JP2006194680A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケースに圧力検出用のセンサ素子を設け、このセンサ素子に対してケースの圧力導入通路から圧力を導入するようにした圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor in which a sensor element for pressure detection is provided in a case, and pressure is introduced into the sensor element from a pressure introduction passage of the case.
従来のこの種の圧力センサは、一般に、ケースと、ケースに設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子と、ケースに設けられセンサ素子へ圧力を導入する圧力導入通路とを備えて構成されている。 Conventional pressure sensors of this type generally include a case, a sensor element that outputs a signal based on an applied pressure provided in the case, and a pressure introduction passage that is provided in the case and introduces pressure to the sensor element. Configured.
このような圧力センサとしては、たとえば、特許文献1に記載の圧力センサが提案されている。この圧力センサは、差圧検出型であって且つダイアフラム封止型の圧力センサであり、たとえば、自動車の排気ガス圧力測定用のセンサ、すなわち排気圧センサなどとして適用される。 As such a pressure sensor, for example, a pressure sensor described in Patent Document 1 has been proposed. This pressure sensor is a differential pressure detection type and diaphragm sealed type pressure sensor, and is applied as, for example, an exhaust gas pressure sensor for an automobile, that is, an exhaust pressure sensor.
図6は、この差圧検出型且つダイアフラム封止型の圧力センサの一般的な概略断面構成を示す図である。ここでは、ダイアフラムからの圧力をセンシング部へ伝達する圧力媒体としてオイルを用いた両面オイル封止構造の圧力センサとしている。 FIG. 6 is a diagram showing a general schematic cross-sectional configuration of this differential pressure detection type and diaphragm sealed type pressure sensor. Here, the pressure sensor has a double-sided oil-sealed structure using oil as a pressure medium for transmitting the pressure from the diaphragm to the sensing unit.
この図6に示される圧力センサは、たとえば、ディーゼルエンジンのDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)に用いることができるものである。このDPFは、排気管途中に煤煙をトラップするフィルタを設け、一定量が溜まったら燃やすことで大気中に煤煙が放出されることを防ぐシステムである。 The pressure sensor shown in FIG. 6 can be used for a DPF (diesel particulate filter) of a diesel engine, for example. This DPF is a system that provides a filter for trapping soot in the middle of an exhaust pipe and prevents the soot from being released into the atmosphere by burning it when a certain amount accumulates.
そして、この圧力センサは、排気管内におけるフィルタ前後の圧力の差圧、すなわちDPFの上流側圧力とDPFの下流側圧力との差圧を測定する差圧検出方式を採用したものである。 This pressure sensor employs a differential pressure detection system that measures the differential pressure between the pressures before and after the filter in the exhaust pipe, that is, the differential pressure between the upstream pressure of the DPF and the downstream pressure of the DPF.
図6に示されるように、ケース10の一面側と他面側とにそれぞれ互いに連通する第1の凹部11a、第2の凹部11bが設けられている。これら第1の凹部11a、第2の凹部11bは、それぞれ、第1の圧力導入通路11a、第2の圧力導入通路11bとして構成されるものである。
As shown in FIG. 6, a
そして、両凹部11a、11bに面した形で、ケース10にはセンサ素子20が設けられている。このセンサ素子20は、印加された圧力のレベルに応じて電気信号を出力するものである。
And the
つまり、ここでは、各凹部11a、11bにより構成される空間が各圧力導入通路11a、11bを構成しており、各圧力導入通路11a、11bに面して、センサ素子20の一面、他面が面した形で設けられている。
That is, here, the space constituted by the
また、これら第1の圧力導入通路11aおよび第2の圧力導入通路11b内には、それぞれ、圧力媒体としてのオイル70が充填されており、各圧力導入通路11a、11bは、それぞれ、Oリング90を介して金属などからなるダイアフラム(メタルダイアフラム)81、82により覆われている。
The first
また、図6に示されるように、圧力ポート12、13は、ダイアフラム81、82を介してOリング90に押し当てられるようにケース10に組み付けられている。ここで、ダイアフラム81、82の周辺部は圧力ポート12、13に接着されており、圧力ポート12、13とケース10とに挟まれている。
Further, as shown in FIG. 6, the
このようにして、ケース10の一面側の第1の圧力導入通路11aおよびケース10の他面側の第2の圧力導入通路11bは、それぞれ、ダイアフラム81、82によって内部に圧力媒体としてのオイル70を封止してなる室(つまり、圧力検出室)として構成されている。
In this way, the first
ここで、たとえば、第1の圧力ポート12の導入ポート12aが上記排気管におけるDPFの上流側、第2の圧力ポート13の導入ポート13aが上記排気管におけるDPFの下流側にゴムホース等により接続されるものである。
Here, for example, the
それにより、第1の圧力ポート12へDPFの上流側圧力(前圧)が導入され、第2の圧力ポート13へDPFの下流側圧力(後圧)が導入されるようになっている。
Thereby, the upstream pressure (pre-pressure) of the DPF is introduced to the
そして、各圧力ポート12、13に導入された上記圧力は、ダイアフラム81、82を介して圧力導入通路11a、11b内のセンサ素子20に伝達されるようになっている。具体的には、第1のダイアフラム81にDPFの上流側圧力が印加され、第2のダイアフラム82にDPFの下流側圧力が印加されるようになっている。
The pressure introduced into the
そして、両ダイアフラム81、82に印加された圧力がオイル70を介してセンサ素子20に受圧される。
The pressure applied to both
つまり、第1の圧力導入通路11aのオイル70による圧力がセンサ素子20の一面に印加され、第2の圧力導入通路11bのオイル70による圧力がセンサ素子20の他面に印加され、センサ素子20の両面における圧力の差(つまり差圧)にもとづいてセンサ素子20によって圧力検出がなされるようになっている。
That is, the pressure due to the
このように、図6に示される圧力センサは、センサ素子の両面に圧力を印加するために2つの圧力導入通路を備え、両圧力の差に基づいて圧力を検出する差圧検出型の圧力センサである。 As described above, the pressure sensor shown in FIG. 6 includes two pressure introduction passages for applying pressure to both surfaces of the sensor element, and detects a pressure based on the difference between the two pressures. It is.
また、図6に示される圧力センサは、各圧力導入通路をオイルなどの圧力媒体をダイアフラムで封止してなるものとし、当該ダイアフラムから圧力媒体を介してセンサ素子へ圧力を印加するダイアフラム封止型の圧力センサである。
しかしながら、上記図6に示されるような従来の圧力センサにおいては、外部から急激な圧力衝撃や圧力の脈動などが生じた場合、このような圧力変動がセンサ素子20へ伝わり、センサ素子20からノイズが出力されたり、センサ素子20がダメージを受けたりする可能性がある。
However, in the conventional pressure sensor as shown in FIG. 6, when a sudden pressure impact or pressure pulsation occurs from the outside, such a pressure fluctuation is transmitted to the
そのため、この種の圧力センサにおいては、上述した外部からの圧力変動に対して耐ノイズ性を向上させたり、耐衝撃性を向上させるなど、センサの耐圧性の向上が要望されている。 Therefore, this type of pressure sensor is required to improve the pressure resistance of the sensor, for example, to improve noise resistance against external pressure fluctuations as described above, or to improve impact resistance.
なお、このような問題は、上記した差圧検出型の圧力センサや、ダイアフラム封止型の圧力センサに限定されるものではなく、ケースに圧力検出用のセンサ素子を設け、このセンサ素子に対してケースの圧力導入通路から圧力を導入するようにした圧力センサにおいては、共通した問題である。 Such a problem is not limited to the above-described differential pressure detection type pressure sensor or diaphragm sealed type pressure sensor, but a sensor element for pressure detection is provided in the case. This is a common problem in pressure sensors that introduce pressure from the pressure introduction passage of the case.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ケースと、ケースに設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子と、ケースに設けられセンサ素子へ圧力を導入する圧力導入通路とを備える圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a case, a sensor element that outputs a signal based on a pressure applied to the case, and a pressure introduction passage that is provided in the case and introduces pressure to the sensor element. It is an object of the present invention to improve pressure resistance against pressure fluctuations from the outside.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられ、センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備える圧力センサにおいて、圧力導入通路(11a、11b)には、センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a case (10), a sensor element (20) provided in the case (10) and outputting a signal based on an applied pressure, 10) and a pressure sensor provided with pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure into the sensor element (20), the pressure introduction passages (11a, 11b) are applied to the sensor element (20). It is characterized in that pressure fluctuation mitigation means (200, 210, 220) for mitigating pressure fluctuation is provided.
それによれば、センサ素子(20)へ通じる圧力導入通路(11a、11b)に、圧力変動緩和手段(200〜220)を設けているため、外部から急激な圧力衝撃や圧力の脈動などが生じても、この圧力変動緩和手段(200〜220)によってセンサ素子(20)へ伝わる圧力変動は緩和される。 According to this, since the pressure fluctuation relaxation means (200 to 220) is provided in the pressure introduction passages (11a, 11b) leading to the sensor element (20), a sudden pressure shock or pressure pulsation or the like is generated from the outside. However, the pressure fluctuation transmitted to the sensor element (20) is mitigated by the pressure fluctuation mitigating means (200 to 220).
そのため、外部の圧力変動によってセンサ素子(20)からノイズが出力されたり、センサ素子(20)がダメージを受けたりすることを極力抑制することができ、センサの耐ノイズ性や耐衝撃性を向上させることができる。 For this reason, it is possible to suppress as much as possible that noise is output from the sensor element (20) or the sensor element (20) is damaged by external pressure fluctuations, and the noise resistance and impact resistance of the sensor are improved. Can be made.
したがって、本発明によれば、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられセンサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備える圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。 Therefore, according to the present invention, the case (10), the sensor element (20) that outputs a signal based on the pressure applied to the case (10), and the sensor element (20) provided to the case (10). In the pressure sensor including the pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure into the pressure), the pressure resistance against pressure fluctuations from the outside can be improved.
請求項2に記載の発明では、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられ、センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備え、圧力導入通路(11a、11b)には圧力媒体(70)が充填され、圧力媒体(70)はダイアフラム(81、82)によって封止されており、ダイアフラム(81、82)が受けた圧力を、圧力媒体(70)を介してセンサ素子(20)へ印加するようにした圧力センサにおいて、圧力導入通路(11a、11b)には、センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴としている。 In the second aspect of the invention, the case (10), the sensor element (20) provided in the case (10) and outputting a signal based on the applied pressure, the case (10), provided in the sensor Pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure into the element (20), the pressure introduction passages (11a, 11b) are filled with a pressure medium (70), and the pressure medium (70) is a diaphragm (81, 82), in the pressure sensor that applies the pressure received by the diaphragm (81, 82) to the sensor element (20) via the pressure medium (70), the pressure introduction passage (11a, 11b) is characterized by pressure fluctuation mitigating means (200, 210, 220) for mitigating fluctuations in pressure applied to the sensor element (20).
本発明は、圧力媒体(70)をダイアフラム(81、82)で封止し、当該ダイアフラム(81、82)から圧力媒体(70)を介してセンサ素子(20)へ圧力を印加するダイアフラム封止型の圧力センサとしたものである。 The present invention seals a pressure medium (70) with a diaphragm (81, 82) and applies a pressure from the diaphragm (81, 82) to the sensor element (20) via the pressure medium (70). This is a type of pressure sensor.
つまり、本発明によれば、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられセンサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備えるダイアフラム封止型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。 That is, according to the present invention, the case (10), the sensor element (20) that outputs a signal based on the pressure applied to the case (10), and the sensor element (20) provided to the case (10). In the diaphragm-sealed pressure sensor including the pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure to the pressure), the pressure resistance against external pressure fluctuations can be improved.
請求項3に記載の発明では、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられ、センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備え、圧力導入通路(11a、11b)は、センサ素子(20)の一面側へ圧力を導入する第1の圧力導入通路(11a)と、センサ素子(20)の他面側へ圧力を導入する第2の圧力導入通路(11b)とから構成されており、第1の圧力導入通路(11a)からの圧力、第2の圧力導入通路(11b)からの圧力が、それぞれ、センサ素子(20)の一面、他面に印加され、これら両圧力の差にもとづいて圧力検出を行うようにした圧力センサにおいて、第1の圧力導入通路(11a)および第2の圧力導入通路(11b)の少なくとも一方には、センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴としている。 In the invention according to claim 3, the case (10), the sensor element (20) provided in the case (10) and outputting a signal based on the applied pressure, the case (10), provided in the sensor Pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure to the element (20), and the pressure introduction passages (11a, 11b) are first pressure introduction passages for introducing pressure to one side of the sensor element (20). (11a) and a second pressure introduction passage (11b) for introducing pressure to the other surface side of the sensor element (20), the pressure from the first pressure introduction passage (11a), the second In the pressure sensor in which the pressure from the pressure introduction passage (11b) is applied to one surface and the other surface of the sensor element (20), respectively, and pressure detection is performed based on the difference between the two pressures. Pressure introduction passage (11a) And at least one of the second pressure introduction passages (11b) is provided with pressure fluctuation mitigation means (200, 210, 220) for mitigating fluctuations in pressure applied to the sensor element (20). It is characterized by.
本発明は、センサ素子(20)の両面に圧力を印加し、両圧力の差に基づいて圧力を検出する差圧検出型の圧力センサとしたものである。 The present invention is a differential pressure detection type pressure sensor that applies pressure to both surfaces of a sensor element (20) and detects the pressure based on the difference between the two pressures.
つまり、本発明によれば、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられセンサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備える差圧検出型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。 That is, according to the present invention, the case (10), the sensor element (20) that outputs a signal based on the pressure applied to the case (10), and the sensor element (20) provided to the case (10). In the differential pressure detection type pressure sensor including the pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure to the pressure), the pressure resistance against pressure fluctuation from the outside can be improved.
また、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の圧力センサにおいて、第1の圧力導入通路(11a)には、圧力媒体(70)が充填され、圧力媒体(70)は第1のダイアフラム(81)によって封止されており、第2の圧力導入通路(11b)には、圧力媒体(70)が充填され、圧力媒体(70)は第2のダイアフラム(82)によって封止されており、第1のダイアフラム(81)が受けた圧力、第2のダイアフラム(82)が受けた圧力は、それぞれ圧力媒体(70)を介して、センサ素子(20)の一面、他面へ印加されるようになっていることを特徴としている。 In the invention according to claim 4, in the pressure sensor according to claim 3, the first pressure introduction passage (11a) is filled with the pressure medium (70), and the pressure medium (70) is the first pressure medium (70). The second pressure introduction passage (11b) is filled with the pressure medium (70), and the pressure medium (70) is sealed by the second diaphragm (82). The pressure received by the first diaphragm (81) and the pressure received by the second diaphragm (82) are applied to one surface and the other surface of the sensor element (20) via the pressure medium (70), respectively. It is characterized by being adapted.
本発明によれば、ケース(10)と、ケース(10)に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、ケース(10)に設けられセンサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備えるダイアフラム封止型且つ差圧検出型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。 According to the present invention, the case (10), the sensor element (20) that outputs a signal based on the pressure applied to the case (10), and the sensor element (20) provided to the case (10). In a diaphragm-sealed and differential pressure detection type pressure sensor including pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure, pressure resistance against external pressure fluctuations can be improved.
また、請求項5に記載の発明のように、請求項1〜請求項4に記載の圧力センサにおいては、センサ素子(20)は、圧力を印加するための薄肉部としてのダイアフラム(21)を有するものにできる。 As in the invention described in claim 5, in the pressure sensor described in claims 1 to 4, the sensor element (20) has a diaphragm (21) as a thin wall portion for applying pressure. You can have it.
また、請求項6に記載の発明のように、請求項1〜請求項4に記載の圧力センサにおいては、センサ素子(20)は、半導体基板の一面側に凹部(22)を形成し、この凹部(22)の形成に伴い薄肉部として構成されたダイアフラム(21)を有するものであり、圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられている圧力導入通路(11a、11b)は、センサ素子(20)のダイアフラム(21)における凹部(22)側の面に対して圧力を導入するものであることを特徴としている。 As in the invention described in claim 6, in the pressure sensor described in claims 1 to 4, the sensor element (20) is formed with a recess (22) on one surface side of the semiconductor substrate. A pressure introducing passage (11a, 11b) having a diaphragm (21) configured as a thin wall portion along with the formation of the concave portion (22) and provided with pressure fluctuation relaxation means (200, 210, 220) It is characterized in that pressure is introduced to the surface of the diaphragm (21) of the sensor element (20) on the concave portion (22) side.
センサ素子(20)を、半導体基板の一面側に凹部(22)を形成し、この凹部(22)の形成に伴い薄肉部として構成されたダイアフラム(21)を有するものとした場合、ダイアフラム(21)における凹部(22)側の面の方が、凹部(22)による角部などが存在するため、強度が弱い。 When the sensor element (20) has a recess (22) formed on one surface side of the semiconductor substrate and has a diaphragm (21) configured as a thin portion in accordance with the formation of the recess (22), the diaphragm (21 The surface on the recess (22) side in) is weaker because there are corners due to the recess (22).
つまり、この場合、センサ素子(20)のダイアフラム(21)における凹部(22)側の面に対して圧力が印加される方が、当該ダイアフラム(21)における凹部(22)とは反対側の面に圧力が印加される場合よりも、当該ダイアフラム(21)が破壊しやすい。 That is, in this case, when the pressure is applied to the surface of the diaphragm (21) on the concave portion (22) side of the sensor element (20), the surface of the diaphragm (21) opposite to the concave portion (22). The diaphragm (21) is more easily destroyed than when pressure is applied to the diaphragm.
そのため、本発明のようにセンサ素子(20)のダイアフラム(21)における凹部(22)側の面に対して圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)に、圧力変動緩和手段(200〜220)を設ければ、より効果的である。 Therefore, as in the present invention, the pressure fluctuation reducing means (200 to 220) is provided in the pressure introduction passages (11a, 11b) for introducing pressure to the surface of the diaphragm (21) of the sensor element (20) on the recess (22) side. ) Is more effective.
また、請求項7に記載の発明では、請求項1〜請求項6に記載の圧力センサにおいて、圧力変動緩和手段は、圧力導入通路(11a、11b)の内部に充填されたゲルからなるゲル部材(200)であることを特徴としている。 Further, in the invention according to claim 7, in the pressure sensor according to claims 1 to 6, the pressure fluctuation relaxation means is a gel member made of gel filled in the pressure introduction passage (11a, 11b). (200).
それによれば、ゲル部材(200)によって、センサ素子(20)への圧力変動が吸収されるとともに、ゲル部材(200)を介して、静的な圧力は確実にセンサ素子(20)へ印加される。 According to this, pressure fluctuations to the sensor element (20) are absorbed by the gel member (200), and static pressure is reliably applied to the sensor element (20) via the gel member (200). The
また、請求項8に記載の発明では、請求項1〜請求項6に記載の圧力センサにおいて、圧力変動緩和手段は、圧力導入通路(11a、11b)を折れ曲がり形状とした曲がり通路(210)により構成されていることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the pressure sensor according to any of the first to sixth aspects, the pressure fluctuation mitigating means includes a bent passage (210) in which the pressure introduction passages (11a, 11b) are bent. It is characterized by being composed.
それによれば、折れ曲がり形状の曲がり通路(210)を構成することによって、センサ素子(20)への圧力変動が吸収されるとともに、静的な圧力は確実にセンサ素子(20)へ印加される。 According to this, by forming the bent passage (210) having a bent shape, pressure fluctuations to the sensor element (20) are absorbed, and static pressure is reliably applied to the sensor element (20).
また、請求項9に記載の発明では、請求項1〜請求項6に記載の圧力センサにおいて、圧力変動緩和手段は、圧力導入通路(11a、11b)を絞り形状とした絞り部(220)により構成されていることを特徴としている。 In the ninth aspect of the present invention, in the pressure sensor according to the first to sixth aspects of the present invention, the pressure fluctuation mitigating means includes a throttle portion (220) in which the pressure introduction passages (11a, 11b) have a throttle shape. It is characterized by being composed.
それによれば、絞り部(220)によって、センサ素子(20)への圧力変動が吸収されるとともに、静的な圧力は確実にセンサ素子(20)へ印加される。 According to this, pressure variation to the sensor element (20) is absorbed by the throttle part (220), and static pressure is reliably applied to the sensor element (20).
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る差圧検出型・ダイアフラム封止型の圧力センサS1の概略断面構成を示す図である。また、図2は、図1中のセンサ素子20およびその近傍部の拡大図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a differential pressure detection type / diaphragm sealing type pressure sensor S1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the
限定するものではないが、本実施形態は、たとえば、自動車のディーゼルエンジンの排気管に設けられたDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)の圧力損失を検出するために当該排気管に取り付けられ、当該DPF前後の排気管の差圧を検出する差圧(相対圧)検出型の圧力センサとして適用することができる。 Although not limited, this embodiment is attached to the exhaust pipe in order to detect a pressure loss of a DPF (diesel particulate filter) provided in an exhaust pipe of a diesel engine of an automobile, for example. It can be applied as a differential pressure (relative pressure) detection type pressure sensor for detecting the differential pressure of the exhaust pipe.
[構成等]
図1において、ケース10は圧力センサS1の本体を区画するもので、たとえば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)やPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂材料などを、成形することにより作られる。
[Configuration]
In FIG. 1, a
ケース10においては、一面側(図1中の上面側)に第1の凹部11aが形成されており、当該一面と反対の面側(図1中の下面側)に第1の凹部11aと連通する第2の凹部11bが形成されている。
In the
そして、ケース10においては、第1の凹部11aと第2の凹部11bとの底部となる位置に、両凹部11a、11bに臨むように、圧力検出用のセンサ素子20が設けられている。
In the
つまり、これら第1および第2の凹部11a、11bにより構成される空間にセンサ素子20が設けられており、このセンサ素子20よりもケース10の一面側に位置する第1の凹部11aが第1の圧力導入通路11aとして構成され、センサ素子20よりもケース10の他面側に位置する第2の凹部11bが第2の圧力導入通路11bとして構成されている。
That is, the
詳しくは、図2に示されるように、センサ素子20の一面(図2中の上面)が第1の圧力導入通路11aに面しており、センサ素子20の他面(図2中の下面)が第2の圧力導入通路11bに面している。そして、センサ素子20の一面には第1の圧力導入通路11aから圧力が印加され、他面には第2の圧力導入通路11bから圧力が印加されるようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, one surface of the sensor element 20 (upper surface in FIG. 2) faces the first
このセンサ素子20は、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンシング部として構成されるものである。具体的には、センサ素子20は、印加された圧力値に応じたレベルの電気信号を発生するものである。
The
本例では、図2に示されるように、このようなセンサ素子20としては、シリコン基板等の半導体基板に薄肉部としてのダイアフラム21を有する半導体ダイアフラム式のセンサチップを採用している。
In this example, as shown in FIG. 2, as such a
具体的には、センサ素子20は、半導体基板の一面側に、エッチングなどによって凹部22を形成し、この凹部22の形成に伴い薄肉部として構成されたダイアフラム21を有する。
Specifically, the
この場合、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22とは反対側の面が、上記した第1の圧力導入通路11aに面するセンサ素子20の一面であり、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面が、上記した第2の圧力導入通路11bに面するセンサ素子20の他面である。
In this case, the surface of the
このような半導体ダイアフラム式センサチップとしてのセンサ素子20は、たとえば、半導体プロセスによってシリコン半導体チップに対して、ダイアフラム21および図示しない拡散抵抗素子などにより構成されるブリッジ回路などを形成してなるものを採用できる。
The
このようなセンサ素子20は、圧力の印加によってダイアフラム21が歪み、その歪みによって上記ブリッジ回路に生じる抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能を有するものである。
Such a
そして、センサ素子20には、ガラス等よりなる台座30が接合されており、これらセンサ素子20と台座30とは一体化されている。ここで、センサ素子20と台座30とは、たとえば陽極接合などにより接合することができる。
A
そして、図1に示されるように、センサ素子20は、この台座30を介して、ケース10における第1の凹部11aの底部に、図示しないシリコーン系接着剤等の接着剤により接着されている。
As shown in FIG. 1, the
それによって、センサ素子20および台座30は、ケース10に取り付け固定された形で設けられている。ここで、台座30には、第2の凹部11bと連通する貫通孔31が形成されている。
Thereby, the
そして、第2の凹部11bは台座30の貫通孔31まで通じているが、その先はセンサ素子20により遮断されており、このセンサ素子20を境として、第1の圧力導入通路11aとしての第1の凹部11aと、第2の圧力導入通路11bとしての第2の凹部11bとは、遮断された形となっている。
The
また、ケース10に設けられた配線部材としてのターミナル10aは、センサ素子20からの信号を取り出すためのものである。本例では、図1に示されるように、ターミナル10aは棒状部材であり、たとえば、ケース10にインサート成形されることで固定されている。このようなターミナル10aは、たとえば銅や42アロイなどの導電性金属よりなるものにできる。
A terminal 10 a as a wiring member provided in the
ターミナル10aの一端側はセンサ素子20の近傍において第1の凹部11a内に露出しており、センサ素子20とアルミや金などからなるワイヤ40により結線され電気的に接続されている。このワイヤ40は、たとえば通常のワイヤボンディング法などにより形成できるものである。
One end of the terminal 10a is exposed in the
ここで、第1の凹部11a内に露出しているターミナル10aの一端部の周囲には、ターミナル10aとケース10との隙間をシールするためのシール材50が設けられている。このシール材50は、たとえば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂などからなるものである。
Here, a sealing
そして、ターミナル10aは、センサ素子20からケース10におけるセンサ素子20の搭載面すなわち第1の凹部11aの底面と平行な方向に延びるように配置されている。そして、ターミナル10aのうちワイヤ40との接続部とは反対側の端部が、ケース10の開口部10bから外部に露出している。
The terminal 10a is arranged so as to extend from the
そして、このターミナル10aの露出端部は、ケース10の開口部10bとともに、図示しない外部配線部材に接続可能となっており、それによって、センサ素子20は、ワイヤ40、ターミナル10aを介して外部回路(たとえば、車両のECU等)に対して信号のやり取りが可能となっている。
The exposed end of the terminal 10a can be connected to an external wiring member (not shown) together with the
つまり、ケース10の開口部10bの部分は、そこに露出するターミナル10aとともに、外部との接続を行うためのコネクタ部として構成されている。このように、ケース10は、センシング部であるセンサ素子20が設置されるセンシング部設置部として機能するとともに、コネクタケースとしても機能するものである。
That is, the
また、図1に示されるように、外部から圧力を導入するための圧力ポート12、13が、ケース10に組み付けられている。
Further, as shown in FIG. 1,
第1の圧力ポート12は、ケース10の一面側すなわち第1の凹部11a側(第1のダイアフラム81側)に組み付けられ、第2の圧力ポート13は、ケース10の他面側すなわち第2の凹部11b側(第2のダイアフラム82側)に組み付けられている。
The
これら圧力ポート12、13は、上記ケース10と同様に、たとえば、PBTやPPS等の樹脂材料などを成形することにより作られる。また、第1の圧力ポート12、第2の圧力ポート13には、それぞれ、図1中において2点鎖線にて示す導入ポート12a、13aが設けられている。
These
ここで、ケース10と第1の圧力ポート12、および、ケース10と第2の圧力ポート13とは、ネジ部材としてのネジ60およびナット61、62を用いて接合されることで、一体に組み付けられている。
Here, the
ナット61はケース10にインサート成形されたもので、ケース10と第1および第2の圧力ポート12、13とをネジ60およびナット61によりネジ結合した後、ナット62を用いて締結している。なお、これらネジ部材60〜62に代えて、リベットなどを用いてケース10と圧力ポート12、13とを組み付けてもよい。
The
また、ケース10における第1の圧力導入通路11aとしての第1の凹部11aおよび第2の圧力導入通路11bとしての第2の凹部11bには、圧力媒体としてのオイル70が充填されている。このオイル70は、フッ素系オイルやシリコーン系オイルなどからなるものである。
The
そして、ケース10と第1の圧力ポート12との間には第1のダイアフラム81が固定されており、ケース10と第2の圧力ポート13との間には第2のダイアフラム82が固定されている。
A
本実施形態では、第1および第2のダイアフラム81、82は、CrやNiなどの耐食性や耐熱性にすぐれた金属からなるメタルダイアフラムである。以下、これら第1および第2のダイアフラム81、82を、第1および第2のメタルダイアフラム81、82ということにする。
In the present embodiment, the first and
これら第1および第2のメタルダイアフラム81、82は、たとえば(Cr+3.3Mo+20N)で表される孔食指数が50以上であり且つNiを30重量%以上含む材料からなるものにできる。
These first and
図1に示されるように、第1のメタルダイアフラム81は、第1の凹部11aを覆うように配置され、第1の凹部11a内のオイル70を封止している。一方、第2のメタルダイアフラム82は、第2の凹部11bを覆うように配置され、第2の凹部11b内のオイル70を封止している。
As shown in FIG. 1, the
また、ケース10において、第1および第2のメタルダイアフラム81、82が押しつけられて固定される部位には、Oリング90が設けられている。このOリング90は、ゴムなどの通常のOリング材料からなるものである。
In the
そして、このOリング90の配設により、第1および第2のメタルダイアフラム81、82による各圧力導入通路11a、11b内のオイル70の封止がより確実なものとなっている。
By providing the O-
つまり、図1に示されるように、圧力ポート12、13は、メタルダイアフラム81、82を介してOリング90に押し当てられるようにケース10に組み付けられている。このようにして、本実施形態では、メタルダイアフラム81、82およびOリング90によって各圧力導入通路11a、11bが封止されている。
That is, as shown in FIG. 1, the
なお、図1では示されていないが、後述する図3に示されるように、各メタルダイアフラム81、82の周辺部は、Oリング90を介して圧力ポート12、13とケース10における凹部11a、11bの開口縁部との間に挟み付けられている。
Although not shown in FIG. 1, as shown in FIG. 3 to be described later, the peripheral portions of the
そして、図1では示さないが、各メタルダイアフラム81、82はそれぞれ、各圧力ポート12、13に対して、フロロシリコーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂等の樹脂からなる接着剤を介して接着されている。なお、この接着剤は後述する図3において、符号100を付して示してある。
Although not shown in FIG. 1, the
このように、ケース10の一面側に設けられた第1の凹部11aは、第1のメタルダイアフラム81によって内部に圧力媒体としてのオイル70を封止してなる第1の圧力導入通路11aとして構成され、ケース10の他面側に設けられた第2の凹部11bは、第2のメタルダイアフラム82によって内部に圧力媒体としてのオイル70を封止してなる第2の圧力導入通路11bとして構成されている。
Thus, the
詳細な作動は後述するが、このような圧力導入通路11a、11bを有する本実施形態の圧力センサS1においては、第1の圧力導入通路11aのオイル70による圧力、第2の圧力導入通路11bのオイル70による圧力が、それぞれセンサ素子20の一面、他面に印加され、これらセンサ素子20に印加された両圧力の差にもとづいて圧力検出を行うようになっている。
Although detailed operation will be described later, in the pressure sensor S1 of this embodiment having such
そして、図1、図2に示されるように、本実施形態の圧力センサS1の独自の構成として、圧力導入通路11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段200が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, as a unique configuration of the pressure sensor S <b> 1 of the present embodiment, the
ここでは、圧力変動緩和手段200が設けられている圧力導入通路11bは、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力を導入する第2の圧力導入通路11bである。
Here, the
本実施形態では、圧力変動緩和手段200は、第2の圧力導入通路11bの内部に充填されたゲルからなるゲル部材200である。ここでは、ゲル部材200は、センサ素子20を支持する台座30の貫通孔31の内部まで充填されている。このゲル部材200としては、たとえば、フッ素系ゲル、フロロシリコーン系ゲルなどのゲル材料を採用することができる。
In the present embodiment, the pressure fluctuation relaxation means 200 is a
これらのゲル材料は、第2の圧力導入通路11bに注入して硬化させることにより、配設できるものであり、オイル70からの静的な圧力はセンサ素子20に十分に伝達できるが、圧力変動は吸収できるような柔軟性を有するものである。
These gel materials can be disposed by being injected into the second
また、ここで、図1に示される圧力センサS1では、センサ素子20を境にして、第1のメタルダイアフラム81側に配置されるオイル70の量と第2のメタルダイアフラム82側に配置されるオイル70の量とが等しいものにすることが好ましい。これは、第1の凹部11aの容積や第2の凹部11bの容積、センサ素子20や台座30の体積等を考慮して設計することで実現可能である。
Here, in the pressure sensor S1 shown in FIG. 1, the amount of
[作動等]
次に、本実施形態の圧力センサS1の圧力検出動作について述べる。
[Operation etc.]
Next, the pressure detection operation of the pressure sensor S1 of the present embodiment will be described.
図示しないが、たとえば、第1の圧力ポート12の導入ポート12aが上記排気管におけるDPFの上流側に対してゴムホースなどにより接続され、第2の圧力ポート13の導入ポート13aが上記排気管におけるDPFの下流側に対してゴムホースなどにより接続されるようになっている。
Although not shown, for example, the
それにより、第1の圧力ポート12へDPFの上流側圧力(前圧)が導入され、第2の圧力ポート13へDPFの下流側圧力(後圧)が導入される。そして、各圧力ポート12、13に導入された上記圧力は、メタルダイアフラム81、82を介してオイル70を伝わり、センサ素子20に伝達される。
Thereby, the upstream pressure (pre-pressure) of the DPF is introduced to the
具体的には、第1の圧力ポート12へ導入されたDPFの上流側圧力(前圧)が第1のメタルダイアフラム81に対して印加され、第2の圧力ポート13へ導入されたDPFの下流側圧力(後圧)が第2のメタルダイアフラム82に対して印加される。
Specifically, the upstream pressure (pre-pressure) of the DPF introduced into the
そして、第1および第2のメタルダイアフラム81、82に印加された圧力がそれぞれオイル70を介して、センサ素子20の一面、他面に受圧される。そして、第1のメタルダイアフラム81側から受圧された圧力と第2のメタルダイアフラム82側から受圧された圧力との差圧をセンサ素子20により検出する。
The pressure applied to the first and
本例においては、上述したように、センサ素子20は、半導体ダイアフラム式のものである。そして、このセンサ素子20におけるダイアフラム21の一面には、第1の圧力導入通路11a内のオイル70から圧力が伝達されるようになっている。
In this example, as described above, the
また、上述したように、第2の圧力導入通路11bと連通する台座30の貫通孔31にも、第2の圧力導入通路11b内のオイル70が入り込むことで充填されており、センサ素子20におけるダイアフラム21の他面には、第2の圧力導入通路11b内のオイル70から圧力が伝達されるようになっている。
Further, as described above, the
つまり、センサ素子20のダイアフラム21の一面に対して、第1のメタルダイアフラム81側からオイル70を介してDPFの上流側圧力が受圧され、当該ダイアフラム21の他面に対して、第2のメタルダイアフラム82側からオイル70を介してDPFの下流側圧力が受圧される。
That is, the upstream side pressure of the DPF is received from one side of the
そして、センサ素子20のダイアフラム21は、その両面からの圧力の差圧により歪み、この歪みに基づく信号がセンサ素子20からワイヤ40を介してターミナル10aから外部に出力される。こうして、圧力検出がなされる。
The
[製造方法等]
次に、本圧力センサS1の製造方法の一例について、図3も参照して述べる。図3は、図1に示される圧力センサS1において各部品が分解された状態を断面的に示す分解図である。
[Manufacturing method]
Next, an example of a manufacturing method of the pressure sensor S1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an exploded view showing a cross-sectional view of a state where each component is disassembled in the pressure sensor S1 shown in FIG.
ターミナル10a、ナット61がインサート成形などにより保持されてなるケース10を用意し、このケース10において、第1の凹部すなわち第1の圧力導入通路11a内に露出したターミナル10aの一端部をシール材50によってシールする。
A
次に、台座30と一体化されたセンサ素子20を、ケース10に接着することにより固定し、センサ素子20とターミナル10aとの間でワイヤボンディングを行いワイヤ40による結線を行う。
Next, the
また、台座30と一体化されたセンサ素子20を、ケース10に接着固定した段階で、圧力変動緩和手段としてのゲル部材200を、ケース10における第2の凹部11bおよび台座30の貫通孔31に注入し硬化させることにより配設する。
Further, when the
次に、第1の圧力ポート12に対して第1のメタルダイアフラム81を上記接着剤100を用いて接着するとともに、ケース10の第1の圧力導入通路11aにオイル70を注入し、ケース10に対してOリング90をセットする。
Next, the
そして、真空中にて、ケース10と第1の圧力ポート12とを、ネジ60とナット61とをネジ結合させながら一体化することにより、オイル70の封止を行う。ここで、オイル70中に気泡が入らないようにネジ60によりネジ締めを行っていく。
Then, the
その後、第1の圧力ポート12と同様に、第2の圧力ポート13についても、第2のメタルダイアフラム82、オイル70、Oリング90を介在させながら、真空中にてケース10に対してナット62を用いてネジ結合する。その後、特性調整や検査を行い、こうして、図1に示す圧力センサS1が完成する。
Thereafter, similarly to the
[効果等]
ところで、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサにおいて、圧力導入通路11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段200が設けられていることを特徴とする圧力センサS1が提供される。
[Effects]
By the way, according to the present embodiment, the
それによれば、センサ素子20へ通じる第2の圧力導入通路11bに、圧力変動緩和手段200を設けているため、外部から急激な圧力衝撃や圧力の脈動などが生じても、この圧力変動緩和手段200によってセンサ素子20へ伝わる圧力変動を緩和することができる。
According to this, since the pressure fluctuation mitigating means 200 is provided in the second
ここで、本実施形態の圧力センサS1においては、圧力変動緩和手段200は、第2の圧力導入通路11bの内部に充填されたゲルからなるゲル部材200であることも特徴のひとつである。
Here, in the pressure sensor S1 of the present embodiment, the pressure fluctuation mitigating means 200 is also characterized by being a
それによれば、ゲル部材200によって、センサ素子20への圧力変動が吸収されるとともに、ゲル部材200を介して、静的な圧力を確実にセンサ素子20へ印加することができる。
Accordingly, the
そのため、外部の圧力変動によってセンサ素子20からノイズが出力されたり、センサ素子20がダメージを受けたりすることを極力抑制することができ、センサの耐ノイズ性や耐衝撃性を向上させることができる。
Therefore, it is possible to suppress as much as possible that noise is output from the
したがって、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサS1において、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられた上記センサ素子20と、ケース10に設けられた上記圧力導入通路11a、11bとを備え、圧力導入通路11a、11bには圧力媒体としてのオイル70が充填され、オイル70はメタルダイアフラム81、82によって封止されており、メタルダイアフラム81、82が受けた圧力を、オイル70を介してセンサ素子20へ印加するようにした圧力センサにおいて、圧力導入通路11a、11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段200が設けられていることを特徴とする圧力センサS1を提供することができる。
Moreover, according to this embodiment, the
上述したように、本実施形態の圧力センサS1は、圧力媒体としてのオイル70をメタルダイアフラム81、82で封止し、当該メタルダイアフラム81、82からオイル70を介してセンサ素子20へ圧力を印加するダイアフラム封止型の圧力センサとして構成されている。
As described above, the pressure sensor S1 of the present embodiment seals the
つまり、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備えるダイアフラム封止型の圧力センサS1において、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。
That is, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられた上記センサ素子20と、ケース10に設けられた圧力導入通路11a、11bとを備え、圧力導入通路11a、11bは、センサ素子20の一面側へ圧力を導入する第1の圧力導入通路11aと、センサ素子20の他面側へ圧力を導入する第2の圧力導入通路11bとから構成されており、第1の圧力導入通路11aからの圧力、第2の圧力導入通路11bからの圧力が、それぞれ、センサ素子20の一面、他面に印加され、これら両圧力の差にもとづいて圧力検出を行うようにした圧力センサにおいて、第1の圧力導入通路11aおよび第2の圧力導入通路11bのうちの第2の圧力導入通路11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段200が設けられていることを特徴とする圧力センサS1が提供される。
Moreover, according to this embodiment, it is provided with the
上述したように、本実施形態の圧力センサS1は、センサ素子20の一面および他面の両面に圧力を印加し、両圧力の差に基づいて圧力を検出する差圧検出型の圧力センサとして構成されている。
As described above, the pressure sensor S1 of the present embodiment is configured as a differential pressure detection type pressure sensor that applies pressure to one side and the other side of the
つまり、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備える差圧検出型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。
That is, according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態によれば、上記差圧検出型の圧力センサにおいて、第1の圧力導入通路11aには、圧力媒体としてのオイル70が充填され、オイル70は第1のメタルダイアフラム81によって封止されており、第2の圧力導入通路11bには、圧力媒体としてのオイル70が充填され、オイル70は第2のメタルダイアフラム82によって封止されており、第1のメタルダイアフラム81が受けた圧力、第2のメタルダイアフラム82が受けた圧力は、それぞれオイル70を介して、センサ素子20の一面、他面へ印加されるようになっていることも特徴のひとつである。
Furthermore, according to the present embodiment, in the differential pressure detection type pressure sensor, the first
つまり、本実施形態の圧力センサS1は、ダイアフラム封止型であって且つ差圧検出型である圧力センサS1であり、このような圧力センサS1において、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。 That is, the pressure sensor S1 of the present embodiment is a pressure sensor S1 that is a diaphragm-sealed type and a differential pressure detection type. In such a pressure sensor S1, the pressure resistance against external pressure fluctuations is improved. be able to.
また、本実施形態の圧力センサS1においては、図2に示されるように、センサ素子20は、圧力を印加するための薄肉部としてのダイアフラム21を有するものであることも特徴のひとつである。
In addition, in the pressure sensor S1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態の圧力センサS1においては、センサ素子20は、半導体基板の一面側に凹部22を形成し、この凹部22の形成に伴い薄肉部として構成されたダイアフラム21を有するものであり、圧力変動緩和手段200が設けられている第2の圧力導入通路11bは、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力を導入するものであることも特徴のひとつである。
Further, in the pressure sensor S1 of the present embodiment, the
センサ素子20を、半導体基板の一面側に凹部22を形成し、この凹部22の形成に伴い薄肉部として構成されたダイアフラム21を有するものとした場合(図2参照)、このセンサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面の方が、凹部22による角部などが存在するため、強度が弱い。
When the
つまり、この場合、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力が印加される方が、当該ダイアフラム21における凹部22とは反対側の面に圧力が印加される場合よりも、当該ダイアフラム21が破壊しやすい。
That is, in this case, the direction in which pressure is applied to the surface of the
そのため、本実施形態のようにセンサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力を導入する第2の圧力導入通路11bに、圧力変動緩和手段200を設ければ、より効果的である。
Therefore, it is more effective if the pressure fluctuation reducing means 200 is provided in the second
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る差圧検出型・ダイアフラム封止型の圧力センサS2の要部構成を示す図であり、センサ素子20およびその近傍部の拡大図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a main part of a pressure sensor S2 of differential pressure detection type / diaphragm sealing type according to the second embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ケース10と、ケース10に設けられた上記センサ素子20と、ケース10に設けられた上記圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサにおいて、圧力導入通路11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段210が設けられていることを特徴とする圧力センサS2が提供される。
Also in the present embodiment, in the same manner as in the above embodiment, in the pressure sensor including the
それによれば、センサ素子20へ通じる第2の圧力導入通路11bに、圧力変動緩和手段210を設けているため、外部から急激な圧力衝撃や圧力の脈動などが生じても、この圧力変動緩和手段210によってセンサ素子20へ伝わる圧力変動を緩和することができる。
According to this, since the pressure fluctuation mitigating means 210 is provided in the second
ここで、本実施形態の圧力センサS2においては、圧力変動緩和手段210を、第2の圧力導入通路11bを折れ曲がり形状とした曲がり通路210により構成したことが、独自の特徴点である。
Here, in the pressure sensor S2 of the present embodiment, the unique feature is that the pressure fluctuation relaxation means 210 is configured by the
このような折れ曲がり形状の曲がり通路210は、ケース10の型成形などにより容易に作られる。
Such a
それによれば、折れ曲がり形状の曲がり通路210を構成することによって、センサ素子20への圧力変動が吸収されるとともに、静的な圧力は確実にセンサ素子20へ印加することができる。
Accordingly, by forming the
そのため、本実施形態によっても、外部の圧力変動によってセンサ素子20からノイズが出力されたり、センサ素子20がダメージを受けたりすることを極力抑制することができ、センサの耐ノイズ性や耐衝撃性を向上させることができる。
For this reason, according to the present embodiment, it is possible to suppress as much as possible that noise is output from the
したがって、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサS2において、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
また、本実施形態においても、ダイアフラム封止型の圧力センサ、差圧検出型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上できることは、上記実施形態と同様である。 Also in the present embodiment, the pressure resistance against external pressure fluctuation can be improved in the diaphragm-sealed pressure sensor and the differential pressure detection type pressure sensor in the same manner as in the above embodiment.
また、本実施形態においても、センサ素子20は、薄肉部としてのダイアフラム21を有するものであることや、圧力変動緩和手段210が設けられている第2の圧力導入通路11bは、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力を導入するものであることも、上記実施形態と同様に、特徴点とすることができ、その効果についても同様である。
Also in this embodiment, the
なお、曲がり通路210の折れ曲がり形状は、図4に限定されるものではなく、その折れ曲がりの回数や折れ曲がり箇所は、適宜設計変更が可能である。また、可能ならば、迷路形状となっていてもよく、曲がり通路210としては、そのような形状も含むものである。
Note that the bent shape of the
(第3実施形態)
図5(a)は、本発明の第3実施形態に係る差圧検出型・ダイアフラム封止型の圧力センサS3の要部構成を示す図であり、センサ素子20およびその近傍部の拡大図である。また、図5(b)は図5(a)中の矢印A方向からみた図である。
(Third embodiment)
FIG. 5A is a diagram showing a configuration of a main part of a differential pressure detection type / diaphragm sealing type pressure sensor S3 according to a third embodiment of the present invention, and is an enlarged view of the
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ケース10と、ケース10に設けられた上記センサ素子20と、ケース10に設けられた上記圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサにおいて、圧力導入通路11bには、センサ素子20に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段220が設けられていることを特徴とする圧力センサS3が提供される。
Also in the present embodiment, in the same manner as in the above embodiment, in the pressure sensor including the
それによれば、センサ素子20へ通じる第2の圧力導入通路11bに、圧力変動緩和手段210を設けているため、外部から急激な圧力衝撃や圧力の脈動などが生じても、この圧力変動緩和手段220によってセンサ素子20へ伝わる圧力変動を緩和することができる。
According to this, since the pressure fluctuation mitigating means 210 is provided in the second
ここで、本実施形態の圧力センサS2においては、圧力変動緩和手段220を、第2の圧力導入通路11bを絞り形状とした絞り部220により構成したことが、独自の特徴点である。
Here, in the pressure sensor S2 of the present embodiment, the pressure fluctuation mitigating means 220 is configured by the
この絞り部220は、第2の圧力導入通路11bの通路面積を絞った形状であれば、特に限定するものではないが、たとえば、図5(b)に示されるように、複数個の細孔を有する穴形状とすることができる。このような絞り部220はオリフィスとして機能するものであり、ケース10の型成形などにより容易に作られる。
The restricting
それによれば、圧力変動緩和手段220としての絞り部220によって、センサ素子20への圧力変動が吸収されるとともに、静的な圧力は確実にセンサ素子20へ印加することができる。
According to this, pressure variation to the
そのため、本実施形態によっても、外部の圧力変動によってセンサ素子20からノイズが出力されたり、センサ素子20がダメージを受けたりすることを極力抑制することができ、センサの耐ノイズ性や耐衝撃性を向上させることができる。
For this reason, according to the present embodiment, it is possible to suppress as much as possible that noise is output from the
したがって、本実施形態によれば、ケース10と、ケース10に設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子20と、ケース10に設けられセンサ素子20へ圧力を導入する圧力導入通路11a、11bとを備える圧力センサS3において、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the
また、本実施形態においても、ダイアフラム封止型の圧力センサ、差圧検出型の圧力センサにおいて、外部からの圧力変動に対する耐圧性を向上できることは、上記実施形態と同様である。 Also in the present embodiment, the pressure resistance against external pressure fluctuation can be improved in the diaphragm-sealed pressure sensor and the differential pressure detection type pressure sensor in the same manner as in the above embodiment.
また、本実施形態においても、センサ素子20は、薄肉部としてのダイアフラム21を有するものであることや、圧力変動緩和手段210が設けられている第2の圧力導入通路11bは、センサ素子20のダイアフラム21における凹部22側の面に対して圧力を導入するものであることも、上記実施形態と同様に、特徴点とすることができ、その効果についても同様である。
Also in this embodiment, the
(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態の構成は、可能な範囲において適宜、組み合わせて用いてもよい。
(Other embodiments)
Note that the configurations of the respective embodiments described above may be used in appropriate combinations within a possible range.
たとえば、第2の圧力導入通路11bを曲がり形状の曲がり通路として構成しつつ、その曲がり通路内または、曲がり通路の入口または出口付近に、上記ゲル部材を充填したものとしてもよい。
For example, the second
また、第2の圧力導入通路11bを曲がり形状の曲がり通路として構成しつつ、その曲がり通路内または、曲がり通路の入口または出口付近に、さらに、上記絞り部を併設してもよい。
Further, the second
さらには、第2の圧力導入通路11b内に、上記ゲル部材と絞り部とを併設してもよいし、圧力導入通路として、曲がり通路、ゲル部材および絞り部の3つの構成をすべて採用してもよい。
Furthermore, the gel member and the throttle portion may be provided in the second
また、上記実施形態の圧力センサにおいては、センサ素子20は、ケース10に設けられた図示しない回路チップに対してボンディングワイヤなどを介して電気的に接続されていてもよい。
In the pressure sensor of the above embodiment, the
それにより、センサ素子20からの信号は、当該回路チップにより、増幅や調整などの処理が施され、このように処理された信号は、ターミナル10aから外部へ出力することができる。
Thereby, the signal from the
また、センサ素子20を構成するセンサチップとしては、センサ信号を処理する回路部が半導体プロセスなどにより一体に形成されたもの、いわゆる集積化センサチップを採用してもよい。
Further, as the sensor chip constituting the
また、センサ素子としては、上記した半導体ダイアフラム式のセンサチップに限定されるものではなく、印加された圧力に基づいて信号を出力するものであればよい。 The sensor element is not limited to the above-described semiconductor diaphragm type sensor chip, and any sensor element that outputs a signal based on an applied pressure may be used.
また、上記各図に示される圧力センサにおけるセンサ素子20の電気的な取り出し構造やケース10への取付構造は、本発明の圧力センサに適用できる一具体例を示したものであり、上記図示例に限定されるものではない。
In addition, the electrical extraction structure of the
また、上記実施形態では、圧力導入通路に封入される圧力媒体としてシリコーンオイルなどのオイル70を用いたが、圧力媒体としては、液体、気体などに関わらず、メタルダイアフラム81、82からの圧力をセンサ素子20に適切に伝達できるものであれば、オイルに限定されるものではない。
In the above embodiment, the
また、圧力導入通路としては、上記各図に示されるような通路形状に限定されるものではなく、センサ素子20へ適切に圧力を導入しできるものであれば、適宜変更が可能である。
Further, the pressure introduction passage is not limited to the passage shape as shown in each of the above drawings, and can be appropriately changed as long as pressure can be appropriately introduced to the
たとえば、上記の図示例では、第1の圧力導入通路11aは、かなり広い空間として構成されているが、ケース10内において第1の圧力導入通路11aを第2の圧力導入通路11bと同様に細い通路形状を有するものとしてもよい。
For example, in the illustrated example, the first
また、上記した差圧検出型の圧力センサにおいては、第1の圧力ポート12から第1のダイアフラム81に対して排気管におけるDPFの上流側圧力が導入され、第2の圧力ポート13から第2のダイアフラム82に対して排気管におけるDPFの下流側圧力が導入されるようになっていた。
In the differential pressure detection type pressure sensor, the upstream pressure of the DPF in the exhaust pipe is introduced from the
これとは反対に、上記実施形態の差圧検出型の圧力センサにおいては、第1のダイアフラム81にDPFの下流側圧力が導入され、第2のダイアフラム82にDPFの上流側圧力が導入されるようにしてもよい。
On the contrary, in the differential pressure detection type pressure sensor of the above embodiment, the downstream pressure of the DPF is introduced into the
また、外部から圧力を導入するための圧力ポート11、12の構成は、上記した図示例に限定されるものではない。
Further, the configuration of the
また、上記実施形態においては、差圧検出型の圧力センサにおいて、第2の圧力導入通路11bのみに圧力変動緩和手段200〜220を設けたが、第1の圧力導入通路11aにおいても上記した圧力変動緩和手段200〜220を設けてもよい。
In the above embodiment, in the differential pressure detection type pressure sensor, the pressure fluctuation reducing means 200 to 220 are provided only in the second
また、差圧検出型の圧力センサにおいては、2つの圧力導入通路11a、11bのうちの少なくとも一方に、上記圧力変動緩和手段200〜220が設けられていればよい。たとえば、第1の圧力導入通路11aのみ、第2の圧力導入通路11bのみ、または、両方の圧力導入通路11a、11bに対して、上記圧力変動緩和手段200〜220を設けるようにしてもよい。
Further, in the pressure sensor of the differential pressure detection type, it is only necessary that the pressure fluctuation relaxation means 200 to 220 is provided in at least one of the two
また、圧力導入通路11a、11bは、圧力媒体70がメタルダイアフラム81、82で封止されたものでなくてもよく、圧力導入通路としては、たとえば、圧力を測定すべき気体や液体、すなわち圧力流体が直接、導入されるものであってもよい。
Further, the
また、本発明の圧力センサとしては、上記したような差圧検出型のものでなくてもよい。たとえば、圧力センサとしては、センサ素子の一方の面にのみ測定すべき圧力を導入し、センサ素子の他方の面側は真空や大気圧などの基準圧力とした絶対圧検出型の圧力センサであってもよい。 Further, the pressure sensor of the present invention may not be a differential pressure detection type as described above. For example, a pressure sensor is a pressure sensor of an absolute pressure detection type in which pressure to be measured is introduced only on one surface of the sensor element, and the other surface side of the sensor element is used as a reference pressure such as vacuum or atmospheric pressure. May be.
この場合、圧力導入通路は、センサ素子の一方の面にのみ測定すべき圧力を導入するための圧力導入通路が1つ設けられた構成となる。そして、この1つの圧力導入通路において、上記した圧力変動緩和手段200〜220を設ければよい。 In this case, the pressure introduction passage has a configuration in which one pressure introduction passage for introducing a pressure to be measured only on one surface of the sensor element is provided. And in this one pressure introduction channel | path, the above-mentioned pressure fluctuation relaxation means 200-220 should just be provided.
また、本発明の圧力センサの用途は、上記したような自動車の排気ガス圧力測定用のセンサに限定されるものではないことは、もちろんである。 Of course, the application of the pressure sensor of the present invention is not limited to the sensor for measuring the exhaust gas pressure of the automobile as described above.
要するに、本発明は、ケースと、ケースに設けられ印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子と、ケースに設けられセンサ素子へ圧力を導入する圧力導入通路とを備える圧力センサにおいて、圧力導入通路に、センサ素子に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段を設けたことを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。 In short, the present invention provides a pressure sensor including a case, a sensor element that outputs a signal based on an applied pressure provided in the case, and a pressure introduction passage that is provided in the case and introduces pressure to the sensor element. The main part is that pressure fluctuation mitigating means for mitigating fluctuations in pressure applied to the sensor element is provided in the introduction passage, and the other parts can be appropriately changed in design.
10…ケース、11a…第1の圧力導入通路、11b…第2の圧力導入通路、
20…センサ素子、21…センサ素子のダイアフラム、22…センサ素子の凹部、
70…圧力媒体としてのオイル、
81…第1のメタルダイアフラム、
82…第2のメタルダイアフラム、
200…圧力変動緩和手段としてのゲル部材、
210…圧力変動緩和手段としての曲がり通路、
220…圧力変動緩和手段としての絞り部。
10 ... Case, 11a ... First pressure introduction passage, 11b ... Second pressure introduction passage,
20 ... Sensor element, 21 ... Diaphragm of sensor element, 22 ... Concave part of sensor element,
70 ... oil as pressure medium,
81 ... the first metal diaphragm,
82 ... Second metal diaphragm,
200: Gel member as pressure fluctuation mitigating means,
210: a curved passage as a means for reducing pressure fluctuation,
220... A throttle part as pressure fluctuation mitigating means.
Claims (9)
前記ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、
前記ケース(10)に設けられ、前記センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備える圧力センサにおいて、
前記圧力導入通路(11a、11b)には、前記センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 Case (10);
A sensor element (20) provided in the case (10) for outputting a signal based on an applied pressure;
In the pressure sensor provided in the case (10) and including a pressure introduction passage (11a, 11b) for introducing pressure to the sensor element (20),
The pressure introducing passages (11a, 11b) are provided with pressure fluctuation reducing means (200, 210, 220) for reducing fluctuations in pressure applied to the sensor element (20). Pressure sensor.
前記ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、
前記ケース(10)に設けられ、前記センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備え、
前記圧力導入通路(11a、11b)には圧力媒体(70)が充填され、前記圧力媒体(70)はダイアフラム(81、82)によって封止されており、
前記ダイアフラム(81、82)が受けた圧力を、前記圧力媒体(70)を介して前記センサ素子(20)へ印加するようにした圧力センサにおいて、
前記圧力導入通路(11a、11b)には、前記センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 Case (10);
A sensor element (20) provided in the case (10) for outputting a signal based on an applied pressure;
A pressure introduction passage (11a, 11b) provided in the case (10) for introducing pressure to the sensor element (20);
The pressure introducing passages (11a, 11b) are filled with a pressure medium (70), and the pressure medium (70) is sealed by a diaphragm (81, 82),
In the pressure sensor configured to apply the pressure received by the diaphragm (81, 82) to the sensor element (20) via the pressure medium (70),
The pressure introducing passages (11a, 11b) are provided with pressure fluctuation reducing means (200, 210, 220) for reducing fluctuations in pressure applied to the sensor element (20). Pressure sensor.
前記ケース(10)に設けられ、印加された圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子(20)と、
前記ケース(10)に設けられ、前記センサ素子(20)へ圧力を導入する圧力導入通路(11a、11b)とを備え、
前記圧力導入通路(11a、11b)は、前記センサ素子(20)の一面側へ圧力を導入する第1の圧力導入通路(11a)と、前記センサ素子(20)の他面側へ圧力を導入する第2の圧力導入通路(11b)とから構成されており、
前記第1の圧力導入通路(11a)からの圧力、前記第2の圧力導入通路(11b)からの圧力が、それぞれ、前記センサ素子(20)の一面、他面に印加され、これら両圧力の差にもとづいて圧力検出を行うようにした圧力センサにおいて、
前記第1の圧力導入通路(11a)および前記第2の圧力導入通路(11b)の少なくとも一方には、前記センサ素子(20)に印加される圧力の変動を緩和するための圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 Case (10);
A sensor element (20) provided in the case (10) for outputting a signal based on an applied pressure;
A pressure introduction passage (11a, 11b) provided in the case (10) for introducing pressure to the sensor element (20);
The pressure introduction passages (11a, 11b) introduce pressure into the first pressure introduction passage (11a) for introducing pressure to one surface side of the sensor element (20) and the other surface side of the sensor element (20). The second pressure introduction passage (11b)
The pressure from the first pressure introduction passage (11a) and the pressure from the second pressure introduction passage (11b) are applied to one surface and the other surface of the sensor element (20), respectively. In a pressure sensor that detects pressure based on the difference,
At least one of the first pressure introduction passage (11a) and the second pressure introduction passage (11b) has a pressure fluctuation mitigation means for mitigating fluctuations in pressure applied to the sensor element (20). 200, 210, 220) is provided.
前記第2の圧力導入通路(11b)には、圧力媒体(70)が充填され、前記圧力媒体(70)は第2のダイアフラム(82)によって封止されており、
前記第1のダイアフラム(81)が受けた圧力、前記第2のダイアフラム(82)が受けた圧力は、それぞれ前記圧力媒体(70)を介して、前記センサ素子(20)の一面、他面へ印加されるようになっていることを特徴とする請求項3に記載の圧力センサ。 The first pressure introduction passage (11a) is filled with a pressure medium (70), and the pressure medium (70) is sealed by a first diaphragm (81),
The second pressure introduction passage (11b) is filled with a pressure medium (70), and the pressure medium (70) is sealed by a second diaphragm (82),
The pressure received by the first diaphragm (81) and the pressure received by the second diaphragm (82) are respectively transferred to one side and the other side of the sensor element (20) via the pressure medium (70). The pressure sensor according to claim 3, wherein the pressure sensor is applied.
前記圧力変動緩和手段(200、210、220)が設けられている前記圧力導入通路(11a、11b)は、前記センサ素子(20)の前記ダイアフラム(21)における前記凹部(22)側の面に対して圧力を導入するものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の圧力センサ。 The sensor element (20) includes a diaphragm (21) formed as a thin portion in accordance with the formation of the recess (22) by forming a recess (22) on one surface side of the semiconductor substrate.
The pressure introduction passages (11a, 11b) in which the pressure fluctuation relaxation means (200, 210, 220) are provided are formed on the surface of the diaphragm (21) of the sensor element (20) on the concave portion (22) side. 5. The pressure sensor according to claim 1, wherein pressure is introduced to the pressure sensor.
The pressure according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressure fluctuation reducing means is configured by a throttle portion (220) having the pressure introduction passage (11a, 11b) having a throttle shape. Sensor.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005005325A JP2006194680A (en) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | Pressure sensor |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2505981B1 (en) * | 2011-03-31 | 2019-08-21 | Integra Lifesciences Switzerland Sàrl | An absolute capacitive micro pressure sensor |
JP7446677B2 (en) | 2020-03-04 | 2024-03-11 | 株式会社ディスコ | processing equipment |
-
2005
- 2005-01-12 JP JP2005005325A patent/JP2006194680A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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EP2505981B1 (en) * | 2011-03-31 | 2019-08-21 | Integra Lifesciences Switzerland Sàrl | An absolute capacitive micro pressure sensor |
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