JPH05264382A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサチップが破損した際に、導入された流
体が外部へ流出することを防止する圧力センサを提供す
る。 【構成】 流体の圧力導入口２を有するボディ１と、カ
バー８との間に形成される空所内に、回路基板５とセン
サチップ６とを設ける。センサチップ６は圧力導入口２
に対向させて設ける。圧力導入口２内に小口部３を形成
する。この小口部３を閉塞可能な形状を有する栓部材４
が、圧力導入口２内に往復移動自在に挿通される。セン
サチップ６と栓部材４との間にゲル状の圧力伝達媒体７
を充填する。圧力導入口２より圧力が導入されると、こ
の圧力は、栓部材４および圧力伝達媒体７を介してセン
サチップ６に作用する。ここで、センサチップ６が破損
した場合、導入された圧力の作用により栓部材４が圧力
導入口２内を移動し、小口部３を閉塞する。この結果、
圧力導入口２より導入された流体は、外部に流出するこ
とが阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は圧力を検出する圧力セ
ンサに関し、特に、導入される流体の圧力を検知し、そ
の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】従来、この種の圧力セン
サとして、図３に示すようなものが知られている。すな
わち、図３に示してある圧力センサは、流体の圧力が導
入される圧力導入口２２を有するボディ２１と、カバー
２８とで形成される空所内に、圧力導入口２２に対向す
る状態に位置させるセンサチップ２６と、回路基板２５
とを配設し、さらに回路基板２５に、外方に延出するコ
ード２９が接続されているもので、圧力導入口２２より
流体の圧力が導入されると、センサチップ２６に電気信
号が生じて圧力が検知され、さらに、センサチップ２６
に生じた圧力の検知信号である電気信号は、回路基板２
５およびコード２９を通って外方に出力され、これによ
って、圧力導入口２２より導入された流体の圧力の検出
が行われるようになっている。

【０００３】図３において、ボディ２１は、その内部に
一方に開口する空所を有するとともに、この内部空所と
外部とを導通させる圧力導入口２２が形成されているも
ので、このボディ２１の内部空所の開口部を閉塞するよ
うにカバー２８を配設することにより、ボディ２１とカ
バー２８との間に密閉された空所が形成されている。

【０００４】そして、ボディ２１とカバー２８とで形成
される空所内には、センサチップ２６と回路基板２５と
が配設される。

【０００５】センサチップ２６は、円板状をなすととも
に、その中央部に圧力の受圧部が形成されていて、この
受圧部に圧力が作用すると、その圧力の大きさに応じて
受圧部が軸線方向に変位するようになっている。そし
て、このセンサチップ２６は、ボディ２１の内部におい
て圧力導入口２２を閉塞するように配設され、センサチ
ップ２６の受圧部が圧力導入口２２に対向する状態に位
置される。

【０００６】このセンサチップ２６の受圧部には、図示
しないが、受圧部の変位量を電気的な抵抗値の変化量に
変換する圧力センサ素子が配設されていて、これによっ
て、受圧部に圧力が作用した場合には、この圧力センサ
素子に電気信号が生じて、作用した圧力が電気信号とし
て検知されるようになっている。

【０００７】このセンサチップ２６上の圧力センサ素子
は、例えばワイアボンディング等の手法により回路基板
２５に結線され、圧力センサ素子と回路基板２５とが電
気的に導通するようにしている。

【０００８】この回路基板２５は、環状をなす基板上に
電気回路が形成され、圧力センサ素子より得られる電気
信号を増幅等して電気的に処理するもので、この回路基
板２５の内側にセンサチップ２６が位置する状態でボデ
ィ２１の内部に固定されている。

【０００９】この回路基板２５には、配線部材であるコ
ード２９が接続される。このコード２９はカバー２８を
貫通して外方に延出していて、回路基板２５で処理され
た電気信号は、このコード２９を介して外方に導かれる
ようになっている。

【００１０】以上のように構成される圧力センサは、ま
ず、ボディ２１の圧力導入口２２より流体の圧力が導入
されると、この圧力の作用によってセンサチップ２６の
受圧部が変位し、受圧部上の圧力センサ素子より電気信
号が発生するようになる。そして、圧力センサ素子に生
じた電気信号は、回路基板２５で処理されたのちコード
２９を介して外方へ出力されるようになり、これによっ
て、圧力が電気的に検出されることとなる。

【００１１】しかしながら、このような従来の圧力セン
サにあっては、例えば設計値以上の過大圧力が圧力導入
口２２より導入されたことが原因となって、センサチッ
プ２６が破損した場合、圧力導入口２２より導入された
流体がセンサチップ２６の破損個所から外部に流出して
しまうという不具合があった。

【００１２】すなわち、常態においては、センサチップ
２６はボディ２１の内部で圧力導入口２２を閉塞してシ
ールしていて、圧力導入口２２より導入された流体が外
部に漏れないようになっているが、圧力導入口２２より
導入された圧力がセンサチップ２６の耐圧限界を超える
ような場合では、圧力の作用でセンサチップ２６に亀裂
や穴が生じ、圧力導入口２２に対するシール性がなくな
ってしまう。

【００１３】このように流体が外部に流出するようにな
ると、被測定物である流体の圧力が漸次低下して正規の
圧力値を維持することができなくなったり、またあるい
は、流体に浸食性がある場合には外部機器に多大な影響
を与えたりすることになるため、非常に問題である。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
もので、ボディ内部に配設されるセンサチップが破損し
ても、導入された流体が外部に流出することを防止する
圧力センサを提供することを目的とする。

【００１５】

【問題点を解決するための手段】この発明は上記の問題
点を解決するために、第１の発明として、流体の圧力導
入口を有するボディと、カバーとで形成される空所内
に、前記圧力導入口に対向させて設けるセンサチップ
と、回路基板とを配設し、前記圧力導入口より導入され
る流体の圧力を検出する圧力センサであって、前記圧力
導入口は、そのセンサチップ側の部位に小口部が形成さ
れ、さらに、前記圧力導入口の内部に、移動可能、かつ
前記小口部を閉塞可能な栓部材を挿通し、さらに、前記
栓部材とセンサチップとの間に、前記圧力導入口より導
入された圧力をセンサチップに伝達する圧力伝達媒体を
充填したという手段を採用したものである。また、第１
の発明を含む第２の発明として、前記栓部材は円錐状の
尖頭部を有し、この栓部材の尖頭部で前記小口部を閉塞
可能としてあるという手段を採用したものである。ま
た、第１の発明を含む第３の発明として、前記栓部材
は、球体をなしているという手段を採用したものであ
る。

【００１６】

【作用】この発明は上記の手段を採用したことにより、
圧力導入口より流体の圧力が導入されると、この圧力は
栓部材を押圧するように作用する。すると、栓部材に作
用した押圧力は圧力伝達媒体を介してセンサチップに伝
達され、このセンサチップに、導入された圧力に応じた
電気信号が生じる。そして、この電気信号は、回路基板
に導かれて増幅されたのち外方へ出力され、この結果、
導入された圧力が電気信号として検出されることとな
る。

【００１７】ここで、ボディの内部に配設されるセンサ
チップに亀裂や穴が生じて、センサチップが破損して
も、圧力導入口より導入された流体は、外部に流出する
ことはない。

【００１８】例えば、圧力導入口より過大圧力が導入さ
れた場合、この圧力の作用でセンサチップに亀裂や穴が
生じて、センサチップが破損することがあるが、このよ
うになった場合、センサチップの破損個所から圧力伝達
媒体を外部へ放出しながら、栓部材が圧力導入口内に沿
ってセンサチップ側へ移動して、小口部で栓部材の移動
が阻止されるようになる。

【００１９】すなわち、センサチップが破損すると、圧
力導入口より導入された圧力と、センサチップの外部の
圧力（大気圧）との圧力差の作用によって、栓部材が圧
力の低い大気側へ移動し、こののち、栓部材が小口部に
係止することとなる。

【００２０】このとき、栓部材は、小口部の開口部を閉
塞する状態に位置するとともに、圧力導入口より導入さ
れた圧力の作用で押圧力を受けているために、栓部材と
小口部との間が強く密着してシールされるようになって
いる。

【００２１】従って、圧力導入口より導入された流体
は、この栓部材によって、外部に流出することが阻止さ
れることとなる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例を説明す
る。図１は、この発明による圧力センサの一実施例を示
す図である。すなわち、図１に示す圧力センサは、流体
の圧力が導入される圧力導入口２を有するボディ１と、
カバー８とで形成される空所内に、圧力導入口２に対向
させてこれを閉塞するように位置させるセンサチップ６
と、回路基板５とを配設し、さらに回路基板５に、外方
に延出するコード９が接続されていて、前記圧力導入口
２はその内部に小口部３が形成され、また、この圧力導
入口２の内部には、小口部３を閉塞可能な栓部材４が、
圧力導入口２の開口方向へ往復移動可能な状態で挿通さ
れ、さらに、この栓部材４とセンサチップ６との間に形
成される空所内に圧力伝達媒体７を充填したものであ
る。

【００２３】そして、圧力導入口２より流体の圧力が導
入されると、センサチップ６に電気信号が生じて圧力が
検知され、さらに、センサチップ６に生じた圧力の検知
信号である電気信号は、回路基板５およびコード９を通
って外方に出力され、これによって、圧力導入口２より
導入された流体の圧力の検出が行われるようになってい
て、さらに、センサチップ６に亀裂や穴が生じた時に
は、圧力導入口２より導入された圧力の作用で、栓部材
４が圧力導入口２内を移動して小口部３を閉塞するよう
になっている。

【００２４】図１において、ボディ１は、その内部に一
方に開口する空所を有するとともに、この内部空所と外
部とを導通させる圧力導入口２が形成されているもの
で、このボディ１の内部空所の開口部を閉塞するように
カバー８を配設することにより、ボディ１とカバー８と
の間に密閉された空所が形成されている。

【００２５】そして、ボディ１とカバー８とで形成され
る空所内には、センサチップ６と回路基板５とが配設さ
れる。

【００２６】センサチップ６は、円板状をなすととも
に、その中央部に圧力の受圧部が形成されていて、この
受圧部に圧力が作用すると、その圧力の大きさに応じて
受圧部が軸線方向に変位するようになっている。そし
て、このセンサチップ６は、ボディ１の内部において圧
力導入口２を閉塞するように配設され、センサチップ６
の受圧部が圧力導入口２に対向するように位置される。

【００２７】このセンサチップ６の受圧部の上面には、
図示しないが、受圧部の変位量を電気的な抵抗値の変化
量に変換する圧力センサ素子が配設されていて、これに
よって、受圧部に圧力が作用した場合には、この圧力セ
ンサ素子に電気信号が生じて、作用した圧力が電気信号
として検知されるようになっている。

【００２８】このセンサチップ６上の圧力センサ素子
は、例えばワイアボンディング等の手法により回路基板
５に結線され、圧力センサ素子と回路基板５とが電気的
に導通するようにしている。

【００２９】この回路基板５は、環状をなす基板上にデ
バイス等の電気部品が組み込まれて電気回路を形成して
いて、この電気回路によって、圧力センサ素子より得ら
れる電気信号に電気的な処理を施して、例えば増幅等を
行うものであり、この回路基板５の内側にセンサチップ
６が位置する状態に配置され、その状態でボディ１の内
壁に固定されている。

【００３０】この回路基板５には、配線部材であるコー
ド９が接続される。このコード９はカバー８を貫通して
外方に延出していて、回路基板５で処理された電気信号
は、このコード９を介して外方に導かれるようになって
いる。

【００３１】そして、ボディ１の圧力導入口２の内部に
は、その開口方向へ往復移動可能な状態で栓部材４を挿
通する。この栓部材４は、圧力導入口２を閉塞する大き
さで形成された円柱体の一方の端面に、円錐状をなす尖
頭部が形成されているもので、この尖頭部をセンサチッ
プ６側に向けた状態で圧力導入口２の内部に配設され
る。そして、栓部材４は、その軸線方向への往復移動が
可能となっている。

【００３２】また、ボディ１の圧力導入口２の内部に
は、その途中からセンサチップ６側の開口部にかけて、
栓部材４が挿通不能な大きさの小口部３が形成される。
この小口部３における栓部材４側の開口部には、栓部材
４の尖頭部に合致した形状で形成された座部３ａを有し
ていて、栓部材４が小口部３の座部３ａに当接した際に
は、栓部材４と座部３ａとの間が密着するようになって
いる。

【００３３】圧力導入口２の内部において、栓部材４と
センサチップ６との間に形成される空所内には、ゲル状
をなす圧力伝達媒体７を充填する。このとき、栓部材４
は、圧力導入口２の内部において、小口部３より所要間
隔で離間した状態に位置させておく。

【００３４】なお、１１はねじ部であり、圧力センサの
ボディ１を被測定体に固定するものである。また、１０
はＯリングであり、圧力センサを被測定体に固定した際
に両者間をシールするものである。

【００３５】次に、上記のものの作用を説明する。上記
のように構成される圧力センサは、まず、ボディ１の圧
力導入口２より流体の圧力が導入されると、この圧力は
栓部材４を押圧するように作用する。すると、この栓部
材４に作用した押圧力は、ゲル状の圧力伝達媒体７を介
してセンサチップ６に伝達されるようになるため、この
ときにセンサチップ６に作用する押圧力でセンサチップ
６の受圧部が変位し、この結果、受圧部上の圧力センサ
素子に、圧力導入口２より導入された圧力に応じた電気
信号が発生するようになる。そして、圧力センサ素子に
生じた電気信号は、回路基板５に導かれてこの基板上の
電気回路で処理されて増幅されたのち、コード９を介し
て外方へ出力されるようになり、これによって、圧力が
電気的に検出されることとなる。

【００３６】そして、この圧力センサにあっては、使用
中にセンサチップ６に亀裂や穴が生じて、センサチップ
６が破損しても、圧力導入口２より導入された流体が、
センサチップ６の破損個所を通って外部に流出すること
は無い。

【００３７】すなわち、センサチップ６が破損した場
合、図２に示すように、往復移動可能な状態で設けられ
ている栓部材４が、圧力導入口２内を移動して小口部３
を閉塞するようになるため、この栓部材４によって、圧
力導入口２より導入された流体が外部に流出することを
阻止するようになっている。

【００３８】例えば、ここで、圧力導入口２より設計値
以上の流体の圧力が導入された場合、特に、センサチッ
プ６の耐圧限界を超えるような過大圧力が導入された場
合、栓部材４および圧力伝達媒体７を介して伝達される
圧力の作用によって、センサチップ６の受圧部に亀裂や
穴が生じるようになる。

【００３９】すると、栓部材４よりもセンサチップ６側
の圧力導入口２内の空所が、センサチップ６の亀裂や穴
を介して外部と導通するようになるが、このようになっ
た場合、圧力導入口２より導入された流体の圧力と、外
部圧力（大気圧）との圧力差によって、栓部材４が、圧
力伝達媒体７をセンサチップ６の亀裂や穴から外部へ押
し出すように放出しながら、同時に圧力導入口２の内部
に沿ってセンサチップ６側に移動するようになる。

【００４０】そして、この栓部材４の圧力導入口２内で
の移動は、栓部材４が小口部３の座部３ａに係止するこ
とにより、それ以上の移動が阻止されるようになり、こ
れによって、同時に栓部材４の尖頭部が小口部３の開口
部を閉塞することとなる。

【００４１】このとき、栓部材４は、圧力導入口２より
導入された流体の圧力によって、小口部３の座部３ａに
強く押圧された状態となっているため、栓部材４と小口
部３との間が強く密着されて両者間をシールするように
なり、この結果、圧力導入口２より導入される流体が外
部へ流出することを阻止するようになる。

【００４２】この場合、外部へ放出される圧力伝達媒体
７はゲル状をなしているために、外部に存在する部品や
装置を浸食することはない。

【００４３】なお、上記実施例において、栓部材４は、
円柱体状のものに尖頭部を形成した形状のものを示した
が、これに限定されずに、例えば球体状のものを採用し
てもよい。つまり、栓部材４は、小口部３を閉塞するよ
うな形状であればよいものである。

【００４４】また、上記実施例では、圧力伝達媒体７は
ゲル状のものを使用したが、媒質はこれに限らなくても
良いものである。

【００４５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、圧力導
入口の内部に小口部が形成され、この小口部を閉塞可能
な栓部材が、圧力導入口内に往復移動可能な状態で設け
られることにより、ボディの内部に配設されるセンサチ
ップに亀裂や穴が生じてセンサチップが破損した際に
は、栓部材が圧力導入口内を移動して小口部を閉塞する
ようになるため、この栓部材によって、圧力導入口より
導入された流体が、小口部およびセンサチップの破損個
所を介して外部へ流出することを防止することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図である。

【図２】この発明の作用を説明する図である。

【図３】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１、２１……ボディ ２、２２……圧力導入口 ３……小口部 ３ａ……座部 ４……栓部材 ５、２５……回路基板 ６、２６……センサチップ ６ａ……センサチップの破片 ７……圧力伝達媒体 ８、２８……カバー ９、２９……コード １０……Ｏリング １１……ねじ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の圧力導入口（２）を有するボディ
   （１）と、カバー（８）とで形成される空所内に、前記
   圧力導入口（２）に対向させて設けるセンサチップ
   （６）と、回路基板（５）とを配設し、前記圧力導入口
   （２）より導入される流体の圧力を検出する圧力センサ
   であって、前記圧力導入口（２）は、そのセンサチップ
   （６）側の部位に小口部（３）が形成され、さらに、前
   記圧力導入口（２）の内部に、移動可能、かつ前記小口
   部（３）を閉塞可能な栓部材（４）を挿通し、さらに、
   前記栓部材（４）とセンサチップ（６）との間に、前記
   圧力導入口（２）より導入された圧力をセンサチップ
   （６）に伝達する圧力伝達媒体（７）を充填したことを
   特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記栓部材（４）は円錐状の尖頭部を有
   し、この栓部材（４）の尖頭部で前記小口部（３）を閉
   塞可能としてある請求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記栓部材（４）は、球体をなしている
   請求項１記載の圧力センサ。