JP2004085544A

JP2004085544A - Pressure sensor

Info

Publication number: JP2004085544A
Application number: JP2003139374A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Kawamura; 川村　哲司; Tomoya Yamakawa; 山川　知也
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP4020008B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor for measuring a pressure with a high precision using a pressure-sensitive element. <P>SOLUTION: The pressure sensor 1 comprises a connector housing 30 having a pressure receiving surface 32 with a pressure-sensitive element 20, a sensor housing 40 for inserting the connector housing 30, and a pressure chamber 42 formed between the sensor housing 40 and the connector housing 30. The pressure-sensitive element 20 houses the pressure chamber 42. A conductive layer 63 is provided in the pressure chamber 42 by facing the surface of the pressure-sensitive element 20 exposed the pressure chamber 42. The conductive layer 63 is connected electrically with any one of the power supply of the pressure sensor, the sensor output or the ground and insulated electrically from the connector housing 30 and the sensor housing 40. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，感圧素子により圧力を計測する圧力センサに関する。
【０００２】
【従来技術】
圧力センサは，シリコン基板上に形成した歪ゲージと，シリコン基板を精密にエッチングして形成した圧力検知用のセンサダイヤフラムとを有する感圧素子を利用したセンサである。
この圧力センサは，圧力が作用して生じたセンサダイヤフラムのひずみ量を，上記歪ゲージにより計測することで，圧力を測定するように構成してある。
そして，例えば，コネクタハウジングと，センサハウジングとを組み合わせてなり，両者の間隙に圧力室を形成してなる圧力センサでは，上記感圧素子を圧力室に収容する場合がある。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の圧力センサにあっては，次のような問題がある。
即ち，上記の圧力センサにおいては，上記センサハウジングと上記感圧素子との間に電位差を生じた場合，上記圧力室内に存在する媒体に誘電分極を生じるおそれがある。そして，この媒体に誘電分極を生じると，上記感圧素子に影響を及ぼし，その圧力計測に誤差を発生させるおそれがある。
【０００４】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，圧力計測精度の高い圧力センサを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
第１の発明は，感圧素子を配置した受圧面を有するコネクタハウジングと，該コネクタハウジングを挿入するセンサハウジングと，該センサハウジングと上記コネクタハウジングとの間に形成される圧力室とを有し，該圧力室に上記感圧素子を収容してある圧力センサにおいて，
上記圧力室には，上記感圧素子に対面して，導電性を有する導電層が配設されており，該導電層は，上記圧力センサの電源，センサ出力又はグランドのいずれか１つと電気的に接続されていると共に，上記コネクタハウジング及び上記センサハウジングとは電気的に絶縁されていることを特徴とする圧力センサにある（請求項１）。
【０００６】
本発明の圧力センサにおいては，上記圧力室には，上記圧力室に露出した上記感圧素子に対面するように導電性を有する導電層を配設してある。さらに，この導電層には，上記感圧素子の電源，センサ出力あるいはグランドのいずれか１つが電気的に接続してあり，かつ，上記コネクタハウジング及びセンサハウジングと電気的に絶縁してある。
なお，上記コネクタハウジングとしては，電気絶縁性の合成樹脂材料を成形してなる場合があり，この場合には，自ずと上記のコネクタハウジングと上記導電層との電気的絶縁を得ることができる。
【０００７】
そして，本発明の圧力センサは，上記感圧素子に対面する上記導電層を有しているので，センサハウジングと感圧素子との間に電位差を生じた場合であっても，上記感圧素子に対面して配置される上記導電層の電位を，強制的に，感圧素子の電源あるいはグランドの電位と等電位に設定できる。そのため，上記圧力センサにおいては，導電層と感圧素子との間に大きな電位差を生じることがない。
【０００８】
したがって，上記コネクタハウジングと上記センサハウジングとの間に形成される圧力室において，上記導電層と上記感圧素子との間に存在する媒体に誘電分極が生じることがほとんどない。そして，本発明の圧力センサは，上記導電層と感圧素子との間に存在する媒体の誘電分極を抑制することにより，常に精度良く圧力計測を実施することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明においては，上記圧力室には，電気的絶縁性を有する１枚のプレートが配設されており，上記導電層は上記プレートの少なくとも一方の表面に配設されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記プレートによって上記導電層を保持することができるので，上記圧力室への配設が容易になると共に，上記センサハウジング及びコネクタハウジングとの電気的絶縁を容易に行うことができる。
【００１０】
ここで，上記コネクタハウジングとしては，上述したごとく，電気絶縁性の合成樹脂材料を用いることが好ましく，この場合には，上記導電層との電気的絶縁に特別な工夫は必要ない。
一方，センサハウジングとしては，導電性の金属材料を適用することもできる。この場合には，上記導電層と電気的絶縁性が得られるような構造を積極的に採用することが必要である。さらに，上記コネクタハウジングに上記感圧素子の電源，センサ出力あるいはグランドのいずれか１つと通じるターミナルピンを配設した場合には，このターミナルピンと，上記導電性を有するセンサハウジングとの電気的絶縁構造を確保することも重要である。
【００１１】
また，上記圧力室には，電気的な絶縁性を有する第１プレート及び第２プレートが対面して配設してあり，上記導電層は，上記第１プレートと上記第２プレートとの間に介在させてあることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記導電層を，上記第１プレートと上記第２プレートとの間に介在させることにより，上記圧力室において上記導電層を精度良く配置することができる。また，第１プレート及び第２プレートは，電気的な絶縁性を有しているため，上記導電層が，上記センサハウジングや上記コネクタハウジング等と電気的に接触することを防止することができる。
【００１２】
さらに好ましくは，上記プレートを，上記センサハウジングに挿入される上記コネクタハウジングの挿入方向の位置決めスペーサとして利用し，該スペーサによって上記センサハウジング及びコネクタハウジングからの挿入方向の荷重を受ける構造をとることもできる。この場合には，センサハウジングとコネクタハウジングとをかしめによって接合した場合に生じる軸方向の荷重を，上記スペーサに作用させた状態で組み立てることにより，上記圧力センサの耐圧性を高めることができる。
【００１３】
なお，上記プレートとしては，例えば，ＰＰＳ樹脂，ＰＢＴ樹脂，ＰＡ樹脂等の材料を用いて構成することができる。この中でも特に，材料強度が高いＰＰＳ樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
また，上記導電層は，上記第１プレートと上記第２プレートとを接合するための導電性接着剤であることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記第１プレートと上記第２プレートとの接合面に配した導電性接着材により，両者を接合することにより両者を確実かつ強固に接合し，かつ，容易に上記導電層を形成することができる。
また，上記導電性接着材としては，例えば，エポキシ系接着剤，シリコーン系接着剤等がある。この中でも，特に，オイル中での物性安定性が高いエポキシ系接着剤を用いることが好ましい。
【００１５】
また，上記導電層は，上記第１プレート又は上記第２プレートの少なくともいずれか一方に配設された導電性を有するメッキ膜としても良い（請求項５）。
この場合には，上記第１プレートと上記第２プレートとの間に，メッキ膜を配設することにより簡単かつ確実に上記導電層を配置することができる。メッキ膜によれば，例えば，上記第１プレートと上記第２プレートとを圧着した場合であっても，その膜厚が変化することが少なく，圧力室の容積変化を小さくでき，容積に対する封入オイル量の過少によるセンサ性能のバラツキを小さくすることができる。
また，上記メッキ膜としては，例えばＡｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｕ等がある。この中でも，特に，接触抵抗の安定性に優れたＡｕを用いることが好ましい。
【００１６】
また，上記導電層は，上記コネクタハウジング又はセンサハウジングの少なくともいずれか一方に保持された導電性の金属板であって，該金属板は，上記コネクタハウジング及び上記センサハウジングのいずれとも電気的に絶縁されるよう構成することも良い（請求項６）。
この場合にも，上記コネクタハウジングとしては，上述したごとく，電気絶縁性の合成樹脂材料を用いることが好ましく，この場合には，上記導電層との電気的絶縁に特別な工夫は必要ない。一方，コネクタハウジングとしては，導電性の金属材料を適用することもできる。この場合には，上記導電層と電気的絶縁性が得られるような構造を積極的に採用することが必要である。また，コネクタハウジングに上記感圧素子の電源，センサ出力あるいはグランドのいずれか１つと通じるターミナルピンを配設した場合には，このターミナルピンとコネクタハウジングとの電気的絶縁構造をとることも重要である。
【００１７】
また，この場合には，上記圧力室に配置した上記金属板により，圧力室における上記金属板と上記感圧素子との間に存在する媒体の誘電分極を確実に抑制することができる。
また，上記金属板としては，例えば，Ｃｕ系合金，ＳＵＳ（ステンレス鋼），鋼板及びそれらの表面をメッキしたもの等により作製することができる。この中でも，特に，製作しやすく接触抵抗の安定性にも優れた，Ｃｕ系合金もしくは黄銅の表面にＡｕめっきしたものを用いることが好ましい。
【００１８】
また，上記金属板は，合成樹脂よりなる被覆部材内にインサート成形されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には，上記金属板と上記センサハウジング及びコネクタハウジングとの電気的絶縁構造を容易に得ることができる。
【００１９】
また，上記圧力室には，上記導電層と，該導電層と対面するベース層とを一体的に形成してなる積層板を配置してあり，上記導電層は，導電性を有する導電性樹脂よりなり，上記ベース層は，電気的絶縁性を有する絶縁性樹脂よりなることが好ましい（請求項８）。
【００２０】
この場合には，上記導電性樹脂よりなる上記導電層の電位と，感圧素子の電源あるいはグランドの電位とを等電位に設定することで，導電層と感圧素子との間の電位差を抑制することができる。
そのため，上記感圧素子と上記導電層との間に流入し，上記感圧素子に直接的に圧力を作用する媒体に生じるおそれのある誘電分極を抑制することができる。
【００２１】
なお，上記積層板は，上記絶縁性樹脂と，上記導電性樹脂とを同時供給して成形する同時成形や，上記導電層をなす部材を，予め導電性樹脂より成形しておき，この部材をインサートした状態で，絶縁性樹脂を成形するインサート成形等により作製することができる。
ここで，上記導電性樹脂としては，ＰＰＳ，ＰＢＴ，ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカＡＢＳ）やＰＡ６（ポリアミド６６）／ＡＢＳ等の樹脂に，ステンレス繊維やカーボンファイバ等を充填してなる複合材料を適用することができる。さらに，ポリアニリン，ポリピロール等の導電性高分子材料を適用することもできる。
【００２２】
また，上記積層板の外表面のうち，少なくとも上記センサハウジングの表面と対面する外表面は，上記絶縁性樹脂により形成してあることが好ましい（請求項９）。
この場合には，上記積層板の外表面のうち，上記センサハウジングの表面に当接する表面の電気的な絶縁性を高く確保することができる。
そのため，上記積層板は，上記センサハウジングに対して積極的に当接させた状態で，確実性高く固定することができる。
【００２３】
また，上記センサハウジングは，シールダイヤフラムを有しており，上記圧力室は，上記シールダイヤフラムにより密閉されていると共に，該圧力室の中には，圧力伝達媒体が充填されていることが好ましい（請求項１０）。
この場合には，該感圧素子と上記シールダイヤフラムとの間に生じた電位差を生じた場合であっても，上記導電層と上記感圧素子との間の電位差を有効に抑制することができる。上記シールダイヤフラムは，上記感圧素子と対面するよう配置される場合が多いため本発明による効果が特に高い。
【００２４】
また，上記圧力室には，上記感圧素子とボンディングワイヤによって接続される複数のターミナルピンが上記コネクタハウジングから突出して配設されており，上記導電層は，上記複数のターミナルピンのうちの１つに電気的に接続されており，かつ，該ターミナルピンにおける上記導電層との接続部分は，上記ボンディングワイヤとの接続部分よりも上記コネクタハウジングからの突出量が大きいことが好ましい（請求項１１）。
この場合には，上記ターミナルピンと導電層との電気的な接続を容易に行うことができる。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる圧力センサ１について，図１〜図５を用いて説明する。
本例の圧力センサ１は，図１，図２に示すごとく，感圧素子２０を配置した受圧面３２を有するコネクタハウジング３０と，該コネクタハウジング３０を挿入するセンサハウジング４０と，該センサハウジング４０とコネクタハウジング３０との間に形成される圧力室４２とを有する圧力センサ１である。そして，該圧力室４２には，上記感圧素子２０を収容してある。
【００２６】
そして，圧力室４２には，図１，図２に示すごとく，感圧素子２０に対面して，導電性を有する導電層６３が配設されている。該導電層６３は，上記圧力センサ１のグランドと電気的に接続されている。
以下に，この内容について詳しく説明する。
【００２７】
本例の圧力センサ１は，図１に示すごとく，シールダイヤフラム４３を有するセンサハウジング４０に，ターミナルピン１０と感圧素子２０とを有するコネクタハウジング３０を挿入して組み立てたセンサである。
すなわち，本例の圧力センサ１は，圧力計測対象である流体とは隔離された圧力室４２を有するものである。そして，この圧力センサ１では，シールダイヤフラム４３に作用する上記流体の圧力を，圧力室４２に封入した圧力伝達媒体を介して，感圧素子２０により検知できるよう構成されている。
該感圧素子２０は，シリコン層を加工して歪ゲージを形成するとともに，シリコン基板を精密にエッチングしてセンサダイヤフラムを形成したものである。
【００２８】
コネクタハウジング３０は，ＰＰＳ樹脂により，後述するごとくターミナルピン１０をインサートして一体成形されていると共に，センサハウジング４０に挿入する挿入部３５と，外部機器のコネクタ（図示略）と電気的に接続するためのソケット部３００（図１）とを有している。
【００２９】
コネクタハウジング３０における挿入部３５は，上記挿入方向に略平行な軸を中心とした略円柱形状の挿入基部３５３と，該挿入基部３５３よりも小径である略円柱形状の挿入先端部３５１とを有している。そして，該挿入先端部３５１と上記挿入基部３５３との間に，上記コネクタテーパ面３５２が配設されている。
【００３０】
さらに，この挿入先端部３５１は，その外周面に，圧力室４２を密閉するためのＯリング５０及びバックアップリング５１を配設できるよう構成されており，挿入先端部３５１の外周面に，Ｏリング５０及びバックアップリング５１を配設するためのリング溝３５０を設けてある。
なお，本例のリング溝３５０は，上記挿入方向の壁面がない不完全な溝形状を呈しており，後述するごとくセンサハウジング４０の内表面と組み合わされて溝形状が形成されるよう構成してある。
【００３１】
ソケット部３００は，外部機器と電気的に接続するための電極を配設したコネクタを挿入することができるよう構成されていると共に，該ソケット部３００の内部には，それぞれのターミナルピン１０における一方の端部を突出させてある。そして，それぞれのターミナルピン１０は，ソケット部３００に挿入された上記コネクタの各電極と電気的に接触するよう構成されている。
【００３２】
コネクタハウジング３０の挿入方向の端面である受圧面３２には，図１，図２に示すごとく，ターミナルピン１０の他方の端部を露出させてあると共に，感圧素子２０を配置してある。
上記のターミナルピン１０としては，電源用，グランド用及び信号出力用の３本があり，これらのターミナルピン１０は，すべてソケット部３００から受圧面３２へとコネクタハウジング３０を貫通するように，インサート成形によってコネクタハウジング３０内に一体的に配置されている。
【００３３】
受圧面３２に露出する各ターミナルピン１０とＰＰＳ樹脂との境界部は，シリコーン系シール材からなるシール層１２によりシールされ，圧力室４２の気密性を保持できるように構成されている。
そして，各ターミナルピン１０は，図１，図２に示すごとく，感圧素子２０とボンディングワイヤ３４により相互に電気的に接続されている。
【００３４】
グランド用のターミナルピン１０は，図１におけるＡ−Ａ断面を示す図５に示すごとく，上記シール層１２から突出した接続部１０２と，該接続部１０２から延設されてさらに圧力室４２に突出するよう構成された突出ピン部１０１とを有している。
【００３５】
接続部１０２の圧力室４２への突出方向の位置は，他の電源用，信号出力用のターミナルピン１０における突出方向の端面と略同一となるよう構成されている。そして，グランド用のターミナルピン１０における接続部１０２に，他のターミナルピン１０の端面と同様，ボンディングワイヤ３４を接続できるように構成されている。
一方，上記突出ピン部１０１は，上記導電層６３との接続部分であって，ボンディングワイヤ３４との接続部分である接続部１０２よりもコネクタハウジング３０からの突出量が大きい。
【００３６】
センサハウジング４０は，ステンレススチールよりなると共に，図１，図２に示すごとく，上記シールダイヤフラム４３のコネクタハウジング３０側に，上記挿入部３５を挿入する凹部４５と，該凹部４５に挿入部３５を挿入した状態で該挿入部３５と係合するカシメ部４１とを有している。
【００３７】
凹部４５は，図１に示すごとく，上記挿入先端部３５１を挿入する略円柱形状の内周面を形成する第１凹部４５１と，上記挿入基部３５３を挿入する略円柱形状の第２凹部４５３とを有している。そして，該第２凹部４５３と上記第１凹部４５１との間に，センサテーパ面４５２が配設されている。
【００３８】
また，図２に示すごとく，シールダイヤフラム４３は，その外周部をシールリング４３１により保持された状態で，凹部４５における挿入方向に略直交する底面に配置されている。そして，該シールダイヤフラム４３は，センサハウジング４０に対して，シールリング４３１と共にレーザ溶接され，溶接部４３５をセンサハウジング４０に達するように設けることにより，センサハウジング４０に強固に固定してある。
【００３９】
さらに，センサハウジング４０は，図１に示すごとく，シールダイヤフラム４３の被計測環境４４側に，圧力計測対象としての流体を導入する圧力導入室４４０と，圧力センサ１の取り付け用のジョイント部材であるアウターハウジング４００を取り付けるための取り付け面４９とを有している。
ここで，ジョイント部材であるアウターハウジング４００は，図１に示すごとく，圧力計測対象としての流体を，センサハウジング４０側に導入する圧力導入孔４４１と，上記配管パイプ等に取り付けるためのネジ部４４２とを有している。
【００４０】
コネクタハウジング３０を収納したセンサハウジング４０と，コネクタハウジング３０との間に形成される圧力室４２には，図１〜図４に示すごとく，ＰＰＳ樹脂よりなる第１プレート６１と第２プレート６２とを組み合わせたプレート６０が配設される。
第１プレート６１は，第２プレート６２側の表面に，窪み部６１３を設けてある。また，第２プレート６２は，第１プレート６１側の表面に，窪み部６１３と嵌まり合う凸部６２３を設けてある。
【００４１】
さらに，第１プレート６１は，図３に示すごとく，上記ターミナルピン１０の突出ピン部１０１を貫通させるためのピン穴６１２を有している。また，第２プレート６２には，図３に示すごとく，第１プレート６１を貫通した突出ピン部１０１の逃げ穴６２２を設けてある。
【００４２】
そして，第１プレート６１と第２プレート６２とは，図３，図４に示すごとく，窪み部６１３及び凸部６２３の表面に塗布された銀フィラーを含有するエポキシ系樹脂よりなる導電性接着剤により接合されている。この導電性接着剤よりなる層は，上記導電層６３をなすよう構成されており，プレート６０における第１プレート６１のピン穴６１２を貫通する上記突出ピン部１０１と電気的に接触することができるよう構成されている。
【００４３】
また，第１プレート６１及び第２プレートは，図３，図４に示すごとく，それぞれオイル導通穴６１１及びオイル導通穴６２１を有している。そして，このオイル導通穴６１１及びオイル導通穴６２１は，プレート６０の両側において，自由に圧力伝達媒体を流通させるためのオイル導通穴６０１を形成するよう構成されている。
【００４４】
プレート６０は，図１〜図４に示すごとく，第１プレート６１が，感圧素子２０と対面するよう構成されている。そして，プレート６０における感圧素子２０側の表面には，感圧素子２０やボンディングワイヤ３４との干渉を避けるための凸凹面６１９を形成してある。
【００４５】
上記のごとく構成されたコネクタハウジング３０とセンサハウジング４０とを組み立てて製造された圧力センサ１は，図１，図２に示すごとく，コネクタハウジング３０を収容したセンサハウジング４０のカシメ部４１を内径方向に変形させ，挿入基部３５３に係合させることにより固定してある。
【００４６】
コネクタハウジング３０とセンサハウジング４０との間に形成される圧力室４２には，図１，図２に示すごとく，プレート６０が配置されている。プレート６０は，導電性接着材よりなる導電層６３を有しており，該導電層６３は，感圧素子２０と対面している。
【００４７】
また，図２に示すごとく，コネクタハウジング３０とセンサハウジング４０とは，コネクタテーパ面３５２とセンサテーパ面４５２とを当接させて位置決めすると共に，この当接部に上記カシメ部４１をカシメることにより生ずる荷重を受け止める構造としてある。そのため，上記コネクタハウジング３０の先端面（受圧面３２）とプレート６０との間には所定の隙間が設けられている。
【００４８】
また，コネクタハウジング３０にインサート成形されたグランド用のターミナルピン１０は，図２に示すごとく，その先端の突出ピン部１０１が，プレート６０における第１プレート６１を貫通し，第２プレート６２の逃げ穴６２２の途中まで挿入され，両者の間に配置された導電層６３と電気的に接触するよう構成されている。そのため，この導電層６３の電位を，感圧素子２０のグランドと等電位となるよう強制的に設定することができる。
【００４９】
ここで，この圧力センサ１は，圧力を計測するに当たっては，図１に示すごとく，センサハウジング４０の取り付け面４９に接合されたアウターハウジング４００を介して，被計測対象である流体を密閉する配管パイプ等に取り付けするように構成してある。
このとき，圧力センサ１側と，該配管パイプ等側との間に大きな電位差を生じた場合であっても，上記のごとく導電層６３の電位を，感圧素子２０のグランドと等電位となるよう強制的に設定してあるため，感圧素子２０に上記電位差による悪影響が作用するおそれが少なく，高い圧力計測精度を維持することができる。
【００５０】
すなわち，導電層６３は，感圧素子２０のグランドと等電位になるよう強制してある。そのため，アウターハウジング４００を介在してセンサハウジング４０の電位が配管パイプ等と等電位となり，その結果，センサハウジング４０と感圧素子２０との間に大きな電位差が生じた場合であっても，感圧素子２０と導電層６３との間の電位差を抑制することができる。
【００５１】
そのため，本例の圧力センサ１にあっては，感圧素子２０と導電層６３との間に存在する圧力伝達媒体に誘電分極を生じるおそれがない。
それ故，本例の圧力センサ１は，被計測環境４４側の構成機器に静電気等が帯電し，センサハウジング４０と感圧素子２０との間に大きな電位差を生じた場合であっても，被計測対象である流体の圧力を精度良く測定することができる。
【００５２】
なお，本例の圧力センサ１における外部と隔離された圧力室４２に代えて，上記シールダイヤフラム４３を廃し，外部に開放した圧力室４２としてもよい。この場合には，圧力計測対象である流体が，感圧素子２０のセンサダイヤフラムに直接作用することとなる。
【００５３】
また，上記プレート６０としては，上記第１プレート６１のみにより構成することもできる。この場合，圧力室４２内において，プレート６０を固定でき，第１プレート６１の窪み部６１３に塗布された導電性接着剤からなる導電層６３が，コネクタハウジング３０及びセンサハウジング４０と電気的に絶縁されている必要がある。
【００５４】
さらに，本例の圧力センサ１は，導電層６３と感圧素子２０のグランドとを電気的に接続する構成としたが，導電層６３と感圧素子２０の電源又はセンサ出力とを電気的に接続することもできる。感圧素子２０の電源電圧やセンサ出力は数ボルト程度であり，導電層６３と感圧素子２０との圧力伝達媒体に誘電分極を誘発することがない。
【００５５】
さらにまた，上記導電層６３としては，アルミニウムや金などの金属製の薄膜を配置し，該薄膜を介して，第１プレート６１と第２プレート６２とを絶縁性の接着剤で接合しても良い。
また，上記プレート６０は，コネクタハウジング３０における挿入部３５の挿入方向の端面に当接すると共に，センサハウジング４０におけるシールリング４３１に当接するよう構成することも好ましい。この場合には，センサハウジング４０に挿入するコネクタハウジング３０の位置決めを確実にすることができる。さらに，プレート６０を介在して，両者の間において挿入方向の荷重を作用させた状態で圧力センサ１を組み立てることができる。
【００５６】
（実施例２）
本例の圧力センサ１は，実施例１の圧力センサ１に基づいて，導電層６３をメッキ膜に変更した例である。
本例のプレート６０は，図３に示すごとく，第１プレート６１の窪み部６１３の表面及びピン穴６１２の内周面にメッキ処理を施し，Ｎｉ下地１〜３μｍ，Ａｕメッキ層０．４μｍよりなるメッキ膜を形成してある。
そして，圧力センサ１に組み込まれたプレート６０において，このメッキ膜を導電層６３として機能させるため，ピン穴６１２の内周面のメッキ膜とターミナルピン１０の突出ピン部１０１とが電気的に接続されるよう構成してある。
【００５７】
以上のごとく構成されたプレート６０を組み込んだ圧力センサ１においては，メッキ膜からなる導電層６３と感圧素子との間に大きな電位差を生じることがない。そのため，本例の圧力センサ１は，圧力計測誤差が少ない優れたセンサである。
なお，その他の構成及び作用効果については，実施例１と同様である。
また，上記メッキ膜としては，本例で示したＮｉ下地とＡｕ膜よりなるメッキ膜のほか，Ａｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，ハンダ等によるのメッキ膜を適用することができる。
【００５８】
（実施例３）
本例の圧力センサ１は，実施例１の圧力センサ１に基づいて，導電層６３を金属板７０に変更すると共に，センサハウジング４０にネジ部４４２を配設し，直接配管パイプ等に取り付けできるよう構成を変更してある。
【００５９】
本例の圧力センサ１は，図６に示すごとく，圧力室４２に金属板７０を有している。
金属板７０は，図７，図８に示すごとく，Ｃｕ系合金よりなり，略円形状の板材の切断，曲げ加工により成形された部品である。この金属板７０は，板面に略直交するよう折り曲げられた屈曲片７１と，板面を貫通するよう開口する貫通穴７３を挟んで対峙するよう，屈曲片７１とは反対面側に折り曲げられた一対の接触片７２とを有している。
【００６０】
屈曲片７１は，図６に示すごとく，コネクタハウジング３０の受圧面３２に配設された差し込み部３９に対して，差し込みできるよう構成されている。一対の接触片７２は，貫通穴７３を貫通するグランド用のターミナルピン１０の突出ピン部１０１の両面を狭持し，該突出ピン部１０１と電気的に接続されるよう構成されている。
【００６１】
このように本例の圧力センサ１は，図６に示すごとく，圧力室４２に，感圧素子２０のグランドと電気的に接続された金属板７０を有している。そして，この金属板７０は，屈曲片７１を差し込み部３９に差し込み，貫通穴７３を貫通する突出ピン部１０１の両面を，一対の接触片７２により狭持した状態で固定されている。
【００６２】
以上のごとく構成された金属板７０を組み込んだ圧力センサ１においては，金属板７０は，感圧素子２０のグランドと等電位に保持できる。そのため，金属板７０と感圧素子２０との間に大きな電位差を生じることがなく，両者の間の圧力伝達媒体に誘電分極を生じることがない。そのため，センサハウジング４０のネジ部４４２により配管パイプ等に取り付けられた本例の圧力センサ１によれば，常に，圧力計測誤差を少なく圧力測定を実施できる。
【００６３】
なお，その他の構成及び作用効果については，実施例１と同様である。
また，上記金属板の両側において，圧力伝達媒体の流通が十分でない場合には，該金属板を貫通するよう開口する貫通穴を設けることも有効である。
さらに，上記金属板７０は，被覆することなくむき出しの状態で用いたが，金属板７０が合成樹脂よりなる被覆部材内にインサート成形された構造を取ることもできる。
さらにまた，導電性樹脂の成形により，上記金属板７０と略同一形状の樹脂板を形成し，該樹脂板をもって，本例の金属板７０と置換することもできる。
【００６４】
（実施例４）
本例の圧力センサ１は，実施例１の圧力センサ１を構成したプレート６０を，略同一外形状を呈する積層板６５に変更した例である。本例について図９〜図１１を用いて説明する。
本例の積層板６５は，図１０に示すごとく，導電性樹脂を成形してなる導電板６３５をインサートした状態で，電気的絶縁性を有するＰＢＴ樹脂を成形するインサート成形により作製したものである。
【００６５】
上記導電板６３５は，図９に示すごとく，炭素カーボンファイバー繊維をＰＢＴ樹脂に充填した複合材料である導電性樹脂を成形してなり，積層板６５よりも小径の略円板状の部材である。
なお，導電性樹脂は，上記炭素カーボンファイバー繊維を充填した複合材料に限定されるものではなく，上記炭素カーボンファイバー繊維に代えてステンレスファイバー等を充填した複合材料としても良い。
さらに，その他，上記導電性樹脂としては，ポリアニリン，ポリピロール等の導電性高分子材料を利用することもできる。
【００６６】
導電板６３５の一方の端面であって，積層板６５の外表面のうち感圧素子２０に対面する表面をなす端面には，図９に示すごとく，感圧素子２０やボンディングワイヤ３４との干渉を避けるための凸凹面６３９を形成してあると共に，上記ターミナルピン１０の突出ピン部１０１を収容するための有底のピン穴６３２を開口してある。
また，導電板６３５の中央には，積層板６５におけるオイル導通孔６５０の一部を構成する貫通孔６３０を貫通してある。
【００６７】
上記積層板６５は，図１０に示すごとく，導電板６３５がなす導電層６５３と，ＰＢＴ樹脂よりなるベース層６５１とが一体的に結合してなる積層構造を呈すると共に，軸芯に沿って貫通するオイル導通孔６５０を有する部材である。
本例の積層板６５は，実施例１のプレート６０（図２）と略同一の外形状を呈するように構成してあり，感圧素子２０側の端面の内周部分に，上記導電板６３５の凸凹面６３９を形成した端面が露出するように構成してある。
【００６８】
そのため，上記積層板６５の端面のうち，上記感圧素子２０側となる端面には，図１０に示すごとく，感圧素子２０やボンディングワイヤ３４との干渉を避けるための凸凹面６３９と，グランド用のターミナルピン１０の突出ピン部１０１を収容するピン穴６３２が配置されることになる。
【００６９】
そして，図１０に示すごとく，積層板６５の積層構造におけるセンサハウジング４０側の層として，上記ベース層６５１を配設してある。さらに，積層板６５よりも小径の導電板６３５の外周は，ＰＢＴ樹脂により被われることになる。
そのため，上記積層板６５の外表面は，上記感圧素子２０に対面する部分を除いて，ＰＢＴ樹脂により形成され，電気的な絶縁性を呈することになる。
そこで，本例では，図１１に示すごとく，積層板６５の外表面のうち上記感圧素子２０に対面する表面を除く外表面を，センサハウジング４０の内表面に積極的に当接させた状態で，センサハウジング４０に収容してある。
【００７０】
また，本例の圧力センサ１は，図１１に示すごとく，上記ターミナルピン１０の突出ピン部１０１の先端が，積層板６５の上記ピン孔６３２に収容される状態で組み立てたものである。
そして，突出ピン部１０１と導電層６５３との間は，ピン穴６３２に充填した導電性接着剤を介して，確実性高く電気的に接触するようにしてある。
なお，ピン穴６３２と突出ピン部１０１との嵌合構造による両者の接触構造のみによって，突出ピン部１０１と導電層６５３との間の電気的な導通を十分に確保することもできる。それ故，ピン穴６３２に充填する上記導電性接着剤を省略することも可能である。
【００７１】
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
また，絶縁性を有するＰＢＴ樹脂材料と，導電性の樹脂材料とを成形型に向けて同時に射出して成形する同時成形により，本例の積層板６５を作製することもできる。
さらに，絶縁性樹脂材料を所定の形状に成形した後，該絶縁性樹脂よりなる部材をインサートした状態で，導電性樹脂材料を成形するインサート成形により本例の積層板６５を作製することも可能である。
【００７２】
（実施例５）
本例は，実施例４を基にして，積層板の積層構造を変更した例である。本例について，図１２〜図１４を用いて説明する。
本例の積層板６６は，図１３に示すごとく，導電性樹脂よりなる薄板リング状の導電板６４５をインサートした状態で，ＰＰＳ樹脂を成形するインサート成形により作製したものである。
なお，この積層板６６は，実施例４と同様に，実施例１のプレート６０（図２）と略同一の外径状を呈するように形成してある。
【００７３】
上記導電板６４５は，図１２に示すごとく，積層板６６よりも軸方向に薄く形成してある。
そして，上記導電板６４５をインサート成形した積層板６６は，図１３に示すごとく，ＰＰＳ樹脂よりなる２層のベース層６６１の層間に，導電板６４５よりなる導電層６６３を一体的に形成してなる積層構造を呈している。
【００７４】
また，図１３に示すごとく，上記導電板６４５は，積層板６６よりも小径に構成してあり，さらに，該導電板６４５の中央の孔６４０は，積層板６６の導通孔６６０よりも大径に形成してある。
そのため，導電板６４５の外周面及び，孔６４０の内周面は，その全面に渡って，ＰＰＳ樹脂により被われることになる。
以上のように，本例の積層板６６は，図１３に示すごとく，その外表面を全てＰＰＳ樹脂により形成してあるため，電気的絶縁性に優れた部材となる。
【００７５】
また，積層板６６の感圧素子２０側となる端面には，上記ターミナルピン１０の突出ピン部１０１を収容するための有底穴であって，導電層６６３を貫通するピン穴６６５を穿孔してある。
そして，本例の圧力センサ１は，図１４に示すごとく，上記ターミナルピン１０の突出ピン部１０１の先端が，積層板６６の上記ピン孔６６５に収容される状態で組み立ててある。ここで，突出ピン部１０１と導電層６６３との間は，ピン穴６３２に充填した導電性接着剤を介して，確実性高く電気的な接続状態を確保してある。
なお，その他の構成及び作用効果については，実施例４と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ジョイント部材であるアウターハウジングと接合した圧力センサの構造を示す断面図。
【図２】実施例１における，圧力室周辺の構造を示す拡大断面図。
【図３】実施例１における，第１プレートの構造を示す断面図。
【図４】実施例１における，第２プレートの構造を示す断面図。
【図５】実施例１における，圧力センサにおけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図６】実施例３における，圧力センサの構造を示す断面図。
【図７】実施例３における，金属板を示す正面図。
【図８】実施例３における，金属板を示す斜視図。
【図９】実施例４における，導電板の構造を示す断面図。
【図１０】実施例４における，積層板の構造を示す断面図。
【図１１】実施例４における，圧力室周辺の構造を示す拡大断面図。
【図１２】実施例５における，導電板を示す斜視図。
【図１３】実施例５における，積層板の構造を示す断面図。
【図１４】実施例５における，圧力室周辺の構造を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１．．．圧力センサ，
１０．．．ターミナルピン，
２０．．．感圧素子，
３０．．．コネクタハウジング，
４０．．．センサハウジング，
５０．．．Ｏリング，
５１．．．バックアップリング，
６０．．．プレート，
６１．．．第１プレート，
６２．．．第２プレート，
６３．．．導電層，
６３５，６４５．．．導電板，
６５，６６．．．積層板，
７０．．．金属板，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a pressure sensor that measures pressure using a pressure-sensitive element.
[0002]
[Prior art]
The pressure sensor is a sensor using a pressure sensitive element having a strain gauge formed on a silicon substrate and a sensor diaphragm for pressure detection formed by precisely etching the silicon substrate.
This pressure sensor is configured to measure the pressure by measuring the strain amount of the sensor diaphragm caused by the action of the pressure by the strain gauge.
For example, in a pressure sensor in which a connector housing and a sensor housing are combined and a pressure chamber is formed in a gap between both, the pressure-sensitive element may be housed in the pressure chamber.
[0003]
[Problem to be solved]
However, the conventional pressure sensor has the following problems.
That is, in the above-described pressure sensor, when a potential difference is generated between the sensor housing and the pressure-sensitive element, dielectric polarization may be generated in a medium existing in the pressure chamber. If dielectric polarization occurs in the medium, the medium may affect the pressure-sensitive element, and may cause an error in pressure measurement.
[0004]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has as its object to provide a pressure sensor with high pressure measurement accuracy.
[0005]
[Means for solving the problem]
A first invention has a connector housing having a pressure-receiving surface on which a pressure-sensitive element is arranged, a sensor housing into which the connector housing is inserted, and a pressure chamber formed between the sensor housing and the connector housing. A pressure sensor containing the pressure-sensitive element in the pressure chamber;
In the pressure chamber, a conductive layer having conductivity is provided so as to face the pressure-sensitive element. The conductive layer is electrically connected to any one of a power supply, a sensor output, and a ground of the pressure sensor. And the connector housing and the sensor housing are electrically insulated from each other (claim 1).
[0006]
In the pressure sensor according to the present invention, the pressure chamber is provided with a conductive layer having conductivity so as to face the pressure-sensitive element exposed to the pressure chamber. Further, any one of the power supply, the sensor output, and the ground of the pressure-sensitive element is electrically connected to the conductive layer, and is electrically insulated from the connector housing and the sensor housing.
In some cases, the connector housing is formed by molding an electrically insulating synthetic resin material. In this case, electrical insulation between the connector housing and the conductive layer can be obtained by itself.
[0007]
Since the pressure sensor of the present invention has the conductive layer facing the pressure-sensitive element, even if a potential difference occurs between the sensor housing and the pressure-sensitive element, Can be forcibly set to the same potential as the power supply or ground potential of the pressure-sensitive element. Therefore, in the pressure sensor, a large potential difference does not occur between the conductive layer and the pressure-sensitive element.
[0008]
Therefore, in the pressure chamber formed between the connector housing and the sensor housing, dielectric polarization hardly occurs in the medium existing between the conductive layer and the pressure-sensitive element. Further, the pressure sensor of the present invention can always accurately perform pressure measurement by suppressing the dielectric polarization of the medium existing between the conductive layer and the pressure-sensitive element.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, it is preferable that one plate having electrical insulation be provided in the pressure chamber, and the conductive layer be provided on at least one surface of the plate. Item 2).
In this case, since the conductive layer can be held by the plate, the arrangement in the pressure chamber is facilitated, and the electrical insulation between the sensor housing and the connector housing can be easily performed. .
[0010]
Here, as described above, it is preferable to use an electrically insulating synthetic resin material for the connector housing. In this case, no special device is required for electrical insulation with the conductive layer.
On the other hand, a conductive metal material can be used as the sensor housing. In this case, it is necessary to positively adopt a structure that can provide electrical insulation with the conductive layer. Further, in the case where a terminal pin communicating with any one of the power supply, the sensor output and the ground of the pressure-sensitive element is provided in the connector housing, an electrical insulation structure between the terminal pin and the conductive sensor housing is provided. It is also important to secure
[0011]
In the pressure chamber, a first plate and a second plate having electrical insulation are provided facing each other, and the conductive layer is provided between the first plate and the second plate. Preferably, it is interposed (claim 3).
In this case, the conductive layer can be accurately arranged in the pressure chamber by interposing the conductive layer between the first plate and the second plate. Further, since the first plate and the second plate have electrical insulation properties, it is possible to prevent the conductive layer from being in electrical contact with the sensor housing, the connector housing, and the like.
[0012]
More preferably, the plate is used as a positioning spacer in the insertion direction of the connector housing inserted into the sensor housing, and the spacer receives a load in the insertion direction from the sensor housing and the connector housing. it can. In this case, the pressure resistance of the pressure sensor can be increased by assembling the sensor housing with the axial load generated when the sensor housing and the connector housing are joined by caulking applied to the spacer.
[0013]
The plate can be made of, for example, a material such as PPS resin, PBT resin, and PA resin. Among these, it is particularly preferable to use a PPS resin having a high material strength.
[0014]
Further, it is preferable that the conductive layer is a conductive adhesive for bonding the first plate and the second plate (claim 4).
In this case, the first plate and the second plate are bonded to each other by a conductive adhesive material disposed on a bonding surface thereof, thereby securely and firmly bonding the two, and easily forming the conductive layer. Can be formed.
Examples of the conductive adhesive include an epoxy adhesive and a silicone adhesive. Among them, it is particularly preferable to use an epoxy adhesive having high physical stability in oil.
[0015]
Further, the conductive layer may be a conductive plating film disposed on at least one of the first plate and the second plate.
In this case, by arranging a plating film between the first plate and the second plate, the conductive layer can be easily and reliably arranged. According to the plating film, for example, even when the first plate and the second plate are press-bonded, the film thickness does not change much, the change in the volume of the pressure chamber can be reduced, and the sealed oil with respect to the volume can be reduced. Variations in sensor performance due to an insufficient amount can be reduced.
Examples of the plating film include Au, Ag, Sn, Zn, Ni, and Cu. Among them, it is particularly preferable to use Au which is excellent in stability of contact resistance.
[0016]
The conductive layer is a conductive metal plate held on at least one of the connector housing and the sensor housing, and the metal plate is electrically insulated from both the connector housing and the sensor housing. (Claim 6).
Also in this case, as described above, it is preferable to use an electrically insulating synthetic resin material for the connector housing. In this case, no special device is required for electrical insulation with the conductive layer. On the other hand, a conductive metal material can be used as the connector housing. In this case, it is necessary to positively adopt a structure that can provide electrical insulation with the conductive layer. When a terminal pin that communicates with one of the power supply, sensor output, and ground of the pressure-sensitive element is provided in the connector housing, it is also important to provide an electrical insulation structure between the terminal pin and the connector housing. .
[0017]
In this case, the dielectric polarization of the medium existing between the metal plate and the pressure-sensitive element in the pressure chamber can be reliably suppressed by the metal plate disposed in the pressure chamber.
The metal plate can be made of, for example, a Cu-based alloy, SUS (stainless steel), a steel plate, or a plate obtained by plating the surface thereof. Among them, it is particularly preferable to use a Cu-based alloy or brass whose surface is Au-plated, which is easy to manufacture and has excellent contact resistance stability.
[0018]
Preferably, the metal plate is insert-molded in a covering member made of a synthetic resin.
In this case, an electrical insulation structure between the metal plate and the sensor housing and the connector housing can be easily obtained.
[0019]
The pressure chamber is provided with a laminated plate integrally formed with the conductive layer and a base layer facing the conductive layer, and the conductive layer is formed of a conductive resin having conductivity. Preferably, the base layer is made of an insulating resin having electrical insulation.
[0020]
In this case, the potential difference between the conductive layer and the pressure-sensitive element is suppressed by setting the potential of the conductive layer made of the conductive resin and the potential of the power supply or the ground of the pressure-sensitive element at the same potential. can do.
Therefore, it is possible to suppress dielectric polarization that flows between the pressure-sensitive element and the conductive layer and may occur in a medium that directly applies pressure to the pressure-sensitive element.
[0021]
The laminated board may be formed by simultaneously supplying and molding the insulating resin and the conductive resin, or a member forming the conductive layer may be molded in advance from the conductive resin, In the state of being inserted, it can be manufactured by insert molding or the like for molding an insulating resin.
Here, as the conductive resin, a composite material obtained by filling a resin such as PPS, PBT, PC / ABS (polycarbonate ABS) or PA6 (polyamide 66) / ABS with stainless steel fiber, carbon fiber or the like is used. be able to. Further, conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole can also be applied.
[0022]
It is preferable that at least the outer surface of the laminated plate facing the surface of the sensor housing is formed of the insulating resin.
In this case, of the outer surface of the laminate, the surface in contact with the surface of the sensor housing can have high electrical insulation.
Therefore, the laminated plate can be fixed with high certainty in a state where the laminated plate is positively brought into contact with the sensor housing.
[0023]
Further, it is preferable that the sensor housing has a seal diaphragm, the pressure chamber is sealed by the seal diaphragm, and the pressure chamber is filled with a pressure transmitting medium ( Claim 10).
In this case, even when a potential difference is generated between the pressure-sensitive element and the seal diaphragm, the potential difference between the conductive layer and the pressure-sensitive element can be effectively suppressed. . The effect of the present invention is particularly high because the seal diaphragm is often arranged to face the pressure-sensitive element.
[0024]
In the pressure chamber, a plurality of terminal pins connected to the pressure-sensitive element by bonding wires are provided so as to protrude from the connector housing, and the conductive layer is formed of one of the plurality of terminal pins. It is preferable that a portion of the terminal pin connected to the conductive layer has a larger protrusion amount from the connector housing than a portion connected to the bonding wire. ).
In this case, electrical connection between the terminal pins and the conductive layer can be easily performed.
[0025]
【Example】
(Example 1)
A pressure sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressure sensor 1 of the present embodiment includes a connector housing 30 having a pressure receiving surface 32 on which the pressure-sensitive element 20 is disposed, a sensor housing 40 into which the connector housing 30 is inserted, and a sensor housing 40. The pressure sensor 1 includes a pressure chamber 42 formed between the pressure sensor 42 and the connector housing 30. The pressure chamber 42 houses the pressure-sensitive element 20.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, a conductive layer 63 having conductivity is provided in the pressure chamber 42 so as to face the pressure-sensitive element 20. The conductive layer 63 is electrically connected to the ground of the pressure sensor 1.
The details will be described below.
[0027]
As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 of the present embodiment is a sensor assembled by inserting a connector housing 30 having a terminal pin 10 and a pressure-sensitive element 20 into a sensor housing 40 having a seal diaphragm 43.
That is, the pressure sensor 1 of the present embodiment has the pressure chamber 42 isolated from the fluid whose pressure is to be measured. The pressure sensor 1 is configured so that the pressure of the fluid acting on the seal diaphragm 43 can be detected by the pressure-sensitive element 20 via a pressure transmission medium sealed in the pressure chamber 42.
The pressure-sensitive element 20 is formed by processing a silicon layer to form a strain gauge and precisely etching a silicon substrate to form a sensor diaphragm.
[0028]
The connector housing 30 is integrally formed of a PPS resin by inserting the terminal pins 10 as described later, and is electrically connected to an insertion portion 35 inserted into the sensor housing 40 and a connector (not shown) of an external device. And a socket section 300 (FIG. 1).
[0029]
The insertion portion 35 of the connector housing 30 has a substantially cylindrical insertion base 353 centered on an axis substantially parallel to the insertion direction, and a substantially columnar insertion tip 351 smaller in diameter than the insertion base 353. are doing. The connector taper surface 352 is provided between the insertion tip 351 and the insertion base 353.
[0030]
Further, the insertion distal end 351 is configured so that an O-ring 50 and a backup ring 51 for sealing the pressure chamber 42 can be disposed on the outer peripheral surface thereof. A ring groove 350 for disposing the backup ring 50 and the backup ring 51 is provided.
Note that the ring groove 350 of this example has an incomplete groove shape having no wall surface in the insertion direction, and is configured so as to be formed in combination with the inner surface of the sensor housing 40 as described later. is there.
[0031]
The socket section 300 is configured so that a connector provided with electrodes for electrically connecting to an external device can be inserted therein, and inside the socket section 300, one of the terminal pins 10 is provided. End is projected. Each terminal pin 10 is configured to be in electrical contact with each electrode of the connector inserted into the socket 300.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the other end of the terminal pin 10 is exposed on the pressure receiving surface 32 which is the end face in the insertion direction of the connector housing 30, and the pressure-sensitive element 20 is arranged.
There are three terminal pins 10 for power supply, ground, and signal output. These terminal pins 10 are all inserted so that they penetrate the connector housing 30 from the socket portion 300 to the pressure receiving surface 32. It is integrally disposed in the connector housing 30 by molding.
[0033]
The boundary between each terminal pin 10 exposed on the pressure receiving surface 32 and the PPS resin is sealed by the sealing layer 12 made of a silicone-based sealing material, so that the pressure chamber 42 can be kept airtight.
Each terminal pin 10 is electrically connected to each other by a pressure-sensitive element 20 and a bonding wire 34 as shown in FIGS.
[0034]
As shown in FIG. 5, which shows a cross section taken along the line AA in FIG. And a protruding pin portion 101 configured to perform
[0035]
The position of the connecting portion 102 in the protruding direction into the pressure chamber 42 is configured to be substantially the same as the end face of the other terminal pins 10 for power supply and signal output in the protruding direction. And, like the end faces of the other terminal pins 10, the bonding wires 34 can be connected to the connection portions 102 of the ground terminal pins 10.
On the other hand, the protruding pin portion 101 is a connection portion with the conductive layer 63 and has a larger protrusion amount from the connector housing 30 than a connection portion 102 which is a connection portion with the bonding wire 34.
[0036]
The sensor housing 40 is made of stainless steel, and as shown in FIGS. 1 and 2, a concave portion 45 for inserting the insertion portion 35, and an insertion portion 35 in the concave portion 45 are provided on the connector housing 30 side of the seal diaphragm 43. It has a caulking portion 41 which engages with the insertion portion 35 in the inserted state.
[0037]
As shown in FIG. 1, the concave portion 45 includes a first concave portion 451 for forming the substantially cylindrical inner peripheral surface into which the insertion tip 351 is inserted, and a substantially cylindrical second concave portion 453 for inserting the insertion base portion 353. have. A sensor tapered surface 452 is provided between the second concave portion 453 and the first concave portion 451.
[0038]
As shown in FIG. 2, the seal diaphragm 43 is disposed on the bottom surface of the recess 45 substantially perpendicular to the insertion direction with the outer peripheral portion held by the seal ring 431. The seal diaphragm 43 is laser-welded to the sensor housing 40 together with the seal ring 431, and is provided with a welded portion 435 reaching the sensor housing 40, thereby being firmly fixed to the sensor housing 40.
[0039]
Further, as shown in FIG. 1, the sensor housing 40 is a pressure introduction chamber 440 for introducing a fluid as a pressure measurement target to the measurement environment 44 side of the seal diaphragm 43 and a joint member for mounting the pressure sensor 1. And a mounting surface 49 for mounting the outer housing 400.
As shown in FIG. 1, the outer housing 400, which is a joint member, has a pressure introducing hole 441 for introducing a fluid as a pressure measurement target to the sensor housing 40 side and a screw portion 442 for attaching the fluid to the piping pipe or the like. And
[0040]
As shown in FIGS. 1 to 4, a first plate 61 and a second plate 62 made of PPS resin are provided in a pressure chamber 42 formed between the sensor housing 40 housing the connector housing 30 and the connector housing 30. Is provided.
The first plate 61 is provided with a depression 613 on the surface on the second plate 62 side. Further, the second plate 62 is provided with a convex portion 623 that fits into the concave portion 613 on the surface on the first plate 61 side.
[0041]
Further, as shown in FIG. 3, the first plate 61 has a pin hole 612 for penetrating the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10. As shown in FIG. 3, the second plate 62 is provided with an escape hole 622 for the protruding pin portion 101 penetrating the first plate 61.
[0042]
As shown in FIGS. 3 and 4, the first plate 61 and the second plate 62 are made of a conductive adhesive made of an epoxy resin containing a silver filler applied to the surfaces of the depressions 613 and the projections 623. Are joined. The layer made of the conductive adhesive is configured to form the conductive layer 63 and can be in electrical contact with the protruding pin portion 101 passing through the pin hole 612 of the first plate 61 of the plate 60. It is configured as follows.
[0043]
In addition, the first plate 61 and the second plate have an oil conduction hole 611 and an oil conduction hole 621, respectively, as shown in FIGS. The oil conduction hole 611 and the oil conduction hole 621 are formed on both sides of the plate 60 so as to form the oil conduction hole 601 for freely flowing the pressure transmitting medium.
[0044]
As shown in FIGS. 1 to 4, the plate 60 is configured such that the first plate 61 faces the pressure-sensitive element 20. An uneven surface 619 is formed on the surface of the plate 60 on the pressure-sensitive element 20 side to avoid interference with the pressure-sensitive element 20 and the bonding wire 34.
[0045]
The pressure sensor 1 manufactured by assembling the connector housing 30 and the sensor housing 40 configured as described above, as shown in FIGS. And fixed by engaging with the insertion base 353.
[0046]
A plate 60 is disposed in the pressure chamber 42 formed between the connector housing 30 and the sensor housing 40, as shown in FIGS. The plate 60 has a conductive layer 63 made of a conductive adhesive, and the conductive layer 63 faces the pressure-sensitive element 20.
[0047]
As shown in FIG. 2, the connector housing 30 and the sensor housing 40 are positioned by bringing the connector taper surface 352 and the sensor taper surface 452 into contact with each other, and by crimping the caulking portion 41 to the contact portion. It has a structure to receive the generated load. Therefore, a predetermined gap is provided between the distal end surface (pressure receiving surface 32) of the connector housing 30 and the plate 60.
[0048]
As shown in FIG. 2, the protruding pin portion 101 at the tip of the ground terminal pin 10 insert-molded in the connector housing 30 penetrates the first plate 61 of the plate 60 and escapes from the second plate 62. It is configured to be inserted halfway through the hole 622 so as to be in electrical contact with the conductive layer 63 disposed therebetween. Therefore, the potential of the conductive layer 63 can be forcibly set to be equal to the ground of the pressure-sensitive element 20.
[0049]
When the pressure is measured by the pressure sensor 1, as shown in FIG. 1, a pipe for sealing a fluid to be measured is provided through an outer housing 400 joined to a mounting surface 49 of the sensor housing 40. It is configured to be attached to a pipe or the like.
At this time, even if a large potential difference occurs between the pressure sensor 1 side and the piping pipe side or the like, the potential of the conductive layer 63 becomes equal to the ground of the pressure-sensitive element 20 as described above. Since the pressure setting is compulsorily performed, there is little possibility that the pressure-sensitive element 20 is adversely affected by the potential difference, and high pressure measurement accuracy can be maintained.
[0050]
That is, the conductive layer 63 is forced to have the same potential as the ground of the pressure-sensitive element 20. Therefore, even if the potential of the sensor housing 40 becomes equal to the potential of the pipe or the like via the outer housing 400, as a result, a large potential difference occurs between the sensor housing 40 and the pressure-sensitive element 20. The potential difference between the pressure element 20 and the conductive layer 63 can be suppressed.
[0051]
Therefore, in the pressure sensor 1 of the present example, there is no possibility that dielectric polarization occurs in the pressure transmission medium existing between the pressure-sensitive element 20 and the conductive layer 63.
Therefore, the pressure sensor 1 according to the present embodiment is capable of receiving a large amount of potential difference between the sensor housing 40 and the pressure-sensitive element 20 even if static electricity or the like is charged in the components on the measurement environment 44 side. The pressure of the fluid to be measured can be accurately measured.
[0052]
Note that, instead of the pressure chamber 42 isolated from the outside in the pressure sensor 1 of the present embodiment, the seal diaphragm 43 may be omitted and the pressure chamber 42 opened to the outside. In this case, the fluid whose pressure is to be measured directly acts on the sensor diaphragm of the pressure-sensitive element 20.
[0053]
Further, the plate 60 may be constituted only by the first plate 61. In this case, the plate 60 can be fixed in the pressure chamber 42, and the conductive layer 63 made of a conductive adhesive applied to the depression 613 of the first plate 61 is electrically insulated from the connector housing 30 and the sensor housing 40. Must have been.
[0054]
Further, although the pressure sensor 1 of the present embodiment is configured to electrically connect the conductive layer 63 and the ground of the pressure-sensitive element 20, the power supply or the sensor output of the conductive layer 63 and the pressure-sensitive element 20 are electrically connected. You can also connect. The power supply voltage and sensor output of the pressure-sensitive element 20 are about several volts, and do not induce dielectric polarization in the pressure transmission medium between the conductive layer 63 and the pressure-sensitive element 20.
[0055]
Furthermore, as the conductive layer 63, a thin film made of metal such as aluminum or gold is arranged, and the first plate 61 and the second plate 62 are joined with an insulating adhesive via the thin film. good.
Further, it is also preferable that the plate 60 is configured to abut on the end surface of the connector housing 30 in the insertion direction of the insertion portion 35 and abut on the seal ring 431 of the sensor housing 40. In this case, the positioning of the connector housing 30 inserted into the sensor housing 40 can be ensured. Further, the pressure sensor 1 can be assembled in a state where a load in the insertion direction is applied between the two with the plate 60 interposed.
[0056]
(Example 2)
The pressure sensor 1 of the present embodiment is an example in which the conductive layer 63 is changed to a plating film based on the pressure sensor 1 of the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the plate 60 of the present embodiment is formed by plating the surface of the depression 613 of the first plate 61 and the inner peripheral surface of the pin hole 612 to obtain a Ni base of 1 to 3 μm and an Au plating layer of 0.4 μm. Formed plating film.
In the plate 60 incorporated in the pressure sensor 1, the plated film on the inner peripheral surface of the pin hole 612 is electrically connected to the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 in order to make the plated film function as the conductive layer 63. It is configured to be performed.
[0057]
In the pressure sensor 1 incorporating the plate 60 configured as described above, a large potential difference does not occur between the conductive layer 63 made of a plating film and the pressure-sensitive element. Therefore, the pressure sensor 1 of the present example is an excellent sensor with a small pressure measurement error.
The other configuration and operation and effect are the same as in the first embodiment.
As the plating film, a plating film made of Ag, Sn, Cu, Ni, solder, or the like can be applied in addition to the plating film composed of the Ni underlayer and the Au film shown in this example.
[0058]
(Example 3)
In the pressure sensor 1 of the present embodiment, the conductive layer 63 is changed to a metal plate 70 based on the pressure sensor 1 of the first embodiment, and a screw portion 442 is provided in the sensor housing 40, so that the pressure sensor 1 can be directly attached to a pipe or the like. The configuration has been changed as follows.
[0059]
The pressure sensor 1 of the present embodiment has a metal plate 70 in the pressure chamber 42 as shown in FIG.
As shown in FIGS. 7 and 8, the metal plate 70 is a component made of a Cu-based alloy and formed by cutting and bending a substantially circular plate material. The metal plate 70 is bent to the opposite side to the bent piece 71 so as to face the bent piece 71 bent so as to be substantially orthogonal to the plate surface and to sandwich the through hole 73 opened to penetrate the plate surface. And a pair of contact pieces 72.
[0060]
As shown in FIG. 6, the bent piece 71 is configured to be inserted into an insertion portion 39 provided on the pressure receiving surface 32 of the connector housing 30. The pair of contact pieces 72 are configured to sandwich both surfaces of the protruding pin portion 101 of the ground terminal pin 10 penetrating the through hole 73 and to be electrically connected to the protruding pin portion 101.
[0061]
As described above, the pressure sensor 1 of the present embodiment has the metal plate 70 electrically connected to the ground of the pressure-sensitive element 20 in the pressure chamber 42 as shown in FIG. The metal plate 70 is fixed in such a manner that the bent piece 71 is inserted into the insertion portion 39, and both surfaces of the protruding pin portion 101 penetrating through the through hole 73 are sandwiched by a pair of contact pieces 72.
[0062]
In the pressure sensor 1 incorporating the metal plate 70 configured as described above, the metal plate 70 can be held at the same potential as the ground of the pressure-sensitive element 20. Therefore, a large potential difference does not occur between the metal plate 70 and the pressure-sensitive element 20, and dielectric polarization does not occur in the pressure transmission medium between them. Therefore, according to the pressure sensor 1 of the present example attached to a pipe or the like by the screw portion 442 of the sensor housing 40, pressure measurement can always be performed with a small pressure measurement error.
[0063]
The other configuration and operation and effect are the same as in the first embodiment.
In addition, if the pressure transmission medium is not sufficiently circulated on both sides of the metal plate, it is also effective to provide a through hole that opens to penetrate the metal plate.
Further, although the metal plate 70 is used in a bare state without being covered, a structure in which the metal plate 70 is insert-molded in a covering member made of a synthetic resin may be adopted.
Further, a resin plate having substantially the same shape as the metal plate 70 can be formed by molding a conductive resin, and the resin plate can be replaced with the metal plate 70 of this embodiment.
[0064]
(Example 4)
The pressure sensor 1 of the present embodiment is an example in which the plate 60 constituting the pressure sensor 1 of the first embodiment is changed to a laminated plate 65 having substantially the same outer shape. This example will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 10, the laminated plate 65 of this embodiment is manufactured by insert molding in which a PBT resin having electrical insulation is molded with a conductive plate 635 formed by molding a conductive resin inserted. .
[0065]
As shown in FIG. 9, the conductive plate 635 is formed by molding a conductive resin, which is a composite material in which carbon-carbon fiber fibers are filled in a PBT resin, and is a substantially disk-shaped member smaller in diameter than the laminated plate 65. .
Note that the conductive resin is not limited to the composite material filled with the carbon carbon fiber fibers, but may be a composite material filled with stainless steel fibers or the like instead of the carbon carbon fiber fibers.
Further, as the conductive resin, a conductive polymer material such as polyaniline and polypyrrole can be used.
[0066]
As shown in FIG. 9, one end surface of the conductive plate 635, which is a surface facing the pressure-sensitive element 20 of the outer surface of the laminated plate 65, has interference with the pressure-sensitive element 20 and the bonding wire 34. In order to avoid this, a concave / convex surface 639 is formed, and a bottomed pin hole 632 for accommodating the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 is opened.
In the center of the conductive plate 635, a through hole 630 that forms a part of the oil conduction hole 650 in the laminated plate 65 is penetrated.
[0067]
As shown in FIG. 10, the laminated plate 65 has a laminated structure in which a conductive layer 653 formed by a conductive plate 635 and a base layer 651 made of a PBT resin are integrally joined, and penetrates along the axis. This is a member having an oil conduction hole 650 to be formed.
The laminated plate 65 of the present embodiment is configured to have substantially the same outer shape as the plate 60 (FIG. 2) of the first embodiment, and the conductive plate 635 is provided on the inner peripheral portion of the end face on the pressure-sensitive element 20 side. The end face on which the uneven surface 639 is formed is exposed.
[0068]
Therefore, among the end faces of the laminated plate 65, the end face on the pressure-sensitive element 20 side is provided with an uneven surface 639 for avoiding interference with the pressure-sensitive element 20 and the bonding wire 34, and a ground, as shown in FIG. A pin hole 632 for accommodating the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 is arranged.
[0069]
As shown in FIG. 10, the base layer 651 is disposed as a layer on the sensor housing 40 side in the laminated structure of the laminated plate 65. Further, the outer periphery of the conductive plate 635 having a smaller diameter than the laminated plate 65 is covered with the PBT resin.
Therefore, the outer surface of the laminated plate 65 is formed of PBT resin except for a portion facing the pressure-sensitive element 20, and exhibits electrical insulation.
Therefore, in this example, as shown in FIG. 11, the outer surface of the laminate 65 except for the surface facing the pressure-sensitive element 20 is positively brought into contact with the inner surface of the sensor housing 40. And is housed in the sensor housing 40.
[0070]
Further, as shown in FIG. 11, the pressure sensor 1 of the present embodiment is assembled in a state where the tip of the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 is accommodated in the pin hole 632 of the laminated board 65.
The protruding pin portion 101 and the conductive layer 653 are electrically connected with high reliability via a conductive adhesive filled in the pin hole 632.
It should be noted that sufficient electrical continuity between the protruding pin portion 101 and the conductive layer 653 can also be ensured by only the contact structure between the pin hole 632 and the protruding pin portion 101 by the fitting structure. Therefore, the conductive adhesive filling the pin holes 632 can be omitted.
[0071]
The other configuration and operation and effect are the same as in the first embodiment.
Further, the laminated plate 65 of this example can be manufactured by simultaneous molding in which a PBT resin material having an insulating property and a conductive resin material are simultaneously injected toward a molding die and molded.
Further, after forming the insulating resin material into a predetermined shape, the laminated plate 65 of this example can be manufactured by insert molding in which the conductive resin material is formed in a state where the member made of the insulating resin is inserted. It is.
[0072]
(Example 5)
This embodiment is an example in which the laminated structure of the laminated plate is changed based on the fourth embodiment. This example will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 13, the laminated plate 66 of this example is manufactured by insert molding in which a PPS resin is molded with a thin ring-shaped conductive plate 645 made of a conductive resin inserted.
Note that, similarly to the fourth embodiment, the laminated plate 66 is formed to have substantially the same outer diameter as the plate 60 (FIG. 2) of the first embodiment.
[0073]
The conductive plate 645 is formed to be thinner in the axial direction than the laminated plate 66 as shown in FIG.
As shown in FIG. 13, the laminated plate 66 obtained by insert-molding the conductive plate 645 is formed by integrally forming a conductive layer 663 made of a conductive plate 645 between two base layers 661 made of PPS resin. In a laminated structure.
[0074]
As shown in FIG. 13, the conductive plate 645 has a smaller diameter than the laminated plate 66, and the center hole 640 of the conductive plate 645 has a larger diameter than the conductive hole 660 of the laminated plate 66. It is formed in.
Therefore, the outer peripheral surface of the conductive plate 645 and the inner peripheral surface of the hole 640 are covered with the PPS resin over the entire surface.
As described above, as shown in FIG. 13, the laminated plate 66 of the present embodiment has a member with excellent electrical insulation since the entire outer surface is formed of PPS resin.
[0075]
Further, a pin hole 665 which is a bottomed hole for receiving the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 and penetrates the conductive layer 663 is formed in an end surface of the laminated plate 66 on the pressure sensing element 20 side. It is.
As shown in FIG. 14, the pressure sensor 1 of the present embodiment is assembled in a state where the tip of the protruding pin portion 101 of the terminal pin 10 is housed in the pin hole 665 of the laminated board 66. Here, between the protruding pin portion 101 and the conductive layer 663, an electrically connected state is ensured with high reliability via the conductive adhesive filled in the pin hole 632.
The other configuration and operation and effect are the same as those of the fourth embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pressure sensor joined to an outer housing that is a joint member according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a structure around a pressure chamber in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a first plate according to the first embodiment.
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a second plate in the first embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the pressure sensor taken along line AA in the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pressure sensor according to a third embodiment.
FIG. 7 is a front view showing a metal plate in the third embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a metal plate in the third embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conductive plate according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a laminated board according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is an enlarged sectional view showing a structure around a pressure chamber in a fourth embodiment.
FIG. 12 is a perspective view showing a conductive plate according to a fifth embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a structure of a laminated board according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is an enlarged sectional view showing a structure around a pressure chamber in a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
1. . . Pressure sensor,
10. . . Terminal pin,
20. . . Pressure sensitive element,
30. . . Connector housing,
40. . . Sensor housing,
50. . . O-ring,
51. . . Backup ring,
60. . . plate,
61. . . First plate,
62. . . The second plate,
63. . . Conductive layer,
635,645. . . Conductive plate,
65, 66. . . Laminated board,
70. . . Metal plate,

Claims

A connector housing having a pressure-receiving surface on which a pressure-sensitive element is disposed, a sensor housing into which the connector housing is inserted, and a pressure chamber formed between the sensor housing and the connector housing; In a pressure sensor containing a pressure-sensitive element,
In the pressure chamber, a conductive layer having conductivity is provided so as to face the pressure-sensitive element. And the connector housing and the sensor housing are electrically insulated from each other.

2. The pressure chamber according to claim 1, wherein the pressure chamber is provided with one plate having electrical insulation, and the conductive layer is provided on at least one surface of the plate. Pressure sensor.

2. The pressure chamber according to claim 1, wherein the pressure chamber is provided with a first plate and a second plate having electrical insulation, facing each other, and the conductive layer is formed of the first plate and the second plate. A pressure sensor interposed between the pressure sensors.

4. The pressure sensor according to claim 3, wherein the conductive layer is a conductive adhesive for joining the first plate and the second plate.

4. The pressure sensor according to claim 3, wherein the conductive layer is a conductive plating film disposed on at least one of the first plate and the second plate.

2. The device according to claim 1, wherein the conductive layer is a conductive metal plate held on at least one of the connector housing and the sensor housing, and the metal plate is electrically connected to both the connector housing and the sensor housing. A pressure sensor characterized by being electrically insulated.

7. The pressure sensor according to claim 6, wherein the metal plate is insert-molded in a covering member made of a synthetic resin.

2. The pressure chamber according to claim 1, wherein the pressure chamber is provided with a laminated plate formed integrally with the conductive layer and a base layer facing the conductive layer, and the conductive layer has conductivity. A pressure sensor comprising a conductive resin, wherein the base layer is made of an insulating resin having electrical insulation.

9. The pressure sensor according to claim 8, wherein at least an outer surface of the laminated plate facing the surface of the sensor housing is formed of the insulating resin.

The sensor housing according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor housing has a seal diaphragm, the pressure chamber is sealed by the seal diaphragm, and a pressure transmission is provided in the pressure chamber. A pressure sensor characterized by being filled with a medium.

11. The pressure chamber according to claim 1, wherein a plurality of terminal pins connected to the pressure-sensitive element by a bonding wire are provided in the pressure chamber so as to protrude from the connector housing. , One of the plurality of terminal pins is electrically connected, and a connection portion of the terminal pin with the conductive layer protrudes from the connector housing more than a connection portion with the bonding wire. A pressure sensor characterized by a large amount.