JPH11166873A - 静電容量型圧力センサユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを低減できる静電容量型圧力センサユ
ニットを得る。 【解決手段】 第１，第２の絶縁性基体１，２間に対向
電極を内蔵した圧力センサ素子３と、この圧力センサ素
子３を収納する収納ケース４とを有する。収納ケース４
は、流体導入口を設けた底壁部４ａとこの底壁部４ａに
一端を連結した周壁部４ｂとを備えている。収納ケース
４は圧力センサ素子３の圧力感知面１ａが底壁部４ａと
対向し且つ周壁部４ｂとの間に大きな隙間を形成しない
ように圧力センサ素子３を収納する。圧力感知面１ａと
底壁部４ａとの間には、圧力被測定流体が入る流体室６
を設ける。圧力感知面１ａと底壁部４ａとの間には、シ
ール部材８を配置して流体室６をシールする。シール部
材８を、流体室６の周囲に同心的に且つ密接して配置し
た第１及び第２のオーリング８ａ，８ｂで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量の変化に
基づいて圧力を検出するタイプの静電容量型圧力センサ
ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の静電容量型圧力センサユ
ニットでは、第１の絶縁性基体と第２の絶縁性基体との
対向面に電極をそれぞれ設けて構成されている圧力セン
サ素子が、金属製の収納ケース内に収納されている。こ
の収納ケースは、圧力被測定流体を導入する流体導入口
が形成された底壁部と該底壁部に一端が連結された周壁
部とを備えていて、周壁部内に圧力センサ素子がその圧
力感知面が底壁部と対向し且つ該周壁部との間に大きな
隙間を形成しないように収納されている。圧力センサ素
子の圧力感知面と収納ケースの底壁部との間には、圧力
被測定流体が入る流体室が設けられている。

【０００３】圧力センサ素子の圧力感知面と収納ケース
の底壁部との間で該収納ケースの周壁部の内周には、バ
ックアップリングが配置されている。また、圧力感知面
と底壁部との間には、バックアップリングによりバック
アップされた状態で流体室をシールするオーリング等の
シール部材が配置されている。

【０００４】圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面
には、圧力センサ素子内の対向電極間の静電容量を検出
するＩＣ等からなる電子回路素子が配置されている。こ
の電子回路素子は、第２の絶縁性基体の表面に設けられ
た接続導体パターンに半田付け接続されている。

【０００５】このような静電容量型圧力センサユニット
では、流体導入口を経て圧力被測定流体が流体室に入る
と、その圧力が圧力センサ素子の第１の絶縁性基体にお
ける圧力感知面に作用し、これにより圧力センサ素子内
の対向電極間の静電容量が変わり、この静電容量の変化
が電子回路素子で検出される。このとき流体室内の流体
が流体室から漏れないように、シール部材によりシール
がなされている。また、高い流体圧力でシール部材が変
形して圧力センサ素子と収納ケースの周壁部との間に入
ってシールが破られないようにバックアップリングでバ
ックアップされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の静電容量型圧力センサユニットでは、シール部
材をバックアップするためにバックアップリングを使用
しており、このバックアップリングはオーリング等のシ
ール部材に比べて高価であるため、全体の値段が高くな
る問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、コストを低減できる静電
容量型圧力センサユニットを提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、各オーリングの位置
決めを確実に行える静電容量型圧力センサユニットを提
供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、二重シール形のシー
ル部材であっても、組み込みを能率よく行える静電容量
型圧力センサユニットを提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明で改良しようとし
ている静電容量型圧力センサユニットは、圧力センサ素
子を有し、該圧力センサ素子は表面に電極を有し裏面が
圧力感知面となる第１の絶縁性基体と、該第１の絶縁性
基体の電極と所定の間隔を開けて対向する電極を有して
第１の絶縁性基体と組み合わされる第２の絶縁性基体と
からなっている。また収納ケースを有し、該収納ケース
は、圧力被測定流体を導入する流体導入口が形成された
底壁部と該底壁部に一端が連結された周壁部とを備え、
圧力感知面が底壁部と対向し且つ周壁部との間に大きな
隙間を形成しないように圧力センサ素子が収納され、し
かも圧力センサ素子の圧力感知面と底壁部との間に圧力
被測定流体が入る流体室を形成できるように構成されて
いる。圧力感知面と底壁部との間には、シール部材が配
置されて流体室をシールするようになっている。

【００１２】本発明では、シール部材が同心的に且つ密
接して配置された第１及び第２のオーリングからなって
いる。このようにシール部材として第１及び第２のオー
リングを用いると、高価なバックアップリングが不要に
なり、静電容量型圧力センサユニットのコストの低減を
図ることができる。

【００１３】この場合、第１及び第２のオーリングとし
ては、ＪＩＳで規定されたスプリング式硬さ試験で測定
した硬度が７０〜９０のものが用いられている。

【００１４】また、圧力センサ素子の圧力感知面及び収
納ケースの底壁部には、第１及び第２のオーリングが部
分的に嵌合される二重の環状嵌合溝がそれぞれ形成され
ていることが好ましい。このようにすると、第１及び第
２のオーリングを圧力センサ素子の圧力感知面及び収納
ケースの底壁部に位置決めできて、圧力による移動を効
果的に防止することができる。

【００１５】また、シール部材としては、同心的に配置
された第１のオーリング部分及び第２のオーリング部分
とこれら第１及び第２のオーリング部分を相互に連結す
る連結部分とからなる、ＪＩＳで規定されたスプリング
式硬さ試験で測定した硬度が７０以上の１つのオーリン
グを用いることもできる。このようなシール部材によれ
ば、二重シール形のシール部材であっても、１つの部品
となり、圧力センサユニットに対する組み込み作業も能
率よく行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る静電容量型圧
力センサユニットにおける実施の形態の第１例の縦断面
図を示したものである。なお、前述した図４と対応する
部分には、同一符号を付けて示している。

【００１７】この静電容量型圧力センサユニットは、圧
力の検出部である圧力センサ素子３を有し、該圧力セン
サ素子３は表面に図示しないが電極を有し裏面が圧力感
知面１ａとなるセラミック製で厚みが0.4 〜0.8mm 程度
の第１の絶縁性基体１と、該第１の絶縁性基体１の電極
と所定の間隔を開けて対向する図示しない電極を有して
第１の絶縁性基体１と組み合わされるセラミック製の第
２の絶縁性基体２とからなっている。この圧力センサ素
子３内の対向電極の間隔が圧力感知面１ａに作用する圧
力により変化し、圧力の変化が静電容量の変化として検
出されるようになっている。

【００１８】この圧力センサ素子３は、金属製の収納ケ
ース４内に収納されている。収納ケース４は、圧力被測
定流体を導入する流体導入口５が形成された底壁部４ａ
と、該底壁部４ａに一端が連結された周壁部４ｂと、流
体導入口５を包囲して底壁部４ａの中央に連設された筒
部４ｄとを備えていて、筒部４ｄの先端外周にはネジ部
４ｅが設けられている。このような収納ケース４の周壁
部４ｂ内には、圧力センサ素子３がその圧力感知面１ａ
が底壁部４ａと対向し且つ該周壁部４ｂとの間に大きな
隙間を形成しないように収納されている。圧力センサ素
子３の圧力感知面１ａと底壁部４ａとの間には、流体導
入口５を経て気体または液体の圧力被測定流体が入る流
体室６が設けられている。

【００１９】圧力感知面１ａと底壁部４ａとの間には、
シール部材８が配置されて流体室６の周縁部のシールが
なされている。このシール部材８は、特に、同心的に且
つ密接して配置された第１及び第２のオーリング８ａ，
８ｂからなっている。第１のオーリング８ａは圧力感知
面１ａと底壁部４ａとの間で周壁部４ｂの内周に沿って
配置され、第２のオーリング８ｂは第１のオーリング８
ａの内周に沿って配置されている。これら第１及び第２
のオーリング８ａ，８ｂとしては、ＪＩＳで規定された
スプリング式硬さ試験で測定した硬度（以下、単に硬度
という。）が７０〜９０のものが用いられている。

【００２０】圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の
表面には、圧力センサ素子３内の対向電極間の静電容量
を検出するＣＭＯＳＩＣ等の集積回路からなる電子回路
素子９が配置されている。この電子回路素子９は、第２
の絶縁性基体２の表面に設けられた配線パターンに半田
付け接続されている。この第２の絶縁性基体２の表面に
設けられた配線パターンには、フレキシブルプリント基
板１５の配線パターン中の電極が半田付け接続されてい
る。これにより電子回路素子９の各電極は、フレキシブ
ルプリント基板１５を介してコネクタ１１の各コネクタ
端子１４に接続されている。電子回路素子９を包囲する
ように第２の絶縁性基体２の表面には、コネクタ１１の
絶縁樹脂製のコネクタ本体（コネクタハウジング）１２
の基端周縁部１２ａの端面が直接重ねられている。コネ
クタ１１は、コネクタ本体１２の基端周縁部１２ａの外
周を収納ケース４の端縁部４ｃの加締めにより押さえる
ことにより収納ケース４に固定されている。コネクタ本
体１２と収納ケース４の端縁部４ｃとの加締めによる係
止箇所は、接着剤等の塗布による外部シール１３により
シールされている。

【００２１】このようにシール部材８として第１及び第
２のオーリング８ａ，８ｂを用いると、高価なバックア
ップリングが不要になり、静電容量型圧力センサユニッ
トのコストの低減を図ることができる。

【００２２】図２は、本発明に係る静電容量型圧力セン
サユニットにおける実施の形態の第２例の縦断面図を示
したものである。なお、前述した図１と対応する部分に
は、同一符号を付けて示している。

【００２３】この静電容量型圧力センサユニットにおい
ては、圧力センサ素子３の圧力感知面１ａ及び収納ケー
ス４の底壁部４ａには、第１及び第２のオーリング８
ａ，８ｂが部分的に嵌合される二重の環状嵌合溝１６
ａ，１６ｂ、１７ａ，１７ｂが、0.2 〜0.3mm 程度の深
さでそれぞれ形成されている。第１のオーリング８ａは
対向する環状嵌合溝１６ａ，１７ａ間に嵌め込まれて位
置決めされ、第２オーリング８ｂは対向する環状嵌合溝
１６ｂ，１７ｂ間に嵌め込まれて位置決めされている。
これら第１及び第２のオーリング８ａ，８ｂも、第１例
と同様に硬度が７０〜９０のものが用いられている。ま
たこの例では、第１例で用いた外部シール１５の代わり
に、コネクタ本体１２の基端周縁部１２ａの外周と収納
ケース４の周壁部４ｂとの間にオーリング１８が介在さ
れてシールがなされている。図示していないが図１の場
合と同様に、コネクタ１１はコネクタ本体１２の基端周
縁部１２ａの外周を収納ケース４の端縁部４ｃの加締め
により収納ケース４に固定されている。コネクタ本体１
２と収納ケース４の端縁部４ｃとの加締めによる係止箇
所は、この例では図１の場合と同様に接着剤等の塗布に
よる外部シール１３によりさらにシールしてもよいが、
オーリング１８があるので外部シール１３は省略しても
よい。その他の構成は、第１例と同様である。

【００２４】このように圧力センサ素子３の圧力感知面
１ａ及び収納ケース４の底壁部４ａに二重の環状嵌合溝
１６ａ，１６ｂ、１７ａ，１７ｂを設けると、第１及び
第２のオーリング８ａ，８ｂを圧力センサ素子３の圧力
感知面１ａ及び収納ケース４の底壁部４ａに位置決めで
きて、圧力による第１及び第２のオーリング８ａ，８ｂ
の移動を効果的に防止することができる。

【００２５】図３は、本発明に係る静電容量型圧力セン
サユニットにおける実施の形態の第３例の縦断面図を示
したものである。なお、前述した図２と対応する部分に
は、同一符号を付けて示している。

【００２６】この静電容量型圧力センサユニットにおい
ては、シール部材８が、同心的に配置された第１のオー
リング部分１９ａ及び第２のオーリング部分１９ｂとこ
れら第１及び第２のオーリング部分１９ａ，１９ｂを相
互に連結する連結部分１９ｃとからなる硬度が７０以上
の１つのオーリング１９からなっている。これに対応し
て圧力センサ素子３の圧力感知面１ａ及び収納ケース４
の底壁部４ａには、第１及び第２のオーリング部分１９
ａ，１９ｂが部分的に嵌合される二重の環状嵌合溝２０
ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂが、0.2 〜0.3mm 程度の深
さでそれぞれ形成されている。第１のオーリング部分１
９ａは対向する環状嵌合溝２０ａ，２１ａ間に嵌め込ま
れて位置決めされ、第２のオーリング部分１９ｂは対向
する環状嵌合溝２０ｂ，２１ｂ間に嵌め込まれて位置決
めされている。その他の構成は、第２例と同様である。

【００２７】このような第１のオーリング部分１９ａ及
び第２のオーリング部分１９ｂとこれら第１及び第２の
オーリング部分１９ａ，１９ｂを相互に連結する連結部
分１９ｃとからなるオーリング１９からなるシール部材
８によれば、二重シール形のシール部材であっても、１
つの部品となり、圧力センサユニット３に対する組み込
み作業も能率よく行うことができる。また、圧力センサ
素子３の圧力感知面１ａ及び収納ケース４の底壁部４ａ
に二重の環状嵌合溝２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂを
設けると、第１及び第２のオーリング部分１９ａ，１９
ｂを圧力センサ素子３の圧力感知面１ａ及び収納ケース
４の底壁部４ａに位置決めできて、圧力によるオーリン
グ１９の移動を効果的に防止することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、圧力センサ素子の圧力感知
面と収納ケースの底壁部との間に形成される流体室をシ
ールするシールシール部材として、同心的に且つ密接し
て配置された第１及び第２のオーリングを用いているの
で、従来のように高価なバックアップリングが不要にな
り、静電容量型圧力センサユニットのコストの低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電容量型圧力センサユニットに
おける実施の形態の第１例を示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る静電容量型圧力センサユニットに
おける実施の形態の第２例を示す要部縦断面図である。

【図３】本発明に係る静電容量型圧力センサユニットに
おける実施の形態の第３例を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 第１の絶縁性基体 １ａ 圧力感知面 ２ 第２の絶縁性基体 ３ 圧力センサ素子 ４ 収納ケース ４ａ 底壁部 ４ｂ 周壁部 ４ｃ 端縁部 ４ｄ 筒部 ４ｅ ネジ部 ５ 流体導入口 ６ 流体室 ８ シール部材 ８ａ，８ｂ 第１及び第２のオーリング ９ 電子回路素子 １１ コネクタ １２ コネクタ本体（コネクタハウジング） １２ａ 基端周縁部 １３ 外部シール １４ コネクタ端子 １５ フレキシブルプリント基板 １６ａ，１６ｂ、１７ａ，１７ｂ 環状嵌合溝 １８ オーリング １９ オーリング １９ａ 第１のオーリング部分 １９ｂ 第２のオーリング部分 １９ｃ 連結部分 ２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂ 環状嵌合溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に電極を有し裏面が圧力感知面とな
   る第１の絶縁性基体と該第１の絶縁性基体の前記電極と
   所定の間隔を開けて対向する電極を有して前記第１の絶
   縁性基体と組み合わされる第２の絶縁性基体とからなる
   圧力センサ素子と、 圧力被測定流体を導入する流体導入口が形成された底壁
   部と該底壁部に一端が連結された周壁部とを備え、前記
   圧力感知面が前記底壁部と対向し且つ前記周壁部との間
   に大きな隙間を形成しないように前記圧力センサ素子を
   収納し、しかも前記圧力センサ素子の前記圧力感知面と
   前記底壁部との間に前記圧力被測定流体が入る流体室を
   形成できるように構成された収納ケースと、 前記圧力感知面と前記底壁部との間に配置されて前記流
   体室をシールするシール部材とを具備してなる静電容量
   型圧力センサユニットであって、 前記シール部材が同心的に且つ密接して配置された第１
   及び第２のオーリングからなることを特徴とする静電容
   量型圧力センサユニット。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のオーリングは、ＪＩ
   Ｓで規定されたスプリング式硬さ試験で測定した硬度が
   ７０〜９０である請求項１に記載の静電容量型圧力セン
   サユニット。
3. 【請求項３】 前記圧力センサ素子の前記圧力感知面及
   び前記収納ケースの前記底壁部には、前記第１及び第２
   のオーリングが部分的に嵌合される二重の環状嵌合溝が
   それぞれ形成されている請求項２に記載の静電容量型圧
   力センサユニット。
4. 【請求項４】 表面に電極を有し裏面が圧力感知面とな
   る第１の絶縁性基体と該第１の絶縁性基体の前記電極と
   所定の間隔を開けて対向する電極を有して前記第１の絶
   縁性基体と組み合わされる第２の絶縁性基体とからなる
   圧力センサ素子と、 圧力被測定流体を導入する流体導入口が形成された底壁
   部と該底壁部に一端が連結された周壁部とを備え、前記
   圧力感知面が前記底壁部と対向し且つ前記周壁部との間
   に大きな隙間を形成しないように前記圧力センサ素子を
   収納し、しかも前記圧力センサ素子の前記圧力感知面と
   前記底壁部との間に前記圧力被測定流体が入る流体室を
   形成できるように構成された収納ケースと、 前記前記圧力感知面と前記底壁部との間に配置されて前
   記流体室をシールするシール部材とを具備してなる静電
   容量型圧力センサユニットであって、 前記シール部材が、同心的に配置された第１のオーリン
   グ部分及び第２のオーリング部分と前記第１及び第２の
   オーリング部分を相互に連結する連結部分とからなる、
   ＪＩＳで規定されたスプリング式硬さ試験で測定した硬
   度が７０以上の１つのオーリングからなることを特徴と
   する静電容量型圧力センサユニット。