JP6693995B2 - Pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、感圧素子がハウジングに組み込まれた構造の圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor having a structure in which a pressure sensitive element is incorporated in a housing.
従来から、ガス、液体等の圧力媒体（流体）の圧力を測定する圧力センサは、圧力媒体の圧力に応じて電気信号を出力する感圧素子（センサチップ）と、圧力媒体を感圧素子まで導入するための管状部が形成されたハウジングとを有する構成のものが多く提供されている（例えば特許文献１）。
この種の圧力センサにおいて、感圧素子はハウジングの管状部内側の貫通孔の片端に配置してハウジングに組み込まれる。感圧素子はその感圧部の中心をハウジングの管状部内側の貫通孔の中心軸線に位置合わせしてハウジングに組み込まれることが一般的である。
BACKGROUND ART Conventionally, a pressure sensor that measures the pressure of a pressure medium (fluid) such as gas or liquid has a pressure-sensitive element (sensor chip) that outputs an electric signal according to the pressure of the pressure medium and a pressure-sensitive element that detects the pressure medium. A large number of structures having a housing having a tubular portion for introduction are provided (for example, Patent Document 1).
In this type of pressure sensor, the pressure sensitive element is arranged in one end of the through hole inside the tubular portion of the housing and is incorporated in the housing. The pressure-sensitive element is generally incorporated in the housing with the center of the pressure-sensitive portion aligned with the central axis of the through hole inside the tubular portion of the housing.
しかしながら、圧力媒体の流体中には微細な異物（例えば微細な砂粒、金属粉等の粉体など）が含まれることがある。このため、従来構成の圧力センサでは、長期間使用した場合に感圧素子の感圧部に異物が堆積して測定機能（測定精度等）が低下することがある。
また、圧力媒体中の異物が高速で感圧素子の感圧部に衝突した場合には、その衝撃によって感圧部が損傷、破壊されることもある。
However, the fluid of the pressure medium may contain fine foreign matter (for example, fine sand grains, powder such as metal powder). For this reason, in the pressure sensor of the conventional configuration, when used for a long period of time, foreign matter may accumulate on the pressure-sensitive portion of the pressure-sensitive element and the measurement function (measurement accuracy or the like) may deteriorate.
Further, when foreign matter in the pressure medium collides with the pressure sensitive portion of the pressure sensitive element at high speed, the impact may damage or destroy the pressure sensitive portion.
本発明の態様が解決しようとする課題は、感圧素子の寿命延長を実現できる圧力センサを提供することである。 The problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a pressure sensor capable of extending the life of the pressure-sensitive element.
上記課題を解決するために、本発明では以下の態様を提供する。
第１の態様の圧力センサは、ハウジングと、前記ハウジングに設けられた感圧素子とを有し、前記ハウジングは、前記感圧素子を支持する素子支持壁と、前記素子支持壁の前記感圧素子が配置される素子配置面とは逆側の面から突出された管状部とを有し、前記素子支持壁には、前記素子支持壁を貫通して圧力媒体が通される前記管状部内側の流路孔に連通する貫通孔が形成され、前記感圧素子は前記素子支持壁の前記貫通孔の前記素子配置面側の開口部を塞ぐように配置され、前記流路孔の流路は前記管状部の突端に開口する開口端を有し且つその軸線方向全長にわたって一定断面寸法で延在形成され、前記貫通孔は前記流路孔に比べて小さい断面寸法で形成され、前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は前記流路孔の軸線を回避した位置に形成され、前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記流路孔の軸線とは逆側の全体が前記素子支持壁における前記流路孔の内周面に対応する所に位置して前記流路孔の内周面に沿って延在し、前記流路孔の内周面周方向に沿う方向の寸法が前記流路孔の軸線に垂直の方向の寸法に比べて大きい細長形状の矩形状で前記流路孔におけるその内周面付近のみに連通するように形成されている。
前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記流路孔の軸線に対して、前記流路孔におけるその軸線から前記流路孔内周面までの最小離間距離の２０％以上の離間距離を確保して、前記流路孔の軸線から離間させて形成されていても良い。
前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記管状部流路孔の軸線回り方向に前記管状部流路孔の軸線を中心とする１０〜４５度の角度範囲内に存在するように形成されていても良い。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following aspects.
A pressure sensor according to a first aspect includes a housing and a pressure-sensitive element provided in the housing, the housing including an element support wall that supports the pressure-sensitive element, and the pressure-sensitive element of the element support wall. An element placement surface on which the element is placed, and a tubular portion protruding from a surface opposite to the element placement wall, wherein the element support wall has a tubular portion inside through which the pressure medium passes through the element support wall. A through hole communicating with the flow path hole is formed, the pressure-sensitive element is arranged so as to close the opening on the element placement surface side of the through hole of the element support wall, and the flow path of the flow path hole is The tubular portion has an opening end that opens to the projecting end and extends over the entire length in the axial direction of the tubular portion with a constant cross-sectional dimension, and the through hole is formed with a smaller cross-sectional dimension than the flow path hole. The opening on the side of the flow path hole is located at a position avoiding the axis of the flow path hole. The passage-side opening of the through-hole is located at a position where the entire side opposite to the axis of the passage hole corresponds to the inner peripheral surface of the passage hole in the element support wall. And an elongated shape extending along the inner peripheral surface of the flow path hole and having a dimension in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the flow path hole larger than a dimension in a direction perpendicular to the axis of the flow path hole. The rectangular shape is formed so as to communicate only with the vicinity of the inner peripheral surface of the flow path hole.
The opening of the through hole on the side of the flow path is separated from the axis of the flow path by 20% or more of the minimum separation distance from the axis of the flow path to the inner peripheral surface of the flow path. It may be formed so as to secure a distance and be separated from the axis of the flow path hole.
The opening of the through hole on the side of the flow path hole is present in an angular range of 10 to 45 degrees around the axis of the flow path hole of the tubular portion in the direction around the axis of the flow path hole of the tubular portion. It may be formed.
本発明の態様に係る圧力センサによれば、管状部の流路孔に連通する支持壁の貫通孔の流路孔側の開口部が流路孔の軸線を回避した位置に形成されている構成により、管状部の流路孔から支持壁の貫通孔への異物の進入を少なく抑えることができる。また、管状部の流路孔に連通する支持壁の貫通孔の流路孔側の開口部が流路孔の軸線を回避した位置に形成されている構成であれば、流路孔の断面（流路孔軸線に垂直の断面）中央を高速で移動する異物が感圧素子に衝突することを回避できる。
このため、本発明の態様に係る圧力センサによれば、圧力媒体中の異物の堆積や衝突による感圧素子の機能低下や機能喪失を防ぐことができ、感圧素子の寿命延長を容易に実現できる。
According to the pressure sensor of the aspect of the present invention, the opening on the side of the flow path of the through hole of the support wall communicating with the flow path of the tubular portion is formed at a position avoiding the axis of the flow path. Thus, it is possible to suppress the entry of foreign matter into the through hole of the support wall from the flow path hole of the tubular portion. Further, if the configuration is such that the opening on the side of the flow path of the through hole of the support wall communicating with the flow path of the tubular portion is formed at a position avoiding the axis of the flow path, the cross section of the flow path ( It is possible to prevent foreign matter moving at high speed in the center of the cross section perpendicular to the axis of the flow path hole from colliding with the pressure sensitive element.
Therefore, according to the pressure sensor of the aspect of the present invention, it is possible to prevent the function deterioration or the function loss of the pressure sensitive element due to the accumulation or collision of the foreign matter in the pressure medium, and easily realize the extension of the life of the pressure sensitive element. it can.
以下、本発明の実施形態に係る圧力センサについて、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示す実施形態の圧力センサ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１に設けられた感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３とを有する。
また、圧力センサ１０は、ハウジング１１に取り付けられたリードフレーム１４も有している。
Hereinafter, a pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
The
ハウジング１１は、感圧素子１２を支持する素子支持壁１１ａと、素子支持壁１１ａの感圧素子１２が配置される素子配置面１１ｂとは逆側の面１１ｃ（外側主面）から突出された管状部１１ｄとを有する。
また、ハウジング１１は、素子支持壁１１ａの外周部全周から素子配置面１１ｂ側に突出された側壁部１１ｅも有している。
The
The
図１〜図３に示すように、管状部１１ｄは、素子支持壁１１ａの外側主面１１ｃから外側主面１１ｃに垂直に突出された突筒部である。
素子支持壁１１ａには、その厚みを貫通して管状部１１ｄ内側の流路孔１１ｆ（以下、管状部流路孔、とも言う）に連通する貫通孔１１ｇが形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
素子支持壁１１ａの貫通孔１１ｇを、以下、支持壁貫通孔とも言う。
支持壁貫通孔１１ｇは、その延在方向片端を素子支持壁１１ａの管状部流路孔１１ｆに臨む部分１１ｈ（以下、孔底形成壁部、とも言う）に開口させて形成されている。
管状部流路孔１１ｆは、素子支持壁１１ａから突出する管状部１１の突端に開口端を有する。孔底形成壁部１１ｈは、管状部流路孔１１ｆの開口端から見て管状部流路孔１１ｆの孔奥に位置し、管状部流路孔１１ｆの孔底面を形成する。管状部流路孔１１ｆは、管状部１１突端側の開口端から孔底形成壁部１１ｈまで延在している。
The through
The support wall through
The tubular portion
支持壁貫通孔１１ｇは管状部流路孔１１ｆに比べて小さい断面（各孔についてその軸線に垂直の断面。以下同）寸法で形成されている。
図１〜図３に例示した圧力センサ１０の管状部流路孔１１ｆ及び支持壁貫通孔１１ｇは断面円形で延在形成されている。支持壁貫通孔１１ｇは管状部流路孔１１ｆに比べて径小に形成されている。また、図１〜図３の管状部流路孔１１ｆ及び支持壁貫通孔１１ｇは、それぞれ、軸線方向全長にわたって一定断面寸法で延在形成されている。
The support wall through
The tubular portion
図２、図３に例示した圧力センサ１０の管状部流路孔１１ｆ及び支持壁貫通孔１１ｇは、それぞれの軸線が互いに平行になるように形成されている。
支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ側の開口部（素子支持壁１１ａの外側主面１１ｃに開口する開口部）は、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから離間され、管状部流路孔１１ｆの断面（管状部流路孔１１ｆ軸線に垂直の断面）中心付近を回避した位置に形成されている。
The tubular portion
The opening of the support wall through-
感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３は、素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂに接着剤による接着固定等によって取り付けられている。
素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂは、素子支持壁１１ａの外周全周に設けられた側壁部１１ｅによって囲まれた内側に位置する。感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３は、素子支持壁１１ａと側壁部１１ｅとによって囲まれた内側の領域１５（素子収容領域）に配置されている。
The pressure
The
リードフレーム１４はハウジング１１の側壁部１１ｅに固定されている。リードフレーム１４は側壁部１１ｅの厚みを貫通して設けられている。
図４に示すように、リードフレーム１４は側壁部１１ｅから素子収容領域１５へ突出された内側突出部１４ａと、側壁部１１ｅから外側（素子収容領域１５とは逆側）へ突出された外側突出部１４ｂとを有する。
感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３は、金属ワイヤ１６を介してリードフレーム１４の内側突出部１４ａと電気的に接続されている。
感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３は、リードフレーム１４の外側突出部１４ｂに接続される電気回路等とリードフレーム１４を介して電気的に接続される。
The
As shown in FIG. 4, the
The pressure
The pressure
図２、図４に示すように、感圧素子１２は、板状に形成されたセンサチップであり、素子支持壁１１ａの貫通孔１１ｇの素子配置面１１ｂ側の開口部を塞いで素子支持壁１１ａに取り付けられる。感圧素子１２は、その片面の感圧部を素子支持壁１１ａの貫通孔１１ｇに臨ませて素子支持壁１１ａに取り付けられる。
圧力センサ１０は、管状部流路孔１１ｆと支持壁貫通孔１１ｇとで構成される圧力媒体収容領域１７内の圧力媒体の圧力を感圧素子１２によって測定する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the pressure-
The
感圧素子１２は、素子支持壁１１ａとの間からの圧力媒体の漏出防止のために、例えば素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂとの間にＯリング等を挟み込んで素子配置面１１ｂとの間のシール性を確保して素子支持壁１１ａに取り付けることがより好適である。
In order to prevent the pressure medium from leaking from between the pressure-
管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体は、圧力媒体収容領域１７内の圧力媒体に管状部流路孔１１ｆの開口端から作用する圧力の変動によって、管状部流路孔１１ｆ軸線方向に移動可能である。
ところで、管状部流路孔１１ｆの開口端から作用する圧力の変動によって管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体が管状部流路孔１１ｆ軸線方向に移動する場合、流体力学的性質から必然的に管状部流路孔１１ｆ内周面から管状部流路孔１１ｆ軸線に向かう速度分布が生まれる。すなわち、管状部流路孔１１ｆの開口端から作用する圧力の変動による管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度は、圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ内周面と接する部分が最も遅く、管状部流路孔１１ｆ内周面から管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐ側に行くにしたがって速い傾向となる。
そのため管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体中に存在する異物は管状部流路孔１１ｆの断面中心付近（管状部流路孔１１ｆ軸線付近）を移動する頻度が高くなる。
The pressure medium in the tubular portion
By the way, when the pressure medium in the tubular
Therefore, the foreign matter existing in the pressure medium in the tubular portion
図１〜図３に示すように、圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから離間され、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を回避した位置に形成されている。支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ側の開口部は、孔底形成壁部１１ｈの外周部に位置する。管状部流路孔１１ｆの断面中心付近の開口端とは逆の側には孔底形成壁部１１ｈが存在する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the support wall through
この圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動によって管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動した異物は感圧素子１２に衝突せず孔底形成壁部１１ｈに衝突する。また、この圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動した異物の感圧素子１２の感圧部への付着、堆積も防ぐことができる。
このため、圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動した異物の感圧素子１２への衝突や付着、堆積による感圧素子１２の機能低下や機能喪失を防ぐことができ、圧力測定機能の安定維持及び寿命延長を実現できる。
In this
For this reason, in the
特許文献１のように感圧素子がその感圧部の中心をハウジングの管状部内側の貫通孔の中心軸線に位置合わせしてハウジングに組み込まれた従来構造の圧力センサでは、貫通孔内の圧力媒体には貫通孔の感圧素子とは逆側の開口端から作用する圧力の変動によって、貫通孔内周面から貫通孔軸線側に行くにしたがって貫通孔軸線方向への移動速度が速く（高く）なる速度分布が生じる。その結果、貫通孔内周面付近に比べて貫通孔軸線付近の方が貫通孔内の異物が移動する頻度が高くなる。しかも、貫通孔開口端から貫通孔内の圧力媒体に作用する圧力の変動による貫通孔内の圧力媒体及び異物の貫通孔軸線方向への移動速度は、貫通孔内周面付近に比べて貫通孔軸線付近の方が速い。 In the pressure sensor of the conventional structure in which the center of the pressure-sensitive element is incorporated in the housing by aligning the center of the pressure-sensitive portion with the central axis of the through-hole inside the tubular portion of the housing as in Patent Document 1, the pressure in the through-hole is reduced. Due to the fluctuation of the pressure acting on the medium from the opening end of the through-hole opposite to the pressure-sensitive element, the moving speed in the through-hole axial direction becomes faster (higher) from the inner peripheral surface of the through-hole toward the through-hole axis. ) Is generated. As a result, the foreign matter in the through hole moves more frequently in the vicinity of the through hole axis than in the vicinity of the inner peripheral surface of the through hole. Moreover, the moving speed of the pressure medium and the foreign matter in the through hole in the axial direction of the through hole due to the fluctuation of the pressure acting on the pressure medium in the through hole from the opening end of the through hole is higher than that in the vicinity of the inner peripheral surface of the through hole. Faster near the axis.
本発明者は、鋭意検証等の結果、従来構造の圧力センサにおける感圧素子の感圧部の損傷、破壊は、圧力センサを長期間使用した場合に、貫通孔軸線付近を移動する異物の感圧素子の感圧部への衝突が繰り返され、感圧素子の感圧部の貫通孔軸線上に位置する部分が局所的に損傷または破壊されることにより生じることを把握した。
また、感圧素子のその感圧部への異物の付着、堆積による圧力測定機能の低下は、圧力センサの長期間の使用により、感圧素子の感圧部の貫通孔軸線上に位置する部分への異物の付着、堆積が局所的に多くなって引き起こされる。
As a result of earnest verification, etc., the present inventor has found that damage or destruction of the pressure-sensitive portion of the pressure-sensitive element in the pressure sensor having the conventional structure is due to the detection of foreign matter moving near the axis of the through-hole when the pressure sensor is used for a long period of time. It was understood that the collision of the pressure sensitive element with the pressure sensitive portion was repeated, and the portion of the pressure sensitive element of the pressure sensitive element located on the axis of the through hole was locally damaged or destroyed.
Also, the deterioration of the pressure measurement function due to the adhesion and accumulation of foreign matter on the pressure-sensitive portion of the pressure-sensitive element is caused by the use of the pressure sensor for a long period of time at the portion located on the through-hole axis of the pressure-sensitive element. This is caused by the local increase in adhesion and deposition of foreign matter on the surface.
これに対して、本発明に係る実施形態の圧力センサ１０は、図２、図３に示すように、支持壁貫通孔１１ｇが、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから離間され、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を回避した位置に形成されている構成を採用している。このため、圧力センサ１０は、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動によって管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動した異物の感圧素子１２への衝突を回避でき、感圧素子１２の圧力測定機能を安定に維持できる。
On the other hand, in the
圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動によって支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動も生じる。
また、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したときの支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、仮に、管状部流路孔１１ｆ内において支持壁貫通孔１１ｇの延長上に位置する領域に存在する圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度が均等である場合、圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ内周面と接する部分が最も遅く、支持壁貫通孔１１ｇ内周面から支持壁貫通孔１１ｇの軸線Ｐ側に行くにしたがって速い分布を生じる。
In the
Further, the moving speed of the pressure medium in the support wall through
但し、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度の影響を受ける。
However, the moving speed of the pressure medium in the support wall through
管状部流路孔１１ｆ内において管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐを回避して形成された支持壁貫通孔１１ｇの延長上に位置する領域を、以下、支持壁貫通孔延長領域、とも言う。
管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したとき、支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、具体的には、管状部流路孔１１ｆの支持壁貫通孔延長領域に位置する圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度の影響を受ける。
The region located on the extension of the support wall through
When the pressure acting on the pressure medium in the tubular portion
管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したとき、管状部流路孔１１ｆの支持壁貫通孔延長領域に存在する圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度は、管状部流路孔１１ｆ軸線付近の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度よりも遅い。
このため、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、支持壁貫通孔１１ｇの軸線付近でも管状部流路孔１１ｆ軸線付近の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度よりも遅くなる。
When the pressure acting on the pressure medium in the tubular portion
Therefore, the moving speed of the pressure medium in the support wall through
図２、図３に示す圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇは、その内周面（支持壁貫通孔１１ｇ外周）が、素子支持壁１１ａにおける管状部流路孔１１ｆの内周面の仮想延長に接するように形成されている。つまり、支持壁貫通孔１１ｇの内周面（支持壁貫通孔１１ｇ外周）は、ハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈの外周に接するように形成されている。
また、支持壁貫通孔１１ｇの断面サイズは管状部流路孔１１ｆの断面サイズに比べて格段に小さい。図２、図３に示す圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇの内径（直径）は管状部流路孔１１ｆの断面半径の６０％以下である。また、図２、図３に示す圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから、管状部流路孔１１ｆの断面半径の４０％以上の離間距離を確保して形成されている。
図２、図３に示す圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇの支持壁貫通孔延長領域は、その全体が管状部流路孔１１ｆの外周部に位置する。
The inner peripheral surface (outer periphery of the support wall through
Moreover, the cross-sectional size of the support wall through
The entire support wall through hole extension region of the support wall through
管状部流路孔１１ｆの外周部は、管状部流路孔１１ｆ断面において、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度が最も遅い部分を含む領域である。
このため、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、管状部流路孔１１ｆ軸線付近の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度よりも遅くなる。
The outer peripheral portion of the tubular portion
Therefore, the moving speed of the pressure medium in the support wall through
管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したとき、管状部流路孔１１ｆに比べて断面サイズが小さい支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に比べて支持壁貫通孔１１ｇの流路抵抗の影響を受けやすい。このため、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したとき、支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度は、管状部流路孔１１ｆ軸線付近の圧力媒体の管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度よりも遅くなる。
When the pressure acting on the pressure medium in the tubular portion
また、管状部流路孔１１ｆ内において支持壁貫通孔１１ｇの延長上の領域に存在する圧力媒体の、管状部流路孔１１ｆ開口端から作用する圧力の変動による管状部流路孔１１ｆ軸線方向の移動速度は均等ではなく、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから距離が近いほど速い。
このため、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したとき、支持壁貫通孔１１ｇ内の圧力媒体の支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度については、支持壁貫通孔１１ｇ内周面から支持壁貫通孔１１ｇ軸線に向かう速度分布が生じにくい。支持壁貫通孔１１ｇ断面における圧力媒体の移動速度のばらつきは、管状部流路孔１１ｆ断面における圧力媒体の移動速度のばらつきよりも小さい。
また、圧力センサ１０を長期間使用した場合に、支持壁貫通孔１１ｇ内では、管状部流路孔１１ｆ内に比べて、軸線付近の異物の移動頻度が高くならない。支持壁貫通孔１１ｇ断面における異物の移動頻度のばらつきは、管状部流路孔１１ｆ断面における異物の移動頻度のばらつきよりも小さい。
In addition, in the tubular portion
Therefore, when the pressure acting on the pressure medium in the tubular
Further, when the
以上のことから、圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が繰り返し変動しても、支持壁貫通孔１１ｇ内の異物が感圧素子１２の感圧部の一部に集中的に衝突を繰り返して、感圧素子１２の感圧部の一部を損傷、破壊することを回避でき、感圧素子１２の圧力測定機能を安定に維持できる。
また、図２、図３に示すように、支持壁貫通孔１１ｇが管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐから離間され、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を回避した位置に形成されている構成では、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動する異物が感圧素子１２の感圧部に付着、堆積することを防ぐことができる。
したがって、圧力センサ１０では、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動した異物の感圧素子１２への衝突や付着、堆積による感圧素子１２の機能低下や機能喪失を防ぐことができ、圧力測定機能の安定維持及び寿命延長を実現できる。
From the above, in the
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the support wall through
Therefore, in the
圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇは、その外周が、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐ近傍に位置するように形成した構成も採用可能である。
支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆ軸線を回避した位置に形成されていれば、例えば支持壁貫通孔１１ｇの流路孔１１ｆ軸線からの離間距離が微小でゼロに近くても良い。
The support wall through
As long as the support wall through
支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ軸線からの離間距離が微小でゼロに近くても、支持壁貫通孔１１ｇはその全体が管状部流路孔１１ｆ軸線を回避した位置にある。このため、圧力センサ１０は、長期間使用しても、管状部流路孔１１ｆ軸線付近を移動する異物の感圧素子１２に対する衝突頻度を、従来構造の圧力センサにおける貫通孔軸線付近を移動する異物の感圧素子に対する衝突頻度に比べて大幅に減少できる。
Even if the distance between the support wall through
また、支持壁貫通孔１１ｇの内周面近傍では、圧力媒体に支持壁貫通孔１１ｇ内周面との接触による流動抵抗が作用することから、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による圧力媒体の移動速度が抑制される。
圧力センサ１０は、管状部流路孔１１ｆから支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ軸線に近い所に位置する内周面の近傍に進入した異物の、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による支持壁貫通孔１１ｇ軸線方向の移動速度を、感圧素子１２の損傷や破壊を生じないレベルの低速に抑えることが可能である。このため、異物の衝突による感圧素子１２の損傷や破壊を防止できる。
Further, in the vicinity of the inner peripheral surface of the support wall through
The
また、支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ軸線からの離間距離が微小でゼロに近い場合でも、支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆ軸線の周囲における半分に満たない領域にしか存在しない。支持壁貫通孔１１ｇには、管状部流路孔１１ｆの断面中心付近を移動する異物のうち、管状部流路孔１１ｆ軸線の周囲における半分に満たない領域に位置するものしか進入しない。
また、既述の通り、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力が変動したときの、支持壁貫通孔１１ｇ断面における異物の移動頻度のばらつきは、管状部流路孔１１ｆ断面における異物の移動頻度のばらつきよりも小さい。
このため、本発明に係る実施形態の圧力センサ１０では、長期間使用しても、感圧素子１２の感圧部の一部への異物の集中的な付着、堆積が生じにくく、圧力測定機能を安定維持でき、従来構造の圧力センサに比べて寿命を延長できる。
Further, even when the distance between the support wall through
Further, as described above, when the pressure acting on the pressure medium in the tubular
Therefore, in the
管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による、管状部流路孔１１ｆから支持壁貫通孔１１ｇへの異物の進入抑制の点で、支持壁貫通孔１１ｇの管状部流路孔１１ｆ軸線付近からの離間距離は大きいほど好ましい。
支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆ軸線に対して、管状部流路孔１１ｆにおけるその軸線Ｐから管状部流路孔１１ｆ内周面までの最小離間距離の２０％以上の離間距離を確保して、管状部流路孔１１ｆ軸線の軸線から離間させて形成されていることが好ましい。管状部流路孔１１ｆが断面円形の圧力センサ１０については、支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆ軸線に対して、管状部流路孔１１ｆの断面半径の２０％以上の離間距離を確保して、管状部流路孔１１ｆ軸線の軸線から離間させて形成されていることが好ましい。
支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆ軸線に対して、管状部流路孔１１ｆにおけるその軸線Ｐから管状部流路孔１１ｆ内周面までの最小離間距離の２０％以上の離間距離を確保して、管状部流路孔１１ｆ軸線の軸線から離間させて形成されている構成であれば、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による、管状部流路孔１１ｆ軸線付近から支持壁貫通孔１１ｇへの異物の進入防止を容易に実現できる。
The tubular portion
The support wall through-
The support wall through-
圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇは、支持壁貫通孔１１ｇ内の異物の衝突により感圧素子１２の損傷、破壊、感圧素子１２の感圧部の一部への異物の集中的な堆積を回避する点で、出来るだけ、その全体が、管状部流路孔１１ｆ軸線からの距離が大きい所、すなわちハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈの外周側に位置することが好ましい。
例えば、図５に示すように、支持壁貫通孔１１ｇは、ハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈ外周に沿う方向（管状部流路孔１１ｆ内周面周方向に沿う方向）の延在寸法が、管状部流路孔１１ｆ軸線に垂直の方向の寸法よりも大きい細長断面形状のものであっても良い。
図５の支持壁貫通孔１１ｇに符号１１ｉを付記する。
The support wall through
For example, as shown in FIG. 5, the support wall through
図５の支持壁貫通孔１１ｉの管状部流路孔１１ｆ軸線とは逆の側は、その全体がハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈの外周に位置し、管状部流路孔１１ｆの内周面に沿って延在している。
管状部流路孔１１ｆの内周面付近では、圧力媒体に管状部流路孔１１ｆ内周面との接触による流動抵抗が作用して、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の変動による圧力媒体の移動速度が抑制される。
このため、図５のように、ハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈ外周に沿う方向の延在寸法が、管状部流路孔１１ｆ軸線に垂直の方向の寸法よりも大きい細長形状の支持壁貫通孔１１ｉでは、例えば断面円形の支持壁貫通孔１１ｇに比べて、その全体を管状部流路孔１１ｆ軸線から遠い所に存在させることに有利である。
The side of the support wall through
In the vicinity of the inner peripheral surface of the tubular portion
Therefore, as shown in FIG. 5, the elongated support wall penetrating through the
支持壁貫通孔１１ｇの断面形状は、円形に限定されず、矩形、五角形、六角形、八角形等の多角形状や、楕円形等の採用可能である。
但し、支持壁貫通孔１１ｇは、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐ回り方向に管状部流路孔１１ｆ軸線を中心とする１０〜４５度の角度範囲内に存在するように形成することが好ましい。
The cross-sectional shape of the support wall through
However, it is preferable that the support wall through-
管状部流路孔１１ｆの断面形状は、円形に限定されず、矩形、五角形、六角形、八角形等の多角形状や、楕円形等の採用可能である。
図６に管状部流路孔１１ｆの断面形状が矩形の場合を例示した。
The cross-sectional shape of the tubular portion
FIG. 6 illustrates the case where the cross-sectional shape of the tubular portion
素子支持壁１１ａを貫通する貫通孔（支持壁貫通孔）は、管状部流路孔１１ｆの軸線と平行な軸線を中心に素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂ側と管状部流路孔１１ｆ側とに開口するように形成された構成に限定されない。
図７に示すように、圧力センサは、素子支持壁１１ａに、管状部流路孔１１ｆの軸線に対して傾斜した軸線を中心に延在する支持壁貫通孔１１ｊが貫通形成された構成も採用可能である。
The through holes (support wall through holes) penetrating the
As shown in FIG. 7, the pressure sensor also employs a configuration in which the
図７に示す圧力センサ１０Ａは、図１〜図４に示す圧力センサ１０について、管状部流路孔１１ｆの軸線と平行な軸線を中心に素子支持壁１１ａに貫通形成された支持壁貫通孔１１ｇを、管状部流路孔１１ｆの軸線に対して傾斜した軸線を中心に延在する支持壁貫通孔１１ｊに変更したものである。
図７に示す圧力センサ１０Ａの支持壁貫通孔１１ｊ以外の構成は図１〜図４に示す圧力センサ１０と同様である。図７中、図１〜図４に示す圧力センサ１０と同様の構成部分には共通の符号を付し、その説明を簡略化する。
The
The structure of the
感圧素子１２は感圧部が位置する側の面を素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂに当接させ、感圧部を支持壁貫通孔１１ｊの素子配置面１１ｂ側開口部に臨ませて素子支持壁１１ａに取り付けられている。感圧素子１２は、感圧部が位置する側の面が管状部流路孔１１ｆ軸線に垂直の向きで素子支持壁１１ａに支持されている。
感圧素子１２は、支持壁貫通孔１１ｊの軸線が感圧部を通るように支持壁貫通孔１１ｊに対して位置合わせして素子支持壁１１ａの素子配置面１１ｂに取り付けられている。
In the pressure
The pressure-
図７に例示した支持壁貫通孔１１ｊは素子配置面１１ｂ側に行くにしたがって管状部流路孔１１ｆ軸線（具体的にはその仮想延長）に接近するように管状部流路孔１１ｆ軸線に対して傾斜させて形成されている。
但し、支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ軸線に対する傾斜方向は、図７に例示したように、素子配置面１１ｂ側に行くにしたがって管状部流路孔１１ｆ軸線（具体的にはその仮想延長）に接近する向きに限定されず、適宜変更可能である。
また、支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ軸線に対する傾斜角度は９０度未満で適宜設定可能であるが、０度よりも大きく６０度以下であることが好ましい。
The support wall through
However, the inclination direction of the support wall through-
Further, the inclination angle of the support wall through
図７に示す圧力センサ１０Ａの支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ側の開口部は、図１〜図４に示す圧力センサ１０の支持壁貫通孔１１ｇと同様に、その外周の一部が、ハウジング１１の孔底形成壁部１１ｈの外周、すなわち孔底形成壁部１１ｈにおける管状部流路孔１１ｆの内周面に対応する所に位置する。
但し、支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ側開口部の孔底形成壁部１１ｈにおける形成位置（管状部流路孔１１ｆ孔底面における位置）は管状部流路孔１１ｆ軸線を回避した位置であれば良く、適宜変更可能である。
Like the support wall through
However, the formation position of the opening of the support wall through
図７に例示した支持壁貫通孔１１ｊは、孔底形成壁部１１ｈにおいて、支持壁貫通孔１１ｊの軸線方向中央部の断面を支持壁貫通孔１１ｊの軸線方向に投影した領域全体に形成されている。支持壁貫通孔１１ｊのその軸線方向両端部の間の部分は一定断面寸法で延在形成されている。
図７に示す圧力センサ１０Ａの支持壁貫通孔１１ｊは管状部流路孔１１ｆに比べて小さい断面寸法で形成されている。
また、図７に示す圧力センサ１０Ａの支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ側の開口部は、管状部流路孔１１ｆの軸線を回避した位置に形成されている。
このため、図７に示す圧力センサ１０Ａは、管状部流路孔１１ｆ開口端から管状部流路孔１１ｆ内の圧力媒体に作用する圧力の繰り返し変動による、感圧素子１２の感圧部への異物の付着、堆積、異物の衝突による感圧素子１２の感圧部の損傷、破壊、を回避でき、感圧素子１２の圧力測定機能の安定維持及び寿命延長を実現できる。
The support wall through
The support wall through
Further, the opening of the support wall through
Therefore, in the
また、図７に示す圧力センサ１０Ａでは、支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ軸線に対する傾斜方向及び傾斜角度、管状部流路孔１１ｆ孔底面における支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ側開口部の位置によって、素子配置面１１ｂにおける感圧素子１２の設置位置を調整できる。
このため、図７に示す圧力センサ１０Ａは、図１〜図４の圧力センサに比べて、感圧素子１２及び出力制御ＩＣ１３のサイズに応じた設計自由度を向上できる。
Further, in the
Therefore, the
なお、支持壁貫通孔１１ｊの断面形状は、図１〜図６に例示した圧力センサの支持壁貫通孔１１ｇ、１１ｉにて採用可能なものを適用できる。
また、管状部流路孔１１ｆ孔底面における支持壁貫通孔１１ｊの管状部流路孔１１ｆ側開口部は、管状部流路孔１１ｆの軸線Ｐ回り方向に管状部流路孔１１ｆ軸線を中心とする１０〜４５度の角度範囲内に存在するように形成することが好ましい。
The cross-sectional shape of the support wall through
Further, the opening of the support wall through
以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the present invention has been described above based on the best mode, the present invention is not limited to the above-described best mode, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
１０、１０Ａ…圧力センサ、１１…ハウジング、１１ａ…素子支持壁、１１ｂ…素子配置面、１１ｃ…外側主面、１１ｄ…管状部、１１ｅ…（ハウジングの）側壁部、１１ｆ…管状部流路孔、１１ｇ…（素子支持壁の）貫通孔、１１ｈ…孔底形成壁部、１１ｉ…（素子支持壁の）貫通孔、１１ｊ…（素子支持壁の）貫通孔、１２…感圧素子、１３…出力制御ＩＣ、１４…リードフレーム、１４ａ…（リードフレームの）内側突出部、１４ｂ…（リードフレームの）外側突出部、１５…素子収容領域、１６…金属ワイヤ、１７…圧力媒体収容領域、Ｐ…（管状部流路孔の）軸線。 10, 10A ... Pressure sensor, 11 ... Housing, 11a ... Element support wall, 11b ... Element placement surface, 11c ... Outer main surface, 11d ... Tubular part, 11e ... Side wall part (of housing), 11f ... Tubular part channel hole , 11g ... Through hole (on element supporting wall), 11h ... Hole bottom forming wall portion, 11i ... Through hole (on element supporting wall), 11j ... Through hole (on element supporting wall), 12 ... Pressure sensitive element, 13 ... Output control IC, 14 ... Lead frame, 14a ... Inner protrusion (of lead frame), 14b ... Outer protrusion (of lead frame), 15 ... Element accommodating region, 16 ... Metal wire, 17 ... Pressure medium accommodating region, P ... Axis (of the tubular part channel hole).
Claims (3)
前記ハウジングは、前記感圧素子を支持する素子支持壁と、前記素子支持壁の前記感圧素子が配置される素子配置面とは逆側の面から突出された管状部とを有し、
前記素子支持壁には、前記素子支持壁を貫通して圧力媒体が通される前記管状部内側の流路孔に連通する貫通孔が形成され、
前記感圧素子は前記素子支持壁の前記貫通孔の前記素子配置面側の開口部を塞ぐように配置され、
前記流路孔の流路は前記管状部の突端に開口する開口端を有し且つその軸線方向全長にわたって一定断面寸法で延在形成され、
前記貫通孔は前記流路孔に比べて小さい断面寸法で形成され、前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は前記流路孔の軸線を回避した位置に形成され、
前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記流路孔の軸線とは逆側の全体が前記素子支持壁における前記流路孔の内周面に対応する所に位置して前記流路孔の内周面に沿って延在し、前記流路孔の内周面周方向に沿う方向の寸法が前記流路孔の軸線に垂直の方向の寸法に比べて大きい細長形状の矩形状で前記流路孔におけるその内周面付近のみに連通するように形成されている圧力センサ。 A housing, and a pressure-sensitive element provided in the housing,
The housing has an element support wall that supports the pressure-sensitive element, and a tubular portion that is projected from a surface of the element support wall opposite to an element-arrangement surface on which the pressure-sensitive element is arranged,
The element supporting wall is formed with a through hole that communicates with a flow path hole inside the tubular portion through which the pressure medium passes through the element supporting wall.
The pressure-sensitive element is arranged so as to close the opening of the through hole of the element support wall on the element placement surface side,
The flow path of the flow path hole has an open end that opens to the projecting end of the tubular portion, and is formed to extend with a constant cross-sectional dimension over the entire axial length thereof.
The through hole is formed with a smaller cross-sectional size than the flow path hole, the opening of the through hole on the flow path hole side is formed at a position avoiding the axis of the flow path hole,
The opening of the through hole on the side of the flow path hole is located at a position corresponding to the inner peripheral surface of the flow path hole in the element support wall, on the side opposite to the axis of the flow path hole. An elongated rectangular shape extending along the inner peripheral surface of the passage hole and having a dimension in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the flow passage hole larger than the dimension in the direction perpendicular to the axis of the flow passage hole. The pressure sensor formed so as to communicate with only the vicinity of the inner peripheral surface of the flow path hole.
前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記流路孔の軸線に対して、前記流路孔におけるその軸線から前記流路孔内周面までの最小離間距離の２０％以上の離間距離を確保して、前記流路孔の軸線から離間させて形成されている圧力センサ。 The pressure sensor according to claim 1,
The opening of the through hole on the side of the flow path is separated from the axis of the flow path by 20% or more of the minimum separation distance from the axis of the flow path to the inner peripheral surface of the flow path. A pressure sensor formed to secure a distance and be separated from the axis of the flow path hole.
前記貫通孔の前記流路孔側の開口部は、前記管状部流路孔の軸線回り方向に前記管状部流路孔の軸線を中心とする１０〜４５度の角度範囲内に存在するように形成されている圧力センサ。 The pressure sensor according to claim 1 or 2,
The opening of the through hole on the side of the flow path hole is present in an angular range of 10 to 45 degrees around the axis of the flow path hole of the tubular portion in the direction around the axis of the flow path hole of the tubular portion. The formed pressure sensor.
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