JPH11132882A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝達媒体が筒本体の筒側壁から剥離せず、半
導体圧力センサチップに圧力を正しく伝達できる圧力セ
ンサを提供する。 【解決手段】 流体の圧力を測定する半導体圧力センサ
チップが設けられたセンサ部１と、筒側壁２１及び内部
スペース２２を有して筒状に形成された筒本体２と、セ
ンサ部１の反対側へ位置する受圧面３１を有して、半導
体圧力センサチップに接触するとともに筒本体２の筒側
壁２１に粘着した状態で内部スペース２２に充填されて
圧力を伝達する伝達媒体３とを備え、受圧面３１に負荷
された圧力を伝達媒体３を介して測定する圧力センサに
おいて、伝達媒体３が筒本体２の中心軸方向へ移動する
移動抵抗を増大させるリング状突起２３は、筒本体２に
設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯機又はボイラ
等に使用されて、測定対象である流体の圧力の一つであ
る水圧を伝達媒体を介して測定する圧力センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図６
に示す構成のものが存在する。このものは、流体の圧力
を測定する半導体圧力センサチップ（図示せず）が設け
られたセンサ部Ａと、筒側壁Ｂ１及び内部スペースＢ２
を有して筒状に形成された筒本体Ｂと、センサ部Ａの反
対側へ位置する受圧面Ｃ１を有して、半導体圧力センサ
チップに当接するとともに筒本体Ｂの筒側壁Ｂ１に粘着
した状態で内部スペースＢ２に充填収容されて圧力を伝
達する伝達媒体Ｃとを備えている。

【０００３】さらに詳しくは、水圧を測定するとき、半
導体圧力センサチップが水に当接するとその水に含有さ
れる成分によって腐食されるので、また水の凍結によっ
て破壊されるので、直接水に当接しないよう、シリコン
ゲル等の伝達媒体Ｃを介して圧力を測定する。すなわ
ち、伝達媒体Ｃは半導体圧力センサチップを腐食しない
成分で構成されて、その半導体圧力センサチップを腐食
から保護する。

【０００４】また、正圧又は負圧が伝達媒体Ｃの受圧面
Ｃ１に繰り返し負荷されたとき、特に負圧が負荷された
とき、伝達媒体Ｃが筒本体Ｂの中心軸方向におけるセン
サ部Ａの反対側へ向かって吸引されて移動する。このと
き、伝達媒体Ｃが筒本体Ｂの筒側壁Ｂ１から剥離するの
で、その剥離を防止するために、流入孔Ｄ１を有した蓋
部Ｄが伝達媒体Ｃの受圧面Ｃ１に当接した状態で設けら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、蓋部Ｄを伝達媒体Ｃに当接した状態で設け
て、負荷された水圧を伝達媒体Ｃを介して測定できる。

【０００６】しかしながら、伝達媒体Ｃの受圧面Ｃ１と
蓋部Ｄとの間に空隙があるとき、気泡が受圧面Ｃ１と蓋
部Ｄとの間に介在する場合があり、また上記したように
伝達媒体Ｃが筒本体Ｂの中心軸方向へ移動して、筒側壁
Ｂ１から剥離する場合がある。気泡が介在すると、また
伝達媒体Ｃが筒側壁Ｂ１から剥離すると、伝達媒体Ｃが
受圧面Ｃ１に負荷された水圧を半導体圧力センサチップ
に正しく伝達しなくなる。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、伝達媒体が筒本体の筒側
壁から剥離せず、伝達媒体が半導体圧力センサチップに
圧力を正しく伝達できる圧力センサを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、流体の圧力を測定する
半導体圧力センサチップが設けられたセンサ部と、筒側
壁及び内部スペースを有して筒状に形成された筒本体
と、センサ部の反対側へ位置する受圧面を有して、半導
体圧力センサチップに接触するとともに筒本体の筒側壁
に粘着した状態で内部スペースに充填されて圧力を伝達
する伝達媒体とを備え、受圧面に負荷された圧力を伝達
媒体を介して測定する圧力センサにおいて、伝達媒体が
筒本体の中心軸方向へ移動する移動抵抗を増大させる移
動抵抗増大手段は、筒本体に設けられた構成にしてあ
る。

【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記移動抵抗増大手段は、前記筒本体の筒
側壁から前記内部スペースへ向かって突設したリング状
突起でもって形成された構成にしてある。

【００１０】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のにおいて、前記リング状突起は、前記筒側壁となす前
記センサ部側の内角が鋭角に形成された構成にしてあ
る。

【００１１】請求項４記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記移動抵抗増大手段は、前記内部スペー
スと連通した別の内部スペースを設け前記筒本体の中心
軸に対する直交方向へ突設された突出部でもって形成さ
れた構成にしてある。

【００１２】請求項５記載のものは、請求項４記載のも
のにおいて、前記筒本体及び前記突出部は、前記突出部
の略中心部で前記中心軸に対する直交方向へ沿って２分
割された構成にしてある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３に基づいて以下に説明する。

【００１４】１はセンサ部で、シリコン半導体からなる
半導体圧力センサチップ（図示せず）が内蔵され、ピエ
ゾ抵抗を有するシリコンダイヤフラム（図示せず）が半
導体圧力センサチップに形成されて、測定する流体であ
る水の圧力、つまり水圧が負荷されるとピエゾ抵抗の抵
抗値が変化する。

【００１５】２は筒本体で、絶縁性の樹脂により、筒側
壁２１及び内部スペース２２を有した円筒状に形成さ
れ、センサ部１に載置される。ここで、図２に示すよう
に、突起側壁２３ａを有してリング状に形成されたリン
グ状突起２３が、筒側壁２１から内部スペース２２へ向
かって複数突設される。そして、筒側壁２１となすセン
サ部１側の内角が鋭角αに形成されて、移動抵抗増大手
段を形成する。

【００１６】３は伝達媒体で、シリコンを含んだシリコ
ンゲルにより、弾性を有したゲル状であり、耐熱性に優
れて低温から高温まで温度に起因する弾性特性の変化が
小さく、筒本体２の内部スペース２２に充填されるとと
もに、センサ部１の半導体圧力センサチップに接触す
る。そして、センサ部１の反対側へ位置する受圧面３１
が設けられて、水圧がその受圧面３１に負荷されると、
その水圧を半導体圧力センサチップに伝達する。

【００１７】センサ端子４は、銅又は銅合金により、半
導体圧力センサチップと電気的に接続された状態で、セ
ンサ部１の両側へ並設されて、増幅回路が配された増幅
素子（図示せず）及び温度補償用の厚膜抵抗（図示せ
ず）が形成されたプリント基板４１に接続される。

【００１８】このものの動作を説明する。水中に載置さ
れて、正圧又は負圧の水圧が伝達媒体３の受圧面３１に
負荷されて、筒本体２に充填された伝達媒体３を介し
て、半導体圧力センサチップに伝達される。

【００１９】水圧が伝達媒体３に繰り返し負荷されたと
き、特に負圧が繰り返し負荷されたとき、伝達媒体３が
筒本体２の中心軸方向におけるセンサ部１の反対側へ向
かって吸引されて移動しようとする。しかし、リング状
突起２３が筒本体２の筒側壁２１から突設されて、かつ
筒側壁２１となすセンサ部１側の内角が鋭角αに形成さ
れているので、伝達媒体３はリング状突起２３の突起側
壁２３ａに当接するとともに、リング状突起２３と筒側
壁２１との間の鋭角α部に食い込んで、かつ筒本体２と
の当接面積自体を増大する。したがって、伝達媒体３は
筒本体２の中心軸方向へ移動する移動抵抗が増大して、
筒側壁２１から剥離されにくくなる。

【００２０】水圧が伝達媒体３を介して圧力センサチッ
プに負荷されると、シリコン半導体素子に形成されたシ
リコンダイヤフラムが撓んで、シリコンダイヤフラムの
上に形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに比
例して変化する。そして、この抵抗値をプリント基板４
１に設けられた厚膜抵抗の抵抗値でもって温度補償をし
たうえで、電気信号を増幅素子で増幅して水圧を測定す
る。

【００２１】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、移動抵抗増大手段が筒本体２に設
けられて、その筒本体２に充填された伝達媒体３が中心
軸方向へ移動するとき、移動抵抗増大手段が伝達媒体３
の移動抵抗を増大させるから、圧力が伝達媒体３の受圧
面３１に繰り返し負荷されたとき、伝達媒体３が筒本体
２の中心軸に沿って容易に移動した従来と異なって移動
しにくく、したがって筒本体２の筒側壁２１から剥離し
にくくなって、水が筒本体２の内部スペース２２に浸入
して半導体圧力センサチップを腐食することを防止でき
るとともに、伝達媒体３が受圧面３１に負荷された圧力
を半導体圧力センサチップに正しく伝達して、圧力を精
度よく測定することができる。

【００２２】また、移動抵抗増大手段が筒本体２の筒側
壁２１から突設されたリング状突起２３でもって形成さ
れたから、伝達媒体３がリング状突起２３の突起側壁２
３ａに当接し、筒本体２との当接面積を増大して、伝達
媒体３の移動抵抗を簡単な構成で容易に増大させること
ができる。

【００２３】また、リング状突起２３と筒側壁２１との
なすセンサ部１側の内角が鋭角αに形成されたから、負
圧が受圧面３１に負荷されたとき、圧力を伝達媒体３が
リング状突起２３と筒側壁２１との間の鋭角α部に食い
込んで、伝達媒体３の移動抵抗をさらに増大させること
ができる。

【００２４】なお、第１実施形態では、リング状突起２
３が筒本体２の筒側壁２１となすセンサ部１側の内角を
鋭角αに形成したが、負圧が受圧面３１に負荷されない
ときは、図３に示すように、その内角を略直角に形成し
てもよく、限定されない。

【００２５】また、第１実施形態では、各リング状突起
２３をそれぞれ分離された状態で、筒本体２の筒側壁２
１から内部スペース２２へ向かって突設したが、リング
状突起２３をスパイラル状に連続した状態で筒側壁２１
から突設してもよく、限定されない。

【００２６】本発明の第２実施形態を図４及び図５に基
づいて以下に説明する。なお、第２実施形態では第１実
施形態と異なる機能について述べることとし、第１実施
形態と実質的に同一機能を有する部材については、同一
符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、リン
グ状突起２３が筒本体２の筒側壁２１に突設されていな
い。

【００２７】５は突出部で、樹脂により、筒本体２の中
心軸の直交方向へ向かって筒本体２の両側へ突設され
て、別の内部スペース５１、及び中心軸に対する直交方
向へ沿った突出側壁５２が設けられ、別の内部スペース
５１が筒本体２の内部スペース２２と連通して、移動抵
抗増大手段を形成する。

【００２８】さらに、筒本体２及び突出部５は、突出部
５の略中心部で中心軸の直交方向へ沿って２分割され
て、第１分割部５２及び第２分割部５３を形成し、各分
割部が成形金型でもって成形される。

【００２９】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、移動抵抗増大手段が筒本体２の中
心軸に対する直交方向へ突設された突出部５でもって形
成されて、その突出部５が筒本体２の内部スペース２２
と連通した別の内部スペース５１を設けたから、伝達媒
体３が中心軸方向、つまり移動方向に対する直交方向へ
沿った突出部５の突出側壁５２に当接するとともに、そ
の当接面積自体を増大して、伝達媒体３の移動抵抗を簡
単な構成で容易に増大させることができる。

【００３０】また、筒本体２及び突出部５が突出部５の
略中心部で中心軸に対する直交方向へ沿って２分割され
たから、２分割された各筒本体２及び各突出部５を成形
金型でもって容易に成形することができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載のものは、移動抵抗増大手
段が筒本体に設けられて、その筒本体に充填された伝達
媒体が中心軸方向へ移動するとき、移動抵抗増大手段が
伝達媒体の移動抵抗を増大させるから、圧力が伝達媒体
の受圧面に繰り返し負荷されたとき、伝達媒体が筒本体
の中心軸に沿って容易に移動した従来と異なって移動し
にくく、したがって筒本体の筒側壁から剥離しにくくな
って、流体が筒本体の内部スペースに浸入して半導体圧
力センサチップを腐食することを防止できるとともに、
伝達媒体が受圧面に負荷された圧力を半導体圧力センサ
チップに正しく伝達して、圧力を精度よく測定すること
ができる。

【００３２】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、移動抵抗増大手段が筒本体の筒側壁
から突設されたリング状突起でもって形成されたから、
伝達媒体がリング状突起の突起側壁に当接し、筒本体と
の当接面積を増大して、伝達媒体の移動抵抗を簡単な構
成で容易に増大させることができる。

【００３３】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のの効果に加えて、リング状突起と筒側壁とのなすセン
サ部側の内角が鋭角に形成されたから、負圧が受圧面に
負荷されたとき、伝達媒体がリング状突起と筒側壁との
間の鋭角部に食い込んで、伝達媒体の移動抵抗をさらに
増大させることができる。

【００３４】請求項４記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、移動抵抗増大手段が筒本体の中心軸
に対する直交方向へ突設された突出部でもって形成され
て、その突出部が筒本体の内部スペースと連通した別の
内部スペースを設けたから、伝達媒体が中心軸方向、つ
まり移動方向に対する直交方向へ沿った突出部の突出側
壁に当接するとともに、その当接面積自体を増大して、
伝達媒体の移動抵抗を簡単な構成で容易に増大させるこ
とができる。

【００３５】請求項５記載のものは、請求項４記載のも
のの効果に加えて、筒本体及び突出部が突出部の略中心
部で中心軸に対する直交方向へ沿って２分割されたか
ら、２分割された各筒本体及び各突出部を成形金型でも
って容易に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正面概念図であ
る。

【図２】同上の筒本体の斜視図である。

【図３】同上の別の実施例における筒本体の斜視図であ
る。

【図４】本発明の第２実施形態を示す筒本体及び突出部
の斜視図である。

【図５】同上の筒本体及び突出部の正断面図である。

【図６】従来例を示す正面概念図である。

【符号の説明】

１ センサ部 ２ 筒本体 ２１ 筒側壁 ２２ 内部スペース ２３ リング状突起（移動抵抗増大手段） α 鋭角 ３ 伝達媒体 ３１ 受圧面 ５ 突出部 ５１ 別の内部スペース

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の圧力を測定する半導体圧力センサ
   チップが設けられたセンサ部と、筒側壁及び内部スペー
   スを有して筒状に形成された筒本体と、センサ部の反対
   側へ位置する受圧面を有して、半導体圧力センサチップ
   に接触するとともに筒本体の筒側壁に粘着した状態で内
   部スペースに充填されて圧力を伝達する伝達媒体とを備
   え、受圧面に負荷された圧力を伝達媒体を介して測定す
   る圧力センサにおいて、 伝達媒体が筒本体の中心軸方向へ移動する移動抵抗を増
   大させる移動抵抗増大手段は、筒本体に設けられたこと
   を特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記移動抵抗増大手段は、前記筒本体の
   筒側壁から前記内部スペースへ向かって突設したリング
   状突起でもって形成されたことを特徴とする請求項１記
   載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記リング状突起は、前記筒側壁となす
   前記センサ部側の内角が鋭角に形成されたことを特徴と
   する請求項２記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】 前記移動抵抗増大手段は、前記内部スペ
   ースと連通した別の内部スペースを設け前記筒本体の中
   心軸に対する直交方向へ突設された突出部でもって形成
   されたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
5. 【請求項５】 前記筒本体及び前記突出部は、前記突出
   部の略中心部で前記中心軸に対する直交方向へ沿って２
   分割されたことを特徴とする請求項４記載の圧力セン
   サ。