JP2009047670A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オイルにより測定圧力を受圧し、そのときの当該オイルの圧力を当該オイルに封止されたセンシング部によって検出するようにしたオイル封止型の圧力センサに関する。 The present invention relates to an oil-sealed pressure sensor that receives a measurement pressure with oil and detects the oil pressure at that time by a sensing unit sealed with the oil.
従来より、この種の圧力センサとしては、ケースと、ケースに収納され測定圧力を受圧するオイルと、ケースに設けられた圧力検出用のセンシング部と、ケースに設けられセンシング部の信号を取り出すためのターミナルと、センシング部とターミナルとを電気的に接続するワイヤとを備え、センシング部およびワイヤはオイルに封止されており、測定圧力を受圧したときのオイルの圧力をセンシング部にて検出するものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来では、センシング部とともに、ワイヤもオイルで封止されており、圧力センサに対して振動が印加されると、受圧部のオイルも振動し、この振動によってオイルには流れが発生する。そして、このオイルの流れがワイヤに応力を与える。このため、オイル封止型の圧力センサにおいては、高い振動環境では信頼性を確保するのが難しいなどの問題があった。 However, conventionally, the wire is also sealed with oil together with the sensing unit, and when vibration is applied to the pressure sensor, the oil in the pressure receiving unit also vibrates, and this vibration causes a flow in the oil. This oil flow applies stress to the wire. For this reason, the oil-sealed pressure sensor has a problem that it is difficult to ensure reliability in a high vibration environment.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、オイル封止型の圧力センサにおいて、振動により発生するオイルの流れによってワイヤに印加される応力を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce stress applied to a wire by an oil flow generated by vibration in an oil-sealed pressure sensor.
上記目的を達成するため、本発明は、オイル封止型の圧力センサにおいて、ケース(1)におけるワイヤ(40)の周囲部のうちオイル(70)が振動したときに発生するオイル(70)の流れにおけるワイヤ(40)の上流側に、ワイヤ保護部材(2、3、4)を設け、このワイヤ保護部材(2〜4)によってオイル(70)の流れがワイヤ(40)に当たるのを防止したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in an oil-sealed pressure sensor, the oil (70) generated when the oil (70) vibrates in the peripheral portion of the wire (40) in the case (1). A wire protection member (2, 3, 4) is provided on the upstream side of the wire (40) in the flow, and the wire protection member (2-4) prevents the flow of the oil (70) from hitting the wire (40). It is characterized by that.
それによれば、オイル(70)の振動により当該オイル(70)に発生する流れがワイヤ(40)に向かってくるが、この流れはワイヤ保護部材(2〜4)によりワイヤ(40)に当たらないため、当該流れによってワイヤ(40)に印加される応力を低減することができる。その結果、高い振動環境でも高い信頼性を有する圧力センサを提供することが可能となる。 According to this, the flow generated in the oil (70) by the vibration of the oil (70) comes toward the wire (40), but this flow does not hit the wire (40) by the wire protection member (2-4). Therefore, the stress applied to the wire (40) by the flow can be reduced. As a result, it is possible to provide a pressure sensor having high reliability even in a high vibration environment.
ここで、ワイヤ保護部材としては、オイル(70)の流れとワイヤ(40)との間に介在するように、ケース(1)に設けられた蓋部材(2)として構成されたものにできる(後述の図3〜図6参照)
また、この蓋部材(2)は、オイル(70)の流れに対してワイヤ(40)の全体を被覆するものとしてもよいし(後述の図3参照)、オイル(70)の流れに対してワイヤ(40)の一部を被覆するものとしてもよい(後述の図4参照)。
Here, the wire protection member can be configured as a lid member (2) provided in the case (1) so as to be interposed between the flow of the oil (70) and the wire (40) ( (Refer to FIGS. 3 to 6 described later)
The lid member (2) may cover the entire wire (40) against the flow of the oil (70) (see FIG. 3 to be described later), or against the flow of the oil (70). A part of the wire (40) may be covered (see FIG. 4 described later).
また、ワイヤ保護部材としては、ワイヤ(40)の長手方向と直交する方向に沿ってワイヤ(40)の隣に配置された壁(3)として構成されたものであってもよく、この壁(3)によって、ワイヤ(40)の長手方向と直交する方向へのオイル(70)の流れがワイヤ(40)に当たるのを防止するようにしてもよい(後述の図7、図8参照)。 Moreover, as a wire protection member, what was comprised as a wall (3) arrange | positioned next to a wire (40) along the direction orthogonal to the longitudinal direction of a wire (40) may be comprised, and this wall ( 3) may prevent the flow of the oil (70) in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the wire (40) from hitting the wire (40) (see FIGS. 7 and 8 described later).
特にワイヤ(40)が曲がりやすいのは、ワイヤ(40)の長手方向と直交する方向への応力が印加されたときであるが、このような壁(3)により当該方向への応力を抑制できるため、好ましい。 In particular, the wire (40) is easily bent when a stress in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the wire (40) is applied, but such a wall (3) can suppress the stress in the direction. Therefore, it is preferable.
ここで、壁(3)は、ワイヤ(40)の長手方向と直交する方向に沿ってワイヤ(40)の両隣に配置されたものであってもよい(後述の図9参照)。 Here, the wall (3) may be disposed on both sides of the wire (40) along a direction orthogonal to the longitudinal direction of the wire (40) (see FIG. 9 described later).
それによれば、ワイヤ(40)の両隣に配置された一対の壁(3)によってワイヤ(40)が挟まれた形となるため、ワイヤ(40)の長手方向と直交する方向へワイヤ(40)が変位しようとするとき、ワイヤ(40)が一対の壁(3)に当たることで大幅な変位を防止できる。 According to this, since the wire (40) is sandwiched between the pair of walls (3) arranged on both sides of the wire (40), the wire (40) extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire (40). When the wire is about to be displaced, the wire (40) hits the pair of walls (3), thereby preventing significant displacement.
また、この場合、壁(3)に加えて、ワイヤ保護部材としての蓋部材(2)を、オイル(70)の流れとワイヤ(40)との間に介在するようにケース(1)に設けてもよい。そして、この場合にも、蓋部材(2)は、オイル(70)の流れに対してワイヤ(40)の全体を被覆するものとしてもよいし、ワイヤ(40)の一部を被覆するものとしてもよい。 In this case, in addition to the wall (3), the cover member (2) as a wire protection member is provided in the case (1) so as to be interposed between the flow of the oil (70) and the wire (40). May be. Also in this case, the lid member (2) may cover the entire wire (40) against the flow of the oil (70), or cover a part of the wire (40). Also good.
また、ワイヤ保護部材としては、ワイヤ(40)を被覆するゲル部材(4)として構成されたものであってもよい(後述の図10、図11参照)。この場合も、オイル(70)の振動により当該オイル(70)に発生する流れがワイヤ(40)に当たらないようにできる。 Moreover, as a wire protection member, it may be comprised as a gel member (4) which coat | covers a wire (40) (refer below-mentioned FIG. 10, FIG. 11). Also in this case, the flow generated in the oil (70) by the vibration of the oil (70) can be prevented from hitting the wire (40).
そして、この場合にも、ゲル部材(4)に加えて、ワイヤ保護部材としての蓋部材(2)を、オイル(70)の流れとワイヤ(40)との間に介在するようにケース(1)に設けてもよい。さらに、この蓋部材(2)は、オイル(70)の流れに対してワイヤ(40)の全体を被覆するものとしてもよいし、ワイヤ(40)の一部を被覆するものとしてもよい。 In this case as well, in addition to the gel member (4), the lid member (2) as a wire protection member is interposed between the flow of the oil (70) and the wire (40). ). Further, the lid member (2) may cover the whole wire (40) against the flow of the oil (70), or may cover a part of the wire (40).
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column 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実施形態に係る圧力センサS1の概略断面構成を示す図であり、図2は、図1に示される圧力センサS1におけるセンシング部20の近傍部の概略平面図である。なお、図2では、後述する蓋部材2(図2中、破線にて図示)で被覆されている部分を、当該蓋部材2を透過して示してある。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a pressure sensor S1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of the vicinity of the
この圧力センサS1は、被取付部材としての車両に取り付けられるオイル封止型差圧センサである。限定するものではないが、本実施形態は、たとえば、車両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。 This pressure sensor S1 is an oil-sealed differential pressure sensor attached to a vehicle as a member to be attached. 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 a vehicle, 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.
[センサ構成等]
図1において、第1のケース部10は、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ている。
[Sensor configuration, etc.]
In FIG. 1, the
この第1のケース部10においては、一面側(図1中の上面側)に、当該一面より凹んだ第1の凹部としての第1の圧力検出室11aが形成されており、当該一面と反対の他面側(図1中の下面側)に、第1の圧力検出室11aと連通するとともに当該他面より凹んだ第2の凹部としての第2の圧力検出室11bが形成されている。
In the
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の底部には、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。
Here, as shown in FIG. 1, a
そして、第1のケース部10の第1の圧力検出室11aには、圧力検出用のセンシング部20が設けられている。本実施形態では、図2に示されるように、センサチップ21および回路チップ22により、センシング部20が構成されている。センサチップ21は、上記穴部11cを遮断するように設けられている(図1参照)。
A
このセンサチップ21は、第1の圧力検出室11a内の圧力と第2の圧力検出室11b内の圧力との差圧に応じたレベルの電気信号を発生するものである。具体的に、このようなセンサチップ21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を有する半導体ダイアフラム式のセンサチップを採用することができる。
The
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る。そして、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。 Such a semiconductor diaphragm type sensor chip is formed, for example, by forming a bridge circuit composed of a diaphragm, a diffusion resistance element and the like on a silicon semiconductor chip by a semiconductor process. Then, the diaphragm of the sensor chip is distorted by pressure, and a resistance value change caused by the distortion is converted into an electric signal and output.
そして、図1に示されるように、センサチップ21には、ガラス等よりなる台座30が接合されており、これらセンサチップ21と台座30とは一体化されている。ここで、センサチップ21と台座30とは、たとえば陽極接合などにより接合される。
As shown in FIG. 1, a
そして、センサチップ21は、この台座30を介して、第1のケース部10における第1の圧力検出室11a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、センサチップ21および台座30は、第1のケース部10に固定された形で設けられている。
The
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(図1参照)。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、その先はセンサチップ21により遮断されている。言い換えれば、このセンサチップ21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。
Here, the
また、回路チップ22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、トランジスタなどにより構成される集積回路を形成してなるものである。この回路チップ22とセンサチップ21とは、ボンディングワイヤ23により電気的に接続されている(図2参照)。そして、センサチップ21からの信号は、回路チップ22にて、調整・増幅などの処理がなされた後、出力されるようになっている。
Further, the
また、第1のケース部10にはターミナル10aが設けられており、このターミナル10aは、センシング部20からの信号を取り出すための配線部材である。本実施形態では、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複数の棒状部材であり、たとえば、第1のケース部10にインサート成形されることによって第1のケース部10に固定されている。
The
そして、図1、図2に示されるように、ターミナル10aの一端側はセンシング部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、センシング部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。
As shown in FIGS. 1 and 2, one end of the terminal 10a is exposed in the first
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と第1のケース部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(図1参照)。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、図1に示されるように、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、第1のケース部10の開口部10bから外部に露出している。このターミナル10aの露出端部は、第1のケース部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いる。
As shown in FIG. 1, the end of the terminal 10 a opposite to the connection portion with the
つまり、第1のケース部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。それによって、センシング部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。
That is, the
また、図1に示されるように、第2のケース部としての2個の圧力ポート12、13が、第1のケース部10を挟むように第1のケース部10に組み付けられている。第1の圧力ポート12は、第1のケース部10の一面側にて第1の圧力検出室11aに対向して設けられ、第2の圧力ポート13は、第1のケース部10の他面側にて第2の圧力検出室11bに対向して設けられている。
As shown in FIG. 1, the two
これら圧力ポート12、13は、上記第1のケース部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。そして、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点鎖線にて示すように、外部から圧力を導入するための導入ポート12a、13aが設けられている。
These
ここで、第1のケース部10と第1の圧力ポート12、および、第1のケース部10と第2の圧力ポート13とは、ボルト60およびナット61を用いてネジ結合されることで、一体に組み付けられている。これらボルト60およびナット61は、特に材質を限定するものではないが、鉄系金属などよりなるものである。
Here, the
そして、第1のケース部10と第1および第2の圧力ポート12、13とを積層した状態で、これら3部材10、12、13をボルト60が貫通しており、このボルト60に装着されたナット61と当該ボルト60との締め付け力により、これら3部材10、12、13が締結されている。こうして、本圧力センサS1においては、第1のケース部10と第2のケース部12、13とが組み付けられて1つのケース1を構成している。
And in the state which laminated | stacked the
ここで、第1のケース部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、フッ素系オイルなどからなるものである。
Here, the first
そして、第1のケース部10と第1の圧力ポート12との間には第1のメタルダイアフラム81が介在しており、第1のケース部10と第2の圧力ポート13との間には第2のメタルダイアフラム82が介在している。
A first metal diaphragm 81 is interposed between the
本実施形態では、これら第1および第2のメタルダイアフラム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ものであり、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。そして、これら両メタルダイアフラム81、82は、たとえば平面円形のシート状をなすものである。
In the present embodiment, the 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のメタルダイアフラム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。
As shown in FIG. 1, the first metal diaphragm 81 is arranged so as to cover the first
また、第1のケース部10において、第1の圧力検出室11aの外周部および第2の圧力検出室11bの外周部には、Oリング90が設けられている。そして、上記ケース1を構成する両ケース部10、12、13の組み付け力、ここでは、上記ボルト60およびナット61による締結力によって、第1および第2のダイアフラム81、82の周辺部が、Oリング90に押しつけられている。
In the
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リング状のものである。そして、このOリング90の配設により、第1および第2のメタルダイアフラム81、82による圧力検出室11a、11b内のオイル70の封止が、よりいっそう確実なものとされている。
The O-
このようにして、第1のケース部10の一面側では、第1の圧力ポート12に導入された測定圧力が、第1のメタルダイアフラム81を介して第1の圧力検出室11aに印加され、一方、第1のケース部10の他面側では、第2の圧力ポート13に導入された圧力が、第2のメタルダイアフラム82を介して第2の圧力検出室11bに印加されるようになっている。
Thus, on one surface side of the
そして、詳細な作動は後述するが、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に印加された測定圧力と第2の圧力検出室11bに印加された測定圧力とが、オイル70に受圧され、オイル70を介して、センサチップ21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。つまり、測定圧力を受圧したときのオイル70の圧力をセンシング部20にて検出するようになっている。
Although detailed operation will be described later, in the pressure sensor S1 of the present embodiment, the measurement pressure applied to the first
ここで、本実施形態の圧力センサS1においては、センシング部20、および、センシング部20とターミナル10aとを電気的に接続するワイヤ40は、オイル70に封止されている。そして、このワイヤ40に関して、次に述べるような独自の構成を採用している。
Here, in the pressure sensor S <b> 1 of the present embodiment, the
図3は、センシング部20とターミナル10aとのワイヤ40による接続部の拡大断面図である。なお、この図3に示されているセンシング部20は、センサチップ21でも回路チップ22でもどちらでもよく、どちらの場合であっても実質的に図3に示される構成となっている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion of the
本実施形態では、車両振動などの振動がオイル70に印加されると、オイル70が振動し、この振動によって図3中の矢印Yに示されるように、オイル70には流れYが発生する。以下、このオイルの流れYを、振動によるオイル流れYという。流れの向きを限定するものではないが、図3では、振動によるオイル流れYは、ワイヤ40の長手方向に沿ってセンシング部20側からワイヤ40へ向かって流れている。
In the present embodiment, when a vibration such as a vehicle vibration is applied to the
そして、この振動によるオイル流れYにおけるワイヤ40の上流側には、ワイヤ保護部材2が設けられている。ここでは、ワイヤ保護部材2は、振動によるオイルの流れYとワイヤ40との間に介在するように、ケース1に設けられた蓋部材2である。
And the
この蓋部材2は、樹脂、セラミック、金属などよりなる板状の部材であり、第1の凹部としての第1の圧力検出室11aの一部を覆うように、第1のケース部10に取り付けられ固定されている。ここでは、蓋部材2の平面形状は、上記図2に示されるように、矩形状をなすものであり、蓋部材2の各辺の外側に第1の圧力検出室11aの一部が、はみ出している。
The
蓋部材2の第1のケース部10への固定は、蓋部材2の材質に応じて、接着や溶着、溶接、かしめ、嵌合などの各種の接合方法が採用できる。ここでは、上記図2に示される斜線ハッチングの部分にて、蓋部材2は第1のケース部10の一面に接着されている。具体的には、凹部としての第1の圧力検出室11aの開口縁部のうち蓋部材2に被覆されている部位が、蓋部材2に接着されている。
For fixing the
また、蓋部材2が存在していても、オイル70を介したセンシング部20への測定圧力の伝達経路は十分に確保されており、何ら問題はない。つまり、図2、図3に示されるように、第1の圧力検出室11aのうち蓋部材2からはみ出している部位が存在し、この部位を通じて、第1のメタルダイアフラム81からオイル70に受圧された測定圧力が、センシング部20であるセンサチップ21へ伝達されるようになっている。
Even if the
また、センシング部20およびワイヤ40はオイル70で封止されているが、振動によるオイルの流れYに対しては、ワイヤ40は、ワイヤ保護部材としての蓋部材2によって遮断されている。
Moreover, although the
つまり、蓋部材2が振動によるオイルの流れYにおけるワイヤ40の上流側に位置することで、ワイヤ40へ向かう当該オイルの流れYがワイヤ40の手前で蓋部材2によって阻害されるため、当該オイルの流れYがワイヤ40に当たるのが防止される。
In other words, since the
[圧力センサの製造方法等]
次に、本圧力センサS1の製造方法の一例について、述べる。ターミナル10aがインサート成形などにより保持されてなる第1のケース部10を用意し、この第1のケース部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。
[Pressure sensor manufacturing method, etc.]
Next, an example of a manufacturing method of the pressure sensor S1 will be described. A
次に、台座30と一体化されたセンサチップ21および回路チップ22を、第1のケース部10の第1の圧力検出室11aに接着することにより固定する。そして、センサチップ21と回路チップ22との間、および、センサチップ21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23、40による結線を行う。
Next, the
次に、第1のケース部10に対して上記蓋部材2を固定し、第1の圧力検出室11aにオイル70を注入する。そして、第1のメタルダイアフラム81およびOリング90を介して、第1のケース部10と第1の圧力ポート12とを組み付け、ボルト60とナット61とをネジ結合させながら一体化する。
Next, 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のダイアフラム82、オイル70、Oリング90を介在させながら、第1のケース部10に対してボルト60およびナット61を用いてネジ結合する。その後、必要に応じて、特性調整や検査などを行い、図1に示す圧力センサS1が完成する。
Thereafter, similarly to the
この圧力センサS1は、金属ブラケットなどを介して、被取付部材としての車両の適所に取り付けられ、車両のディーゼルエンジンにおけるDPF前後の排気管の差圧を検出することとなる。 The pressure sensor S1 is attached to an appropriate position of the vehicle as a member to be attached via a metal bracket or the like, and detects the differential pressure of the exhaust pipe before and after the DPF in the diesel engine of the vehicle.
[作動等]
この圧力センサS1の圧力検出動作について、具体的に述べておく。たとえば、上記図1において、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。
[Operation etc.]
The pressure detection operation of the pressure sensor S1 will be specifically described. For example, in FIG. 1, the introduction port 12a of the
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に導入された上記測定圧力は、メタルダイアフラム81、82を介してセンサチップ21に伝達される。
As a result, the upstream pressure (ie, 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 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、それぞれ圧力検出室11a、11bのオイル70を介して、センサチップ21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チップ21により検出する。
The pressure applied to the first and
たとえば、圧力検出室11a、11bに設けられているセンサチップ21が、半導体ダイアフラム式のものである場合には、このセンサチップ21において、図示しないダイアフラムの表面に、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。
For example, when the
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、センサチップ21において、当該図示しないダイアフラムの裏面に、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。
The through
そのため、図示しないセンサチップ21のダイアフラムの表面に対して、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、一方、当該ダイアフラムの裏面に対して、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。
Therefore, the pressure on the upstream side of the DPF is received from the first metal diaphragm 81 side through the
そして、センサチップ21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チップ21からボンディングワイヤ23を介して回路チップ22に入力され、そこで信号処理され、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 diaphragm of the
[効果等]
ところで、本実施形態によれば、ケース1におけるワイヤ40の周囲部のうち振動によるオイルの流れYにおけるワイヤ40の上流側に、ワイヤ保護部材としての蓋部材2を設けている。
[Effects]
By the way, according to the present embodiment, the
それによれば、振動によるオイルの流れYがワイヤ40に向かってくるが、この流れYは蓋部材2によりワイヤ40に直接当たらないため、当該流れYによってワイヤ40に印加される応力を低減することができる。その結果、高い振動環境でも高い信頼性を有する圧力センサS1を提供することが可能となる。
According to this, the oil flow Y due to vibration comes toward the
次に、上記第1実施形態以外の実施形態として以下の第2実施形態以降の各種実施形態を示す。ここで、以下の各実施形態の図のうち断面図については、上記図3と同様、それぞれの実施形態に係る圧力センサにおけるセンシング部20とターミナル10aとのワイヤ40による接続部を示している。
Next, various embodiments after the second embodiment will be described as embodiments other than the first embodiment. Here, regarding the cross-sectional views of the drawings of the following embodiments, as in FIG. 3, a connection portion by the
そして、これらの各断面図においても、上記第1実施形態と同様に、当該図に示されているセンシング部20は、センサチップ21でも回路チップ22でもどちらでもよく、どちらの場合であっても実質的に当該図に示される構成となっている。また、以下の各実施形態に係る圧力センサは、図示される部位以外の部分では、上記図1に示されるものと同様の構成とすることができる。
In each of these cross-sectional views, as in the first embodiment, the
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。上記図3に示される例では、蓋部材2は、振動によるオイルの流れYに対してワイヤ40の全体を被覆していたが、全体ではなく、振動によるオイルの流れYに対してワイヤ40の上流側に蓋部材2が設けられていれば、蓋部材2はワイヤ40の一部を被覆するものであってもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the pressure sensor according to the second embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 3, the
図4では、ワイヤ40のうち上記の上流側に位置する部位は、蓋部材2で被覆されているが、振動によるワイヤの流れYの下流側に位置するワイヤ40の端部は、振動によるオイルの流れYに対して被覆されていない。当該下流側のワイヤ40の部位には、振動によるオイルの流れYによる応力は、さほど影響しない。
In FIG. 4, the portion located on the upstream side of the
本実施形態によっても、蓋部材2が振動によるオイルの流れYにおけるワイヤ40の上流側に位置することで、ワイヤ40へ向かう当該オイルの流れYがワイヤ40の手前で蓋部材2によって阻害され、ワイヤ40に直接当たらないため、当該流れYによってワイヤ40に印加される応力を低減することができる。
Also according to the present embodiment, the
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。本実施形態においても、振動によるオイルの流れYに対して、蓋部材2はワイヤ40の一部を被覆するものであるが、ここでは、蓋部材2を多数の開口部を有するメッシュ状のものとしている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a pressure sensor according to a third embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the
この場合も、振動によるオイルの流れYが蓋部材2によって阻害され、ワイヤ40に直接当たらないため、当該流れYによってワイヤ40に印加される応力を低減することができる。
Also in this case, since the oil flow Y due to vibration is blocked by the
(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。ここでは、蓋部材2は、振動によるオイルの流れYに対してワイヤ40の全体を被覆しているが、上記図3とは異なり、蓋部材2は板状ではない。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention. Here, the
本実施形態の蓋部材2は、図6に示されるように、ワイヤ40に面する蓋部材2の内面が平坦面ではなく、センシング部20およびワイヤ40、ターミナル10aにより構成される凹凸に倣った凹凸形状となっている。
In the
それにより、蓋部材2の内面と、これらセンシング部20およびワイヤ40との隙間を極力小さくし、当該隙間に入り込むオイル70の流れを減速させるようにしている。そして、この流れを減速させることにより、ワイヤ40に加わる応力を小さくできる。
Thereby, the gap between the inner surface of the
(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態に係る圧力センサにおけるセンシング部20の近傍部の概略平面図であり、図8は、図7に示される圧力センサにおけるセンシング部20とターミナル10aとのワイヤ40による接続部を示す概略断面図である。なお、図7では、識別の容易化ため、壁3の表面には便宜上、斜線ハッチングを施してある。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a schematic plan view of the vicinity of the
本実施形態では、図7に示されるように、振動によるオイル流れYとして、ワイヤ40の長手方向と直交する方向に向かう流れを対象としている。そして、本実施形態では、ワイヤ保護部材として、上記蓋部材に代えて、このオイルの流れYにおけるワイヤ40の上流側に壁3を設けている。つまり、ワイヤ40の長手方向と直交する方向に沿ったワイヤ40の隣に、壁3を配置している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the oil flow Y caused by vibration is intended to flow in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the
この壁3は、樹脂、セラミック、金属などよりなるもので、第1のケース部10に対して接着や溶着、溶接、かしめ、嵌合などの各種の接合方法にて固定される。また、壁3が樹脂よりなる場合には、当該壁3は、第1のケース部10と一体に成形されたものであってもよい。
The
そして、壁3は、図8に示されるように、ケース1すなわち第1のケース部10に対してワイヤ40よりも突出する高さを有している。そのため、ワイヤ40の長手方向と直交する方向への振動によるオイルの流れYは、ワイヤ40のうち壁3によって当該流れYから遮られている部分に当たらないようになっている。
And the
なお、図7において示されている4本のワイヤ40のうち振動によるオイルの流れYの最も上流側に位置するワイヤ40(図7中の最も下に位置するワイヤ40)については、その上流側に壁3は設けられていない。これは、当該ワイヤ40については、凹部としての第1の圧力検出室11aの壁が当該流れYを阻害する役割を果たすためである。
Of the four
ここで、図7、図8では、壁3は、ワイヤ40のうちワイヤループの頂部およびその近傍部を上記流れYから遮っているが、壁3は、ワイヤ40の長さ方向の全体に渡って設けられていてもよい。
7 and 8, the
特にワイヤ40が曲がりやすいのは、ワイヤ40の長手方向への応力よりも、当該長手方向と直交する方向への応力が、ワイヤ40に印加されたときである。そして、本実施形態によれば、ワイヤ40に印加される当該方向への応力を、壁3によって低減することができる。
In particular, the
また、図9は、本実施形態の好ましい形態を示す概略平面図である。この場合、壁3は、ワイヤ40の長手方向と直交する方向に沿ってワイヤ40の両隣に配置されている。つまり、1本のワイヤ40を一対の壁3が挟みつけるように、壁3が設けられている。たとえば、上記図7では、片隣のみに壁3が配置されているワイヤ40もあったが、図9では、すべてのワイヤ40について両隣に壁3を配置する。
FIG. 9 is a schematic plan view showing a preferred embodiment of the present embodiment. In this case, the
この図9に示される例によれば、ワイヤ40の両隣に配置された一対の壁3によってワイヤ40が挟まれた形となるため、ワイヤ40の長手方向と直交する方向(図9中の矢印Yに平行な方向)に沿ってワイヤ40が変位しようとするとき、その変位が大きい場合には、ワイヤ40が一対の壁3に当たって止まるため、大幅な変位が防止される。
According to the example shown in FIG. 9, since the
なお、本実施形態に対して、上記第1から第4の各実施形態を組み合わせてもよい。つまり、壁3に加えて、ワイヤ保護部材としての蓋部材2を、振動によるオイルの流れYとワイヤ40との間に介在するようにケース1に設けてもよい。
The first to fourth embodiments may be combined with the present embodiment. That is, in addition to the
そして、この場合も、蓋部材2は、オイルの流れYに対してワイヤ40の全体を被覆するものであってもよいし、ワイヤ40の一部を被覆するものであってもよい。この場合における蓋部材2の具体的な構成は、上記第1から第4実施形態に示した各図と同様のものにできる。
Also in this case, the
(第6実施形態)
図10は、本発明の第6実施形態に係る圧力センサにおけるセンシング部20の近傍部の概略平面図であり、図11は、図10に示される圧力センサにおけるセンシング部20とターミナル10aとのワイヤ40による接続部を示す概略断面図である。なお、図10では、ゲル部材4(図10中、破線にて図示)で被覆されている部分を、当該ゲル部材4を透過して示してある。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a schematic plan view of the vicinity of the
本実施形態では、ワイヤ保護部材として、上記蓋部材や上記壁に代えて、ワイヤ40を被覆するゲル部材4を採用している。
In this embodiment, instead of the lid member or the wall, a
このゲル部材4は、オイル70がフッ素系オイルである場合は、同系統すなわちフッ素系のゲル材料を避けることが望ましい。具体的には、ゲル部材4はシリコーンゲルを採用することが望ましい。このようなゲル部材4は、ワイヤ40を接続した後にワイヤ40の上に塗布して硬化させることにより配置される。
In the case where the
また、ワイヤ40の被覆をゲル部材4ではなく、ゲルに比べて硬い樹脂により行った場合には、当該樹脂がセンサチップ21における感圧部まで被覆してしまい、センシングができなくなる可能性がある。その点、ゲル部材4であれば、センサチップ21の感圧部を被覆してしまったとしても、軟らかいゲル部材4を介して圧力が伝達できるため、センシングが可能である。
Further, when the
また、本実施形態に対しても、上記第1から第4の各実施形態を組み合わせてもよい。つまり、ゲル部材4に加えて、ワイヤ保護部材としての蓋部材2を、振動によるオイルの流れYとワイヤ40との間に介在するようにケース1に設けてもよい。
In addition, the first to fourth embodiments may be combined with this embodiment. That is, in addition to the
そして、この場合も、蓋部材2は、上記第1から第4実施形態に示した各図と同様に、オイルの流れYに対してワイヤ40の全体を被覆するものであってもよいし、ワイヤ40の一部を被覆するものであってもよい。
Also in this case, the
(他の実施形態)
なお、上記図2や上記図9においては、センシング部20を構成するセンサチップ21および回路チップ22とターミナル10aとを接続するワイヤ40だけでなく、センサチップ21と回路チップ22とを接続するワイヤ23に関しても、蓋部材2やゲル部材4を設け、オイル70の流れからの保護を図っていたが、ターミナル10aに接続するワイヤ40のみに蓋部材2やゲル部材4を設けてもよい。
(Other embodiments)
2 and 9 described above, not only the
また、上記図1に示される圧力センサS1におけるセンシング部20の電気的な取り出し構造やケース1への取付構造は、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。
Further, the electrical take-out structure of the
また、センサチップ21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)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。
The
また、センサチップ21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。そして、センシング部としては、センサチップ21のみでもよく、回路チップ22は存在しないものであってもよい。たとえば、センサの外部に別体の回路基板を設け、この回路基板にて信号処理を行うようにしてもよい。
The
さらには、圧力センサとしては上記したような差圧型でなくてもよい。たとえば上記図1に示される圧力センサS1では、圧力ポート12、13、圧力検出室11a、11b、メタルダイアフラム81、82の構成は、第1のケース部10の一面側と他面側にそれぞれ設けられていたが、この図1に示される圧力センサS1において、第2の圧力ポート13および第2のメタルダイアフラム82は無い構成であってもよい。
Furthermore, the pressure sensor may not be the differential pressure type as described above. For example, in the pressure sensor S1 shown in FIG. 1, the configurations of the
この場合、第2の圧力検出室11bも無いものとなり、メタルダイアフラムおよび圧力ポートは1つとなる。そして、この場合、センサチップ21の裏面側(上記図1の下側)が基準圧となり、センサチップ21の表面側(上記図1の上側)が、1つのメタルダイアフラム81からの圧力を受ける形となり、いわゆる絶対圧型の圧力センサとして構成されることになる。
In this case, there is no second
また、ケースとしては、オイルを収納可能であり、センシング部およびターミナル、さらにはこれらを接続するワイヤが設置可能ならば、第1のケース部と第2のケース部とが組み付けられたものでなくてもよく、1つの部品よりなるケースであってもよい。 In addition, the case can store oil, and if the sensing unit and the terminal, as well as the wire connecting them, can be installed, the first case unit and the second case unit are not assembled. It may be a case made of one component.
1…ケース、2…ワイヤ保護部材としての蓋部材、3…ワイヤ保護部材としての壁、
4…ワイヤ保護部材としてのゲル部材、10a…ターミナル、20…センシング部、
40…ワイヤ、70…オイル。
DESCRIPTION OF
4 ... Gel member as wire protection member, 10a ... Terminal, 20 ... Sensing part,
40 ... wire, 70 ... oil.
Claims (13)
前記ケース(1)に収納され測定圧力を受圧するオイル(70)と、
前記ケース(1)に設けられた圧力検出用のセンシング部(20)と、
前記ケース(1)に設けられ前記センシング部(20)の信号を取り出すためのターミナル(10a)と、
前記センシング部(20)と前記ターミナル(10a)とを電気的に接続するワイヤ(40)とを備え、
前記センシング部(20)および前記ワイヤ(40)は前記オイル(70)に封止されており、前記測定圧力を受圧したときの前記オイル(70)の圧力を前記センシング部(20)にて検出する圧力センサにおいて、
前記ケース(1)における前記ワイヤ(40)の周囲部のうち前記オイル(70)が振動したときに発生する前記オイル(70)の流れにおける前記ワイヤ(40)の上流側には、ワイヤ保護部材(2、3、4)が設けられており、このワイヤ保護部材(2〜4)によって前記オイル(70)の流れが前記ワイヤ(40)に当たるのを防止していることを特徴とする圧力センサ。 Case (1),
Oil (70) received in the case (1) and receiving the measurement pressure;
A sensing unit (20) for pressure detection provided in the case (1);
A terminal (10a) provided in the case (1) for taking out a signal of the sensing unit (20);
A wire (40) for electrically connecting the sensing unit (20) and the terminal (10a);
The sensing unit (20) and the wire (40) are sealed with the oil (70), and the pressure of the oil (70) when the measured pressure is received is detected by the sensing unit (20). In the pressure sensor
On the upstream side of the wire (40) in the flow of the oil (70) generated when the oil (70) vibrates among the peripheral portions of the wire (40) in the case (1), a wire protection member (2, 3, 4) is provided, and the wire protective member (2-4) prevents the flow of the oil (70) from hitting the wire (40). .
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2007-08-23 JP JP2007216752A patent/JP2009047670A/en not_active Withdrawn
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