出素子３０、一対の外側圧力検出素子３１、第１の
電源電極３２、第２の電源電極３３、第１のＧＮＤ電極
３６、第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４およ
び第２の出力電極３５をスパッタリングにより形成す
る。

【００１９】次に、エッチングによりブリッジ回路を前
記受圧基板２９の表面に形成した後、Ａｌ₂Ｏ₃からなる
保護層（図示せず）をブリッジ回路の上面を保護するよ
うに形成する。

【００２０】次に、円柱状に構成された金属製の嵌合部
２１の外側面から上面にわたって圧力導入孔２６を形成
した後、外側面の全周にわたって溝２７を形成し、さら
にこの溝２７にＯリング２８を装着する。

【００２１】次に、前記嵌合部２１の上面から下面にわ
たって３つの端子挿入孔２３を形成した後、この端子挿
入孔２３に高温で溶融したガラス２４を充填する。

【００２２】次に、溶融したガラス２４を充填した端子
挿入孔２２に上方および下方に突出するように端子２５
を挿入した後、冷却して、嵌合部２１に端子２５を固着
する。

【００２３】次に、嵌合部２１における基板設置部２２
に受圧基板２９を載置した後、嵌合部２１の上面に脚部
３９を固着することにより載置部３８を設置する。

【００２４】次に、前記受圧基板２９における第１の電
源電極３２、第２の電極電極３３、第１のＧＮＤ電極３
６、第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４および
第２の出力電極３５と電子部品４０とをワイヤー４１を
ボンディングすることにより電気的に接続するととも
に、電子部品４０と端子２５とをワイヤー４１をボンデ
ィングすることにより電気的に接続する。この場合、前
記電子部品４０は、受圧基板２９における第１の電源電
極３２、第２の電極電極３３、第１のＧＮＤ電極３６、
第２のＧＮＤ電極３７、第１の出力電極３４および第２
の出力電極３５と対向しないように設置部３８に設けて
いるため、ワイヤー４１を略直線的に配設することがで
き、これにより、ワイヤー４１を廻りこませるように配
設する必要がないため、受圧基板２９における第１の電
源電極３２、第２の電極電極３３、第１の出力電極３
４、第２の出力電極３５、第１のＧＮＤ電極３６および
第２のＧＮＤ電極３７と電子部品４０とをワイヤー４１
により電気的に接続するのが容易に行え、これにより、
組立性の向上が図れるものである。

【００２５】最後に、前記嵌合部２１における上面の外
周部に蓋４２を固着することにより、受圧基板２９、載
置部３８および電子部品４０を蓋４２の内側に収納す
る。

【００２６】以上のようにして組立てられた本発明の一
実施の形態における圧力センサについて、次にその動作
を説明する。

【００２７】嵌合部２１の外側面に相手側圧力導入管４
３を図５に示すように嵌合させた後、相手側圧力導入管
４３の内側に例えば自動車用のブレーキオイルからなる
被圧力検出物質４４を充填する。そして、この状態にお
いて、被圧力検出物質４４の内圧が高くなると、圧力セ
ンサにおける受圧基板２９が上方に向かって変形する。
この受圧基板２９の変形に伴って、受圧基板２９に設け
た一対の外側圧力検出素子３１は圧縮力により縮む方向
に、かつ一対の内側圧力検出素子３０は引張力により伸
びる方向に変化する。ここで、一般には金属薄膜抵抗体
等の抵抗体からなる圧力検出素子の抵抗値は、抵抗体の
長さＬと比抵抗ρに比例し、断面積ｓに反比例するもの
である。

【００２８】したがって、前記一対の内側圧力検出素子
３０および一対の外側圧力検出素子３１の抵抗値は、抵
抗体が伸びると抵抗値Ｒは大きくなり、一方、抵抗体が
縮むと抵抗値Ｒは小さくなる。そのため、ブリッジ回路
で構成された一対の内側圧力検出素子３０および一対の
外側圧力検出素子３１の抵抗値は、相手側圧力導入管４
３の内側の内圧が高くなると、一対の内側圧力検出素子
３０の方が一対の外側圧力検出素子３１の抵抗値より大
となるものであり、したがって、ブリッジ回路を構成し
ている第１の出力電極３４と第２の出力電極３５との電
位差を出力して測定することにより圧力センサに加わる
圧力を計測することができるものである。

【００２９】ここで、圧力センサにおける受圧基板２９
に強い圧力が加わった場合について考えてみると、本発
明の一実施の形態における圧力センサにおいては、嵌合
部２１の外側面から受圧基板２９の下面に向かって圧力
導入孔２６を設け、この圧力導入孔２６を介して受圧基
板２９に被圧力検出物質４４を接触させ、この受圧基板
２９で被圧力検出物質４４の圧力を検出するようにして
いるため、受圧基板２９、載置部３８および電子部品４
０を内側に収納する蓋４２を内包するように嵌合部２１
に嵌合される相手側圧力導入管４３の内部の圧力が上昇
した場合、この圧力の上昇は蓋４２を嵌合部２１から外
す方向の力としては作用しないため、蓋４２が嵌合部２
１から外れるということはなく、その結果、従来のよう
に蓋４２が外れて被圧力検出物質４４が外部に漏れると
いうことはなくなるとともに、受圧基板２９に直接被圧
力検出物質４４の圧力が加わるため、出力感度の高い圧
力センサが得られるものである。

【００３０】また外部より端子２５を介してノイズ信号
が圧力センサの内部に浸入しようとする場合を考えてみ
ると、本発明の一実施の形態における圧力センサにおい
ては、嵌合部２１を金属製にするとともに、この嵌合部
２１における端子２５の外側に端子挿入孔２３を設け、
かつこの端子挿入孔２３と端子２５との間にガラス２４
を介在させているため、端子２５に外部からノイズ信号
が負荷されたとしても、ガラス２４がハイパスフィルタ
となり、これにより、ノイズ信号がガラス２４を介して
金属製の嵌合部２１に伝わり、そして外部へ流出するた
め、圧力センサの電子部品４０に到達するノイズ信号を
減少させることができるという効果を有するものであ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の圧力センサは、上
方および下方へ突出するように少なくとも３つの端子を
設けるとともに上面に基板設置部を設けた円柱状の嵌合
部と、この嵌合部の基板設置部に底面の外周部が固着さ
れるとともに、少なくとも一対の圧力検出素子、この圧
力検出素子と電気的に接続される電源電極、ＧＮＤ電極
および出力電極を有する受圧基板と、この受圧基板の上
方に位置して設けられるとともに、前記受圧基板におけ
る少なくとも一対の圧力検出素子から発生する信号を処
理して出力信号を出力する電子部品を上面に設けた載置
部と、前記嵌合部の上面外周部に固着されるとともに、
前記受圧基板、載置部および電子部品を内側に収納する
蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から受圧基板の下面に
向かって少なくとも一つの圧力導入孔を設け、この圧力
導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物質を接触させ、
この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を検出するように
したもので、この構成によれば、嵌合部の外側面から受
圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔を
設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出物
質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力を
検出するようにしているため、受圧基板、載置部および
電子部品を内側に収納する蓋を内包するように嵌合部に
嵌合される相手側圧力導入管の内部の圧力が上昇した場
合、この圧力の上昇は蓋を嵌合部から外す方向の力とし
ては作用しないため、蓋が嵌合部から外れるということ
はなく、その結果、従来のように蓋が外れて被圧力検出
物質が外部に漏れるということはなくなるとともに、受
圧基板に直接被圧力検出物質の圧力が加わるため、出力
感度の高い圧力センサが得られるという効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における圧力センサの側
断面図

【図２】同圧力センサを図１と別の方向から見た側断面
図

【図３】同圧力センサにおける基板の上面図

【図４】同圧力センサにおける基板の回路図

【図５】同圧力センサにおける嵌合部を相手側圧力導入
管に嵌合させた状態を示す側断面図

【図６】従来の圧力センサの側断面図

【図７】同圧力センサにおける圧力導入部に基板を固着
した状態を示す側断面図

【符号の説明】

２１ 嵌合部 ２２ 基板設置部 ２５ 端子 ２６ 圧力導入孔 ２９ 受圧基板 ３０，３１ 圧力検出素子 ３２，３３ 電源電極 ３４，３５ 出力電極 ３６，３７ ＧＮＤ電極 ３８ 載置部 ４０ 電子部品 ４２ 蓋

フロントページの続き (72)発明者 上田 真二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA21 AA39 CC02 DD20 EE12 FF11 FF43 GG01 GG12 GG25 GG31 HH05 HH11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方および下方へ突出するように少なく
   とも３つの端子を設けるとともに上面に基板設置部を設
   けた円柱状の嵌合部と、この嵌合部の基板設置部に底面
   の外周部が固着されるとともに、少なくとも一対の圧力
   検出素子、この圧力検出素子と電気的に接続される電源
   電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有する受圧基板と、
   この受圧基板の上方に位置して設けられるとともに、前
   記受圧基板における少なくとも一対の圧力検出素子から
   発生する信号を処理して出力信号を出力する電子部品を
   上面に設けた載置部と、前記嵌合部の上面外周部に固着
   されるとともに、前記受圧基板、載置部および電子部品
   を内側に収納する蓋とを備え、前記嵌合部の外側面から
   受圧基板の下面に向かって少なくとも一つの圧力導入孔
   を設け、この圧力導入孔を介して受圧基板に被圧力検出
   物質を接触させ、この受圧基板で被圧力検出物質の圧力
   を検出するようにした圧力センサ。
2. 【請求項２】 受圧基板の電源電極、ＧＮＤ電極および
   出力電極と対向しないように電子部品を載置部に設けた
   請求項１記載の圧力センサ。