JPH0943085A

JPH0943085A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH0943085A
Application number: JP19388495A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yokoyama; 祐一横山; Yasuki Shimoyama; 泰樹下山; Hironobu Baba; 広伸馬場; Masaki Takakuwa; 昌樹高桑
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JP3627766B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大気圧導入穴が水膜などにより塞がれること
を防止する。【解決手段】ケース２の中央部に、大気圧が導入され
る基準圧室８、測定対象圧力が圧力ポート１１を介して
導入される測定圧導入室９、それら両室８，９間の圧力
差を検知するための感圧部１０を設ける。感圧部１０
を、ガラス製の台座１４上に設けられた感圧素子１２
を、ステム１５を介して凹部３ｂ内に接着して構成し、
さらに接着剤１７及びシリコンゲル１８を充填して気密
性，耐湿性を向上させる。ケース２左端側部分には、基
準圧室８を大気と連通させるための大気圧導入穴１９を
下向きに設ける。大気圧導入穴１９内の奥部に撥水性フ
ィルタ２０を設ける。大気圧導入穴１９が開口するケー
ス２の下面開口部分に、下方に向けて縮径するテーパー
状の突出口部２３を一体に設ける。突出口部２３の突出
先端２３ｂを、非面状つまり円形に延びるほぼ線状とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケース内に、大気
圧が導入される基準圧室及び測定対象圧力が導入される
測定圧導入室を備え、それら両室間の圧力差を感圧部に
より検知するようにした圧力センサに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種の圧力センサ
は、例えば自動車における燃料タンクからキャニスタに
つながる配管内の圧力を検出するために用いられてい
る。この圧力センサは、薄形箱状をなす合成樹脂製のケ
ース内に、大気圧が導入される基準圧室を設けると共
に、測定対象圧力が導入される測定圧導入室を設け、さ
らにそれら両室を区画する境界部に位置して感圧素子を
設けて構成されている。また、ケースには、前記基準圧
室を外部（大気）と連通させるための大気圧導入穴が形
成されている。

【０００３】そして、前記感圧素子の薄肉部の表面に
は、例えば４個の抵抗体をブリッジに組んでなる回路が
形成されている。これにて、薄肉部の上下両側における
圧力差に伴う応力によって電気抵抗が変化し、その回路
から出力信号を取出すことによって測定対象圧力（相対
圧）を検出するようになっている。尚、前記大気圧導入
穴を塞ぐように位置して、液滴や塵埃が基準圧室に侵入
することを防止するためのフィルタを設けることも行わ
れている。

【０００４】しかしながら、上記従来のものでは、次の
ような問題点があった。即ち、圧力センサに水がかかっ
たり結露等の虞のある環境で用いるような場合、ケース
の外面に付着した水が、水膜となって前記大気圧導入穴
を塞いでしまうことがあり、基準圧室内が正しい大気圧
とならなくなってしまうことがあった。また、大気圧導
入穴から、水や油、塵埃などの異物がケース（基準圧
室）内に侵入し、部品の劣化など悪影響を及ぼしてしま
う虞もあった。

【０００５】この場合、上記したように大気圧導入穴に
フィルタを設ければ、異物がケース内に侵入することは
なくなるが、フィルタにより捕獲された異物が、今度は
フィルタを詰まらせてしまい、大気圧導入穴を閉塞する
という弊害が生ずることになる。特に、車両用に使用す
る圧力センサにあっては、雨の日などの車両の走行時に
おいて、はねによってケースに被水してしまい、泥や水
で大気圧導入穴が塞がれることが起こりやすいものとな
ってしまう。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、基準圧室とケース外部とを連通させる
大気圧導入穴が水膜などにより塞がれることを効果的に
防止することができる圧力センサを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の圧力
センサは、ケース内に、大気圧が導入される基準圧室及
び測定対象圧力が導入される測定圧導入室を備えると共
に、それら両室間の圧力差を検知する感圧部を備えるも
のにあって、前記ケースに、前記基準圧室とケース外部
とを連通させる大気圧導入穴を設けると共に、その大気
圧導入穴が開口するケース外面部の開口部分に、そのケ
ース外面部から突出し且つその突出先端が非面状となる
突出口部を設けたところに特徴を有する。

【０００８】この場合、前記大気圧導入穴の前記突出口
部から奥方の位置に、空気の通過を許容し且つ液滴や塵
埃の通過を阻止する撥水性フィルタを設けるようにして
も良い（請求項２の発明）。また、前記大気圧導入穴を
下向きに形成すれば、より効果的である（請求項３の発
明）。さらには、前記突出口部の外壁を、先端側に向け
て縮径するテーパー状に形成することもできる（請求項
４の発明）。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車に用いられ
る圧力センサに適用した一実施例について、図１ないし
図５を参照しながら説明する。図１は本実施例に係る圧
力センサ１の全体構成を示しており、ここで、ケース２
は、合成樹脂製のケース主部３にやはり合成樹脂製のリ
ッド４を被せて構成されている。この場合、リッド４
は、接着剤５によりケース主部３に対して気密に固着さ
れている。

【００１０】前記ケース主部３の図で右端部部分は、複
数本（１本のみ図示）のターミナル６がインサート成形
されていると共に、ほぼ角筒状のコネクタハウジング部
３ａが一体に形成されることにより、コネクタとして機
能するようになっている。圧力センサ１は、このコネク
タを介して外部と接続されるようになっている。またこ
のとき、図示しない雌側のコネクタとの接続時に発生す
る圧力をターミナル６の下面側から上方に逃すために、
ターミナル６には空気逃げ孔６ａが形成されていると共
に、ケース２内にはその空気逃げ孔６ａに連通する副室
７が設けられている。

【００１１】そして、ケース２の図で中央部には、大気
圧が導入される基準圧室８、測定対象圧力（例えば燃料
タンクからキャニスタにつながる配管内の圧力）が導入
される測定圧導入室９、それら両室８，９間の圧力差を
検知するための感圧部１０が設けられる。このうち感圧
部１０は、ケース主部３に形成された凹部３ｂ内に位置
して後述するようにして設けられる。この感圧部１０の
上部（リッド４との間の空間部）が基準圧室８とされて
いる。

【００１２】一方、ケース主部３の中央部の下面部から
下方に延びて、管状の圧力ポート１１が一体に形成さ
れ、この圧力ポート１１の中空部がケース主部３内で一
段径大となって前記凹部３ｂの底部に連続するようにな
っており、それら中空部分によって測定圧導入室９が形
成されている。前記圧力ポート１１には、圧力測定対象
（燃料タンクからキャニスタにつながる配管）が図示し
ない導圧管を介して接続されるようになっている。

【００１３】ここで、前記感圧部１０について述べる。
図４にも示すように、例えば単結晶シリコンから形成さ
れる感圧素子１２は、中央部に薄肉な圧力応動部１２ａ
を有してなり、図示はしないが、その圧力応動部１２ａ
の表面に、例えば４個の抵抗体をブリッジに組んでなる
回路が形成されている。また、感圧素子１２には、全面
に例えばＳｉＮからなる保護膜１３が形成され、耐湿性
の向上を図るようにしている。尚、前記圧力応動部１２
ａは、エピタキシャル層でエッチングが停止する電気ス
トップエッチング技術により、薄く高精度に形成されて
いる。

【００１４】この感圧素子１２は、熱膨張係数を合せ込
んだガラス製の台座１４の上面に陽極接合により気密接
合されている。さらに、前記台座１４がステム１５上に
載置された状態で、凹部３ｂ内に取付けられている。前
記ステム１５は、例えば台座１４と熱膨張係数が近似し
た材質の合成樹脂から構成されている。また、台座１４
とステム１５との間、及び、ステム１５とケース主部３
（凹部３ｂの底面）との間は、共に接着剤により気密に
接合され、この場合、その接着剤としては、ヤング率が
低く且つ耐薬品性の高いフッ素系のものが使用されてい
る。

【００１５】これにて、感圧素子１２（圧力応動部１２
ａ）の上面側が前記基準圧室８に臨み、感圧素子１２の
下面側が、台座１４の貫通孔１４ａ及びステム１５の透
孔１５ａを介して前記測定圧導入室９に連通し、もっ
て、感圧素子１２により測定対象圧力と大気圧との圧力
差（相対圧力）が検知されるようになっているのであ
る。そして、前記感圧素子１２上の電極（回路）はボン
ディングワイヤ１６を介して前記ターミナル６に接続さ
れ、検知信号が取出されるようになっている。

【００１６】また、前記凹部３ｂ内の空間部には、気密
性を向上させるため、ステム１５及び台座１４の下半部
を埋め込むようにして、例えばフッ素系の接着剤１７が
充填されている。さらに、耐湿性を向上させるため、そ
の接着剤１７の上面側には、感圧素子１２及びボンディ
ングワイヤ１６を含む全体を覆うようにして、シリコン
ゲル１８が充填されている。尚、接着剤の塗布時におい
て、前記ステム１５及び凹部３ｂの接着面には、接着強
度を向上させるためのプライマが塗布されるようになっ
ているのであるが、前記台座１４の下面部のみは、貫通
孔１４ａ内をプライマが上昇して感圧素子１２に悪影響
を及ぼすことを防止するため、プライマの塗布を行わな
いようにしている。

【００１７】さて、ケース２（ケース主部３）の図で左
端側部分には、前記基準圧室８とケース２の外部（大
気）とを連通させるための大気圧導入穴１９が設けられ
る。この場合、図２及び図３にも示すように、ケース主
部３の左端部は、内面（上面）が前記リッド４に近接す
る位置まで突出する厚肉状に構成され、前記大気圧導入
穴１９は、その厚肉部分を上下方向に貫通するように形
成されている。

【００１８】この大気圧導入穴１９は、断面円形をなす
ように形成されているのであるが、その上端部が一段径
大に形成されており、この径大部分に、撥水性フィルタ
２０が設けられている。この撥水性フィルタ２０は、共
にほぼリング状をなす上下のホルダ２１，２２により挟
持された状態で、ホルダ２２の外周面が大気圧導入穴１
９の内周面に例えば溶着されることにより気密に嵌合固
定されている。

【００１９】この場合、撥水性フィルタ２０は、周知の
多孔質フィルタからなり、所定の通気量（例えば０．３
７ｃｃ／ｓｅｃ以上）を確保できる外径（例えばφ２．
４ｍｍ）と孔径（例えばφ１．０μｍ）とを有している
と共に、液体付着を防止するための撥水処理がなされて
いる。これにて、撥水性フィルタ２０は、大気圧導入穴
１９内の後述する突出口部２３から奥方に位置して、空
気の通過を許容し且つ液滴や塵埃の通過を阻止するよう
に設けられている。

【００２０】そして、この大気圧導入穴１９は、ケース
２（ケース主部３）の下面にて開口しているのである
が、そのケース主部３の下面の開口部分には下方へ若干
量突出する突出口部２３が一体に設けられている。この
突出口部２３は、図２及び図３にも示すように、その外
壁面が下方に向けて縮径するテーパー状に形成されてい
ると共に、前記大気圧導入穴１９の内壁面が下端部にお
いてやはり下方に向けて縮径するテーパー状となってい
ることにより、ある程度の肉厚を有した形態に設けられ
ている。このとき、突出口部２３の内周端面（開口部）
２３ａは、肉厚方向にカットされた如き形態とされ、こ
れにて、突出口部２３の突出先端２３ｂは、非面状つま
り円形に延びるほぼ線状とされているのである。

【００２１】次に、上記構成の作用について、図５も参
照して述べる。上記のように構成された圧力センサ１
は、車両（自動車）の下部（燃料タンクの近傍）に位置
して、図示のように大気圧導入穴１９を下向きとして取
付けられる。このとき、基準圧室８内は、撥水性フィル
タ２０を介して大気圧導入穴１９により外部（大気）と
連通され、大気圧が導入される。一方、測定圧導入室９
には、圧力ポート１１を介して燃料タンクからキャニス
タにつながる配管に連通され、その配管内の圧力が測定
対象圧力として導入される。

【００２２】このとき、感圧部１０の感圧素子１２に
は、圧力応動部１２ａの上面側に大気圧（基準圧）が作
用する一方、下面側に測定対象圧力が作用する。これに
て、圧力応動部１２ａの上下両側における圧力差に伴う
応力によって圧力応動部１２ａ上に形成された抵抗体の
電気抵抗が変化し、回路から出力信号を取出すことによ
り、測定対象圧力（相対圧力）が検出されるのである。

【００２３】しかして、前記基準圧室８は大気圧導入穴
１９を介して大気に開放しているので、基準圧室８（ケ
ース２内）に塵埃や液滴などの異物が侵入してしまうこ
とが考えられ、そのような侵入があると部品の劣化（腐
食や断線等）といった悪影響を受ける虞がある。また、
大気圧導入穴１９の開口（突出口部２３の開口部２３
ａ）は小径なため、水がかかったり結露等があると、水
膜が生じて開口を塞いでしまうことが考えられ、このよ
うな水膜が生ずると、基準圧室８内が正しく大気圧とな
らず、特性が変動して検出精度が低下してしまう虞があ
る。

【００２４】特に本実施例では、圧力センサ１は自動車
に組込まれ屋外で使用されるものであるため、砂埃、泥
水等を受けやすいという過酷な環境で使用されることに
なる。ちなみに、図５は本発明者等の実験による、水深
５ｃｍにおける水路走行時の、圧力センサ１の被水量と
車速との関係を示すものである。また、スチーム洗車時
においても、圧力センサ１は大きく被水することにな
る。

【００２５】ところが、本実施例では、基準圧室８に連
通する大気圧導入穴１９の開口部分に、下方に突出する
突出口部２３を設けたので、突出口部２３が壁となって
例えば斜め方向から塵埃や液滴が開口内に侵入すること
が防止され、フラットな面に単純に開口が形成されてい
る場合と比較して、塵埃や液滴が大気圧導入穴１９内に
侵入しにくくなる。また、突出口部２３が下方に縮径す
るテーパー状をなしていることにより、開口部２３ａが
より径小となり、より一層異物が侵入しにくくなる。

【００２６】そして、突出口部２３の突出先端２３ｂ
が、非面状（円形に延びる線状）とされているので、開
口の周囲部が広くフラットな面である場合と比べて、い
わば水切れが良くなり、水滴などが付着しても開口部２
３ａを塞ぐような水膜が生じてしまうことを防止するこ
とができるのである。

【００２７】また、本実施例では、大気圧導入穴１９内
に撥水性フィルタ２０を設けるようにしたので、図２に
示すように、例え塵埃や液滴を含む空気Ａが大気圧導入
穴１９内に侵入しても、その撥水性フィルタ２０によっ
てそれら塵埃や液滴の通過が阻止され、基準圧室８内に
はクリーンな大気Ｂのみが導入されるのである。この場
合、撥水性フィルタ２０自体が大気圧導入穴１９内の奥
方に位置して設けられているので、塵埃や液滴が撥水性
フィルタ２０まで届きにくくなる。しかも、それら異物
を撥水性フィルタ２０の下面側で捕獲する構成なので、
異物がフィルタ面に堆積し、撥水性フィルタ２０を詰ま
らせてしまうこともなくなる。尚、本発明者等の研究で
は、撥水性フィルタ２０の位置を開口部２３ａから８ｍ
ｍ以上奥方とすれば、撥水性フィルタ２０が被水する確
率を極めて小さくすることができることが判明した。

【００２８】さらに、本実施例では、大気圧導入穴１９
を下向きに設けたので、図３に示すように、大気圧導入
穴１９内に侵入した塵埃Ｃや液滴Ｄが、大気圧導入穴１
９の内壁などに付着しても、それら異物は流下して開口
部２３ａから速やかに排出されるようになる。

【００２９】従って、本実施例によれば、大気圧導入穴
１９の開口部分に突出口部２３を設けたことにより、大
気圧導入穴１９内への異物の侵入を効果的に防止するこ
とができると共に、従来のような開口に水膜が生じやす
かったものと異なり、基準圧室８とケース２外部とを連
通させる大気圧導入穴１９が水膜などにより塞がれるこ
とを効果的に防止することができるものである。

【００３０】そして、特に本実施例では、撥水性フィル
タ２０を大気圧導入穴１９の奥方に設けたことにより、
基準圧室８への塵埃や液滴などの異物の侵入を確実に防
止できると共に、撥水性フィルタ２０が詰まることもな
くなり、また、大気圧導入穴１９を下向きに設けたこと
により、万一大気圧導入穴１９内に侵入した異物を速や
かに排出することができ、さらには、突出口部２３の外
壁をテーパー状としたことにより、より一層効果的に異
物の侵入を防止することができるといったメリットを享
受することができるものである。

【００３１】図６は本発明の他の実施例を示すものであ
る。この実施例が上記実施例と異なる点は、大気圧導入
穴３１の開口部分に位置して設けられる突出口部３２の
構造にあり、ここでは、突出口部３２を下方へ突出する
薄肉な円筒状に形成している。従って、この突出口部３
２の突出先端３２ａは、やはり非面状（この実施例の場
合も図２，３に示される実施例と同様円形に延びるほぼ
線状）とされている。また、前記大気圧導入穴３１は、
下部がテーパー状に縮径する形状に形成されている。か
かる構成においても、上記実施例と同様の効果を得るこ
とができるものである。

【００３２】図７は異なる他の実施例を示すものであ
り、ここでは、突出口部３３を長尺形状に形成し、この
突出口部３３に配管（ホース）３４の基端部を接続可能
としたものである。これによれば、その配管３４の先端
部を極力きれいなエア室に配置することができる。その
他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定される
ものではなく、例えば車両用以外の用途の圧力センサに
も適用することができ、また、感圧部１０や測定圧導入
室９部分の構成は各種の変形が可能であるなど、要旨を
逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものであ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の請求項１の圧力センサによれば、基準圧室とケース外
部とを連通させる大気圧導入穴が開口するケース外面部
の開口部分に、そのケース外面部から突出し且つその突
出先端が非面状となる突出口部を設けたので、大気圧導
入穴が水膜などにより塞がれることを効果的に防止する
ことができるものである。

【００３４】この場合、大気圧導入穴の前記突出口部か
ら奥方の位置に撥水性フィルタを設けるようにすれば
（請求項２の圧力センサ）、基準圧室への塵埃や液滴な
どの異物の侵入を確実に防止できると共に、撥水性フィ
ルタの被水を極力防止することができる。また、大気圧
導入穴を下向きに形成すれば（請求項３の圧力セン
サ）、大気圧導入穴内への異物が侵入しにくく、また侵
入した異物を速やかに排出することができる。さらに
は、突出口部の外壁をテーパー状に形成すれば（請求項
４の圧力センサ）、より一層効果的に異物の侵入を防止
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、全体の縦断側
面図

【図２】撥水性フィルタの作用を説明するための要部の
縦断側面図

【図３】異物が流下する様子を示す要部の縦断側面図

【図４】感圧素子の拡大縦断側面図

【図５】車速と被水量との関係を示す図

【図６】本発明の他の実施例を示す突出口部部分の縦断
側面図

【図７】異なる他の実施例を示す要部の縦断側面図

【符号の説明】

図面中、１は圧力センサ、２はケース、３はケース主
部、４はリッド、８は基準圧室、９は測定圧導入室、１
０は感圧部、１１は圧力ポート、１２は感圧素子、１
９，３１は大気圧導入穴、２０は撥水性フィルタ、２
３，３２，３３は突出口部、２３ｂ，３２ａは突出先端
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高桑昌樹愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース内に、大気圧が導入される基準圧
室及び測定対象圧力が導入される測定圧導入室を備える
と共に、それら両室間の圧力差を検知する感圧部を備え
るものにおいて、前記ケースに、前記基準圧室とケース外部とを連通させ
る大気圧導入穴を設けると共に、その大気圧導入穴が開
口するケース外面部の開口部分に、そのケース外面部か
ら突出し且つその突出先端が非面状となる突出口部を設
けたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】前記大気圧導入穴の前記突出口部から奥
方の位置に、空気の通過を許容し且つ液滴や塵埃の通過
を阻止する撥水性フィルタを設けたことを特徴とする請
求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】前記大気圧導入穴は下向きに形成されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の圧力セン
サ。
【請求項４】前記突出口部の外壁は先端側に向けて縮
径するテーパー状に形成されていることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の圧力センサ。