KR20190126120A

KR20190126120A - 압력센서

Info

Publication number: KR20190126120A
Application number: KR1020197029432A
Authority: KR
Inventors: 카즈야 타키모토; 카즈노리 히라이; 카즈시게 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-11-08
Also published as: EP3608646A1; CN110494729A; JP6527193B2; EP3608646B1; EP3608646A4; CN110494729B; US20200182724A1; JP2018179649A; KR102249785B1; WO2018186107A1; US11131594B2

Abstract

본 발명은, 액봉실의 내부에 배치된 압력검출소자를 덮는 전위조정부재의 형상을 변경하는 것에 의하여, 전위조정부재의 기능을 확보한 상태로, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 방전에 의한 압력검출소자의 파손을 방지할 수 있는 압력센서를 제공하는 것이다. 압력센서(300)는, 압력실(112A)과, 액봉실(124A)을 구획하는 금속제의 다이어프램(122)과, 액봉실(124A)의 주위에 배치되는 금속제의 하우징(121)과, 액봉실(124A)에 액봉되고, 유체의 압력을 검출하는 압력검출소자(126)와, 액봉실(124A)에 있어서, 압력검출소자(126)와, 다이어프램(122), 및 하우징(121)과의 사이에 배치되며, 도전성을 가지고 압력검출소자(126)의 제로 전위의 단자에 접속되는 전위조정부재(127)를 구비하며, 전위조정부재(127)와, 다이어프램(122), 및 하우징(121)과의 사이의 거리가, 소정의 절연거리보다 떨어져서 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

압력센서

본 발명은, 압력센서에 관한 것으로, 특히 액봉실에 배치된 압력검출소자에 의하여 압력을 검출하는 압력센서에 관한 것이다.

압력센서는, 냉동, 냉장, 공조기기용의 냉매압력센서, 급수, 산업용 펌프 등의 수압센서, 증기 보일러의 증기압센서, 공/유압산업기기의 공/유압센서, 자동차의 압력센서 등, 각종 용도로 사용되고 있다.

이와 같은 압력센서 중 유체압 검출용 압력센서로서, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 반도체 압력센서칩 등의 압력검출소자가, 봉입 오일로 충전된 액봉실에 배치된 액봉형의 압력센서가, 종래부터 알려져 있다.

액봉형의 압력센서에서는, 압력실과 액봉실을 구획하는 다이어프램에 작용하는 압력실의 유체의 유체압이, 액봉실 내의 봉입 오일을 통하여, 압력검출소자에 전달되고, 유체의 유체압이 검출된다. 압력검출소자에는, 본딩와이어를 통하여 복수의 리드핀이 접속되고, 복수의 리드핀을 통하여, 전원공급 및 검출된 압력신호의 송출, 각종 조정 등이 행하여진다. 또한, 액봉실을 공기 중의 습기나 먼지, 열 등의 환경조건으로부터 보호하기 위하여, 액봉실의 주위에는, 절연성의 헤르메틱 글라스가 밀봉되고, 복수의 리드핀도 헤르메틱 글라스에 의하여 고정된다. 또한, 헤르메틱 글라스의 주위에는, 강도를 유지하기 위하여, 금속제 등의 하우징이 배치된다.

특허문헌 1: 국제공개공보 2015/194105호 특허문헌 2: 일본특허공보 제3987386호

하지만, 상술과 같은 액봉형의 압력센서에서는, 정전기 방전(ESD: Electro-Static Discharge)에 의하여, 반도체 센서칩의 내부회로가 파손된다는 문제가 있다. 이와 같은 문제의 대책으로서, 반도체 센서칩 내에 ESD 보호회로를 장착하는 것도 고려된다. 하지만, 요즘의 반도체 센서칩의 다운사이징에 의하여, ESD 보호회로의 면적을 확보하는 것이 어렵고, 또한 이와 같은 회로의 장착은, 반도체 센서칩의 단가의 급등으로도 이어진다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 압력센서와 같이, 이와 같은 문제를 개선하기 위하여, 리드핀과 하우징의 사이에 공기보다 절연내압이 높은 접착제를 충전시킴으로써, 정전기 내압을 향상시키는 발명도 알려져 있는데, 특허문헌 1에 기재된 발명으로는, 반도체 센서칩의 주위 방전을 방지하기에는 불충분하다.

또한, 특허문헌 2에는, 액봉실 내에 배치된 압력검출소자를 덮도록 도전성부재를 전위조정부재로서 배치하고, 압력검출소자의 제로 전위의 단자에 접속하여, 장치 프레임 어스와 2차 전원과의 사이에 전위가 발생한 경우라도, 그에 따른 악영향의 발생을 방지하는 발명도 알려져 있다.

하지만, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 전위조정부재와 하우징과의 거리, 및 전위조정부재와 다이어프램과의 거리가 가까운 경우에는, 이들 사이에서 방전이 발생하고, 이 방전에 의하여 액봉실 내부에 배치된 압력검출소자가 파손될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 액봉실 내부에 배치된 압력검출소자를 덮는 전위조정부재의 형상을 변경함으로써, 전위조정부재의 기능을 확보한 상태로, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 방전에 따른 압력검출소자의 파손을 방지할 수 있는 압력센서를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 압력센서는, 압력 검출되는 유체가 도입되는 압력실과, 봉입 오일이 충전된 액봉실을 구획하는 금속제의 다이어프램과, 상기 액봉실 주위에 배치되는 금속제의 하우징과, 상기 액봉실에 액봉되고, 상기 다이어프램, 및 상기 봉입 오일을 통하여, 상기 유체의 압력을 검출하는 압력검출소자와, 상기 액봉실에 있어서, 상기 압력검출소자와, 상기 다이어프램, 및 상기 하우징과의 사이에 배치되며, 도전성을 가지고 상기 압력검출소자의 제로 전위의 단자에 접속되는 전위조정부재를 구비하며, 상기 전위조정부재와, 상기 다이어프램, 및 상기 하우징과의 사이의 거리가, 소정의 절연거리보다 떨어져서 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정의 절연거리는, 0.6mm 이상인 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 소정의 절연거리는, 1.0mm 이상인 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 전위조정부재는, 상기 압력검출소자의 제로 전위에 접속된 금속제의 프레임과, 상기 다이어프램과, 상기 압력검출소자와의 사이에 배치되는 금속제의 실드판으로 구성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 프레임은, 상기 압력실측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되고, 상기 실드판은, 평판 형상으로 형성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 프레임은, 상기 압력실측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되고, 상기 실드판은, 상기 압력실에 대향하는 측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 프레임은, 평판 형상으로 형성되고, 상기 실드판은, 상기 압력실에 대향하는 측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 실드판의 외주는, 상기 프레임의 외주보다 동일하거나 외측이 되도록 형성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 실드판의 외주는, 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공에 의하여 형성되는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 프레임은, 상기 액봉실 주위에 배치된 헤르메틱 글라스에 고정되어 있고, 상기 프레임과 상기 실드판은, 상기 액봉실의 내부에 배치된 상기 압력검출소자를 덮도록, 용접에 의하여 접속되는 것으로 하여도 좋다.

본 발명의 압력센서에 따르면, 액봉실의 내부에 배치된 압력검출소자를 덮는 전위조정부재의 형상을 변경함으로써, 전위조정부재의 기능을 확보한 상태로, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 방전에 따른 압력검출소자의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은, 종래의 압력센서의 일례인 액봉형의 압력센서의 전체를 나타내는 종단면도이다.
도 2a는, 도 1에 나타내는 압력센서의 방전 부분을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 2b는, 도 2a에 나타내는 실드판의 평면도이다.
도 2c는, 도 2b에 나타내는 IIC-IIC선을 따른 단면도이다.
도 3a는, 본 발명의 압력센서의 제1 실시형태인 액봉형의 압력센서의 전위조정부재의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 3b는, 도 3a에 나타내는 실드판의 평면도이다.
도 3c는, 도 3b에 나타내는 IIIC-IIIC선을 따른 단면도이다.
도 4a는, 본 발명의 압력센서의 제2 실시형태인 액봉형의 압력센서의 전위조정부재의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 4b는, 도 4a에 나타내는 실드판의 평면도이다.
도 4c는, 도 4b에 나타내는 IVC-IVC선을 따른 단면도이다.
도 5a는, 본 발명의 압력센서의 제3 실시형태인 액봉형의 압력센서의 전위조정부재의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 5b는, 도 5a에 나타내는 실드판의 평면도이다.
도 5c는, 도 5b에 나타내는 VC-VC선을 따른 단면도이다.
도 6a는, 실드판의 외주부분의 가공방법의 변경을 설명하는 도면으로서, 종래의 펀칭 가공의 단면도이다.
도 6b는, 하프 펀칭 가공의 단면도이다.
도 6c는, 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 종래의 액봉형의 압력센서의 구조를 설명한다.

도 1은, 종래의 압력센서의 일례인 액봉형의 압력센서(100)의 전체를 나타내는 종단면도이다.

도 1에 있어서, 액봉형의 압력센서(100)는, 압력 검출되는 유체를 후술하는 압력실(112A)에 도입하는 유체도입부(110)와, 압력실(112A)의 유체의 압력을 검출하는 압력검출부(120)와, 압력검출부(120)에서 검출된 압력신호를 외부에 송출하는 신호송출부(130)와, 유체도입부(110), 압력검출부(120), 및 신호송출부(130)를 덮는 커버부재(140)를 구비한다.

유체도입부(110)는, 압력 검출되는 유체가 유도되는 배관에 접속되는 금속제의 이음매부재(111)와, 이음매부재(111)의 배관에 접속되는 단부와 다른 단부에 용접 등에 의하여 접속되는 그릇 형상을 가지는 금속제의 베이스 플레이트(112)를 구비한다.

이음매부재(111)에는, 배관의 접속부의 수나사부에 결합되는 암나사부(111a)와, 배관으로부터 도입된 유체를 압력실(112A)로 유도하는 포트(111b)가 형성된다. 포트(111b)의 개구단은, 베이스 플레이트(112)의 중앙에 설치된 개구부에 용접 등에 의하여 접속된다. 한편, 여기에서는, 이음매부재(111)에 암나사부(111a)가 설치되는 것으로 하였는데, 수나사가 설치되는 것으로 하여도 좋고, 또는 이음매부재(111) 대신에, 동제의 접속파이프가 접속되는 것으로 하여도 좋다. 베이스 플레이트(112)는, 이음매부재(111)와 대향하는 측을 향하여 확산되는 그릇 형상을 가지고, 후술하는 다이어프램(122)과의 사이에 압력실(112A)을 형성한다.

압력검출부(120)는, 관통구멍을 가지는 하우징(121)과, 상술한 압력실(112A)과 후술하는 액봉실(124A)을 구획하는 다이어프램(122)과, 다이어프램(122)의 압력실(112A)측에 배치되는 다이어프램 보호커버(123)와, 하우징(121)의 관통구멍 내부에 삽입되는 헤르메틱 글라스(124)와, 헤르메틱 글라스(124)의 압력실(112A)측의 오목부와 다이어프램(122) 사이에 실리콘오일, 또는 불소계 불활성 액체 등의 압력전달매체가 충전되는 액봉실(124A)과, 헤르메틱 글라스(124)의 중앙의 관통구멍에 배치되는 지주(125)와, 지주(125)에 지지되어 액봉실(124A) 내부에 배치되는 압력검출소자(126)와, 압력검출소자(126)의 주위에 배치되는 전위조정부재(127)와, 헤르메틱 글라스(124)에 고정되는 복수의 리드핀(128)과, 헤르메틱 글라스(124)에 고정되는 오일 충전용 파이프(129)를 구비한다.

하우징(121)은, 헤르메틱 글라스(124)의 주의의 강도를 유지하기 위하여, 예를 들어 Fe·Ni계 합금이나 스테인리스 등의 금속재료에 의하여 형성된다. 다이어프램(122)과, 다이어프램 보호커버(123)는, 모두 금속재료로 형성되며, 모두 하우징(121)의 압력실(112A)측의 관통구멍의 바깥둘레부에서 용접된다. 다이어프램 보호커버(123)는, 다이어프램(122)을 워터해머로부터 보호하기 위하여 압력실(112A) 내부에 설치되고, 유체도입부(110)로부터 도입된 유체가 통과하기 위한 복수의 연통구멍(123a)이 설치된다. 하우징(121)은, 압력검출부(120)가 조립된 후, 유체도입부(110)의 베이스 플레이트(112)의 바깥둘레부에 있어서, TIG 용접, 플라즈마 용접, 레이저 용접 등에 의하여 외측으로부터 용접된다.

헤르메틱 글라스(124)는, 압력검출소자(126)가 액봉된 액봉실(124A)을 공기 중의 습기나 먼지, 열 등의 주위의 환경조건으로부터 보호하고, 복수의 리드핀(128)을 보유하며, 복수의 리드핀(128)과 하우징(121)을 절연하기 위하여 설치된다. 헤르메틱 글라스(124)의 중앙에 배치된 지주(125)의 액봉실(124A)측에는, 압력검출소자(126)가 접착제층(125A) 등에 의하여 지지된다. 한편, 본 실시형태에서는, 지주(125)는, Fe·Ni계 합금으로 형성되는 것으로 하였는데, 이것으로 한정되지 않으며, 스테인리스 등 그 밖의 금속재료로 형성되는 것으로 하여도 좋다. 또한, 지주(125)를 설치하지 않고, 헤르메틱 글라스(124)의 오목부를 형성하는 평탄면에 직접적으로 지지되도록 구성되어도 좋다.

반도체 센서칩 등의 압력검출소자(126)의 내부에는, 피에조 저항 효과를 가지는, 예를 들어 단결정 실리콘 등의 재료로 이루어지는 다이어프램과, 다이어프램 상에 복수의 반도체 변형게이지를 형성하고, 이러한 반도체 변형게이지를 브리지 접속한 브리지 회로 및 브리지 회로로부터의 출력을 처리하는 증폭회로, 연산처리회로 등의 집적회로가 포함된다. 또한, 압력검출소자(126)는, 예를 들어 금 또는 알루미늄제의 본딩와이어(126a)에 의하여 복수의 리드핀(128)에 접속되고, 복수의 리드핀(128)은, 압력검출소자(126)의 외부입출력단자를 구성하고 있다.

배관으로부터 도입되는 유체는, 이음매부재(111)로부터 압력실(112A)에 도입되고, 다이어프램(122)을 누른다. 이러한 다이어프램(122)에 가해진 압력은, 액봉실(124A) 내의 봉입 오일을 통하여 압력검출소자(126)에 전달된다. 이러한 압력에 의하여 압력검출소자(126)의 실리콘 다이어프램이 변형되고, 피에조 저항소자에 의한 브리지회로에서 압력을 전기신호로 변환하여, 압력검출소자(126)의 집적회로로부터 본딩와이어(126a)를 통하여 복수의 리드핀(128)에 출력된다.

전위조정부재(127)는, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 압력검출소자(126)를 무전계(제로 전위) 내에 두고, 프레임 어스와 2차 전원과의 사이에 발생하는 전위의 영향으로 칩 내의 회로 등이 악영향을 받지 않도록 하기 위하여 설치된다. 전위조정부재(127)는, 금속재료로 형성되고, 액봉실(124A)의 주위를 덮으며, 헤르메틱 글라스(124)에 고정되는 프레임(127A)과, 금속재료로 형성되고, 액봉실(124A) 내의 압력검출소자(126)와 다이어프램(122) 사이에 배치되는 실드판(127B)으로 구성된다. 프레임(127A)과 실드판(127B)은, 액봉실(124A) 내에 배치된 압력검출소자(126)를 덮도록 용접부(127a)에서 고정된다. 전위조정부재(127)는, 압력검출소자(126)의 제로 전위의 단자에 접속된다.

헤르메틱 글라스(124)에는, 복수의 리드핀(128)과, 오일충전용 파이프(129)가 관통 상태로 헤르메틱 처리에 의하여 고정된다. 본 실시형태에서는, 리드핀(128)으로서, 총 8개의 리드핀(128)이 설치되어 있다. 즉, 외부입출력용(Vout), 구동전압공급용(Vcc), 접지용(GND)의 3개의 리드핀(128)과, 압력검출소자(126)의 조정용 단자로서 5개의 리드핀(128)이 설치되어 있다. 한편, 도 1에 있어서는, 8개의 리드핀(128) 중 4개가 나타나 있다.

오일충전용 파이프(129)는, 액봉실(124A) 내부에 압력전달매체로서, 예를 들어 실리콘오일, 또는 불소계 불활성 액체 등을 충전하기 위하여 설치된다. 한편, 오일충전용 파이프(129)의 한쪽 단부는, 오일 충전 후, 도 1의 점선으로 나타나는 바와 같이, 눌려 찌그러져서 폐색된다.

신호송출부(130)는, 압력검출부(120)의 압력실(112A)에 대향하는 측에 설치되고, 복수의 리드핀(128)을 배열하는 단자대(131)와, 단자대(131)에 접착제(132a)에 의하여 고정되며, 복수의 리드핀(128)에 접속되는 복수의 접속단자(132)와, 복수의 접속단자(132)의 외단부에 납땜 등에 의하여 전기적으로 접속되는 복수의 전선(133)과, 하우징(121)의 상단부와 단자대(131) 사이에 실리콘계 접착제로 형성되는 정전기 보호층(134)을 구비한다. 한편, 정전기 보호층(134)은, 에폭시 수지 등의 접착제여도 좋다.

단자대(131)는, 대략 원주 형상으로서, 그 원주의 중간단 부근에, 상술한 복수의 리드핀(128)을 가이드하기 위한 가이드벽을 가지는 형상으로 형성되고, 수지재료, 예를 들어 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에 의하여 형성된다. 단자대(131)는, 예를 들어, 정전기 보호층(134)에 사용되고 있는 접착제에 의하여, 압력검출부(120)의 하우징(121)의 상부에 고정된다.

접속단자(132)는, 금속재료로 형성되고, 단자대(131)의 상술한 가이드벽보다 상단의 원주측벽에 수직으로 접착제(132a)에 의하여 고정된다. 한편, 본 실시형태에서는, 외부입출력용(Vout), 구동전압공급용(Vcc), 접지용(GND)의 3개의 접속단자(132)가 설치된다. 3개의 접속단자(132)의 내단부는, 각각 대응하는 리드핀(128)에 용접 등에 의하여 전기적으로 접속되는데, 이러한 접속방법으로는 한정되지 않으며, 그 밖의 방법으로 접속하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 3개의 접속단자(132)에 접속하기 위하여 3개의 전선(133)이 설치된다. 전선(133)은, 전선(133)의 폴리염화비닐(PVC) 등으로 형성된 피복을 벗긴 심선(133a)에 미리 예비납땜을 행하고, 그 연선을 묶은 것을, 상술한 접속단자(132)에 납땜이나 용접 등에 의하여 접속단자(132)에 전기적으로 접속하는데, 이러한 접속방법으로는 한정되지 않으며, 그 밖의 방법으로 접속하여도 좋다. 또한, 3개의 전선(133)은, 압력센서(100)의 주위를 덮는 커버부재(140)로부터 인출된 후, 3개를 묶은 상태로 하여 폴리염화비닐(PVC) 등으로 형성된 보호튜브(도시를 생략함)로 덮인다.

정전기 보호층(134)은, ESD 보호회로의 유무에 영향을 받지 않고, 압력검출부(120)의 정전기 내력을 향상시키기 위하여 설치되는 것이다. 정전기 보호층(134)은, 주로 헤르메틱 글라스(124)의 상단면을 덮도록 하우징(12)의 상단면에 도포되며, 실리콘계 접착제에 의하여 형성되는 소정의 두께를 가지는 고리형상의 접착층(134a)과, 복수의 리드핀(128)이 돌출되는 헤르메틱 글라스(124)의 상단면 전체에 도포되며, 실리콘계 접착제로 이루어지는 피복층(134b)으로 구성된다. 단자대(131)의 공동부를 형성하는 내주면으로서, 헤르메틱 글라스(124)의 상단면에 대향하는 내주면에는, 헤르메틱 글라스(124)를 향하여 돌출되는 고리형상 돌기부(131a)가 형성되어 있다. 고리형상 돌기부(131a)의 돌출 길이는, 피복층(134b)의 점성 등에 따라서 설정된다. 이와 같이 고리형상 돌기부(131a)가 형성되는 것에 의하여, 도포된 피복층(134b)의 일부가, 표면장력에 의하여 고리형상 돌기부(131a)와, 단자대(131)의 공동부를 형성하는 내주면 중 헤르메틱 글라스(124)의 상단면에 대략 직교하는 부분과의 사이의 좁은 공간 내에 당겨져 유지되므로, 피복층(134b)이 단자대(131)의 공동부 내의 한쪽으로 치우치지 않고 도포되게 된다. 또한, 피복층(134b)은, 헤르메틱 글라스(124)의 상단면에 소정의 두께로 형성되는데, 도 1의 부분(134c)에 나타내는 바와 같이, 헤르메틱 글라스(124)의 상단면으로부터 돌출되는 복수의 리드핀(128)의 일부분을 더욱 덮도록 형성되어도 좋다.

커버부재(140)는, 대략 원통 형상으로 압력검출부(120) 및 신호송출부(130)의 주위를 덮는 방수케이스(141)와, 단자대(131)의 상부에 씌워지는 단자대캡(142)과, 방수케이스(141)의 내주면과 하우징(121)의 외주면 및 단자대(131)의 외주면 사이를 충전하는 밀봉제(143)를 구비한다.

단자대캡(142)은, 예를 들어 수지재료에 의하여 형성된다. 단자대캡(142)은, 본 실시형태에서는, 상술한 원주 형상의 단자대(131)의 상부를 막는 형상으로 형성되고, 우레탄계 수지 등의 밀봉제(143)가 충전되기 전에 단자대(131)의 상부에 씌워진다. 하지만, 단자대캡(142)은, 이러한 형상으로 한정되지 않고, 단자대(131)의 상부 및 방스케이스(141)의 상부를 일체로서 막는 형상으로 형성되며, 밀봉제(143)가 충전된 후에 씌워지는 것으로 하여도 좋고, 또는 단자대캡(142)과는 별도로 새로운 덮개부재가 설치되고, 단자대캡(142) 및 밀봉제(143)가 배치된 후에, 방수케이스(141)의 상부에 새로운 덮개부재가 씌워지는 것으로 하여도 좋다.

방수케이스(141)는, 수지재료, 예를 들어 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)에 의하여 대략 원통 형상으로 형성되고, 원통 형상의 하단부에는, 내측을 향하는 플랜지부가 설치되어 있다. 이러한 플랜지부에는, 방수케이스(141)의 상부 개구부로부터 삽입된 신호송출부(130) 및 압력검출부(120)가 접속된 유체도입부(110)의 베이스 플레이트(112)의 외주부가 맞닿는다. 이 상태로 밀봉제(143)를 충전함으로써 압력검출부(120) 등의 내부의 부품이 고정된다.

도 2a는, 도 1에 나타내는 압력센서(100)의 방전 부분을 확대하여 나타내는 종단면도이고, 도 2b는, 도 2a에 나타내는 실드판(127B)의 평면도이며, 도 2c는, 도 2b에 나타내는 IIC-IIC선을 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 있어서, 전위조정부재(127)는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 압력실(112A) 측에 오목부(127Aa)를 가지는 형상으로 형성된 프레임(127A)과, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 대략 평판 형상으로 형성된 실드판(127B)으로 구성된다. 실드판(127B)의 외주는, 프레임(127A)의 외주보다 내측이 되도록 형성된다. 한편, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 실드판(127B)에는, 액봉실(124A) 내의 압력전달매체가 통과하기 위한 연통구멍(127Ba)이 2곳에 설치되어 있는데, 연통구멍(127Ba)의 수는 이것으로 한정되지 않으며, 1곳이어도, 2곳보다 많은 복수여도 좋다.

도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 바와 같이, 프레임(127A)과 실드판(127B) 외주의 용접부(127a)와, 하우징(121)과의 사이의 거리, 및 프레임(127A)과 실드판(127B) 외주의 용접부(127a)와, 다이어프램(122)과의 사이의 거리가 가까운 경우에는, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 이들 사이에서 방전이 발생하고, 이러한 방전에 의하여 액봉실(124A) 내부에 배치된 압력검출소자(126)가 파손될 가능성이 있다.

다음으로, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 설명한다.

도 3a는, 본 발명의 압력센서의 제1 실시형태인 액봉형의 압력센서(300)의 전위조정부재(327)의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이고, 도 3b는, 도 3a에 나타내는 실드판(327B)의 평면도이며, 도 3c는, 도 3b에 나타내는 IIIC-IIIC선을 따른 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c에 있어서, 액봉형의 압력센서(300)의 전위조정부재(327)는, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 종래의 액봉형의 압력센서(100)의 전위조정부재(127)와 비교하여, 전위조정부재(327)를 구성하는 프레임(327A) 및 실드판(327B)의 쌍방의 외경이 축소되어 있는 것이 다르며, 그 이외의 구성은 동일하다. 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도 3a 내지 도 3c에 나타내는 바와 같이, 전위조정부재(327)를 구성하는 프레임(327A) 및 실드판(327B)의 외경을 축소함으로써, 전위조정부재(327)의 외주의 용접부(327a)와, 다이어프램(122), 및 하우징(121)과의 거리가 멀어지게 되어, 방전이 발생하기 어려워진다. 한편, 이러한 거리는, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시의 인가전압으로부터 산출된 절연거리에 의하여 결정할 수 있고, 본 실시형태에서는, 절연거리가 0.6mm보다 크면 좋으며, 더욱 바람직하게는 1.0mm 보다 크면, 소정의 절연내압을 확보할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 실드판(327B)의 외주는, 프레임(327A)의 외주보다 동일하거나 외측이 되도록 형성되어 있는데, 이것은 실드판(327B)의 외주가 프레임(327A)의 외주보다 내측에 있는 경우에는, 실드판(327B)을 프레임(327A)에 맞닿게 하였을 때, 실드판(327B)의 외주에 형성되는 버(burr)가 부러져 액봉실(124A) 내에 부유하거나, 버가 절곡되어 하우징(121)과의 절연거리가 축소되기 때문에 발생하는 절연 불량을 발생시키지 않는 것으로 이어진다. 또한, 후술하는 도 6a 내지 도 6c에 나타내는 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공에 의하여, 실드판(237B)의 외주를 형성한 경우에는, 버의 발생을 억제할 수 있어, 더욱 나은 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

이상과 같이, 본 발명의 제1 실시형태의 압력센서(300)에 따르면, 액봉실(124A)의 내부에 배치된 압력검출소자(126)를 덮는 전위조정부재(327)의 기능을 확보한 상태로, 그 형상을 변경함으로써, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 방전에 따른 압력검출소자(126)의 파손을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다.

도 4a는, 본 발명의 압력센서의 제2 실시형태인 액봉형의 압력센서(400)의 전위조정부재(427)의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이고, 도 4b는, 도 4a에 나타내는 실드판(427B)의 평면도이며, 도 4c는, 도 4b에 나타내는 IVC-IVC선을 따른 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c에 있어서, 액봉형의 압력센서(400)의 전위조정부재(427)는, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 종래의 액봉형의 압력센서(100)의 전위조정부재(127)와 비교하여, 전위조정부재(427)를 구성하는 프레임(427A)은, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 압력실(112A)측에 오묵부(427Aa)를 가지는 형상으로 형성되고, 실드판(427B)은, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 압력실(112A)에 대향하는 측에 오묵부(427Bb)를 가지는 형상으로 형성되는 것이 다르며, 그 이외의 구성은 동일하다. 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 바와 같이, 프레임(127A)과 실드판(127B)의 용접부(127a)가 압력실(112A)에 가까운 위치에 있으면, 방전이 발생하기 쉬워지는데, 이것에 대하여, 도 4a 내지 도 4c에 나타내는 전위조정부재(427)의 프레임(427A)과 실드판(427B)에서는, 용접부(427a)가 압력실(112A)로부터 수직방향으로 높은 위치가 되도록 형상이 변경되어, 방전이 발생하기 어려워지게 되어 있다. 한편, 프레임(427A)의 오목부(427a)를 얕게 하고, 실드판(127B)의 형상을 변경하지 않으면, 실드판(127B)이 본딩와이어(126a)에 접촉하므로, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 여기에서는 실드판(427B)의 형상을 변경하여, 압력실(112A)에 대향하는 측에 오목부(427Bb)를 가지는 형상으로 형성되어 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제2 실시형태의 압력센서(400)에 의하여도, 제1 실시형태의 압력센서(300)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 설명한다.

도 5a는, 본 발명의 압력센서의 제3 실시형태인 액봉형의 압력센서(500)의 전위조정부재(527)의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이고, 도 5b는, 도 5a에 나타내는 실드판(527B)의 평면도이며, 도 5c는, 도 5b에 나타내는 VC-VC선을 따른 단면도이다.

도 5a 내지 도 5c에 있어서, 액봉형의 압력센서(500)의 전위조정부재(527)는, 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 종래의 액봉형의 압력센서(100)의 전위조정부재(127)와 비교하여, 전위조정부재(527)를 구성하는 프레임(527A)은, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 평판 형상으로 형성되고, 실드판(527B)은, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 압력실(112a)에 대향하는 측에 오목부(527Bb)를 가지는 형상으로 형성되는 것이 다르며, 그 이외의 구성은 동일하다. 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

도 5a 내지 도 5c에 나타내는 바와 같이, 전위조정부재(527)의 프레임(527A)과 실드판(527B)의 외주의 용접부(527a)는, 도 4a 내지 도 4c에 나타내는 전위조정부재(427)의 프레임(427A)과 실드판(427B)의 외주의 용접부(427a)보다, 압력실(112A)로부터 수직방향으로 더욱 높은 위치로 되어 있다. 이 때문에, 도 4a 내지 도 4c에 나타내는 전위조정부재(427)보다 방전이 더욱 발생하기 어렵게 되어 있다. 한편, 실드판(527B)의 오목부(527Bb)가 얕은 경우에는, 실드판(527B)이 본딩와이어(126a)에 접촉하기 위하여, 도 5c에 나타내는 실드판(527B)의 오목부(527Bb)는, 도 4c에 나타내는 실드판(427B)의 오목부(427Bb)보다 깊게 형성되어 있다. 한편, 프레임(427A)은 도전성을 가지는 부재라면 특별히 금속제의 프레임이 아니어도 좋고, 예를 들어 리드핀이나 기판 등으로 구성되어도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 제3 실시형태의 압력센서(500)에 의하여도, 제1 실시형태의 압력센서(300)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 실드판(327B, 427B, 527B)의 외주부분의 가공방법의 변경을 설명한다.

도 6a는, 실드판(327B, 427B, 527B)의 외주부분의 가공방법의 변경을 설명하는 도면으로서, 종래의 펀칭 가공의 단면도이고, 도 6b는, 하프 펀칭 가공의 단면도이며, 도 6c는, 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공의 단면도이다.

도 6a에 나타내는 바와 같이, 종래의 실드판(127B)에서는, 금속의 평판을 금형에 의한 펀칭 가공을 행한 후, 프레스 가공에 의하여 형상을 형성하였다. 종래의 금형에 의한 펀칭 가공에서는, 일방향으로 금형을 펀칭하므로, 실드판(127B)의 외주의 펀칭 방향으로 '버'가 발생하는 경우가 있고, 이러한 경우에는, 실드판(127B)과, 하우징(121), 및 다이어프램(122)과의 사이의 거리가 짧아져, 방전이 발생하기 쉬워진다.

이에 대하여, 본 발명의 실드판(327B, 427B, 527B)에서는, 도 6b 및 도 6c에 나타내는 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공을 행한다. 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공에서는, 우선, 도 6b에 나타내는 하측의 면으로부터 하프 펀칭 가공이 행하여진다. 이에 따라, 실드판(327B, 427B, 527B)의 외주의 하프 펀칭된 면에는, '전단 처짐(shear drop)'(R이 있는 부분)이 형성된다. 다음으로, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 도 6b에 나타내는 하프 펀칭 방향과 역방향의 상측의 면으로부터 펀칭 아웃 가공이 행하여진다. 이에 따라, 실드판(327B, 427B, 527B)의 외주의 펀칭 아웃된 면에도 '전단 처짐'이 형성된다. 이와 같이, 실드판(327B, 427B, 527B)의 양측 면에 '전단 처짐'이 형성됨으로써, '버'가 발생하지 않고, 상술과 같은 실드판(127B)과, 하우징(121), 및 다이어프램(122)과의 사이의 거리가 짧아져, 방전이 발생하기 쉬워진다는 문제가 해소된다.

한편, 이상의 설명에서는, 본 발명의 압력센서의 일례로서, 액봉형의 압력센서(300, 400, 500)를 예로 들어 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않으며, 본 발명은, 그 밖의 형상을 가지는 모든 액봉형의 압력센서에 적용 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 압력센서에 따르면, 액봉실의 내부에 배치된 압력검출소자를 덮는 전위조정부재의 형상을 변경함으로써, 전위조정부재의 기능을 확보한 상태로, 정전기 인가시, 및 내전압 인가시에, 방전에 따른 압력검출소자의 파손을 방지할 수 있다.

100: 압력센서
110: 유체도입부
111: 이음매부재
111a: 암나사부
111b: 포트
112: 베이스 플레이트
1112A: 압력실
120: 압력검출부
121: 하우징
122: 다이어프램
123: 다이어프램 보호커버
123a: 연통구멍
124: 헤르메틱 글라스
124A: 액봉실
125: 지주
125A: 접착제층
126: 압력검출소자
126a: 본딩와이어
127, 327, 427, 527: 전위조정부재
127A, 327A, 427A, 527A: 프레임
127Aa, 327Aa, 427Aa: 오목부
127B, 327B, 427B, 527B: 실드판
127Ba, 327Ba, 427Ba, 527Ba: 연통구멍
128: 리드핀
129: 오일충전용 파이프
130: 신호송출부
131: 단자대
132: 접속단자
132a: 접착제
133: 전선
133a: 심선
134: 정전기 보호층
134a: 접착층
134b: 피복층
134c: 부분
140: 커버부재
141: 방수케이스
142: 단자대캡
143: 밀봉제
427Bb, 527Bb: 오목부

Claims

압력 검출되는 유체가 도입되는 압력실과, 봉입 오일이 충전된 액봉실을 구획하는 금속제의 다이어프램과,
상기 액봉실의 주위에 배치되는 금속제의 하우징과,
상기 액봉실에 액봉되고, 상기 다이어프램, 및 상기 봉입 오일을 통하여, 상기 유체의 압력을 검출하는 압력검출소자와,
상기 액봉실에 있어서, 상기 압력검출소자와, 상기 다이어프램, 및 상기 하우징과의 사이에 배치되며, 도전성을 가지고 상기 압력검출소자의 제로 전위의 단자에 접속되는 전위조정부재를 구비하고,
상기 전위조정부재와, 상기 다이어프램, 및 상기 하우징과의 사이의 거리가, 소정의 절연거리보다 떨어져서 구성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 1 항에 있어서,
상기 소정의 절연거리는, 0.6mm 이상인 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 1 항에 있어서,
상기 소정의 절연거리는, 1.0mm 이상인 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전위조정부재는,
상기 압력검출소자의 제로 전위에 접속된 금속제의 프레임과,
상기 다이어프램과, 상기 압력검출소자와의 사이에 배치되는 금속제의 실드판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 4 항에 있어서,
상기 프레임은, 상기 압력실측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되고,
상기 실드판은, 평판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 4 항에 있어서,
상기 프레임은, 상기 압력실측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되고,
상기 실드판은, 상기 압력실에 대향하는 측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 4 항에 있어서,
상기 프레임은, 평판 형상으로 형성되고,
상기 실드판은, 상기 압력실에 대향하는 측에 오목부를 가지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실드판의 외주는, 상기 프레임의 외주보다 동일하거나 외측이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실드판의 외주는, 하프 펀칭-펀칭 아웃 가공에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
제 9 항에 있어서,
상기 프레임은, 상기 액봉실의 주위에 배치된 헤르메틱 글라스에 고정되어 있고,
상기 프레임과 상기 실드판은, 상기 액봉실의 내부에 배치된 상기 압력검출소자를 덮도록, 용접에 의하여 접속되는 것을 특징으로 하는 압력센서.