JP2007017223A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 オイル封止型差圧センサにおいて、オイル注入やダイアフラム取付の手間を少なくし、２つの圧力検出室における各オイル圧の差を極力小さくする。
【解決手段】 ケース１０には、印加圧力に基づいて信号を出力するセンサ素子２０が設けられ、ケース１０の一面側、他面側にはそれぞれ、第１のダイアフラム８１、第２のダイアフラム８２によって内部にオイル７０を封止してなる第１の圧力検出室１１ａ、第２の圧力検出室１１ｂが設けられており、ケース１０に、ケース外部および両圧力検出室１１ａ、１１ｂの３者を互いに連通するとともにオイル７０が流通可能なオイル注入路２００を設け、オイル７０が各圧力検出室１１ａ、１１ｂに注入された状態でオイル注入路２００における連通部２０４を封止部２１０によって封止することにより、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとを互いに隔絶した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケースの一面側と他面側とにダイアフラムによって圧力媒体が封止されてなる圧力検出室を設け、この両圧力検出室の内圧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、いわゆるオイル封止型差圧センサに関する。

オイル封止型差圧センサとしては、一般に、ケースと、ケースに設けられ印加される圧力に基づいて信号を出力するセンシング部と、ケースの一面側に設けられ第１のダイアフラムによって内部に圧力媒体を封止してなる第１の圧力検出室と、ケースの他面側に設けられ第２のダイアフラムによって内部に圧力媒体を封止してなる第２の圧力検出室とを備えて構成されたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

そして、この圧力センサにおいては、第１の圧力検出室の圧力媒体による圧力と第２の圧力検出室の圧力媒体による圧力とが、センシング部に印加され、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ている。

この従来の圧力検出装置について、図を参照して詳細に示す。図８は、上記特許文献１に記載されている従来の圧力検出装置にの概略断面構成を示す図である。

この図８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。

図８に示されるように、ケース１０の一面側と他面側とに互いに連通する凹部１１ａ、１１ｂが設けられており、これら凹部１１ａ、１１ｂは、それぞれ、第１の圧力検出室１１ａ、第２の圧力検出室１１ｂとして構成される。

そして、両圧力検出室１１ａ、１１ｂの連通部を遮断するようにケース１０にはセンシング部２０が設けられている。このセンシング部２０は、印加される圧力のレベルに応じて電気信号を出力するものである。

また、これら第１の圧力検出室１１ａおよび第２の圧力検出室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、各圧力検出室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。

また、図８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、ボルト６０およびナット６１、６２によってケース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。

このようにして、ケース１０の一面側の第１の圧力検出室１１ａおよびケース１０の他面側の第２の圧力検出室１１ｂは、それぞれ、ダイアフラム８１、８２によって内部にオイル７０を封止してなる室として構成されている。

ここで、たとえば、第１の圧力ポート１２の導入ポート１２ａからＤＰＦの上流側圧力が導入され、第２の圧力ポート１３の導入ポート１３ａからＤＰＦの下流側圧力が導入され、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を介して圧力検出室１１ａ、１１ｂ内のセンシング部２０に伝達されるようになっている。

両ダイアフラム８１、８２に印加された圧力は、オイル７０を介してセンサ素子２０に受圧され、第１の圧力検出室１１ａのオイル７０による圧力と第２の圧力検出室１１ｂのオイル７０による圧力との差圧にもとづいてセンシング部２０によって圧力検出がなされるようになっている。

このような従来のオイル封止型差圧センサは、次のようにして製造される。まず、ターミナル１０ａおよびナット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を用意する。

次に、台座３０と一体化されたセンシング部２０を、ケース１０の第１の圧力検出室１１ａに接着固定し、センシング部２０とターミナル１０ａとをボンディングワイヤ４０によって結線する。

次に、ケース１０にＯリング９０をセットし、このケース１０と第１のダイアフラム８１が接着された第１の圧力ポート１２とを真空チャンバ内に収納し、真空中にて第１の圧力検出室１１ａにオイル７０を注入する。

引き続き、真空中にて、第１の圧力ポート１２をケース１０の一面に被せるように組み付けることそれによって、第１のダイアフラム８１により、オイル７０が注入された第１の圧力検出室１１ａを被覆する。これらの作業を真空中で行うことにより、第１の圧力検出室１１ａ中への空気の混入を防止する。

そして、この組み付けられたケース１０および第１の圧力ポート１２を、大気中へ取り出し、ケース１０と第１の圧力ポート１２とを、ネジ６０とケース１０内にインサートされたナット６１とをネジ結合させることにより、オイル７０の封止を行う。この作業は、Ｏリング９０を介してケース１０と第１の圧力ポート１２とを押しつけあうことにより、第１の圧力検出室１１ａへの空気の混入を防止する。

その後、ケース１０の他面側の第２の圧力検出室１１ｂについても、同様にＯリング９０のセットし、真空中において、オイル７０の注入、および、第２のダイアフラム８２を取り付けた第２の圧力ポート１３の組み付けを行い、これを大気中に取り出した後、ケース１０に対してナット６２を用いて第２の圧力ポート１３をネジ結合する。こうして、図８に示される圧力センサが完成する。
特開２００３−３１５１９３号公報

しかしながら、従来では、上述したように、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂのそれぞれについて、個別にオイル７０を注入してから、ダイアフラム８１、８２の取付固定を行っているため、ダイアフラム８１、８２の取付を真空中で行う必要があり、オイル注入やダイアフラム取付に手間がかかる。

また、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂに対して個別にオイル注入やダイアフラム取付を行うため、両圧力検出室におけるオイル注入量のばらつきや、ダイアフラム８１、８２によるオイル７０の押しつけ力のばらつきなどの誤差により、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂのオイル内圧がばらつく。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、オイル封止型差圧センサにおいて、オイル注入やダイアフラム取付の手間を少なくし、２つの圧力検出室における各オイル圧の差を極力小さくすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、オイル封止型差圧センサにおいて、ケース（１０）には、ケース（１０）の外部と第１の圧力検出室（１１ａ）と第２の圧力検出室（１１ｂ）とを互いに連通するとともに、オイル（７０）が流通可能な通路であるオイル注入路（２００）が設けられており、オイル（７０）が第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に注入された状態でオイル注入路（２００）における連通部（２０４）を封止する封止部（２１０）が設けられており、封止部（２１０）により、ケース（１０）の外部と第１の圧力検出室（１１ａ）と第２の圧力検出室（１１ｂ）とが互いに隔絶されていることを第１の特徴とする。

それによれば、ケース（１０）に対して、あらかじめ各ダイアフラム（８１、８２）を取り付けて２つの圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）を形成した後、オイル注入路（２００）を介してケース（１０）の外部から当該２つの圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）へ同時にオイル（７０）を注入し、この注入後は、オイル注入路（２００）の連通部（２０４）に封止部（２１０）を形成することにより、それぞれオイル（７０）が封止された２つの圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）を適切に形成することができる。

そのため、ダイアフラム（８１、８２）は真空中で取り付ける必要はなくなり、また、２つの圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に対して同時にオイル（７０）の注入を行うことにより、オイル注入の回数を従来に比べて減少させることができる。

よって、本発明によれば、オイル封止型差圧センサにおいて、オイル注入やダイアフラム取付の手間を少なくし、２つの圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）における各オイル圧の差を極力小さくすることができる。

ここで、オイル注入路（２００）としては、ケース（１０）の外面に設けられた開口部（２０５）からケース（１０）の内部へ延び、途中で２つの分路（２０２、２０３）に別れた分岐部（２０４）を有するとともに、一方の分路（２０２）が第１の圧力検出室（１１ａ）に連通し、他方の分路（２０３）が第２の圧力検出室（１１ｂ）に連通するものであって、この分岐部（２０４）が前記連通部として構成されたものにできる。

そして、この場合、この分岐部（２０４）に封止部（２１０）が設けられているものとなるが、この封止部としては、オイル注入路（２００）における開口部（２０５）から分岐部（２０４）まで挿入され分岐部（２０４）を封止するキャップ部材（２１０）により構成されたものにできる。

また、本発明は、上記開口部（２０５）および上記分岐部（２０４）を有するオイル注入路（２００）に設けられるキャップ部材（２１０）として、その長さがオイル注入路（２００）における開口部（２０５）から分岐部（２０４）までの長さと同じものとしたことを第２の特徴とする。

それによれば、キャップ部材（２１０）の挿入が不完全であり、キャップ部材（２１０）の挿入側先端部が分岐部（２０４）まで到達せず封止が不十分であるような場合には、オイル注入路（２００）の開口部（２０５）からキャップ部材（２１０）が突出するため、この不完全な挿入状態を判別しやすくなる。

また、本発明は、上記各特徴を有する圧力センサにおいて、オイル注入路（２００）は、並列に２本設けられるとともに、それぞれに封止部（７０）が設けられており、一方のオイル注入路（２００ａ）を介して第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）にオイル（７０）を注入するとき、第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に注入されたオイル（７０）のうち第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）の容積を超えた分が、他方のオイル注入路（２００ｂ）を介して流出するようになっていることを第３の特徴とする。

それによれば、オイル（７０）の注入時には、一方のオイル注入路（２００ａ）を介して第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に同時にオイル（７０）を注入し、各圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）から溢れた分のオイル（７０）は、他方のオイル注入路（２００ｂ）を介して流出させることができる。

そのため、真空中でオイル注入を行わなくても、各圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に対して隙間無く、つまり、空気を混入させることなく、オイル（７０）を注入することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。

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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサＳ１の概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１中のＡ矢視図であり、ケース１０の一面を示す概略平面図である。なお、図２では、後述するターミナル１０ａ（図１参照）など、細部は省略してある。また、図３は、図１に示される圧力センサＳ１において、オイル７０を除く各部品が分解された状態を断面的に示す分解図である。

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。

［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。

ケース１０においては、一面側（図１中の上面側）に凹部としての第１の圧力検出室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の圧力検出室１１ａと連通する凹部としての第２の圧力検出室１１ｂが形成されている。

ここで、図１に示されるように、第１の圧力検出室１１ａおよび第２の圧力検出室１１ｂは、ともにその中央部がその周囲よりも更に凹んだ２段階の凹形状となっており、この中央部にて両圧力検出室１１ａ、１１ｂを連通する穴としての穴部１１ｃが形成されている。そして、ケース１０には、この穴部１１ｃを遮断するように圧力検出用のセンサ素子２０が設けられている。

センサ素子２０は、印加される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。

本例では、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（図示せず）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。

また、このような半導体ダイアフラム式のセンサチップは、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、ダイアフラムおよび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であり、圧力によってセンサチップのダイアフラムが歪み、その歪みによって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。

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。

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の圧力検出室１１ａの中央部の底面に、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。

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、穴部１１ｃを介して第２の圧力検出室１１ｂと連通する貫通孔３１が形成されている。

つまり、第２の圧力検出室１１ｂは、穴部１１ｃを介して台座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の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとは、遮断された形となっている。

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。この本例では、図１に示されるように、ターミナル１０ａは黄銅等の導電性金属よりなる棒状部材であり、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。

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の圧力検出室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。

ここで、第１の圧力検出室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。

そして、ターミナル１０ａは、その一端部から、ケース１０におけるセンサ素子２０の搭載面すなわち第１の圧力検出室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。

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。

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。

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。第１の圧力ポート１２は、ケース１０の一面側すなわち第１の圧力検出室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の圧力検出室１１ｂ側（第２のダイアフラム８２側）に組み付けられている。

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。

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。

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。

また、ケース１０における第１の圧力検出室１１ａおよび第２の圧力検出室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。

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。

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り、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。

図１に示されるように、第１のダイアフラム８１は、第１の圧力検出室１１ａを覆うように配置され、第１の圧力検出室１１ａ内のオイル７０を封止している。一方、第２のダイアフラム８２は、第２の圧力検出室１１ｂを覆うように配置され、第２の圧力検出室１１ｂ内のオイル７０を封止している。

また、ケース１０において、第１および第２のダイアフラム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。ケース１０の一面側について言えば、図２にも示されるように、第１の圧力検出室１１ａの外周部に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。そして、このＯリング９０の配設により、第１および第２のダイアフラム８１、８２によるオイル７０の封止がより確実なものとなっている。

つまり、図１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。このようにして、本実施形態では、ダイアフラム８１、８２およびＯリング９０によって、オイル７０が充填され封止された圧力検出室１１ａ、１１ｂを封止している。

なお、図１では示されていないが、分解図としての図３に示されるように、各ダイアフラム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における圧力検出室１１ａ、１１ｂの開口縁部との間に挟み付けられている。

そして、図１では示さないが、各ダイアフラム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、この接着剤は分解図としての図３において、符号１００を付して示してある。

このようにして、ケース１０の一面側には、第１のダイアフラム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の圧力検出室１１ａが設けられ、ケース１０の他面側には、第２のダイアフラム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の圧力検出室１１ｂが設けられている。

詳細な作動は後述するが、このような圧力検出室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の圧力検出室１１ａのオイル７０による圧力と第２の圧力検出室１１ｂのオイル７０による圧力とが、センシング部としてのセンサ素子２０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なっている。

ここで、図１〜図３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、ケース１０には、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとを互いに連通するとともに、オイル７０が流通可能な通路であるオイル注入路２００が設けられている。

本実施形態では、図１、図２に示されるように、オイル注入路２００は、ケース１０の外面すなわちケース１０の一面と他面との間の側面に設けられた開口部２０５からケース１０の内部へ延びる延設路２０１と、この延設路２０１が途中で２つの分路２０２、２０３とに別れた分岐部２０４を有する。

そして、一方の分路２０２が第１の圧力検出室１１ａに連通し、他方の分路２０３が第２の圧力検出室１１ｂに連通しており、上記分岐部２０４は、連通部として構成されている。

ここでは、分岐部２０４は、延設路２０１におけるケース１０の内部側の終端から、ケース１０の一面方向に一方の分路２０２が延び、他面方向に他方の分路２０３が延びており、Ｔ字形の３差路形状となっている（図３参照）。

また、図１に示されるように、オイル７０が第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂに注入された状態で、オイル注入路２００におけるケース１０の外部と第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂとの連通部すなわち分岐部２０４は、封止部２１０により封止されている。

ここでは、封止部２１０は、オイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４まで挿入され分岐部２０４を封止するキャップ部材２１０により構成されている。そして、この封止部としてのキャップ部材２１０により、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとが互いに隔絶されている。

本実施形態のキャップ部材２１０は、たとえば樹脂や金属などからなる棒状のものである。このキャップ部材２１０は、オイル注入路２００の開口部２０５から挿入され、図１に示されるように、その挿入先端部が分岐部２０４を構成するケース１０に形成された窪みに埋没している。

それにより、このキャップ部材２００が遮蔽部材として機能し、第１の圧力検出室１１ａ内のオイル７０と第２の圧力検出室１１ｂ内のオイル７０とを隔絶し、互いに流通しないようにするとともに、各圧力検出室１１ａ、１１ｂのオイル７０がケース１０の外部へ流れ出さないようにしている。つまり、このキャップ部材２１０はダイアフラム８１、８２とともに各圧力検出室１１ａ、１１ｂのオイル７０を封止している。

また、このキャップ部材２１０は、オイル注入路２００の径よりも大きな径とすることにより、オイル注入路２００に圧入されたものにでき、それによって、分岐部２０４の封止がなされる。

なお、本実施形態において、キャップ部材２１０による封止は、キャップ部材２１０をオイル注入路２００に圧入されるものとすること以外にも、たとえば、キャップ部材２１０をオイル注入路２００へ溶着、接着、ネジ締めするものであってもよい。

キャップ部材２１０のオイル注入路２００への溶着は、キャップ部材２１０を樹脂からなるものにすることで、オイル注入路２００への挿入後に、開口部２０５から超音波振動子を挿入してキャップ部材２１０に当てて振動させ、ケース１０とキャップ部材２１０とを超音波溶着させればよい。

また、接着は接着剤によるものであり、ネジ締めは、キャップ部材２１０に雄ネジ、オイル注入路２００の延設部２０１に雌ネジを設けることで両者をネジ結合させれば実現可能である。

［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。

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。

それにより、第１の圧力ポート１２へＤＰＦの上流側圧力（すなわち前圧）が導入され、第２の圧力ポート１３へＤＰＦの下流側圧力（すなわち後圧）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、ダイアフラム８１、８２を介してセンサ素子２０に伝達される。

具体的には、第１の圧力ポート１２へ導入されたＤＰＦの上流側圧力が第１のダイアフラム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の下流側圧力が第２のダイアフラム８２に対して印加される。

そして、第１および第２のダイアフラム８１、８２に印加された圧力がそれぞれオイル７０を介して、センシング部としてのセンサ素子２０に受圧される。そして、第１のダイアフラム８１側から受圧された圧力と第２のダイアフラム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。

本例においては、圧力検出室１１ａ、１１ｂに設けられているセンサ素子２０は、半導体ダイアフラム式のものである。この場合、このセンサ素子２０において、図示しないダイアフラムの表面には、第１の圧力検出室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。

また、第２の圧力検出室１１ｂと連通する台座３０の貫通孔３１にも、第２の圧力検出室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において、当該図示しないダイアフラムの裏面には、第２の圧力検出室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。

そのため、図示しないセンサ素子２０のダイアフラムの表面に対して、第１のダイアフラム８１側からオイル７０を介してＤＰＦの上流側圧力が受圧され、当該ダイアフラムの裏面に対して、第２のダイアフラム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。

そして、センサ素子２０の上記ダイアフラムは、その表裏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。

［製造方法等］
次に、上記図１〜図３を参照して、本圧力センサＳ１の製造方法について述べる。ターミナル１０ａおよびナット６１がインサート成形などにより保持され且つ上記圧力検出室１１ａ、１１ｂおよびオイル注入路２００が形成されてなるケース１０を用意し、このケース１０において、第１の圧力検出室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。

次に、台座３０と一体化されたセンサ素子２０を、ケース１０の第１の圧力検出室１１ａ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。

次に、第１の圧力ポート１２に対して第１のダイアフラム８１を上記接着剤１００を用いて接着するとともに、ケース１０の一面に対してＯリング９０をセットする。そして、Ｏリング９０を介して第１のダイアフラム８１により第１の圧力検出室１１ａを覆うように、第１の圧力ポート１２とケース１０とを組み付け、ネジ６０とナット６１とのネジ結合により、両者１０、１２を一体化する。

これと同様に、第２の圧力ポート１３についても第２のダイアフラム８２の接着を行い、ケース１０の他面へのＯリング９０のセットを行い、そして、Ｏリング９０を介して第２のダイアフラム８２により第２の圧力検出室１１ｂを覆うように、第２の圧力ポート１３とケース１０とを組み付ける。そして、ネジ６０とナット６２とのネジ結合により、両者１０、１３を一体化する。

こうして、ケース１０に対して、各ダイアフラム８１、８２を取り付けることで２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂが形成される。この状態では、図３に示されるように、オイル注入路２００においてキャップ部材２１０が設けられていないため、オイル注入路２００を介して、これら２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂは、互いに連通し、且つ外部とも連通している。

次に、ネジ締めされて一体化されたケース１０および各圧力ポート１２、１３を、真空チャンバなどに収納し、真空中にて、オイル注入路２００を介したオイル７０の注入を行う。

具体的には、オイル注入路２００の開口部２０５から、オイル７０を射出可能なノズル（図示せず）を挿入し、このノズルを介してオイル注入路２００へオイル７０を注入する。それにより、オイル７０は、オイル注入路２００内を延設路２０１から分岐部２０４へ流通し、分岐部２０４にて各分路２０２、２０３に分流して、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂへ同時に注入される。

そして、各圧力検出室１１ａ、１１ｂおよびオイル注入路２００内がオイル７０で満たされた後、大気中へ取り出し、キャップ部材２１０をオイル注入路２００の開口部２０５から圧入し、封止を行う。キャップ部材２１０の押し込みは、たとえば金属棒などにより行える。その後、特性調整や検査などを行うことにより、図１に示す圧力センサＳ１が完成する。

［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る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の一面側に設けられ、第１のダイアフラム８１によって内部にオイル７０を封止してなる第１の圧力検出室１１ａと、ケース１０の他面側に設けられ、第２のダイアフラム８２によって内部にオイル７０を封止してなる第２の圧力検出室１１ｂと、を備えるオイル封止型差圧センサにおいて、次のような点を特徴としている。

・ケース１０には、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとを互いに連通するとともに、オイル７０が流通可能な通路であるオイル注入路２００が設けられていること。

・オイル７０が第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂに注入された状態でオイル注入路２００におけるケース１０の外部と第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂとの連通部である分岐部２０４を封止する封止部すなわちキャップ部材２１０が設けられていること。

・このキャップ部材２１０により、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとが互いに隔絶されていること。本実施形態の圧力センサＳ１はこれらの点を特徴としている。

本実施形態によれば、従来のようにオイル注入を行った後にダイアフラムを取り付けることで１つ１つの圧力検出室を形成するのではなく、大気中でダイアフラム８１、８２の取付を行った後、すなわち、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂをあらかじめ形成した後、これら両圧力検出室１１ａ、１１ｂに対して同時にオイル７０を注入できる。そのため、オイル注入が一回で済む。

また、従来のようにオイル注入後にダイアフラムを取り付ける場合、圧力検出室への空気などの混入を防止するため、ダイアフラムの取付を真空中で行ったが、本実施形態では、ダイアフラム８１、８２の取付は大気中で行うことができ、作業が簡単になる。

また、従来では、上述したように、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂに対して個別にオイルを注入してから、各圧力検出室についてダイアフラムを取付固定するため、両圧力検出室におけるオイル注入量のばらつきや、ダイアフラムによるオイルの押しつけ力のばらつきなどの誤差により、２つの圧力検出室のオイル内圧がばらつく。

しかし、本実施形態では、ダイアフラム８１、８２の取り付け後において２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂへオイル７０を同時注入することにより、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂにおける各オイル圧を極力同一レベルとすることができる。

よって、本実施形態によれば、オイル封止型差圧センサＳ１において、オイル注入やダイアフラム取付の手間を少なくし、２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂにおける各オイル圧の差を極力小さくすることができる。

また、本実施形態では、封止部は、オイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４まで挿入され分岐部２０４を封止するキャップ部材２１０により構成されているが、上記図１に示される例では、キャップ部材２１０は、その長さがオイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４までの長さよりも大幅に短いものであった。

図４は、本実施形態におけるキャップ部材２１０の変形例を示す概略断面図である。この図４におけるキャップ部材２１０は、その長さがオイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４までの長さと同じものである。

ここで、オイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４までの長さとは、開口部２０５から分岐部２０４における上記窪みの底面までの長さである。つまり、キャップ部材２１０の長さが、オイル注入路２００における開口部２０５から分岐部２０４までの長さと同じであるということは、キャップ部材２１０の挿入先端が上記窪みの底面に密着した状態において、キャップ部材２１０における開口部２０５側の端部が、当該開口部２０５にてケース１０の側面から引っ込んでもいないし、突き出てもいない状態となることである。

図４（ａ）は、本例のキャップ部材２１０のオイル注入路２００への挿入が不完全な状態を示している。この状態では、キャップ部材２１０の挿入側先端部が分岐部２０４まで到達せず、当該先端部と分岐部２０４における窪みとの間に隙間が生じており、封止が不十分である。

そして、この場合には、キャップ部材２１０における挿入側先端部とは反対側の先端部が、オイル注入路２００の開口部２０５から突出した状態となる。そのため、この不完全な挿入状態が作業者によって判別されやすくなる。

そして、このようにして、キャップ部材２１０のオイル注入路２００への挿入が不完全な状態である場合には、キャップ部材２１０をさらに挿入して、図４（ｂ）に示されるように、キャップ部材２１０の挿入側先端部が分岐部２０４に到達させ、当該先端部を分岐部２０４における窪みに埋没させ、完全な挿入状態とする。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサの要部を示す図であり、本実施形態の圧力センサにおけるケース１０の一面を、上記図２と同様の視点にて示す概略平面図である。

図５に示されるように、本実施形態においては、オイル注入路２００（２００ａと２００ｂ）は、ケース１０に並列に２本設けられている。これら２本のオイル注入路２００は、その断面構成は上記図１に示されるものと同様であり、図５では示さないが、それぞれに封止部としてのキャップ部材２１０（図１参照）が設けられている。

なお、本実施形態の圧力センサは、上記図１に示される圧力センサＳ１において、さらにもう１本オイル注入路２００ｂを追加したものであり、その他の部分については、上記図１に示されるものと同様の構成であり、それらによる作用効果も上記同様である。そのため、本実施形態の圧力センサを説明するにあたっては、図５に示されていない部分については、上記図１も参照することとする。

本実施形態の場合、一方のオイル注入路２００ａを介して第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂにオイル７０を注入するとき、第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂに注入されたオイル７０のうち第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂの容積を超えた分が、他方のオイル注入路２００ｂを介して流出するように構成されている。

たとえば、本圧力センサにおいて、オイル７０の注入時には、一方のオイル注入路２００ａ、他方のオイル注入路２００ｂにそれぞれ図示しないノズルを接続し、図示しないポンプなどを用いて、オイル７０が、一方のオイル注入路２００ａから両圧力検出室１１ａ、１１ｂを通って他方のオイル注入路２００ｂから流出するようにする。

それにより、一方のオイル注入路２００ａを介して第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂに同時にオイル７０を注入することができ、各圧力検出室１１ａ、１１ｂから溢れた分のオイル７０については、他方のオイル注入路２００ｂを介して流出させることができる。

そのため、真空中でオイル注入を行わなくても、各圧力検出室１１ａ、１１ｂに対して隙間無く、つまり、空気を混入させることなく、オイル７０を注入することができ、オイル注入作業が簡単に行える。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサＳ３の概略断面構成を示す図である。また、図７は、本実施形態の圧力センサＳ３の要部を示す概略図であり、図６中の丸で囲まれたＢ部の拡大図である。

上述したが、従来では、真空中にて圧力検出室１１ａ、１１ｂにオイル７０を注入し、圧力ポート１２、１３およびダイアフラム８１、８２をＯリングを介してケース１０に押さえることでオイル封止を行い、この状態で大気中へ取り出し、圧力ポート１２、１３とケース１０とのネジ締めを行っていた。そのため、圧力ポート１２、１３とケース１０とは、Ｏリング９０を介した締結手段６０〜６２により組み付け固定されていた。

ここで、本実施形態の圧力センサＳ３では、図６に示されるように、ケース１０には、オイル注入路２００および封止部２１０が設けられており、上記実施形態にて述べたのと同様の効果が得られる。なお、本圧力センサＳ３においては、オイル注入路２００は、１本でも２本でもよい。

つまり、本圧力センサＳ３によっても、ダイアフラム８１、８２の取り付け後において２つの圧力検出室１１ａ、１１ｂへオイル７０を同時注入することができる。すなわち、本実施形態では、ケース１０と各圧力ポート１２、１３との組み付け固定を行った後に、オイル注入を行うことができる。

そのため、本実施形態では、上記実施形態との相違点として、Ｏリング９０および締結手段６０〜６２を廃止し、圧力ポート１２、１３とケース１０との固定を接着により行うようにしている。

具体的な接着構造は、図７に示される。この図７は、第１のダイアフラム８１側、すなわち第１の圧力ポート１２とケース１０との接着構造を示すものであるが、第２のダイアフラム８２側すなわち第２の圧力ポート１３側についても、同様である。

図７に示されるように、第１のダイアフラム８１は、その周縁部すなわち第１の圧力ポート１２とケース１０とに挟まれた部分にて接着されている。第１の圧力ポート１２と第１のダイアフラム８１との間に第１の接着剤９１が介在し、第１のダイアフラム８１とケース１０との間に第２の接着剤９２が介在している。

具体的に、圧力ポート側に位置する第１の接着剤９１としては、排気ガスに対する耐性に優れたフロロシリコーン系樹脂またはフッ素系樹脂からなる接着剤が挙げられ、また、ケース側に位置する第２の接着剤９２としては、オイル７０としてのフッ素系オイルに対する耐膨潤性に優れたシリコーン系樹脂からなる接着剤が挙げられる。

たとえば、本実施形態の圧力センサにおいては、各圧力ポート１２、１３に第１の接着剤９１を介してダイアフラム８１、８２を固定した後、さらに第２の接着剤９２を介して各圧力ポート１２、１３とケース１０とを固定することにより、上記図７に示される接着構造が形成される。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、オイル注入路２００は、ケース１０の外面に設けられケース外部と連通する開口部２０５からケース１０の内部へ延び、途中で２つの分路２０２、２０３に別れた分岐部２０４を有するとともに、一方の分路２０２が第１の圧力検出室１１ａに連通し、他方の分路２０３が第２の圧力検出室１１ｂに連通するものであった。

しかし、オイル注入路としては、ケース１０の外部と第１の圧力検出室１１ａと第２の圧力検出室１１ｂとを互いに連通するとともに、オイル７０が流通可能な通路であれば、上記構成に限定されるものではない。

また、封止部としては、上記キャップ部材２１０以外にも、レーザ溶着や接着剤の充填によるものでもよい。ここで、レーザ溶着は、たとえば、オイル７０の注入後に、オイル注入路２００の開口部２０５から分岐部２０４に向けてレーザ照射を行い、照射部分におけるケース１０を溶かし込むことにより封止部を構成するものである。

また、上記実施形態では、オイル注入路を１本とした場合、また、オイル注入作業を容易にするために２本とした場合について述べたが、さらに、オイル注入性を考慮して、オイル注入路は３本以上に増やしてもよい。

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。

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。

また、センシング部としては、第１および第２の圧力検出室１１ａ、１１ｂのオイル７０の圧力の差（差圧）が印加され、この差圧に基づいて信号を出力するものであればよく、上記した半導体ダイアフラム式のセンサ素子に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、たとえば、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が、これとは反対に、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。

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。

要するに、本発明は、ケースの一面側と他面側とにダイアフラムによって圧力媒体が封止されてなる第１、第２の圧力検出室を設け、この両圧力検出室の内圧の差にもとづいて圧力検出を行うようにしたオイル封止型差圧センサにおいて、ケースに、ケース外部および両圧力検出室の３者を互いに連通するとともにオイルが流通可能なオイル注入路を設け、オイルが各圧力検出室に注入された状態でオイル注入路における連通部を封止部によって封止することにより、ケースの外部と第１の圧力検出室と第２の圧力検出室とを互いに隔絶し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。

本発明の第１実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサの概略断面図である。 図１中のケースの一面を示す概略平面図である。 図１に示される圧力センサにおいてオイルを除く各部品が分解された状態を断面的に示す分解図である。 上記第１実施形態におけるキャップ部材の変形例を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサの要部を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るオイル封止型差圧センサとしての圧力センサの概略断面図である。 図６中のＢ部拡大図である。 従来の一般的なオイル封止型差圧センサの概略断面図である。

符号の説明

１０…ケース、１１ａ…第１の圧力検出室、１１ｂ…第２の圧力検出室、
２０…センシング部としてのセンサ素子、７０…オイル、
８１…第１のダイアフラム、８２…第２のダイアフラム、
２００、２００ａ、２００ｂ…オイル注入路、
２０２、２０３…オイル注入路の分路、
２０４…オイル注入路の連通部としての分岐部、２０５…オイル注入路の開口部、
２１０…封止部としてのキャップ部材。

Claims (5)

1. ケース（１０）と、
   前記ケース（１０）に設けられ印加される圧力に基づいて信号を出力するセンシング部（２０）と、
   前記ケース（１０）の一面側に設けられ、第１のダイアフラム（８１）によって内部にオイル（７０）を封止してなる第１の圧力検出室（１１ａ）と、
   前記ケース（１０）の他面側に設けられ、第２のダイアフラム（８２）によって内部にオイル（７０）を封止してなる第２の圧力検出室（１１ｂ）と、を備え、
   前記第１の圧力検出室（１１ａ）の前記オイル（７０）による圧力と前記第２の圧力検出室（１１ｂ）の前記オイル（７０）による圧力とが、前記センシング部（２０）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、
   前記ケース（１０）には、前記ケース（１０）の外部と前記第１の圧力検出室（１１ａ）と前記第２の圧力検出室（１１ｂ）とを互いに連通するとともに、前記オイル（７０）が流通可能な通路であるオイル注入路（２００）が設けられており、
   前記オイル（７０）が前記第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に注入された状態で前記オイル注入路（２００）における連通部（２０４）を封止する封止部（２１０）が設けられており、
   前記封止部（２１０）により、前記ケース（１０）の外部と前記第１の圧力検出室（１１ａ）と前記第２の圧力検出室（１１ｂ）とが互いに隔絶されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記オイル注入路（２００）は、前記ケース（１０）の外面に設けられた開口部（２０５）から前記ケース（１０）の内部へ延び、途中で２つの分路（２０２、２０３）に別れた分岐部（２０４）を有するとともに、
   一方の前記分路（２０２）が前記第１の圧力検出室（１１ａ）に連通し、他方の前記分路（２０３）が第２の圧力検出室（１１ｂ）に連通するものであって、前記分岐部（２０４）が前記連通部として構成されたものであり、
   前記分岐部（２０４）に前記封止部（２１０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記封止部は、前記オイル注入路（２００）における前記開口部（２０５）から前記分岐部（２０４）まで挿入され前記分岐部（２０４）を封止するキャップ部材（２１０）により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記キャップ部材（２１０）は、その長さが前記オイル注入路（２００）における前記開口部（２０５）から前記分岐部（２０４）までの長さと同じものであることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記オイル注入路（２００）は、並列に２本設けられるとともに、それぞれに前記封止部（２１０）が設けられており、
   一方の前記オイル注入路（２００ａ）を介して前記第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に前記オイル（７０）を注入するとき、前記第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）に注入された前記オイル（７０）のうち前記第１および第２の圧力検出室（１１ａ、１１ｂ）の容積を超えた分が、他方の前記オイル注入路（２００ｂ）を介して流出するようになってい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。
   

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