JP2004279091A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力検出用のセンサ素子を収納するケース内に大気圧を導入するようにした圧力センサにおいて、安価な構成にて大気圧導入孔への水分の浸入防止を図る。
【解決手段】圧力を検出するセンサ素子２０と、センサ素子２０を収納するケース１０と、ケース１０に設けられ外部からセンサ素子２０に大気圧を導入する大気圧導入孔１４とを備える圧力センサＳ１において、ケース１０のうち大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部１３には、当該周辺部１３に付着した水を毛細管現象によってケース１０の外部へ排出するための溝１５が形成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力検出用のセンサ素子をケースに収納するとともに、大気圧をケース内に導入するようにした圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧力センサは、一般に、圧力を検出するセンサ素子と、センサ素子を収納するケースと、ケースに設けられ外部からセンサ素子に大気圧を導入する大気圧導入孔とを備える（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このものは、通常、導入した大気圧をセンサ素子の一面に基準圧として印加するとともに、センサ素子の他面に測定対象となる圧力を印加することで、これら両圧力の差圧等をとることで圧力測定を行う。いわゆる相対圧センサとして構成されている。
【０００４】
ここにおいて、大気圧導入孔における外部側の開口部には、ゴアテックス（ゴアテックスはジャパンゴアテックス社の登録商標）等からなるフィルタを設けている。このフィルタは、水分を透過させず気体のみ透過させるものであり、それによって、外部すなわち大気側から雨水等の水分が大気圧導入孔から浸入するのを防止するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８１０８６号公報（第３頁、第１−第２図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−４６６７３号公報（第３頁、第１−第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したフィルタは、ケースへの設置にあたって超音波溶着（ＵＳ溶着）や特殊な接着用フィルム付きのゴアテックス（ゴアテックスはジャパンゴアテックス社の登録商標）を用いることが必要とされる等、コストが高いものとなる。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、圧力検出用のセンサ素子を収納するケース内に大気圧を導入するようにした圧力センサにおいて、安価な構成にて大気圧導入孔への水分の浸入防止を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力を検出するセンサ素子（２０）と、センサ素子を収納するケース（１０）と、ケースに設けられ外部からセンサ素子に大気圧を導入する大気圧導入孔（１４）とを備える圧力センサにおいて、ケースのうち大気圧導入孔における外部側の開口部の周辺部には、当該周辺部に付着した水を前記ケースの外部へ排出するための溝（１５）が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
それによれば、ケース（１０）のうち大気圧導入孔（１４）における外部側の開口部の周辺部（１３）において、ケース（１０）に水が付着しても、その水は溝（１５）を介してケース（１０）の外部へ排出される。そのため、大気圧導入孔（１４）に従来のような高価なフィルタを設けなくても、水が大気圧導入孔（１４）に入り込むのを防止できる。
【００１１】
よって、本発明によれば、圧力検出用のセンサ素子（２０）を収納するケース（１０）内に大気圧を導入するようにした圧力センサにおいて、安価な構成にて大気圧導入孔（１４）への水分の浸入防止を図ることができる。
【００１２】
ここで、請求項２に記載の発明のように、ケース（１０）には、大気圧導入孔（１４）を覆うカバー（７０）が取り付けられていることが好ましい。
【００１３】
それによれば、溝（１５）を飛び越えて直接大気圧導入孔（１４）へ向かって飛散してくる水が、カバー（７０）によって遮断されるため、より高いレベルにて、大気圧導入孔（１４）への水分の浸入防止を図ることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１５】
【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。なお、以下の各実施形態相互において同一の部分には、図中、同一符号を付し、説明の簡略化を図ることとする。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る圧力センサＳ１の全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。この圧力センサＳ１は、例えば、自動車のエンジンルームに設置され、インテークマニホルド内の吸気圧を測定する吸気圧センサとして適用することができる。
【００１７】
ケース１０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂からなる。ケース１０の下面には凹部１１が形成され、この凹部１１内にセンサ素子２０が収納され固定されている。
【００１８】
センサ素子２０は例えば、半導体基板２１をガラス台座２２に陽極接合等により一体化させたもので、半導体基板２１には、図示しない歪みゲージが形成され、半導体基板２１は圧力印加に応じた電気信号を発生するものである。また、ガラス台座２２には、半導体基板２１の裏面側に大気圧を導入するための貫通穴２２ａが形成されている。
【００１９】
このようなセンサ素子２０は、ケース１０に対してガラス台座２２にて接着固定されている。この接着は、エポキシ樹脂等からなる図示しない接着材を用いて行うことができる。
【００２０】
また、ケース１０には、リード３０がインサート成形等によって設けられており、このリード３０の一端部はケース１０の凹部１１内に位置している。そして。当該リード３０の一端部は、センサ素子２０における半導体基板２１の表面と、金やアルミ等からなるボンディングワイヤ４０を介して結線され、電気的に接続されている。
【００２１】
また、リード３０の他端部は、ケース１０における開口部１２内に露出しており、このリード３０の他端部は図示しない外部配線部材と電気的に接続可能となっている。つまり、ケース１０の開口部１２とともにリード３０の他端部は、コネクタ部を形成している。
【００２２】
このようなリード３０は、銅や４２アロイ等の導電性金属等からなり、ケース１０を成形する際に、金型内に設置されインサート成形する等によってケース１０と一体化した形で作られる。
【００２３】
ここで、そして、ケース１０の凹部１１には、保護材５０が充填されており、センサ素子２０、ボンディングワイヤ４０、およびリード３０とボンディングワイヤ４０との接続部を封止している。この保護材５０は、フッ素ゲルやシリコーンゲル等からなるものであり、上記の封止される各部を外部から保護して、耐食性や耐水性等の向上、すなわち信頼性の向上を図っている。
【００２４】
そして、ケース１０の下面には、凹部１１を覆うようにパイプ６０が取り付けられている。このパイプ６０も、ケース１０と同質の材料からなるものであり、ケース１０に対して、エポキシ樹脂等からなる接着材７０を介して接着され固定されている。
【００２５】
パイプ６０は、円筒状をなす円筒部６１とケース１０への取付部側であるテーパ筒状をなすテーパ部６２とからなる。ここで、円筒部６１には、例えば、自動車のインマニとつながるホースが接続され、圧力センサＳ１内に、測定対象圧力である吸気圧を導入するようになっている。
【００２６】
また、圧力センサＳ１は、このパイプ６０を地側とした状態すなわち図１（ｂ）中に示すような天地方向の状態にて、自動車のエンジンルーム等に実装されるようになっている。
【００２７】
これは、測定対象である流動体（例えば吸気）内の水分が圧力センサＳ１内に入り込むのを抑制するためである。たとえ、パイプ６０から水分が入り込んでも、当該水分はテーパ部６２のテーパ面を伝わって下方に落下し排出されるようになっている。
【００２８】
一方、ケース１０の上面すなわちケース天部１３には、センサ素子２０に対応した位置が凹面１３ａが形成されており、この凹部１３ａはその周囲部１３ｂとは段差を持って形成されている。このケース天部１３は、図１（ｂ）に示すように天に面して位置するものであり、大気中にさらされる部分である。
【００２９】
ここで、周囲部１３ｂの一部は切り欠かれて切り欠き部１３ｃとなっている。この切り欠き部１３ｃは、図２に斜視図として示されている。そして、この切り欠き部１３ｃによって、凹面１３ａがケース１０の外周端部まで延びた形となっている。
【００３０】
そして、ケース１０におけるセンサ素子２０の収納位置には、ケース１０の下面の凹部１１とケース天部１３の凹面１３ａとの間を貫通する貫通孔１４が設けられている。この貫通孔１４は、センサ素子２０に大気圧を導入する大気圧導入孔１４として構成されている。
【００３１】
具体的には、大気圧導入孔１４における外部側の開口部すなわち図１（ｂ）中の天側に位置する大気圧導入孔１４の開口部から、大気圧導入孔１４を介して、ガラス台座２２の貫通穴２２ａと大気とが連通している。
【００３２】
このような圧力センサＳ１においては、センサ素子２０における半導体基板２１の裏面側には大気圧が印加され、一方、半導体基板２１の表面側には、パイプ６０から導入された測定対象圧力（例えば吸気圧）が保護材５０を介して印加されるようになっている。
【００３３】
そして、半導体基板２１においては、大気圧を基準圧として表裏両面の相対圧力に応じたレベルの電気信号が出力され、この信号は、ボンディングワイヤ４０からリード３０を介して、外部に取り出される。このようにして、測定対象圧力の検出がなされるようになっている。
【００３４】
このような圧力センサＳ１において、本実施形態では、ケース１０のうち大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部すなわちケース天部１３に、ケース天部１３に付着した水をケース１０の外部へ排出するための溝１５が形成されていることを主たる特徴としている。
【００３５】
図１に示す例では、溝１５は、ケース天部１３の周囲部１３ｂにおいて、切り欠き部１３ｃの一端を起点、他端を終点としてケース天部１３の凹面１３ａを囲むように環状に形成されている。また、溝１５の断面形状は、図３に示すように、（ａ）Ｖ字形状、（ｂ）四角形状、（ｃ）Ｕ字形状等種々の溝形状が可能である。
【００３６】
図１の例では、Ｖ字形状を採用している。そして、この溝１５の深さや幅は、溝１５に入り込んだ水が毛細管現象によって、溝１５内を移動していくことが可能な大きさや形状としている。なお、この溝１５は、ケース１０の金型に溝１５に対応した形状部分を設けておけば、ケース１０を成形する際に容易に作ることができる。
【００３７】
このような溝１５を有する構成によれば、大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部において、ケース天部１３に大気中の雨水やエンジンルームの洗浄水等の水が付着しても、水は溝１５を介してケース１０の外部へ排出される。具体的には、図２に示すように、水Ｗは毛細管現象によって溝１５内を移動し、ケース天部１３の切り欠き部１３ｃからケース１０の外部へ排出される。
【００３８】
こうして、大気圧導入孔１４に従来のような高価なフィルタを設けなくても、水が大気圧導入孔に入り込むのを防止できる。よって、本実施形態によれば、圧力検出用のセンサ素子２０を収納するケース１０内に大気圧を導入するようにした圧力センサＳ１において、安価な構成にて大気圧導入孔１４への水分の浸入防止を図ることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る圧力センサＳ２の全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。なお、図４（ａ）では、カバー７０には、識別のために便宜上、点ハッチングを施してあり、カバー７０の下の部分は透過した様子として示してある。
【００４０】
本実施形態は、ケース１０に、大気圧導入孔１４を覆うカバー７０を取り付けたことが上記実施形態と相違するものである。このカバー７０は、上記ケース１０と同様、例えばＰＰＳやＰＢＴ等の樹脂からなるものであり、ケース天部１３に対して圧入等の方法にて取り付けられ固定されている。
【００４１】
図４に示す例では、カバー７０はケース天部１３の凹面１３ａに、丁度はまり込むように凸部７１が形成されており、この凸部７１を用いて圧入が行われている。
【００４２】
このようなカバー７０を設けた構成によれば、溝１５を飛び越えて直接大気圧導入孔１４へ向かって飛散してくる水を、カバー７０によって遮断することができる。そのため、より高いレベルにて、大気圧導入孔１４への水分の浸入防止を図ることができる。
【００４３】
溝１５が設けられていてもカバー７０が無い場合には、例えば、次のようなときに大気圧導入孔１４に水が浸入する可能性がある。
【００４４】
圧力センサＳ１が高温にさらされていた場合に、圧力センサＳ１よりも低温の水滴が大気圧導入孔１４の開口部を覆うようにケース天部１３に付着する、大気圧導入孔１４内に閉じこめられた高温の空気が冷却される。そのことによって、大気圧導入孔１４内の空間が負圧となって、上記大気圧導入孔１４の開口部に付着している水滴が大気圧導入孔１４内に吸い込まれる。
【００４５】
また、大気圧導入孔１４の直径（例えばφ１ｍｍ程度）以下の水滴が、直接、大気圧導入孔１４の開口部に飛び込む場合もある。これら例に挙げたような場合に、カバー７０を設けることによって、水が溝１５を越えて大気圧導入孔１４へ直接付着したり飛び込んだりするのを防止することができる。
【００４６】
次に、上記溝１５の種々の形状を第３、第４実施形態に示しておく。これら第３、第４実施形態においても、上記第１実施形態で述べたのと同様の効果が得られることは明らかである。なお、これら第３、第４実施形態ではカバー７０が無いものとしているが、第２実施形態と同様にカバー７０を設けた構成とできることは言うまでもない。
【００４７】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係る圧力センサＳ３の全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。また、図６は、図５に示す圧力センサＳ３におけるケース天部１３の周囲部１３ｂに形成された切り欠き部１３ｃの近傍部の斜視図である。
【００４８】
本実施形態の溝１５は、上記第１実施形態の環状の溝１５に対して、さらに溝１５を追加したものである。すなわち、環状の部分からケース１０の外周端部に延び、さらにケース１０の側面にまでも形成されたものとしている。また、切り欠き部１３ｃにも溝１５を形成している。
【００４９】
（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態に係る圧力センサＳ４の全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【００５０】
本実施形態の溝１５は、上記第１実施形態の環状の溝１５に対して、さらに溝１５を追加したものである。すなわち、ケース天部１３の凹面１３ａにも溝１５を形成し、溝１５が圧力導入孔１４の開口部に接して形成されている。これによって、圧力導入孔１４に付着した水の排出が、より効果的に行われる。
【００５１】
（第５実施形態）
図８は本発明の第５実施形態に係る圧力センサＳ５の全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【００５２】
本実施形態は、ケース１０のうち大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部を、大気圧導入孔１４からケース１０の外周部へ向かって低くなるように傾斜させた面としたことが、上記実施形態と相違する点である。
【００５３】
図８に示す例は、上記第１実施形態の圧力センサＳ１に変形を加えたものであり、ケース天部１３の凹面１３ａを、大気圧導入孔１４にて最も高く且つ凹面１３ａの外周に向かって低くなるような傾斜面として構成している。それによれば、溝１５を伝う水が、より大気圧導入孔１４から離れて行きやすくなるため、好ましい。
【００５４】
なお、この第５実施形態に示した傾斜面構成は、上記第２〜第４実施形態においても適用可能であることは言うまでもない。
【００５５】
また、溝１５の形状や配置パターンは、大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部に付着した水をケース１０の外部へ排出可能な形態であるならば、上記実施形態に限定されるものではないことは勿論である。
【００５６】
また、本発明は、上記圧力センサにおいて、ケース１０のうち大気圧導入孔１４における外部側の開口部の周辺部に、当該周辺部に付着した水をケース１０の外部へ排出するための溝１５を形成したことを要部とするものであり、他の部分については適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図２】上記図１におけるケース天部の周囲部に形成された切り欠き部の近傍部の斜視図である。
【図３】各種の溝形状を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る圧力センサの全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る圧力センサの全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図６】上記図５におけるケース天部の周囲部に形成された切り欠き部の近傍部の斜視図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る圧力センサの全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る圧力センサの全体構成図であり、（ａ）は（ｂ）の上視平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【符号の説明】
１０…ケース、１４…大気圧導入孔、１５…溝、２０…センサ素子、
７０…カバー。

Claims (2)

1. 圧力を検出するセンサ素子（２０）と、
   前記センサ素子を収納するケース（１０）と、
   前記ケースに設けられ外部から前記センサ素子に大気圧を導入する大気圧導入孔（１４）とを備える圧力センサにおいて、
   前記ケースのうち前記大気圧導入孔における外部側の開口部の周辺部には、当該周辺部に付着した水を前記ケースの外部へ排出するための溝（１５）が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記ケース（１０）には、前記大気圧導入孔（１４）を覆うカバー（７０）が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。

Images