JPH10206261A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準圧室とケース外部とを連通させる大気圧
導入口が水によって塞がれることを防止する。 【解決手段】 ケース２内に、大気圧が導入される基準
圧室８と測定対象圧力が導入される測定圧導入室９とが
形成されており、それら両室間の圧力差を検知する感圧
部１０を備えている。そして、ケース２の一端には基準
圧室８とケース２外部とを連通させる大気圧導入孔１９
がケース下面側を入口として形成されている。この大気
圧導入孔１９の最も上方位置に、この大気圧導入孔１９
とケース外部とを連通させる貫通孔２４を設ける。すな
わち、大気圧導入孔１９に水が溜まった場合において、
貫通孔２４を通じて外気が大気圧導入孔１９内に入り滞
留した水に作用する。これにより、水の排水を容易にす
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、大気圧が導入され
る基準圧室と測定対象圧力が導入される測定圧導入室を
備え、これら両室内の圧力差を感圧部により感知するよ
うにした圧力センサに関し、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
るものとして用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来における圧力センサを図５に示す。
この圧力センサ１は、薄型箱状を成す合成樹脂製のケー
ス２にて構成されており、このケース２内には、大気圧
が導入される基準圧室８と測定対象圧力が導入される測
定圧導入室９が備えられている。そして、これら各室を
区画する境界部には感圧部１０が配置されており、この
感圧部１０によって上記各室の圧力差の検出を行う。

【０００３】ところで、上記基準圧室８に大気圧を導入
するために、ケース２には大気圧力導入穴１９が形成さ
れている。そして、圧力センサ１が被水したり若しくは
圧力センサ１に塵埃が付着するような環境下において圧
力センサ１を適用する場合においては、この圧力導入穴
１９を塞いでしまって基準圧室８が正確な大気圧になら
ないという問題が生じるため、大気圧導入孔１９を下向
きに形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
力センサ１における大気圧導入孔１９に多量の水が侵入
してしまい、水膜となって図６に示すように大気圧導入
孔１９を塞いでしまった場合には、滞留した水の上部側
の空間が閉鎖空間となってしまうために水を抜け方向に
引っ張る為には大きな力が必要とされる。

【０００５】このため、水にかかる重力だけでは水の表
面張力や上記力に打ち勝つことができず、大気圧導入孔
１９から外部へ排水されなくなってしまう。この様な状
態においては、基準圧室８内が正確な大気圧にならな
い。本発明は上記問題に鑑みたもので、基準圧室とケー
ス外部とを連通させる大気圧導入孔が液体によって塞が
れることを防止することができる圧力センサを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発
明においては、ケース（２）内に基準圧室（８）と測定
圧導入室（９）とが形成され、これら両室間の圧力差を
検知する感圧部（１０）と、基準圧室（８）に大気圧を
導入する大気圧導入孔（１９）とを備えてなる圧力セン
サにおいて、大気圧導入孔（１９）内に滞留した液体を
抜くための貫通孔（２４）を大気圧導入孔（１９）とケ
ース（２）の外部とを連通させて形成していることを特
徴とする。

【０００７】このように、貫通孔（２４）を形成するこ
とによって、滞留した液体の上部空間（基準圧室（８）
側の空間）を閉鎖空間ではないものとすることができ
る。このため滞留した液体を排液し易くできると共に、
大気圧導入孔（１９）において液体膜が形成されないよ
うにできるため、基準圧室（８）内に正確な大気圧を導
入することができる。

【０００８】具体的には、請求項２に示されるように、
貫通孔（２４）は、液体に対して前記基準圧室（８）側
における大気圧導入孔（１９）とケース（２）の外部と
を連通させて形成される。また、請求項３に示すよう
に、貫通孔（２４）を複数形成してもよい。すなわち、
貫通孔（２４）が多ければ多いほど貫通孔（２４）自身
が閉塞してしまう可能性を少なくすることができるた
め、より効果的に請求項１に示す効果を得ることができ
る。

【０００９】さらに、請求項４に示すように、貫通孔
（２４）に対して基準圧室（８）側に撥水性フィルタ
（２０）を設けることにより、基準圧室（８）内に空気
の通過を許容し且つ液滴や塵埃の通過を阻止するように
することができる。

【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に圧力センサ１の断面図を示
す。以下、圧力センサ１の構成について図１に従って説
明する。圧力センサ１は合成樹脂製のケース２で覆われ
ている。このケース２はケース主部３にリッド４を被せ
て構成されている。なお、リッド４は接着剤５によりケ
ース主部３に接着されて、これらの接続部における気密
を保持している。

【００１１】ケース２の一端側（紙面右側）には筒状の
コネクタハウジング部３ａが形成されており、このコネ
クタハウジング部３ａ内に複数本のターミナル６がイン
サート成形されてコネクタとして機能するようになって
いる。なお、コネクタ接続時において発生する圧力によ
ってケース主部３とターミナル６との間隙を抜けてター
ミナル６の下面に入り込んだ空気を上方へ逃がすための
空気逃げ孔６ａがターミナル６には形成されており、ケ
ース内にはこの空気逃げ孔６ａに連通する副室７が設け
られている。

【００１２】そして、圧力センサ１の中央部には大気圧
が導入される基準圧室８と、測定対象圧力が導入される
測定圧導入室９が設けられており、これら両室の境界部
には両室間の圧力差を検知するための感圧部１０が設け
られている。具体的には、ケース主部３の中央部には、
下方に延びた管状の圧力ポート１１が形成されており、
この圧力ポート１１の中空部によって測定圧導入室９が
形成されている。そして、ケース主部３における上記両
室の境界部には圧力ポート１１の中空部よりも径大とな
る凹部３ｂが形成されており、この凹部３ｂに感圧部１
０が設けられている。なお、圧力ポート１１には図示し
ない導入管が接続され、この導入管と上記測定圧導入室
９を介して測定対象が感圧部１０へ導入される。

【００１３】ここで、感圧部１０について具体的に説明
する。感圧部１０は、単結晶シリコンにて形成され、そ
の中央部に薄肉なダイヤフラム部を有した感圧素子１２
を備えている。そして、このダイヤフラム部１２の表面
には４個の抵抗体が形成されており、これらの抵抗体が
ブリッジ回路を構成するように電気接続されている。ま
た、感圧素子１２は全面にＳｉＮからなる保護膜１３に
覆われており、耐湿性の向上を図るようにしている。

【００１４】また、前記凹部３ｂ上には、透孔１４ａが
形成されたステム１４と貫通孔１５ａが形成された台座
１５が順に配置されており、さらに台座１５上に感圧素
子１２が陽極接合によって気密接合されて配置されてい
る。そして、台座１５とステム１４との間及びステム１
５とケース主部３（凹部３ｂの底面）の間は接着剤によ
って接合されており気密を保持している。このとき接着
剤として、ヤング率が低く耐薬品性に優れたフッ素系の
ものを用いている。なお、台座１５の材質には単結晶シ
リコンに近い熱膨張係数のガラスが用いられており、ス
テム１４の材質には４２アロイが用いられている。

【００１５】これにて、感圧素子１２の上面側が基準圧
室８に臨み、感温素子１２の下面側が台座１５の貫通孔
１５ａ及びステム１４ａの透孔を介して測定圧導入室９
に連通するよう構成され、もって感圧素子１２によって
測定対象圧力と大気圧との圧力差（相対圧力）が検出さ
れるようになっている。そして、感圧素子１２上の電極
がボンディングワイヤ１６を介してターミナル６に接続
されており、圧力差に基づく検出信号がターミナル６を
介して取り出されるようになっている。

【００１６】なお、基準圧室８と測定圧導入室９におけ
る気密を向上させるために、凹部３ｂ内においてステム
１４及び台座１５の下半部を埋め込むようにしてフッ素
系の接着剤１７が充填されており、さらに耐湿性を向上
させるために接着剤１６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。また、接着剤塗布時
において接着強度を向上させるためにステム１４、台座
１５及び凹部３ｂの接着面にプライマを塗布している
が、プライマが貫通孔１５ａ内を上昇して感圧素子に悪
影響を及ぼすことを防止するために台座１５の下面側に
おいてはこれを塗布しないようにしている。

【００１７】そして、ケース２のうちコネクタハウジン
グ部３ａが形成されている側の他端側（紙面左側）には
基準圧室８とケース２の外部（大気）とを連通させるた
めの大気圧導入孔１９が形成されている。具体的には、
ケース主部３における端部は上面がリッド４に近接する
位置まで突出する厚肉状な構成をしており、この厚肉部
分を上下に貫通するようにして大気圧導入孔１９が形成
されている。

【００１８】この大気圧導入孔１９は断面が直径が３ｍ
ｍ以上の円形を成している。また、この大気圧導入孔１
９の上部には大気圧導入孔１９の直径よりも径大となる
凹部３ｃが形成されており、この凹部３ｃに撥水性フィ
ルタ２０が配設されている。この撥水性フィルタ２０は
略リング状を成す上下のホルダ２１、２２によって挟持
されている。これにより大気圧導入孔１９内と基準圧室
８とを分離している。また、これらのホルダ２２はそれ
ぞれの外周面が大気圧導入孔１９の内周面に溶着されて
おり、これによって大気圧導入孔１９内と基準圧室８に
おける気密を保持している。

【００１９】撥水性フィルタ２０は多孔質フィルタから
なり、所定の通気量（例えば、０．３７ｃｃ／ｓｅｃ以
上）を確保できる孔径（例えば、φ＝１．０ｍｍ）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。これにより、基準圧室８へ空気の通過を
許容しつつ液滴や塵埃の通過を阻止している。また、大
気圧導入孔１９における入り口部分には、ケース下面か
ら下方へ若干量突出させた突出口部２３が形成されてお
り、この突出口部２３において大気圧導入孔１９が下方
に向かって縮径するようなテーパ状をした構成とされて
いる。

【００２０】また、この突出口部２３の外壁は大気圧導
入孔１９におけるテーパ状部分に平行に形成されてお
り、ある程度肉厚をもって構成されている。そして、突
出口部２３における開口端２３ａは、ケース外部に向か
って径大となるような形状になっている。この突出口部
２３によって塵埃や液滴が大気圧導入孔１９内に侵入す
ることを極力防止している。

【００２１】そして、ケース主部３のうち撥水性フィル
タ２０及びホルダ２１、２２の近傍であって大気圧導入
孔１９における最も上方位置に、大気圧導入孔１９とケ
ース外部とを連通させる断面円形状をした貫通孔２４が
形成されている。図１に示す圧力センサ１における左側
面図を図２に示す。このように貫通孔２４の入口がケー
ス側面に形成されている。

【００２２】このように構成された圧力センサ１が車両
の下部における燃料タンクからキャニスタにつながる配
管に、大気圧導入孔１９を下方に向けて取り付けられ
る。次に、上記圧力センサにおける作用について説明す
る。基準圧室８には、撥水性フィルタ２０を介して大気
圧導入孔１９から大気圧が導入される。一方、測定圧導
入室９には、燃料タンクからキャニスタにつながる配管
内における圧力が圧力ポート１１を通じて測定対象圧力
として導入される。

【００２３】このとき、感圧素子１２の上面側には大気
圧が作用し、下面側には測定対象圧力が作用する。そし
て、これらの圧力差に伴う応力によってダイヤフラム部
が変位して、この変位に基づきダイヤフラム部上面に形
成された抵抗体が伸縮する。この伸縮によって抵抗体は
その抵抗値を変化させるため、このときの検出信号をタ
ーミナル６から取り出すことにより測定対象圧力が検出
できる。

【００２４】ところで、図３に示す説明図のように大気
圧導入孔１９内に多量の水が入り込み水膜を形成し、大
気圧導入孔１９が塞がれてしまった場合を示す。このよ
うな状態が生じると、大気圧導入孔１９から正確な大気
圧が導入されなくなり測定対象圧の検出を正確に行うこ
とができなくなってしまう。しかしながら、本実施形態
における圧力センサ１においては、貫通孔２４をケース
主部３のうち撥水性フィルタ２０及びホルダ２１、２２
の近傍であって大気圧導入孔１９における最も上方位置
に形成しているため、図３に示す矢印のようにこの貫通
孔２４を通じて外気を導入し、これにより大気圧導入孔
１９内に滞留した水を大気圧導入孔１９から排水し易く
してる。

【００２５】具体的には、貫通孔２４が形成されていな
い場合においては、滞留した水の上部空間（基準圧室側
の空間）が閉鎖空間となるため水を抜け方向に引っ張る
のに大きな力が必要とされたが、この貫通孔２４が設け
られていることによって前記上部空間は閉鎖空間では無
くなるため、前記力が必要とされなくなり排水が容易に
なる。

【００２６】このように、大気圧導入孔１９において水
膜が形成されないようにできるため、基準圧室８内に正
確な大気圧を導入することができる。なお、大気圧導入
孔１９の直径が小さすぎる場合には、水にかかる重力よ
りも水の表面張力による影響が大きくなってしまう可能
性があるため、大気圧導入孔１９の直径はある程度の大
きさが必要とされる。これを考慮して、本実施形態にお
いてはこの直径を３ｍｍにすることにより上記不都合を
解消している。

【００２７】また、図１に示した圧力センサ１におい
て、貫通孔２４は大気圧導入孔１９に対して垂直なもの
として形成しているが、大気圧導入孔１９における最も
上方位置とケース外部を連通するような構成であれば貫
通孔２４における外気入口２４ａの位置は特に限定され
ない。例えば、図４に示すように外気入口２４ａをケー
ス底面に形成してもよい。また、図１における圧力セン
サ１においては貫通孔２４を１つ形成しているが、複数
形成してもよい。すなわち、貫通孔２４が多ければ多い
ほど貫通孔２４自身が閉塞してしまう可能性を少なくす
ることができるため、より効果的に上記効果を得ること
ができるからである。

【００２８】さらに、大気圧導入孔１９の上部には撥水
性フィルタ２０を備えているが、基準圧室８内への水の
侵入をより完全に防止するのが目的であり、この撥水性
フィルタ２０を無くしたとしても上述した効果を得るこ
とができる。なお、上述した実施形態においては水を例
に挙げて説明したが、液体であればほぼ同様の効果が得
られ、例えば泥水等においても上記効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施形態における圧力センサ
の断面図である。

【図２】図１における圧力センサの左側面図である。

【図３】大気圧導入孔１９に水が入った場合において作
用する力を示す説明図である。

【図４】他の実施形態を示した図であって、圧力センサ
の断面模式図である。

【図５】従来における圧力センサの断面図である。

【図６】大気圧導入孔１９に水が入った場合における状
態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…圧力センサ、２…ケース、８…基準圧室、９…測定
圧導入室、１０…感圧部、１９…大気圧導入孔、２０…
撥水性フィルタ、２３…突出口部、２４…貫通孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース（２）内に形成され、大気圧が導
   入される基準圧室（８）と、 前記ケース（２）内に形成され、測定対象圧力が導入さ
   れる測定圧導入室（９）と、 前記基準圧室（８）と測定圧導入室（９）の圧力差を検
   知する感圧部（１０）と、 前記基準圧室（８）に前記大気圧を導入する大気圧導入
   孔（１９）とを備えてなる圧力センサにおいて、 前記大気圧導入孔（１９）と前記ケース（２）の外部と
   を連通させて形成された、前記大気圧導入孔（１９）内
   に滞留した液体を抜くための貫通孔（２４）を備えたこ
   とを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記貫通孔（２４）は、前記液体に対し
   て前記基準圧室（８）側における前記大気圧導入孔（１
   ９）と前記ケース（２）の外部とを連通させて形成され
   たものであることを特徴とする請求項１に記載の圧力セ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記貫通孔（２４）が複数形成されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力セン
   サ。
4. 【請求項４】 前記貫通孔（２４）に対して前記基準圧
   室（８）側には、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が設けられていることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の圧力
   センサ。