JP2015083937A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧力導入孔を備える圧力センサにおいて、圧力検出室に測定媒体を適切に導入できる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力検出素子２０が備えられる圧力検出室８０と連通する第１、第２圧力導入孔３２、３３において、圧力検出室８０側と反対側の開口端を互いに異なる方向に向ける。これによれば、第１、第２圧力導入孔３２、３３の一方の開口端が被水環境になったとしても、他方の開口端が被水環境になることを抑制できる。したがって、圧力検出室８０に測定媒体が導入されなくなることを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ケースに圧力導入孔が形成されたポート部を組み付け、ケースとポート部との間に構成される圧力検出室に圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子を備えた圧力センサに関するものである。

従来より、この種の圧力センサとして、次のようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この圧力センサでは、ケースには一面に凹部が形成され、この凹部に圧力検出素子が搭載されている。ポート部は、ケースの一面との間に圧力検出室を構成するようにケースに連結され、ケースの一面に対する法線方向に沿って第１、第２圧力導入孔が形成されている。そして、第１、第２圧力導入孔を介して圧力検出室に測定媒体が導入されるようになっている。

これによれば、ポート部に第１、第２圧力導入孔が形成されているため、第１、第２圧力導入孔のうちの一方の圧力導入孔が水滴によって閉塞されたとしても、他方の圧力導入孔から圧力検出室に測定媒体を導入することができる。

特開２００８−２９２２６８号公報

しかしながら、上記特許文献１の圧力センサでは、第１、第２圧力導入孔は、それぞれケースの一面に対する法線方向に沿って延設されている。このため、一方の圧力導入孔が水滴によって閉塞される可能性がある被水環境にある場合には、他方の圧力導入孔も被水環境にある可能性が高い。言い換えると、一方の圧力導入孔が水滴によって閉塞された場合、他方の圧力導入孔も水滴によって閉塞される可能性が高い。このため、圧力検出室に測定媒体（圧力）を適切に導入できなくなる可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、複数の圧力導入孔を備える圧力センサにおいて、圧力検出室に測定媒体を適切に導入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、請求項１に記載の発明では、一面（１１）に凹部（１２）が形成されたケース（１０）と、凹部に搭載され、圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（２０）と、ケースに連結されることでケースの一面との間に圧力検出室（８０）を構成し、圧力検出室へ測定媒体を導入する第１、第２圧力導入孔（３２、３３）が形成されたポート部（３０）とを備え、第１、第２圧力導入孔は、圧力検出室側と反対側の開口端が互いに異なる方向を向いていることを特徴としている。

これによれば、第１、第２圧力導入孔の一方の開口端が被水環境になったとしても、他方の開口端が被水環境になることを抑制できる。したがって、圧力検出室に測定媒体が導入されなくなることを抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲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ものである。

本発明の第１実施形態における圧力センサの断面図である。 本発明の第２実施形態における圧力センサの断面図である。 本発明の第３実施形態における圧力センサの断面図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、車両のドア内のスペースに取り付けられ、車両のドア内の圧力を検出する圧力センサとして用いられると好適である。なお、車両のドア内のスペースとは、ドアの室外側を構成するアウターパネルと室内側のドアトリムとに挟まれたスペースのことである。また、アウターパネルとドアトリムとの間にインナートリムが配置される場合には、ドア内のスペースとは、アウターパネルとインナートリムに挟まれたスペース、またはインナートリムとドアトリムとに挟まれたスペースのことである。

図１に示されるように、本実施形態の圧力センサは、ケース１０に圧力検出素子２０が備えられる共に、ケース１０にポート部３０が組みつけられて構成されている。

ケース１０は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより製造されたものであり、一面１１に凹部１２が形成されている。

また、ケース１０には外部と接続される複数本（図１中では１本のみ図示）のターミナル１３が備えられている。各ターミナル１３はインサート成型により一体的に成形されることでケース１０内に保持されている。

具体的には、複数本のターミナル１３は、一端部が凹部１２内にて露出すると共に他端部が開口部１４内に露出（突出）するようにケース１０内に備えられている。そして、ターミナル１３のうち開口部１４内に露出している部分は、図示しない外部機器（外部の配線部材等）に接続可能とされている。つまり、ケース１０の開口部１４側の部分は、開口部１４内に位置する各ターミナル１３の他端部と共に、圧力センサにおけるコネクタ部として機能する。

なお、ターミナル１３は、銅等の導電性材料で構成されている。また、ターミナル１３のうちの凹部１２内に露出している部分は、金メッキ等が施されてボンディングパッドとして機能するように構成されている。

そして、ケース１０に形成された凹部１２には、測定媒体の圧力を検出する圧力検出素子２０が接着剤４０を介して搭載されている。

圧力検出素子２０は、圧力が印加されると当該圧力に応じたセンサ信号を出力するものであり、本実施形態ではセンサチップ２０ａと台座２０ｂとにより構成されている。具体的には、センサチップ２０ａには薄肉状のダイヤフラムが形成されており、当該ダイヤフラムにブリッジ回路を構成するようにゲージ抵抗が形成されている。つまり、本実施形態のセンサチップ２０ａは、ダイヤフラムに圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じたセンサ信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。

そして、このようなセンサチップ２０ａに台座２０ｂが陽極接合されることによって圧力検出素子２０が構成されている。なお、センサチップ２０ａ（ダイヤフラム）と台座２０ｂとの間には基準室が形成されるが、この基準室は真空圧とされていてもよいし、大気圧とされていてもよい。

このように構成された圧力検出素子２０は、台座２０ｂが接着剤４０を介して凹部１２の底面に固定されることで凹部１２に搭載されている。そして、圧力検出素子２０は、ターミナル１３のうちの凹部１２内に露出している部分とボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤ５０は、例えば、金やアルミニウム等が用いられる。

さらに、ケース１０の凹部１２内には、電気絶縁性および耐薬品性に優れたフッ素ゲルやフッ素ゴム等で構成された保護部材６０が充填されている。これにより、ケース１０とターミナル１３との界面、圧力検出素子２０、ボンディングワイヤ５０が被覆されて保護されるようになっている。

なお、本実施形態では、保護部材６０は２層保護構造とされている。例えば、凹部１２内において下層（底面側）に位置する保護部材としては、ケース１０とターミナル１３との界面等からの気泡の発生を抑制するために、高弾性率を有し、かつ耐薬品性を有する材料からなるフッ素系のゴム材料等が用いられる。また、凹部１２内において上層（開口端側）に位置する保護部材としては、圧力検出素子２０およびボンディングワイヤ５０に応力を与えないような低弾性率を有し、かつ耐薬品性を有する材料からなるフッ素系のゲル材料やフロロシリコンゲル等が用いられる。

ポート部３０は、上記ケース１０と同様に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより製造されたものであり、圧力検出素子２０に測定媒体を導くものである。

そして、このようなポート部３０は、ケース１０の一面１１を覆うように、一端３１がハードエポキシ樹脂等の耐薬品性に優れ、かつ高弾性である接着剤７０等によってケース１０と連結されている。これにより、ケース１０とポート部３０との間に圧力検出室８０が構成されている。

また、ポート部３０には、圧力検出室８０と連通され、当該圧力検出室８０に測定媒体を導入し、圧力検出室８０側と反対側の開口端が互いに異なる方向を向いている第１、第２圧力導入孔３２、３３が形成されている。なお、開口端が互いに異なる方向を向いているとは、言い換えると、開口端を閉塞する平面（第１開口端を閉塞する平面は図１中紙面左右方向に延びる平面、第２開口端を閉塞する平面は図１中紙面上下方向に延びる平面）に対する法線方向が互いに異なる方向を向いていることである。

具体的には、第１圧力導入孔３２は、ケース１０の一面１１に対する法線方向（図１中紙面上下方向）に延びる第１軸に沿って延設されている。つまり、第１圧力導入孔３２における開口端は、第１軸と平行な方向を向いているといえる。

これに対し、第２圧力導入孔３３は、第１、第２部位３３ａ、３３ｂを有する構成とされている。詳述すると、第１部位３３ａは、圧力検出室８０と連通し、第１軸に沿って延設されている。つまり、第１圧力導入孔３２と平行な方向に延設されている。また、第２部位３３ｂは、第１部位３３ａと連通し、第１軸と直交する方向（図１中紙面左右方向）に延びる第２軸に沿って延設されている。すなわち、第２圧力導入孔３３における開口端は、第２軸と平行な方向を向いているといえる。そして、第２部位３３ｂのうちの第１部位３３ａと反対側の端部により、第２圧力導入孔３３の開口端が形成されている。

なお、本実施形態では、第２部位３３ｂは、第１部位３３ａと連結される側の端部と反対側の端部が第１部位３３ａと連結される側の端部を挟んで第１圧力導入孔３２と反対側に位置しているものを図示しているが、第２圧力導入孔３３の構成はこれに限定されるものではない。例えば、第２部位３３ｂは、第１部位３３ａと連結される側の端部と反対側の端部を挟んで第１部位３３ａと連結される側の端部が第１圧力導入孔３２と反対側に位置していてもよい。

以上が本実施形態における圧力センサの構成である。このような圧力センサは、上記のように、車両のドア内のスペースに、ケース１０が天地方向の天側となると共に、第１圧力導入孔３２の開口端が天地方向の地側となるように、接着剤やボルト等を用いて取り付けられる。この場合、第１、第２圧力導入孔３２、３３の開口端の方向が異なっているため、一方の開口端が被水環境になったとしても、他方の開口端が被水環境になることを抑制できる。

以上説明したように、本実施形態では、第１、第２圧力導入孔３２、３３の開口端が互いに異なる方向を向いている。このため、第１、第２圧力導入孔３２、３３の開口端の一方の開口端が被水環境になったとしても、他方の開口端が被水環境になることを抑制できる。したがって、圧力検出室８０に測定媒体が導入されなくなることを抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２圧力導入孔３３の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図２に示されるように、第２圧力導入孔３３は、第２部位３３ｂにおけるケース１０側と反対側の壁面において、第１部位３３ａと連結される端部側より当該端部と反対側の端部側の方がケース１０から離間している。言い換えると、第２圧力導入孔３３は、第２部位３３ｂにおけるケース１０側と反対側の壁面において、第１部位３３ａと連結される端部側より当該端部と反対側の端部側の方が下方に位置している。

これによれば、上記のように圧力センサを車両のドアのスペース内に取り付けた際、第２部位３３ｂに滞留した水滴を重力によって排出し易くしつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２圧力導入孔３３の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図３に示されるように、第２圧力導入孔３３は、圧力検出室８０と連通する端部と当該端部と反対側の端部（開口端）とが曲率を有する壁面にて連結されている。言い換えると、第２圧力導入孔３３は、圧力検出室８０と連通する端部と当該端部と反対側の端部（開口端）とを連結する壁面が曲面とされている。

これによれば、測定媒体の導入方向が急峻に変化することを抑制でき、圧力損失を低減しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態において、ケース１０に形成された凹部１２には、圧力検出素子２０に対する駆動信号の出力や外部への検出用信号の出力、圧力検出素子２０からのセンサ信号を演算、増幅処理等する回路チップが搭載されていてもよい。この場合、圧力検出素子２０と回路チップとがボンディングワイヤを介して接続されると共に、回路チップ部とターミナル１３とがボンディングワイヤを介して接続される。

また、上記第１、第２実施形態では、第１部位３３ａの延設方向と第２部位３３ｂの延設方向とが直交する例について説明したが、第１部位３３ａの延設方向と第２部位３３ｂの延設方向とは直交していなくてもよい。例えば、第１部位３３ａの延設方向と第２部位３３ｂの延設方向との成す角度が３０°とされている圧力センサとしてもよい。同様に、上記第３実施形態において、例えば、第１圧力導入孔３２の開口端の方向と第２圧力導入孔３３の開口端の方向とが３０°異なっている圧力センサとしてもよい。すなわち、第１圧力導入孔３２の開口端の方向と第２圧力導入孔３３の方向とが互いに異なっていれば本発明の効果を得ることができる。

１０ ケース
１１ 一面
１２ 凹部
２０ 圧力検出素子
３０ ポート部
３２ 第１圧力導入孔
３３ 第２圧力導入孔

Claims (4)

1. 一面（１１）に凹部（１２）が形成されたケース（１０）と、
   前記凹部に搭載され、圧力に応じたセンサ信号を出力する圧力検出素子（２０）と、
   前記ケースに連結されることで前記ケースの一面との間に圧力検出室（８０）を構成し、前記圧力検出室へ測定媒体を導入する第１、第２圧力導入孔（３２、３３）が形成されたポート部（３０）と、を備え、
   前記第１、第２圧力導入孔は、前記圧力検出室側と反対側の開口端が互いに異なる方向を向いていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記第１圧力導入孔は、前記ケースの一面に対する法線方向に延びる第１軸に沿って延設され、
   前記第２圧力導入孔は、前記圧力検出室と連通し、前記第１軸に沿って延設された第１部位（３３ａ）と、前記第１部位と連通し、前記第１軸と直交する方向に延びる第２軸に沿って延設された第２部位（３３ｂ）とを有し、前記第２部位における前記第１部位と連通する端部と反対側の端部にて前記第２圧力導入孔における前記開口端が構成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. 前記第２部位を構成する壁面のうち前記ケース側と反対側の壁面は、第１部位と連結される端部より当該端部と反対側の端部の方が前記ケースから離間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. 前記第１圧力導入孔は、前記前記ケースの一面に対する法線方向に延びる軸に沿って延設され、
   前記第２圧力導入孔は、前記ケース側の一端部と前記開口端側の他端部とが曲率を有する壁面にて連結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。
   

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