JP2008304245A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力受圧面に保護部材が設けられた複数のセンサチップが受ける振動等の外部応力の影響が異なる場合、当該影響を低減することができる圧力センサを提供する。
【解決手段】ケース１０の基板部１１における各センサチップ２１、２２の設置面に対する垂直方向を圧力伝達方向とし、少なくとも一部が各保護部材５１、５２にそれぞれ接するように配置され、各保護部材５１、５２が圧力伝達方向に揺れる場合、圧力伝達方向に振動しようとする各保護部材５１、５２の移動を抑制する振動抑制部材としての蓋部材６０を備える。当該蓋部材６０は直線部６２および対向部６３とを備えて構成され、これら直線部６２および対向部６３が各保護部材５１、５２の振動を抑制するために機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力受圧面に当該圧力受圧面を保護するための保護部材が設けられた圧力センサに関する。

従来より、センサチップの圧力受圧面に保護部材を被覆させることで圧力媒体から圧力受圧面を保護してなる圧力センサが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、大気圧と圧力媒体の圧力との差圧を検出する圧力検出用センサチップと、保護部材の応力に応じた圧力を検出する応力検出用センサチップとを備え、各センサチップは同一の特性を持ち、各センサチップの各受圧面に同一特性の保護部材をそれぞれ設けた圧力センサが提案されている。

このような圧力センサでは、圧力検出用センサチップで検出された圧力から応力検出用センサチップで検出された圧力を減算することで保護部材に生じる応力に応じた圧力を相殺する。これにより、圧力検出用センサチップにて取得された圧力から、圧力検出用センサチップの受圧面に設けられた保護部材に生じる応力に応じた圧力の影響を除去できるようになっている。
特開２００７−３３８３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、各センサチップの各保護部材に振動等の同じ大きさの外部応力が印加された場合に当該外部応力の影響を除去できるが、各センサチップの各保護部材に異なる大きさの外部応力が印加された場合、各保護部材に生じる圧力が異なる値となるため、圧力センサのセンサ出力から外部応力の影響を除去できない可能性がある。このことについて、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、センサチップＡ、Ｂに振動等の同じ大きさの外部応力がそれぞれ印加された場合の各センサチップの出力および圧力センサのセンサ出力を示したものである。この図に示されるように、各センサチップＡ、Ｂの出力には、外部応力の大きさに応じたリップルが含まれているが、各センサチップＡ、Ｂに与えられる外部応力は同じ大きさであるので、リップルの振幅も同じになっている。したがって、各センサチップＡ、Ｂの出力の差分をとると、センサ出力から各センサチップＡ、Ｂの各保護部材に印加された外部応力の影響が相殺される。

しかしながら、圧力センサには様々な方向から振動が伝わるため、各センサチップＡ、Ｂが受ける振動の影響は同じであるとは限らない。したがって、図５（ｂ）に示されるように、各センサチップＡ、Ｂが受ける外部応力が異なる場合、各センサチップＡ、Ｂの各保護部材に生じる外部応力の値、すなわち出力の振幅に差が生じる。したがって、各センサチップＡ、Ｂの各出力の差分をとったとしても、センサ出力にリップルの成分が残ってしまい、当該成分が誤差となって出力されてしまう。

本発明は、上記点に鑑み、圧力受圧面に保護部材が設けられた複数のセンサチップが受ける振動等の外部応力の影響がそれぞれ異なる場合、当該影響を低減することができる圧力センサを提供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、圧力媒体を導入する第１圧力導入室（１３）および第２圧力導入室（１４）を備えたケース（１０）と、板状をなしており、当該板の表面側に圧力検出を行うセンシング部を有すると共に、板の裏面側に凹部（２１ｂ、２２ｂ）をそれぞれ有し、当該凹部（２１ｂ、２２ｂ）で圧力を受けてセンシング部にて圧力を検出する同一特性の第１センサチップ（２１）および第２センサチップ（２２）と、ケース（１０）内に設けられる板状のものであって、第１圧力導入室（１３）に繋がる第１孔部（１１ａ）と、第２圧力導入室（１４）に繋がる第２孔部（１１ｂ）とが設けられ、板の一面側に第１孔部（１１ａ）と第１センサチップ（２１）の凹部（２１ｂ）とが繋がるように第１センサチップ（２１）が設置されると共に、第２孔部（１１ｂ）と第２センサチップ（２２）の凹部（２２ｂ）とが繋がるように第２センサチップ（２２）が設置され、板の他面側に第１孔部（１１ａ）に繋がる第１圧力導入室（１３）が配置されると共に、第２孔部（１１ｂ）に繋がる第２圧力導入室（１４）が配置された基板部（１１）と、各センサチップ（２１、２２）の各凹部（２１ｂ、２２ｂ）および各孔部（１１ａ、１１ｂ）にそれぞれ充填され、各圧力導入室（１３、１４）にそれぞれ露出する同一特性の保護部材（５１、５２）と、基板部（１１）における各センサチップ（２１、２２）の設置面に対する垂直方向を圧力伝達方向とし、少なくとも一部が各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接するように配置され、各保護部材（５１、５２）が圧力伝達方向に揺れる場合、圧力伝達方向に振動しようとする各保護部材（５１、５２）の移動を抑制する振動抑制部材（６０、７０、８１、８２）とが備えられていることを特徴とする。

これによると、各保護部材（５１、５２）の圧力伝達方向への移動が制限されるため、各センサチップ（２１、２２）にて検出される保護部材（５１、５２）に生じる応力に応じた圧力（Ｐｇｅｌ）の振動の影響をそれぞれ低減することができる。特に、各センサチップ（２１、２２）が受ける振動の大きさが異なる場合であっても、各保護部材（５１、５２）の振動がそれぞれ制限されるため、各センサチップ（２１、２２）にて検出される圧力における振動の影響の差を低減することができる。したがって、各センサチップ（２１、２２）の差圧を取得するに際し、各センサチップ（２１、２２）の差圧への振動の影響、すなわちリップルを低減することができる。

この場合、振動抑制部材として、板状であって、枠部（６１）と当該枠部（６１）の開口部分を分割するように配置される直線部（６２）とを有して構成される蓋部材（６０）が備えられ、基板部（１１）の他面側において、各圧力導入室（１３、１４）には、各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、各保護部材（５１、５２）が各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、蓋部材（６０）の直線部（６２）が各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接しつつ枠部（６１）が土手部（１１ｃ、１１ｄ）にそれぞれ固定されるようにすることができる。

これにより、圧力伝達方向に振動する、すなわち移動しようとする各保護部材（５１、５２）の動きを蓋部材（６０）の直線部（６２）によって抑制することができる。

さらに、蓋部材（６０）に各センサチップ（２１、２２）のセンシング部に対向する場所に対向部（６３）を有するものを用いることができる。

これにより、センシング部と対向部（６３）との間で各保護部材（５１、５２）を拘束することができ、各保護部材（５１、５２）が外部から受ける振動の影響を低減することができる。

また、基板部（１１）の他面側において、各圧力導入室（１３、１４）には、各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、各保護部材（５１、５２）が各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、振動抑制部材として、板状であって、各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域よりも小さいサイズであり、板が貫通する圧力伝達用の孔（７１）が設けられた埋込部材（７０）が備えられており、埋込部材（７０）は各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域に充填された各保護部材（５１、５２）にそれぞれ埋め込まれ、埋込部材（７０）全体が各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接しているようにすることができる。

これによると、埋込部材（７０）が各保護部材（５１、５２）内にそれぞれ埋まっているため、埋込部材（７０）が各保護部材（５１、５２）に接触する面積を増やすことができ、各保護部材（５１、５２）の動きを拘束する面積を増やすことができる。これにより、各保護部材（５１、５２）に生じる圧力（Ｐｇｅｌ）において、振動等の外部応力の影響を低減することができる。

そして、埋込部材（７０）は、孔（７１）を複数有しており、複数の孔（７１）が格子状に配置されたものを用いることができる。

振動抑制部材として、各孔部（１１ａ、１１ｂ）の壁面から前記圧力伝達方向に対して垂直方向に突出してそれぞれ設けられ、当該各孔部（１１ａ、１１ｂ）の径を小さくする突出部（８１）が備えられているものを用いることができる。

これによると、各孔部（１１ａ、１１ｂ）に位置する各保護部材（５１、５２）が振動する半波長の長さを小さくすることができる。これにより、各保護部材（５１、５２）の振幅を小さくすることができ、保護部材（５１、５２）の振動の影響をそれぞれ低減することができる。

また、基板部（１１）の他面側において、各圧力導入室（１３、１４）には、各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、各保護部材（５１、５２）が各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、振動抑制部材として、各土手部（１１ｃ、１１ｄ）の内壁面から圧力伝達方向に対して垂直方向に突出してそれぞれ設けられ、各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域を小さくする突出部（８２）が備えられているようにすることができる。

これによっても、各土手部（１１ｃ、１１ｄ）に囲まれた領域に位置する各保護部材（５１、５２）が振動する半波長の長さ、すなわち各保護部材（５１、５２）の振幅を小さくすることができ、保護部材（５１、５２）の振動の影響をそれぞれ低減することができる。

ケース（１０）には被測定体に固定されるフランジ部（１９）が備えられ、当該フランジ部（１９）のいずれかが固定点とされており、固定点の中心と第１センサチップ（２１）のセンシング部との距離をＬ_Ａとし、固定点の中心と第２センサチップ（２２）のセンシング部との距離をＬ_Ｂとすると、各センサチップ（２１、２２）は、Ｌ_Ａ＝Ｌ_Ｂの関係を満たすように、基板部（１１）にそれぞれ配置されていることが好ましい。

これにより、各センサチップ（２１、２２）における振動の影響を等しくすることができ、振動の影響の差を低減することができる。

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ものである。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される圧力センサは、例えば車両のエンジンから排出される排気ガスを浄化するＤＰＦシステムにおいて、フィルタであるＤＰＦを通過する排気ガスの通過前と通過後との差圧を検出することでＤＰＦの目詰まりの診断する際等に用いられるものである。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサを示したものであり、（ａ）は圧力センサの概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図１に示されるように、圧力センサＳ１は、ケース１０と、当該ケース１０に収納される第１センサチップ２１と、第２センサチップ２２とを備えている。

ケース１０は箱形状をなしており、箱内部の空間を当該箱の一面（箱の上面）側と底面側とに分割する板状の基板部１１が設けられている。箱の一面側の空間は圧力検出室１２になっている一方、箱の底面側の空間には第１圧力導入室１３および第２圧力導入室１４がそれぞれ独立して設けられている。

ケース１０をなす箱の一面には大気圧導入孔１５が設けられている。これにより、ケース１０の外部と圧力検出室１２とが繋がり、圧力検出室１２内は大気圧Ｐａｔｍになっている。また、ケース１０をなす箱の底面には第１圧力導入室１３に繋がる第１圧力導入孔１６が設けられ、第２圧力導入室１４に繋がる第２圧力導入孔１７が設けられている。

例えば各圧力導入孔１６、１７のうち、第１圧力導入孔１６がＤＰＦの上流側、第２圧力導入孔１７がＤＰＦの下流側にそれぞれ接続される。これにより、第１圧力導入室１３内に上流側圧力Ｐ１が導入され、第２圧力導入室１４内に下流側圧力Ｐ２が導入される。

さらに、基板部１１には、第１圧力導入室１３と圧力検出室１２とを繋ぐ第１孔部１１ａと、第２圧力導入室１４と圧力検出室１２とを繋ぐ第２孔部１１ｂとが設けられている。

箱の一側面に凹形状のコネクタ部１８を備えている。このコネクタ部１８は、圧力センサＳ１で検出された圧力値の信号を外部に出力するためのコネクタをなすものであり、例えば図示しないワイヤハーネス等の配線部材が接続されることで圧力センサＳ１が外部ＥＣＵ等の外部回路に電気的に接続される。

上記ケース１０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やエポキシ樹脂等の樹脂材料を型成形してなるものである。

圧力検出室１２内において、ケース１０の一面に対向する基板部１１の面に図示しない回路チップおよび第１、第２センサチップ２１、２２が固定されている。

回路チップは、各センサチップ２１、２２に対する駆動信号の出力や外部への検出用信号の出力、各センサチップ２１、２２からの電気信号を入力し、演算・増幅処理して外部へ出力する等の機能を有する制御回路等を備えたものである。このような回路チップとして、例えばシリコン基板等に対してＣＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が半導体プロセスで形成されたものであり、ＩＣチップや一般的なフリップチップ等で構成されたものが採用される。回路チップは、ボンディングワイヤによって各センサチップ２１、２２に電気的に接続されている。

ケース１０には、コネクタ部１８内および圧力検出室１２内に露出するターミナル３０がインサート成形されている。このターミナル３０の一端側は圧力検出室１２内に露出しており、図示しない回路チップとボンディングワイヤ４０によって電気的に接続されている。

各センサチップ２１、２２は、圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生するものであり、ピエゾ抵抗効果を利用したものである。本実施形態では、センサチップ２１、２２は、圧力に応じたレベルの電気信号として電圧を検出するセンシング部を備えている。具体的に、センサチップ２１、２２は、歪み部としてのダイヤフラムを有し、このダイヤフラムに拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路などを備えたセンシング部を有している。

また、各センサチップ２１、２２は裏面側が凹んだ形状になっている。具体的には、各センサチップ２１、２２は、表面側に薄肉部であり歪み部であるダイヤフラム２１ａ、２２ａを有し、裏面側にこのダイヤフラム２１ａ、２２ａを構成するために異方性エッチング等により形成された凹部２１ｂ、２２ｂをそれぞれ有している。言い換えるならば、各センサチップ２１、２２は、裏面側に凹部２１ｂ、２２ｂがそれぞれ形成され、この凹部２１ｂ、２２ｂに対応した表面側に歪み部としてのダイヤフラム２１ａ、２２ａをそれぞれ有している。

そして、各センサチップ２１、２２の各凹部２１ｂ、２２ｂと基板部１１に設けられた各孔部１１ａ、１１ｂとが向き合うように各センサチップ２１、２２が基板部１１上に配置されている。すなわち、各センサチップ２１、２２は裏面受圧となるように基板部１１に固定される。上記の各センサチップ２１、２２として、ダイヤフラム２１ａ、２２ａや拡散抵抗値等、機械的および電気的特性がそれぞれ同一のものが採用される。

さらに、各センサチップ２１、２２の各凹部２１ｂ、２２ｂ、各孔部１１ａ、１１ｂには、圧力伝達部材であって各センサチップ２１、２２の圧力受圧面を保護する保護部材５１、５２がそれぞれ充填されている。各センサチップ２１、２２の各圧力受圧面には、同一部材、同一体積、同一特性の保護部材５１、５２がそれぞれ充填されている。このような保護部材５１、５２には、保護部材５１、５２に生じる応力に応じた圧力Ｐｇｅｌが生じる。この圧力Ｐｇｅｌは、保護部材５１、５２そのものの応力に応じた圧力と圧力センサＳ１が受ける振動等の外部応力に応じた圧力との和によって表される。

本実施形態では、保護部材５１、５２として、耐食性の高いシリコンゲル、フッ素ゲル、フロロシリコーンゲル等が採用される。この保護部材５１、５２によって各センサチップ２１、２２の裏面が覆われるため、ＤＰＦシステムにおける腐食性の高い環境であっても各センサチップ２１、２２を保護できるようになっている。

以下では、基板部１１におけるセンサチップ２１、２２の設置面に対する垂直方向を圧力伝達方向という。

各圧力導入室１３、１４において基板部１１のうち底面と対向する面には各土手部１１ｃ、１１ｄが四角形状にそれぞれ設けられており、各土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域に保護部材５１、５２がそれぞれ充填されている。各土手部１１ｃ、１１ｄは、ゲルである保護部材５１、５２をせき止める役割を果たすため、各孔部１１ａ、１１ｂに保護部材５１、５２を充填しやすくなっている。

そして、図１に示されるように、各圧力導入室１３、１４内に露出する保護部材５１、５２を覆う蓋部材６０が設けられている。蓋部材６０は四角形状の板で形成されており、土手部１１ｃ、１１ｄおよび土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域を覆うサイズになっている。この蓋部材６０は、接着の方法やスナップフィット等によって各土手部１１ｃ、１１ｄに取り付けられている。

また、蓋部材６０は、土手部１１ｃ、１１ｄに取り付けられる枠部６１と、当該枠部６１内に配置される直線部６２と円形状の対向部６３とで構成されている。枠部６１内は四角形状に開口しており、当該開口部に直線部６２および対向部６３が配置された形態になっている。このうち、これら直線部６２および対向部６３は、保護部材５１、５２に接している。

直線部６２は枠部６１の開口部分を分割するように配置される。本実施形態では、直線部６２は四角形の中心で交わるように枠部６１内で十字状に配置され、対向部６３は各直線部６２が交わる位置、具体的にはセンサチップ２１、２２の圧力受圧面に対向する位置に配置されている。これにより、蓋部材６０は、枠部６１、十字に配置された各直線部６２、および対向部６３で囲まれた開口部が４個所設けられたものとなっている。したがって、保護部材５１、５２は、これら各開口部から圧力導入室１３、１４内にそれぞれ露出しており、この露出部分が圧力媒体の圧力をセンサチップ２１、２２に伝達する面となる。

圧力センサＳ１が振動等の外部応力を受け、保護部材５１、５２が圧力伝達方向に振動する場合、保護部材５１、５２の揺れが圧力Ｐｇｅｌとしてセンサチップ２１、２２の圧力受圧面に印加される。保護部材５１、５２が圧力伝達方向に振動するということは、保護部材５１、５２が外部から揺れを受ける前の位置から移動するということである。すなわち、直線部６２および対向部６３は、振動等の外部応力による保護部材５１、５２を圧力伝達方向に移動させにくくする、つまり移動を制限する役割を果たすものである。言い換えると、直線部６２および対向部６３は、保護部材５１、５２の圧力伝達方向に対する振動の振幅を小さくする機能を有していると言える。

保護部材５１、５２の揺れの影響がもっとも大きいため、保護部材５１、５２のうちセンサチップ２１、２２の圧力受圧面に対向する場所に対向部６３が配置されている。これにより、センサチップ２１、２２の圧力受圧面と対向部６３との間の保護部材５１、５２の移動が制限されるので、各センサチップ２１、２２の圧力受圧面への振動の影響をより低減することが可能である。このように、センサチップ２１、２２の圧力受圧面に対向する場所に直線部６２や対向部６３を配置することが好ましい。

上記のような蓋部材６０は、樹脂、金属、セラミックスの材質のもので構成される。樹脂であれば、例えばケース１０と同じ材質のものが採用される。他方、金属であれば、剛性があるもの、例えばＳＵＳ等が採用される。なお、蓋部材６０は、本発明の振動抑制部材に相当する。以上が、本実施形態に係る圧力センサＳ１の全体構成である。

次に、上記圧力センサＳ１の製造方法について説明する。まず、図１に示される形状の蓋部材６０を用意しておく。そして、ターミナル３０がインサート成型されたケース１０を用意する。なお、ケース１０が用意される段階では、ケース１０、例えば、大気圧導入孔が設けられた蓋体、基板部１１や各圧力導入孔１６、１７等が設けられたケース本体等に複数に分割されて成型される。各部品が組み立てられることで図１に示されるケース１０の形態となる。

続いて、基板部１１のうち各孔部１１ａ、１１ｂが設けられた場所に各センサチップ２１、２２を接着固定し、図示しない回路チップも接着固定する。そして、回路チップと各センサチップ２１、２２とをボンディングワイヤで接続し、回路チップとターミナル３０とをボンディングワイヤ４０で接続する。

この後、各圧力導入室１３、１４側から各センサチップ２１、２２の凹部２１ｂ、２２ｂ、各孔部１１ａ、１１ｂに保護部材５１、５２を充填する。当該保護部材５１、５２として、上述のように耐食性の高いフッ素やフロロシリコーンゲルを用いる。この場合、保護部材５１、５２を土手部１１ｃ、１１ｄの上端まで充填しておく。

そして、保護部材５１、５２が乾燥する前に図１に示される蓋部材６０を土手部１１ｃ、１１ｄに接着固定やスナップフィットの方法によってそれぞれ取り付ける。このように蓋部材６０が土手部１１ｃ、１１ｄに取り付けられると、蓋部材６０の直線部６２および対向部６３が乾いていない保護部材５１、５２に接する。この状態で保護部材５１、５２を硬化させると、図１に示される圧力センサＳ１が完成する。

次に、圧力検出方法について説明する。上記圧力センサＳ１が、ＤＰＦシステムに適用されると、排気管のうちＤＰＦの上流側に第１圧力導入孔１６が接続され、下流側に第２圧力導入孔１７が接続される。これにより、各圧力導入室１３、１４にＤＰＦの上流側および下流側の圧力媒体がそれぞれ導入される。

そして、各センサチップ２１、２２では、各圧力導入室１３、１４に導入された圧力媒体の圧力が保護部材５１、５２を介してセンシング部にてそれぞれ検出され、圧力に応じた各電圧信号が回路チップにそれぞれ入力される。

第１センサチップ２１では、ＤＰＦの上流側の圧力として、Ｐ１＋Ｐｇｅｌ−Ｐａｔｍの差圧が検出され、当該差圧に応じた電気信号が回路チップに出力される。他方、第２センサチップ２２では、ＤＰＦの下流側の圧力として、Ｐ２＋Ｐｇｅｌ−Ｐａｔｍの差圧が検出され、当該差圧に応じた電気信号が回路チップに出力される。

回路チップでは、各センサチップ２１、２２から入力される各電圧信号に基づいて、差圧の演算や補正等の処理がなされる。すなわち、ＤＰＦの上流側と下流側との差圧として、（Ｐ１＋Ｐｇｅｌ−Ｐａｔｍ）−（Ｐ２＋Ｐｇｅｌ−Ｐａｔｍ）＝Ｐ１−Ｐ２が取得される。このようにして回路チップで処理された演算結果が差圧信号としてターミナル３０を介してＤＰＦシステムを制御するＥＣＵに出力される。以上のようにして、ＤＰＦの上流側と下流側との圧力差が得られる。

上記のように作動する圧力センサＳ１に振動等の外部応力が加わり、圧力センサＳ１が圧力伝達方向に振動する場合、各保護部材５１、５２は圧力伝達方向の振動を受けて当該圧力伝達方向に移動する。このため、振動等の外部応力の影響が各保護部材５１、５２に生じる圧力Ｐｇｅｌに含まれることとなる。各センサチップ２１、２２に与えられる振動の大きさが異なる場合、各センサチップ２１、２２が受ける各保護部材５１、５２の圧力Ｐｇｅｌの大きさも異なる。

上述のように、各圧力導入室１３、１４に露出する各保護部材５１、５２の表面に接するように蓋部材６０の直線部６２および対向部６３が配置されている。このため、圧力センサＳ１が振動した場合、これら直線部６２や対向部６３によって、圧力伝達方向に振動しようとする各保護部材５１、５２の動きが抑制される。この場合、各センサチップ２１、２２が受ける振動の大きさが異なったとしても、各保護部材５１、５２における振動の影響はそれぞれ低減される。振動が大きいほど、その抑制効果が高い。

これにより、各センサチップ２１、２２では、振動等の外部応力の影響がそれぞれ低減された圧力Ｐｇｅｌに基づいて圧力がそれぞれ取得される。そして、各保護部材５１、５２に生じる振動の影響の差が低減された各センサチップ２１、２２の差圧が演算されると、振動の影響はさらに低減されるため、演算結果への振動の影響を低減することができる。言い換えると、各センサチップ２１、２２における振動の影響の差が小さくなるため、各センサチップ２１、２２の圧力の差に振動の影響が低減できる。

このように、保護部材５１、５２の表面に蓋部材６０を配置し、保護部材５１、５２の圧力伝達方向への移動を制限することで、各センサチップ２１、２２にて検出されるＰｇｅｌに含まれる振動の影響を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、各圧力導入室１３、１４に露出する保護部材５１、５２の表面に直線部６２および対向部６３を保護部材５１、５２に接するように配置することが特徴となっている。

これにより、各センサチップ２１、２２が外部からの振動を受けて、各保護部材５１、５２が圧力伝達方向に振動しようとしても、上記直線部６２および対向部６３にて保護部材５１、５２の圧力伝達方向への移動を制限することができる。したがって、各センサチップ２１、２２にて検出される保護部材５１、５２に生じる応力に応じた圧力Ｐｇｅｌの振動の影響をそれぞれ低減することができる。以上のようにして、各センサチップ２１、２２の差圧への振動の影響、すなわちリップルを低減することができる。

特に、圧力センサＳ１が圧力センサＳ１外部の様々な場所で発生した振動を受け、各センサチップ２１、２２が受ける振動の大きさが異なる場合、上記のようにして大きな振動を受ける一方の振動の影響をより低減することができ、小さな振動を受ける他方との振動の影響の差を小さくすることができる。したがって、各センサチップ２１、２２の差圧における振動の影響も小さくすることが可能となる。

また、各センサチップ２１、２２が異なる大きさの振動を受ける場合として、例えば圧力センサＳ１が一点でＤＰＦに固定される状況では、当該固定場所と各センサチップ２１、２２と距離がそれぞれ異なるため、各センサチップ２１、２２が受ける振動の大きさがそれぞれ異なる。このような状況においても、各センサチップ２１、２２にて振動の影響を低減した検出結果が得られるため、各センサチップ２１、２２の差圧における振動の影響も低減することができる。

振動の影響をより低減するために、上述のように各センサチップ２１、２２の圧力受圧面に対向する場所に対向部６３をそれぞれ配置することにより、圧力受圧面と対向部６３との間で各保護部材５１、５２を拘束することができるため、各保護部材５１、５２の移動を制限するために効果的である。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、各圧力導入室１３、１４内に露出する各保護部材５１、５２上に蓋部材６０が配置されていたが、本実施形態では、土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域に振動抑制部材として格子部材を配置したことが特徴となっている。

図２は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサを示したものであり、（ａ）は圧力センサの概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図２に示されるように、圧力センサＳ２の各圧力導入室１３、１４において土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた保護部材５１、５２の中に埋込部材７０が配置されている。

埋込部材７０は四角形状の板に複数の貫通した四角形状の孔７１が格子状に配置されて設けられたもので構成されており、各孔部１１ａ、１１ｂよりも大きく、土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域よりも小さいサイズになっている。埋込部材７０に設けられた孔７１は各センサチップ２１、２２に圧力を伝達するためのものである。この埋込部材７０は、土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域に位置する保護部材５１、５２内に埋め込まれた形態とされ、全体が各保護部材５１、５２に接した状態となっている。このような埋込部材７０として、剛性を有するプラスチック部品が採用される。

なお、埋込部材７０が土手部１１ｃ、１１ｄや基板部１１に接触していても構わない。また、圧力伝達用の孔７１の形状は四角形状に限らず、丸形状や他の多角形状であっても構わない。上記埋込部材７０は、本発明の振動抑制部材に相当する。

次に、図２に示される圧力センサＳ２の製造方法について説明する。まず、図２に示される埋込部材７０を用意しておく。そして、第１実施形態と同様に、ケース１０の基板部１１にセンサチップ２１、２２をそれぞれ固定し、各圧力導入室１３、１４側から各センサチップ２１、２２の凹部２１ｂ、２２ｂ、各孔部１１ａ、１１ｂに保護部材５１、５２を充填する。

続いて、保護部材５１、５２が乾燥する前に、土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた保護部材５１、５２の中に埋込部材７０を埋め込む。この後、保護部材５１、５２を硬化させると、図２に示される圧力センサＳ２が完成する。

このような圧力センサＳ１によると、第１実施形態と同様に、保護部材５１、５２に埋め込まれた埋込部材７０によって圧力伝達方向に振動する保護部材５１、５２の動きが抑制される。本実施形態では、埋込部材７０が保護部材５１、５２内に埋まっているため、第１実施形態における直線部６２および対向部６３よりも埋込部材７０が保護部材５１、５２に接触する面積が増える。すなわち、保護部材５１、５２の動きを拘束する面積が増える。これにより、保護部材５１、５２に生じる圧力Ｐｇｅｌにおいて、振動等の外部応力の影響を低減することができる。

上記埋込部材７０は、土手部１１ｃ、１１ｄに充填させた保護部材５１、５２に埋込部材７０を埋め込むだけであるので、第１実施形態のように蓋部材６０を土手部１１ｃ、１１ｄに取り付ける手間を省くことができ、容易に製造することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、保護部材５１、５２の振動を抑制するための振動抑制部材として蓋部材６０や埋込部材７０を用いていたが、本実施形態では、ケース１０自体に振動抑制部材を設けることが特徴となっている。

図３は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。この図に示されるように、本実施形態に係る圧力センサＳ３では、各孔部１１ａ、１１ｂの壁面に当該各孔部１１ａ、１１ｂの内径方向に突出した第１突出部８１がそれぞれ設けられている。この第１突出部８１は、各孔部１１ａ、１１ｂの径を小さくする役割を果たす。また、土手部１１ｃ、１１ｄの内壁面に各孔部１１ａ、１１ｂ側に突出した第２突出部８２がそれぞれ設けられている。この第２突出部８２は、各土手部１１ｃ、１１ｄで囲まれた領域を小さくする役割を果たす。

これら各突出部８１、８２は、例えばケース１０を製造する際に一体成形されたり、ケース１０とは別体で用意されケース１０に一体化される等により、図３に示されるように設けられる。第１突出部８１全体は各保護部材５１、５２とそれぞれ接するが、第２突出部８２は各保護部材５１、５２の充填量に応じて少なくとも一部が接し、充填量が多い場合は全体が接する。なお、各突出部８１、８２は、本発明の振動抑制部材に相当する。

各孔部１１ａ、１１ｂや各土手部１１ｃ、１１ｄに各突出部８１、８２が設けられておらず、圧力センサＳ３が外部から圧力伝達方向の振動を受けた場合、各孔部１１ａ、１１ｂ内に位置する保護部材５１、５２は、例えば各孔部１１ａ、１１ｂの径を半波長とする波の振動となって圧力伝達方向に揺れる。他方、土手部１１ｃ、１１ｄに囲まれた領域に位置する保護部材５１、５２は、例えば対向する内壁面の間の長さを半波長とする波の振動となって圧力伝達方向に揺れる。

しかしながら、各孔部１１ａ、１１ｂに第１突出部８１を設けることで、各孔部１１ａ、１１ｂに位置する保護部材５１、５２が振動する半波長の長さを小さくすることができる。これにより、波の振幅を小さくすることができ、保護部材５１、５２に生じる圧力Ｐｇｅｌに含まれる振動の影響をそれぞれ低減することができる。この場合、第１突出部８１は、第１実施形態と同様に、振動等の外部応力によって圧力伝達方向に移動しようとする保護部材５１、５２の動きを拘束する機能も果たす。各土手部１１ｃ、１１ｄに突出部８１、８２を設けることによっても、上記と同様に、振動の影響を低減できる。

以上のように、保護部材５１、５２の振動の方向に対して垂直方向に各突出部８１、８２を設けることで、保護部材５１、５２の圧力伝達方向の振動を抑制しつつ、さらに振動の振幅も低減することができ、ひいては振動等の外部応力の影響を低減することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、ケース１０に対する各センサチップ２１、２２の配置に特徴がある。

図４は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサにおいて、圧力検出室１２から各圧力導入室１３、１４側を見たときの各センサチップ２１、２２の配置図を示したものである。ケース１０には、フランジ部１９が設けられており、当該フランジ部１９に固定点として１つのネジ穴１９ａが設けられている。つまり、ケース１０は被測定体である車両に一点固定される。

そして、ネジ穴１９ａの中心と第１センサチップ２１の圧力受圧面との距離をＬ_Ａとし、ネジ穴１９ａの中心と第２センサチップ２２の圧力受圧面との距離をＬ_Ｂとすると、各センサチップ２１、２２は、Ｌ_Ａ＝Ｌ_Ｂの関係を満たすように、圧力検出室１２にそれぞれ配置されている。

これによると、ケース１０が外部から振動を受けたとしても、ネジ穴１９ａから各センサチップ２１、２２までの距離が等しいため、各センサチップ２１、２２が受ける振動の大きさも等しくなる。すなわち、各センサチップ２１、２２が受ける外部からの振動の大きさに差が生じさせないようにすることができ、取得される差圧Ｐ１−Ｐ２における振動の影響を低減することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、基板部１１のうち各圧力導入室１３、１４を構成する面に各土手部１１ｃ、１１ｄが設けられ、保護部材５１、５２が充填されているが、当該基板部１１の面に各孔部１１ａ、１１ｂの径よりも大きな径の一定深さの凹部を設け、保護部材５１、５２を各孔部１１ａ、１１ｂおよび凹部に充填するようにしても構わない。この場合、蓋部材６０については凹部よりも大きなサイズのものを採用すればいい。他方、埋込部材７０については、孔部１１ａ、１１ｂよりも大きく、凹部よりも小さくサイズのものを採用すればよい。

第１実施形態で採用された蓋部材６０の形態は一例を示すものであって、他の形態であっても構わない。例えば、一方向にのみ直線部６２が設けられる形態や、第２実施形態で示された埋込部材７０の形態であっても良い。また、圧力受圧面に対向した場所に直線部６２や対向部６３等が配置されていなくても良く、圧力導入室１３、１４に露出する各保護部材５１、５２に接する部分が設けられているものであれば良い。同様に、第２実施形態で採用された埋込部材７０の形態は一例を示すものであって、他の形態のものを保護部材５１、５２に埋め込むようにしても構わない。

第３実施形態では、ケース１０に各突出部８１、８２を設けた形態について説明したが、いずれか一方が設けられた形態であっても構わない。また、土手部１１ｃ、１１ｄの内壁面に設ける第２突出部８２の突出長さは、各孔部１１ａ、１１ｂの内壁面よりも各孔部１１ａ、１１ｂの中空部分側に突出する長さであることが好ましい。これは、波の半波長を小さくする効果がある。

また、各突出部８１、８２の配置位置は図３に示される場合に限らず、各孔部１１ａ、１１ｂ、各土手部１１ｃ、１１ｄの内壁面のいずれの場所であっても良い。

上記各実施形態では、各センサチップ２１、２２それぞれに対応する蓋部材６０や埋込部材７０、各突出部８１、８２を設けていたが、各センサチップ２１、２２のうちいずれか一方にのみ蓋部材６０等を設けるようにしても良い。

上記各実施形態では、土手部１１ｃ、１１ｄは例えば図１（ｂ）や図２（ｂ）に示されるように四角形状にレイアウトされているが、円形状であっても構わない。この場合、円形状の土手部に応じて円形状の蓋部材６０や埋込部材７０を用いれば良い。

上記各実施形態では、複数のセンサチップ２１、２２にて差圧を検出するものについて説明したが、１つのセンサチップが備えられた圧力センサに第１〜第３実施形態に示される発明を採用することができる。この場合、外部からの振動の影響を低減できる圧力センサを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサを示した図であり、（ａ）は圧力センサの概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧力センサを示した図であり、（ａ）は圧力センサの概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の第３実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る圧力センサにおいて、圧力検出室から各圧力導入室側を見たときの各センサチップの配置図である。 課題を説明する図であり、（ａ）はセンサチップＡ、Ｂに同じ大きさの振動等の外部応力がそれぞれ印加された場合、（ｂ）はセンサチップＡ、Ｂに異なる大きさの振動等の外部応力がそれぞれ印加された場合の各センサチップの出力および圧力センサのセンサ出力を示した図である。

符号の説明

１０…ケース、１１…基板部、１１ａ、１１ｂ…孔部、１１ｃ、１１ｄ…土手部、１３、１４…圧力導入室、１９…フランジ部、２１、２２…センサチップ、２１ｂ、２２ｂ…凹部、５１、５２…保護部材、６０…蓋部材、６１…枠部、６２…直線部、６３…対向部、７０…埋込部材、７１…孔、８１、８２…突出部。

Claims (8)

1. 圧力媒体を導入する第１圧力導入室（１３）および第２圧力導入室（１４）を備えたケース（１０）と、
   板状をなしており、当該板の表面側に圧力検出を行うセンシング部を有すると共に、前記板の裏面側に凹部（２１ｂ、２２ｂ）をそれぞれ有し、当該凹部（２１ｂ、２２ｂ）で圧力を受けて前記センシング部にて前記圧力を検出する同一特性の第１センサチップ（２１）および第２センサチップ（２２）と、
   前記ケース（１０）内に設けられる板状のものであって、前記第１圧力導入室（１３）に繋がる第１孔部（１１ａ）と、前記第２圧力導入室（１４）に繋がる第２孔部（１１ｂ）とが設けられ、前記板の一面側に前記第１孔部（１１ａ）と前記第１センサチップ（２１）の凹部（２１ｂ）とが繋がるように前記第１センサチップ（２１）が設置されると共に、前記第２孔部（１１ｂ）と前記第２センサチップ（２２）の凹部（２２ｂ）とが繋がるように前記第２センサチップ（２２）が設置され、前記板の他面側に前記第１孔部（１１ａ）に繋がる前記第１圧力導入室（１３）が配置されると共に、前記第２孔部（１１ｂ）に繋がる前記第２圧力導入室（１４）が配置された基板部（１１）と、
   前記各センサチップ（２１、２２）の各凹部（２１ｂ、２２ｂ）および前記各孔部（１１ａ、１１ｂ）にそれぞれ充填され、前記各圧力導入室（１３、１４）にそれぞれ露出する同一特性の保護部材（５１、５２）と、
   前記基板部（１１）における前記各センサチップ（２１、２２）の設置面に対する垂直方向を圧力伝達方向とし、少なくとも一部が前記各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接するように配置され、前記各保護部材（５１、５２）が前記圧力伝達方向に揺れる場合、前記圧力伝達方向に振動しようとする前記各保護部材（５１、５２）の移動を抑制する振動抑制部材（６０、７０、８１、８２）とが備えられていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記振動抑制部材として、板状であって、枠部（６１）と当該枠部（６１）の開口部分を分割するように配置される直線部（６２）とを有して構成される蓋部材（６０）が備えられており、
   前記基板部（１１）の他面側において、前記各圧力導入室（１３、１４）には、前記各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、前記各保護部材（５１、５２）が前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、
   前記蓋部材（６０）の直線部（６２）が前記各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接すると共に前記枠部（６１）が前記土手部（１１ｃ、１１ｄ）にそれぞれ固定さ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. 前記蓋部材（６０）は、前記各センサチップ（２１、２２）のセンシング部に対向する場所に対向部（６３）を有し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. 前記基板部（１１）の他面側において、前記各圧力導入室（１３、１４）には、前記各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、前記各保護部材（５１、５２）が前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、
   前記振動抑制部材として、板状であって、前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域よりも小さいサイズであり、前記板が貫通する圧力伝達用の孔（７１）が設けられた埋込部材（７０）が備えられており、
   前記埋込部材（７０）は前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域に充填された前記各保護部材（５１、５２）にそれぞれ埋め込まれ、前記埋込部材（７０）全体が前記各保護部材（５１、５２）にそれぞれ接していることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
5. 前記埋込部材（７０）は、前記孔（７１）を複数有しており、前記複数の孔（７１）が格子状に配置されたものであることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
6. 前記振動抑制部材として、前記各孔部（１１ａ、１１ｂ）の壁面から前記圧力伝達方向に対して垂直方向に突出してそれぞれ設けられ、当該各孔部（１１ａ、１１ｂ）の径を小さくする突出部（８１）が備え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。
7. 前記基板部（１１）の他面側において、前記各圧力導入室（１３、１４）には、前記各孔部（１１ａ、１１ｂ）を囲う土手部（１１ｃ、１１ｄ）がそれぞれ設けられ、前記各保護部材（５１、５２）が前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域にそれぞれ充填されており、
   前記振動抑制部材として、前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）の内壁面から前記圧力伝達方向に対して垂直方向に突出してそれぞれ設けられ、前記各土手部（１１ｃ、１１ｄ）で囲まれた領域を小さくする突出部（８２）が備えられていることを特徴とする請求項１または６に記載の圧力センサ。
8. 前記ケース（１０）には被測定体に固定されるフランジ部（１９）が備えられており、当該フランジ部（１９）のいずれかが固定点とされ、
   前記固定点の中心と前記第１センサチップ（２１）のセンシング部との距離をＬ_Ａとし、前記固定点の中心と前記第２センサチップ（２２）のセンシング部との距離をＬ_Ｂとすると、前記各センサチップ（２１、２２）は、Ｌ_Ａ＝Ｌ_Ｂの関係を満たすように、前記基板部（１１）にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の圧力センサ。

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