JP4221875B2 - Pressure sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース外部の環境圧力を、ケースに設けられたフィルタ部を介してケース内のセンサ素子部へ導入するようにした圧力センサに関し、特に被水の激しい環境に適用される圧力センサに好適である。
【0002】
【従来の技術】
この種の圧力センサとしては、特開平9−43084号公報に記載のものが提案されている。このものは、環境圧力(大気圧)と測定対象圧力とを導入可能なケース内に、圧力検出用のセンサ素子部を設け、これら両圧力の差圧を検出するようにしたものである。そして、環境圧力が導入される通路には、大気中の塵埃や水分等を除去するためのフィルタ部(撥水フィルタ)が介在設定されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものにおいて、圧力導入経路には、異物や水分を除去するためのフィルタ部が取り付けられてはいたが、水分の侵入は避けられず、よりいっそうの水分除去が求められている。例えば自動車の燃料タンク等の被検出体に取り付けた圧力センサにおいて、雨水が降りかかる等被水の激しい環境となった場合には、従来のものでは、水分がフィルタ部を通過しやすく、センサが機能しなくなる可能性が高まる。
【0004】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ケース内に配設されたセンサ素子部に対して、ケース外部の環境圧力をケースに設けられたフィルタ部を介して導入するようにした圧力センサにおいて、フィルタ部における水分除去性能を向上させることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
従来はフィルタ部を備える環境圧力の導入路が単一の穴(開口部)であったが、本発明は、この導入路を枠で区画された複数個の開口部より構成することで、水分との接触面積を大きくし、結露を促進させれば、圧力媒体中の水分がセンサ素子部まで侵入しないのではないかという考えに着目して、なされたものである。
【0006】
即ち、請求項1記載の発明においては、ケース(1)の表面に外部に開口する環境圧力を導入するための導入口(10)を形成するとともに、フィルタ部(12)をこの導入口に取り付け、更に、導入口を、枠(20)にて区画された複数個の開口部(21)の集合体により構成したことを特徴としている。
【0007】
本発明によれば、導入口を単一の開口部とした場合に比べて、複数個の開口部を区画する枠があるため水分と接する面積が大きくなり、僅かな水分でもフィルタ部における結露が促進される。その結果、フィルタ部において水分が止まり、フィルタ部よりも内部へ水分が侵入しにくくなるため、フィルタ部における水分除去性能を向上させることができる。
【0008】
また、本発明によれば、枠(20)に、ケース(1)の外部側へ突出する突起部(22)を形成し、フィルタ部(12)のフィルタ面を突起部の先端に接して配置することによって、枠とフィルタ面との間に、環境圧力を導入可能な隙間部(23)を形成したことを特徴としている。隙間部に環境圧力が導入可能だから、もし、フィルタ面が目詰まりしても、代わりに隙間部から環境圧力をセンサ素子部(4)へ導くことができ、好ましい。
【0009】
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。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る圧力センサ100の全体構成を示す概略断面図であり、図2は、図1中の矢印A方向から視た図である。図3は、図1中のセンサ素子部の拡大図である。また、図4はフィルタ部の詳細構成を示すもので、(a)は図2中のフィルタ部近傍の拡大図、(b)は図1中のB部拡大図である。また、図5は、図4(a)において撥水フィルタ12及びフィルタ固定部材13を取り除いた構成を示す図であり、大気圧導入口10の詳細構成を示す図である。
【0011】
圧力センサ100は、ケース1内に配設された圧力検出用のセンサ素子部4に対して、ケース1外部の環境圧力をケース1に設けられたフィルタ部12を介して導入するようにしたもので、例えば被検出体としての燃料タンク(図示せず)に取り付けられ、該タンク内の圧力を検出する燃料圧センサに適用される。
【0012】
ケース1は、例えば、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)等の樹脂を型成形することにより形成されたものである。ケース1の中央部には凹部が形成されており、この凹部内の空間は、大気圧(環境圧力)が導入される基準圧力室2と、ガソリンベーパ等の測定対象圧力が導入される測定圧力室3とに区画されている。両室2、3の区画は上記凹部内に固定されたセンサ素子部4にてなされている。
【0013】
また、図1に示す様に、ケース1における上記凹部と反対側の部位には、柱状に突出する圧力導入部1aがケース1の一部として形成されている。圧力導入部1a内には、センサ素子部4へ上記測定対象圧力を導入するための通路である導入路1bが、測定圧力室3とケース1の外部とを連通するように形成されている。
【0014】
導入路1bの内壁には、ゴム等よりなるOリング17及びこのOリング17を導入路1b内に保持するための保持部材(スペーサ)18が設けられている。圧力導入部1aは、上記燃料タンク内と連通するように、この燃料タンク自身または燃料タンクから延設されたホースやパイプ等の相手側部材と接続可能となっており、Oリング17は接続部分をシールして、相手側部材から導入路1bへ伝わる圧力の漏れを防止するためのものである。
【0015】
センサ素子部4は、図3に示す様に、シリコン等よりなる感圧素子4aと、この感圧素子4aを支持固定するガラス台座4bとから構成されている。感圧素子4aは、例えばシリコン等の基板にダイヤフラムが形成されたものであり、この感圧素子4aと熱膨張係数が近似したガラス台座4bに接合されている。
【0016】
ガラス台座4bには貫通穴が空いており、基準圧力室2から導入される大気圧(環境圧力)と測定圧力室3から導入される測定圧力の差圧を、感圧素子4aによって検出するようになっている。
【0017】
センサ素子部4は、貫通穴を有する中空形状のステム5を介してケース1に固定されている。ステム5はガラス台座4bと熱膨張係数が近似した材料である42−アロイ(Fe:Ni=58:42)を採用しており、センサ素子部4とステム5とは熱硬化性樹脂等の接着剤で固定されている。
【0018】
また、ステム5とケース1も熱硬化性樹脂等の接着剤で固定されている。センサ素子部4とステム5が、ケース1に固定されることにより、測定圧力室3から導入される測定圧力が感圧素子4aの裏面(ガラス台座4b接合側の面)に伝わることが可能になる。
【0019】
また、ケース1の凹部には、センサ素子部4とステム5の固定部及びステム5とケース1の固定部の気密性をより一層高めるために、例えば熱硬化性樹脂等の接着剤6が充填されており、さらに、センサ素子部4の耐湿性向上のために、シリコンゲル7が充填されている。基準圧力室2の上面は、例えばPBT等の樹脂よりなるリッド(蓋)8により閉鎖されている。このリッド8は接着剤9により気密固定されている。
【0020】
また、ケース1の一端側の表面には、大気圧(環境圧力)を導入するための大気圧導入口(本発明でいう導入口)10が、ケース1の外部に開口して形成されており、この大気圧導入口10の外側には、樹脂等よりなる多孔質シート状の撥水フィルタ(本発明でいうフィルタ部)12が、大気圧導入口10に近接して取り付け固定されている。
【0021】
そして、ケース1内には、大気圧導入口10から基準圧力室2側へ延びる大気圧導入通路11が形成されており、大気圧導入通路11と基準圧力室2とは、リッド8とケース1との隙間によって連通している。こうして、基準圧力室2は大気圧導入口10及び大気圧導入通路11を介して、大気中に開放されている。
【0022】
大気圧導入口10は、図4及び図5に示す様に、枠20にて区画された複数個(図示例では3個)の開口部21の集合体により構成されている。ここで、大気圧導入通路11のうち、大気圧導入口10から基準圧力室2側(図4(b)中の左右方向)に延びる通路を第1の通路11a、この第1の通路11aからリッド8側(図4(b)中の上下方向)に延びる通路を第2の通路とする。そして、例えば、複数個の開口部21に対応して複数の第1の通路11aを並列に設け、第2の通路11bを1個設け、各第1の通路11aを第2の通路11bに合流させた構成とすることができる。
【0023】
撥水フィルタ12は、例えば多孔質のシート状に成形されたフッ素系樹脂(ポリ4フッ化エチレン(PTFE)等)に撥水処理を施した周知のものである。この撥水フィルタ12は、大気圧導入口10の外周壁形状に対応した枠形状(本例では矩形状)をなすフィルタ固定部材(スペーサ)13により、ケース1に組付固定されている。なお、フィルタ固定部材13の材質は何でも良いが、本例では、ケース1と同材質としている。
【0024】
撥水フィルタ12の組付は、例えば、撥水フィルタ12を大気圧導入口10を覆うようにケース1に乗せ、フィルタ固定部材13によって、撥水フィルタ12と大気圧導入口10の外壁とを挟み込むように圧入固定させ、フィルタ固定部材13を取れないようにするため、エポキシ樹脂等よりなる接着剤14により、該固定部材13をケース1に接着する。こうして、撥水フィルタ12とケース1とがシールされ、空気の流れを許容しつつ、基準圧力室2内への塵埃や水などの通過を阻止するようにしている。
【0025】
また、図4(b)及び図5に示す様に、複数個の開口部21を区画する枠20には、ケース1の外部側へ突出する突起部22が形成されており、撥水フィルタ12のフィルタ面は突起部22の先端に接して配置されている。これにより、フィルタ面は、ケース1の外部に向かう凸面形状となっている。
【0026】
また、この突起部22のパターンは、図5にてハッチング(断面ではない)で示す様に、各開口部21の開口縁部の一部には形成されておらず、そのため、突起部の非形成部においては、枠20とフィルタ面との間に隙間部23が形成される。そして、大気圧は、撥水フィルタ12のフィルタ面を通して、隙間部23から、各開口部21に導入することができるようになっている。
【0027】
また、ステム5を介してケース1に固定されている感圧素子4aにおける検出信号出力用の出力端子は、ターミナル15にボンディングワイヤ16を介して接続されており、感圧素子4aが検出した信号を、外部(例えば自動車のECU等)に取り出すことが可能になっている。
【0028】
次に、圧力センサ100の製造方法について、簡単に説明する。まず、PBTやPPS等の樹脂を型成形することによりケース1を作製する。このとき、ターミナル15は同時にインサート成形される。また、作製されたケース1に対して、撥水フィルタ12を、上述の組付方法により固定する。次に、ケース1の圧力導入部1aにOリング17及び保持部材18を組み付ける。
【0029】
次に、感圧素子4aをガラス台座4bに接着してセンサ素子部4を形成し、このセンサ素子部4のガラス台座4bをステム5に接着し、さらに、ステム5をケース1の上記凹部に接着する。これにより、ケース1の凹部内において、基準圧力室2と測定圧力室3とが区画形成される。次に、センサ素子部4の感圧素子4aにおける出力端子とターミナル15とをワイヤボンディングし、ワイヤ16にて結線する。
【0030】
次に、ケース1の凹部における基準圧力室2側に接着剤6を注入、充填し、加熱処理等により硬化する。次に、センサ素子部4及びワイヤボンディング部分を被覆するようにシリコーンゲル7を注入、充填し、硬化する 次に、基準圧力室2の上面にリッド8を接着剤9で固定し、基準圧力室2を気密封止する。こうして、上記圧力センサ100が出来上がる。
【0031】
かかる圧力センサ100は、圧力導入部1aをOリング17を介してシールするように上記相手側部材に接続され、使用状態となる。そして、被検出体(燃料タンク)からの測定圧力が、導入路1bから測定圧力室3に導入され、ステム5の中空部、ガラス台座4bの貫通穴から感圧素子4aの裏面に伝達される。感圧素子4aに伝達された測定圧力は、上述のように、基準圧力室2から導入される大気圧(環境圧力)との差圧として検出され、ボンディングワイヤ16、ターミナル15を介して外部に取り出される。
【0032】
ところで、本実施形態によれば、撥水フィルタ(フィルタ部)12が取り付けられた大気圧導入口10を、枠20にて区画された複数個の開口部21の集合体により構成しているため、従来のように、大気圧導入口10を単一の開口部とした場合に比べて、枠20の存在により、ここを流れる大気中の水分と接する面積が大きくなり、僅かな水分でも結露が促進される。その結果、撥水フィルタ12において水分が集められて止まり、該フィルタ12よりも内部へ水分が侵入しにくくなるため、フィルタ部における水分除去性能を向上させることができる。そのため、より水分が落ちやすくなり、水分の除去をより促進することができる。
【0033】
例えば、燃料タンクに取り付けられた圧力センサ100においては、自動車の雨天走行時に車輪から巻き上げられる水により、被水が激しい。そのような環境にある場合であっても、本圧力センサ100によれば、撥水フィルタ12における水分の除去が十分に行われるため、センサの機能が損なわれることはない。
【0034】
さらに、本実施形態では、枠20と撥水フィルタ12のフィルタ面との間に大気圧(環境圧力)を導入可能な隙間部23を形成しているため、万一、該フィルタ面が目詰まりしても、代わりに隙間部23から大気圧をセンサ素子部4へ導くことができ、好ましい。
【0035】
例えば、図6に示す様に、万一、開口部20を覆うように撥水フィルタ21のフィルタ面に泥等の異物K1が付着したとすると、この付着部におけるフィルタ面は目詰まりする。ここで、もし、隙間部23が無いと、異物K1にて覆われた開口部20は閉塞してしまう。その点、図6中、斜線ハッチングにて示す様に、隙間部23が存在すれば、外部と開口部21との連通は確保されるため、フィルタ面の全域に異物が付着して塞がらない限り、圧力センサ100において大気圧の導入路の閉塞を防止できる。
【0036】
(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、大気圧と測定対象圧力との差圧を検出する相対圧センサについて、本発明を適用したが、大気圧(環境圧力)をセンサ素子部へ導入し、大気圧を絶対圧として測定する圧力センサにも適用できる。
【0037】
要するに、本発明は、ケース内に配設されたセンサ素子部に対して、ケース外部の環境圧力をケースに設けられたフィルタ部を介して導入するようにした圧力センサにおいて、ケースの表面に形成されフィルタ部が取り付けられた導入口を、枠にて区画された複数個の開口部の集合体により構成したことを要部とするものであるから、他の部分は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る圧力センサの全体構成を示す概略断面図である。
【図2】図1中のA矢視図である。
【図3】図1中のセンサ素子部の拡大図である。
【図4】図1中の圧力センサにおけるフィルタ部の詳細構成を示す図である。
【図5】図1に示す圧力センサの大気圧導入口の詳細構成図である。
【図6】隙間部の作用効果を示す説明図である。
【符号の説明】
1…ケース、4…センサ素子部、10…大気圧導入口、12…撥水フィルタ、20…枠、21…開口部、22…突起部、23…隙間部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor that introduces an environmental pressure outside a case into a sensor element portion in the case through a filter portion provided in the case, and more particularly to a pressure sensor that is applied to a severely wet environment. Is preferred.
[0002]
[Prior art]
As this type of pressure sensor, one described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-43084 has been proposed. In this case, a sensor element portion for pressure detection is provided in a case capable of introducing an environmental pressure (atmospheric pressure) and a pressure to be measured, and a differential pressure between these two pressures is detected. A filter unit (water repellent filter) for removing dust, moisture, etc. in the atmosphere is interposed in the passage through which the environmental pressure is introduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, a filter portion for removing foreign substances and moisture has been attached to the pressure introduction path, but intrusion of moisture is inevitable, and further moisture removal is required. For example, in a pressure sensor attached to an object to be detected such as a fuel tank of an automobile, when the environment becomes extremely wet, such as rain water, it is easy for moisture to pass through the filter part in the conventional sensor, and the sensor functions. The possibility of not doing so increases.
[0004]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a pressure sensor in which an environmental pressure outside the case is introduced to the sensor element portion disposed in the case through the filter portion provided in the case. It aims at improving the moisture removal performance in a part.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Conventionally, the introduction path of the environmental pressure provided with the filter portion has been a single hole (opening). However, the present invention is configured by forming the introduction passage from a plurality of openings partitioned by a frame. This is made by paying attention to the idea that the moisture in the pressure medium will not penetrate into the sensor element portion if the contact area with the substrate is increased and condensation is promoted.
[0006]
That is, in the first aspect of the present invention, the inlet (10) for introducing the environmental pressure that opens to the outside is formed on the surface of the case (1), and the filter portion (12) is attached to the inlet. Furthermore, the introduction port is configured by an assembly of a plurality of openings (21) partitioned by a frame (20).
[0007]
According to the present invention, compared to the case where the inlet is a single opening, there is a frame that divides a plurality of openings, so that the area in contact with moisture increases, and even a slight amount of moisture causes condensation in the filter portion. Promoted. As a result, moisture stops in the filter portion, and moisture becomes less likely to enter the inside of the filter portion, so that the moisture removal performance in the filter portion can be improved.
[0008]
Further, according to the present invention, a frame (20), protruding portions protruding to the outside of the case (1) forming a (22), disposed in contact with the filter surface of the filter unit (12) to the tip of the protrusion Thus, a gap (23) capable of introducing environmental pressure is formed between the frame and the filter surface. Since the environmental pressure can be introduced into the gap portion, it is preferable that the environmental pressure can be guided from the gap portion to the sensor element portion (4) instead if the filter surface is clogged.
[0009]
In addition, the code | symbol in the parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
As shown in FIG. 1, a
[0014]
An O-
[0015]
As shown in FIG. 3, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
In addition, the concave portion of the
[0020]
Further, an atmospheric pressure introduction port (introduction port in the present invention) 10 for introducing atmospheric pressure (environmental pressure) is formed on the surface of one end side of the
[0021]
An atmospheric
[0022]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0023]
The
[0024]
The water-
[0025]
As shown in FIGS. 4B and 5, the
[0026]
Further, as shown by hatching (not a cross section) in FIG. 5, the pattern of the
[0027]
The output terminal for detecting signal output in the pressure sensitive element 4a fixed to the
[0028]
Next, a method for manufacturing the
[0029]
Next, the pressure-sensitive element 4a is bonded to the
[0030]
Next, the adhesive 6 is injected and filled into the
[0031]
The
[0032]
By the way, according to the present embodiment, the
[0033]
For example, in the
[0034]
Furthermore, in this embodiment, since the
[0035]
For example, as shown in FIG. 6, if a foreign matter K1 such as mud adheres to the filter surface of the
[0036]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the present invention is applied to the relative pressure sensor that detects the differential pressure between the atmospheric pressure and the measurement target pressure. However, the atmospheric pressure (environmental pressure) is introduced into the sensor element unit, and the atmospheric pressure is absolute. It can also be applied to pressure sensors that measure pressure.
[0037]
In short, the present invention is formed on the surface of the case in the pressure sensor in which the environmental pressure outside the case is introduced to the sensor element portion arranged in the case through the filter portion provided in the case. Since the main part is that the inlet to which the filter part is attached is constituted by an assembly of a plurality of openings partitioned by a frame, other parts can be appropriately changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
3 is an enlarged view of a sensor element portion in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing a detailed configuration of a filter unit in the pressure sensor in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a detailed configuration diagram of an atmospheric pressure introduction port of the pressure sensor shown in FIG. 1;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the effect of the gap.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ケースの表面には外部に開口する前記環境圧力を導入するための導入口(10)が形成されており、
前記フィルタ部はこの導入口に取り付けられており、
前記導入口は、枠(20)にて区画された複数個の開口部(21)の集合体により構成されており、
前記枠(20)には、前記ケース(1)の外部側へ突出する突起部(22)が形成され、前記フィルタ部(12)のフィルタ面は、前記突起部の先端に接して配置されており、
前記枠と前記フィルタ面との間には、環境圧力を導入可能な隙間部(23)が形成されていることを特徴とする圧力センサ。The environmental pressure outside the case is introduced to the sensor element portion (4) for pressure detection disposed in the case (1) through the filter portion (12) provided in the case. In the pressure sensor,
An inlet (10) for introducing the environmental pressure that opens to the outside is formed on the surface of the case,
The filter part is attached to the inlet,
The introduction port is constituted by an aggregate of a plurality of openings (21) partitioned by a frame (20) ,
The frame (20) is formed with a protrusion (22) that protrudes to the outside of the case (1), and the filter surface of the filter part (12) is disposed in contact with the tip of the protrusion. And
A gap sensor (23) capable of introducing environmental pressure is formed between the frame and the filter surface .
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