JPH10206256A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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JPH10206256A
JPH10206256A JP656597A JP656597A JPH10206256A JP H10206256 A JPH10206256 A JP H10206256A JP 656597 A JP656597 A JP 656597A JP 656597 A JP656597 A JP 656597A JP H10206256 A JPH10206256 A JP H10206256A
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JP
Japan
Prior art keywords
pressure
sensitive element
pressure sensor
diaphragm
dew condensation
Prior art date
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Application number
JP656597A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Sugimoto
雅裕 杉本
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH10206256A publication Critical patent/JPH10206256A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of preventing surely the surface of a pressure sensitive element from dewfall and keeping preferable pressure sensing accuracy without needing the disposition of a protective film or the like. SOLUTION: A diaphragm 62 is provided near the pressure receiving surface 62a with an electrode 66a (66b) and an auxiliary electrode 67 formed of a material having the heat transfer rate higher than that of the electrode 66a (66b). Further, a waterdrop catching groove 68 consisting of a fine groove is provided right below the auxiliary electrode 67. When the temperature of a pressure medium is abruptly lowered, dewfalls are selectively generated on the auxiliary electrode 67 and water drops made of the dewfalls are actively guided into the same waterdrop catching groove 68 and held therein by the capillary action of the waterdrop catching groove 68.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ダイアフラ
ムの如き弾性感圧素子を備え、該感圧素子の弾性変位に
基づき圧力を検出する圧力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor having an elastic pressure sensing element such as a semiconductor diaphragm and detecting a pressure based on an elastic displacement of the pressure sensing element.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジン等の吸気管内における吸気圧力
を測定するためには、ダイアフラム等の感圧素子を検出
部として有する圧力センサが従来より用いられている。
そしてこの圧力センサとしては、例えばシリコン等の半
導体を感圧素子として用いた半導体ピエゾ抵抗型、或い
は半導体又は金属の弾性薄膜を上下に近接させて並べ、
それら上下膜にかかる圧力差によって生じる同上下膜間
の電気容量の変化を検出する容量型等が一般的である。
2. Description of the Related Art In order to measure the intake pressure in an intake pipe of an engine or the like, a pressure sensor having a pressure-sensitive element such as a diaphragm as a detection unit has been conventionally used.
And as this pressure sensor, for example, a semiconductor piezoresistive type using a semiconductor such as silicon as a pressure-sensitive element, or an elastic thin film of a semiconductor or a metal is arranged vertically close to each other,
A capacitance type or the like that detects a change in electric capacitance between the upper and lower films caused by a pressure difference between the upper and lower films is generally used.

【0003】いずれにしても、これら圧力センサにおい
ては、感圧素子表面に導かれた圧力媒体による圧力が同
感圧素子に生じせしめる電気的性質の微小な変化を利用
して、前記圧力の絶対値或いは相対変動を測定するもの
である。
[0003] In any case, in these pressure sensors, the absolute value of the pressure is measured by utilizing a small change in the electrical properties of the pressure-sensitive element caused by the pressure medium guided to the surface of the pressure-sensitive element. Alternatively, the relative fluctuation is measured.

【0004】ここで最も問題となるのが、上記吸気管内
等の湿気よって前記感圧素子表面に生じる結露である。
上述したように、これらのセンサは感圧素子における電
気的性質の微妙な変化に基づき圧力検出を行う精密な測
定装置であるため、同感圧素子表面に結露した水滴やそ
れに伴う汚れは、その測定精度を容易に悪化させること
となる。
[0004] The most problematic here is dew condensation generated on the surface of the pressure-sensitive element due to moisture in the intake pipe or the like.
As described above, since these sensors are precise measuring devices that detect pressure based on subtle changes in the electrical properties of the pressure-sensitive element, water droplets and contaminants condensed on the surface of the pressure-sensitive element are measured. Accuracy is easily degraded.

【0005】このため通常は、ゴアテックス等の防水性
フィルタによってセンサ内部に水(水蒸気)が侵入する
ことを防ぐ等の方法が用いられている。ただしこの方法
によると、同フィルタに覆われたセンサ内部が密閉状態
となるために、センサ内部の空間にもとより存在する水
蒸気が例えば吸気管内の急激な温度降下等によって結露
してしまうという問題があった。
For this reason, a method of preventing water (steam) from entering the inside of the sensor using a waterproof filter such as Gore-Tex is usually used. However, according to this method, since the inside of the sensor covered with the filter is closed, there is a problem that water vapor originally present in the space inside the sensor is condensed due to, for example, a rapid temperature drop in the intake pipe. Was.

【0006】そこで従来は、例えば図4に示されるよう
に、感圧素子としてのダイアフラム70の表面を酸化シ
リコン等により形成されたゲル状の絶縁体保護膜71で
コーティングし、同ダイアフラム70の表面を水滴の結
露より保護したり、或いは特開平8−193899号公
報にみられるように、感圧素子表面を酸化シリコン或い
は窒化シリコンよりなる絶縁体保護膜で覆い、その上に
圧力を変動なく伝える柔らかい樹脂層を介して防水性
の、例えばふっ素樹脂あるいはポリパラキシレンのよう
な高分子材料膜を積層して水分その他の汚染物質を阻止
するなどの対策が講じられている。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 4, for example, the surface of a diaphragm 70 as a pressure-sensitive element is coated with a gel-like insulator protective film 71 formed of silicon oxide or the like, and the surface of the diaphragm 70 is formed. Or the pressure-sensitive element surface is covered with an insulating protective film made of silicon oxide or silicon nitride, as described in JP-A-8-193899, and the pressure is transmitted thereon without fluctuation. A countermeasure has been taken such as laminating a water-resistant polymer film such as fluororesin or polyparaxylene through a soft resin layer to prevent moisture and other contaminants.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセンサ構造はいずれも、ダイアフラムに積層した保
護膜の自重や、ダイアフラムと保護膜を形成する材質の
熱膨張係数の差によってダイアフラムに歪みが生じ易
く、同ダイアフラムの感圧精度を悪化させてしまうとい
う不具合があった。さらに、同圧力センサがエンジンに
用いられる場合には、上記保護膜が重りとなって、エン
ジンの振動等に起因する加速度を前記ダイアフラムが検
出してしまうという問題もあった。
However, in each of the above conventional sensor structures, the diaphragm is distorted due to the weight of the protective film laminated on the diaphragm and the difference in the thermal expansion coefficient between the diaphragm and the material forming the protective film. There is a problem that the pressure sensitivity of the diaphragm is easily deteriorated. Further, when the pressure sensor is used in an engine, there is a problem in that the protective film becomes a weight, and the diaphragm detects acceleration caused by vibration of the engine and the like.

【0008】本発明は前述した実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、保護膜等の配設を
不要として感圧素子表面への結露の発生を的確に防止
し、好適な感圧精度を保持することのできる圧力センサ
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to eliminate the necessity of providing a protective film or the like and to appropriately prevent the occurrence of dew condensation on the surface of the pressure-sensitive element. An object of the present invention is to provide a pressure sensor capable of maintaining a high pressure-sensitive accuracy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、圧力媒体より受ける圧
力に感応して電気的性質に変化を生じる感圧素子と、該
感圧素子の近傍に配設されるとともに、少なくとも同感
圧素子より熱抵抗の小さい部材からなって結露の発生を
助長する結露発生助長手段とを備えることを要旨とす
る。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 comprises a pressure-sensitive element which changes its electrical properties in response to a pressure received from a pressure medium, The gist of the present invention is to provide a dew condensation promoting means which is provided near the pressure element and is made of a member having a lower thermal resistance than at least the pressure sensitive element and which promotes the generation of dew.

【0010】上記構成によれば、温度変化に起因して同
圧力センサに結露が発生するとき、その結露は、感圧素
子近傍にあって、同感圧素子よりも熱抵抗の小さい(例
えば感圧素子よりも熱伝導率の高い材料からなる)結露
発生助長手段に対し積極的に発生するようになる。この
ため、感圧素子自身への結露の発生は好適に避けられる
こととなり、その感圧精度も良好に保持される。
According to the above structure, when dew condensation occurs in the pressure sensor due to a temperature change, the dew condensation is located near the pressure-sensitive element and has a smaller thermal resistance than the pressure-sensitive element (for example, pressure-sensitive element). It is positively generated by the dew condensation generation promoting means (made of a material having higher thermal conductivity than the element). For this reason, the occurrence of dew condensation on the pressure-sensitive element itself can be suitably avoided, and the pressure-sensitive accuracy can be well maintained.

【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
圧力センサにおいて、前記結露発生助長手段は、前記感
圧素子との信号授受を行う電極部材よりも熱抵抗の小さ
い部材からなることを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in the pressure sensor according to the first aspect, the dew condensation promoting means is made of a member having a smaller thermal resistance than an electrode member for transmitting and receiving signals to and from the pressure-sensitive element. Is the gist.

【0012】上記電極部材は導電性の金属材料からなる
ため、通常、その熱抵抗は感圧素子よりも小さい。従っ
て、結露発生助長手段を構成する部材がこの電極部材よ
りも熱抵抗の小さい同構成によれば、温度変化に起因し
て圧力センサに結露が発生するとき、その結露は、上記
電極よりも先に結露発生助長手段に発生するようにな
る。このため、感圧素子自身への結露の発生がより好適
に回避されるとともに、上記電極への結露の発生も好適
に抑制されるようになる。
Since the electrode member is made of a conductive metal material, its thermal resistance is usually smaller than that of the pressure-sensitive element. Therefore, according to the same configuration in which the member constituting the dew condensation promoting means has a smaller thermal resistance than this electrode member, when dew condensation occurs on the pressure sensor due to a temperature change, the dew condensation occurs before the electrode. In the meantime, dew formation is promoted in the dew formation promoting means. For this reason, generation | occurrence | production of the dew condensation on the pressure sensitive element itself is avoided more suitably, and generation | occurrence | production of the dew condensation on the said electrode comes to be suppressed suitably.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
記載の圧力センサにおいて、前記結露発生助長手段によ
る結露発生助長によって生じる水滴を捕獲する水滴捕獲
手段を更に備えることを要旨とする。
[0013] The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
The gist of the pressure sensor described above further includes a water droplet capturing unit that captures a water droplet generated by the dew condensation generation promoting unit by the dew condensation generation promoting unit.

【0014】上記構成によれば、結露発生助長手段がた
とえ体積若しくは表面積の小さいものであったとして
も、そこに生じる水滴は水滴捕獲手段によって的確に捕
獲されるため、その近傍にある感圧素子自身への水滴の
飛散、付着等も的確に防止されるようになる。
According to the above configuration, even if the dew condensation promoting means has a small volume or surface area, the water droplets generated there are accurately captured by the water droplet capturing means. The scattering and adhesion of water droplets to itself can be properly prevented.

【0015】請求項4に記載の発明は、請求項3記載の
圧力センサにおいて、前記水滴捕獲手段は、前記結露発
生助長手段の近傍に形成された微小溝であることを要旨
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure sensor according to the third aspect, the water droplet capturing means is a minute groove formed near the dew formation promoting means.

【0016】上記構成によれば、水滴捕獲手段に捕獲さ
れた水滴は、同手段を形成する微小溝の毛細管現象によ
り好適に封じ込められるようになり、同捕獲された水滴
の飛散等もより的確に防止される。
According to the above configuration, the water droplets captured by the water droplet capturing means can be suitably sealed by the capillary action of the micro grooves forming the water droplet capturing means, and the scattering of the captured water droplets can be more accurately performed. Is prevented.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧力センサを
具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pressure sensor according to the present invention.

【0018】図1は、本圧力センサがガソリンエンジン
の吸気管内圧力を検出するセンサとして用いられる場合
の適用例を示す概略構成図である。ガソリンエンジンで
あるエンジン10は、シリンダブロック11内に複数の
気筒(同図においては1つの気筒のみを図示)を有して
おり、シリンダブロック11の上部には、各気筒に対応
する吸気ポート121、排気ポート122を有するシリ
ンダヘッド12が接続されている。シリンダヘッド12
の吸気ポート121、排気ポート122には、それぞれ
吸気弁13、排気弁14が配設されている。また、シリ
ンダブロック11には、エンジン10の冷却水の温度
(冷却水温)THWを検出するための水温センサ30が
設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an application example when the present pressure sensor is used as a sensor for detecting the pressure in an intake pipe of a gasoline engine. The engine 10, which is a gasoline engine, has a plurality of cylinders (only one cylinder is shown in the figure) in a cylinder block 11, and an intake port 121 corresponding to each cylinder is provided above the cylinder block 11. And a cylinder head 12 having an exhaust port 122. Cylinder head 12
The intake port 121 and the exhaust port 122 are provided with an intake valve 13 and an exhaust valve 14, respectively. The cylinder block 11 is provided with a water temperature sensor 30 for detecting a temperature (cooling water temperature) THW of the cooling water of the engine 10.

【0019】各気筒に対応する吸気ポート121(シリ
ンダヘッド12)には、それぞれ吸気通路としての吸気
管15が連結されている。シリンダヘッド12と接続さ
れる各吸気管15の端部には、各吸気ポート121へ燃
料を供給するための燃料噴射弁16が気筒毎に配設され
ている。また、吸気管15の他端には、サージタンク1
7、スロットルポデイ18、エアクリーナ19が連結さ
れている。サージタンク17は、吸入空気の吸気脈動を
抑制する所定容積のタンクであり、サージタンク17に
は、吸入圧力(吸気圧)の検出手段として、本実施の形
態に係る圧力センサ61が設けられている。同圧力セン
サ等の出力信号は、エンジン10の運転状態を制御する
電子制御装置(ECU)50に取り込まれるようにな
る。
An intake pipe 15 as an intake passage is connected to each of the intake ports 121 (cylinder head 12) corresponding to each cylinder. At the end of each intake pipe 15 connected to the cylinder head 12, a fuel injection valve 16 for supplying fuel to each intake port 121 is provided for each cylinder. The surge tank 1 is connected to the other end of the intake pipe 15.
7, a throttle body 18, and an air cleaner 19 are connected. The surge tank 17 is a tank having a predetermined capacity for suppressing intake pulsation of intake air. The surge tank 17 is provided with the pressure sensor 61 according to the present embodiment as a means for detecting an intake pressure (intake pressure). I have. An output signal from the pressure sensor or the like is taken into an electronic control unit (ECU) 50 that controls an operation state of the engine 10.

【0020】図2は、前記圧力センサ61の構成を示す
平面図であり、図3は、図2を3−3線で切断した断面
図である。同図2及び図3に示されるように、本実施形
態の圧力センサは、樹脂製のハウジング63に収容され
た基台64上にダイアフラム(感圧素子)62が接着さ
れている。当該ダイアフラム62はシリコン単結晶より
形成されたn型シリコンの肉厚チップの中央をエッチン
グにより薄膜状に成形したもので、底面が凹状に窪み、
前記基台64上に空間65を形成している。さらに、前
記空間65は、基台64を貫通する通路35を介して外
部大気圧に開放されている。
FIG. 2 is a plan view showing the structure of the pressure sensor 61, and FIG. 3 is a sectional view of FIG. 2 taken along line 3-3. As shown in FIGS. 2 and 3, in the pressure sensor according to the present embodiment, a diaphragm (pressure-sensitive element) 62 is adhered to a base 64 housed in a resin housing 63. The diaphragm 62 is formed by etching the center of a thick chip of n-type silicon formed of silicon single crystal into a thin film by etching, and the bottom surface is concavely recessed.
A space 65 is formed on the base 64. Further, the space 65 is open to the outside atmospheric pressure through a passage 35 passing through the base 64.

【0021】一方、前記ダイアフラム62の上部表面は
平面形状を有する被測定圧力の受圧面62aとなってい
る。該受圧面62aの前記薄膜状の中央部には、p型シ
リコンで形成された歪みゲージR1、R2、R3及びR
4(いずれも図示略)が前記n型シリコンの肉厚チップ
上にp−n接合されている。前記歪みゲージR1〜R4
は、4つの抵抗層としてホイートストンブリッジを構成
し、定電圧入力端子((電極)66a及び出力端子(電
極)66bに接続されている。
On the other hand, the upper surface of the diaphragm 62 is a pressure receiving surface 62a having a planar shape for measuring a pressure to be measured. Strain gauges R1, R2, R3, and R made of p-type silicon are provided at the center of the pressure receiving surface 62a in the thin film shape.
4 (both not shown) are pn-joined on the n-type silicon thick chip. The strain gauges R1 to R4
Constitute a Wheatstone bridge as four resistance layers, and are connected to a constant voltage input terminal ((electrode) 66a) and an output terminal (electrode) 66b.

【0022】また、本実施形態の圧力センサ61にあっ
ては、これら各電極66a、66bとは別途に、同図
2、図3にあわせ示す補助電極67が設けられている。
この補助電極67は、電気的にはダミーの電極であっ
て、その材料としては上記各電極66a、66bよりも
熱伝導率の高い材料が用いられている。すなわち、上記
各電極66a、66bとして、例えばクロム(Cr)と
鉄(Fe)の合金等が用いられるとすると、同補助電極
67としては、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等の
材料が用いられることとなる。さらに、この補助電極6
7の直下に当たるハウジング63の一部には、凹状に窪
んだ空間である水滴捕獲溝68が形成されている。
In the pressure sensor 61 of the present embodiment, an auxiliary electrode 67 shown in FIGS. 2 and 3 is provided separately from the electrodes 66a and 66b.
The auxiliary electrode 67 is a dummy electrode electrically, and is made of a material having a higher thermal conductivity than each of the electrodes 66a and 66b. That is, assuming that, for example, an alloy of chromium (Cr) and iron (Fe) is used as the electrodes 66a and 66b, a material such as aluminum (Al) or copper (Cu) is used as the auxiliary electrode 67. Will be done. Further, the auxiliary electrode 6
A water droplet capture groove 68 which is a space depressed in a concave shape is formed in a part of the housing 63 directly below the housing 7.

【0023】このように構成されたダイアフラム62の
受圧面62aは、図1に示された圧力通路69を介して
吸気管内の空間に連通している。尚、上記圧力センサ6
1から圧力通路69に通ずる入り口付近には、吸気管内
に存在する水蒸気や微小な汚染物質から前記ダイアフラ
ム62を保護すべく、図示しない防水性及び通気性の良
好な繊維フィルターが設けられている。
The pressure receiving surface 62a of the diaphragm 62 configured as described above communicates with the space in the intake pipe via the pressure passage 69 shown in FIG. The pressure sensor 6
In the vicinity of the entrance from 1 to the pressure passage 69, a fiber filter (not shown) having excellent waterproofness and air permeability is provided to protect the diaphragm 62 from water vapor and minute contaminants existing in the intake pipe.

【0024】次に、上記のように構成された本実施形態
の圧力センサの作用について説明する。図1に例示した
エンジン制御システムにおいて、エンジン10が始動さ
れるとスロットルボディ18を介して吸気管15内に空
気が流入されるようになる。そして、サージタンク17
を通過する過程で、吸気の圧力が前記圧力通路69を介
して圧力センサ61のダイアフラム62に伝達される。
Next, the operation of the pressure sensor of the present embodiment configured as described above will be described. In the engine control system illustrated in FIG. 1, when the engine 10 is started, air flows into the intake pipe 15 through the throttle body 18. And the surge tank 17
In the process of passing through, the pressure of the intake air is transmitted to the diaphragm 62 of the pressure sensor 61 via the pressure passage 69.

【0025】圧力センサ61にあっては、ダイアフラム
62を構成するシリコン単結晶が表面に受ける圧力に応
じて、電気抵抗を変化させる。この電気抵抗の変化(半
導体のピエゾ効果に起因する)は、前述した歪みゲージ
R1〜R4によって構成されたホイートストンブリッジ
を用いて検出され、同圧力センサ61の出力信号として
ECU50に送られる。
In the pressure sensor 61, the electric resistance is changed in accordance with the pressure applied to the surface of the silicon single crystal constituting the diaphragm 62. This change in electric resistance (attributable to the piezo effect of the semiconductor) is detected using the Wheatstone bridge constituted by the above-described strain gauges R1 to R4, and is sent to the ECU 50 as an output signal of the pressure sensor 61.

【0026】ここで、例えばサージタンク17内に流入
する吸気温度の低下等の理由で、圧力センサ61内の温
度が下がると、前記防水性且つ通気性の繊維フィルタ
と、前記ダイアフラム33間の空間に閉じこめられた水
蒸気が液化する。
Here, when the temperature in the pressure sensor 61 decreases due to, for example, a decrease in the temperature of the intake air flowing into the surge tank 17, the space between the waterproof and breathable fiber filter and the diaphragm 33. The water vapor trapped in the liquid liquefies.

【0027】前記従来の圧力センサにおいては、こうし
た水蒸気の液化によりダイアフラムあるいはその保護膜
表面に結露が生じる。ところが本実施形態の圧力センサ
61では、上記の温度低下に伴い、先ずダイアフラムの
受圧面62a付近において最も高い熱伝導率を有する上
記補助電極67に結露が生じる。すなわちこの補助電極
67は、本実施形態の圧力センサ61において、積極的
に結露の発生を助長するように機能する。また、これら
発生した結露(水滴)は、同補助電極67の直下に設け
られた水滴捕獲溝68に流れ込み、同溝68内に貯留さ
れる。因みに、こうした半導体圧力センサにあっては、
そのサイズがせいぜい数十mm程度であるため、この水
滴捕獲溝68も、その短辺の幅は1mm程度となる。こ
のため、この貯留された水滴は毛細管現象によって封じ
込められるようになり、たとえ圧力センサ61が振動す
る場合であれ、これが飛散するようなことはない。そし
てこのため、感圧素子としてのダイアフラム62は、結
露からの保護に基づき、安定した感度をもってサージタ
ンク17内の吸気圧に対応した信号を前記ECU50に
伝達することができるようになる。
In the conventional pressure sensor, condensation occurs on the surface of the diaphragm or its protective film due to the liquefaction of the water vapor. However, in the pressure sensor 61 of the present embodiment, dew condensation first occurs in the auxiliary electrode 67 having the highest thermal conductivity in the vicinity of the pressure receiving surface 62a of the diaphragm due to the temperature drop. That is, the auxiliary electrode 67 functions to positively promote the occurrence of dew condensation in the pressure sensor 61 of the present embodiment. The generated dew (water droplets) flows into a water droplet capturing groove 68 provided immediately below the auxiliary electrode 67 and is stored in the water droplet capturing groove 68. By the way, in such a semiconductor pressure sensor,
Since the size is at most several tens of mm, the width of the short side of the water droplet capturing groove 68 is also about 1 mm. For this reason, the stored water droplets are confined by capillary action, and even if the pressure sensor 61 vibrates, it does not scatter. Thus, the diaphragm 62 as a pressure-sensitive element can transmit a signal corresponding to the intake pressure in the surge tank 17 to the ECU 50 with stable sensitivity based on protection from dew condensation.

【0028】以上説明したように、本実施形態の圧力セ
ンサによれば、以下に列記する効果が奏せられるように
なる。 (a)感圧素子であるダイアフラム62近傍の外気(圧
力媒体)の温度が降下すると、その温度降下に伴い、電
極66a、66b、補助電極67及びダイアフラム62
本体も温度が降下しはじめる。ここで、本実施形態によ
れば、最も高い熱伝導率を有する補助電極67の温度降
下速度が最も早く、最先に露点(結露を生じる温度)に
達するため、同ダイアフラム62近傍にあっては、この
補助電極67に対して選択的に結露が発生し、その水滴
が水滴捕獲溝63内に捕獲されるようになる。このた
め、ダイアフラム62自身への結露の発生は好適に避け
られることとなり、その感圧精度も良好に保持される。
As described above, according to the pressure sensor of the present embodiment, the following effects can be obtained. (A) When the temperature of the outside air (pressure medium) near the diaphragm 62, which is a pressure-sensitive element, drops, the electrodes 66a and 66b, the auxiliary electrode 67, and the diaphragm 62
The temperature of the main body also starts to drop. Here, according to this embodiment, the auxiliary electrode 67 having the highest thermal conductivity has the fastest temperature drop rate and reaches the dew point (the temperature at which dew condensation occurs) first. Then, dew condensation is selectively generated on the auxiliary electrode 67, and the water droplet is captured in the water droplet capturing groove 63. For this reason, the occurrence of dew condensation on the diaphragm 62 itself can be suitably avoided, and the pressure-sensitive accuracy can be maintained well.

【0029】(b)本実施形態において、水滴捕獲溝6
3は十分微細な溝であるため、毛細管現象に基づき、上
記補助電極67上に結露した水滴を能動的に捕獲し、且
つ封じ込めることができる。このため、エンジン10又
は車体の振動等によって、一旦捕獲した水滴がこぼれた
り、飛散してダイアフラム62表面に達することを好適
に防止できる。
(B) In the present embodiment, the water droplet capturing groove 6
Since 3 is a sufficiently fine groove, water droplets condensed on the auxiliary electrode 67 can be actively captured and contained based on the capillary phenomenon. Therefore, it is possible to preferably prevent the water droplets once captured from spilling or scattering and reaching the surface of the diaphragm 62 due to vibration of the engine 10 or the vehicle body.

【0030】(c)本実施形態において、ダイアフラム
62は保護膜等の他の材質に被膜されることなく外気に
露出している。このため、車体の加速度や振動等の吸気
圧に直接起因しない物理量を誤って検出してしまうこと
がない。さらに、温度変化が生じた場合においても、前
記保護膜を構成する材質との熱膨張係数差に起因して、
ダイアフラム62に皺や歪みが生じることがない。
(C) In this embodiment, the diaphragm 62 is exposed to the outside air without being coated with another material such as a protective film. For this reason, a physical quantity that is not directly attributable to the intake pressure such as the acceleration or vibration of the vehicle body is not erroneously detected. Further, even when a temperature change occurs, due to a difference in thermal expansion coefficient between the material constituting the protective film and
No wrinkles or distortions occur in the diaphragm 62.

【0031】なお、上記実施形態を以下のように変更し
て具体化することも可能である。 (イ)電極66a、66bと補助電極67を構成する材
料の組み合わせは、任意であり、補助電極67の材料が
電極66a、66bの材料に比して相対的に高い熱伝導
率を有するのであれば、いかなる組み合わせを選択して
もよい。
The above embodiment can be modified and embodied as follows. (A) The combination of the materials forming the electrodes 66a and 66b and the auxiliary electrode 67 is arbitrary, as long as the material of the auxiliary electrode 67 has a relatively higher thermal conductivity than the material of the electrodes 66a and 66b. Any combination may be selected.

【0032】例えば、電極66a、66bには鉄(F
e)、ニッケル(Ni)、ケイ素(Si)、リン(P)
等により構成される種々の単体元素又は化合物を用いる
ことができる。又、補助電極67には、前述したアルミ
ニウム(Al)、銅(Cu)以外にも、金(Au)、銀
(Ag)等により構成される種々の単体金属又は合金を
用いることができる。
For example, iron (F) is applied to the electrodes 66a and 66b.
e), nickel (Ni), silicon (Si), phosphorus (P)
Various elemental elements or compounds composed of the above can be used. Further, for the auxiliary electrode 67, various single metals or alloys made of gold (Au), silver (Ag), or the like can be used other than the above-described aluminum (Al) and copper (Cu).

【0033】さらに、上記材料選択の基準として、外気
温度の変化に応じた結露の生じ易さの基準となりうるも
のであれば、比熱等いかなる物理化学的特性を用いても
よい。
Further, any physicochemical characteristics such as specific heat may be used as a criterion for selecting the material as long as it can be a criterion for the tendency of dew formation according to a change in outside air temperature.

【0034】(ロ)本実施形態では、電極66a、66
bと、補助電極67とを熱伝導率の異なる材料によって
構成したが、要は、補助電極67の熱抵抗が電極66
a、66bの熱抵抗よりも小さくなければ上記実施形態
と同等の作用が得られることとなる。すなわち、前記両
電極を同一の材料、又は同等の熱伝導率を有する材料に
より構成しても、補助電極67の熱抵抗が電極66a、
66bの熱抵抗と比して相対的に小となるような形状及
び大きさを選択すれば、上記本実施形態と同様の効果を
得ることができる。例えば、前記両電極のうち、補助電
極67の断面積が相対的に大きく、長さが短い構成とし
てもよい。
(B) In the present embodiment, the electrodes 66a, 66
b and the auxiliary electrode 67 are made of materials having different thermal conductivities, but the point is that the thermal resistance of the auxiliary electrode 67 is
If the heat resistance is not smaller than the thermal resistances a and 66b, the same operation as the above embodiment can be obtained. That is, even if the two electrodes are made of the same material or a material having the same thermal conductivity, the thermal resistance of the auxiliary electrode 67 is higher than that of the electrode 66a.
If the shape and size are selected so as to be relatively small as compared with the thermal resistance of 66b, the same effect as in the present embodiment can be obtained. For example, of the two electrodes, the auxiliary electrode 67 may have a relatively large cross-sectional area and a short length.

【0035】(ハ)感圧素子としてのダイアフラム62
への結露の発生を防ぐという意味では、上記補助電極6
7として、少なくとも同ダイアフラム62より熱抵抗の
小さい部材を用いることで十分でもある。
(C) Diaphragm 62 as pressure-sensitive element
In order to prevent the occurrence of dew condensation on the auxiliary electrode 6
As 7, it is sufficient to use a member having a lower thermal resistance than at least the diaphragm 62.

【0036】(ニ)また、この結露の発生を助長する手
段は、補助電極67の如き、必ずしも電極である必要は
ない。 (ホ)水滴捕獲溝68内には、高分子吸収体を挿入して
おいてもよい。
(D) Means for promoting the formation of dew need not be electrodes, such as the auxiliary electrode 67. (E) A polymer absorber may be inserted into the water droplet capturing groove 68.

【0037】(へ)水滴捕獲溝68は、2本又はそれ以
上設けてもよい。また、その形状も本実施の形態に限ら
れるものではなく、例えば楕円形等でもよい。 (ト)こうした水滴捕獲溝68の如き、水滴捕獲手段を
用いることで結露の発生を助長する手段がたとえ体積若
しくは表面積の小さいものであったとしても、そこに生
じる水滴を的確に捕獲することはできるが、基本的に感
圧素子としてのダイアフラム62への結露の発生を防ぐ
という意味では、必ずしもこうした水滴捕獲手段の配設
は不要である。
(F) Two or more water droplet capturing grooves 68 may be provided. Further, the shape is not limited to this embodiment, and may be, for example, an elliptical shape. (G) Even if the means for promoting the occurrence of dew condensation by using the water droplet capturing means, such as the water droplet capturing groove 68, is small in volume or surface area, it is impossible to accurately capture the water droplets generated there. Although it is possible, it is not always necessary to dispose such a water droplet capturing means in the sense of preventing the dew condensation on the diaphragm 62 as a pressure sensitive element.

【0038】(チ)圧力センサ61の感圧素子には、歪
みゲージ型以外にも、容量型、あるいはSAW共振子を
用いた表面弾性型等、圧力媒体より受ける圧力の変化に
対応して電気的性質に変化を生じるいかなる種類のもの
を用いてもよい。また、歪みゲージ型のものを採用する
場合であれ、前記ホイートストンブリッジ以外に、ハー
フブリッジ構成のものなども適宜採用することができ
る。
(H) In addition to the strain gauge type, the pressure sensitive element of the pressure sensor 61 may be a capacitance type, a surface elastic type using a SAW resonator, or the like. Any kind that changes the physical properties may be used. In addition, even when a strain gauge type is adopted, a half bridge configuration or the like can be appropriately adopted in addition to the Wheatstone bridge.

【0039】(リ)本実施形態は、ダイアフラム62の
圧力媒体側受圧面と反対側の面を大気圧に解放して、大
気圧との相対圧を検出するタイプの圧力センサについて
言及したが、前記反対側の面が接する空間を真空室とし
て、圧力媒体の絶対圧を検出するタイプのものについて
も本発明は同様に適用することができる。
In the present embodiment, the pressure sensor of the type in which the surface of the diaphragm 62 opposite to the pressure receiving surface on the pressure medium side is released to the atmospheric pressure and the relative pressure with respect to the atmospheric pressure is detected, The present invention is similarly applicable to a type in which the space in contact with the opposite surface is a vacuum chamber and the absolute pressure of the pressure medium is detected.

【0040】(ヌ)圧力センサ61は、吸気管内の吸気
圧測定を目的とするものに限らず、ブレーキブースタに
かかる負圧、ターボ用過給圧あるいは燃料タンク内のガ
ソリン蒸気圧、大気圧等、他の圧力媒体の圧力を検出す
るために用いることもできる。又、自動車の内燃機関以
外の様々な環境において、圧力媒体の精密な圧力検出手
段としての運用が可能である。
The pressure sensor 61 is not limited to the one for measuring the intake pressure in the intake pipe, but may be a negative pressure applied to the brake booster, a turbocharging pressure, a gasoline vapor pressure in a fuel tank, an atmospheric pressure, or the like. , Can also be used to detect the pressure of other pressure media. Further, in various environments other than the internal combustion engine of an automobile, it is possible to operate the pressure medium as a precise pressure detecting means.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。上記の目的を達成す
るために、請求項1に記載の発明では、温度変化に起因
して同圧力センサに結露が発生するとき、その結露は、
感圧素子近傍にあって、同感圧素子よりも熱抵抗の小さ
い(例えば感圧素子よりも熱伝導率の高い材料からな
る)結露発生助長手段に対し積極的に発生するようにな
る。このため、感圧素子自身への結露の発生は好適に避
けられることとなり、その感圧精度も良好に保持され
る。
The present invention is configured as described above, and has the following effects. In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, when dew condensation occurs in the pressure sensor due to a temperature change, the dew condensation occurs.
In the vicinity of the pressure-sensitive element, the dew-condensation-promoting means having a lower thermal resistance than the pressure-sensitive element (for example, made of a material having a higher thermal conductivity than the pressure-sensitive element) is positively generated. For this reason, the occurrence of dew condensation on the pressure-sensitive element itself can be suitably avoided, and the pressure-sensitive accuracy can be well maintained.

【0042】請求項2に記載した発明では、前記電極部
材は導電性の金属材料からなるため、通常、その熱抵抗
は感圧素子よりも小さい。従って、結露発生助長手段を
構成する部材がこの電極部材よりも熱抵抗の小さい同構
成によれば、温度変化に起因して圧力センサに結露が発
生するとき、その結露は、上記電極よりも先に結露発生
助長手段に発生するようになる。このため、感圧素子自
身への結露の発生がより好適に回避されるとともに、上
記電極への結露の発生も好適に抑制されるようになる。
In the second aspect of the present invention, since the electrode member is made of a conductive metal material, its thermal resistance is usually smaller than that of the pressure-sensitive element. Therefore, according to the same configuration in which the member constituting the dew condensation promoting means has a smaller thermal resistance than this electrode member, when dew condensation occurs on the pressure sensor due to a temperature change, the dew condensation occurs before the electrode. In the meantime, dew formation is promoted in the dew formation promoting means. For this reason, generation | occurrence | production of the dew condensation on the pressure sensitive element itself is avoided more suitably, and generation | occurrence | production of the dew condensation on the said electrode comes to be suppressed suitably.

【0043】請求項3に記載した発明では、結露発生助
長手段がたとえ体積若しくは表面積の小さいものであっ
たとしても、そこに生じる水滴は水滴捕獲手段によって
的確に捕獲されるため、その近傍にある感圧素子自身へ
の水滴の飛散、付着等も的確に防止されるようになる。
According to the third aspect of the present invention, even if the dew condensation promoting means has a small volume or surface area, the water droplets generated there are accurately captured by the water droplet capturing means, so that the water droplets are present in the vicinity thereof. The scattering and adhesion of water droplets to the pressure-sensitive element itself can be accurately prevented.

【0044】請求項4に記載した発明では、水滴捕獲手
段に捕獲された水滴は、同手段を形成する微小溝の毛細
管現象により好適に封じ込められるようになり、捕獲さ
れた水滴の飛散等もより的確に防止される。
According to the fourth aspect of the present invention, the water droplets captured by the water droplet capturing means can be suitably contained by the capillary action of the micro grooves forming the water droplet capturing means, and the scattering of the captured water droplets can be improved. Precisely prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる圧力センサの適用例を示す概略
図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an application example of a pressure sensor according to the present invention.

【図2】本発明にかかる圧力センサの一実施形態を示す
平面図。
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the pressure sensor according to the present invention.

【図3】図2の3−3線に沿った断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2;

【図4】従来の圧力センサの一例を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

61…圧力センサ、62…ダイアフラム、62a…受圧
面、63…ハウジング、64…基台、65…空間、66
a,66b…電極、67…補助電極、68…水滴捕獲
溝。
61 pressure sensor, 62 diaphragm, 62a pressure receiving surface, 63 housing, 64 base, 65 space, 66
a, 66b: electrodes, 67: auxiliary electrodes, 68: water droplet capturing grooves.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧力媒体より受ける圧力に感応して電気
的性質に変化を生じる感圧素子と、 該感圧素子の近傍に配設されるとともに、少なくとも同
感圧素子より熱抵抗の小さい部材からなって結露の発生
を助長する結露発生助長手段と、 を備えることを特徴とする圧力センサ。
A pressure-sensitive element that changes its electrical properties in response to a pressure received from a pressure medium; and a member that is disposed near the pressure-sensitive element and that has at least a lower thermal resistance than the pressure-sensitive element. And a dew condensation promoting means for promoting the formation of dew.
【請求項2】 請求項1記載の圧力センサにおいて、 前記結露発生助長手段は、前記感圧素子との信号授受を
行う電極部材よりも熱抵抗の小さい部材からなることを
特徴とする圧力センサ。
2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the dew condensation promoting means is made of a member having a smaller thermal resistance than an electrode member for transmitting and receiving signals to and from the pressure-sensitive element.
【請求項3】 請求項1又は2記載の圧力センサにおい
て、 前記結露発生助長手段による結露発生助長によって生じ
る水滴を捕獲する水滴捕獲手段を更に備えることを特徴
とする圧力センサ。
3. The pressure sensor according to claim 1, further comprising a water droplet capturing unit that captures a water droplet generated by the dew formation promoting by the dew formation promoting unit.
【請求項4】 前記水滴捕獲手段は、前記結露発生助長
手段の近傍に形成された微小溝である請求項3記載の圧
力センサ。
4. The pressure sensor according to claim 3, wherein said water droplet capturing means is a minute groove formed near said dew formation promoting means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7055391B2 (en) 2003-03-13 2006-06-06 Denso Corporation Pressure sensor having casing with groove
JP2018089158A (en) * 2016-12-05 2018-06-14 山本光学株式会社 Respiratory protection device

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